3500w热泵型分体壁挂式空调器的设计大学论文.docx

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3500w热泵型分体壁挂式空调器的设计大学论文

内容摘要

随着尖端科技和现代社会的高速发展和进步，人们的生活水平的日益提高，同时人们对生活质量的要求也越来越高，而空调正在扮演这一日益重要的角色，使得人们无论是在炎热的夏季，还是在寒冷的冬季都能有舒适的生活环境，这就为空调的研发和生产提供了广阔的发展空间，因此，空调在中国的市场上来讲，前景是极为广阔的。

本篇论文的题目为3500W热泵型分体挂壁式空调器的设计，本论文的主要的研究的是空调器的基本原理和实际的空调器的制冷过程，以实际生活中的空调原型为设计改造的基础和研究的依据，以能够更深层次的了解空调的设计的每个环节，增强对空调机组的整体认知为目的，进而展开的创新性的设计计算。

本文主要讲述了两大部分内容：

文献综述部分和设计计算部分。

主要概述了现代制冷技术的发展，空调的基本原理和空调制冷的过程，然后对空调器的分类和各种不同空调器的特点作了简单的介绍，重点分析和说明了热泵型分体式空调器的组件和性能，并根据热泵型分体挂壁式空调器的发展前景及适用范围说明了本设计的意义，即热泵型分体挂壁式空调器的发展前景在未来的10-20年的发展潜力。

根据综述中讲述的空调原理及制冷过程开始了该空调器的设计，分别对压缩机的选型问题和空调器的主要部件，即：

蒸发器和冷凝器进行了详细的设计计算，其中的主要问题就是对蒸发器和冷凝器的传热面积进行校核，并根据蒸发器和冷凝器对风量的需求对风机进行了合理的选择，使其尽量不做到“大材小用”。

基于分体式空调器占地面积小的特点，所以在此次设计中对机组之间的位置和管路进行了合理布局和精心的设计。

在本次设计中因防止制冷剂的泄漏，而采用良好的焊接，保证室内机组和室外机组紧密连接。

为了体现分体式空调器造型美观的这个优点，在设计中采用了圆弧性的面板，使其样式美观并与室内装饰相配套，以适应消费者的生活喜好，以及采用间接式出风方式，以防止因直接供风而造成的人体不适。

对于制冷剂的选择主要考虑到对环境和使用效率等方面的影响，所以在设计中采用了对臭氧层破坏作用较少并且单位制冷量较高、应用效率较大的R22。

总之本设计既体现了现有的热泵型分体挂壁式空调器的一些优点，又弥补了它固有的某些缺点，使它成为了既实用又美观的典型家用空调器。

关键词：

蒸发器；冷凝器；风机；制冷剂；空调器

引言

空调技术是随着现代文明的进步发展起来的，在过去空调只出现在一些精密仪器、车间等工业场所，或者是一些比较重要的纪念馆或一些公共场所。

现在科学技术的不断提高，使得空调越来越普及，在办公室，写字楼，住宅，旅馆等许多地方，你都能轻易地发现空调的身影。

随着空调的需求量的日益增加，人们对空调的性能的要求也越来越多，所以对家用空调器的进一步研究也显得更加重要了。

本论文的主要的研究的是空调器的基本原理和实际的空调器的制冷过程，以实际生活中的空调原型为设计改造的基础和研究的依据，以能够更深层次的了解空调的设计的每个环节，增强对空调机组的整体认知为目的，进而展开的创新性的设计计算。

热泵型分体挂壁式空调器是一种常见的机型，因其室内机组挂在室内的墙上而得名。

其优点主要有如下方面：

结构多样，噪音低，冷凝温度比较低，占地面积小，安装方便，维修方便，控温精确、操作方便。

这种机型有制冷、制热和除湿功能；室内机组小巧玲珑，美观大方，噪音低；由遥控器操作控制，简单方便。

由于分体式空调器具有以上特点，近几年来在我国发展迅速较快，款式也日新月异，非常受用户欢迎。

我们在设计中力求使其优点得到充分的体现，并且努力弥补它的缺点，使它成为既实用又美观的典型家用空调器。

第一章文献综述

随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，制冷技术不仅在工业、农业、国防而且在人民生活中得到了越来越广泛的应用，特别是改革开放以来，电冰箱、空调器、冷库、冷藏柜、冷冻医疗器等制冷设备生产和使用的迅速发展，大大促进了我国制冷水平的提高。

空调是空气调节的简称，它是一门工程技术，空气调节器（简称空调器）是一种人为的小型气候调节装置，它可以对房间进行降温、减湿、加热、加湿、通风、净化等调节过程，利用它可以调节室内温度、湿度、气流速度、洁净度等参数指标，从而使人们获得新鲜而舒适的空气环境。

这样，无论是炎热的夏季，还是寒冷的冬季，人们都能在一个舒适的环境里更好的工作和生活。

1.1现代制冷技术的发展

现代的制冷技术是在18世纪中叶开始的，制冷技术得到了快速的发展。

特别是近二十年来，制冷技术有了更大的发展，主要体现在以下几个方面：

（1）范围的扩展；目前人类能达到的最低制冷温度是用原子核绝热去磁的方法达到10-6K的低温。

（2）热泵技术；人们利用逆向循环实现热量交换，因此热泵技术也列入制冷技术的范畴，热泵技术已成功应用于空调、化工、干燥等领域。

（3）设备规模不断扩大、机组的种类和形式不断增多；用于空调的冷水机组制冷量可达7000KW。

（4）计算机的应用；计算机技术的迅猛发展，也大大地推动了制冷技术的发展应用。

计算机辅助设计CAD和计算机辅助教学CAM开始在制冷机生产厂家普遍应用，计算机仿真技术和计算机神经网络制冷设备为制冷机的发展做出了更的贡献。

（5）新制冷剂的研发；在近年来研究工作的基础上，美国杜邦公司已提出用HFC-134a（R134a）替代R12，用HFC-123（R123）替代R11等。

不少国家正在积极研究有关CFC替代剂应用方面的技术问题。

目前性能比较好、应用比较广的替代品为R22。

1.2空调器的基本工作原理[1]

空调器制冷时，压缩机压缩后将高温高压的气态制冷剂送入冷凝器，轴流风扇将室外空气吸入并冷凝冷凝器中的制冷剂，同时将热空气排至室外。

冷凝器的高压液态制冷剂通过室内外机组的连接管及毛细管，降压后通入蒸发器中换热，吸收室内循环空气中的热量而气化，低压制冷剂蒸汽通过中间的连接低压管，过热后被室外压缩机吸入并压缩成高压蒸汽，再重复上述过程。

循环流过蒸发器表面的空气，冷却后被离心式蒸发器风扇吹入室内，使室温下降。

1.3空调器的分类[2]

随着科学力量的不断的发展和人们的需求的多样化，空调的种类日益翻新，根据分类的依据的不同，可以分为以下几种:

1、房间空调按形式分为：

整体式和分体式，整体式又分为窗式、穿墙式；分体式又分为挂壁式、柜式、吊挂式等等。

2、按功能分类：

风冷型（单冷型）、热泵型、电热型、热泵辅助电热型等。

3、按空调器制冷、制热能力分

大型空调机：

卧室组装淋水式；表冷气式机组。

中型空调机：

冷水机组；柜式冷风机；恒温恒湿机。

小型空调机：

窗式空调机；分体式空调机（分体床置式；分体挂壁式；分体嵌入式；分体台式；分体落地式）；柜式空调器。

4、按空调器系统分

集中式空调：

中央式空调。

局部式空调：

空调机组（单独式空调）。

混合式空调：

风机盘管与新风系统。

5、按空调器用途分

舒适性空调：

温适度适应，环境舒适。

恒温恒湿空调：

对温适度有特别的要求。

净化空调：

对空气进行高度净化处理。

6、按空调器使用场所分

电子计算机房空调：

恒温恒湿，对气流有特殊要求。

医药卫生制药间实验室空调：

具有恒温恒湿、净化功能。

交通工具使用空调：

船舰、车辆、飞机等。

家庭用空调：

室内空调温度调节。

饭店商业用空调：

属于舒适性空调，用于降温降湿。

工业企业用空调：

用于工业用精密机床、高精设备等空气调节。

1.4热泵型分体挂壁式空调器主要部件及整体结构[3]

1.4.1热泵型分体挂壁式空调器整体结构

本次设计题目为热泵型分体挂壁式空调器，分体式空调器是一种结构新颖的空调器（又称分离式空

调器），它由室内机组和室外机组组成。

室内机组设有气、液管头；室外机组上设有气液管阀体；两机组在出厂前已抽真空，并在室外机组内冲灌规定量的制冷剂，阀体是关闭的。

安装时，将两机组用制冷管道连接在一起，便构成了一个完整系统及整机。

分体挂壁热泵型空调器由三大部分组成：

一是室外机组；二是室内机组；三是两机组连接管路及配件。

室外机组有压缩机、冷凝器、制冷管路、轴流风扇，室外机控制部件等组成。

箱体为横长方体，面板前面为排风口，箱体侧后方为进风口；压缩机等部件置于箱内，箱体由此下部有制冷管路的连接阀。

室外机的功能是将冷凝器散发的热量及时地被风机排除机外。

室内机组由蒸发器、离心风机、空气过滤网、积水盘及排水管等组成。

室内机组面板前方设有进风栅，内装有空气过滤网，又用来滤除空气中的尘埃与污物，面板下部为出风口导流板，冷热风由此吹出；导流板可上下移动；风向调节杆可左右移动，控制风的流向。

面板由此底部设有指示灯，可显示压缩机的运转状态。

手动遥控器可设置、调节空调器的运行。

室内机组的功能是将室内的热空气吸入机内冷却后，再排入室内以达到降温的目的。

室内室外机组由制冷管路和电源导线相连。

制冷管路采用接头方式连接。

电源导线两头有连线标志，可按说明书要求将室内、室外机组、制冷管路、电源导线，连在一起，构成一个完整的系统。

1.4.2热泵型分体挂壁式空调器制冷系统主要部件

各种分体式空调器虽然外形、结构布置不一样，但其室内机组主要是由蒸发器、蒸发器风扇（离心式）、毛细管、电控开关组成；而室外机组主要是由冷凝器、冷凝器风扇（轴流式）组成，中小型分体式空调器的压缩机全为全封闭式压缩机，多放在室外机组。

（1）蒸发器蒸发器是制冷系统中一个主要的换热部件，其功能是将节流后的制冷剂在蒸发器内低压蒸发吸热，达到制冷目的。

制冷剂在蒸发器内的大部分区域处于是蒸汽状态，湿蒸汽进入蒸发器时期蒸发的含量只占10%左右，其余都是液体。

随着蒸汽在蒸发器内的流动与吸热，液体逐渐蒸发为蒸汽，蒸汽越来越多，当流至接近蒸发器出口处时，一般已成为干蒸汽，到蒸发器末段，继续吸热，成为过热蒸汽。

室内机组的蒸发器是一种由紫铜管制成的换热盘管，外面嵌有铝合金散热的翘片，便于散冷散热。

由于室内机组挂于墙上，手动操作不方便，所以壁挂式空调器都设有运动操作装置或者用遥控器操作。

（2）冷凝器其功能是将压缩机排出的高温过热蒸汽冷却成液态制冷剂，所放出的热量被冷却介质吸收后排至周围环境中。

过热蒸汽在冷凝器中放热而变成液体时，过程一般如下。

在排气温度下，过热蒸汽冷却为冷凝温度下的干饱和蒸汽。

干饱和温度在冷凝温度tk下冷凝成饱和液体。

这一过程，就是蒸汽凝结成为液体的过程。

由于冷却介质（水或空气）的温度总是低于冷凝温度，故在冷凝器末端，饱和液体一般还可以进一步冷却，从而成为过冷液体。

完成上述过程后，冷凝器放热过程结束。

在此过程中，压力不变，温度下降。

（3）过滤器过滤器的主要任务是防止制冷系统堵塞（脏堵或动堵），主要有货物过滤器和干燥过滤器

两种了。

有的系统安装一个过滤器，因内部装有吸潮剂和过滤网，也可同时起到双重过滤作用。

（4）膨胀阀毛细管经膨胀阀和毛细管节流，高温高压的液态制冷剂绝热膨胀为低温低压制冷剂。

膨胀阀还能起到调节蒸发器供液量的作用，是蒸发量最大限度的发挥效率。

1.5热泵型分体挂壁式空调器制冷制热系统工作原理

制冷制热系统工作原理：

当室内室外机组同管路连接后，打开室外机组上的液阀和气阀，制冷剂便从室外机组流入室内机组整个系统便连接在一起，构成了制冷制热系统。

当机组接通电源后，用遥控器设定制冷状态，压缩机工作，系统内低温、低压制冷剂气体由压缩机吸入，压缩成高温、高压气体，在室外换热器中被空气冷凝为液体，经毛细管节流后，流入室内机，制冷机在室内换热器里蒸发吸热，使室内降温。

蒸发后的制冷剂气体返回室外机，再次被压缩机吸收，压缩后排出，周而复始，实现制冷循环，达到房间降温的目的。

热泵循环：

机组接通电源，用遥控器设定制热状态，电磁换向阀线圈通电，压缩机工作，压缩机排出的高温、高压制冷剂气体先进入室内机的热交换器中，冷凝放热，使室内升温，冷凝后的高压液态制冷剂在室外机组中节流、蒸发后回到压缩机，如此反复，达到房间升温的目的。

制热时，