空調(diào)機組系統(tǒng)設(shè)計計算書匯總

家庭專用中央空調(diào)機組設(shè)計計算書目錄1.機組介紹 32.設(shè)計條件[1] 33.熱力計算 34.冷凝器設(shè)計計算 54.1有關(guān)溫度參數(shù)及冷凝熱負荷擬定 54.2翅片管簇構(gòu)造參數(shù)選擇與計算 64.3計算冷凝風量 74.4計算空氣側(cè)換熱系數(shù) 74.5計算制冷劑側(cè)換熱系數(shù) 84.6計算冷凝器總傳熱系數(shù)K 95.室外機風葉電機的選型 96.蒸發(fā)器的設(shè)計計算 106.1構(gòu)造規(guī)劃 106.2翅片管各部分傳熱面積計算 106.3擬定冷卻空氣的狀態(tài)變化過程 116.4計算空氣側(cè)換熱系數(shù) 126.5計算管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)和傳熱面積A0 137.風側(cè)阻力計算與內(nèi)風機選型 148.毛細管的選型 159.配管設(shè)計 159.1壓縮機吸氣管管徑的計算 169.2壓縮機排氣管管徑的計算 179.3冷凝器到毛細管前的液體管路管徑的計算 18參考文獻： 181.機組介紹該XXX機組重要由壓縮機、蒸發(fā)器、冷凝器、節(jié)流機構(gòu)以及電控系統(tǒng)等構(gòu)成。它通過直接向空調(diào)區(qū)域送冷卻空氣來達成調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣環(huán)境的目的，合用于面積在約10-25㎡的辦公室、酒店客房、小型營業(yè)場合或家居等場合。2.設(shè)計條件[1]根據(jù)GB/T18836-《風管送風式空調(diào)(熱泵)機組》的規(guī)定，名義制冷工況：室內(nèi)側(cè)入口空氣狀態(tài)干球溫度27℃，濕球溫度19℃，室外側(cè)入口空氣狀態(tài)干球溫度35℃3.熱力計算根據(jù)名義制冷工況：室內(nèi)側(cè)入口空氣狀態(tài)干球溫度27℃，濕球溫度19℃，室外側(cè)入口空氣狀態(tài)干球溫度35℃，濕球溫度24℃，初步擬定：冷凝溫度tk為47℃，對應(yīng)的冷凝壓力Pk為18.12bar（絕對壓力，下同）；蒸發(fā)溫度t0為4℃，對應(yīng)的蒸發(fā)壓力P0為5.66bar，并做以下假設(shè)：冷凝器過冷度為6℃，蒸發(fā)器過熱度為6℃圖1制冷循環(huán)壓焓圖421”11’54℃347℃3’lgp圖1制冷循環(huán)壓焓圖42111’543473’lgph2s47344151’3’制冷循環(huán)壓焓圖1’——蒸發(fā)器出口狀態(tài)點1”2s——壓縮機排氣狀態(tài)點（理論點）2——壓縮機實際排氣狀態(tài)點3’——冷凝器出口狀態(tài)點4——5——蒸發(fā)器進口狀態(tài)點查R22熱力性質(zhì)圖表得下表1參數(shù)：表1t0tkt1’t1”t2st2t4t3’v1”(℃)(℃)(℃)(℃)(℃)(℃)(℃)(℃)(m3/Kg)4.0047.0010.0012.0073.983.5940.0041.000.0435p0pkh1’h1”h2sh2h4h3’v2(bar)(bar)(kJ/㎏)(kJ/㎏)(kJ/㎏)(kJ/㎏)(kJ/㎏)(kJ/㎏)(m3/Kg)5.660018.1200411.35412.66443.12450.7350243.82248.550.01593制冷量：Q0=2.6kW壓縮機出口處制冷劑的焓：h2=h1”+(h2s-h1”)/ηi=450.735單位質(zhì)量制冷量：q0=h1’-h4=411.35-243.82=167.53kJ/㎏單位理論功：w0=h2-h1”=450.735-412.66=38.075kJ/制冷劑循環(huán)質(zhì)量流量：qm=Q0/q0=2.6/167.18=0.0155㎏/s總功：W0=w0qm=38.075×0.0155=0.591kW根據(jù)制冷量及所耗功率，查找有關(guān)產(chǎn)品樣本，選用SSS公司的SG184壓縮機(50Hz,220V)[4]，壓縮機在蒸發(fā)溫度為4℃，冷凝溫度為47℃時的制冷量為2.8kW,功率為0.654.冷凝器設(shè)計計算冷凝器采用翅片管式換熱器，設(shè)計條件為：進風溫度ta1=35℃；冷凝溫度tk=47℃，質(zhì)量流量qm=0.0155kg/s，抱負進口焓值h2=450.735kJ/kg，出口焓值h設(shè)計采用平均溫差法，首先選擇風量和風速，據(jù)此設(shè)計出換熱器尺寸，再算出傳熱系數(shù)，校驗傳熱面積與否足夠。4.1有關(guān)溫度參數(shù)及冷凝熱負荷擬定各有關(guān)溫度參數(shù)取值見下表2：表2項目參數(shù)值(℃)冷凝溫度tk47進口空氣干球溫度ta135進出口空氣溫差ta2-ta16出口空氣干球溫度ta241對數(shù)平均溫差=8.66℃冷凝器熱負荷：QK=Q0+W0=2.6+0.591=3.191kW4.2翅片管簇構(gòu)造參數(shù)選擇與計算選擇φ7×0.24×0.12mm內(nèi)螺紋銅管為傳熱管，選擇翅片厚度δf=0.1mm的平板形鋁制套片，冷凝器構(gòu)造的初步規(guī)劃及有關(guān)參數(shù)：管排方式采用等腰三角叉排排列，管間距s1=12.7mm，排間距s2=肋片間距sf=1.6mm排數(shù)n=2。根據(jù)銅管加工工藝，脹管后管徑增加0.2脹管及套片后管外徑為：7.4mm脹管及套片后管內(nèi)徑為：每米管長翅片表面積：= =0.2717m每米管長翅片間基管外表面積：

=3.14×0.0074×(0.0016-0.000095)/(0.0016+0.000095)=0.0205每米管長總外表面積：=0.2717+0.0205=0.2922㎡/m每米管長管內(nèi)面積：每米管長的平均面積：肋化系數(shù)：0.2922/0.0211＝13.85凈面比：4.3計算冷凝風量進風溫度ta1=35℃,取空氣進.出口溫差ta2-ta1=6℃,則出風溫度ta2=41℃?？諝馄骄鶞囟萾m=38℃，取本地大氣壓P B=98.07kPa，由空氣（干空氣）熱物理性質(zhì)表，在空氣平均溫度tm=38℃條件下，比熱容Cpf=1013J/（㎏.K）、熱導率λf=0.0271W/(m.K)、運動粘度=17.4×10-6m2/s所需風量：＝=0.48m3/s=1726m4.4計算空氣側(cè)換熱系數(shù)設(shè)計每個換熱器管列數(shù)24根，單管有效長度B=0.74m，單個換熱器高度H=24×20.5=492mm，換熱器總外表面積L=24×2×0.74迎面風速：=1.317m/s則最小截面流速：＝2.20m/s沿氣流方向的肋片長度：當量直徑為：2.6918長徑比：25.4/2.6918＝9.436空氣雷諾數(shù)：340由［小型制冷裝置設(shè)計指導］查表3-18、3-19，用插入法求得：Ψ=0.328,n=0.54,c=1.258,m=-0.246空氣流過平套片管的叉排管簇時空氣側(cè)換熱系數(shù)：＝1.258×0.328×0.0271/0.0026918×3400.5×（9.436）-0.246×1.1＝61.25W/(m2.K)4.5計算制冷劑側(cè)換熱系數(shù)翅片效率 其中，鋁片的熱導率為=77.68=2.77 =2.943因此，0.0099086=0.84則外表面效率：查文獻［小型制冷裝置設(shè)計指導］表3-11，R22在tk=47℃的物性集合系數(shù)B=1337.57，氟利昂在管內(nèi)凝結(jié)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為：==2592.79無視薄壁銅管熱阻及管與翅片間的接觸熱阻，則根據(jù)熱平衡有：2592.79×0.0211（47-=61.25×0.85×0.2922（試湊法解得管壁面溫度44.7℃，故銅管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)2105.4W/(m2.K)4.6計算冷凝器總傳熱系數(shù)K根據(jù)文獻［小型制冷裝置設(shè)計指導］，取管壁與翅片間接觸熱阻,空氣側(cè)污垢熱阻，紫銅管熱導率，則以管外面積為基準的傳熱系數(shù)為：=34.18W/(m2.K)所需翅片換熱器的面積為：10.786m2，實際冷凝器面積10.10m2相差6.8%，5.室外機風葉電機的選型空氣側(cè)流動阻力：=1.116×1.3172/2+0.108×9.436×（1.116×2.2）1.7=5.7Pa對于叉排冷凝器，風阻△P=5.7×1.2=6.8Pa根據(jù)風量和靜壓，查找有關(guān)樣本，選用一種余姚和盛的Ф400軸流風葉。并且根據(jù)轉(zhuǎn)速和鈑金件框架，選用YDK30-6A6.蒸發(fā)器的設(shè)計計算蒸發(fā)器采用冷卻強制流動空氣的蒸發(fā)器。設(shè)計條件為：室內(nèi)側(cè)入口空氣狀態(tài)干球溫度27℃，濕球溫度19℃，制冷量Q0為2.6kW，制冷劑為R22，蒸發(fā)溫度t0為4℃，流量為G=0.01556.1構(gòu)造規(guī)劃傳熱管采用φ7×0.24mm純銅管，翅片選用δf=0.1mm鋁片，翅片片距sf=1.6mm，管簇為等腰三角形叉排排列。管間距s1=20.5mm，排間距s2=12.7mm；6.2翅片管各部分傳熱面積計算根據(jù)銅管加工工藝，脹管后管徑增加0.脹管及套片后管外徑為：8.35脹管及套片后管內(nèi)徑為：每米管長翅片表面積：= =0.455每米管長翅片間基管外表面積：

=3.14×0.00835×(0.0016-0.000095)/(0.0016+0.000095)=0.023每米管長總外表面積：=0.455+0.023=0.479㎡/m每米管長管內(nèi)面積：每米管長的平均面積：肋化系數(shù)：0.479/0.0241＝19.9凈面比：當量直徑為：2.71mm長徑比：38.1/2.71＝14.056.3擬定冷卻空氣的狀態(tài)變化過程由給定的進風參數(shù)，查i-d圖[5]，得i1=53.81kJ/kg，d1=10.45g/kg，根據(jù)風量選擇原則[2]取設(shè)計風量為：Va=0.86Q0×0.195=0.86×2600×0.195=436m3圖2空氣解決過程的圖進口濕空氣的比體積υ1圖2空氣解決過程的圖=0.8652m空氣的質(zhì)量流量=503.95kg進出口空氣比焓差Δi=Q0/Ga=2600×3.6/503.95=18.57kJ/kg出口空氣的比焓=53.81-18.57=35.24kJ/kg設(shè)取傳熱管壁面溫度tw=8℃(取ψw＝100％)，查得dw=6.73g/kg，iw=25.011kJ/kg,得空氣解決過程的飽和狀態(tài)點w，連接1-w與i2線相交于2點，得到蒸發(fā)器出口空氣狀態(tài)干球溫度t2=14.66℃，含濕量d蒸發(fā)器中空氣的平均比焓im：=42.95kJ/kg則im線與1-w線相交于m點，同時查得空氣的平均狀態(tài)參數(shù)為：tm=19.66℃，dm=9.1g/kg，ρm=1.1905kg/m3，υm6.4計算空氣側(cè)換熱系數(shù)取蒸發(fā)器管列數(shù)為9，單管有效長度B=0.7m，蒸發(fā)器高度H=9×20.5=184.5迎面風速Wg=Va/Hsin60°×B=1.0最窄通風面風速=1.8075m雷諾數(shù)=324.37管外空氣表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)α0=25.6×1.163wmax0.55=41.23W/m2.K析濕系數(shù)=1.5翅片效率 其中，鋁片的熱導率為=78.06=1.72 =1.82因此，0.00=0.973空氣側(cè)當量表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)αj=60.31W/m2.K6.5計算管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)和傳熱面積A0根據(jù)制冷循環(huán)可知：tk=47℃,t0=4℃,t4=40℃氟利昂在管內(nèi)沸騰表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)計算式：B=1.487，Gd為每根管流量該蒸發(fā)器分成2路，故每根管流量Gd=0.0155/2=0.0078㎏/s，則αi=1.487×0.00780.2×qi0.6/0.006820.6=11.22qi0.6(1)計算管內(nèi)傳熱面積Ai取管內(nèi)污垢熱阻ri=0、管外污垢熱阻r0=0.0034(m2.K)/W，則管外面積為基準的傳熱系數(shù)K0為：==（2）平均傳熱溫差：Δtm==16.0469由熱平衡關(guān)系qi=βq0和q0=K0Δtm可得：qi=βK0Δtm=得qi=8250W/m2代入(1),可得αi=2579.91W/（m2.K）代入(2)，可得K0=37.66W/（m2.K）故能夠得管內(nèi)傳熱面積Ai=Q0/qi=2600/8250=0.所需傳熱管長度L=Ai/ai=0.3152/0.0214=14.72有效管長L’=L/2×9=14.72/18=0.818m（與規(guī)劃管長0.7m所需的管外傳熱面積A0=L×aof=14.72×0.292=4.298實際規(guī)劃的傳熱面積A0'A0'=2×9×0.7×0.292=3.679=(4.298-3.679)/3.679=0.168（即16.8%）差別在合理范疇之內(nèi)校核壁溫，由得=3.88℃則管外壁面溫度tw=t0+△ti=4+3.88=7.88℃,與假定溫度87.風側(cè)阻力計算與內(nèi)風機選型根據(jù)干工況與析濕工況阻力關(guān)系，順排時：為阻力增強系數(shù)=1.2，干工況下的阻力系數(shù)，系數(shù)A=0.0113ΔPd=9.81×0.0113×9.436×(1.1905×1.8075)1.7=3.85Pa故濕工況下ΔPw=1.2×3.85=4.6Pa叉排阻力增加20%即ΔPw=1.2×4.6=5.54Pa需要風機全壓H=1.2ΔPw=1.2×5.54=6.65Pa根據(jù)風量和全壓，查找有關(guān)樣本，選用慈溪仕興公司的SX125-134塑料離心風輪2個，并且根據(jù)轉(zhuǎn)速和鈑金件框架，選用YSK12-4-50GC電機8.毛細管和加液量根據(jù)實驗，擬定制冷毛細管規(guī)格為Φ2.6×1.0×300，制熱毛細管規(guī)格為Φ2.6×1.0×(300+600)。系統(tǒng)氟利昂R22沖注量為1000g。9.配管設(shè)計在設(shè)計制冷系統(tǒng)時，管道內(nèi)徑是根據(jù)管內(nèi)流體流動的速度及管道總壓力損失的許可值計算的。表3列出了使用R22的制冷系統(tǒng)的慣用流速及總壓力損失許可值[2]、[3]，這些許可值對吸氣管道而言，相稱于制冷劑的飽和溫度減少1℃；對排氣管道而言，相稱于制冷劑的飽和溫度升高1~2表3管道名稱速度(m/s)總壓力損失許可值(kPa)壓縮機吸氣管8~1510~20壓縮機排氣管10~1821~41冷凝器到節(jié)流閥前的液體管路0.5~1.5＜20在選定了管內(nèi)流速后，管子直徑用下式計算：式中d——管子內(nèi)徑，m；——流體在工作壓力和工作溫度下的比容，m3/kg；——流體的質(zhì)量流量，kg/s； ——流體速度，m/s。按上述公式算出管子內(nèi)徑后，還要核算其壓力里損失與否超出許可值。管道的壓力損失按下式計算：式中是流體的密度，是管長，是沿程阻力系數(shù)，為當量直徑。9.1壓縮機吸氣管管徑的計算壓縮機制冷劑質(zhì)量流量：qm=0.0155㎏/s吸氣狀態(tài)下制冷劑比容：v=0.0435m3/㎏。根據(jù)表3選用流速u=1==0.0085m根據(jù)公司現(xiàn)有的銅管規(guī)格，選用φ9.52×0.75(mm)的銅管。di=0.00802m,又運動粘度υ=12.09×10則實際流速：==13.35m/s此時管內(nèi)雷諾數(shù)：==8855，處在紊流粗糙區(qū)沿程阻力系數(shù)：λ==0.066回氣管直段長度為0.85m，局