制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)匹配

1、目錄汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)各部件的匹配設(shè)計(jì) ···············································

2、;······························· 1§1. 汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)的熱力計(jì)算 ··············

3、3;·················································

4、3;·········· 1§1.1制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)工況的確定 ····································

5、;········································ 1 §1.2 制冷系統(tǒng)的熱力計(jì)算 ······

6、··················································

7、··························· 3 §2. 汽車空調(diào)用壓縮機(jī)的匹配···················&

8、#183;·················································&

9、#183;············· 5 §3. 汽車空調(diào)系統(tǒng)換熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算 ·······························

10、3;······································· 5 §4. 節(jié)流機(jī)構(gòu)的匹配設(shè)計(jì) ·······

11、··················································

12、······························· 13 §5. 儲(chǔ)液干燥過濾器匹配設(shè)計(jì)···············

13、··················································

14、················ 15§5.1 儲(chǔ)液干燥過濾器設(shè)計(jì)與選擇方法·····························

15、83;································ 15 §5.2儲(chǔ)液干燥過濾器的安裝·············

16、3;·················································

17、3;·············· 16 §6. 汽車空調(diào)系統(tǒng)管路設(shè)計(jì) ·······························

18、3;·················································

19、3;·· 16 §7. 風(fēng)機(jī)的匹配設(shè)計(jì) ············································&

20、#183;·················································&

21、#183;· 16汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)各部件的匹配設(shè)計(jì)汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)匹配設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容為：1.根據(jù)汽車車型及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)確定制冷系統(tǒng)的的布置形式；2.根據(jù)所需的制冷量及確定的設(shè)計(jì)工況進(jìn)行熱力計(jì)算；3.根據(jù)熱力計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行冷凝器，蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)及壓縮機(jī)的選型；4.制冷系統(tǒng)輔助部件設(shè)計(jì)或選型（儲(chǔ)液干燥過濾器、熱力膨脹閥等）；5.連接各制冷部件的管道設(shè)計(jì)；6.空氣送風(fēng)風(fēng)道設(shè)計(jì)§1.汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)的熱力計(jì)算熱力計(jì)算是制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算的基礎(chǔ)，熱力計(jì)算的主要目的是求出熱力循環(huán)的各項(xiàng)性能指標(biāo)，并為制冷系統(tǒng)各部件的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。§1.1制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)工況的確定在進(jìn)行汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)熱力

22、計(jì)算之前，首先要根據(jù)汽車空調(diào)所要求的溫度（tn）和外界溫度（tw）,并結(jié)合汽車空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)，確定制冷系統(tǒng)的工作參數(shù)，即確定如下參數(shù)：冷凝溫度（tk）；蒸發(fā)溫度（t0）；過冷度（tsc）；過熱度（tsc）。為了便于討論，可借助右邊的lgp-h圖進(jìn)行分析。（1）冷凝溫度tk的確定冷凝溫度tk取決于冷凝器的結(jié)構(gòu)形式和冷卻介質(zhì)。汽車空調(diào)系統(tǒng)由于運(yùn)行條件的限制，均采用風(fēng)冷式冷凝器。這時(shí)車外環(huán)境溫度tw（主要是指夏季環(huán)境溫度），成為影響tk的重要因素。在確定tk時(shí)不能只考慮某個(gè)地區(qū)的氣象條件，而應(yīng)綜合加以考慮，以滿足汽車使用地區(qū)廣的特點(diǎn)?？紤]到汽車空調(diào)系統(tǒng)在不同地區(qū)的適應(yīng)性，應(yīng)選取最惡劣工況，即取tw=

23、43為宜。對(duì)于風(fēng)冷式冷凝器。通常選取tk比冷凝器的進(jìn)風(fēng)溫度高1215。即：tk=tw+x （x=12，13，14，15） （1-1）- 1 -圖1 壓焓圖對(duì)于汽車空調(diào)系統(tǒng), tk的確定尚需考慮下列因素：1.由于風(fēng)冷式冷凝器的傳熱系數(shù)較低，而且受汽車安裝空間的限制，冷凝器又不可能做的太大，一般靠增大傳熱溫差提高tk；2.冷凝器的工作環(huán)境惡劣，易積灰和沾染其它雜物，使傳熱系數(shù)減少； 綜合上述因素，確定冷凝溫度tk與外部環(huán)境溫度的差值為17.即： tk=tw+17=43+17=60（2）蒸發(fā)溫度t0蒸發(fā)溫度t0取決于空調(diào)所需求的溫度、蒸發(fā)器的型式、被冷卻介質(zhì)的種類和使用條件。從理論上講，蒸發(fā)溫度t0

24、提高，可以提高制冷循環(huán)的制冷量，提高制冷系數(shù)和循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性。但t0的提高，減少了蒸發(fā)器的傳熱溫差，需要較大尺寸的蒸發(fā)器作為補(bǔ)償。而這一點(diǎn)對(duì)于汽車空調(diào)系統(tǒng)特別對(duì)于中、小型汽車空調(diào)系統(tǒng)是一個(gè)難題。由于一般希望蒸發(fā)器具有高效緊湊的特點(diǎn)，所以過大尺寸的蒸發(fā)器是不能接受的。根據(jù)Q=KFtm，傳熱系數(shù)K受風(fēng)冷式冷凝器的限制無法有大的改善；換熱面積F又受到安裝尺寸的限制。因此，要保證一定的制冷能力只能在增大傳熱溫差上做文章。在tm中，當(dāng)空調(diào)回風(fēng)溫度確定后，唯一可以改變的即是蒸發(fā)溫度t0，要增大傳熱溫差，只有降低蒸發(fā)溫度t0。但要注意到：t0不可能無限制的降低，當(dāng)t00，有可能在蒸發(fā)器的肋片部分結(jié)霜，導(dǎo)致送風(fēng)

25、量的減少。另外，考慮到汽車空調(diào)屬于舒適性空調(diào)，從乘客舒適和衛(wèi)生的角度考慮，送風(fēng)溫差不宜低于810。通常蒸發(fā)溫度可以按照下式選取，即：t0=t2-x(x=8，9，10) （1-2）式中：t2汽車空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)溫度（）。- 2 -經(jīng)上述綜合考慮：蒸發(fā)溫度t0選為0是合適的。但是，蒸發(fā)溫度的選擇也要考慮到不同車型的實(shí)際情況，不能一概而論。對(duì)于小轎車，由于風(fēng)量較小，可以按小風(fēng)量、大焓差的原則，選取較低的蒸發(fā)溫度。對(duì)于中型及大型客車，由于要求的風(fēng)量較大，必須采用大風(fēng)量、小焓差的送風(fēng)模式。這時(shí)可以適當(dāng)提高蒸發(fā)溫度，增大風(fēng)量，減少焓差來實(shí)現(xiàn)。（3）過冷度tsc和過冷溫度tsc采用過冷，從理論上講總是有利的。

26、在汽車空調(diào)系統(tǒng)中，為了克服制冷劑管道沿程摩擦損失和靜壓損失，保證向熱力膨脹閥輸送連續(xù)的液態(tài)制冷劑，必須要有一定的過冷度。通常過冷溫度tsc確定的依據(jù)為：使tsc較同壓力下的tk低35。一般認(rèn)為：tsc=58為宜。（4）過熱度（tsc）汽車空調(diào)系統(tǒng)多采用熱力膨脹閥供液，為了確保壓縮機(jī)干壓縮，充分發(fā)揮蒸發(fā)器的有效傳熱面積，蒸發(fā)器出口過熱度一般為57。對(duì)于汽車空調(diào)系統(tǒng)，壓縮機(jī)的吸氣溫度一般為1518.當(dāng)蒸發(fā)溫度為0，有效過熱為57，無效過熱為1011，總的過熱度tsc=1518。 §1.2 制冷系統(tǒng)的熱力計(jì)算制冷系統(tǒng)熱力計(jì)算的主要任務(wù)是在給定的設(shè)計(jì)條件和設(shè)計(jì)工況下求出制冷循環(huán)的各項(xiàng)性能指標(biāo)

27、，為制冷系統(tǒng)各部件的設(shè)計(jì)匹配提供必要的資料和依據(jù)。（1） 設(shè)計(jì)條件和設(shè)計(jì)工況為了說明制冷系統(tǒng)各部件的設(shè)計(jì)匹配方法，以下以汽車空調(diào)熱負(fù)荷為19880.8W為例由空調(diào)熱負(fù)荷計(jì)算可知熱負(fù)荷的最大值為19880.8W。考慮到制冷能力應(yīng)有一定的裕度，乘上一個(gè)修正系數(shù)k。（k一般取1.11.3），如：Q0=k·Qw=1.1×19880.8=21.868kW確定制冷劑：選取制冷劑為R134a。確定設(shè)計(jì)工況。取冷凝溫度tk=60，對(duì)應(yīng)的飽和壓力：Pk=16.813×105 Pa。蒸發(fā)溫度t0=0，對(duì)應(yīng)的飽和壓力P0=2.928×105 Pa。過冷度- 3 -tsc=7；

28、過熱度tsc=15。（2）熱力計(jì)算根據(jù)設(shè)計(jì)工況畫出制冷循環(huán)的壓焓圖（lg-h圖），見圖5-1。 由R134a熱力性質(zhì)圖或表查出制冷循環(huán)各關(guān)鍵點(diǎn)的參數(shù)值。 t0=0，P0=2.928×105 Pa；tk=60，Pk=16.813×105 Pa；t1/=7，t1/=15；t3/=53。各點(diǎn)的焓值：h1=405KJ/kg,v1=0.07m/ kg；h1=412KJ/kg,v1=0.073 m/ kg；h2=450KJ/kg,h3=275KJ/kg,h3=287.4 KJ/kg?？s機(jī)的指示效率i=0.82，輸氣系數(shù)=0.65，機(jī)械效率m=0.92。表3-1熱力計(jì)算結(jié)果表序號(hào) 1 2

29、 3 4 5 6項(xiàng)目單位質(zhì)量制冷量 壓力比單位容積制冷 理論比功 指示比功 制冷系數(shù)（i，公式 q0=h1/-h3/ =Pk/P0/qv=q0/v1 w0=h2/-h1/ wi=w0/i結(jié)果 130KJ/kg 5.7431780.8KJ/m 38KJ/kg 46.3KJ/kg3.42 2.81 183.3KJ/kg 458.3KJ/kg 0.1682kg/s 0.01228m3/s 0.01889m3/s6.392 7.795 8.47 4.55 0.618 30.30kW/3/3=q0/w0 i=q0/wiqk=h2s-h3/）冷凝器單位熱負(fù)荷 質(zhì)量流量 實(shí)際輸氣量 理論輸氣量7h2s=h1

30、/+（h2/-h1/）/iqm=Q0/q0 Vs=qm·v1/ Vh= Vs/ N0=qm·w08 9 1011 功率消耗Ni=N0/i Ne=Ni/m12 13熱力完善度 冷凝器熱負(fù)荷c=T0/(Tk-T0) =i/cQK=qm·qk- 4 -§2. 汽車空調(diào)用壓縮機(jī)的匹配壓縮機(jī)的匹配計(jì)算步驟是：先根據(jù)設(shè)計(jì)工況和負(fù)荷Q0求出所需要的壓縮機(jī)排氣量VP,再根據(jù)VP選用壓縮機(jī)，并根據(jù)選用的壓縮機(jī)校核其實(shí)際制冷量。1.選型（1） 單位質(zhì)量制冷量：q0=h1/-h3/=130KJ/kg（2） 制冷劑質(zhì)量流量：qm=Q0/q0=0.1682kg/s（3） 壓縮機(jī)的

31、理論輸氣量：Vp= qm·v1/=0.01889m3/s（4） 查壓縮機(jī)產(chǎn)品目錄，按壓縮機(jī)選型原則選擇適當(dāng)?shù)男吞?hào)，使得壓縮機(jī)總輸氣量Vp大于或等于計(jì)算的Vp。Vp=式中：240D·S·Z·n 32Vp為壓縮機(jī)總輸氣量（m/s）；D為氣缸直徑（m）；S為活塞行程（m）；Z為汽缸數(shù)；n為壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）。選用6FW7開啟式活塞壓縮機(jī)：D=70mm，S=55mm，Z=6，n=1440 r/min。（5）校核Vp=240D2·S·Z·n=3.14240×0.072×0.055×6×14

32、40=0.03m3/s0.01889 m3/s經(jīng)校核，所選壓縮機(jī)符合使用要求。§3. 汽車空調(diào)系統(tǒng)換熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算汽車空調(diào)系統(tǒng)中的換熱器是指冷凝器和蒸發(fā)器。由于汽車運(yùn)行條件的限制，汽車空調(diào)系統(tǒng)中的換熱器都是采用空氣作為冷卻介質(zhì)，即都是所謂的空冷式換熱器。對(duì)冷凝器來說，壓縮機(jī)排出的高溫高壓的制冷劑過熱蒸汽進(jìn)入冷凝器中，制冷劑在管內(nèi)流動(dòng)，利用與外界環(huán)境的溫差，通過傳熱面把熱量傳給外界環(huán)境空氣后，制冷劑蒸汽逐步凝結(jié)成高壓中溫的液體。對(duì)蒸發(fā)器來說，由節(jié)流機(jī)構(gòu)出來的兩相狀態(tài)的低溫低壓的制冷劑進(jìn)入蒸發(fā)器中，制冷劑在管內(nèi)流動(dòng)，利用與車內(nèi)回風(fēng)進(jìn)入蒸發(fā)器的空氣之間的溫差，通過傳熱面吸收空氣的熱量，使車

33、內(nèi)空氣降溫、除濕，達(dá)到制冷的目的。在該過程中制冷劑則逐步汽化沸騰為低溫低壓的過熱蒸汽。- 5 -以下以蒸發(fā)器的匹配設(shè)計(jì)為例，說明換熱器的匹配設(shè)計(jì)步驟及匹配中應(yīng)注意的問題。一、計(jì)算條件： 由熱力計(jì)算結(jié)果可知：制冷量Q0=21.868kW, 蒸發(fā)溫度t0=0； 制冷劑R134a的循環(huán)量為qm=0.1682kg/s；已知：進(jìn)蒸發(fā)器的回風(fēng)溫度ta1=27，相對(duì)濕度=50%；為了便于布置和安裝，蒸發(fā)器分成兩個(gè)并聯(lián)的蒸發(fā)器。其中一個(gè)蒸發(fā)器冷負(fù)荷為，Q0=/Q02=21.8682=10.934kW。二、有關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)及物性參數(shù)：傳熱管為紫銅管：外徑d0=9.3mm,=0.35mm,機(jī)械脹管后尺寸為d0=10m

34、m，=0.35mm，導(dǎo)熱系數(shù)銅=395W/m·K。翅片為鋁翅片：翅片厚為f=0.15mm，翅片間距e=2.2mm，導(dǎo)熱系數(shù)鋁=236W/m·K。蒸發(fā)盤管采用正三角形錯(cuò)排：管間距S1=25mm，排間距S2=S1cos300=25×fcos30=21.65mm。三、計(jì)算蒸發(fā)器的幾何參數(shù)： 翻邊后總外徑db：db=d0+2f=10+2×0.15=10.3mm 1.單位管長的參數(shù)值：2(S1S2-db)2單位管長肋片表面積：Ff=Fb=db(1-fe；單位管長肋片基管外表面積：e)；單位管長總外表面積：Ft=Ff+Ft；單位管長管內(nèi)表面積：Fi=di（按脹管后計(jì)

35、算）；肋化系數(shù)：=AminAf(S1-db)(S2-f)S1SfFtFi；凈面比；=。依次代入相關(guān)數(shù)據(jù)得：Ff=0.4163(m2/m),Fb=0.0302(m2/m)四、確定空氣在蒸發(fā)器內(nèi)的狀態(tài)變化過程：在汽車空調(diào)中，送回風(fēng)溫差一般為1215。本設(shè)計(jì)中選溫差- 6 -t=13，即出風(fēng)溫度ta2=14；選取相對(duì)濕度=85%。空氣狀態(tài)變化過程在h-d圖上的表示由給定的回風(fēng)、出風(fēng)參數(shù)查濕空氣的h-d圖得出：h1=55.6kJ/kgh2=35.3 kJ/kg干空氣干空氣，d1=11.2g/kg干空氣，d2=8.3g/kg干空氣。在濕空氣的焓濕圖上連接空氣的進(jìn)出口狀態(tài)點(diǎn)1和點(diǎn)2，并延長與飽和空氣線（=

36、100%）相交與W點(diǎn)。點(diǎn)W的參數(shù)是hw=29.2kJ/kgdw=7.6 g/kg干空氣/干空氣，tw=10，。在蒸發(fā)器中空氣的平均焓值：hm=hw+/h1-h2lnh1-hwh2-hw/=29.2+55.6-35.3ln55.6-29.235.3-29.2干空氣=43.1（kJ/kg干空氣）在h-d圖上按過程線與hm=43.1kJ/kgdm=9.5 g/kg干空氣的線的交點(diǎn)讀得 tm=19.0，由此可求得如下的析濕系數(shù)：dm-dwtm-tw/=1+2.46=1+2.46×9.5-7.619.0-10=1.52五、循環(huán)空氣量的計(jì)算： Gda=在進(jìn)口狀態(tài)下的空氣的比容：Q0h1-h2=1

37、0.934103.655.6-35.33=1939(kJ/h)1=RaT1(1+0.0016d1)PB(1+0.001d1)=287.4(273+27)(1+0.001611.2)100108(1+0.00111.2)=0.877（m3/kg）故空氣的體積流量為：Va=Gda1=1939×0.877=1701（m3/h）- 7 -六、計(jì)算干工況下空氣側(cè)換熱系數(shù)0： 1.選取迎面風(fēng)速f=2.5m/s。 2.最窄截面處空氣流動(dòng)速度 max=f=2.50.5479=4.56（m/s）3.取沿空氣流動(dòng)方向的管排數(shù) n=4 4.沿氣流方向的肋片長度L為：L=nS2=4×21.65&#

38、215;10=0.0866（m）-35.計(jì)算當(dāng)量管徑def： def=2(S1-db)(e-f)S1-db+e-=27+142-6f=2(25-10.3)(2.2-0.15)25-10.3+2.2-0.15=3.598（mm）6.由tam=ta1+ta22f=20.5可查得：2m/s,f=2.5210-2運(yùn)動(dòng)粘度=15.7510W/m·K7.計(jì)算雷諾數(shù)Ref： Ref=Ldefmaxdeff=4.563.5981015.7510-6-3=1042Sfdb式子：Nuf=CRenf()的適用范圍是Remf=50010；4=0.180.35；tf=-4040；Ldef=450；S1db=2

39、5，上面所得的Ref等均滿足此條件。所以可以采用此式計(jì)算換熱系數(shù)，即有：Nu=CRenff(Ldef) 0=mNuffdef或：0=CRenffdef(Ldef)m公式中各項(xiàng)系數(shù)分別計(jì)算為：=0.518-0.02315(Ldef)+0.000455(Ldef)-3.010將 Ldef2-6(Ldef)=24.07代入上式中，得出：A=0.15C=A(1.36-0.24Re1000f)=0.15(1.36-0.2410421000)=0.167- 8 -n=0.455+0.0066(Ldef)=0.455+0.0066×24.07=0.596 m=-0.28+0.08Re=-0.28+

40、0.0810241000nff=-0.196將上述各項(xiàng)數(shù)值代入式0=CRefdef(Ldef2)中得到：m0=53.27（W/m·K） 考慮到錯(cuò)排0應(yīng)有所放大：取放大系數(shù)k=1.1 則：0=k0=1.153.27=58.60（W/m2·K） 8.當(dāng)量換熱系數(shù)j：/=1.27Bdb2510.3/L-0.3BB式中：=L、B分別是三角形的長短邊距，因管簇按正三角形排列，所以LB=1 =1.27db2/L-0.3BB=1.272510.3-0.3=2.554量翅高 h=/(-1)(1+0.35ln)=/10.32(2.544-1)(1+0.35ln2.55)4=10.73mm由此

41、可求出凝露工況下的翅片效率fw：fw=20th(mwh)mwh/式mw=(鋁)12f鋁鋁片的導(dǎo)熱系數(shù)mw=(20鋁f)12=253.271.522360.210-3=58.58；fw=th(mwh)mwh/=th(58,580.01073)58.580.01073=0.886故當(dāng)量換熱系數(shù)j：- 9 -j=0(fwFf+FbFf+Fb)=1.5253.270.8860.4148+0.02970.4445=72.38（W/m2·K）七、R134a在管內(nèi)蒸發(fā)時(shí)換熱系數(shù)的計(jì)算：與R134a在管內(nèi)冷凝時(shí)的換熱系數(shù)方法相同，在計(jì)算R134a在管內(nèi)蒸發(fā)時(shí)的換熱系數(shù)，也可以利用相同工況下R12換熱

42、系數(shù)的計(jì)算公式，求出結(jié)果后，再乘以修正系數(shù)（k=1.33）得到R134a在管內(nèi)蒸發(fā)時(shí)的換熱系數(shù)。由熱力計(jì)算已知：R134a的質(zhì)量流量qm=0.1682kg/s=605.52kg/h，估計(jì)管內(nèi)表面熱流量qi=13100W/m2；初步取R134a的質(zhì)量流速m=250kg/m2·s，則R134a的總流通面積為：A=qm=605.522503600=6.7510-4m（m2）每根管子的有效流通截面為：Ai=AAi4di=-4-5240.00932=6.7910-5（m）2故蒸發(fā)器的分路數(shù)為：Z=6.75106.7910=9.93取Z=10；則每一分路R134a的流量為：Gd=qm3600Z=

43、0.01682（kg/s）在t0=0，按制冷劑為R12時(shí)，查文獻(xiàn)【1】中的表5-5得B=1.85 于是按計(jì)算R12管內(nèi)蒸發(fā)時(shí)換熱系數(shù)的公式有： i=BGd0.2qi0.6di=1.850.016820.00930.2qi0.60.6=8.6qi0.6對(duì)上述結(jié)果乘以修正系數(shù)k=1.33，則得R134a在管內(nèi)蒸發(fā)時(shí)的換熱系數(shù)：i=ki=1.338.6qi/0.6=11.44qi0.6八、傳熱系數(shù)K0及傳熱溫差tm的計(jì)算：由于R134a與潤滑油相互溶解，可忽略管內(nèi)污垢。設(shè)翅片側(cè)污垢熱阻、管壁導(dǎo)熱熱阻和翅片與管壁之間接觸熱阻之和為4×10-3m2·K/W，則總的傳熱系數(shù)K0為：K0

44、=1FtdiFi+rw+rs+FiriFm+1=j114.7411.44qi0.6+0.004+172.38=10.01728+1.288qi0.6如果不計(jì)R134a流動(dòng)阻力對(duì)蒸發(fā)溫度的影響，則傳熱溫差為：- 10 -tm=ta1-ta2lnta1-t0ta2-t0=27.0-14.0ln27.0-014.0-0=19.79（）九、單位熱流量及蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)尺寸的確定： 由以上計(jì)算結(jié)果可得： q0=K0tm=19.790.01782+1.288qi50.6或： qi=q0=15.3419.790.01782+1.288qi0.6=105.87+440.0qi0.6用試湊法解上式可得qi=13139

45、W/m2,與原假設(shè)值很接近，故不需要再重新計(jì)算。q0=qi=1313915.34=856.5（W/m）2從而可求得所需要的換熱面積：Fi=Q0qi=10.91000131392=0.83（m）2F0=Q0q0=10.91000856.5=12.73（m）據(jù)此可以確定蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)尺寸。所需傳熱管總長：lt=F0Ft=12.730.4465=28.51（m）迎風(fēng)面積：Af=Vf=17012.53600=0.189（m2）取蒸發(fā)器長 A=724mm，高 B=250mm，則：2Af=0.181（m）（實(shí)際迎風(fēng)面積）已選管間距 S1=25mm，故每排管子數(shù)為：n1=BS1=25025=10深度方向計(jì)4排

46、，共可布置40根傳熱管，其總長為： Lt=0.724410=28.96（m） 它大于計(jì)算值，約有5%的裕度。十、計(jì)算管內(nèi)換熱系數(shù)i和傳熱系數(shù)K0： 由上面計(jì)算可知：i=11.44qi0.6/=11.4413139=3385W/(m·K)0.62- 11 -傳熱系數(shù)K0： K0=10.01782+1.288qi0.6=10.01782+1.288131390.6=45.1W/(m·K)2十一、管內(nèi)流動(dòng)阻力及其對(duì)傳熱溫差的影響的計(jì)算： R134a在管內(nèi)蒸發(fā)時(shí)的質(zhì)量流速m為：m=/4Gddi2=40.016820.00932=247.74kg/(m2·s)2按設(shè)計(jì)值 F

47、i=28.960.0292=0.847(m)qi=/Q0Fi/=10.934100.8474qi=3=12909(W/m)2由于沸騰準(zhǔn)則數(shù)：K/=4129099.810.0093247.749.81dim=2284.57雷諾準(zhǔn)則數(shù)：Re=mdi=247.740.00930.24710K/-3=8408.6 （按t0=0查得）于是：摩擦阻力系數(shù)：f=0.037(由圖/Re)0.25=0.037(2284.578408.6)0.25=0.026713-1可知，從3/點(diǎn)到4點(diǎn)是等焓節(jié)流過程，因而有/h3=h4=275(kJ/kg)。由文獻(xiàn)1中的附錄4可查得0時(shí)，h1=200(KJ/kg)，h1=39

48、7.22(KJ/kg)。/所以，制冷劑節(jié)流后進(jìn)入蒸發(fā)器的干度x1為：x1=h3-h/h1-h1=275-200397.22-200=0.38出口干度x2=1.0，則平均干度=/(x1+x2)2=0.38+1.02=0.69由t0=0，1=0.0077208，1=0.068891，由=0.69可得： =1+(1-)1=0.690.068891+0.310.0077208=0.04993彎頭個(gè)數(shù)n=Z-1=10-1=9，局部阻力系數(shù)1=1.0，由于彎頭半徑R=S12=252=12.5(mm)；所以摩擦阻力系數(shù)2=0.094/Rdi=0.09412.50.0093=0.126由于每根管子長l=0.7

49、24(mm)- 12 -由下列公式可求出流動(dòng)阻力的損失/l2(x2-x1)mP=f+n(1+2)+di2225=0.35810Pa 2(1-0.38)0.04993247.740.02671=+9(1+0.126)+0.00930.692十二、空氣側(cè)的阻力計(jì)算：在蒸發(fā)器中空氣的平均參數(shù)：比容： m=RaTm1+0.0016dm PB 1+0.001dm =287.4(273+20.5)(1+0.00169.5)100108(1+0.0019.5)=0.847(m3/kg)密度：m=1=10.847=1.181(kg/m) 3m空氣流過單套翅片管簇，在干工況下的阻力可按下式計(jì)算得出：Pd=9.8

50、1A(Ldef)(max)1.7式中：A考慮翅片表面粗糙度的系數(shù)，對(duì)粗糙的翅片表面A=0.0113； L沿氣流方向的翅片長Pd=9.810.011386.63.598(1.1814.56)1.7=46.69Pa由文獻(xiàn)12表5-7中，根據(jù)析濕系數(shù)=1.52，查得系數(shù)=1.21于是：Pw=Pd=1.2146.69=56.49Pa§4.節(jié)流機(jī)構(gòu)的匹配設(shè)計(jì)大多數(shù)汽車空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)流機(jī)構(gòu)都是采用熱力膨脹閥。設(shè)計(jì)和選擇熱力膨脹閥的主要任務(wù)是選擇熱力膨脹閥的型式和容量。在設(shè)計(jì)和選擇熱力膨脹閥時(shí)需要知道的條件包括：制冷劑的種類、蒸發(fā)溫度t0、冷凝溫度tk、蒸發(fā)器的熱負(fù)荷Q0（空調(diào)系統(tǒng)制冷量）、蒸發(fā)器管

51、路的分路數(shù)及液體制冷劑管路的布置等。設(shè)計(jì)與選擇的步驟為：- 13 -（1）確定膨脹閥兩端的壓力差P：節(jié)流過程的總壓差P是冷凝壓力Pk與蒸發(fā)壓力P0之差。 即： P=Pk-P0=16.813×10-2.928×10=13.885×10Pa（2）通過熱力膨脹閥的制冷劑流量可用下式計(jì)算： G=2CDAlP555式中：G通過熱力膨脹閥的制冷劑質(zhì)量流量（kg/h）；A通道截面積（m）；P節(jié)流閥前前后的壓差（Pa）；CDl節(jié)流閥前液體的密度（kg/m）流量系數(shù)，無因次。按美國Detroit公司D.D.Wile推薦的公式：CD=0.02005+32l+0.632式中：2閥出口制

52、冷劑的比容（m3/kg）查表得：2=0.00089(m3/kg)，l=（3）確定熱力膨脹閥的容量：當(dāng)通道截面調(diào)到最大時(shí)，通過節(jié)流閥的制冷劑流量達(dá)到最大，此時(shí)： A=Amax=4Dn，210.00092=1086.96（kg/m）3即：Gmax=2CD4Dn2lP如果所選擇的節(jié)流閥其內(nèi)徑Dn（m）滿足： Gmaxq0Q0n 即所選型號(hào)滿足要求。 式中：Gmax節(jié)流閥所能接受的最大制冷劑流量（kg/s） q0每千克工質(zhì)在蒸發(fā)溫度條件下的制冷量（kJ/kg） Q0n節(jié)流閥所對(duì)應(yīng)的蒸發(fā)溫度回路的總制冷量但是如果所選的Dn太大，卻會(huì)給調(diào)節(jié)帶來困難。因此，選擇Dn時(shí)，一般q0在1.52.0Q0n范圍內(nèi)，綜上所述，具體計(jì)算結(jié)果如下： 考慮使GmaxCD=0.02005+l+0.632=0.02005.96+0.630.00089=0.66Gmax=2CD4Dn2lP- 14 -=20.6642Dn.885101086.96 25 =28464.81Dn查FPF型熱力膨脹閥技術(shù)數(shù)據(jù)，試選用Dg3FPF型熱力膨脹閥，Dn=3mm，則： Gmax=28464.81Dn=2846