冷柜制冷系统设计分析Word文档格式.docx

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压缩机物料号需技术副总审批，通用化高的制冷件物料审批需部长级审批，通用化较低的零件则需室主任审批，以便控制零件数量。

为达到减少零件目的，可采取一定措施尽可能不出装配图或集成更多的零件一起出装配图。

可通过在零件上增加标示的方式达到装配的目的，比如在内藏式冷凝器的进出口端一定位置增加颜色标示，就可以省去出外箱部件图。

还可以将蒸发器、回气管部件、感温导管、电气件与结构件一起出在箱体部件图中。

制冷设计的一般流程如下（以新产品为例）：

了解产品的结构，如产品的外观、内箱尺寸、箱体泡层以及门体泡层和压缩机仓尺寸；

计算热负荷，选择合适的压缩机（需考虑压缩机的高度、安装尺寸，具体见压缩机的选择篇）；

设计蒸发器、冷凝器和回气管部件，该过程需要考虑能否借用目前现有的零件；

其它零件，如连接管、感温导管、干燥器和储液器、温控器等；

安排零件制作和样机制作，针对不是本地供应的零件，需要提前让采购部门采购，以免影响试制；

性能测试和整改，针对性能测试，针对不符合性能的，需要进行整改，具体需要根据试验表现出来的问题，进行单一整改或几个零件一起更改；

采用注释。

小批验证。

小批主要验证产品的一致性，主导部门是工艺部，考虑更多的是产品的装配性和工艺性，会造成产品零件的更改；

批量上市后的生产或市场反馈整改。

当一款产品上市后，有可能存在结构或性能上的不足，需要进行整改。

制冷系统设计的主要参数一般是要能体现零件的要点，防止某些方面不满足要求时会造成某些后果。

因此，需要零件在进货检验或批量抽检中给予检查是否符合设计要求。

2.2、冷柜制冷系统零部件设计

小型压缩式制冷产品的制冷系统由压缩机、冷凝器、蒸发器、干燥过滤器和回气管部件（含毛细管）组成。

制冷系统在小型制冷装置中，制冷剂主要是在管道中流动，所以设计的工作对象在管道上。

因此有必要了解下管道知识。

2.2.1、制冷管路概述

目前管道的材质主要有铜管（毛细管作为精密铜管，单独列出）、铁（钢）管和铝管，它们的牌号和规格和用途见表1。

表1制冷管道规格用途表

材料

牌号

常用规格

一般用途

铜管

TP2-M

Φ4.0*0.55

连接管、除露管

Φ4.76*0.75

封尾管

Φ6.0*0.6、Φ6.0*0.5

连接管、蒸发器

Φ7.94*0.6、Φ7.94*0.7

Φ9.52*0.4

翅片蒸发器、翅片冷凝器

铝管

1060、3003

Φ6.0*0.5

感温导管

Φ8.0*0.75

翅片蒸发器

Φ9.52*0.75

钢管

单层镀锌钢管、单层镀铜钢管

Φ4.0*0.51

冷凝器

Φ4.76*0.71

丝管式冷凝器、冷凝器

蒸发器、冷凝器

Φ6.0*0.71

丝管式冷凝器

Φ6.35*0.71

Φ7.8*0.6

蒸发器

管道加工要求：

管道作为金属件，采用普通冷加工工艺对管道进行弯曲、扩口、缩口是有限度的，具体表2。

缩口由于是内径减少过程，长度和缩口尺寸一般均可以满足。

表2管道加工要求指标

延伸率

最小弯管半径

是否允许扩缩口

最大扩口率

扩口总长度

特殊情况下扩口长度

≥35%

D*4

可以

40%

17

与压缩机连接处12mm，封尾管25mm

≥24%

不允许扩口

-

≥28%

30%

如管道在弯管过程中外圈有保护或管道内部有软管防止变形，弯管半径可以做到更小。

一般在丝管式冷凝器和翅片蒸发器的弯管中比较常见。

如尺寸超过目前已有零件的加工范围，建议在该情况下咨询外协厂是否有能力加工。

2.2.2、压缩机设计

我司所用的压缩机制冷量较小，全部为全封闭制冷压缩机。

全封闭制冷压缩机（后续简称压缩机）的压缩机和电动机全部被封闭在一个钢制外壳内，电动机在气态制冷剂中运行，结构紧凑，体积小，重量轻，密闭性能好，振动小，噪声低，多用于家用制冷空调设备和小型商用制冷设备中。

按结构型式可分为往复式、活动转子式和涡旋式三大类。

压缩机作为制冷循环的“心脏”，是重要外购件，到我司时已经是一个整体。

我司选用压缩机需要考虑的是，制冷剂，电源、制冷量、COP，启动电容，压缩机高度、安装尺寸等等因素，表3已列出大致的性能参数。

目前压缩机噪声已经比较低，但需留意个别压缩机的噪声值和振动值，避免安装到产品后噪声超标。

另外设计人员还需要对压缩机的价格有一定的了解，有可能符合要求的压缩机有好几个厂家，需选择最优的压缩机。

一般厂家每年都会推出压缩机的产品目录供制冷人员参考。

制冷人员了解后对有疑问的可以咨询厂家相关人员。

表3压缩机主要性能参数

制冷剂

电源

制冷量

COP

高度

吸排侧方向

认证

R600a

220-240V/50Hz

160

1.65

170

同侧

VDE

R134a

115V/60Hz

150

1.43

172

异侧

UL

R290

840

2.2

184

CCC

压缩机选择需要考虑以上因素外，有时还需要考虑其它参数，特别是新增压缩机，还要知道压缩机排气管、回气管和工艺管的内外管径，压缩机附件是否会影响产品装配。

另外，压缩机考虑到上面因数外，还涉及到压缩机的可靠性，不能通过可靠性测试的压缩机不能投入批量使用，就需要另外选择压缩机。

因此，我司对新匹配的压缩机原则是选择厂家已大批量生产过的成熟基型。

压缩机作为重要零件，除压缩机需满足国家标准外，还需满足我司的企业标准《冷柜压缩机验收标准》、《压缩机起停寿命试验》、《压缩机1000h加速寿命试验》、《压缩机保护器》。

2.2.3、蒸发器设计

冷柜目前使用的蒸发器型式主要有内藏式蒸发器、翅片式蒸发器和吹胀式蒸发器。

见图2。

但蒸发器的种类绝不是这三类，比如冰箱常用的层架式丝管蒸发器、板管蒸发器，制冰机用的盘管蒸发器，在不同情况下采用不同的蒸发器，这就需要我们在选择蒸发器类别时予以考虑。

图2蒸发器（从左到右分别为内藏式蒸发器、吹胀式蒸发器和翅片式蒸发器）

2.2.4、冷凝器设计

卧柜冷凝器设计需要考虑产品的热负荷，一般容积在500升以下，采用4冷凝器。

500升以上则用6。

冷凝器的型式主要有丝管式冷凝器、翅片冷凝器和内藏冷凝器，具体见图5。

图5（从左到右分别是丝管式冷凝器、翅片冷凝器和内藏冷凝器）

在冷柜上使用的冷凝器除考虑本身的安装空间外，还需考虑是自然冷却还是强制风冷冷却。

如产品是风冷，则冷凝器的尺寸会比自然冷却小得多（从传热系数可以看出差异）。

当冷凝器的结构型式确定后，冷凝器的主要考虑因数在肋片的间距（内藏冷凝器的间距是将外箱作为肋）。

不同的冷凝器参数见表4。

表4不同冷凝器的参数比较

冷凝器形式

特点

传热系数

W/（m2.K）

标准间距

mm

备注

内藏式冷凝器

铜管、钢管、铝管均可

贴在内箱的发泡层侧，不占空间，便于清扫，不易损伤，传热性能较差

6~8

80

一般用于卧柜

立柜较少使用

传热性能较好，整体强度好，材料费低，但钢丝碰焊泄漏风险较高

7~9（无冷凝电机）

15~20（有冷凝电机）

钢丝间距6

冷凝管间距25、30、40

立柜

卧柜

翅片式冷凝器

传热性能好，成本高

30~40（有冷凝电机）

翅片间距：

4.5、6

微通道冷凝器

传热效果好，材料用料少，缺点清扫困难，需增加过滤网

暂无数据

内藏式冷凝器：

为提高冷凝器的生产效率，一款冷凝器只能使用一种半径，即半径40mm。

通用管间距为80mm，其它间距则可以通过调整直线段长度来满足。

通常管径为4mm，有时为增强换热效果，可采用更大管径的冷凝器，如Φ4.76mm或Φ6.0mm。

丝管式冷凝器：

丝管式冷凝器可分为底部丝管式冷凝器和背挂式丝管式冷凝器。

均可以采用自然冷却和风冷冷却。

底部丝管式冷凝器由于安装空间有限，需要采用卷曲方式并用固定板固定，因此，管径可以多种。

背挂冷凝器则受安装夹限制，一般管径为4.76mm。

但通用的钢丝间距为6mm，钢丝管径为Φ1.5mm或Φ1.3mm。

翅片冷凝器：

端板厚度目前小型号（500L以下）为0.7mm，大型号（500L及以上）端板厚度为1.0mm，翅片间距为4.5或6.0mm。

由于翅片冷凝器换热效率高，尤其需要留意灰尘对冷凝器的影响，高端产品需要增加防尘网，低端产品则需要客户定期清扫冷凝器。

微通道换热器：

在汽车空调中已大量应用，目前家用空调和冷柜正在推广。

由扁管加工成蛇管，为了提高其承压能力在蛇管内加肋。

为了提高管内换热，目前还有把通道做成锯齿形，以增加管内换热面积和增加扰动。

见图6。

主要有几个优点：

从传热和阻力观点看，扁管的水力半径小；

从结构和工艺看，蛇管可大大减少焊接弯头，工艺简单，且减少可能的泄漏点，提高了可靠性。

从材料看，为全铝材构成，重量轻，成本低。

图6微通道换热器

2.2.5、回气管部件与毛细管设计

回气管部件作为最大的连接管，一般均缠绕有毛细管。

原因是制冷系统采用了回热循环，回热循环的单位质量制冷量和理论比功均有增加，故回热循环的制冷系数是增大还是减小同制冷剂的种类有关，R134a、