毕业论文范文——KLRFP-600Ⅰ-水冷分离式风机盘管空调器

郑州轻工业学院郑州轻工业学院 本科毕业设计（论文） 题 目 KLRFP-600-水冷分离式风机盘管空调器 学生姓名 专业班级 学 号 院 （系） 机电工程学院 指导教师（职称） 完成时间完成时间 KLRFP-600-水冷分离式风机盘管空调器 目 录 摘 要.I ABSTRACTIII 2 原始设计资料和技术条件2 3 系统热力计算2 3.1 确定制冷系统的总制冷量.2 3.2 制冷剂的选择.2 3.2.1 制冷剂性质的要求3 3.2.2 热力学性质的要求3 3.2.3 制冷剂的选择4 3.3 制冷热力计算.5 3.4 压缩机的选择.10 4 冷凝器的选择计算13 4.1 冷凝器的形式选择.13 4.2 套管式冷凝器的设计计算.13 4.2.1 冷凝器设计参数14 4.2.2 冷凝器换热面积计算14 4.2.3 冷凝热负荷计算15 4.2.4 内管根数的确定15 4.2.5 传热计算15 4.2.6 冷凝器总体结构设计17 5 蒸发器的选择计算17 5.1 蒸发器的参数.18 KLRFP-600-水冷分离式风机盘管空调器 5.2 蒸发器结构设计.18 5.2.1 确定空气在流经蒸发器时的状态变化过程19 5.2.2 换热计算.20 5.2.3 校核壁温22 5.2.3 风侧阻力计算23 6 辅助设备的选择计算选型23 6.1 干燥过滤器的计算选型.23 6.2 风机盘管风机选型25 6.3 风机盘管电机选型26 6.4 节流装置计算选型27 6.4.1 节流前后压差的计算.27 p 6.4.2 节流装置的选型.27 6.5 四通换向阀的选型29 6.5.1 四通换向阀的选型.29 6.5.2 四通换向阀线圈的选择.30 6.6 气液分离器的计算选型30 6.6.1 气液分离器选型原则.30 6.6.2 气液分离器计算选型.31 6.7 压力控制器的选型33 6.7.1 工作原理.33 6.8 分液器选型34 6.9 电磁阀选型34 6.9.1 电磁阀的工作原理及作用34 6.9.2 电磁阀的安装和使用35 6.10 截止阀选择.35 7 管路设计36 7.1 制冷循环铜管的设计计算.36 7.1.1 各主要零部件的尺寸36 KLRFP-600-水冷分离式风机盘管空调器 7.1.2 系统铜管选择38 8 水环系统的设计40 8.1 水系统循环分类.40 8.3 水系统的设计40 8.3.1 冷凝水系统的设计40 8.3.2 冷却塔选型41 8.3.3 冷却水泵计算选型42 8.3.4 膨胀水箱计算选型44 8.3.5 冷凝器水环系统水管直径设计44 8.3.6 冷凝器水系统连接管设计45 8.4 水系统截止阀和弯头设计45 8.5 水系统保温管设计45 结 束 语46 致 谢48 参考文献50 KLRFP-600-水冷分离式风机盘管空调器 I KLRFP-600I-水冷分离式风机盘管空调器 摘 要 改革开放 30 年来，随着中国经济的快速发展，人们的生活水平得到了极大 的提高，现在家用空调的普及率逐年升高并呈现出快速发展的趋势。特别是近 几年人们对生活质量的看重和房地产的快速发展家用中央空调呈现出了空前的 繁荣时期。 水冷分离式风机盘管空调器是家用中央空调，专业上属于水环热泵的范畴。 这种空调调节方便，节能，可同时提供暖和冷，经济性好、实用性强，系统布 局简明大方，设计方便，设计周期短，施工及运行管理方便，还可分户计费等 优点得到了很多用户的青睐，在国内外的发展速度也非常快。它的室外冷凝器 部分采用水冷形式，室内蒸发器采用传统空调的风冷形式，制冷范围较大，可 以在家用空调与一般中央空调之间灵活调节，同时造价不高，安装方便，因此 近年来水冷分离式空调器发展极为迅速。该系统在水/空气热泵机组制热时，因 为水循环环路中的水蒸汽是加热源；机组制冷时，则以水为放热源。当水环热 泵空调系统制热环境的吸热量不大于制热工作的排热量的时候，循环环路中的 水温度上升，到必定程度时运用冷却塔排出热量；反之循环环路中的水温度下 降，到必定程度时经过辅佐加热设备吸收热量。 本文主要介绍了 10kw（制冷面积在 6070 平方米）水冷分离式风机盘 管空调器的设计思路及主要部分的设计计算，先后定性的分析了制冷剂的选择、 压缩机的选用、冷凝器的水冷换热方式的确定、蒸发器换热方式的确定、节流 机构的选择以及相关辅助设备的筛选及相关计算。在定量和定性的计算上明确 介绍了热力计算、蒸发器的设计计算、冷凝器的设计计算、节流机构的选择计 算、水环系统管路的计算以及其他辅助设备的选择过程。 关键词 水冷分离/压缩机/冷凝器/蒸发器/水环热泵 KLRFP-600-水冷分离式风机盘管空调器 II KLRFP-600I- WATER-COOLED FAN COIL SPLIT AIR CONDITIONERS ABSTRACT Reform and opening up for 30 years, along with the rapid development of Chinas economy, peoples living standards have improved tremendously, now increasing the prevalence rate of family expenses air conditioning and show a rapid development trend. Especially in recent years people of the quality of life in the rapid development of real estate values and household central air-conditioning presented unprecedented boom. Water-cooling separate fan coil air is household central air-conditioners, professional belongs to the category of water loop heat pump. This kind of air- conditioning system is convenient adjustment, energy-saving, can both cooling heating, economical, system decorate concise flexible, design is convenient, design cycle is short, construction and operation management convenient, still can individual biling system got many advantages such as the favor of the customers at home and abroad, development speed is also very fast. Its outdoor condenser part adopts water- cooled form, indoor evaporator adopts the traditional air-conditioning cooling form, refrigeration range is bigger, can be in household air-conditioner and general central air conditioning, and cost between flexible adjustment is not high, easy installation, so in recent years very rapidly cooled separate air conditioner. In this system, the water/air heat pump units in water, heating water heating source of loop; Unit, criterion with water refrigeration for row heat. When water-loop heat pump system is less than the heat heating operation when the heat heating operation, put the water temperature circular loop, to certain degree gives off heat using cooling towers; Whereas the water temperature drop circular loop, to certain degree absorbs heat through assisted heating equipment. This article mainly introduced the 10kw (refrigeration area in 60-70 square meters) water-cooled separate fan coil air conditioner design idea and main part of the design and calculation, successively qualitative analyses of refrigerant compressor choice, KLRFP-600-水冷分离式风机盘管空调器 III the selection and condenser cooling ways of heat determined, evaporator heat throttle body determination, the way the option and auxiliary equipment choice calculation. Quantitative calculation are introduced in detail in the thermodynamic calculation on the design calculation, the evaporator design calculation, the throttle body choice calculation, water ring system pipeline calculation and other auxiliary equipment selection process. KEY WORDS water-cooled separation，compressor，condenser，evaporator，water loop heat pump KLRFP-600-水冷分离式风机盘管空调器 1 1 绪论 该空调体系使典范的水环热泵空调体系，水环热泵空调体系 是指小型的水/氛围热泵机组的一种利用要领，即用水环路将小型的水/热泵机组 并联在一起，组成一个封闭环路，组成一套收回修建物内部余热作为其低位热 源的热泵供暖、供冷的空调体系。典范的水环热泵空调体系由三有些组成： （1）室内的小型水/氛围热泵机组；（2）水循环环路；（3）帮手设置装备部 署（如冷却塔、加热设置装备部署、蓄热装置等） 。 水环热泵空调体系的根本作业原理是：在水/氛围热泵机组制热时， 以水循环环路中的水为加热源；机组制冷时，则以水为排热源。当水环热泵空 调体系制热运转的吸热量小于制热运转的放热量时，循环环路中的水温度升高， 到肯定水平时利用冷却塔放出热量；反之循环环路中的水温度低落，到肯定水 平时颠末帮手加热设置装备部署吸取热量。只有当水/氛围热泵机组制热运转的 吸热量和制冷运转的放热量基本持平时，循环环路中的水才能维持在必定温度 范围内，此时体系高效运转。 水环热泵空调体系是在 20 世纪 60 时代首先由美国提出，如美国空气过滤 器公司（AAF）生产的恩纳康系统，盛情、特灵公司 WP*D 水源热泵机组等。 进入 70 年月后，在日本这项技能的推广应用也很快：东芝、三菱电机以及 PMAC 公司均有水环热泵产物对外贩卖售；在东京、名古屋、横滨等都会，70 年 月初就有许多接纳水环热泵空调体系的工程实例。我国 80 年代开始引进该项技 术，从 90 年代开始，已在一些工程中采用。 据统计，1997 年海内接纳水环热泵空调体系的工程共有 52 项。广州地域 第一个水环热泵空调体系在广州东峻广场应用，但体系没有做乐成，重要缘故 原由是噪声太大。到 1999 年末天下约有 100 个项目，约 2 万台水/氛围热泵机 组在运行，其总制冷量到达 87923kw。现在不但在上海、北京、天津、广州、 深圳等大都会的一些工程接纳，并且佛山、泉州、绍兴、惠州等中小都会也开 始接纳水环热泵空调体系。哈尔滨产业大学的马最良传授研究评释，该体系在 海内大多数都会应用可以实现节能，此中包罗长江流域。 KLRFP-600-水冷分离式风机盘管空调器 2 2 原始设计资料和技术条件 1、制冷工况：内机组进风干球温度 27，湿球温度 19； 外机组水换热器进水温度 30，出水温度 34 制热工况：内机组进风干球温度 20，湿球温度 15； 外机组水换热器进水温度 20，出水温度同制冷工况。 2、名义制热量：8KW 3、热源：水 4、热泵热水器系统类型：蒸汽压缩式 5、电源：220V 50HZ 6、工质：HFC 或 HCFC 类 3 系统系统热力计算 3.1 确定制冷系统的总制冷量 制冷量是指空调举行制冷运行时，单元时间内从密闭空间、房间或地区内去 除的热量总和。制冷量大的空调实用于面积比力大的房间，且制冷速率较快。 选择制冷量的原则是：空调器的制冷量应略大于房间的冷负荷，房间的热负荷 应思量到房间的朝向，墙壁和屋顶的隔热环境，以及室内热源包罗职员的几多 。空调器制冷时，空调压缩机由于事情斲丧电能而散发出来的热量是无用的， 还要斲丧失一部门制冷资源；相反制热时，这部门热量就成为有效功了，故而 增长了制热本领，即制热量=制冷量+消耗功率。 根据本设计资料中要求的制热量可以确定，制冷系统的总制冷量，有名义制 热量确定为=8KW， 0 Q 3.2 制冷剂的选择 KLRFP-600-水冷分离式风机盘管空调器 3 制冷剂又称制冷介质，即在制冷环境中不断循环利用并通过其自身的状态改变 以完成制冷的作业物质。制冷剂在蒸发器内吸取被冷却介质（水或氛围等）的 热量而汽化，在冷凝器中将热量通报给四周氛围或水而冷凝。 3.2.1 制冷剂性质的需求 .临界温度要高，凝结温度要低。这是对制冷剂性质的基本需求。临界温度高， 便于用通常的冷却水或空气进行冷凝；凝结温度低，避免其在蒸腾温度下凝结， 便于满意较低温度的制冷需求。 .在大气压力下的蒸腾温度要低。这是低温制冷的一个必要条件。.压力要 适中。蒸腾压力最佳与大气压附近并稍高于大气压力，以防空气进入制冷体系 中，从而下降制冷能力。冷凝压力不宜过高（通常1215肯定大气压） ，以削 减制冷设备接受的压力，避免紧缩功耗过大并可下降高压体系渗漏的可能性。 .单位容积制冷量v要大。这样在制冷量一守时，能够削减制冷剂的循环量， 减小紧缩机的尺寸。 .导热系数要高，粘度和密度要小。以进步各换热器的传热系数，下降其在体 系中的活动阻力损失。 .绝热指数要小。由绝热过程中参数间关系式可知，在初温文紧缩比一样的 情况下，KT2。可见，小可下降排气温度。 .具有化学性质稳定性。不燃烧、不爆破、高温下不分化、对金属不腐蚀、与 润滑油不起化学反应、对人身安康无损无害。 .价格便宜，易于购得。且应具有必定的吸水性，避免当制冷体系中渗进极少 量的水分时，产生“冰塞”而影响正常运转。 3.2.2 热力学性质的要求 制冷剂的选用是一个比较复杂的技术经济问题，需要考虑的因素很多，选 择时应凭据详细环境，举行全面的技能阐发。 KLRFP-600-水冷分离式风机盘管空调器 4 1、思量环保的要求。 必须选用切合国度环保法例的制冷剂。 2、思量制冷温度的要求。 凭据制冷剂温度和冷却条件的差别，选用高温（低压） 、中温（中压） 、 低温（高压）制冷剂。通常选择的制冷剂的尺度蒸发温度要低于制冷温度10。 选择制冷剂还应思量制冷装置的冷却条件、利用环境等。运行中的冷凝压力不 该凌驾压缩机宁静利用条件的划定值。汽车空调只能用车外氛围做冷却介质， 对其产生影响的气温、风速、太阳辐射、热辐射等因素无不在频仍产生变革， 其运行条件决定它只能选用高温（低压）制冷剂，已往选用 R12，现在大多选 用 R134a。 3、思量制冷剂的性子。 凭据制冷剂的热力性子、物理性子和化学性子，选用那些无毒、不爆 炸、不燃烧的制冷剂；选用制冷剂应传热好、阻力小、与制冷体系用质料相容 性好。 4、思量压缩机的范例。 不同的制冷压缩机的工作原理有所不同。体积式压缩机是通过缩小制冷剂 蒸气的体积提高其压力的，一般选用单位体积制冷量大的制冷剂。制冷剂的种 类很多，随着科学技术的进步新工质不断出现，以适宜于不同的制冷装置。 3.2.33.2.3 制冷剂的选择制冷剂的选择 综上所述，本设计用 R410a 作为制冷剂. R410A：是一种新式环保制冷剂，不损坏臭氧层，工作压力为一般 R22 空调 的 1.6 倍摆布，制冷（暖）功率更高。 进步空调功能，不损坏臭氧层。R410A 新冷媒由两种挨近共沸的混合物而成，主要有氢，氟和碳元素构成（表明为 HFC）,具有稳定，无毒，功能优越等特色。一起因为不含氯元素，故不会与臭 氧发作反应，既不会损坏臭氧层。别的，选用新冷媒的空调在功能方面也会又 一定的进步。R410A 是目前为止世界公认的用来替代 R22 最合适的的冷媒，并 在欧美,日本等国家得到遍及。 KLRFP-600-水冷分离式风机盘管空调器 5 R-410A 作为当今遍及运用的中高温制冷剂，主要应用于家用空调、中小型 商用空调（中小型单位式空调、户式中间空调、多联机） 、移动空调、除湿机、 冷冻式干燥剂、船用制冷设置装备部署、产业制冷等制冷设置装备部署。 R410A 制冷剂是新装制冷设置装备部署上取代氟利昂 R22的最好和终极挑选 （一样通常为空调体系） ；但是由于 R410A 与 R22压力纷歧样（R410A 压力比 R2 2要高得多）以及压缩机用油等均纷歧样，因而关于初装为 R22制冷剂的制冷设 置装备部署的售后补缀，如果需求再增长或调换制冷剂，仍旧只能增长 R22， 一样通常不克不及直接以 R410A 来取代 R22（也便是说一样通常不行以大概举 行换血式的调换；但是关于初装运用 R22的制冷设置装备部署，补缀或调换时 可以大概以 R410A 直接调换 R22） 。 R410A 调换在主要国际市场的环球趋向及预测的运用环境和进入国际市场 的动态物理性子资料 R410A，是一种混淆制冷剂，它是由 R32（二氟甲烷）和 R125（五氟乙烷）组成的混淆物，其优点在于可以大概凭据详细的运用需求， 对种种性子，如易燃性、容量、排气温度和效能加以思索，量身组成一种制冷 剂。R410A 表面无色，不浑浊，较容易蒸发，沸点-51.6，凝集点-155；其 主要特色有： （1） 不破坏臭氧层。其分子式中不含氯元素，故其臭氧层 破坏潜能值（ODP）为0。环球变暖潜能值（GWP）小于0.2。 （2） 毒性极低。容许浓度和 R22同样，都是1000ppm。 （3） 不行燃。氛围中的可燃极性为0。 （4） 化学和热稳固性高 （5） 水分溶解性与 R22 几乎一样。 （6） 是混合制冷剂，由两种制冷剂构成 KLRFP-600-水冷分离式风机盘管空调器 6 （7） 不与矿物油或烷基苯油相溶。 （与 POE酯润滑油、PV E醚润滑油相溶） R410A 制冷剂是一款由 HFC 类物质组成的混配制冷剂，不含任何破 坏臭氧层的物质，其 ODP 值为零。与 R22 比力，R410A 的制冷量显着前进，因 而为计划更小更紧凑的空调设置装备部署供应了可以大概。并且由于 R410A 具 有近共沸的物性，在整个运转范畴内，制冷剂温度滑移小于 0.2，R410A 在制 冷空调体系中不会发作显着的分别，即不会由于走漏而转变制冷剂的身分，因 而在售后补缀再补充历程中，无需排放失体系中剩余的制冷剂。R410A 是当前 国际公认的家用空调 R22 制冷剂的中恒久取代品。R410A 制冷剂的绝大多数压 缩机生产商主张运用多元醇酯 POE（Polyol Ester）冷冻机油。 3.3 制冷热力计算 确定制冷体系的计划工况重要指确定蒸发温度、冷凝温度、压缩机吸气温 度和过冷温度等事情参数。有关重要事情参数简直定参考制冷工程计划手册 举行盘算。 、 冷凝温度（）简直定 =40 、 蒸发温度（）简直定 蒸发温度是制冷剂液体在蒸发器中汽化时的温度。蒸发温度的崎岖取决于 被冷却物体的温度及传热温差， 水冷式蒸发温度一样通常6-8，确定为=6 、 过冷温度（）简直定 在冷凝压力下，制冷剂液体的过冷温度与冷凝温度的差值，称为过冷度。水冷 过冷度3-4，确定=4。 、 压缩机吸气口温度（）简直定 压缩机的吸气温度凭据管道中的传热环境，或凭据尺度划定的过热度确定。通 KLRFP-600-水冷分离式风机盘管空调器 7 常 =6 、 制冷系统理论循环 p-h 图 查 R410A 热力性质表和图得: 参数 状态点 Ct a MPPkgm3kgkJhKkgkJs 06.000.961426.891.813 112.000.9610.02875432.331.832 262.0142.400.01206458.281.832 340.002.40270.07 436.002.40261.91 56000.9610.24173261.911.222 数据来源：制冷剂查询软件 、 制冷系统热力计算 图 1 制冷循环压焓图 4 2 a a 2 1 0 1 5 6 3 40 lgp h 2s KLRFP-600-水冷分离式风机盘管空调器 8 (1)、 单位质量制冷量的计算，过热为部分无效，取 10为分界点，查表得这 是 h=431.07 kgkJhhq a 16.16991.26107.431 50 (2)、 单位容积制冷量的计算 =5883.8261 va q 1 v qoa 02875 . 0 16.169 3 mKJ 3 mKJ (3)、 单位理论压缩功（）的计算 kgkJhhw s 95.2533.43228.458 120 (4)、单位指示功：取指示功率8 . 0 i kgkJkgkJ w w i o i 438.32 8 . 0 95.25 (5)、2a 点的焓值： kgkJwhh ia 768.464438.3233.432 12 (6)、单位冷凝负荷： kgkJhhq ak 858.20291.261768.464 42 (7)、制冷系数： =5187 . 6 95.25 16.169 o oa w q (8)、压缩比 497 . 2 961 . 0 40 . 2 0 p pk KLRFP-600-水冷分离式风机盘管空调器 9 (9)、 制冷剂质量流量（）的计算 hkgskgskg q Q q a m 6898.1270354694. 0 16.169 6 0 0 (10)、压缩机实际输气量： hmvqv ma 3 1 671 . 3 (11)、压缩机理论输气量： lTpv 取95. 0 压缩机理论输气量 hmhm v V a h 33 8642. 3 95 . 0 671 . 3 (12)、压缩机理论功率： kWwqP m 9204 . 0 95.250354694 . 0 00 (13)、压缩机指示功率（取压缩机指示效率为）：8 . 0 i kWkW P P i i 1505 . 1 8 . 0 9204 . 0 0 (14)、压缩机轴功率（取机械效率）9 . 0 m kWkW P P m i m 2783 . 1 9 . 0 1505 . 1 (15)、压缩机电机即输入功率（电动机效率）88. 0 mo kWkW P P mo m el 45261 . 1 88 . 0 2783 . 1 （16）、冷凝器热负荷： KLRFP-600-水冷分离式风机盘管空调器 10 kwqqQ kmka 1953 . 7 (17)、性能系数： 69. 4 2783 . 1 6 m oa P Q COP (18)、能效比： 13 . 4 45261. 1 6 el oa p Q EER 3.4 压缩机的选择 考虑到制冷剂是新式环保制冷剂以及制冷量的特色，应挑选涡旋式 紧缩机， 涡旋式紧缩机的共同规划，使其酿成当本日下节能紧缩机。涡旋紧 缩机主要运转件涡盘只要龊合没有磨损，因此寿数更长，被誉为免补缀紧缩机。 涡旋紧缩机运转安稳、振荡小、事情情况平静，又被誉为超静紧缩机 。 涡 旋式紧缩机结构新鲜、精致，具有体积小、噪音低、重量轻、振荡小、能耗小、 寿数长、输气一连安稳、运转牢固、气源洗濯等优点。被誉为新革命紧缩 机和无需补缀紧缩机是风动机器理想动力源，遍及运用于产业、农业、 交通运输、医疗东西、食品装潢和纺织等职业和别的需求紧缩氛围的场所。 涡旋式紧缩机，包罗：驱动轴，可向顺时针或逆时针偏向举行旋转， 并具有既定大小的偏爱部；气缸，组成既定大小的内部体积；滚轮，触摸于气 缸的内周面，并可旋转装置于偏爱部的外周面，可沿着内周面举行翻滚活动， 并与内周面一起组成用于流体的吸入及紧缩操纵的流体腔室；叶片，弹性装置 于气缸，使其与滚轮继承举行触摸；上部及下部轴承，它们分别装置在气缸的 上下部，用于可旋转支持上述驱动轴，并关闭内部体积；机油流路，是设置于 轴承及驱动轴之间，并使其间均匀活动有机油；排出端口，它们连通于流体腔 室；吸入端口，它们连通于流体腔室，并相互以既定视点进行阻隔；阀门组件， 它依据驱动轴的旋转方向，而挑选性敞开各吸入端口中的一个吸入端口。其特 KLRFP-600-水冷分离式风机盘管空调器 11 色： 功率高，更有利于节能，保护环境； 噪声更低； 体积更小，重量更轻； 运转平稳，气流脉动小，扭矩改变小，紧缩机寿数长； 紧缩进程长，相邻紧缩腔压差小，泄漏量小，功率更高。 根据丹佛斯新型涡旋压缩机参数以及原始数据综合考虑选用压缩机型号为： HRH029U4 其参考数据如下： 型号：HRH029U4 名义冷量：2.4TR（50HZ） 名义制冷量：7120W 或者 24310hBtu 输入功率：2.43KW 最大额定电流：10MCC 能效比：2.93 ：10 排量：27.8 rev cm2 排量：4.84 hm3 注油量：1.06 3 dm 净重：31kg 该压缩机用 PE 酯类油，优化工况：7.237.8(45100F) 电机电压代码是 4 KLRFP-600-水冷分离式风机盘管空调器 12 该压缩机的外形尺寸：该压缩机的外形尺寸： 压缩机电机电压：压缩机电机电压： KLRFP-600-水冷分离式风机盘管空调器 13 该型号压缩机电机电压代码是 4。 在 50HZ 名义电压：380-400V-3-50HZ 电压范围:340-440 (50HZ ) 该压缩机在名义工况下的制冷剂流量为 hkgskgskg q Q q a m 00.216060 . 0 16.169 2 . 10 0 0 1 4 冷凝器的选择冷凝器的选择计算 4.1 冷凝器的形式选择 冷凝器(Condenser) 空调体系的机件，能将管子中的热量，以很快的方法， 传到管子相近的氛围，大部门的汽车置于水箱火线。把气体或蒸气变化成液体 的装置。发电厂要用很多冷凝器使涡轮机排挤的蒸气得到冷凝；在冷冻厂中用 冷凝器来冷凝氨和氟利昂之类的制冷蒸气。煤油化学产业中用冷凝器使烃类及 其他化学蒸气冷凝。在蒸馏历程中，把蒸气变化成液态的装置称为冷凝器。全 部的冷凝器都是把气体或蒸气的热量带走而运转的。 水冷式冷凝器因此水作为冷却介质，靠水的温升带走冷凝热量。冷 却水通常循环运用，但体系中需设有冷却塔或凉池塘。水冷式冷凝器按其结构 情势又可分为壳管式冷凝器和套管式冷凝器两种。在小型制冷设置装备部署中， 制冷量在6KW 时优先选用套管式冷凝器，若制冷量较大时，盘管总长过永劫可 选用卧式壳管式冷凝器。水冷套管式冷凝器结构大略，制作方便，冷凝器占用 空间小，使制冷机组的体积小、重量轻，因而，套管式在单位式空调机组得到 遍及的利用。通常来说，套管式冷凝器的水耗量比壳管式冷凝器的水耗量要小。 套管式冷凝器制冷剂的蒸气从上方进入内外管之间的空腔，在内管外外貌上冷 凝，液体在外管底部按序下流，从下端流入贮液器中。冷却水从冷凝器的下方 进入，按序通过各排内管从上部流出，与制冷剂呈逆流方法。这种冷凝器的优 点是结构大略，便于制作，且因系单管冷凝，介质运动偏向相反，故传热结果 好。 KLRFP-600-水冷分离式风机盘管空调器 14 总之，选用套管式冷凝器是绝佳的挑选。 4.2 套管式冷凝器的设计计算 4.2.1 冷凝器设计参数 冷凝温度 0 . 40 k t 蒸发温度0 . 6 0 t 工况下的制冷量kWQ6 0 冷却水进口温度30 1 w t 冷却水出口温度34 2 w t 4.2.2 冷凝器换热面积计算 对数平均温差 830 . 7 3440 3040 ln 3034 ln 2 1 12 wk wk ww m tt tt tt 选取管内水速smw5 . 2 选取管内冷却水污垢系数WKmri 2 000086 . 0 选用的紫铜管轧制的低翅片管为内管，且选用如下表所示的 1mmmm5 . 116 号管，其管型结构参数如下：翅节距、翅厚、翅高mmS f 25 . 1 mm t 223 . 0 、管内径、翅根管面外径、翅顶直径mmh5 . 1mmdi11mmdb86.12 mmdt86.15 序 号 坯管规格 mm s1 mm 1 mm di mm db mm dt mm h 12 mm aol KLRFP-600-水冷分离式风机盘管空调器 15 1 5 . 116 1.250.2231112.8615.861.50.151.35 2 5 . 116 1.50.351113161.50.1341.347 3 5 . 116 1.20.410.412.415.11.350.1391.384 4 5 . 119 1.10.251415.918.9 20 1.5 0.179 1.48 5 5 . 119 1340.251415.8518.75 20 1.450.1521.457 数据来源：吴业正主编. 小型制冷装置设计指导M 每米管长各有效换热面积分别为 mmmmda ii 22 0346 . 0 011 . 0 mmmmSda fttd 22 0089 . 0 00125 . 0 000223 . 0 01586 . 0 mmmmSdda fbtf 222222 1083 . 0 00125 . 0 201286 . 0 01586 . 0 2 mmmmSSda ftfbb 22 0332 . 0 00125 . 0 000223 . 0 00125 . 0 01286 . 0 mmmmaaaa bfdof 22 1504. 00322 . 0 1083 . 0 0089 . 0 4.2.3 冷凝热负荷计算 根据循环的热力计算， kwQka1953 . 7 考虑 5%的余量，则冷凝负荷为7.555 kW。 k Q 4.2.4 内管根数的确定 冷却水在平均温度时，密度、比定压热容32 m t 3 9852.994mkg ，则冷却水体积流量KkgJcp 8 . 4179 KLRFP-600-水冷分离式风机盘管空调器 16 smsm ttc Q q wwp k v 343 12 10542. 4 3034 8 . 41799852.994 7555 根据所选管型及管内水速，则所需内管根数mmdi11smw5 . 2 根根91 . 1 5 . 2011 . 0 10542. 44 4 2 4 2 wd q n i v 取整为 2 根，这样虽然会使材料增加，增大了成本，但会使过冷量增加，调高 了整个机组的性能系数，加之这种套管换热器增大的成本不会很大，综合考虑 取 2 根总体效果很好。 为了套管的加工制造方便，冷凝器采用四根套管并联，每一根套管内穿一 根低翅片管的结构形式。 4.2.5 传热计算 先计算水侧表面传热系数先计算水侧表面传热系数 水在时，运动粘度，因为32 m tsm2 6 10768 . 0 4 6 1045573 10768 . 0 014 . 0 5 . 2 Re i wd 故水在管内的流动状态为湍流。考虑将套管盘成曲率半径的螺旋盘mmR125 管，盘管水侧换热修正系数 16 . 1 125 11 77 . 1 177 . 1 1 R di R 则水侧表面传热系数 KmW d w B R i wi 2 2 . 0 8 . 0 2 . 0 8 . 0 1273316 . 1 011 . 0 5 . 2 2140 B水在时物性集合系数32 m t 21403226.23 6 . 139526.23 6 . 1395 m tB 计算套管间计算套管间 R410AR410A 冷凝表面传热系数冷凝表面传热系数 制冷剂 R410A 在时汽化潜热，液相密度40 k tkgkJrs9252.158 ，液态运动粘度，液态导热率 3 3311.975mkgsm f 25 10829. 9 KLRFP-600-水冷分离式风机盘管空调器 17 ，取蒸汽流速影响系数，1 号管增强系数。KmW0809 . 0 635 . 1 套管间 R410A 冷凝表面传热系数由下式计算得 25 . 0 0 4 1 0 5 332 4 1 0 32 0 29480 35 . 1 6 10829 . 9 01286 . 0 109252.1580809 . 0 3311.97581 . 9 729 . 0 729 . 0 fb s k vd rg 取紫铜的热导率KmW 393 将有关各数值代入传热方程式得将有关各数值代入传热方程式得 75 . 0 00 25 . 0 0000 2948029480 k q 0 0 0 0 830 . 7 1383 0361 . 0 15 . 0 393 00093 . 0 0346 . 0 15 . 0 000086 . 0 12733 1 830 . 7 1 m of i of i wi m a a a a r q 上式中的单位为，。 0 q 2 mW单位为 0 解联立方程，当时，两式分别是，取252. 0 0 0 q 22 mW1047510485和mW 计算，则冷凝器所需传热面积 2 0 10480mWq 22 0 721 . 0 10480 7555 mm q Q A k of 所需低翅片管有效总管长 mm a A L of of 81 . 4 15 . 0 721 . 0 采用 2 根套管并联结构，则每根套管长度为。m405 . 2 4.2.6 冷凝器总体结构设计 冷凝器外管采用的无缝钢管。将每根套管成型为曲率半径mmmm5 . 232 KLRFP-600-水冷分离式风机盘管空调器 18 的螺旋盘管，并使冷凝器的进出水端面朝向同一方向，每个螺旋盘mmR125 管的高度约 0.098m,将 2 个螺旋盘管叠在一起，则冷凝器的总高度约 0.196m。 采用逆流方式，制冷剂蒸汽从上端进入套管管间空腔，在内管外表面上凝 结，冷凝液体则从下端流出，而冷却水从下端进入内管管内再从上端流出。 5 蒸发器的选择蒸发器的选择计算 蒸发器是制冷四大件中很重要的一个部件，低温的冷凝“液”体通过蒸发 器，与外界的氛围举行热互换， “气”化吸热，到达制冷的结果。重要由加热室 和蒸发室两部门构成。加热室向液体提供蒸发所必要的热量，促使液体沸腾汽 化；蒸发室负气液两相完全分散。加热室中孕育发生的蒸气带有大量液沫，到 了较大空间的蒸发室后，这些液体借自身凝结或除沫器等的作用得以与蒸气分 散。 本计划接纳的蒸发器时风机盘管的情势。风机盘管空调体系的事情原 理，便是借助风机盘管机组不停地循环室内氛围，使之通过盘管而被冷却或加 热，以连结房间要求的温度和肯定的相对湿度。盘管利用的冷水或热水，由会 合冷源和热源提供。与此同时，由新风空调机房会合处置处罚后的新风，通过 专门的新风管道分别送人各空调房间，以满意空调房间的卫生要求。 风机盘管空调体系与会合式体系相比，没有大风道，只有水管和较小 的新风管，具有部署和安置方便、占用修建空间小、单独调治好等长处，遍及 用于温、湿度精度要求不高、房间数多、房间较小、必要单独控制的安宁性空 调中。 5.1 蒸发器的参数 蒸发器采用冷却强制流动空气的蒸发器。设计参数：室内侧入口空气状态 干球温度 27，湿球温度 19，制冷量 Q0为 6kW，制冷剂为 R410a，蒸发温 度 t0为 6，流量为skgqG m 0354694 . 0 5.2 蒸发器结构设计 KLRFP-600-水冷分离式风机盘管空调器 19 传热管采用 9.520.35mm 纯铜管，翅片选用 f=0.115mm 铝片，翅片片距 sf=2.0mm。管簇为正三角交错排列。管间距 s1=25.4mm，沿气流方向的管排数 N=4，翅片宽度 L=88mm。翅片管各部分传热面积计算。 根据铜管加工工艺，翻边高度为 =9.52+20.115+0.3=10.05mm020.3bfdd 管外每米管长肋片面积 =0.47942（m2/m） 22 1 2(cos30/4) b f f sd f s 管外每米管长基管面积 fb =0.02974（m2/m）(1) f bb f fd s 管外每米管长总表面积 ft =0.47942+0.02974=0.50916（m2/m） tfb fff 每米管长管内表面积 fi =0.0276948（m2/m） ii fd 肋化系数 =18.38 t i f f 当量直径 deq =3.358mm 1 1 2()() bff eq bff sds d sds 最窄流通面积与迎风面积之比 =0.5696 1 1 ()() bff f sds s s 5.2.1 确定空气在流经蒸发器时的状态变化过程 由给定的进风参数，查 i-d 图，得 i1= 53.81 kJ/kg，d1=10.45 g/kg，根据风 量选择原则取设计风量为： =0.86Q00.218=0.8660000.218=1124.88 m3/h a V 进口湿空气的比体积 1： KLRFP-600-水冷分离式风机盘管空调器 20 =0.865 m3/kg 11 1 (10.0016) 101320 aR Td v 空气的质量流量 Ga =1298.94kg/h 1 a a V G v 进出口空气比焓差 i 63.16 94.1298 6 . 36000 0 a G Q i kJ/kg 出口空气的比焓 i2 = 53.81-21iii 16.63=37.18kJ/kg 设取传热管壁面温度 tw=12 (取 w100)，查得 dw=7.63 g/kg，iw=29.31kJ/kg, 得空气处理过程的饱和状态点 w，连接 1-w 与 i2 线相交于 2 点， 得到蒸发器出口空气状态干球温度 t2=15.45，含湿量 d2=8.538g/kg。 蒸发器中空气的平均比焓 m i =43.968 kJ/kg 12 1 2 ln w m w w ii ii ii ii 则 im线与 1-w 线相交于 m 点，同时查得空气的平均状态参数为：tm=20.12， dm=9.317 g/kg，m=1.164kg/m3，m= 15.710-6 m/s 5.2.2 换热计算 取蒸发器管列数为 12，单管有效长度 B=0.6m，蒸发器高度 H=625.4= 152.4mm。 迎面风速 wg =1.971m/s a g V w HB 最窄通风面风速 wmax =3.461 m/s max gw w 图 3 空气处理过程的图id KLRFP-600-水冷分离式风机盘管空调器 21 雷诺数 Ref =740.257 max eR eq f m wd 管外空气表面传热系数 W/m2.K94.58461 . 3 163 . 1 6 . 25