空調(diào)設(shè)計(jì)任務(wù)書

1、空調(diào)設(shè)計(jì)任務(wù)書1.設(shè)計(jì)任務(wù)已知條件：地點(diǎn):廣州大學(xué)城 房間尺寸：30 平方 高3米為此房間設(shè)計(jì)空調(diào)系統(tǒng) 擬采用循環(huán)：R410A 空冷單級(jí)蒸汽壓縮循環(huán)2.確定循環(huán)點(diǎn)物性參數(shù)及工況參數(shù)計(jì)算由大學(xué)城及屋子的構(gòu)造環(huán)境，單位面積的制冷量在120w150w, 取每平方米制冷量150W則制冷量為 4.5kw2.1 理論循環(huán)取環(huán)境溫度為37，房間溫度為20，其他過程均為可逆理想過程，在R410A圖上匯出此過程 理想循環(huán)過程如上圖循環(huán)溫度蒸發(fā)溫度t1=20冷凝器溫度t2=372.2實(shí)際循環(huán)考慮實(shí)際循環(huán)：由于采用風(fēng)冷卻形式，取deta Tk= 12.8K（冷卻劑冷凝時(shí)同環(huán)境的溫差） Deta T0= 10 K （

2、冷去劑蒸發(fā)時(shí)與制冷溫度的溫差）此外考慮管道傳熱，壓縮機(jī)壓縮為非理想過程吸氣管路有害過熱度4.8 節(jié)流前過冷度5指示效率0.8所以：蒸發(fā)溫度 T0=t1-12.8=7.2冷凝溫度 Tk=t2+10=47實(shí)際循環(huán)各點(diǎn)溫度 蒸發(fā)溫度T07.2冷凝溫度 Tk47冷凝器出口溫度 T342壓縮機(jī)吸氣溫度 T112查詢r(jià)410a的工況表得各點(diǎn)物性參數(shù)： 12342sh(kJ/kg）444480248248489v（m³/kg）0.022 P（kPa）100029001000 1000 T()12 47427.2 實(shí)際循環(huán)在壓焓圖上標(biāo)注為：計(jì)算實(shí)際循環(huán)的參數(shù):單位質(zhì)量制冷量Q0=h1-h4=196K

3、j/kg單位容積制冷量Qv=Q0/v1= 8909.091KJ/kg制冷劑質(zhì)量流量m=Q/Q0=0.022959kg/s理論比功W0=h2-h1=36kJ/kg指示比功Wi=W0/ni=36/0.8=45 kJ/kg壓縮機(jī)消耗的理論功率P0=m*W0= 0.826531 KW壓縮機(jī)吸入容積理論流量V=m*v1=0.000505m3/s制冷系數(shù) COP=Q0/W0=5.444444COPi=Q0/Wi= 4.355556冷凝器單位熱負(fù)荷qk=h2s-h4= 232 kJ/kg冷凝器熱負(fù)荷Qk=m*qk= 5.326531 kW3設(shè)備選型3.1 壓縮機(jī)選取型號(hào)為 PA240X2CS-4KU1 R4

4、10a 壓縮機(jī) 由壓縮機(jī)的性能曲線查得，設(shè)計(jì)工況下制冷量：Q0=4289W, 設(shè)計(jì)工況下軸功率Ns=1541w在理論工況下:空調(diào)壓縮機(jī)的理論功率：P0= 0.826531 KW 實(shí)際功率：Pi=1.033163Kw壓力比=2.9/1=2.9壓縮機(jī)為中低速查表得:指示效率i=0.8 機(jī)械效率m=0.95軸功率Ns=piim=1.0331630.8*0.95=1.3594KW考慮1.101.15的過載系數(shù)：Ns=1.56KW符合要求3.2 冷凝器1.冷凝器類型：強(qiáng)制通風(fēng)空氣冷卻式冷凝器2.冷凝器熱負(fù)荷：Qk=m*(h2'-h4)=5.33kW3.迎面風(fēng)速：wy=2.5ms4.傳熱溫差：tm

5、=t2-t1lntk-t1tk-t2，取進(jìn)空氣干球溫度t1為30，則tm=42-30ln47-3047-42=9.85.空氣流量：qv=3.6Qkcp(t2-t1)，則qv=3.6*5326.4881.189*1.0056*(42-30)=1336.5m3h6.管型選擇及其結(jié)構(gòu)參數(shù)：選擇紫銅管為傳熱管，相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)sf=2.2mm, t=0.3mm,db=9.82mm,d0=9.52mm,di=9.22mm,選用的翅片厚度 f=0.15mm的波紋形整張鋁制套片。迎風(fēng)面上管中心距s1=25mm，排間距s2=22mm，寬度l=0.6m，假設(shè)排數(shù)取n=6，管簇排列采用正三角形叉排

6、。7.結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算(1)每米管長(zhǎng)翅片側(cè)面面積m²/m：af=2*(s1*s2-4db2)sf=0.43m²/m(2)每米管長(zhǎng)翅片間管面面積m²/m:ab=*db*(sf-f)sf=0.029m²/m(3)每米管長(zhǎng)翅片側(cè)總面積  m²/m:aof=af+ab=0.46m²/m(4)每米管內(nèi)壁面積 m²/m：ai=*di=0.028m²/m(5)翅片管肋化系數(shù)：=aofai=16.43(6)迎風(fēng)面積m²：Ay=qvwy=0.1485m²(7)迎風(fēng)面高度m：H=Ayl=0

7、.2475m(8)迎風(fēng)面上管排數(shù)：N=Hs1-12=108.傳熱計(jì)算：(1)當(dāng)量直徑m：de=2(s1-d0)(sf-f)s1-de+(sf-f)=0.00362mm(2)最窄截面風(fēng)速m/s：wmax=s1sfwfs1-db(sf-f)=4.45m/s(3)干空氣物性參數(shù)：tm=t1+t22=36，此時(shí)vf=17.5×10-6m2s, f=0.0274W（m） f=1.1428kgm3 Cp1.103kJ/（kg）Ref=wmaxdevf=920.5bde=26.24得=0.15，n=0.623，C=1.14，m=-0.206(4)空氣側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)：h0'=CfdeRefn

8、(bde)m=46.38W/(m2K)，偏差修正得h0=h0'*1.1*1.2=61.22W/(m2K)(5)制冷劑側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)：tk=47時(shí)，物性集合系數(shù)B=1325.4hi=0.555Bdi-0.25(tk-twi)-0.25翅片當(dāng)量高度：h'=d02s1d0-11+0.35lnCs1d0=0.01m取鋁片熱導(dǎo)率=203W/(mK)，翅片參數(shù):m=2h0f=63.41翅片效率f=th（mh'）mh'=0.88表面效率0=aff+abaf+ab=0.892忽略相關(guān)熱阻影響，則twi=tw0=tw,由hiaitk-tw=h00aof(tw-tm)解得tw=41

9、.7，hi=1577.5W/(m2K)取管壁與翅片接觸熱阻rb=0.002m2K/W，空氣側(cè)污垢熱阻r0=0.0001m2K/W，取紫銅管熱導(dǎo)率=393W/(mK)，(6)冷凝器總傳熱系數(shù)：K=11hi*aofai+*aofam+rb+r0+1h00=33.6W/(m2K)傳熱面積：Aof=QkKtm=16.19m2有效翅片管長(zhǎng):L=Aofaof=35.20m空氣流通方向管排數(shù)：n=LlN=5.87則n=6，與假設(shè)相符合?？紤]到10%的余裕，實(shí)際中取有效翅片管長(zhǎng)38.7m，傳熱面積17.8m2.3.3 蒸發(fā)器采用面式蒸發(fā)器（1）選定蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)參數(shù)選用10mmX0.7mm的紫銅管，翅片選用厚f

10、=0.2mm的鋁套片，熱導(dǎo)率為f=237W/(m·K)，翅片間距Sf=2.2mm。管束按正三角形叉排排列，垂直于流動(dòng)方向的管間距S1=25mm，沿流動(dòng)方向的管排數(shù)nL=4,迎面風(fēng)速uf=2.5m/s.（2）計(jì)算幾何參數(shù)翅片為平直套片，考慮套片后的管外徑為db=d0+2f=10mm+2×0.2mm=10.4mm沿氣流流動(dòng)方向的管間距為s2=s1cos30°=25mm×0.866=21.65mm沿氣流方向套片的長(zhǎng)度L=4S2=4×21.65=86.6mm每米管長(zhǎng)翅片的外表面面積af=2S1S2-4db21Sf=2×0.025×0

11、.02165m-0.25×0.010420.0022m=0.4148m2/m每米管長(zhǎng)翅片間的管子表面面積ab=dbSf-f1Sf=0.0297m2/m每米管長(zhǎng)的總外表面面積aof=af+ab=0.4445m2/m每米管長(zhǎng)的外表面面積abo=db×1=0.03267m2/m每米管長(zhǎng)的內(nèi)表面面積ai=di×1=0.2702m2/m每米管長(zhǎng)平均值荊楚的表面面積am=dm×1=0.029845m2/m所以aofabo=13.606(3)計(jì)算空氣側(cè)干表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)1）空氣的物性設(shè)進(jìn)口溫度為干球27，濕球溫度為19.5，當(dāng)?shù)卮髿鈮毫=101.32kpa，出口溫度為干

12、球溫度為17.5，濕球溫度為14.6。空氣的平均溫度為ta=ta1+ta22=22.25在此溫度下的物性為=1.1966kg/m3,cpa=1.005kJ/(kg·K)，Pr=0.702，=15.88×10-6m2/s2)最窄界面處的空氣流速umax=ufs1s2(s1-db)×(sf-df)=4.7m/s3)空氣側(cè)干表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)j=0.0014+0.2618Red-0.4aofabo-0.15=0.00852ho=jumaxCpaPr2/3=6102W/(m2·K)空氣側(cè)當(dāng)量表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)計(jì)算當(dāng)量表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)hj=hofaf+abaf+ab運(yùn)用傳熱學(xué)知識(shí)

13、，經(jīng)計(jì)算后得翅片效率f=0.8691所以hj=84.02W/(m2·K)（5）傳熱溫差的初步計(jì)算tm'=ta1-ta2lnta1-t0ta2-t0=14.53（6）管內(nèi)R410a蒸發(fā)式表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)計(jì)算在t=7.2攝氏度時(shí)：飽和液體的比定壓熱容1.5592kJ/(kg·)飽和蒸汽的比定壓熱容1.2022kJ/(kg·)飽和液體的密度1141.219kg/m3飽和蒸汽的密度38.1866kg/m汽化潛熱275kJ/kg飽和壓力0.995Mpa液體的動(dòng)力粘度1.3×10-5m2/s蒸汽的動(dòng)力粘度3.297×10-7m2/s液體的熱導(dǎo)率0.09

14、91W/(m·)蒸汽熱導(dǎo)率0.0129 W/(m·)液體普朗特?cái)?shù)蒸汽普朗特?cái)?shù)R410a進(jìn)入蒸發(fā)器干度為x1=0.16，出口干度為x2=1.0。所以總質(zhì)量流量為qm=0×3600(x2-x1)=4.5×3600275×(1.0-0.16)=70.13kg/h作為迭代計(jì)算的初值，取qi=11.3kw,質(zhì)量流量流速為qi'=100kg/(m2·s)則中的流通截面面積為A=qm3600qi'=70.133600×100=1.948×10-4m2每根管子的有效流通截面面積Ai=di24=5.8×10

15、-5m2蒸發(fā)器分路數(shù)Z=AAi=3.58，取Z=3，則每一分路中R410a質(zhì)量流量為23.38kg/h每一個(gè)分路中R410a實(shí)際質(zhì)量流速為111.97kg/(m2·s)于是B0=qiGi=11.3111.97*275=3.6698×10-4C0=1-0.8(gl)0.5=0.1412Frl=Gi2l2gd=0.1142Rel=Gi1-dil=3111.043hl=0.023Rel0.8Prl0.4ldi=183.61hi=hlC1C0C225FrlC5+C3B0C4F=2663.32W/(m2·K)（7）傳熱系數(shù)k0=1熱阻假設(shè)管壁導(dǎo)熱熱阻和關(guān)閉鍵接觸熱阻之和為4

16、.8×10-3m2·K/W，代入數(shù)據(jù)算的k0=1ataihi+4.8×10-3+1hj=43.708W/(m2·K)則q0=k0tm'=635.088W/m²qi=ataiq0=10447.69W/m²所需蒸發(fā)器表面?zhèn)鳠崦娣eAi=450010447.690=0.4307m²A0=4500635.088=7.085m²則蒸發(fā)器所需傳熱管總長(zhǎng)為：L=A0at=15.922m迎風(fēng)面積Af=qV,awf=26752.5×3600=0.2972m2取蒸發(fā)器寬B=990mm,高H=300mm,則實(shí)際迎風(fēng)面積A

17、f=0.297m2已選定垂直于氣流方向的管間距S1=25mm，故垂直于氣流方向的每排管數(shù)為n1=Hs1=12深度方向（沿氣流流動(dòng)方向）為4排，則共48根傳熱管，總長(zhǎng)度為L(zhǎng)=48*0.4307=20.6736m傳熱管的實(shí)際內(nèi)表面?zhèn)鳠崦娣e為Ai=12×4×diB=1.2839m2因?yàn)?Ai>Ai'所以有足夠裕度。匯總：選用10mmX0.7mm的紫銅管，翅片選用厚f=0.2mm的鋁套片，熱導(dǎo)率為f=237W/(m·K)，翅片間距Sf=2.2mm。管束按正三角形叉排排列，垂直于流動(dòng)方向的管間距S1=25mm，沿流動(dòng)方向的管排數(shù)nL=4,迎面風(fēng)速uf=2.5m/s.蒸發(fā)器寬度B=990mm,高度H=300mm3.4 節(jié)流