冰柜(冰箱)設(shè)計(jì)計(jì)算書

1、冰柜設(shè)計(jì)計(jì)算 書學(xué)院：能源與環(huán)境學(xué)院 專業(yè)：熱能與動(dòng)力工程系 班級(jí)：熱能 103 班 姓名：學(xué)號(hào)：目錄整體計(jì)算流程圖 . - 2 -1 冰柜的總體布置 - 3 -2 冰柜熱負(fù)荷計(jì)算 - 3 -2.1 箱體漏熱量 - 3 -2.2 開門漏熱量 - 4 -2.3 儲(chǔ)物熱量 - 5 -2.4 其它熱量 - 5 -2.5 總熱負(fù)荷 - 5 -3 箱體絕熱層厚度校核 - 5 -4 制冷系統(tǒng)熱力計(jì)算 - 6 -4.1 制冷系統(tǒng)額定工況 - 6 -4.2 熱物性參數(shù)列表 - 6 -4.3 循環(huán)各性能指標(biāo)計(jì)算 - 8 -5 壓縮機(jī)選型及熱力計(jì)算 - 8 -5.1 壓縮機(jī)參數(shù)計(jì)算 - 8 -5.2 壓縮機(jī)選取

2、- 11 -5.3 壓縮機(jī)工作系數(shù)校核 - 11 -5.4 冰柜耗電量預(yù)算 - 11 -6 翅片管式冷凝器設(shè)計(jì)計(jì)算 - 11 -6.1 有關(guān)溫度參數(shù)及冷凝熱負(fù)荷確定 - 11 -6.2 翅片管簇結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇及計(jì)算 - 12 -6.3 傳熱計(jì)算 - 13 -6.4 冷凝器外形尺寸確定 - 14 -6.5 風(fēng)機(jī)的選擇計(jì)算 - 15 -7 蒸發(fā)器的設(shè)計(jì) - 15 -7.1 冰柜蒸發(fā)器設(shè)計(jì)計(jì)算 - 15 -7.2 制冷劑在管內(nèi)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) - 15 -7.3 管板式蒸發(fā)器空氣表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) - 16 -7.4 冷凍室蒸發(fā)器蒸發(fā)面積確定 - 18 -8 毛細(xì)管的計(jì)算及選型 - 18 -8.1 毛細(xì)管的長

3、度計(jì)算 - 18 -8.2 毛細(xì)管校核 - 19 -9 制冷劑的充注 - 19 -9.1 按額定工況法計(jì)算 - 19 -9.2 制冷劑充注量校核 - 20 -10 結(jié)果 - 21 -11 總結(jié) - 22 -參考文獻(xiàn) - 23 -附圖一 - 24 -外觀尺寸圖 . - 24 -附圖二 - 25 -控制電路圖 . - 25 -整體計(jì)算流程圖E細(xì)管選毛細(xì)菅校 核1冰柜的總體布置根據(jù)所提出的任務(wù)給出設(shè)計(jì)條件：1）使用環(huán)境條件：冰柜周圍環(huán)境溫度ta=32 C,相對(duì)濕度書=75土 5%2）箱內(nèi)溫度:不高于-18 C .3）箱內(nèi)有效容積:302.5L4）制冷系統(tǒng)為單級(jí)蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)，冷卻方式采用直冷式，

4、蒸發(fā)器采 用暗盤管（類似于板管式）,冷凝器采用翅片管式冷凝器，采用毛細(xì)管作 為節(jié)流元件制冷系統(tǒng)圖見附件5）箱體結(jié)構(gòu)：外形尺寸1200mM 670mrtK 950mm寬X深X高）。絕熱層用 聚氨酯發(fā)泡，其厚度根據(jù)理論計(jì)算和冰箱廠的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)選取，其值如表1-1，箱體結(jié)構(gòu)見附圖。表1-1箱面門體側(cè)面底面冷凍室70601006）潤滑油選用合成聚酯油作為系統(tǒng)潤滑油7）干燥過濾器選取由課本關(guān)于R134a系統(tǒng)干燥過濾器的經(jīng)驗(yàn)，選取 XH7型干燥過濾器2冰柜熱負(fù)荷計(jì)算冰柜熱負(fù)荷在冰柜設(shè)計(jì)中是一個(gè)重要參數(shù)， 它與冰柜的箱體結(jié)構(gòu)、冰柜的內(nèi) 容積，箱體絕熱層的厚度和絕熱材料的優(yōu)劣等因素有關(guān)。熱負(fù)荷包括：箱體漏熱量

5、Q、開門漏熱量Q、貯物熱量Q和其它熱量Q。即Q=Q+Q+Q+Q2.1箱體漏熱量箱體漏熱量Q1箱體漏熱量包括，通過箱體隔熱層的漏熱量Qa通過箱門和門封條的漏熱量Qb通過箱體結(jié)構(gòu)形成熱橋的漏熱量 Qq即Q=Qa+Qb+Qc（1）箱體隔熱層的漏熱量Qa,由于箱體外殼鋼板很薄，而其熱導(dǎo)率入值很 大，所以熱阻很小，可忽略不計(jì)。內(nèi)殼多用ABS或HIPS塑料板真空成形，最薄的四周部位只有1.0mm塑料熱阻較大，可將其厚度一起計(jì)入隔熱層，因此箱體 的傳熱可視為單層平壁的傳熱過程。即Q=KA(t1-t 2)式中A-箱體外表面積，單位為vm0傳熱系數(shù)K(單位為 W (m2 K)為式中a 1箱外空氣對(duì)箱體外表面的表

6、面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，單位為W (m2K)；a 2內(nèi)箱壁表面對(duì)箱內(nèi)空氣的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，單位為 W(m2 K)； s隔熱層厚度，單位為m入一一隔熱材料的熱導(dǎo)率，單位為 W(m K)。在進(jìn)行箱體隔熱層捕熱量計(jì)算時(shí)，要注意到冷凍室和冷藏室的隔熱層厚度是 不一樣的，應(yīng)采用分段計(jì)算相加后的 Q值。另外，采用壁板盤管式冷凝器的冰 柜，箱體后壁面的表面溫度近似取為冷凝溫度 tk，也需另外計(jì)算該部分漏熱量。(2) 通過箱門與門封條進(jìn)入的漏熱量 Q由于Q值很難用計(jì)算法計(jì)算，一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)給出，可取Q為Q的15%值。(3) 箱體結(jié)構(gòu)部件的漏熱量Qc箱體內(nèi)外殼體之間支撐方法不同，Q值也不同，因此同樣也不易通過公式計(jì) 算。一

7、般可取Q值為Q值的3%左右。目前采用聚氨酯發(fā)泡成型隔熱結(jié)構(gòu)的箱體， 無支撐架形成的冷橋，因此 Q值可不計(jì)算。2.2開門漏熱量開門漏熱量Q2根據(jù)家用冰箱使用情況，近似取開門次數(shù)每小時(shí)1次，假定每次開門箱內(nèi)空 氣全部被置換成箱外空氣，則開門漏熱量Q可按下式計(jì)算VBn hQ2 =3.6va式中vb電冰箱內(nèi)容積，單位為mn 開門次數(shù)； h進(jìn)入箱體空氣達(dá)到規(guī)定溫度時(shí)的比焓差，單位為kJ/kgv a空氣的比體積，單位為 m3/kg由各值計(jì)算的Q2=9.9666W2.3儲(chǔ)物熱量儲(chǔ)物熱量q3冰柜的儲(chǔ)物熱量無明確規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)， 一般按電冰箱標(biāo)準(zhǔn)的“制冰能力”項(xiàng)提 出的“以電冰箱的內(nèi)容積0.5 %的25C水，在2h

8、內(nèi)結(jié)成實(shí)冰”的規(guī)定進(jìn)行計(jì)算。 實(shí)冰的具體溫度按-2 C至-5 C取值。儲(chǔ)物熱量Q3按下式計(jì)算(mct( mr mcbt2)2 3.6式中m水的質(zhì)量，單位kgc 水的比熱容，c=4.19kJ/(kg K)r水的凝固熱(冰的融解熱)，r=333kJ/kgc b冰的比熱容，Cb=2 kJ/(kg K)t 1 t 2 水的初始溫度和凍結(jié)終了溫度，單位為C計(jì)算得 Q3=92.798W2.4其它熱量其它熱量Q4這里所說的其他熱量，是指各種加熱器、冷卻風(fēng)扇電機(jī)的散發(fā)熱量，可將其 電耗功率折算熱量計(jì)入。另外，還要考慮開門時(shí)漏入的熱量，因此，在冰柜箱體 熱負(fù)荷計(jì)算時(shí)，為了安全起見一般還增加1015%勺余度，即以

9、1.11.15Q的熱負(fù)荷進(jìn)行設(shè)計(jì)。2.5總熱負(fù)荷總熱負(fù)荷QQ=Q+Q+Q+Q=175.034W3箱體絕熱層厚度校核設(shè)計(jì)箱體絕熱層時(shí)，預(yù)先參照國內(nèi)外冰箱的有關(guān)資料設(shè)定其厚度，并計(jì)算出箱體表面溫度。如果箱體表面溫度tw低于露點(diǎn)溫度，則會(huì)在箱體表面上產(chǎn)生凝露現(xiàn)象，因此箱體表面溫度tw必須高于露點(diǎn)溫度td，最低限度tw0.2 C +td在達(dá)到穩(wěn)定傳熱狀態(tài)后的表面溫度t w可以由下式計(jì)算：Ktw t1-(t1-t2) =30.476 C 27C0式中t w箱體外表面溫度，單位為Ct1箱外空氣溫度，單位為Ct2箱內(nèi)空氣溫度，單位為Ca 箱外空氣對(duì)箱體外表面的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，單位為W/(m2 K)K 傳熱系數(shù)

10、，單位為W/(m2 K)查設(shè)計(jì)氣候條件下冰箱的露點(diǎn)溫度為27C，計(jì)算如下式所示0.244tw 32(32 18)=30.476 C 27C8所以箱體厚度合適4制冷系統(tǒng)熱力計(jì)算4.1制冷系統(tǒng)額定工況表2-1制冷系統(tǒng)的額定工況工況 參數(shù)冷凝溫度tk蒸發(fā)溫度t0回氣溫度tG過冷溫度ts設(shè)計(jì) 例值54.4-2532(80)17參數(shù) 來源tk 32 22.4環(huán)境溫度加 上冷凝傳熱 溫差t。18 7冷凍室溫度減去傳熱溫差蒸氣進(jìn)入壓縮機(jī)殼體 前狀態(tài)，括號(hào)值為實(shí)際 吸入氣缸前的過熱蒸 氣ts 3215環(huán)境溫度減 去過冷度4.2熱物性參數(shù)列表根據(jù)設(shè)計(jì)冰柜確定的工況和選用的制冷劑，運(yùn)用壓焓圖或熱力性質(zhì)表或計(jì)算公式

11、求取有關(guān)壓力、各點(diǎn)比焓值和過熱蒸氣比體積，將各參數(shù)列于表2-2中，制 冷系統(tǒng)壓焓圖如圖2-1。圖2-1冰柜制冷系統(tǒng)壓焓圖 表2-2 熱物性參數(shù)列表（工質(zhì)R1348參數(shù)列表符 號(hào)單位參數(shù)來源設(shè)計(jì)值冷凝壓力PkMPatk 54.4 r查熱力性質(zhì)表i.4644蒸發(fā)壓力P0MPato25 r查熱力性質(zhì)表O.iO64出蒸發(fā)器時(shí)飽和蒸氣比焓hikJ / kgto25 r查熱力性質(zhì)表383.45進(jìn)壓縮機(jī)前過熱蒸氣比焓hikJ / kg32 r查熱力性質(zhì)圖430.43進(jìn)壓縮機(jī)前過熱蒸氣比體積Vim3 / kg32 r查熱力性質(zhì)圖0.229進(jìn)氣缸前過熱蒸氣比焓hikJ / kg80 r查熱力性質(zhì)圖473.62進(jìn)

12、氣缸前過熱蒸氣比體積Vim3 / kg80 r查熱力性質(zhì)圖0.267排出過熱蒸氣溫度t2srK 1 /KT2Rti 273i8i.99冷凝溫度下飽和蒸氣比焓h2kJ / kgtk 52r查熱力性質(zhì)表424.9i排出過熱蒸氣比焓值h2kJ / kghhh2shih?hii592.i7制冷劑過冷至32 r時(shí)比焓h3kJ / kgtk 52r查熱力性質(zhì)圖244.59毛細(xì)管節(jié)流前液體比焓（17C）h3kJ / kgtk 52r查熱力性質(zhì)圖223.38蒸發(fā)器入口制冷劑比焓h4kJ / kgh4h3223.38定熵壓縮蒸氣比焓值（32 C）h2skJ / kgtk 52r查熱力性質(zhì)圖500.63定熵壓縮蒸

13、氣比焓值（80C）h2skJ / kgtk 52 C查熱力性質(zhì)圖556.014.3循環(huán)各性能指標(biāo)計(jì)算（1）單位制冷量q0 g h4383.45 223.38 kJ/kg 160.07kJ/kg(2) 單位體積制冷量q160.0733qv 0kJ /m 698.74kJ /mv10.229(3) 單位等熵壓縮功wi 0s h 500.63 430.43 kJ / kg 70.2kJ / kg(4) 制冷系數(shù) 型!07 1.94082.39(5) 單位冷凝熱量qKh h3584.7175 223.38 kJ/kg 361.3375kJ / kg(6) 制冷劑循環(huán)量Qq。175 3.6160.07k

14、g/h3.94kg/h式中Q-冰柜的總熱負(fù)荷值。（7）冷凝器熱負(fù)荷Qk Gaqk 3.94 361.3375kg /h 395.04W(8) 壓縮機(jī)實(shí)際吸入過熱蒸氣量Vs Gav13.94 0.229m3 / h 0.90163m3/h5壓縮機(jī)選型及熱力計(jì)算壓縮機(jī)選型除采用用熱力計(jì)算方法外。 首先求出設(shè)計(jì)工況的輸氣系數(shù)，并計(jì) 算出壓縮機(jī)的理論輸氣量、壓縮機(jī)的制冷量、壓縮機(jī)的輸入功率，再查有關(guān)冰柜 壓縮機(jī)的規(guī)格參數(shù)表，最后選用壓縮機(jī)。所選用壓縮機(jī)的制冷量必須等于或略大 于設(shè)計(jì)值，其理論輸氣量和輸入功率也要同時(shí)滿足設(shè)計(jì)的要求。5.1壓縮機(jī)參數(shù)計(jì)算設(shè)計(jì)工況參數(shù)如表2-2所示。其輸氣系數(shù)v、壓力系數(shù)p

15、、溫度系數(shù)t和a泄露系數(shù)e的乘積。(1)容積系數(shù)11 c P1Pc其中相對(duì)余隙容積C取0.025 ,膨脹系數(shù)m取1，冷凝壓力pk取1469.6kPa，蒸發(fā)壓力P0取115.15kPa，排氣壓力損失 Pk為0.1 Pk，則容積系數(shù)1464.4 0.10.025106.4111 =0.6465(2)壓力系數(shù)p1 1 CPkp Iv Pk其中進(jìn)入閥的壓力損失Pk=0.05 Pk，其余取值同容積系數(shù)，則壓力系數(shù)-Pk=1 1 0.025=0.921v Pk0.64651464.4溫度系數(shù)taTk b系數(shù)a取1.15，b取0.25，回氣熱力學(xué)溫度人取353K,冷凝熱力學(xué)溫度Tk取327.4K，蒸發(fā)溫度t

16、0取-25 C壓縮機(jī)吸入前過熱度T1 (t0273)=105K(4)泄露系數(shù)353=0.876aTk b 1.15 327.4 0.25 105泄露系數(shù)e取0.99輸氣系數(shù)為v p t 1=0.6465 X 0.921 X 0.8765 X 0.99=0.5165理論輸氣量Vh、，Vs 0.8053 匸Vh-=1.746m/h0.5165壓縮機(jī)的制冷量 Qo qvVh =698.74 X 1.746 X 0.5165=175W理論絕熱功率P0P0 G-L = 3.936 70.2=76.75W 36003600指示功率P p0 Ga iii式中 i 指示功率，可以用下面的公式計(jì)算：T248i

17、bt0=0.0025 (-25)=0.695Tk327.4上式中的t0為采用攝氏溫度為單位的蒸發(fā)溫度，系數(shù)b憑經(jīng)驗(yàn)選取。則指示功率P 巴 76.75/0.695=110.431Wi摩擦功率Pm摩擦功率按下式計(jì)算：PmPmVh36.72其中Pm為平均摩擦壓力，取0.65MPa Vh為1.12 m3/h，則摩擦功率廠PmVh 0.65 1.746 “egPm二=30.9W36.7236.72壓縮機(jī)的軸功率PePe P Pm=110.431+30.9=141.33W電功率Pel和電機(jī)效率mo取 mo =0.82，則PeiPe/ mo=141.33/0.82=172.36W5.2壓縮機(jī)選取根據(jù)以上求取

18、的壓縮機(jī)理論輸氣量、壓縮機(jī)制冷量、電功率等參數(shù)，參照按 R134a制冷工質(zhì)設(shè)計(jì)的壓縮機(jī)有關(guān)規(guī)格參數(shù)表，根據(jù)資料 1現(xiàn)選擇意大利生 產(chǎn)的低回壓R134a冰柜壓縮機(jī)，型號(hào)為E1118CZA額定制冷量182W功率消耗為 183.75W 氣缸容積為7.2cm ，尺寸高為151mm寬140mm長220mm壓縮機(jī) 名義工況下的質(zhì)量流量0.001137kg/s,冷凝器熱負(fù)荷395.1989W5.3壓縮機(jī)工作系數(shù)校核冰柜箱體漏熱量為56.4w，壓縮機(jī)額定制冷量為182W工作系數(shù)為Q256.4 /R=100=31%Q。182滿足壓縮機(jī)工作系數(shù)30%-35%勺要求。5.4冰柜耗電量預(yù)算選定壓縮機(jī)以后，即可以根據(jù)壓

19、縮機(jī)的耗電量預(yù)算冰柜的耗電量。 壓縮機(jī)功率w計(jì)算公式如下：Q 182W183WCOP 0.97壓縮機(jī)耗電量P計(jì)算：P W 183 0.3156.73W=1.36 kW.h/24h即壓縮機(jī)耗電量為1.36度/天。6翅片管式冷凝器設(shè)計(jì)計(jì)算6.1有關(guān)溫度參數(shù)及冷凝熱負(fù)荷確定各有關(guān)溫度參數(shù)取值見下表對(duì)數(shù)平均溫差ta2ta1423242 32 C =16.9 C ,54.4 32In54.4 42m t tInS色tk ta2由壓縮機(jī)選型可知，冷凝器熱負(fù)荷 395.1989W項(xiàng)目目參數(shù)值/ C項(xiàng)目目參數(shù)值/ C冷凝溫度tk54.4進(jìn)出口空氣溫差ta1ta210進(jìn)口空氣干球溫度ta132出口空氣干球溫度4

20、2tai6.2翅片管簇結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇及計(jì)算選擇10mm 0.3mm的紫銅管為傳熱管，選用的翅片是厚度 f 0.115mm的 波紋形整張鋁制套片。取翅片節(jié)距 Sf 2mm,迎風(fēng)面上管中心距：S1 25.4mm, 管簇排列采用正三角形叉排。每米管長各有關(guān)傳熱面積分別為af 2（S3 匚 d：）/Sf4=2 (0.02542 -32 2 27 0.01023 )/0.002m/m=04765m/mdb(sff)/sf0.01023 (0.002 0.000115/0.002m2/m2=0.0303 m /maf a f ab (0.47652 20.0303)m /m = 0.5068 m /maid

21、i0.0094m2 / m =0.0295 m2 / m取當(dāng)?shù)卮髿鈮篜b=98.07kPa,由空氣（干空氣）熱物理性質(zhì)表（表3-2），查得在 空氣平均溫度tm 37 C條件下，Cpa=1005J/（kg a =17.658 10 6m2/s在進(jìn)風(fēng)溫度ta1 32 C條件下冷凝器所需空氣體積流量-Qk397.12qvk)、a=0.02733W/(m*)、3a =1.1576 kg / m o33m /s 0.03397m /s aCpa(ta2 ta1)1.1576 1005 (42-32)選取迎面風(fēng)速Wy 1.0m/s則迎風(fēng)面積qv0.03397 22Ay-m =0.03397my Wy1.0

22、取冷凝器迎風(fēng)面寬度即有效單管長I 0.184m,則冷凝器的迎風(fēng)面高度Ay0.03397l 0.184m=0.1846m迎風(fēng)面上管排數(shù)HSi0.1846(0.02546.3傳熱計(jì)算確定所需傳熱面積AOf、翅片管總長L及空氣流遺方向上的管排數(shù)n采用整張 波紋翅片及密翅距的叉排管簇的空氣側(cè)傳熱系數(shù)由式(3-10)乘以1.1再乘以1.2計(jì)算.預(yù)計(jì)冷凝器在空氣流通方向上的管排數(shù)n=3,則翅片寬度b 3$ cos30 =3 0.02543 m 0.06599m2 微元最窄截面的當(dāng)量直徑2(S1 dJ(Sf1) 2 (25.4 10.23)(2 0.115)c 心“匚de- =mm 0.00335m(q d

23、b) (s1f) (25.4 10.23) (2 0.115)最窄截面風(fēng)速汨25.4 2Wmaxwy =1.0m/ s 1.7765m / s(s1 db)(sff)(25.4 10.23)(2 0.115)因?yàn)镽efbde65.993.35=19.6793=Wmax de1.7765 0.00335337.4617.658 10查小型制冷裝置課本表3-18和表3-19，用插值法求得=0.201、n=0.582，c=1.24、m=-0.24,貝U空氣側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)C aRen(B)m 1.1 1.31.24 0.2010.02733 337.46124dede0.00335(0.06599、(

24、0.00335)0.241 1 1.2W/(m2 K) 38.83W/(m2 K)小型制冷裝置課本表3-1 , R134a在 tk=54.4 C物性集合系數(shù)B=1381.472,氟利昂在管內(nèi)凝結(jié)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)由式(3-17)計(jì)算ki 0.555Bdi0.25(tk twi) 0.250.555 1381.472 0.0094 0.25 (54.4翅片相當(dāng)高度由課本式(3-15)計(jì)算：h 蟲(仝-1)1 0.351 n(c)2 d0d0twi)0.250.012(0.0254(0.011)1 0.35 In (1.240.02540.01)m=0.01m取鋁片熱導(dǎo)率203W/(m K),由課本式

25、(3-14)計(jì)算翅片參數(shù)m,即2 38.83 im203 0.00011557.68m由式(3-13)計(jì)算翅片效率th(mh ) f mh表面效率由式(3-12)計(jì)算th (57.68 0.01)57.68 0.010.9021af f ab0.4765 0.9021 0.03030a f ab0.4765 0.03030.90796忽略各有關(guān)污垢熱阻及接觸熱阻的影響，則 人上等式即twitwotw ,將計(jì)算所得有關(guān)備值代kiai (tktw) of af (twtm)0 250.555 1381.472 0.0094 .0.0295 (54.40 75tW) 38.83 0.90796 0.

26、5068(tW37)解上式得tW=49.8 C ,則R134a在管內(nèi)的凝結(jié)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)ki 0.555 1381.472 0.0094 0.25 (54.4 tw) 0.25 1681.37W/(m2. K)取管壁與翅片間接觸熱阻rb 0.004m2gK/W、空氣側(cè)塵埃垢層熱阻2ro 0.0001m cK/W、紫銅管熱導(dǎo)率393W / m* ,由式(3-21)計(jì)算冷凝器的總傳熱系數(shù)Ko1 afki aof 0110.5068 0.0003 0.50681681.37 0.02953930.029523.434W /(m2cK)0.0001 0.004W/(m2*)38.83 0.907966.

27、4冷凝器外形尺寸確定冷凝器的所需傳熱面積A所需有效翅片管總長Qk395.1992m 23.343 16.9120.997mk0 m0.99maof0.50681.9677 m空氣流通方向上的管排數(shù)Ln=IN1.96770.184 7排=1.78排取整數(shù)n=2排，與空氣側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)時(shí)預(yù)計(jì)的空氣流通方向上的管排數(shù)相符。這樣，冷凝群的實(shí)際有效總管長為2.208m,實(shí)際傳熱面積為1.119m2，較傳熱計(jì)算所需傳熱面積大15.8%，能滿足冷凝負(fù)荷的傳熱要求。此外，冷凝器的實(shí) 際迎面風(fēng)速與所取迎面風(fēng)速相一致。6.5風(fēng)機(jī)的選擇計(jì)算由于冷凝器的迎風(fēng)面寬度I =0.168m、高度H=0.1684m 安裝1個(gè)小

28、風(fēng)扇比較適宜.動(dòng)壓2aWyVp 一y 0.5788Pa1靜壓Vp 0.108蘭(aWmax)1.77.24Pade風(fēng)機(jī)采用電動(dòng)機(jī)直接傳動(dòng)，則傳動(dòng)效率m =1;取風(fēng)機(jī)全壓效率fan =0.6，則電動(dòng)機(jī)輸入功率P * VP)0.443Wm fan7蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)7.1冰柜蒸發(fā)器設(shè)計(jì)計(jì)算冷凍室蒸發(fā)器的熱負(fù)荷 Qf為175W蒸發(fā)溫度t。為-25 C,冷凍室溫度為-18 C。采用管板式蒸發(fā)器。7.2制冷劑在管內(nèi)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)制冷劑在管內(nèi)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) i管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)（當(dāng)制冷劑工質(zhì)為R134a時(shí)）可按下式計(jì)算:0.2 0.6Gd qi0.6diO.95Bg0.2q0.6 / d0.2W/ (m2 ? K

29、)式中Gd 每根管內(nèi)制冷劑的流量，單位為kg/sg制冷劑的質(zhì)量流量，單位為kg / sto25C時(shí)，制冷劑 R134a的BB與制冷劑種類和蒸發(fā)溫度有關(guān)的系數(shù)，值為0.95qi 熱流量，單位為w/ mdi 蒸發(fā)器管內(nèi)徑，單位為 mm di=8mm制冷劑在管內(nèi)的溫度to250C，而冷凍室內(nèi)平均溫度tw180C。制冷劑在管內(nèi)的熱流量qi可按下式計(jì)算qi=263.88W/mQf =175diL 3.14 0.008 26.4式中Qf 冷凍室熱負(fù)荷，單位為WL 冷凍室繞管長度，對(duì)于本設(shè)計(jì)書中的繞管取5圈，則L 2 (1.1 0.55) 8 16.5m制冷劑的循環(huán)量Ga為3.936kg/h，化為質(zhì)量流量3

30、.936g3600 di24 i3.936 43600 3.14 0.0082kg / (m2 ?s)38.84kg/(m2?s)制冷劑為R134a時(shí)，在管內(nèi)沸騰的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為0.2 0.6 0.2 0.2 0.6 0.2 2i =0.95 Bg qi / di0.95 0.95 38.85263.88 /0.008139.81 W/(m K)根據(jù)報(bào)導(dǎo)，R134a制冷劑在管呢沸騰的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)比R12高35%-45%現(xiàn)取40%則i (0.95 Bg0.2q0.6/di0.2) 1.4= 139.81 X 1.4=195.734 W/(m 2 K)7.3管板式蒸發(fā)器空氣表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)管板式蒸發(fā)器

31、空氣表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)0管板式蒸發(fā)器空氣側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)ac可用自然對(duì)流公式計(jì)算1/4ac1.28Ata td式中A對(duì)于多排管，為沿高度方向管排數(shù)的修正系數(shù)，選蒸發(fā)器冷卻排管為圈，查表可得A 1.5ta 冷凍室空氣的平均溫度為-18 Cto 板管式蒸發(fā)器管內(nèi)R134a的蒸發(fā)溫度為-25 C：d0 管外徑，單位為 mn, d0=9mm側(cè)板管式蒸發(fā)器空氣側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)ac 1.28 1.5-18-(-25)=10.139 W/(m2 K)0.009在冷卻塔排管外表面對(duì)空氣的換熱過程中，自然對(duì)流的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)較小(一般 在10W(m2?K)以下)，因此輻射換熱相對(duì)來說不可忽視。 空氣側(cè)的表面輻射換熱cr可按

32、下式計(jì)算4Tw1004C衛(wèi)cr100ta tw式中Ta 冷凍室空氣平均溫度(單位為 K)，Ta=273-18=255K;Tw 蒸發(fā)器管子的表面溫度，因?yàn)檎舭l(fā)器管的管壁很薄，則內(nèi)外表面溫差不大。管子外表面溫度可視為與蒸發(fā)器管內(nèi) R134a蒸發(fā)溫度相同，Tw=(273-25)K=248KC輻射系數(shù)，對(duì)于結(jié)霜表面取5.46W/(m2?K4)。則空氣側(cè)的輻射傳熱系數(shù) cr為cr4U “2555.46100cr24810018 ( 25)3.475 W/(m2 K)綜合計(jì)算空氣側(cè)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 0必須同時(shí)考慮對(duì)流和輻射，計(jì)算公式如下0 accr式中ac, cr 空氣側(cè)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)和輻射傳熱系數(shù)，單位為

33、 W/(m2?K)；曝光系數(shù)，對(duì)于平板可取為1.0 ； 析濕系數(shù)析濕系數(shù)可按第4章介紹的方法計(jì)算，也可參照已有產(chǎn)品之?dāng)?shù)據(jù)確定，此處按參考產(chǎn)品之?dāng)?shù)據(jù)確定，取因此空氣側(cè)的傳熱系數(shù)1.40accr2*八=3.475 X 1.4+10.139 X 1.0=17.67W/(m K)7.4冷凍室蒸發(fā)器蒸發(fā)面積確定冷凍室蒸發(fā)器管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)i 139.81W/(m2?K)，空氣側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)17.67W/(m2?K)。由于空氣側(cè)表面系數(shù)遠(yuǎn)小于管內(nèi)制冷劑側(cè)的傳熱系數(shù)，因此傳熱系數(shù)的計(jì)算可簡化為：K 0 e 0 s式中e 考慮管內(nèi)熱阻和管外霜層熱阻的修正系數(shù)。根據(jù)試驗(yàn)e 0.8.0.90。s 翅片管的表面效率

34、。取0.98.代入數(shù)據(jù)計(jì)算，得：2K00.9 X 0.98 X 17.67=15.59 W/(m K)(1) 冰柜蒸發(fā)器的傳熱面積冷凍室熱負(fù)荷為175W蒸發(fā)溫度為-25 C，冷凍室內(nèi)溫度為-18 C，則由 下式計(jì)算冷凍室蒸發(fā)器的傳熱面積：A -Qf175=1.60m2K0 k 15.59 7(2) 冰柜蒸發(fā)器的實(shí)際傳熱面積冷柜總體布置中所設(shè)計(jì)的冷凍室內(nèi)傳熱面的長度為1100mm深度為550mm高度為500mm故實(shí)際設(shè)計(jì)的傳熱面積 A (1.1 0.5 0.55 0.5) 2=1.65 m2根據(jù)以上計(jì)算，冷凍室傳熱面積的實(shí)際設(shè)計(jì)值大于冷凍室蒸發(fā)器傳熱面積的 計(jì)算值，滿足設(shè)計(jì)要求。8毛細(xì)管的計(jì)算及

35、選型8.1毛細(xì)管的長度計(jì)算用公式(6-14)(小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo)，P245)計(jì)算。制冷劑R134a的 壓力差 p Pk p01464.4 106.4 kPa 1358kPa，查制冷劑在飽和狀態(tài)下的熱力性質(zhì)表，發(fā)現(xiàn)溫度對(duì)液體比體積的影響不大，本設(shè)計(jì)所取溫度為冷凝溫度和蒸發(fā)溫度的平均值，即t 54.4 25 /2C 14.7C ,查得液體比體積v 0.80353 10 3m3/kg，蒸汽比體積v 0.04249352 m3 / kg，憑經(jīng)驗(yàn)取干度x=0.1，則平均比體積v 0.80353 10 31 0.10.04249352 0.1 m3/kg 4.9725 10 3m3/kg其密度113 k

36、g / m3201.105kg /m3v 4.9725 1014.7 C下液體粘度 2.214836 10 4Pa?S ， 氣體粘度1.1127923 10 6Pa?S，則平均粘度 1.994 10 4Pa?S。已知制冷工質(zhì)循環(huán)量Ga 3.936kg / h，選用內(nèi)徑0.7mm的毛細(xì)管，貝剛冷劑的流速4d23.936 4.9725 10 3 m/s 14.15m/ s3 20.7 10 336004雷諾數(shù)值為Rewd14.15 0.7 10 3 201.105019 99868則毛細(xì)管長度0.25 .p Re d 0.1582w230.2531358 109986.181 102m 1.79m

37、0.1582 14.152 201.1058.2毛細(xì)管校核根據(jù)課程設(shè)計(jì)資料2定型校核按照數(shù)據(jù)表中給出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行毛細(xì)管的選型。壓縮機(jī)制冷量為183vy冷凝溫度54.4 C,蒸發(fā)溫度-25 C .用插值法可以查出在45C時(shí)候的毛細(xì)管長度為 1.5m，冷凝溫度每上升一度，毛細(xì)管長度增加2%所以在冷凝溫度為54.4 C時(shí)， 毛細(xì)管長度為1.5*1.02*9=1.77m,與計(jì)算結(jié)果相符，說明計(jì)算無誤。9制冷劑的充注9.1按額定工況法計(jì)算根據(jù)給定工況在R12制冷劑壓焓圖和熱力性質(zhì)表中查所需參數(shù)。m mi m2 m3 m4401.93 gto =-25 C時(shí)液體密度1.43kg / L、蒸汽密度0.00

38、76kg / LtK 54.4、tG 32 時(shí)液體密度1.24kg/L、蒸汽密度 0.058kg/L蒸發(fā)器入口干度X1 0.4，出口干度X2 1.00，平均干度x=0.7.因此蒸發(fā)器內(nèi)飽 和液體平均容積的30%，干蒸汽占70%。冷凝器內(nèi)液體按經(jīng)驗(yàn)取15%，干蒸汽 占 85%。求制冷劑最佳充注量：蒸發(fā)器內(nèi)液體量：m10.3 Vn0.356蒸發(fā)器內(nèi)干蒸汽量：m20.7Vn0.0044冷凝器內(nèi)液體量：m30.15 VK0.0331冷凝器內(nèi)干蒸汽量：m40.85 VK0.00878總計(jì)：m mi m2 m3m4401.93g冰柜制冷系統(tǒng)如用R134a替代R12時(shí)，其最佳充注量將減少。在不改變系統(tǒng)部件的

39、情況下，制冷劑的充注量將減少10%左右。所以R134a的制冷劑充注量為401.93*0.9=361.25g9.2制冷劑充注量校核按照資料1中給出的制冷劑充注計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算 相關(guān)參數(shù)介紹：滑動(dòng)比s (丿)g蒸發(fā)器中的制冷劑平均密度可按下式計(jì)算lnX1X1X0gX)s(1 Xj iS(1 X0) I=0.059kg/Ls 滑動(dòng)比g蒸發(fā)溫度氣體比體積I 蒸發(fā)溫度液體比體積Xo 蒸發(fā)器進(jìn)口干度Xi 蒸發(fā)器出口干度由此可以計(jì)算出蒸發(fā)器內(nèi)的制冷劑量 me=Ve =40.5g冷凝器的計(jì)算則要分為過熱段、冷凝段、過冷段三段來計(jì)算，這里假定其各段容 積比率如下：過熱段 c1=12%冷凝段。2=78%過冷段c3=10%過熱段密度按冷凝溫度飽和氣體密度值計(jì)算，ci= g =0.0749kg/L冷凝段密度按下式計(jì)算：必 In S 1 =1.0178kg/Lg s i)s I g s I式中：s 滑動(dòng)比g蒸汽密度I 液體密度過冷段密度按冷凝溫度下的液體密度計(jì)算：c3= l =1.081kg/L冷凝器中制冷劑質(zhì)量：