(完整word版)空調(diào)設(shè)計(jì)

1、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與要求目前我司正在大量生產(chǎn)各種型號(hào)的分體空調(diào)機(jī)和窗機(jī)，在設(shè)計(jì)過程中更注重對(duì)機(jī)型的優(yōu)化改進(jìn)，以降低成本。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)分析可知，型號(hào)為KF (R)-36GW 的冷凝器換熱面積有可能過剩，在這個(gè)前提下，對(duì)該機(jī)型進(jìn)行了整機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算，而設(shè) 計(jì)的重點(diǎn)也放在了蒸發(fā)器的計(jì)算和冷凝器換熱面積的校正計(jì)算上，毛細(xì)管的選擇定 型、系統(tǒng)制冷劑充注量的估算、電器控制、管路及輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)只作簡(jiǎn)單說明。1、蒸發(fā)器為表面式空氣冷卻器，進(jìn)口空氣的干球溫度tai =27 C,濕球溫度tsi =19 C,管內(nèi) R22的蒸發(fā)溫度 to =5 C,要求出口空氣的干球溫度ta2 =15.1 T,濕球溫度ts2 =13.2 C,蒸發(fā)

2、器制冷量Qo =3600W ,蒸發(fā)器選用 7X) 36mm的內(nèi)螺紋紫銅管，翅片選用"=0.12mm的鋁套片，翅片間距S f =1.6mm 。管束按等腰三角形叉排排列, 垂直于流動(dòng)方向的管間距 S1 =17.6mm ,沿流動(dòng)方向管排數(shù) nL =2,迎風(fēng)面風(fēng)速 Wf =1.18m/s。2、冷凝器同樣為表面式空氣冷卻器，冷凝溫度為tk =50 C,進(jìn)口空氣的干球溫度Ta1 =35 C,出口空氣的干球溫度Ta2 =44.8 C,冷凝器選用管徑為9.52 X) 5mm的紫銅管，選用的翅片厚度為S f = 0.14mm的百葉窗鋁制套 片，套片的節(jié)距S f =1.7mm，迎風(fēng)面上管中心距S1 =2

3、5mm，迎風(fēng)面的風(fēng)速 Wf =1.86m/s 管束排列采用正三角形叉排。第一章、 壓縮機(jī)的選型計(jì)算為使壓縮機(jī)充分發(fā)揮制冷能力以及能高效率、長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，及使制冷裝置與壓縮機(jī)相適應(yīng)、保持平衡，本機(jī)型的設(shè)計(jì)決定選用廣州三菱壓縮機(jī)有限公司的型號(hào)RH247VXAC的旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)。RH247VXAC的主要參數(shù)如下：壓縮機(jī)的泵體規(guī)格 種類 汽缸數(shù) 排氣量cc/rev旋轉(zhuǎn)式124. 7電動(dòng)機(jī)的規(guī)格種類電容分相式額定輸出W1200磁極對(duì)數(shù)P2額定轉(zhuǎn)速rpm2840/2860( 220/240V )絕緣等級(jí)E繞組電阻(20 oC)Q主 2.13/ 副 3.19制冷劑R-22 (CHCIF2 )電源規(guī)格額定電壓V

4、(頻率 HZ)220-240( 50)相單相啟動(dòng)性能堵轉(zhuǎn)電流A32/35 (220/240V )最低啟動(dòng)電壓V176以下性能制冷能力W4290/4330± 5%輸入功率W1390/1430± 5%運(yùn)行電流A6.6/6.4從上表可以看出，現(xiàn)選用的 RH247壓縮機(jī)其能力比設(shè)計(jì)所需（3600W ）高出 了近700W。究其原因，是因?yàn)閴嚎s機(jī)的制冷能力受其運(yùn)行中溫度、壓力、以及壓 縮機(jī)的冷卻方式所左右。而壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)能力是在蒸發(fā)器和冷凝器為無限大（或蒸 發(fā)器和冷凝器浸泡在水里，用水冷卻），以保證其恒定的試驗(yàn)工況的前提下得出的， 而實(shí)際應(yīng)用時(shí)一般的壁掛式空調(diào)器其蒸發(fā)器和冷凝器不可能做

5、得很大，而且當(dāng)鋁鉑 的材料或生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)工藝不一致時(shí)會(huì)造成換熱效果的不一致，即相當(dāng)于壓縮機(jī) 的工況不能保持恒定，從而影響壓縮機(jī)的制冷能力。再者，設(shè)計(jì)裝置時(shí)，需要一定 的設(shè)計(jì)裕度，既所需壓縮機(jī)的能力要比所需大10%-20%，這樣當(dāng)熱負(fù)荷發(fā)生劇烈變化時(shí)，裝置也能夠滿足要求。另外，一般在裝置的設(shè)計(jì)時(shí)，兩器的換熱面積都 應(yīng)比設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)有一定的裕度，但出于成本的考慮，對(duì)于在相同的設(shè)計(jì)裕度的情況 下，兩器所增加的成本就會(huì)很大，而壓縮機(jī)的成本幾乎不變，故將兩器的設(shè)計(jì)裕度 的一部分也分落到壓縮機(jī)上，這樣就會(huì)使機(jī)組的成本大大降低，而同時(shí)又可保證裝 置的能力。雖然這樣壓縮機(jī)的功率會(huì)有一點(diǎn)點(diǎn)的增大，但只要匹配得好

6、，其能效比 仍能達(dá)到或超出國(guó)際的要求。第二章、 蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)計(jì)算1、計(jì)算幾何參數(shù)片后的管外徑為：db = d0+ 2 & =7+2 X).12 =7.24mm如右圖所示，沿氣流流動(dòng)方向的管距為:35S2S2 =Sitan35.8 o=17.6 X0.72mm = 12.7mm沿氣流方向套片的長(zhǎng)度：L2 = 2S 2=2 X2.7mm=25.4mm每米管長(zhǎng)翅片的外表面積:af =2 S1S2 <4兀兀2 I=2X17.6 12.7-：7.2410001.6=0.2279 m2 /m每米管長(zhǎng)翅片間的管子表面積:每米管長(zhǎng)的總外表面積:m2 /m = 0.2489 m2 /maof =a

7、f + ab =(0.2279+0.0210)每米管長(zhǎng)的外表面積:abo = ndb = n >0.00724=0.02275 m2 /m管內(nèi)徑:di =do-2 ».36 =7 0.72=6.28 mm每米管長(zhǎng)的內(nèi)表面積:ai =冗 di = n>.00628 =0.01973 m2 /m每米管長(zhǎng)平均直徑的表面積:am = ndi+do)/2=冗(0.00724+0.00628)/2 =0.02124m2 /m由以上計(jì)算可得:aof / abo =0.2489/0.02275 =10.9412、計(jì)算空氣側(cè)干表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)1) 空氣的物性進(jìn)口空氣干球溫度ta1=27Co濕球

8、溫度19 Co出口空氣干球溫度ta2=15.1 C濕球溫度13.2 Co當(dāng)?shù)卮髿鈮?01320Pa空氣的平均溫度為t f = ta1 ta2 = 27 15.1 =21.1 C2 2空氣在21.1 C下的物性為：pf =1.2006kg/m 3 v =15.16 X10-6 m2 /sPrf =0.7028Cpf =1005J/(kg.k)2) 最窄截面處空氣流速W maxSiSf17.6 1.6Wy1.15=2.11m/sS1db Sf、f Wy17.6-7.24 1.6-0.123) 干表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)干表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)可用空調(diào)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(華工版)中 P53頁(yè)(3-8)式來計(jì)(1 )、肋片沿氣流方

9、向的長(zhǎng)度為L(zhǎng)1=25.4 =0.0254m(2) 、當(dāng)量直徑de*2(S-db bf Y f)2江(17.6-7.72 Q1.6-0.12) c ccde=2.574 mm ：、2.6 mm(S dbHsf 6f)(17.67.72)+(1.60.12)(3) 、最窄截面處的空氣流速W max1.15 =2.11m/sSSf=17.6X1.6s _db Sf _ f Wy 1(4) 、空氣在21.1 T下的運(yùn)動(dòng)黏度和導(dǎo)熱系數(shù)為2=2.5988 X10 B (N/m.k )v =15.16 勺?！?m/s(5) 、雷諾數(shù)及L1/de值Re =2.11 >0.0026/15.16 旳。=36

10、1.87L1/de =0.0254/0.0026 =9.769(6) 、系數(shù)及指數(shù)的計(jì)算L ,A= 0.518 -0.02315- 0.000425de2l/-3 10 6ide丿2 6= 0.518 0.02315 X9.769 +0.0004259 769 -3>0 X9.769=0.518-0.226+0.041-0.0028= 0.3302C=0.33 (1.36-0.24Re/1000 )=0.33(1.36-0.24 X361.87/1000)=0.420n = 0.45 0.0066-L1 = 0.45+0.0066 X9.769 = 0.514 dem = -0.28+0

11、.08(Re/1000) = -0.28+0.08>361.87/1000) =-0.251所以光管的干表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為:ao=1.1 c Ren-L1dede_2i0.514_0.251.5988 匯10 / 0.0026 搭0.420 X361.87x9.769=53.84因?yàn)椴ㄐ纹母杀砻鎮(zhèn)鳠嵯禂?shù)是平直套片的 1.2倍，而沖縫片 根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)情況，其干表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)是波形片的1.35倍，所以 沖縫片的干表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為：ao' =1.2 1.35 53.84 =87.22W/(m2 k)4）、確定空氣在蒸發(fā)器內(nèi)的狀態(tài)變法過程t a1=27tm ta2=15. 1zzwd(g/k

12、g)根據(jù)給定的空氣進(jìn)出口溫度由濕空氣h-d的圖可得h i=54.0kj/kg,d1=10.5g/kg,h2=36.5kj/kg,d2=8.5g/kg,在圖上連接空氣的進(jìn)出口狀態(tài)點(diǎn)1和2,并延長(zhǎng)與飽和空氣線（© =1.0）相交于 W點(diǎn)，該點(diǎn)的參數(shù)是hw=29.5kj/kg,tw=9 oC, dw=7.13g/kg.在蒸發(fā)器中的空氣的平均比焓為：" hi+h254.0 36.5hm = hw- r =(29.5)kj / kg =43.5kj / kgm w'54.0-29.5，彳 hi-hwin in"36.5-29.5h2 -hw在h-d圖上按過程線與hw

13、=43.5kj/kg線的交點(diǎn)讀得tm=19.7 oC,dm=9.4g/kg ,析濕系數(shù)可由下式確定：II尸dmdw9.47.13：.=1 2.46 w =1 2461.54tm-tw19.7-95 ）、循環(huán)空氣量的計(jì)算進(jìn)口狀態(tài)下干空氣的比體積可由下式確定:q m,daQoh1 -h23.6 360054.0 36.5kg / h = 740.6 kg / h故循環(huán)空氣的體積流量為:RaTW 0.00164=PB287.4(273 27)(1 0.0016 0.5)-1013253m / kg3=0.865 m / kg6）、空氣側(cè)當(dāng)量表面積傳熱系數(shù)的計(jì)算當(dāng)量表面積傳熱系數(shù)金a +a生f af

14、aba ja。+i af ab 對(duì)于正三角形叉排排列的沖縫套片管束，翅片效率f可由小型制冷裝置書中式（4-13）計(jì)算，叉排時(shí)翅片可視為六角形，且此時(shí)翅片的長(zhǎng)對(duì)邊距離和短對(duì)邊距離之比為 A/B=17.63/15.6=1.13，且 Pm =B/db=15.6/7.24，故P =1.27 入 /0 J27 -T2493肋片折合高度為:20.351 n r二7 2.493 -1 1 0.351 n2.493= 7.133mm取鋁片熱導(dǎo)率：Q203W/ (m.K)tl7"2a。_ 2 87.22 1.54203 0.00012JAm =97.19m故在凝露工況下的翅片效率為:nth(m h)t

15、h(97.19 X0.007133 )mhf_'_ 97.19 0.007133- .當(dāng)量的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為:尸 耳f a f *abaj 二 a。1.54 87.22a of= 117.84W/ mK0.8660.22790.0210W/m2.K0.2489由規(guī)格書因?yàn)镽227) 、管內(nèi)R22蒸發(fā)時(shí)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的計(jì)算:由于本人設(shè)計(jì)的KF-36GW空調(diào)器選用三菱RH247VXAC壓縮機(jī), 上可查得其相關(guān)資料：排氣量 ：24.7( 1.507) CC/REV (CU.IN/REV)額定轉(zhuǎn)速：2840/2860( 220/240V)RPMKF-36GWDE 實(shí)際排氣溫度由廠家實(shí)驗(yàn)室提供的數(shù)據(jù)

16、為89.5oC。在89.50C的密度查制冷工質(zhì)性質(zhì)圖表得：-=5l.52kg/ m3,所以R22的總質(zhì)量流速為：qm= px(2 47 漢2 8 406 01Q-3 )=5 15 2 2 47 沃2 8 4=06 OqO* =2 1 6 4已知KF-36GW需設(shè)計(jì)成三進(jìn)三出的模式，故蒸發(fā)器的分路數(shù)為 Z=3，貝U每一 分路中的R22的質(zhì)量流量為qmd二爭(zhēng)=216.84 /3 =72.28kg/h，沒根管子的有效流 通面積為：2_52=3.1 10 m二 3.14 0.00628-4每一分路中R22在管內(nèi)的實(shí)際質(zhì)量流速為:=647.67kg/(m2.s)72.2843600 A 3600 3.1

17、 1。"作為迭代計(jì)算的初值，取qj=8800W/ （卅.S）,由空調(diào)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)書中（華工版）式（3-21 ）計(jì)算-0.6i 二0.5247qj0.3 4 3式中B值按蒸發(fā)器溫度to=5oC查該書表（3-2）得B=1.46，故R22在管內(nèi)換熱系數(shù)為:., 0.6 .-= 0.5247 8 8 00*647.67匯 3I 0.006280.270.3431.46= 1742.1W/ m2 k8）、傳熱溫差的初步計(jì)算暫先不計(jì)算R22的阻力對(duì)蒸發(fā)溫度的影響。則有:t al -ta227.0 一15.1in ta1 七ta2 "toin27.0-5.015.15=15.3oC9 ）、

18、傳熱系數(shù)的計(jì)算由于R22與潤(rùn)滑油部分互溶，故管內(nèi)污垢熱阻可忽略，據(jù)文獻(xiàn)介紹翅片側(cè)污垢熱阻，管壁導(dǎo)熱熱阻及翅片與管壁接觸熱阻之和（sat Mam）可取為5.95 10”w/m2.k （華工版空調(diào)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上推薦值為 2.6 8.6 X10w/m2.k ）, 故Koaa- i亠-亠丈samt0.24890.01973 1742.110.00595 117.842= 46.13W/(m .K)10）、核算假設(shè)的q i值' 2 2q廠 Kom =46.13 15.3W/m =705.79W/mqi=a。fai_ 0.2489%0.01973705.79 =8 9 0/3/計(jì)算表明，假設(shè)的qi初值

19、8800w/卅與核算值8903 w/卅較接近，偏差小于2.5%，故假設(shè)成立，有效11）、蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)尺寸的確定蒸發(fā)器所需的表面?zhèn)鳠崦娣eQ0q36008800=0.409 m2Ai =3600705.792二5.101 m蒸發(fā)器所需傳熱管總長(zhǎng)Aoaof=5.101 /0.2489 =20.49m已知室內(nèi)風(fēng)量為640.6 m3/h，迎面風(fēng)速為 Wf=1.15m/s，則迎風(fēng)面積Af為:AlWf640.61.15 36002 2m =°.182m取蒸發(fā)器的寬度B=647伽，高度H=281.2伽，則實(shí)際的蒸發(fā)器的迎風(fēng)面積為0.182 m20已選定垂直于氣流方向的管間距為S1=17.6伽，故垂直于

20、氣流方向的每排管子數(shù)為：H 281 .2n116 排S117.6深度方向（沿氣流流動(dòng)方向）為2 排,共布置32根傳熱管，傳熱管的實(shí)際總長(zhǎng)度為：lt=0.647 X16 >2=20.704m傳熱管的實(shí)際內(nèi)表面?zhèn)鳠崦娣e為：2Ai =16 2 二 di 0.647 =16 2'； : <0.00628 0.0647 二 0.4085 m又因?yàn)?Ai0.4085 “1 0.409Ai2Z-0112）、空氣側(cè)的阻力計(jì)算（按照空調(diào)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的例子進(jìn)行計(jì)算）在蒸發(fā)器中空氣的平均參數(shù)：比容：Pb勺十°g6dmJ+o.o01dm28719.72731 0.0016 9.41013

21、20(1+0.001x9.4= 0.834m'/kg密度：1 25- =1.20kg/mVm干工況下的阻力可按空調(diào)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)書上式（3-20 ）來計(jì)算:pd =11.77 'I L1.70 02541.7j(Pu2)二11.77".0113叫 1.20漢2.11) =6.31Pa（備注：式中E為考慮肋片表面粗糙度的系數(shù)，對(duì)粗糙的肋片E =0.0113,對(duì)光滑的肋片E=0.007,u2為最窄截面處的風(fēng)速，本機(jī)的蒸發(fā)器的肋片為百葉 窗形式，故E=0.0113。）根據(jù)析濕系數(shù)E=1.54查該書表（3-3）得©=1.22，故濕工況下的阻力按該書式（3-29 ）計(jì)算得

22、：Pw = : Pd =1.22 6.31 =7.698 Pa13 ）、風(fēng)量的計(jì)算及風(fēng)機(jī)的選擇蒸發(fā)器所需風(fēng)量按廠家設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，一般按每千瓦冷量取0.05 m3/s，故本機(jī)蒸發(fā)器所需的理論風(fēng)量為：3q._=3.6 3 6 0 00.0 5=64 m /h試驗(yàn)表明實(shí)際匹配時(shí)機(jī)組所需風(fēng)量為 640.8 m3/h就可滿足要求。近年在分體壁掛機(jī)的室內(nèi)機(jī)的設(shè)計(jì)中，風(fēng)機(jī)的選擇是一個(gè)重要的問題，因?yàn)轱L(fēng)量與 風(fēng)輪的直徑的三次方成正比、與風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速（也就是風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速）成正比而室內(nèi)機(jī)的噪音又與轉(zhuǎn)速成正比，所以在保證俸祿的前提下貫流風(fēng)機(jī)的選擇必須從以下幾個(gè)方面來考慮:（1 ）、室內(nèi)機(jī)的形狀尺寸的大小、蒸發(fā)器的大?。?

23、）、所匹配電機(jī)的轉(zhuǎn)速（3）、對(duì)不同型號(hào)（功率）的機(jī)組其噪音指標(biāo)由企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來確定（企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)必須小于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)）綜合考慮上述因素后，決定選用直徑為=97 mm,長(zhǎng)度為633伽的貫流風(fēng)葉，再配上型號(hào)為YW16-4的PG電機(jī)（PG電機(jī)的轉(zhuǎn)速由室內(nèi)電氣控制板控 制，該P(yáng)G電機(jī)的功率為16W，極數(shù)為4。）三、冷凝器的設(shè)計(jì)計(jì)算1、有關(guān)溫度設(shè)計(jì)參數(shù)及冷凝器熱負(fù)荷確定冷凝溫度tk =50 C進(jìn)出口空氣溫差tt2 -tai =9.8 C進(jìn)口空氣干球溫度ta35 C出口空氣干球溫度ta44.8 C對(duì)數(shù)平均溫差：ta2 tait k t al intk _ta244.8 -355035 in50 -44.8=9.25

24、C由小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo)中圖3-1查得R22在tk =50 C，t0=5 C時(shí)的冷凝負(fù)荷系數(shù)Co =1.24，實(shí)際生產(chǎn)中，由實(shí)驗(yàn)室測(cè)出的功率反推可知Co ".39-T.40，則實(shí)際的冷凝熱負(fù)荷為：Qk 二CoQ0 =1.39 36 005 0 0/02、翅片管族結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇及計(jì)算選擇©9.52 mm>0.5伽的紫銅管為傳熱管，選用翅片是厚S f=0.14 mm的條縫形整張鋁制套片，取翅片節(jié)距 Sf=1.7 m, S1=25 m, S2=21.65 mdi =d0-2 >0.5-1=8.52 m , db =d0+2 3f=9.52+2 >0.14=9.8

25、m管族排列采用正三角形叉排每米管長(zhǎng)各有關(guān)傳熱面積分別為：（兀 2 '3.142二2af =2 S1S2 -db /Sf=20.025 0.02165 0.00980.001 0.5480 m /mab 二二 dbSf'f Sf 二二 0.0098 0.0017 -0.0014 0.0017 =0.0283m2/m2a0f 二af ab = 0.5480 0-0283 m /m2ai 二二 d i 二二 0.00852 二 0.0268 m / m紫銅管每米管長(zhǎng)平均面積：am 打 di db W 0.0 0 8 50.0 0 9 80.0 2 8m2/m取當(dāng)?shù)卮髿鈮篜B=1013

26、20Pa，由空氣（干空氣）熱物理性質(zhì)表，在空氣平均溫度 tm=39oC 條件下，Cpa =1013J/（Kg.K）, a =0.02649W/ m.K ,a=17.59 10m2/s，在進(jìn)風(fēng)溫度 ta廣35 C 的條件下，J =1.1095Kg/m3冷凝器所需空氣體積流量：qQk50000.4539m3/s=1634.04m3/hPaCpa（ta2 £ ） 1.1095<1019.8，N，N從現(xiàn)有的產(chǎn)品中量得冷凝器迎風(fēng)寬度即有效管長(zhǎng)l=0.74m,冷凝器的迎風(fēng)面高度 H=0.50m,則迎風(fēng)面積：Ay=0.74 >0.50=0.37 m2又因?yàn)槔淠鞒崞捎冒偃~窗形式，故實(shí)

27、際的迎風(fēng)面上空氣流通面積為:I2Ay = Ay 一898f H 2 =0.37 -898 0.00014 0.5 2 =243m所以實(shí)際的冷凝器的迎面風(fēng)速：Wy _Ay0.45391.86m / s0.2433（備注：現(xiàn)在的設(shè)計(jì)指導(dǎo)書上所推薦的迎面風(fēng)速為 2.5m/s 3.5m/s，根 據(jù)現(xiàn)行空調(diào)廠家的匹配經(jīng)驗(yàn)，這個(gè)風(fēng)速在現(xiàn)在翅片間距 1.6伽一1.7伽這么小 的情況下是達(dá)不到的。所以后面的計(jì)算都是按上面的實(shí)際風(fēng)速進(jìn)行的， 書上的 推薦只能作為參考，沒有實(shí)際的指導(dǎo)意義。）迎風(fēng)面上管排數(shù)：N=H/S 1 -1/2=0.5/0.025-1/2=19.5 排取20排。3、傳熱計(jì)算確定所需傳熱面積A0

28、f,翅片管總長(zhǎng)L及空氣流通方向上的管排數(shù)n,根據(jù)空 調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)上公式（3-1 ）可得管內(nèi)凝結(jié)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為：丄 1：i =°.6 8 3 sBm tktwdd實(shí)際匹配實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)表明，冷凝器中間排管的壁溫在46C-48C之間，即與內(nèi)壁有2C-4C （以你=50 C時(shí)計(jì)算），它的取值受迎面風(fēng)速、翅片的材料、間距，以及冷凝器的生產(chǎn)工藝等因素影響，在綜合上述 因素后，取管子壁溫為tw=48C，貝U定性溫度怙二林2 =50 48 2 =49 C，按tm =49 C，及該書表3-1得：r/4 =19.914, Bm =67.32貝U： 口 i =0.683如9.914匯67.32 漢

29、(50 48 )'4 漢0.008524 = 2534.29W/m2.K4、空氣流經(jīng)肋片間作無相變的傳熱時(shí)，其給熱系數(shù)可采用下式計(jì)算:fn0f %呎1）、肋片沿氣流方向的長(zhǎng)度可用下式求得:b=2Scos30 =2 0.025 # =0.0433m2）、微元最窄面的當(dāng)量直徑：_ 2(Sdbfef -6 f)2 況(259.8口.7 0.14 ) d。一 S Db Sf 一： f 一 25 -9.81.7 -0.14=2.83mm = 0.00283m3）、最窄截面風(fēng)速:SSf25 1.7曲一 Sdb Sf 一 f 丫 _ 25-9.8 1.7-0.141.8 _3.33m/s4）、進(jìn)出口

30、空氣的平均溫度為:tm_ta1 ta2_ 2_35 44.8_ 2=39.95）、雷諾數(shù)及L1/de值Wmax d e'、a3.33 0.0028317.59 10-6=535.75L1 _ 0.0433 de 0.002836）、系數(shù)及指數(shù)的計(jì)算:A =0.518 -0.02315 上 0.000425(-) -3 1。"dedede2_63=0.518 0.02315 X15.30 +0.000425X15.3 _3乂10 ><15.3= 0.253C =0.253(1.36 -0.24Re 1000)= 0.2531.36 -0.24 535.75/1000

31、= 0.312L1n =0.45 0.00661 =0.45 - 0.0066 15.3 =0.55dem =-0.28 0.08(Re/1000) =-0.28 0.08 535.75/1000 =0.237所以光管的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為：_22.65 疋100.55_0.237：0f “10002800312 535.7515.3 二53,35deQ/+0.351n；Sg。丿LId。丄翅片相當(dāng)高度由小型制冷裝置指導(dǎo)中式3-15計(jì)算得：0.0028320.02 )0.00952)2 53.35:203 0.00014_th (mh)_ th 61.27 0.011mh'61.27 0.01

32、1= 0.8700251 0.351 n(1.0630.00952= 0.011m取鋁片熱導(dǎo)率入=203W/ （m K）,由小型制冷裝置指導(dǎo)中式（3-14 ）計(jì)算翅片 參數(shù)m,即:=61.27 m由式（3-13 ）計(jì)算翅片效率:af f aaf ab表面效率由式（3-12）計(jì)算:0.5480 0.870.02830.900.54800.0283根據(jù)小型制冷裝置指導(dǎo)書上推薦的資料數(shù)據(jù)表明，沖縫片的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)比波形片高出60%(P126小型制冷裝置指導(dǎo))，而波形片比相同條件下的 平直套片表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)高35%( P125)，即沖縫片傳熱系數(shù)為平直套片的1.35 X1.6倍。根據(jù)廠家經(jīng)驗(yàn)，其值約為平

33、直套片的1.2 X1.35=1.62倍左右。所以冷凝器的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為：:0 f =1.2 1.35 50.94 =82.52取管壁與翅片間接觸熱阻匕=0°04m2.K /W，空氣側(cè)塵埃污垢層熱阻0=：0.001m2.K/w，紫銅管熱導(dǎo)率入=393W/ (m.K),由小型制冷裝置指導(dǎo)中式(3-21)計(jì)算冷凝器的總傳熱系數(shù)：K0 =1 a0f十6 a0f十丫十丫十 1-,0 b-：ki Qiam0 f 01 w 0.5763 丄 0.0005 w 0.5763 丄丄 丄=1 (0.00010.004)2534.290.02683930.028382.52 0.90=38.35W/ m2

34、.K冷凝器所需傳熱面積:A0f =Qk5000238.35 9.25 m=14.09 m2所需有效翅片總管長(zhǎng)A0fL 二a0f14.090.5763=24.45m空氣流通方針上的關(guān)排數(shù)：n=L/IN=24.45/(0.74 X20)=1.65 排取整數(shù)n=2排。由廠家實(shí)際的產(chǎn)品參數(shù)，即冷凝器的實(shí)際管長(zhǎng)L'20 >2 >0.74=29.6m ,所以可得出結(jié)論：冷凝器的管長(zhǎng)有富余，為厶LL -L =29.6 24.45 =5.15m ,這 樣，冷凝器的實(shí)際有效總管長(zhǎng)為L(zhǎng)=29.6m，實(shí)際傳熱面積為A=17.06叭 較 傳熱所需傳熱面積大13.8%。4 ）、風(fēng)機(jī)的選擇計(jì)算由于冷凝

35、器的迎風(fēng)面高度H=0.5m，故只需安裝一臺(tái)風(fēng)機(jī)就可。動(dòng)壓：,pWy J.1 0 9 51.862靜壓:"b 、仃43.31.7 p -0.108aWmax0.1081.1095 33 -15.24 Pade2.83風(fēng)機(jī)采用電動(dòng)機(jī)直接傳動(dòng)，則傳動(dòng)效率m =，取風(fēng)機(jī)全壓效率伽=093，則電動(dòng)機(jī)輸入功率為：0.93現(xiàn)選用YDK-20-6G軸流風(fēng)機(jī)，實(shí)際風(fēng)機(jī)風(fēng)量由實(shí)驗(yàn)室提供數(shù)據(jù)為1620 m3/h，輸入功率為20W，風(fēng)壓為15.24Pa，葉輪直徑390伽，主軸轉(zhuǎn)速850r/min.四、毛細(xì)管的選擇定型制冷劑在毛細(xì)管內(nèi)的兩相流動(dòng)過程十分復(fù)雜，難以精確計(jì)算，計(jì)算結(jié)果又往往與實(shí)際情況偏差較大，現(xiàn)行

36、理論確定毛細(xì)管的長(zhǎng)度及內(nèi)徑只有圖解法與類比法。而 且毛細(xì)管的實(shí)際內(nèi)徑與名義內(nèi)徑之微小偏差對(duì)毛細(xì)管的長(zhǎng)度影響較大，因而無論是 通過圖解法或類比法求得的毛細(xì)管尺寸，都要經(jīng)過在實(shí)際裝置中的運(yùn)行試驗(yàn)，經(jīng)校 驗(yàn)和修正后，才能獲得毛細(xì)管的最佳尺寸。我廠在毛細(xì)管的選定方面主要用類比法與實(shí)驗(yàn)法相結(jié)合，即在參考比較成熟的同類產(chǎn)品，進(jìn)行類比得出所需的毛細(xì)管的幾何尺寸。類比法的原理如下所述：根據(jù)制冷原理的熱力計(jì)算可知，制冷量 Qo=qm Xqo (其中qm為質(zhì)量流量，qo 為單位制冷量)，對(duì)于兩臺(tái)制冷劑和工況都相同而制冷量不同的空調(diào)器，由于兩者的qo相同，則有Qoi/QO2=qml/qm2當(dāng)毛細(xì)管長(zhǎng)度一定時(shí)，流量q

37、m又與毛細(xì)管的流通面 A成正比，即Qoi/Qo2=qml/qm2=Al/A2，AQo2/Qoi Aqm2/qmi A故本機(jī)型的設(shè)計(jì)在參照本廠一臺(tái)比較成熟的制冷量為Qoi=2.5Kw的空調(diào)器中所采用的毛細(xì)管3X.4 >650 mm 進(jìn)行類比得：Ai/A2=Qoi/Qo2=2.5/3.6又因?yàn)?Ai/A2=(di/d2)2所以 d2=1.68 mm現(xiàn)時(shí)設(shè)計(jì)的分體壁掛機(jī)中的常用毛細(xì)管的規(guī)格只有3.0 X.4或©3.0 X1.6或©3.0 X1.8等幾種，故取用3.0 X.6的毛細(xì)管。由小型制冷裝置P302的文獻(xiàn)可知，丿 /4.6D1/D2 二L1/L2t4 64 6故：Li

38、=L2 di/d2650/ 1.68/1.6所以由類比法初選毛細(xì)管為3.0 X1.6 >519 mm。實(shí)驗(yàn)校正：在匹配時(shí)使用此規(guī)格毛細(xì)管，發(fā)現(xiàn)回氣溫度和排氣溫度偏低，冷量雖及格，即在額定冷量的95%范圍內(nèi)，但溫度分布不太理想，特別是回氣溫度太低 會(huì)對(duì)壓縮機(jī)的壽命有一定的影響，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)將毛細(xì)管加長(zhǎng)，可能會(huì)令冷量有所上升， 排、回氣溫度也將升到合理狀態(tài)點(diǎn)附近，故將毛細(xì)管換為 3.0 X1.6 X600進(jìn)行測(cè)驗(yàn)， 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明3.0 X1.6 >600的毛細(xì)管能令制冷裝置各溫度點(diǎn)即回氣、排氣、蒸發(fā)、 冷凝等各溫度分布較為合理，實(shí)測(cè)制冷數(shù)值與額定值相差只有0.9%。所以最后確定制冷毛細(xì)管為

39、：3.0 X1.6 X300 mm 。五、系統(tǒng)制冷劑充注量的估算對(duì)于小型空調(diào)器而言，由于沒有貯液器（一般在 7KW以下都不裝貯液器），故 系統(tǒng)中冷媒的充注量對(duì)制冷機(jī)的經(jīng)濟(jì)，安全運(yùn)行起著重要的作用。充注量過少，蒸 發(fā)器只有部分得到潤(rùn)濕，蒸發(fā)器面積不能得到充分利用，蒸發(fā)量下降，吸氣壓力降 低，蒸發(fā)溫度降低，蒸發(fā)器出口制冷劑過熱度增加，這不僅使循環(huán)的制冷量下降， 而且還會(huì)使壓縮機(jī)的排氣溫度升高，影響壓縮機(jī)的使用壽命。充注量過多，不僅蒸 發(fā)器內(nèi)積液過多，致使蒸發(fā)器壓力升高，傳熱溫差減小，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)a(chǎn)生壓縮機(jī) 的液擊現(xiàn)象，而且會(huì)使冷凝器內(nèi)冷凝后的冷凝液體不能及時(shí)排出，使冷凝器的有效面積減小，導(dǎo)致冷凝壓

40、力升高，壓縮機(jī)耗功增加。由此可知，在一定工況下，系統(tǒng)內(nèi)存在一個(gè)最佳充注量的問題。據(jù)有關(guān)資料介紹，對(duì)制冷劑為R22的小型空冷式空調(diào)器而言，系統(tǒng)的制冷劑充 注量可用下式估算：G=0.5334V H+0.2247V k式中： G-系統(tǒng)制冷劑充注量，kg ；Vh-蒸發(fā)器容積，單位為L(zhǎng) ；Vk-冷凝器容積，單位為L(zhǎng)。本設(shè)計(jì)中，由前面計(jì)算可知，蒸發(fā)器的傳熱管總長(zhǎng)為22.02m，冷凝器的傳熱管總長(zhǎng)為29.6 m，該數(shù)據(jù)是已經(jīng)考慮到彎管等因素，故相應(yīng)的各自容積為：Vh= xdi2_H=冗/4 X).072X220 L =0.846 L4VK= Xli2XLH=n4 x).09522>296 L =2.1

41、1 L4按上式可估算出該系統(tǒng)的制冷劑充注量為：G=0.5334 >0.846+0.2247 >2.11=0.925 kg應(yīng)該指出，沖注量對(duì)系統(tǒng)性能的影響因素是多方面的，也與毛細(xì)管的長(zhǎng)度有 關(guān)，在毛細(xì)管長(zhǎng)度一定的情況下，存在一個(gè)最佳沖注量，它與確定毛細(xì)管尺寸的 情況類似，也應(yīng)該通過在實(shí)際裝置中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)后確定。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)校正，充注量為925g的機(jī)組制冷量不及格，排氣、回氣溫度都偏 高，說明冷媒充注量太少，往機(jī)組里再充 200g的冷媒，經(jīng)過調(diào)整其各溫度點(diǎn)， 最后確定機(jī)組的冷媒充注量為1250g。六、電器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1、電控器的設(shè)計(jì)（這一部分省略）2、KF （R） -36GW電控工作原理簡(jiǎn)

42、介本電路采用功能齊全、性能穩(wěn)定可靠的東芝芯片，具有電路簡(jiǎn)潔，性能 優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)。內(nèi)風(fēng)機(jī)采用可控硅調(diào)速，具有轉(zhuǎn)速穩(wěn)定、風(fēng)速轉(zhuǎn)換無繼電器動(dòng) 作噪音等優(yōu)點(diǎn)。本電路具有制冷（制熱）、除濕、通風(fēng)幾種工作模式，此外， 還有強(qiáng)力、經(jīng)濟(jì)、睡眠、定時(shí)開關(guān)機(jī)等功能。電路工作原理大致如下所述：遙控器設(shè)定好運(yùn)轉(zhuǎn)模式后，發(fā)射信號(hào)給主 電路接收器，經(jīng)接收器接收放大后送入主芯片，主芯片根據(jù)室內(nèi)溫度Tr與遙 控器設(shè)定溫度Ts比較，決定運(yùn)行情況。主芯片根據(jù)實(shí)際情況作出相應(yīng)的驅(qū) 動(dòng)信號(hào)，去驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的各部件工作。如在制冷模式下，若Tr-Ts -1 C時(shí)，則主芯片輸出高電平驅(qū)動(dòng)信號(hào)，經(jīng)反相器后，驅(qū)動(dòng)壓機(jī)繼電器，使繼電器閉合， 即繼電器

43、常開觸點(diǎn)接通，室外機(jī)得電運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)室內(nèi)機(jī)按設(shè)定風(fēng)速工作。此 時(shí)，整機(jī)進(jìn)入正常制冷模式運(yùn)行。在運(yùn)行過程中，電控系統(tǒng)會(huì)根據(jù)Tr與Ts的關(guān)系來控制整機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況。當(dāng) TT時(shí)，主芯片會(huì)發(fā)出停室外機(jī)信號(hào)，使 室外機(jī)停機(jī)，而室內(nèi)機(jī)繼續(xù)工作，直到三分鐘后且Tr-Ts -1 C時(shí)，室外機(jī)再次工作。（制熱模式時(shí)，電控原理基本與制冷的相同，只是室內(nèi)電氣控制板比 制冷模式時(shí)多輸出一電磁接通信號(hào)給室外機(jī)，使電磁閥線圈得電，四通閥換 向，實(shí)現(xiàn)制熱）。七、管路及輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)1.在冷凝器的出口即毛細(xì)管的入口裝設(shè)一個(gè)過濾器，以防止毛細(xì)管臟堵，其形狀及尺寸見附錄。2.壓縮機(jī)吸氣管、壓縮機(jī)排氣管、冷凝器進(jìn)氣管、冷凝器出液管等管路

44、圖見附錄。1、實(shí)驗(yàn)室空調(diào)機(jī)測(cè)試報(bào)告文件名：試驗(yàn)工況：額定制冷額定制冷量：3600W室內(nèi)機(jī)型號(hào)：KFR-36GW額定功率：室內(nèi)干球溫度:27室外機(jī)型號(hào)：額定電壓：220V室內(nèi)濕球溫度：19至內(nèi)機(jī)編號(hào).額定電流：室外干球溫度：35至外機(jī)編號(hào)：毛細(xì)管：室外濕球溫度：24壓縮機(jī)型號(hào)：制冷劑注入量：試驗(yàn)時(shí)間：2003-4-20測(cè)試項(xiàng)目名單/位dooAcPi7平均測(cè)試項(xiàng)目名3/mil丄卄Ml工工曲單位1n7 c2n-7 c3n7 c4n7 c5n7 c6n7 c7n7 c丨均n7 c室內(nèi)側(cè)進(jìn)風(fēng)1球9 Hh Z|r| 】卄 lyl 凋 XvhOC27.U27.U-4 n n2/.U-” c c27.U” c

45、 c27.U-4 Q Q2 7.U4 Q Q27.U27.U4 n n室內(nèi)側(cè)進(jìn)風(fēng)濕球4 4k /inii ;卄 M 丁 煜OC19.1C 4 cI9.UC 4 cI9.Uc廠cI9.UC 4 c18.8c廠c18.8c廠c19.1c廠rI9.Uc廠c室外側(cè)進(jìn)風(fēng)1球4/Hll【卄71 "冃 伴OC34.9o* a34.935.Un34.935.U35.035.0Un->l n-35.0室外側(cè)進(jìn)風(fēng)濕球OC24.UAAA23.9a a r23.924.U4 c c23.9/ICC23.94 c c24.Ua a r23.9a a r室內(nèi)側(cè)出風(fēng)1球t-4-t /irtrl r F r ET-UOC14.1a rs14.Ua r r14.Ua r r13.913.813.914.0a r r14.0a r r室內(nèi)側(cè)出風(fēng)濕球 靜壓OCDr12.612.5c cc12.512.412.312.3c cc12.512.5c cc冃靜壓paaU.UUU.UUU. UUcar:U.UUU.UUU. UUU.UUca aU.UU噴嘴壓差Pan a c f259.f-c A27U.r-r-265.263.2 76.r cr269.r-r-264.267循叼、風(fēng)量M3/56457557U5