11热动5班邓爽402制冷技术课程设计说明书2.docx

1、11热动5班邓爽402制冷技术课程设计说明书2重庆大学本科学生课程设计分体热泵型房间空调器的设计学 生：邓爽学 号：20114020指导教师：吴治娟专 业：热能与动力工程 重庆大学动力工程学院 二O一四年五月制冷课程设计说明书一、设计目的、要求（一）目的本课程设计是“制冷及低温技术原理”的重要教学环节之一，通过这一环节达到了解制冷系统的设计内容，程序和基本原则，学习设计计算方法，巩固所学知识，培养学生运用所学知识解决工程问题的能力。（二）要求1.了解制冷装置设计的一般步骤；2.培养运用设计规范、设计手册的能力；3.能正确应用所学课程的知识进行设计计算；4.初步具备绘制装置图纸的能力。二设计任务

2、设计分体热泵型房间空调器。根据设计参数进行制冷/热泵系统的方案设计和热力计算，选配制冷压缩机，设计室外和室内换热器，完成辅助设备的计算和选用，以及制冷系统管路设计。三、设计参数（一）空调负荷1、房间面积：20m22、单位面积冷/热负荷：130W/170W3、制冷剂：R22（二）设计工况1、工况（夏季）室内干/温度:27/19.5室外环境干/湿球温度：36.5/27.3过冷度：5蒸发温度：7.2冷凝温度：54.4吸气温度：152、热泵工况（冬季）室内干/湿球温度：20/13.6室外干/湿球温度：2/1过冷度：5过热度：5蒸发温度：2冷凝温度：46.71四、系统热力计算（一）制冷计算过冷度：5 发

3、温度：7.2冷凝温度：54.4 吸气温度：15个状态点参数序号P/bart/h/(KJ/Kg)/(m3/Kg)S06.25067.2407.910.0377516.250615413.760.039371762.21221.455682.06445.990.019931762.21321.455646.1257.8846.25067.2257.882s21.455695457.90.01370(以下计算公式来源于制冷与低温技术原理吴业正编)（1）单位制冷量：q0=h0-h4=407.9KJ/Kg-258.00KJ/Kg=149.9KJ/Kg（2）单位容积制冷量：qv=q0/v1=3807.46

4、7KJ/m3(3)理论比功：(4)指示比功：(5)指示效率： (6)性能系数：指示值: (7)冷凝器单位热负荷：(8)制冷剂循环的质量流量：(9)实际输气量： 理论输气量：(10)压缩机消耗功的理论功率和指示功率：(11)热力学完善度：=(12)冷凝器热负荷：(二)热泵计算蒸发温度2 冷凝温度46.71过冷度5 过热度5制冷量=2548.3W序号P/bart/h/(KJ/Kg)/(m3/Kg)025.3083406.090.04427175.3083409.740.04546271.5518441.160.01506341.7118200.16425.3083200.16(1)理论比功：(2)

5、指示比功：(3)冷凝器热负荷(4)体积流量(5)质量流量(6)制热量(7) 热力学完善度：=五、系统主要设备选型及设（一）压缩机选型已知制冷量为2600W，功率为0.5479KW初步选型为：美芝压缩机型号系列代表机型排量制冷量1-50HZ-220/240VSMHSM185V1UFT18.7cm3/rev3698W功率能效比电容高度排气管内径回气管内径829W4.46W/W35/370F/V301mm8.2mm12.9mm压缩机校核制冷理论功率：547.9Wime=547.9646=84.81%热泵理论功率：故压缩机符合标准。（二）蒸发器设计（以下计算参考吴业正小型制冷装置设计指导）选择 表面式

6、蒸发器，用翅片管式换热器、双排。1、选定蒸发器的结构参数选用10mm 0.7mm的紫铜管，翅片选用厚为f=0.2mm的铝套片，热导率为f=237w/(mk),翅片间距sf=2.2mm ，管束按正三角形叉排排列，垂直于流动方向的管间距s1=25mm，管束按正三角形叉排排列，垂直于流动方向管间距S1=25mm沿流动方向的管排数为nl=4，迎面风速uf=2.5m/s。2、计算几何参数翅片为平直套片，考虑套片后的管外径为db=d0+2f=0.0104m沿气流流动方向的管间距为S2=s1cos30=0.02165m沿气流方向套片的长度L=4s2=0.0866m每米管长翅片的外表面面积 af=2（s1s2

7、- ） =0.4148m2/m每米管长翅片间的管子表面面积ab=db(sf-f) =0.0297m2/m每米管长的总外表面面积aof=af+ab=0.4445m2/m每米管长的外表面积Abo=db 1=0.03267m2/m每米管长的内表面积ai=di 1=0.02702m2/m每米管长平均直径处的表面面积am=dm 1=0.029845m2/m由以上计算得aof/abo=13.6063、计算空气侧干表面传热系数1）空气的物性由前可知，进口干球的干球温度ta=27,湿球温度ts1=19.5,R290的蒸发温度t0=7.2,当地大气压力PB=101.32KPa,要求出口空气的干球温度为17.5,

8、湿球温度为14.6，蒸发器的制冷量为3500W。空气的平均温度为ta=(ta1+ta2)/2=22.25空气在此温度下的物性约为a=1.196kg/m3Cpa=1005J/(kgk) ,Pra=0.7026 ,a=15.88e-6(m2/s). 2)最窄界面处的空气流速 Umax=uf=4.7m/s3)空气侧干表面传热系数空气侧干表面传热系数j=0.0014+0.2618=0.00852ho=61.02w/(m2k)4、确定空气在蒸发器内的状态变化过程 根据给定的空气进出口温度，由湿空气的h-d图可得h1=55.6KJ/Kg，h2=KJ/Kg，d1=11.1g/kg,d2=9.2kJ/kg。在

9、图上链接空气的进出口状态点1和点2，并延长与饱和空气线（）相交于w点，该点的参数是hw=29.5KJ/kg,tw=9,dw=7.13g/kg。 在蒸发器中空气的平均比焓为 hm=hw+=47.1kJ/kg在h-d图上按过程线与hm=47.1kJ/kg线的交点读得tm=21.4，dm=10g/kg。析湿系数可由下式确定：=1+2.46=1.575、循环空气量的计算qm=628.19kg/h进口状态下空气的比体积可由下次确定1=0.866m3/kgqva=qm1=544.01m3/h6、 空气侧当量表面传热系数的计算当量表面传热系数 hj=h0叉排翅片可视为正六角形，且此时翅片的长对边距离和短对边

10、距离之比为=1，且m=，故=1.28m=2.554肋片折合高度为h=10.735mmm=63.57/mf=0.8691因此hj=84.02w/(m2k)7、管内R22蒸发时表面传热系数的计算作为迭代计算的初值，R22在5时的物性为饱和液体的比定压热容Cp,l=1.198KJ/(Kg.k)饱和蒸汽的比定压热容Cp,g=0.7705Kj/(Kg.k)饱和液体的密度l=1.2573Kg/m3饱和蒸汽的密度g=26.33Kg/m3气化潜热r=199.4KJ/Kg 饱和压力Ps=621.74Kpa表面张力=10.6N/m 液体的动力粘度l=2.025Pa.s蒸汽的动力粘度g=11.815Pa.s液体的热

11、导率l=0.09175W/(m.K)蒸汽的热导率g=0.009915W/(m.K)液体的普朗特数Prl=2.622蒸汽的普朗特数Prv=0.918R22进入蒸发器时的干度X1=0.16，出口干度X2=1.0。R22总的质量流量qm=628.19Kg/h作为迭代的初始值取，R290在管内的质量流速,则总的截流面积为每根管子的有效流通截面为：=蒸发器的分路数取Z=2，则每一分路中R410A的质量流量为每一分路中R290在管内的实际质量流速为：根据凯特里卡的通用关联式： =故：=144.32 得到=2522.58 8、传热温差的初步计算暂先不计R22的阻力对蒸发温度的影响则有：=14.549、传热系

12、数的计算由于R22与聚酯油能互溶，故管内污垢热阻可忽略，据文献介绍翅片侧污垢热阻、管壁导热热阻及翅片与管壁间接触热阻之和（）可取为，故带入数据得：10、核算假设的的值 计算表明，假设的初值与核算值较接近，偏差小于0.258%，故假设有效11、蒸发器结构尺寸的确定蒸发器所需的表面传热面积蒸发器所需传热管总长迎风面积取蒸发器宽B=800mm，高H=75.56mm，则实际迎风面积为已选定垂直于气流方向的管间距为，故垂直于气流方向的每排管子数为深度方向（沿气流流动方向）为4排，共布置16根传热管，传热管的实际总长度为 m传热管的实际内表传热面积为说明计算有30%左右的裕度。还能允许能有较大的过热度。（

13、三）冷凝器设计（参考吴业正小型制冷装置设计指导） 1、有关温度参数及冷凝热负荷的确定制冷剂R22，蒸发温度7.2，制冷量2600W，空气的比热容C=1.01 ，密度项目温度/项目温度/冷凝温度54.4进出口风温差8进口温度35出口温度43强制通风空气冷却式冷凝器冷却介质温升为8-10度。对数平均温差冷凝器热负荷由热力计算可知为3380W，2、翅片管簇结构参数选择及计算选择100.5mm的紫铜管为传热管，选用的翅片厚度为f=0.15mm的波纹状整张铝制套片，取翅片节距Sf=2mm,迎风面上管中心距S1=25mm,管簇排列采用正三角形叉排，翅片根部外沿直径db=d0+2f=0.0103m,每米管长各有关传热面积分别为每米管长翅片侧面面积每米管长翅片间管面面积每米管长翅片侧总面积每米管长管内面积取当地大气压Pb=101320pa，由空气热物理性质表得，在空气平均温度tm=（35+43）/2=39的情况下，比热容Cpg=1007.1J/(kgk)，导热系数g=0.0269w/(mk)，运动粘度g=1.69464E-05m2/s，在进风温度ta1=35条件下a=1.1095kg/m3。冷凝器所需空气体积流量=0.378迎面风速：迎风面积迎风面高度：H=0.336m