制冷系统课程设计-四门三温冰箱设计.docx

中国计量学院制冷系统课程设计四门三温冰箱设计小组成员： 指导老师：2015. 07. 08组员分工：姓名工作成绩系统选型与整体尺寸设计；制冷系统热力计算及压缩机选型；毛细管长度确定负荷计算；绘制整体图纸冷凝器设计计算蒸发器设计计算2目录1 冰箱制冷系统21.1 冰箱制冷系统的组成及分布21.2 冰箱制冷原理41.3 冰箱系统工作过程51.4 制冷剂的选择52.冰箱的热负荷计算72.1冰箱的设计条件72.2热负荷计算方法83 制冷系统热力计算及压缩机的选型173.1 制冷系统的热力计算173.2 压缩机选型21 4.1计算过热段及饱和段热负荷224.2过热段和饱和段传热温差224.3自然对流表面传系数f234.4辐射传热系数234.5冷凝器的传热面积244.6冷凝器整体尺寸245 蒸发器的选择265.1蒸发器的分类265.2蒸发器的作用及工作过程265.3实际综合换热系数k的确定275.4冷藏室蒸发器设计275.5冷冻室蒸发器设计285.6软冷冻室蒸发器设计286 毛细管的选择306.1 毛细管的工作原理及选择方法306.2 毛细管长度的确定301 冰箱制冷系统1.1 冰箱制冷系统的组成及分布压缩式电冰箱的制冷系统由压缩机、冷凝器、干燥过滤器、毛细管和蒸发器等五部分组成。制冷系统各部件在冰箱中的分布如下：图1-1 压缩式冰箱制冷系统图在系统的整个循环过程中，压缩机的功用是补充能量，把蒸发器中的低温低压的氟利昂蒸汽压缩为高温高压的过热蒸汽，送入冷凝器中，是整个系统的心脏。冷凝器是输出热量的设备，它的功用是把高温高压的蒸汽冷凝成为高压常温的液体，并放出大量的热量。干燥过滤器的功用是吸收氟利昂中的水分，防止冰堵，以及过滤制冷系统中的杂质，防止脏堵。毛细管的功用也有两个方面，其一是节流，控制制冷系统的氟利昂循环量；其二是降压，保证冷凝器中的压力满足冷凝压力同时蒸发器中的压力满足蒸发压力。蒸发器是制冷系统制取冷量的地方，是液态氟利昂蒸发汽化为气体，吸收大量汽化热的场所。根据热力学第二定律，压缩机所消耗的功(电能)起了补偿作用，使制冷剂氟利昂不断从低温物体中吸并向高温物体放热，从而完成冰箱制冷系统的整个循环。1.2 冰箱制冷原理1.2.1冰箱类型及特点 该冰箱采用直接冷却式压缩式制冷系统。直冷式冰箱，是利用冰箱内空气自然对流的方式来冷却食品的。蒸发器安装在冰箱背部，蒸发器周围的空气要与蒸发器产生热交换，空气把热量传递给蒸发器，蒸发器把冷量传递给空气。空气吸收冷量后，温度下降，密度增大，向下运动。冰箱内下部的空气要与被冷却食品产生热交换，食品把热量传递给空气，空气得到热量后，温度回升，密度减少，又上升到蒸发器周围，把热量传递给蒸发器。冷热空气就这样循环往复地自然对流从而达到制冷目的。按结构分，该压缩式冰箱为四门三温冰箱。冷藏室采用对开门，温度控制在5左右；冷冻室温度控制在-18左右；软冷冻室温度控制在-10左右。1.2.2压缩式冰箱制冷原理 冰箱制冷系统理论循环过程热力图如图1-2 所示。图1-2 理论制冷循环p-h图系统由压缩机、冷凝器、毛细管、蒸发器组成，用管道连成一个封闭的系统。工质在蒸发器内与被冷却对象发生热交换，吸收冰箱内空气和物体的热量并汽化，产生的低压蒸气被压缩机吸入，压缩后以高压排出。压缩过程需要消耗能量。压缩机排出的高温高压气态工质在冷凝器内被水冷却，凝结成高压液体。高压液体流经毛细管时节流，变成低压、低温蒸气，进入蒸发器，其中的低压液体在蒸发器中汽化制冷。如此周而复始。1.3 冰箱系统工作过程制冷系统工作过程如下：常温液态制冷剂被毛细管节流，降低压力和温度，制冷剂由液态变为气态过程中吸收了冰箱内空间的热量，蒸发器表面逐渐地结了霜，箱内温度逐渐下降；已蒸发吸热后的制冷剂蒸气被已运转的压缩机吸回，压缩后成为高压力、高温度蒸汽，再排入冷凝器中将热量散发到空气中而液化；通过干燥过滤器滤除可能携带的污垢或水分，经毛细管节流降压，回到开始的过程，依次连续循环制冷。压缩式冰箱制冷系统工作过程示意图如图1-3 所示。循环可简述为：蒸发压缩冷凝节流四个过程。图1-3 压缩式冰箱制冷系统示意图1.4 制冷剂的选择该冰箱选用r600a制冷剂，具有以下优点：（1）冰箱r600a制冷剂不但对臭氧层无破坏作用，且无温室效应，符合“蒙特利尔协议书”要求，是较好r12制冷剂的替代品之一。（2）因为冰箱r600a制冷剂系统运行压力低，所以使用r600a制冷剂的冰箱噪声较小。（3）生产冰箱r600a氟利昂的成本较低。（4）制造冰箱r600a制冷剂的过程中其损失较小，且每台冰箱充灌r600a制冷剂量少，只要50g左右就行。（5）冰箱r600a制冷剂对其系统材料无特殊要求，且系统运行可靠。 缺点是： （1）因为r600a制冷剂的可燃性，所以如果使用冰箱r600a制冷剂不当，容易造成燃烧并爆炸。 （2）在冰箱r600a制冷剂的生产过程中需投入安全防爆措施。2.冰箱的热负荷计算2.1冰箱的设计条件电冰箱的总体布置是电冰箱设计的一个重要环节。必须全面的考虑这个问题。本设计的总体布置是以gb8059.1-7-87为标准。本文的设计条件为：(1)使用环境条件：冰箱周围环境温度ta=32，相对湿度=755%。(2)箱内温度：冷冻室平均温度-18，冷藏室平均温度5,软冷冻室平均温度-10。(3)蒸发器表面温度-30，冷凝器温度52。(4)制冷系统为单级蒸气压缩式制冷系统，冷却方式采用直冷式，蒸发器采用管板式蒸发器，冷凝器采用丝管式冷凝器，采用毛细管作为节流元件。本设计以r600a为制冷工质。表2-1热负荷计算参数分类设计数据设计温度()冷冻室t1-18冷藏室t25软冷冻室t3-10环境ta32传热系数(w/(m2k)冷冻室/软冷冻室30冷藏室15环境10导热系数(w/(mk)p/u发泡层0.02门封条0.08表2-2间室容积表间室名称容积（l）冷藏室300冷冻室110软冷冻室90表2-3间室壁厚表（mm）间室名称左侧右侧顶部背部底部门体冷藏室505050707070冷冻室704070707070软冷冻室4070707070702.2热负荷计算方法在一般情况下，为了简化热负荷的计算，将总热负荷分成间室负荷、门封条负荷、开门漏热量及贮物热量几部分。2.2.1 间室热负荷在冰箱热传导过程中，由于不能彻底绝热，总有热量从冰箱外部传入内部，间室负荷和门封条负荷通常被认为是总热负荷的主要来源。单位时间冰箱间室的热量可由如下公式计算而得：qc=（2-1）式中，qc传热量，单位为w。传热系数，单位为w/(m2k)。间室的传热面积，单位为m2。间室的内外温差，单位为。传热系数k的确定：k值的大小根据不同的传热材料而确定，在冰箱的结构中，从内到外，依次为abs板，p/u发泡层，钢板，但abs板和钢板的厚度远小于p/u发泡层的厚度。为了简化k值的计算，仅考虑p/u发泡层的厚度。传热系数k值由以下公式计算而得：（2-2）c箱体与箱内空气的对流换热系数，单位为w/(m2k)。w周围空气与箱体的对流换热系数，单位为w/(m2k)。lp/u发泡层的厚度，单位为m。fp/u发泡层导热系数，单位为w/(mk)。在实际的制冷系统设计中，通常将计算出的热负荷加上一个安全系数。本文中给计算值加上20%的间室安全系数。因此间室总热负荷的计算公式为：qgasketg =qc+(qc0.2)（2-3）1.冷冻室间室热负荷冷冻室和环境的对流换热系数及发泡层导热系数分别为：c =30w/(m2k)，w=10w/(m2k)，f=0.02w/(mk)。计算中长度用l表示，宽度用w表示，厚度用l表示，面积用a表示。（1）左侧，l=0.5m,w=0.71m,l=0.07m, = 72.4。计算左侧面积：a=lw=0.50.71= 0.355m2（2-4）左侧传热系数：=0.275229358w/(m2k)（2-5）左侧传热量：q=kat=0.2752293580.35572.4=7.073944954w（2-6）(2)右侧，l=0.5m,w=0.71m,l=0.04m,= 8。计算右侧面积：a=lw=0.50.71= 0.355m2（2-7）右侧传热系数：=0.46875w/(m2k)（2-8）右侧传热量：q=kat=0.468750.3558=1.33125w（2-9）(3)顶部，l=0.31m,w=0.5m,l=0.07m,= 23。计算顶部面积：a=lw=0.310.5= 0.155m2（2-10）顶部传热系数：=0.275229358 w/(m2k)（2-11）顶部传热量：q=kat= 0.2752293580.15523= 0.981192661w（2-12）(4)背部，l=0.31m,w=0.71m,l=0.07m, = 50。计算背部面积：a=lw =0.310.71= 0.2201m2（2-13）背部传热系数：= 0.275229358 w/(m2k) （2-14）背部传热量：q=kat = 0.2752293580.220150= 3.028899083w（2-15）(5)底部，l=0.31m,w=0.5m,l=0.07m, = 50。计算底部面积：a= lw =0.310.5= 0.155m2（2-16）底部传热系数：= 0.275229358w/(m2k) （2-17）底部传热量：q=kat = 0.2752293580.15550=2.133027523w（2-18）(6)门体，l=0.31m,w=0.71m,l=0.07m, = 50计算门体面积：a= lw =0.310.71= 0.2201m2（2-19）门体传热系数：=0.275229358 w/(m2k) （2-20）门体传热量：q=kat= 0.2752293580.220150=3.028899083w（2-21）2.冷藏室间室热负荷冷藏室和环境的对流换热系数及发泡层导热系数分别为c =15w/(m2k)，w =10w/(m2k)，f=0.02w/(mk)。计算中长度用l表示，宽度用w表示，厚度用l表示，面积用a表示。（1）左侧（右侧相同），l=0.5m,w=0.86m,l=0.07m, = 47。计算左侧面积：a= lw =0.50.86=0.43m2（2-22）左侧传热系数：=0.375w/(m2k) （2-23）左侧传热量：q=kat=0.3750.4347=7.57875 w（2-24） (2)顶部，l=0.7m,w=0.5m,l=0.05m, = 27。计算顶部面积：a= lw =0.70.5= 0.35m2（2-25）顶部传热系数：= 0.375 w/(m2k) （2-26）顶部传热量：q=kat =0.3750.3527= 3.54375w（2-27）(3)背部，l=0.7m,w=0.86m,l=0.07m, = 27。计算背部面积：a= lw =0.70.86= 0.602m2（2-28）背部传热系数：= 0.272727273 w/(m2k) （2-29）背部传热量：q=kat = 0.2727272730.60227= 4.432909091 w(2-30）(4)底部,l=0.7m,w=0.5m,l=0.07m, = -23.计算底部面积：a= lw =0.70.5= 0.35m2(2-31）底部传热系数：=0.272727273 w/(m2k) (2-32）底部传热量：q=kat = 0.2727272730.35（-23）=-2.195454545 w(2-33）(5)门体,l=0.7m,w=0.86m,l=0.07m, = 27。计算门体面积：a= lw =0.70.86= 0.602m2(2-34）门体传热系数：= 0.272727273 w/(m2k) (2-35）门体传热量：q=kat = 0.2727272730.60227= 4.432909091 w(2-36）3.软冷冻室间室热负荷软冷冻室和环境的对流换热系数及发泡层导热系数分别为：c =30 w/(m2k)，w =10 w/(m2k)，f=0.02 w/(mk)。计算中长度用l表示，宽度用w表示，厚度用l表示，面积用a表示。（1）左侧，l=0.04m, = -8。计算左侧面积：a= 0.29025m2左侧传热系数：=0.46875 w/(m2k) (2-37）左侧传热量：q=kat=0.468750.29025（-8）=-1.0884375 w(2-38）(2)右侧，l=0.07m, = 72.4。计算右侧面积：a=0.29025 m2右侧传热系数： = = 0.275229358 w/(m2k) (2-39）右侧传热量：q=kat=0.2752293580.2902572.4= 5.783697248 w(2-40）(3)顶部，l=0.31m,w=0.5m,l=0.07m, = 15。计算顶部面积：a= lw =0.310.5= 0.155m2(2-41）顶部传热系数：= 0.275229358 w/(m2k) (2-42）顶部传热量：q=kat= 0.2752293580.15515= 0.639908257w(2-43）(4)背部，l=0.31m,w=0.71m,l=0.07m, = 42。计算背部面积：a= lw =0.310.71= 0.2201m2(2-44）背部传热系数：= 0.275229358 w/(m2k) (2-45）背部传热量：q=kat= 0.2752293580.220142= 2.544275229w(2-46）(5)底部，l=0.31m,w=0.5m,l=0.07m, = 42。计算底部面积：a= lw =0.310.5= 0.155m2(2-47）底部传热系数：= 0.275229358 w/(m2k) (2-48）底部传热量：q=kat= 0.2752293580.15542= 1.791743119w(2-49）(6)门体，l=0.31m,w=0.71m,l=0.07m, = 42。计算门体面积：a= lw =0.310.71= 0.2201m2(2-50）门体传热系数：= 0.275229358 w/(m2k) (2-51）门体传热量：q=kat= 0.2752293580.220142=2.544275229 w(2-52）2.2.2门封条热负荷单位时间通过冰箱门封条的传热可由如下公式计算而得：q = gl(2-53）式中，g门封条导热系数，单位为w/(mk)。l门封条总长，单位为m。（1）冷冻门封条热负荷l = (0.71 + 0.31)2 = 2.04m (2-54）又因为g =0.08 w/(mk)，=50，因此q = 0.082.0450 = 8.16w (2-55）（2）冷藏左门封条热负荷（右门相等）l = (0.86 + 0.35)2 = 2. 42m (2-56）又因为g =0.08 w/(mk)，=27。因此q = 0.082.4227 =5.2272w (2-57）（3）软冷冻门封条热负荷l = (0.71 + 0.31)2 = 2.04m (2-58）又因为g =0.08 w/(mk)，=42。因此q = 0.082.0442 = 6.8544w (2-59）2.2.3开门漏热量的计算假定每次开冰箱门时向内空气全部被置换为箱外空气，则开门漏热量可用下式计算。(2-60）式中，v电冰箱内容积，单位为m3。n开门次数。h进入箱内空气达到规定温度时的比焓差，单位为kj/kg。空气的比体积，单位为m3/kg。(1)冷冻室开门漏热量冷冻室内容积取v=0.11m3，开门次数为每小时一次，空气比体积取0.9m3/kg，进入箱内空气达到规定温度时的降温降湿比焓差为：h=h32，75%h-18,100%=90-(-16.75)=106.75kj/kg(2-61）冷冻室开门漏热量为：w(2-62）(2)冷藏室开门漏热量冷藏室内容积取v=0.3m3，开门次数为每小时一次，空气比体积取0.9m3/kg，进入箱内空气达到规定温度时的降温降湿比焓差为：h=h32，75%h5,100%=90-18.4=71.6kj/kg(2-63）冷藏室开门漏热量为：w(2-64）(3)软冷冻室开门漏热量软冷冻室内容积取v=0.09m3，开门次数为每小时一次，空气比体积取0.9m3/kg，进入箱内空气达到规定温度时的降温降湿比焓差为：h=h32，75%h-18,100%=90-(-16.75)=106.75kj/kg(2-65）软冷冻室开门漏热量为：w(2-66）2.2.4贮物热量电冰箱的贮物热量无明确规定的标准，一般都按电冰箱标准中的“制冰能力”项提出的“以电冰箱内容积0.5%的25水，在2h 内结成实冰”的规定进行计算。实冰的具体温度在标准中也未提出，建议按-2-5取值。贮物热量q可按下式计算。(2-67）式中,m水(冰)的质量，单位为kg。c水的比热容，c=4.19kj/(kgk)。r水的凝固热(冰的熔解热)，r=333kj/kg。cb冰的比热容，cb=2 kj/(kgk)。t1，t2水的初始温度和冻结终了温度，单位为。(1)冷冻室贮物热量水的初始温度t1取25，实冰的温度t2 取-2，水的质量：m=1100.005=0.55kg(2-68）则：w(2-69）(2)冷藏室贮物热量水的初始温度t1取25，实冰的温度t2取-2，水的质量：m=1500.005=0.75kg(2-70）则：q=46.02w(2-71）(3)软冷冻室贮物热量水的初始温度t1取25，实冰的温度t2取-2，水的质量：m=1500.005=0.75kg(2-72）则：q=46.02w(2-73）2.2.5冰箱热负荷计算汇总表2-4冰箱负荷汇总表（w）热负荷项目冷藏室冷冻室间室热负荷20.52527.894门封条热负荷5.1539.758开门漏热量3.3154.942贮物热量46.0246.021.冷冻室总热负荷：qd=27.8941.2+9.758+4.942+46.02=94.19w(2-74)2.冷藏室总热负荷：qc=20.5251.2+5.153+3.315+46.02=79.118w(2-75)4.冰箱总热负荷q=94.19+79.118=173.306w(2-77)3 制冷系统热力计算及压缩机的选型3.1 制冷系统的热力计算表3-1 电冰箱标准工况蒸发温度吸气温度冷凝温度过冷温度环境温度-23.30.232.2354.40.332.20.132.213.1.1系统状态参数确定1.冷凝温度tk冷凝温度取决于冷却介质的温度及冷凝器中冷却介质与制冷剂的传热温差，传热温差与冷凝器的冷却方式和结构形式有关。电冰箱大多采用空气自然对流冷却方式，制冷剂的冷凝速度等于外界空气温度(即环境温度)加上冷凝传热温差。冷凝传热温差qk 般取1020，冷凝器的传热性能好可适当取小的数值，例如采用风速为23m/s 的风冷却时，传热温差qk值可取812。2.蒸发温度t0蒸发温度一般取决于被冷却物体的温度及蒸发器中制冷剂与被冷却物体的传热温差qe。电冰箱的蒸发温度等于箱内温度减去传热温差，一般传热温差qe取510。3.回气温度tg回气温度(即过热温度)取决于蒸气离开蒸发器时的状态和回气管的长度。电冰箱采用全封闭压缩机，一般以进入壳体的状态为吸气状态，可根据压缩机标定的工况选取，该值越低对压缩机运行越有利。4.过冷温度ts过冷温度取决于液体制冷剂在回气管中进行热交换的程度。冷凝后的制冷剂在冷凝器末端已达到环境温度值，再与回气管进行热交换得到冷却。一般过冷温度等于环境温度减去过冷度，过冷度可取1532。根据设计冰箱确定的工况和选用的制冷剂，运用压焓图或热力性质表或计算公式求取有关压力、各点比焓值和过热蒸气比体积。计算时采用图3-1 的压焓图：图3-1 电冰箱的p-h图表4-2 热物性参数表（工质r600a）参数名称符号单位参数来源设计值冷凝压力pkmpatk=54.4查热力性质表0.7741蒸发压力p0mpat0=-23.3查热力性质表0.063出蒸发器时饱和蒸气比焓h1kj/kgt0=-23.3查热力性质表523.93进压缩机前过热蒸汽比焓h1kj/kg32查热力性质图612.4进压缩机前过热蒸汽比体积1m3/kg32查热力性质图0.683排出过热蒸气温度t2s102.1932冷凝温度下饱和蒸气比焓h2kj/kgtk=54.4查热力性质表628.83排出过热蒸气比焓h2kj/kg780.48制冷剂在过冷至32时比焓h3kj/kgtk=54.4查热力性质图275.59毛细管节流前液体比焓（17）h3kj/kgtk=54.4查热力性质图239.57蒸发器入口制冷剂比焓h4kj/kgh4=h3239.57定熵压缩蒸气比焓值（32）h2skj/kgtk=54.4查热力性质图728.043.1.2 性能指标计算循环各性能指标计算如下：（1） 单位制冷量(3-1)（2） 单位体积制冷量 (3-2) （3） 单位等熵比功(3-3)（4） 制冷系数(3-4)（5） 单位冷凝热量(3-5)（6） 制冷剂循环量(3-6)（7） 冷凝器热负荷(3-7)（8） 压缩机实际吸入过热蒸气量(3-8)3.1.3 设计工况下的输气系数设计工况参数如表3-2所示。其输气系数等于容积系数v、压力系数p、温度系数t和泄露系数e的乘积。1. 容积系数v(3-9)其中余隙容积c取0.025，膨胀系数m取1，冷凝压力pk取1496.6kpa，蒸发压力p0取115.15kpa，排气压力损失pk取0.1pk，则容积系数：(3-10)2.压力系数p(3-11)其中进气阀的压力损失p=0.05p0，其余取值同容积系数，则压力系数：(3-12)3. 温度系数t(3-13)系数a取1.15，b取0.25，回气热力温度t1取305k，冷凝热力学温度tk取327.4k，蒸发温度热力学温度t0取249.7，压缩机吸入前过热度：(3-14)(3-15)4. 泄漏系数e 泄漏系数e取0.995. 输气系数(3-16)3.1.4 理论输气量理论输气量vh：(3-17)实际输气量vs为2.06m3/h，则：(3-18)3.1.5 压缩机的制冷量压缩机的制冷量q0：(3-19)3.2 压缩机选型根据以上所求压缩机理论输气量、压缩机制冷量等参数，参照r600a制冷工质设计的压缩机有关规格参数表，先选择恩布拉科公司生产的型号为egas80clp（密封往复式）压缩机，气缸容积11.14cm3，额定制冷量242w，输入功率186.42w，质量10.86kg，电源电压220v，频率5060hz。4冷凝器冷凝器采用箱壁式冷凝器，冷凝管用复合钢管db=61.0mm。4.1计算过热段及饱和段热负荷查制冷剂r600a的热力性质图表，当温度tk=54.4，=80,比焓h1835.47kj/kg;当tk=54.4，比焓h2628.83kj/kg, t=32时的过冷液体比焓hg275.59kj/kg。故可求得过热段负荷占总热负荷的百分数为： 36.91% (4-1)则饱和段热负荷占总热负荷的百分数即为1-。以此可根据总热负荷值求得过热段负荷和饱和段的热负荷。q=488.29w过热段热负荷 q=488.29w， (4-2)饱和段的热负荷 =q(1-)=488.29(1-)=308.07w。 (4-3)4.2过热段和饱和段传热温差(1)过热段传热温差 制冷剂进口温度为过热蒸气温度，终了温度为饱和蒸气温度即冷凝温度，忽略管壁热阻，有 (4-4)则 (4-5)式中 过热蒸气温度， =80； tk冷凝温度，tk =54.4；ta空气温度，ta =32。(2)饱和段传热温差 饱和段中，忽略管壁热阻及因阻力而引起的温度变化，管内温度即为冷凝温度。 (4-6)则 =19.71 (4-7)4.3自然对流表面传系数f （1）过热段的自然对流表面传热系数 箱壁式冷凝器的空气侧自然对流表面传热系数用米海耶夫经验公式计算,其中f肋效率，对冰箱用箱壁式冷凝器，常取f=0.88。 表4-1空气的b值表tm/b大气压力kpanaaaaaaa2030405098.06651.581.541.501.48101.3251.651.611.581.54 (4-8)其中b的定性温度为平均温度 (4-9)b取1.56,（2）饱和段自然对流表面传热系数 (4-10) , b取1.58 (4-11) (4-12)4.4辐射传热系数辐射传热系数由下式计算： (4-13)式中 黑度，箱壁式冷凝器=0.85（白漆）； tw冷凝器外壁面平均热力学温度，单位为k； tr室内壁面平均热力学温度，单位为k；取298k m传热温差，单位为。（1）过热段的辐射传热系数 过热段壁面tw不是定值。现取 (4-14) (4-15)（2）饱和段的辐射传热系数 饱和段的壁面温度， (4-16)其余参数同过热段。 (4-17)4.5冷凝器的传热面积(1)冷凝器过热段传热面积 其传热面积可按下式计算： (4-18)(2)冷凝器饱和段传热面积 其传热面积按下式计算： (4-19)(3)而冷凝器的传热面积为： (4-20)4.6冷凝器整体尺寸根据前面计算，冷凝器的面积为1.78m2,取蛇管有效宽度b=0.52m，则箱壁散热的有效高度（单位为m） (4-21)取蛇管相邻水平管管节距h=50mm, (4-22)则水平管根数： (4-23)考虑制冷剂蒸气和液体从冷凝器同一侧进去，取n=68根。可布置在冰箱两侧，每一面部部置34根。两侧面部置的高度： (4-24)侧面实际部置冷凝器的高度：=(34-1)0.05=1.65m； (4-25)冷凝器管长为：40.62m (4-26)而冷凝器的实际有效传热面积：0.00636.621.650.521.55 满足冷凝热负荷传热要求。5 蒸发器的选择5.1蒸发器的分类 制冷装置中的蒸发器通常有两种分类方法。 一是按制冷剂的蒸发(沸腾)是在壳侧进行还是在管内进行来分类，在壳侧进行的称为满液式(沉浸式)蒸发器，在管内进行的称为干式(直接膨胀式)蒸发器， 另一种分类方法是根据蒸发器所冷却的介质来分，可以分为冷却空气式蒸发器和冷却液体式蒸发器。 冷却空气式蒸发器(简称空冷器)广泛用于冰箱、冷藏柜、空调器及冷柜中。此类蒸发器多做成蛇管式，制冷剂在管内蒸发，空气在管外流过而被冷却。通常将制冷剂在管内蒸发的蒸发器成为干式蒸发器或直接膨胀式蒸发器。为了强化空气侧的换热，管外侧常装有各类翅片，按引起空气流动的原因，又可分为自然对流式和强制对流式两类型。自然对流式蒸发器有管板式、吹胀式、单脊翅片管式和冷却排管几种型式。 冷却液体式蒸发器通常采用管壳式换热器的结构形式，其它一些结构如板翅式、套管式和盘管式等虽也有应用，但应用场合尚不普遍。一般用水、盐水、有时还用三氯乙烯作载冷剂，制冷剂通过自身的蒸发吸收热量，冷却上述液体载冷剂，由液体载冷剂再向外输出冷量。此类蒸发器又可分成两大类，一类为满液式蒸发器。它是制冷剂在管束外蒸发(沸腾)，载冷剂在管内被冷却。此类发器在小型制冷装置中应用较少，主要用于大中型制冷剂。另一类为管壳式干式蒸发器。制冷剂在管侧蒸发，载冷剂在管侧被冷却。为了提高载冷剂的流速，增强传热，壳侧一般装有折流板5.2蒸发器的作用及工作过程 蒸发器实际上是一种伴随有蒸发(沸腾)相变的热交换器， 制冷剂液体通过蒸发器吸收被冷却介质(通常是水或空气)的热量蒸发(沸腾)为蒸汽。蒸发器是制冷系统制取冷量的地方，它在制冷系统中的作用是使液态氟利昂蒸发汽化为气体，对外输出冷量，吸收大量汽化热从而冷却被冷却介质。 经过节流后的低压制冷剂进入蒸发器时处于湿蒸汽状态，其中蒸汽的质分数一般占 10%左右，其余均为液体。随着湿蒸汽在蒸发器内流动、吸热，体逐步蒸发(沸腾)为蒸汽，含气率不断增加。对于满液式蒸发器，制冷剂在壳侧沸腾， 制冷剂离开蒸发器时为干饱和蒸气， 含气率达 100%。 对于干式蒸发器，制冷剂在管内沸腾，制冷剂离开蒸发器时为过热蒸气。在蒸发器出口区域蒸气因过热而温度显著增加。在蒸发器出口保持制冷剂蒸气有一定的过热度可避免压缩机产生液击， 保证制冷系统有最大的制冷效应， 但是通常过热度均不大。从流体流动布置而言，许多传热学教科书均指出逆流布置时有更佳的传热性能，但是考虑到制冷剂在蒸发器中因压降引起蒸发温度的降低，故顺流布置时冷热流体间更易保持均匀的温差。5.3实际综合换热系数k的确定采用近似计算法直接利用管板其表面传热系数ao在1114w/(m2.k)之间这一数据进行估算。对于制冷剂透过金属管与外界空气进行换热，制冷剂侧换热系数k一般在1000 w/(m2.k)以上，即热阻r=1/k0.001 m2.k/w；对于铜管，热阻r=壁厚/=0.001/398 m2.k/w）, 而对于铝管，其热阻也很小；对于空气侧，换热系数一般在20 w/(m2.k)以内，其热阻远大于制冷剂侧和管壁，最大的热阻在空气侧，因此，可以不考虑管壁导热热阻和制冷剂侧对流换热热阻，直接用表面传热系数作为管路的综合换热系数。5.4冷藏室蒸发器设计冷藏室管板式蒸发器选择管径为8mm的紫铜管，传热系数为13 w/(m2.k)，冷藏室温度为5，蒸发温度为-23.3，冷负荷为127.52w传热面积a（单位为m2）为a=q0/k(ta-t0)=127.52/13（5+23.3）=0.35 m2 (ta冷藏室温度，单位为；t0蒸发温度，单位为) 蒸发器管长l（单位为m）为l=a/d=0.35/0.008=13.9m 排管设计方案宽度：660mm 排数23 间距40mm 左右间隔20mm 5.5冷冻室蒸发器设计 冷冻室管板式蒸发器选择管径为8mm的紫铜管，传热系数为13 w/(m2.k)，冷冻室温度为-18，蒸发温度为-23.3，冷负荷为62.44w,冷冻室