电冰箱毕业设计

电冰箱毕业设计1. 电冰箱概述一种使食物或其他物品保持冷态、内有压缩机、制冰机用以结冰的柜或箱；带有制冷装置的储藏箱。 家用电冰箱的容积通常为20500升。1910 年世界上第一台压缩式制冷的家用冰箱在美国问世。1925年瑞典丽都公司开发了家用吸收式冰箱。1927年美国通用电气公司研制出全封闭式冰箱。1930年采用不同加热方式的空气冷却连续扩散吸收式冰箱投放市场。1931年研制成功新型制冷剂氟利昂12。50年代后半期开始生产家用热电冰箱。中国从50年代开始生产电冰箱。现状：现在生活中又有了超低温冰箱,可以低至-100度左右,不过大部分是用来做实验等,真正用于生活中的还不多. 17世纪中期，“冰箱”这个词才进入了美国语言，在那之前，冰只是刚刚开始影响美国普通市民的饮食。随着城市的发展冰的买卖也逐渐发展起来。它渐渐地被旅馆、酒馆、医院以及被一些有眼光的城市商人用于肉、鱼和黄油的保鲜。内战（1861-1865）之后，冰被用于冷藏货车，同时也进入了民用。 到1880年以前， 已经有半数在纽约、费城和巴尔的摩销售的冰， 三分之一在波士顿和芝加哥销售的冰箱开始进入家庭使用，因为一种新的家庭设备冰箱即现代冰箱的前身，被发明了。现在同类产品还有冰柜。制造一台有效率的冰箱不像我们想象的那么简单。19世纪早期，发明家们关于对冷藏科学至关重要的热物理知识的了解是很浅陋的。人们认为最好的冰箱应该防止冰的融化，而这样一个在当时非常普遍的观点显然是错误的，因为正是冰的融化起到了制冷作用。早期人们为保存冰而作出了大量的努力，包括用毯子把冰包起来，使得冰不能发挥它的作用。直到近19世纪末，发明家们才成功地找到有效率的冰箱所需要的隔热和循环的精确平衡。但早在1803年，一位有发明天才的马里兰农场主托马斯莫尔就找到了正确的方法。他拥有一个农场，离华盛顿约20英里，那里的乔治镇村庄是集市中心。当他用自己设计的冰箱运送黄油去市场时，他发现顾客们会走过装在竞争者桶里那些迅速融化的黄油而给他比市价更高的价格买他仍然新鲜坚硬，整齐地切成一磅一块的黄油。莫尔说他的冰箱的一个好处是使得农民们不必为了保持他们产品的低温而在夜里去市场交易。 用于冷冻、冷藏食品或其他物品。冰箱维修工艺不管系统是否有泄漏，所有打火的电器件区域异丁烷的浓度不能达到爆炸极限。因为异丁烷比空气重，因此要求维修现场保证良好的通风条件。在灌注制冷剂时，为避免可能产生静电从而产生火花，要求所有设备必须可靠接地，所有的接线必须牢固，绝对不允许有接错现象。a首先检查周围环境有无火源，并保持良好的通风；b将维修专用设备及配件准备好；c检查维修设备及电源的安全性； 工作原理1）压缩式电冰箱：该种电冰箱由电动机提供机械能，通过压缩机对制冷系统作功。制冷系统利用低沸点的制冷剂，蒸发时，吸收汽化热的原理制成的。其优点是寿命长，使用方便，目前世界上9195的电冰箱属于这一类。目前常用的电冰箱利用了一种叫做氟利昂的物质作为热的“搬运工”，把冰箱里的“热”“搬运”到冰箱的外面。电冰箱是利用蒸发致冷或气化吸热的作用而达到制冷的目的。电冰箱的喉管内，装有一种商业上称为氟利昂:freon，俗称雪种的致冷剂。常用的一种为二氟二氯甲烷(CCL2F2)，是一种无色无臭无毒的气体，沸点为29。氟利昂在气体状态时，被压缩器加压，加压后，经喉管流到电冰箱背部的冷凝器，借散热片散热(物质被压缩后，温度就会升高)后，冷凝而成液体。此时液体的氟里昂进入蒸发器的活门之后，由于脱离了压缩器的压力，就立即化为蒸汽，同时向电冰箱内的空气和食物等吸取汽化潜热(latentheatofvaporization)，引致冰箱内部冷却。 汽化后的氟里昂又被压缩器压回箱外的冷凝器散热，再变为液体，如此循环不息，把冰箱内的热能泵到箱外。 红色魅力 三星BCD-252MJGR2）吸收式电冰箱：该种电冰箱可以利用热源（如煤气、煤油、电等）作为动力。利用氨水氢混合溶液在连续吸收扩散过程中达到制冷的目的。其缺点是效率低，降温慢，现已逐渐被淘汰。3）半导体电冰箱：它是利用对PN型半导体，通以直流电，在结点上产生珀尔帖效应的原理来实现制冷的电冰箱。4）化学冰箱：它是利用某些化学物质溶解于水时强烈吸热而获得制冷效果的冰箱。5）电磁振动式冰箱：它是用电磁振动机作本动力来驱动压缩机的冰箱。其原理、结构与压缩式电冰箱基本相同。6）太阳能电冰箱：它是利用太阳能作为制冷能源的电冰箱。7）绝热去磁制冷电冰箱。8）辐射制冷电冰箱。9）固体制冷电冰箱。 种类1 以冰箱内冷却方式分类冷气强制循环式：又称间冷式（风冷式）或无霜冰箱。冰箱内有一个小风扇强制箱内空气流动，因此箱内温度均匀，冷却速度快，使用方便。但因具有除霜系统，耗电量稍大，制造相对复杂。冷气自然对流式：又称直冷式或有霜电冰箱。其冷冻室直接由蒸发器围成，或者冷冻室内有一个蒸发器，另外冷藏室上部再设有一个蒸发器，由蒸发器直接吸取热量而进行降温。此类冰箱结构相对简单，耗电量小，但是温度无效性稍差，使用 相对不方便。冷气强制循环和自然对流并用式：此类形式的电冰箱近年来新产品较多采用，主要是同时兼顾风、直冷冰箱的优点。2按电冰箱用途分类冷藏箱：该类型电冰箱至少有一个间室是冷藏室，用以储藏不需冻结的食品，其温度应保持在0以上。但该类型电冰箱可以具有冷却室、制冰室、冷冻食品储藏室、冰温室，但是它没有冷冻室。冷藏冷冻箱：该类型电冰箱至少有一个间室为冷藏室，一个间室为冷冻室。冷冻箱：该类型电冰箱至少有一间为冷冻室，并能按规定储藏食品，可有冷冻食品储藏室。3电冰箱按气候环境分为亚温带型（SN）、亚热带型（ST）、热带型（T）。 新型冰箱1.节能冰箱节能冰箱采用了先进冰箱压缩机，制冷量、能效比等技术参数实现了最优化，冰箱的保温性能增强，整个冰箱箱体的导热系数因此就优于一般冰箱。拿一台268升的节能型冰箱来讲，在整个寿命期内节省耗电量费用达到2300余元，细算起来节能冰箱还是比较实惠的。2.电脑冰箱第三代数字温控冰箱基于电脑人工智能，以精确数字温控为代表。可在箱体外采用可视化的数字温度显示，对箱体内温度进行精确控制。即使频繁开启冰箱，也能通过电脑系统控制，改变压缩机的工作频率，使温度固定在设定数值，同时达到省电的效果。3.无氟冰箱 说起“无氟”冰箱，人们往往认为这种冰箱不使用氟了，因为有氟冰箱是使用氟里昂11和氟里昂12来做发泡剂和制冷剂的冰箱。但中国保护消费者基金会的专家指出，从化学反应式中可以看到，破坏臭氧层的元凶，是“氯”而并非“氟”。 4.半导体冰箱半导体冰箱与压缩电冰箱的主要区别是制冷系统的不同，半导体冰箱是利用半导体温差电现象，邢春温差而实现制冷，其优点是，体积小、重量轻、可靠性高。因为半导体冰箱无机械传动装置，因而无噪音、无磨损、操作简单、维修方便、又因为不用制冷剂，所以无制冷剂的泄漏和污染问题。2. 可行性报告 本设计所计算的冰箱是对价格在500元左右，容积为100L具有冷藏和冷冻功能的微型冰箱。主要针对的人群为办公室人员，学生宿舍，酒店。具有价格低廉，占用空间小，外形简洁美观优势。电冰箱的总体布置 冰箱类型 箱体机构 环境条件 温控要求 2.1 电冰箱的总体布置 箱体结构；外形尺寸500*600*500（宽 深 高）绝热层用聚氨旨发泡，其厚度根据理论计算和冰箱厂的实践经验得出。计算冰箱绝热层的厚度 t=t-k/a0(t1-t2)t-箱体外表面温度，单位为t1-箱体外空气温度，单位为t2-箱体内空气温度，单位为a0-箱体外空气对箱体外表面的传热系数，单位w/(.k)k-传热系数，单位为w/(.k)按照国家标准GB8059.1规定温带型N的露点温度为190.5 在箱体表面温度高于露点温度前提下计算箱体的漏热量,并用一下公式效验绝热层的厚度 =制冷剂 润滑油 干燥过滤器的选用制冷剂的选用 本设计主要考虑选用一种对臭氧层没有破坏作用的R134a.它的化学式为.，氟利昂134A是一种新型制冷剂，属于氢氟烃类（简称HFC）。它的热工性能接近氟利昂12（CFC12），破坏臭氧层潜能值ODP为0，但温室效应潜能值WGP为1300，现被用于冰箱、冰柜和汽车空调系统，以代替氟利昂12常温常压下蒸发温度为-26.2度，无毒，不燃不爆。其ODP值为0，GWP值为0.240.29，对臭氧层无破坏作用，温度效应也较小。目前市场上绝大多少电冰箱的制冷剂采用的是氟利昂也就是R22化学式为CL.它的主要缺点是因为含有CL原子对臭氧层有严重的破坏作用，所以R134a是未来对氟利昂的最佳替换物质。R134a与R22相比，在相同的温度下，其蒸发压力较低，而在相同的冷凝温度下，其能耐压力要高于R22，单位体积的制冷量要低于R22,其理论循环效率也比R22有一些下降。它比R12的优越性在于以下几个方面：1、R134a不含氯原子，对大气臭氧层不起破坏作用；2、R134a具有良好的安全性能（不易燃，不爆炸，无毒，无刺激性无腐性）；3、R134a的传热性能比较接近，所以制冷系统的改型比较容易；4、R134a的传热性能比R12好，因此制冷剂的用量可大大减少。这里要着重指出，对于不安全卤化烃化合物（HFCs），由于不含亲油性基的氯原子，因此，不能于矿物润滑油亲和，为了确保相容性，在家用空调系统中，可采用聚酯合成润滑油（POE油）或烷基苯润滑油（AB油）。润滑油本设计选用合成聚酯油作为系统的润滑油，最进对新合成的聚酯油进行了实验，结果表明聚酯油不但润滑性好而且具有合适的粘度，低吸收等优点，为此本设计选用合成聚酯油作为系统的润滑油。干燥过滤器本设计选用XH7型干燥过滤器。干燥过滤器内的分子筛品种药根据制冷剂的直径大小来选配，应为聚酯类润滑油更容易吸收水分。3. 电冰箱热负荷的计算冷藏室箱体漏热量因为通过箱体结构形成热桥的漏热量不同计算，所以冷藏室的漏热量值包括箱体隔热层漏热量和通过冰箱门与门封条漏热量两部分 箱体漏热层的漏热量a1-箱体外空气对箱体外表面的热系数取a2-内箱壁表面对箱体的表面传热系数取-隔热层厚度，单位为m-隔热层材料的热导率，单位为w/(m.k).取=0.03w/(m.k) 面积计算 顶面 侧面 背面 门体 底面 传热量Q冷藏室箱体各表面的传热温度 顶面27 侧面27 背面38 门体27 底面-23 顶面 侧面 背面 门体 底面 箱体隔热层漏热量为通过箱门与门封条漏热量 冷藏室箱体漏热量为 冷藏室开门漏热量的计算 =3.7W 电冰箱内容积 n开门次数 根据日本的规定却2次/小时 进入箱内空气达到规定温度时的比焓差 单位kj/kg 空气的比体积。单位为/kg 取=0.9/kg 储物热量= = =25.8 WM-水的质量单位kg 按5%的取 m=680.05=0.34kgC-水的比热容，c=4.19kj/(kg.k)r-水的凝固热 r=335kj/kg-冰的比热容 =2 kj/kg.k-水的初始温度和冻结温度 单位为冷藏室热负荷为 =12.65+3.7+25.8=42.15 W其与因为制造误差和不可预测造成的热量损失按10%取 总热量负荷为 冷冻室热负荷冷冻室箱体漏热量 因为通过箱体结构形成的漏热量 不用计算，所以冷冻室箱体的漏热量值包括箱体隔热层漏热量 和通过箱门与门封条漏热量 两部分。 箱体漏热层的漏热量a1-箱体外空气对箱体外表面的热系数取a2-内箱壁表面对箱体的表面传热系数取-隔热层厚度，单位为m-隔热层材料的热导率，单位为w/(m.k).取=0.03w/(m.k) 面积计算顶面 侧面 背面 门体 底面 传热量Q冷藏室箱体各表面的传热温度 顶面50 侧面50 背面61.2 门体50 底面50 顶面 侧面 背面 门体 底面 箱体隔热层漏热量为通过箱门与门封条漏热量 冷冻室箱体漏热量为 冷冻室开门漏热量的计算 =0.61W 电冰箱内容积 n开门次数 根据日本的规定却1次/小时 进入箱内空气达到规定温度时的比焓差 单位kj/kg 空气的比体积。单位为/kg 取=0.9/kg 储物热量 水的初始温度t1取25度 ，实冰的温度取t2=-2度，水的质量= = =5.72WM-水的质量单位kg 按5%的取 C-水的比热容，c=4.19kj/(kg.k)r-水的凝固热 r=335kj/kg-冰的比热容 =2 kj/kg.k-水的初始温度和冻结温度 单位为冷冻室热负荷为 =10.35+0.61+5.72=16.7 W其与因为制造误差和不可预测造成的热量损失按10%取 冷冻室总热量负荷为 电冰箱冷藏室和冷冻室总热量负荷为 18.4+46.365=65W4. 箱体外表面凝露校核 冷冻室外表面的绝热层厚度最薄处在侧面，计算时取箱外表面的表面传热系数为 11.63 传热系数k值为0.376 环境温度取 为32 箱内温度 为-18 则外表面的温度为 = =30.38在环境温度为为32，相对湿度为75%下查空气的 图，其露点温度为28.2 由此可见，冷冻室绝热层厚度最薄处的侧面温度大于露点温度，由此不会凝露。冷藏室 = =31t1-环境温度取 t1=32箱内温度t2=5-热系数 取11.63K-传热系数取 K=0.376 按照国家标准GB805.1规定温热带行的冰箱露点 .+5. 制冷系统的热力计算 本设计是采用一台自然对流冷却方式的BCD-195温带型电冰箱制冷剂选用R134a、对于温带型电冰箱环境温度取32主要参数如下工况参数冷凝温度蒸发温度回气温度过冷温度设计值 54.4-233217本设计为了便于压缩机的选型，在选择压缩机的工况其冷凝温度选为54.4 ，在查找压-焓图后得出结果循环各个性能指标计算值如下 单位制冷量 单位体积制冷量 单位等熵压缩功 制冷系数 单位冷凝热量制冷剂循环量其中Q为电冰箱的总热量负荷值 冷凝器热负荷压缩机实际吸入过热蒸汽量6. 压缩机选型及热力计算压缩机的选型可以采用查阅全性能曲线，也可以用热力计算的方法。首先求出设计工况下的输气系数，冰计算出压缩机的理论输气量、压缩机的制冷量、压缩机的输入功率，再查有关电冰箱压缩机的规格参数表，最后选用压缩机。所选用的压缩机的制冷量必须等于或者大于设计值，气理论输气量和输入功率也要同时满足设计要求 设计工况下的输气系数容积系数 其中相对余斜容积C取0.025,膨胀系数m取1，冷凝压力取1469.6kpa,蒸发压力取115.15kpa,排气压力损失为0.1,则容积系数压力系数其中进气阀的压力损失，其余取值同容积系数，则压力系数温度系数 系数a取1.15.b取0.25，回气热力学温度取353K，冷凝热力学温度取327.4K，蒸发温度取-23.3压缩机吸入前过热度泄露系数 泄露系数取0.99输气系数为理论输气量实际输气量为0.31m/h 则压缩机的制冷量压缩机功率指示功率其中指示效率可以用下面的公司计算 上式中的未采用摄氏温度为单位的我蒸发温度，系数b凭经验选取。则指示功率摩擦功率按下面公式计算其中为平均摩擦压力。取0.65mpa 为1.12m/h,则摩擦功率压缩机的轴功率电动机的功率 电动机效率取压缩机选型根据设计计算出的值选择压缩机 厂家 型号输入功率W制冷量W排气容积 Cm/r转速 r/min电机启动方式电压额定功率冷却方式QF21-6595843.812880RSIR220V 50HZ65w自然冷却7. 冷凝器的设计计算 冷凝器采用丝管冷凝器，冷凝管采用复合钢管邦迪管 钢丝直径 管间距 钢丝间距冷凝器的总热负荷在热力计算中求得为115w 冷凝温度为54.4 压缩机机壳出口制冷剂蒸汽温度可以假设为80 箱体底部化霜水盘中不设遇冷盘管，设置门框防霜管，制冷剂出防霜管温度为32 空气温度为32 过热段及饱和段热负荷查制冷剂R134A的热力性质图表，运用线性插值法可以求得过热蒸汽比焓值 当温度 压力时比焓 当 比焓则 时， 同时查热力性质表也能查的 的饱和蒸汽比焓 和 是的过冷液体比焓 股可以求得过热段热负荷站总热负荷的百分数 为现在取防露管中放出热量占总热负荷的43%，而过热段热负荷占总热负荷的15.05%，则饱和段负荷占总热负荷的41.95%。根据冷凝器的总热负荷值可以求得过热段负荷饱和度的热负荷过热段和饱和段的传热温差过热段传热温差-过热蒸汽温度 -冷凝温度 -空气温度 饱和段传热温差自然对流表面传热系数自然对流表面传热系数按下面计算-空气的热导率，单位为-当量直径，单位为m-空气的普朗特数-空气的格拉小夫数过热段的自然对流表面传热系数 过热段的定性温度，空气的热导率查表后用内插值法取。时，=276 t=50时=282，用线性内插法的 t=48.84时=282.空气的普朗特系数 ，空气的格拉晓夫系数可以有下列计算 重力加速度，空气的体积膨胀系数，对数评价温差 空气的运动粘度 时， 当量直径，单位为,M助效率，对冰箱用丝管冷凝器，常取现在将值带入上面的公式中，则空气的格拉晓夫系数为过热段的自然对流表面传热系数饱和段的自然对流表面传热系数饱和段的定性温度 查表后内插得空气的热导率，空气的普朗特输 ，空气的运动粘度 空气的格拉芙数为则饱和段自然对流表面传热系数为辐射传热系数辐射传热系数计算-黑度，黑漆=0.97-避面得评价热力学温度，单位为K-空气的热力学温度，单位为K-传热温差，单位为度过热段的辐射传热系数，过热段壁温不是定值，现在取，则过热段的辐射传热系数为 饱和段的辐射传热系数饱和段的壁面温度，其余参数同过热段。冷凝器的传热面积A冷凝器过热段传热面积计算为过热段传热面积，过热段自然对流表面传热系数 过热段的辐射传热系数 过热段传热温差 过热段的热负荷 其中 为表面效率 计算每米管长管的面积 每米管长上钢丝外表面的面积则表面效率为故过热段传热面积=0.03573冷凝器饱和热段传热面积 其传热面积可以按下面公式计算为饱和段传热面积，饱和段自然对流表面传热系数 饱和段的辐射传热系数 饱和段传热温差 饱和段的热负荷 其中 为表面效率 计算A0.1621故冷凝器的传热面积冷凝器的整体尺寸根据前面的计算，冷凝器的面积为0.198781在实际情况下，又要冷凝器表面积灰，以及水平排数增加时会是表面传热系数减小，所以设计面积值应比理论计算值高，先增大40%，则冷凝器的设计面积A为0.2783 上面得公式中 则取冷凝器有效宽度 则冷凝器冷凝管水平根数 若制冷剂从同一侧进去，则N= 7根，实际有效长度 ，冷凝器的计算高度 一般冷凝器钢丝焊接时两头各露出0.01m, 则冷凝器的时间高度 蒸发器的设计计算7.1 冷冻室蒸发器制冷剂在管内的表面传热系数为 管内表面传热系数 可以按下面的公式计算 -每根管内制冷剂的流量，单位kg/sg-制冷剂的质量，单位为kg/(mB-与制冷剂种类和蒸发温度有关的系数， 制冷剂R12的B值为0.9525-热流量，单位为-蒸发器管的内径，单位为mm,制冷剂在管内的温度 而冷冻室内平均温度 制冷剂在管内的热流量按公式计算-冷冻室热负荷，为16.7WL-冷冻室绕管长度，对于本设计中的绕管取则热流量制冷剂的循环量 。化为质量流量制冷剂为R12时，在管内沸腾的表面传热系数为118.6根据经验值，R134a制冷剂在管内的表面传热系数比R12高35%-45%则板管式蒸发器空气表面传热系数 板管式蒸发器空气侧表面传热系数可以用自然对流公式计算A-对于多排管蒸发器，为沿高度方向管排数的修正系数，选蒸发器冷却排管为3圈，查表可以得到A=1-冷冻室空气的平均温度为-18-板管式蒸发器内R134a的蒸发温度为-23.3-管外径，单位为mm,则半管式蒸发器空气侧表面传热系数6.9在冷却排管外表面对空气的换热过程中，自然对流的表面传热系数较小，因此辐射换热相对来说不可以忽视，空气侧的表面辐射换热 可以按下公式计算-冷冻室空气平均温度 -蒸发器管子的表面温度，因为蒸发器管的管壁很薄，则内外表面温差不大，管子外表面的温度可以视为与蒸发器内R134a蒸发温度相同，C-辐射系数，对于结霜表面取5.46则空气侧的辐射传热系数为3.51综合计算空气侧的表面传热系数 必须同时靠对流和辐射，计算公式如下-空气侧的表面传热系数和辐射传热系数，单位为-曝光系数，对平板可以取1.0-析湿系数。1.167=11.55冷冻室蒸发器的传热系数 冷冻室蒸发器管内表面传热系数 空气侧表面传热系数 由于空气侧表面传热系数远小于管内制冷剂的传热系数，因此传热系数的计算可以简化为E-考虑内热阻和管外霜层热阻的修正系数e=0.8-0.9翅片管的表面效率，取0.98带入数据得冷冻室蒸发器的传热面积 冷冻室热负荷为39.866w，蒸发温度为23.3 冷冻室内温度为-189 则又公式计算冷冻室蒸发器的传热面积=0.31电冰箱总体布置中所设计的冷冻室内传热面积的长度为420 深度为200 高度为160 所以实际设计的传热面积根据上面的计算，冷冻室传热面积的实际设计值大于冷冻室蒸发器传热面积的计算值，满足设计要求。7.2 冷藏室蒸发器冷藏室的如符合 蒸发温度为 冷藏室温度为5 采用板式蒸发器制冷剂在管内的表面传热系数为 管内表面传热系数 可以按下面的公式计算 -每根管内制冷剂的流量，单位kg/sg-制冷剂的质量，单位为kg/(mB-与制冷剂种类和蒸发温度有关的系数， 制冷剂R12的B值为0.9525-热流量，单位为-蒸发器管的内径，单位为mm,制冷剂在管内的温度 而冷藏室内平均温度 制冷剂在管内的热流量按公式计算-冷藏室热负荷，为46.36WL-冷藏室绕管长度，对于本设计中的绕管取则热流量制冷剂的循环量 。化为质量流量制冷剂为R12时，在管内沸腾的表面传热系数为132.8根据经验值，R134a制冷剂在管内的表面传热系数比R12高35%-45%则板管式蒸发器空气表面传热系数 板管式蒸发器空气侧表面传热系数可以用自然对流公式计算A-对于多