毕业设计（论文）-KFRD-50LX-N3落地式空调的优化改良.doc

河南城建学院本科毕业设计（论文） 前言 毕 业 设 计 论 文题 目： KFRD-50LX-N3落地式空调的优化改良 学 院： 能源与建筑环境工程学院 专 业： 热能与动力工程 姓 名： 学 号： 指导老师： 完成时间： 2014.05.25 I河南城建学院本科毕业设计（论文） 摘要摘 要本设计为江苏新科电器有限公司针对低电压开发的一款落地式空调。该设计基于公司原有空调系统KFRD-50LWX-N3进行优化改良，以达到设计要求，满足市场对产品性能的需求。这次设计的主要任务是完成对空调室外机的压缩机的更换，毛细管的匹配，冷凝器、蒸发器的匹配设计。根据低电压的针对性要求，设计内容包括: 压缩机的选型、毛细管的设计、冷凝器及蒸发器的设计匹配、实验匹配验证、室内机外观设计，以达到满足舒适性能，节能环保的目的。这是一个综合性的设计，需要综合利用所学的各门课程来进行设计，也可以说是对我的检验和训练。关键词：落地式空调， 低电压， 舒适III河南城建学院本科毕业设计（论文） AbstractAbstract This design for Jiangsu Shinco Electric Co., LTD about low voltage and development of a low voltage floor air conditioning. The design is based on companys existing air conditioning system KFRD - 50 LWX - N3 optimization improvement, has reached the design requirements, meet the market demand for the performance of the product. The main task of this design is completed on the replacement of compressor of air conditioning separate-bodied air-conditioners, capillary matching, matching of condenser, evaporator design. According to the specific requirements of low voltage, the design content includes: selection of compressor, the design of the capillary tube, the design of the condenser and evaporator matching, experimental verification, the indoor machine appearance design, has reached to meet comfort performance, the purpose of energy conservation and environmental protection. This is a comprehensive design, it is necessary to the comprehensive utilization of various curriculum to design, also can saying is to my inspection and training.Keywords: floor air conditioning, low voltage, comfortable.河南城建学院本科毕业设计（论文） 目录 目 录摘 要IAbstractII目 录III引 言11 设计任务31.1 开发背景32 设计目的43 设计步骤53.1 空调器压缩机选择及热力计算53.1.1 压缩机的作用及介绍53.1.2 压缩机选型53.2 冷凝器设计103.2.1 冷凝器的分类103.2.2 空气冷却式冷凝器113.2.3 冷凝器的选型123.3 毛细管的选择计算183.4 蒸发器213.5 系统制冷剂充注量估算223.6 干燥过滤器选择243.7 家用空调其他组件254 室内机面板265 调试实验275.1 采用mm的蒸发器275.2 低电压验证315.3 换蒸发器（新蜗壳）31结论32参考文献33附录34致谢41河南城建学院本科毕业设计（论文） 引言引 言 九十年代经济体制改革深入，对外开放进一步扩大，1992年房地产发热，各地大量兴建各类建筑，在我国出现了空调应用前所未有的大热潮。中央空调应用有了迅速的发展，家用空调器销量迅速增加。电力尖峰供应能力与空调用电需要的严重不平衡，需求侧管理要领入中国，电力部开始考虑鼓励发展蓄冷空调。电力矛盾和CFCS替代问题又推动了直燃式溴化锂吸收式冷水机应用的迅速发展。长江流域地区冬冷夏热的气候特点和建设限制，使风冷冷热水机组受到青睐。现代办公大楼中的空气品质问题受到关注。这些可以说明近几年来我国的空调技术应用和发展的主要背景和特征，即由应用带动技术向前发展。创造健康、舒适的室内环境是空调工作者的工作目标，虽然国际上对于舒适已有完善理论表达及实用指标，但从我国国情出发，能否推出更适合中国条件的热舒适理论仍待研究。清华大学坚持了这方面的工作，在动态热舒适理论方面已提出了新观点和实验验证，受到人们关注。综上所述，我国空调技术的应用发展，既是从国家实际需求出发，又在吸收国际上的先进成果，正在形成具有中国特色的东西。中国是个人口众多、能源、资源有限，经济发展不平衡，总体水平还不高的发展中国家。解决我国建筑空调的技术和设备主要还靠我们自己人去做。空调即空气调节器(room air conditioner)，空调是一种用于给空间区域（一般为密闭）提供处理空气温度变化的机组。它的功能是对该房间（或封闭空间、区域）内空气的温度、湿度、洁净度和空气流速等参数进行调节，以满足人体舒适或工艺过程的要求。被称为制冷之父的美国发明家威利斯哈维兰德卡里尔（有的地方译作开利）于1902年设计并安装了第一部空调系统。美国纽约的一个印刷商发现温度的变化能够造成纸的变形，从而导致有色墨水失调，该空调系统就是为他设计的。卡里尔的专利1906年得到注册。 家用空调自上世纪九十年代引入国内，得到了快速的发展，如今空调行业，竞争很激烈，格力、美的占据行业龙头位置，不断创新发展，奥克斯、海尔、海信、志高等发展迅速，在市场中努力拓展自己的占有率。随着时代的进步，社会的发展，人们生活水平的提高，空调已经成为居民日常生活的必需品，尤其在近年夏天持续高温的情况下。根据中国家用空调行业市场前瞻与投资机会的分析报告统计，家用空调的发展趋势包括以下两点：（1）、主流为分体壁挂，柜机和窗机有较大发展空间。消费者家中一般都有两台以上的空调，其中大部分以分体壁挂式为主。但随着人们生活水平的不断提高，居住条件的不断改善，城镇居民家中采用柜机越来越多，成为柜机的一大发展机遇；（2）、功能化、差异化诉求越来越明显。家用空调从外观到功能都在悄悄发生着重大变化。在厂商诉求差异化竞争的过程中，功能成为竞争的焦点。而对于部分农村地区，由于农业灌溉及电器的普及，夏天用电高峰期，低电压成为一个很大的困扰，因此相关低电压产品的开发具有一定的市场前景。45河南城建学院本科毕业设计（论文） 设计任务1 设计任务对江苏新科电器有限公司原有机型KFRd-50LWX-N3落地式空调进行优化改良，使其具有低电压特性。制冷剂类型R22设计系统充注量1800g，名义制冷量，名义制热量。用以适用于部分地区夏天用电高峰期，电压不稳、电压低等情况，保证空调的正常运行。随着时代发展，当代居民对空调的要求不仅仅是经济实用，而且要美观大方，因此对机器外观做整改，使用玻璃面板，使其经济实用与美观大方并存，满足消费者的多样化需求。1.1 开发背景目前，我国部分地区的电网电压偏低，空调器在低电压下运行，如果过载保护器失灵或烧坏，常会发生压缩机电机线组烧毁的故障，用户在低电压地区使用空调器必须注意以下两个问题： （1）压缩机电机启动困难。在主控开关转至制冷档时，要注意倾听压缩机是否已经启动进入运转状态。如启动不起，应立即关机，再次启动仍启动不了，应暂停制冷，待电压回升后再启动使用。千万不要在主控开关转至制冷档时，人就擅自离开，因为任凭压缩机过载保护器长期频繁接通、切断，万一使其接点燃结，大电流通过压缩机电机线组可能使其烧毁。 在空调器启动的一瞬间，由于启动电流太大，导致电流表的指针可瞬时打到底，然后返回到空调器的正常工作电流值（可查看产品说明书）。如制冷量为3480W（3000kcal/h）的空调器的正常工作电流是7.5A，如果在启动瞬间，电流表的指针打到底，然后指针回指在1A处，说明压缩机没有工作，而1A电流值仅说明风电机在工作。此时应用主控开关来切断压缩机电路。 （2）、压缩机运行不稳定。电网电压波动，会使压缩机运行极不正常，有时会自动停下来。碰到这种情况，用户应用主控开关切断压缩机电路，以防烧毁压缩机电机线组。 因此开发一款针对低电压的落地式柜机空调有一定的市场前景，且相对于家用小型中央空调的昂贵，柜式空调以其相对低廉的价格，舒适的性能，拥有较好的性价比，满足普通家庭的需求。河南城建学院本科毕业设计（论文） 设计目的 2 设计目的 通过柜机空调的优化改良，综合应用所学的基础理论和专业知识，分析和解决问题，掌握家用空调器产品设计和开发的基本方法及技能，了解家用空调器的发展趋势，为今后更好的从事相关工作和学习打下良好基础。 家用空调作为一个技术上较为成熟、各方面管理较为规范的行业，很早就参与国际知名品牌的市场竞争。家用空调的主要优点：初投资少,与居民的实际购买力相适应。不需经常性的维修和保养。家用空调器若正确安装后,一般可以使用三年左右,用户在此期间根本不需维修,平时也不需专门的保养。近年来，随着市场竞争的白热化和消费者需求的多样化、个性化和环保化，促使生产企业及时转变观念、调整思路，积极寻求技术和产品的创新之处，最大限度地满足消费群体的多层次需求。因此需要有创新思想的家用空调研发、设计人员。在本次毕业设计中，课题为KFRD-50LWX-N3落地式空调的优化改良,通过家用空调器的设计，掌握了设计空调器的整个程序，培养了解决实际问题的能力和创新意识，不仅为企业提供详细的设计计算书，而且为今后从事空调器产品的研究、开发打下基础。 毕业设计是四年来的学习过程、尤其是专业课学习的系统总结。通过毕业设计把所学的理论知识和实际技能有机的结合起来，加以运用和巩固，并培养学生综合运用所学的基础理论、基本知识和基本技能解决工程技术问题的能力，提高学生绘图、计算和查阅文献资料（包括有关标准、规范、手册、标准图和其他资料）的能力，进一步提高工程设计能力、科学研究能力。河南城建学院本科毕业设计（论文） 压缩机作用及介绍 3 设计步骤3.1 空调器压缩机选择及热力计算3.1.1 压缩机的作用及介绍 压缩机作为整个空调器的核心，相当于整个空调器的心脏。在制冷系统内进行制冷循环过程中，压缩机将由蒸发器中蒸发吸热后的低温、低压饱和气体制冷剂，从蒸发器经吸气管(回气管)吸入压缩机压缩成高温高压力气态制冷剂，并经过排气管排出，送入冷凝器冷却，再经毛细管降压节流后进入蒸发器蒸发，如此循环进行。家用空调器多采用旋转活塞式和涡旋式两种型式的压缩机。如图1.1所示。图3.1 旋转式压缩机3.1.2 压缩机选型制冷循环参数及压焓图 R22理论循环图如下图3.2所示。 R22工况点：蒸发温度 t0=7.2 吸气温度 t3=20 冷凝温度 tk=54.4 过冷温度 t4=46.1 图3.2制冷循环压焓图各个状态点参数如下表：表3.1 R22的状态参数表状态点p/Mpat/h/KJ/kgv/m3/kg 10.789515421.120.08910.910120424.140.0760324.03785452.720.01346 41.7846.1252.92003607制冷循环的热力计算1）基本性能指标的计算a.单位质量制冷量 : KJ/kgb.单位理论功: KJ/kgc.制冷剂系数d.容积系数e.压力损失系数: f.温度系数: g.泄漏系数：h.输气系数：i.压力比：压缩机选型计算初步选用型号为SH295GV-C7HUA的压缩机 其参数如下表： 表3.2 压缩机型号表型号用途冷媒排气量电源制冷能力备注WCOPSH295GV-C7HUAT1工况R-2229.5ml/rev220V/50Hz/单相50003.10CCC/TUV1）制冷剂的循环量：2）压缩机的实际输气量：3）压缩机的理论输气量：求出的的数值可作为设计货选配压缩机的依据。4）计算压缩机的功率a.压缩机的理论功率b.压缩机的指示效率ic.压缩机的机械效率e.压缩机的指示功率：f.压缩机的轴功率g.电动机效率：h.电效率i.输入电功率j.实际制冷系数的计算： 因为此款机器是专门针对低电压而开发的机型，因而选用美芝压缩机SH295GV-C7HUA。具体型号参数如下：型号SH295GV-C7HUA电压220V制冷剂R22压缩机冷却强制空冷排气量9.5ml/rev额定冷量5155W电机输入功率1640W能效比3.14油充注允许量52020ml 电容器 45F/450V应用空调机热泵循环热力计算 空调器由制冷向制热的转变主要靠四通换向阀改变制冷剂在系统中的流路，故其计算参照制冷循环热力计算。1）单位吸热量2）单位理论功3）单位实际功4）电机输入单位理论共5）压缩机实际排气状态焓值6） 冷凝器热负荷河南城建学院本科毕业设计（论文） 冷凝器设计 3.2 冷凝器设计3.2.1 冷凝器的分类 冷凝器是制冷装置的主要热交换设备之一。它的任务是通过环境介质（水或空气）将压缩机排出的高压过热制冷剂蒸气冷却、冷凝成为饱和液体，甚至过冷液体。在大型制冷机中，有的设置专用过冷器与冷凝器配合使用，使制冷剂液体过冷，以增大制冷机的制冷量，提高其经济性。 冷凝器按冷却方式可分为三类：水冷式冷凝器，空气冷却式冷凝器，蒸发式冷凝器。水冷式冷凝器 这种型式的冷凝器是用水作为冷却介质带走制冷剂冷凝时放出的热量。冷却水可以一次性使用也可以循环使用。用循环水时，必须配有冷却塔或冷水池，保证水不断得到冷却。水冷式冷凝器主要有壳管式和套管式两种结构型式。 空气冷却式冷凝器 空气冷却式冷凝器以空气为冷却介质，制冷剂在管内冷凝，空气在管外流动，吸收管内制冷剂蒸气放出的热量。由于空气的换热系数较小，管外（空气侧）常常要设置肋片，以强化管外换热。这种冷凝器迄今仅用于氟利昂制冷机，多用于家用和商用空调器（机）、气车及铁路车辆用空调装置、冷藏运输式制冷装置以及电冰箱、冷藏柜等。随着日益增加的节能要求和分布式供冷供热系统的发展，尤其是中、大型风冷热泵冷热水机组的发展，空气冷却式冷凝器呈现向大负荷发展的态势。目前，空气冷却式空调机组的制冷量可达200300kW。 蒸发式冷凝器 蒸发式冷凝器以水和空气作为冷却介质。它利用水蒸发时吸收热量使管内制冷剂蒸气凝结。水经水泵提升再由喷嘴喷淋到传热管的外表面，形成水膜吸热蒸发变成水蒸气，然后被进入冷凝器的空气带走。未被蒸发的水滴则落到下部的水池内。箱体上方没有挡水栅，用于阻挡空气中的水滴散失。该冷凝器空气流量不大，耗水量也很少。对于循环水量在6080L/h的蒸发式冷凝器其空气流量约为100200m3/h；补水量约35L/h。为防止传热管外壁面结垢，对循环水应进行软化处理后使用。3.2.2 空气冷却式冷凝器 现在的任务是要设计一台制冷量为5000W的冷凝器，我们选用空气冷却式冷凝器进行参数设计，就能满足相关的性能要求。 空气冷却式冷凝器按空气流动的方式不同，分为空气自由运动和空气强制运动两种型式。 图3.2空气自由运动型丝管式冷凝器 图3.3空气强制流动的空冷冷凝器1-肋片 2-传热管3-上封扳4-左端板5-进气集管 6-弯头7-出液集管 8-下封板 9-前封板 10通风机 11一装配螺钉 空气自由运动的空气冷凝器：该冷凝器利用空气在管外流动时吸收制冷剂排放的热量后，密度发生变化引起空气的自由流动而不断地带走制冷剂蒸气的凝结热。它不需要风机，没有噪声，多用于小型制冷装置，如电冰箱等。目前应用普遍的是丝管式结构的空气自由运动式冷凝器。如图3.2所示：它在蛇形传热管的两侧焊有1.41.6mm的钢丝，旨在加大管外传热面积，提高空气侧表面的传热系数。钢丝间距离可以根据需要进行调节，一般为410mm范围。传热管一般采用410mm复合钢管（管外镀铜，又称做邦迪管），以保证其与钢丝的良好焊接性能。 由于钢丝竖直焊接在水平蛇管外，与热空气升力方向一致，使空气具有良好的流动性，获得最佳的传热效果，一般传热系数可1517.5W/(m2K)。 空气强制流动的空冷冷凝器：如图3.3所示，它由一组或几组套有肋片的蛇管组成。制冷剂蒸气从上部集管进入蛇管，其管外肋片用以强化空气侧换热，补偿空气表面换热系数过低的缺陷。肋片一般采用=0.10.4mm亲水铝箔制成，套在516mm铜管外，由弯头连接成蛇管管组。肋片根部用二次翻边与管外壁接触，经机械或液压胀管后，二者紧密接触以减少其传热热阻。一般肋片距离在24mm范围。由低噪声风机迫使空气流过肋片间隙，通过肋片及管外壁与管内制冷剂蒸气进行热交换，将其冷凝成为液体。这种冷凝器的传热系数较空气自由流动型冷凝器高，约为2550W/(m2K)。适用于中、小型氟利昂制冷装置。它具有结构紧凑、换热效果好、制造简单等优点。纯铜管铝肋片空气强制流动热交换器的典型结构参数：一般60kW以下的装置多采用10mm纯铜管，管间距25mm；或12mm纯铜管，管间距35mm，管壁厚度为=0.51mm；其肋管排列方式可顺排，也可叉排；肋片间距在1.42.5mm范围。其空气强制流动速度，从经济实用考虑一般将其迎面风速控制在2.53.5m/s范围内。冷凝温度tk和空气进出冷凝器的温差，对冷凝器的性能具有不可小视的影响。一般tk越高，传热温差会越大，传热面积将随传热温差增大而减小。由此会引起压缩机功耗增大，排气温度上升。所以综合各方面影响因素考虑，tk与进风口温度之差应控制在15度左右；空气进出冷凝器的温差一般取810。在结构方面，沿空气流动方向的管排数愈多，则后面排管的传热量愈小，使换热能力不能得到充分利用。为提高换热面积的利用率，管排数以取26排为好。3.2.3 冷凝器的选型冷凝器即室外热交换器在制冷时为系统的高压设备（冷暖热泵型在制热状态时为低压设备）装在压缩机排气口和节流装置（毛细管或电子膨胀阀）之间，由空调压缩机中排出的高温高压气体，进入冷凝器，通过铜管和铝箔片散热冷却，空调器中都装有轴流式冷却风扇，采用的是风冷式，使制冷剂在冷却凝结过程中，压力不变，温度降低。由气体转化为液体。 在冷凝器内制冷剂发生变化的过程，在理论上可以看成等温变化过程。实际上它有三个作用，一是空气带走了压缩机送来的高温空调制冷剂气体的过热部分，使其成为干燥饱和蒸气；二是在饱和温度不变的情况下进行液化；三是当空气温度低于冷凝温度时，将已液化的制冷剂进一步冷却到与周围空气相同的温度，起到冷却作用。图3.4 冷凝器根据制冷量大小，我们要设计的是空气强制流动的空冷冷凝器。制冷剂蒸气在空冷冷凝器中要经历状态变化的过热蒸气区、饱和区过冷液体区。此三个区域制冷剂的物理性质和换热机理有所不同，其表面换热系数也不一样。其在过热蒸气区的表面换热系数比饱和蒸气区要低，但传热温差却比饱和蒸气区要大，以致该两区内单位面积热流量qF几近相等。而在过冷液体区qF要低一些，不到总传热量的10。所以在设计时将其制冷剂在空冷器内换热的全过程都按饱和蒸气区对待，以简化设计计算：设计条件 如表3.3所示 根据材料和工艺设备状况，采用传热管为9.52mm0.35mm纯铜管，肋片为桥片（亲水铝箔），片距为1.4mm。 冷凝器设计计算1)冷凝热负荷的确定：从上一节的热力计算知冷凝器热负荷：。2)翅片管簇结构参数选择及计算选择9.52的紫铜管为传热管，选用的翅片时厚度的整张亲水铝箔制套片，片型为桥片。取翅片节距，迎风面管心距,管簇排列采用正三角形交叉排。每米管长各有关传热面积分别为：表3.3 设计条件项目数值单位室外进风温度35出风温度42冷凝温度54.4过冷度5室内进风干球温度27室内进风湿球温度19蒸发温度7.2过热度5制冷量5000W制冷剂R22a.每米管长翅片侧面面积注：翅片一般有一次翻边，且利用翻边保证过均匀的翅片节距，侧翅片根部外延直径；又桥片侧面积与侧面积误差很小，按平面计算。b.每米管长翅片间管面面积c.每米管长翅片侧总面积因翅片厚度较小，翅片面积忽略不计，则d.每米管长内面积由文献P201 附录8干空气的热物理性质（p=1.01325105pa），查得空气在平均温度条件下,在进风温度条件下，冷凝器所需空气体积流量选取迎面风速，则迎风面积取冷凝器迎风面宽度既有效单管长l，则冷凝器的迎风面高度，对插排管簇，迎风面上的管排数分别为； 由于冷凝器有效但管长l，迎风面管排数N这三个量互相联系，且它们的值影响到后面流通方向管排数n的校核，所以留到后面与流通方向管排数n一起计算，这里只列出公式。3)进行传热计算 确定所需热传面积Aaf、翅片管总长L及空气流通方向的排管数n,若采用整张波纹片及密翅距的交叉管簇，则空气侧传热系数由文献公式（6-11）乘以1.1再乘以1.2进行计算。预计冷凝器在空气流通方向上的管排数n4,则翅片宽度微元最窄界面的当量直径最窄截面风速查文献表6-25 和表6-26，用插入法求得=0.15，n=0.923，C=1.151，m=-0.210，则空气侧表面传热系数因为，查文献P536附表4 R22饱和液物性值可得：，, , 则物性集合系数B 式中，冷凝器液的传热系数冷凝液的密度制冷剂的比潜热冷凝液的动力粘度所以则R22在管内凝结的表面传热系数翅片相当的高度有文献公式6-16计算得，式中，C=1.063是由于按等边三角形交叉排排列取亲水铝箔热导率，由文献公式 6-15计算翅片参数 m，即由文献公式6-14算翅片效率，即表面效率由文献公式6-13计算得，即忽略各有关污垢热阻及接触电阻的影响，则，将计算所得有关各直代入文献公式6-20所以，选取适当，使上式左右两边相等，用试凑法，解上式得=48.1代入文献公式6-17中，则R22在管内的凝结表面传热系数为取管壁与翅片间接接触电阻，空气侧尘埃垢层热阻，紫铜管热传导率文献公式6-21计算冷凝器的冷总传热系数冷凝器的所需传热面积河南城建学院本科毕业设计（论文） 毛细管选择计算 所需有效翅片管总长空气流通方向上的管排数:对有效单管长l、迎风面高度H、迎风面管排数N、空气流通方向管排数n进行组合计算，计算结果，列与表3表3 组合计算结果项目单位来源或计算公式方案1方案2方案3方案4方案5方案6有效单管长m选取0.70.650.60.550.50.45迎风面高度m0.250.270.290.320.350.39迎风面上管排数N91011121416空气流通方向管数n3.93.83.73.73.53.4分析组合计算所得的结果和实际生产经验可知，为了保证室外机组的轴流式风机给冷凝器送风均匀，宜选取方案4，且方案4的外形更加美观。因此，迎风面上的管排数为12，所以最终所设计的冷凝器迎风面高H = 1225+12.5=0.3125m。3.3 毛细管的选择计算 制冷装置的节流机构在实现制冷剂液体膨胀过程的同时，还具有以下两方面的作用：一是将制冷机的高压部分和低压部分分隔开，防止高压蒸气串流到蒸发器中；二是对蒸发器的供液量进行控制使其保持适量的液体，使蒸发器换热面积全面发挥作用。因其节流机构无外功输出，即无效率的概念可言。一般仅根据上述两方面的功能来判断其特性。 按照节流机构的供液量调节方式可分为以下五个类型：手动调节的节流机构；用液位调节的节流机构；用蒸气过热度调节的节流机构；用电子脉冲进行调节的节流机构；不进行调节的节流机构。 根据设计要求，我们选用毛细管作为节流机构就可以满足空调器的性能要求。毛细管又叫节流管，其内径常为0.55mm，长度不等，材料为铜或不锈钢。由于它不具备自身流量调节能力被看作为一种流量恒定的节流设备。 毛细管节流是根据流体在一定几何尺寸的管道内流动产生摩阻压降改变其流量的原理，当管径一定时，流体通过的管道短则压降小，流量大；反之，压降大且流量小。在制冷系统中取代膨胀阀作为节流机构。根据毛细管进口处制冷剂的状态分为过冷液体、饱和液体和稍有气化等情况。从毛细管的安装方式考虑，制冷剂在其进口的状态按毛细管是否与吸气管存在热交换而分为回热型和无回热型两种。回热型即毛细管内制冷剂在膨胀过程对外放热；无回热型即毛细管内制冷剂为绝热膨胀。 制冷装置中毛细管的选配有计算法和图表法两种。无论是哪种方法得到的结果均只能是参考值。 理论计算的方法是建立在毛细管内有一定管长的亚稳态流存在，其长度受亚稳态流的影响仅仅反映在摩阻压降中相应管长流速的平均值um上；毛细管内蒸气的干度随管长的变化规律按等焓过程进行；以及管内摩擦因数按工业光滑管考虑等假设条件下，其毛细管长度可由下式计算得到，即：式中，G为每根毛细管的供液量，单位为kg/s；为毛细管通道截面积，单位为m2；g为重力加速度，单位为m/s2；ui为所求管段进出口截面流速差，单位为m/s；di为毛细管内径，单位为m；umi为所求管段进出口截面流速平均值，单位为m/s；为摩阻系数，管内为液相流动时， 其中为管内表面相对粗糙度；。管内为两相流动时，。考虑在管内的流动过程存在干度x的变化应对毛细管按压差分段(即pi)计算各管长Li，最后Li即是理论计算的毛细管长度。图3.5 制冷剂在毛细管中流动时的压力与温度分布特性设计用毛细管节流的制冷系统时应注意： 1)、系统的高压侧不要设置贮液器，以减少停机时制冷剂迁移量，防止启动时发生“液击”。 2)、制冷剂的充注量应尽量与蒸发容量相匹配。必要时可在压缩机吸气管路上加装气液分离器。 3)、对初选毛细管进行试验修正时，应保证毛细管的管径和长度与装置的制冷能力相吻合，以保证装置能达到规定的技术性能要求。4)、毛细管内径必须均匀。其进口处应设置干燥过滤器，防止水分和污物堵塞毛细管。毛细管尺寸计算过程如下：初步确定毛细管内径可以查得节流后的干度 则有：进口速度 出口速度 在冷凝器出口查得 过冷液体动力粘度为则雷诺数所以摩阻系数 河南城建学院本科毕业设计（论文） 蒸发器 管内为两相流动所以 将以上数据代入：3.4 蒸发器 空调蒸发器的作用是利用液态低温制冷剂在低压下易蒸发，转变为蒸气并吸收被冷却介质的热量，达到制冷目的。蒸发器按冷却介质的不同，分为冷却液体载冷剂、冷却空气或其他气体的两大类型。 在冷却液体载冷剂的蒸发器中，有水箱式（沉浸式）蒸发器（包括立管式、螺旋管式、蛇型式）、板式蒸发器、螺旋板式蒸发器、壳管式蒸发器（包括立管式、螺旋管式、蛇型式）、板式蒸发器、螺旋板式蒸发器、壳管式蒸发器（包括卧式蒸发器、干式蒸发器）等。 在冷却空气蒸发器中，有空调用翅片蒸发器、冷冻冷藏用空气空气冷却器（冷风机）及排管蒸发器等。 小型别墅式及模块化风冷热泵冷热水机组的水侧换热器的型式有：套管式，板式及立式盘管式。整体式机组一般使用干式壳管式换热器。套管式换热器的特点为结构简单，价格低，传热性能好，问题是阻力损失大，水垢不易清除，加工时特别注意不应使内管破裂或损伤，否则，水进入制冷系统，导致系统故障和压缩机损坏。立式盘管式换热器结构简单，价格便宜，但要特别注意制冷时的回油问题。板式换热器传热效率高，一般为壳管式的3倍，所以体积小，结构紧凑，使用中要注意的问题是隙小，容易结垢，对水质要求高，若水阻塞，会造成蒸发器温度下降，板间结冰，冻裂，由于板壁薄，也容易产生机械损伤，在水质差的地方，板实换热器的问题较多，其价格也比较高。中大型整体式机组使用的干式壳管式换热器，管内走制，板间间冷剂，管外走水，夏季运行时水冻结的危险性小，结构紧凑，腐蚀缓慢，但冬季作为冷凝器使用时，制冷剂在管内冷凝，其传热系数比制冷剂在管外冷凝小。热泵型冷水机组中的制冷剂一水换热器以采用波纹状的内螺纹管比较合适。 各种水侧换热器各有其特点，对于套管式和立式盘管式换热器，要注意在设计与制造时要解决其主要问题，使用板式换热器还应使用户了解其特点，重视水质问题。水侧换热器要有有效防冻保护。在此次设计中室内机沿用公司KFRD-50LX柜式空调，因此蒸发器不作改动，如图3-6所示，蒸发器具体流路如下图3.8所示。图3.6 毛细管初步选择曲线图 蒸发器具体数据：单排28根管，流路为4进4出，翅片采用双桥亲水铝箔，片距为1.4mm，蒸发器尺寸为40571544mm，采用7铜管。3.5 系统制冷剂充注量估算 对于小型空调器而言，由于没有储液器，故系统内制冷剂的充注量对制冷机的经济、安全运行起着重要的作用。充注量过少，蒸发器只有部分得到润湿，蒸发器面积不能得到充分利用，蒸发量下降，吸气压力降低，蒸发温度降低，蒸发器出口制冷剂过热度增加，这不仅使循环的制冷量下降，而且还会使压缩机的排气温度升高，影响压缩机的使用寿命。充注量过多，不仅蒸发器内积液过多，致使蒸发器压力升高，传热温差减小，严重时甚至会产生压缩机的液击现象，而且会使河南城建学院本科毕业设计（论文） 系统充注量估算 图3.7 蒸发器冷凝器内冷凝后的冷凝液体不能及时排出，使冷凝器的有效面积减小，导致冷凝压力升高，压缩机耗功增加。由此可知，在一定工况下，系统内存在一个最佳充注量的问题。系统中制冷剂的充注量不等于制冷剂的循环量，它应根据系统的容积大小， 制冷剂在系统各处的状态，干度等分别加以计算。根据有关资料介绍，对制冷剂为R22，小型空冷式空调而言，系统的制冷剂充注量可用下式计算 式中 G-系统制冷剂充注量，单位kg； -蒸发器容积，单位 ； -冷凝器容积，单位 ； 河南城建学院本科毕业设计（论文） 干燥过滤器选择 图3.8 蒸发器流路 按上式计算。该系统制冷剂充注量为： 应该指出，充注量对系统性能的影响因素是多方面的，也与毛细管的长度有关。在毛细管长度一定的情况下。存在一个最佳充注量，它与确定毛细管尺寸的情况类似，也应该通过在实际装置中进行实验后确定。3.6 干燥过滤器选择干燥器只用于氟利昂制冷系统中，装在节流机构的液体管路上，用来吸附制冷剂中所含有的水分。干燥剂一般采用硅胶或分子筛。制冷剂液体在干燥器内的流速为0.0130.33m/s，流速过大易使干燥剂粉碎，将过滤器堵塞或将粉末带入系统。这一流速范围将作为选择干燥器直径大小的依据。在小型氟利昂制冷装置中，通常将过滤器与干燥器合为一体，成为干燥过滤器。为防止吸附剂粉末进入管路系统，干燥过滤器的两端均装有网眼为0.1mm的铜丝网以及纱布、脱脂棉等过滤层。吸附剂吸附水分的能力是有限的，当吸附水分后，它的吸附能力随之降低，甚至丧失吸附水分的能力，因此在系统中往往与干燥过滤器平行设置旁通管路，并用截止阀隔开，以便在吸附剂的吸附能力明显下降（系统中发生冰堵现象）或过滤器被堵塞（系统中发生脏堵现象）时能将干燥过滤器拆下清洗，加热再生吸附剂或更换新的吸附剂，而又不影响制冷系统的正常工作。干燥过滤器结构简单，一般制造厂都成套配给，可根据管直径选用。所以，根据小型制冷装置设计指导（吴业正）表7-42选择空调用过滤器3.7 家用空调其他组件家用空调的其他组件还有：电磁阀，根据温度敏感原件或压力敏感原件发出的指令来截止液体管道内制冷剂的流动；温控器，根据室内温度高低来控制压缩机的开关；过载保护器，当空掉负荷过大、环境温度过高、室外冷凝器散热效果很差、压缩机卡缸、电路短路等情况下可防止空调器电机过载烧坏；风扇，通过空气对流与换热器进行热交换，柜式机用的是离心风扇，壁挂机用的是贯流风扇，分体式室外机用的是轴流风扇，窗式机用的也是轴流风扇；风扇电机，用的是单相或三相异步电动机，要求运行平稳，振动小，噪音低；空气过滤网，由各种纤维材料制成细密的网格，作用是滤去吸入空气中的灰尘。河南城建学院本科毕业设计（论文） 室内机面板4 室内机面板 现代社会，空调不仅要实用，而且必须美观，因此此次改良将原PC装饰板改为玻璃面板，玻璃面板靠3M胶将其与上面板及进风栅紧固在一起。下图为KFRD-50LXA星光灿烂外观。采用3mm厚钢化玻璃美观大方，玻璃印花漂亮又不失简洁。但因玻璃面板较重，因此对原有机型面板的质量提出了很高的要求。 室内机通过3M胶将玻璃面板与上面板与进风栅粘合在一起，下图为上面板与进风栅的贴胶部位，贴胶面积为0.203。如图4-1为验证机器的安全可靠性，因此进行跌落试验，模仿运输途中安装时一些人为或意外原因导致的跌落。跌落试验反馈问题见附表。 跌落试验问题正处在改模并试制阶段。 整改方案一：在底盘垫脚出加装泡沫保护，试产机器经再次跌落试验，泡沫碎裂，对整改问题无效果；换用无锡东成的面板送样件，跌落后底盘无问题，有效。 分析原因：原有厂家生产面板所添加回料太多，致使面板质量不佳。 整改方案二:对面板、底盘、顶盖板进行改模并换生产厂家，使用ABS料进行生产，并严格控制回料添加比例。 图4.1上面板、进风栅（阴影部分为贴胶部位）河南城建学院本科毕业设计（论文） 调试实验5 调试实验 将原有KFRD-50LWX-N3外机压缩机换为SH295GV-C7HUA，并将毛细管烧掉，用铜管烧焊连接，保证通路，便于试验中进行外接毛细管，调试并验证使毛细管长度与加液量达到最佳配比，以达到最佳的能效。 额定标准工况的能力匹配。（调节毛细管和冷媒量的组合，可得出对应的出风温度；选择出风温度最低的毛细管和冷媒量的组合测试能力）.制冷GB标准条件室内:干球温度27,湿球温度:19;室外:干球温度:35,湿球温度:24如果能接近以下目标值是最好的匹配，排气温度目标值是8590。对策:高于目标值,毛细管减短,追加冷媒;低于目标值,毛细管加长,放冷媒。冷凝器中部温度是4550,冷凝器出口温度与中部温度差为-5-10左右为目标值,但是因室外温度是35,冷凝器出口温度最低为3738.(若接近35,则冷凝器无法进行热交换)对策:高于目标值,毛细管减短,室外风量增加,冷凝器加大;低于目标值,毛细管加长,追加冷媒蒸发器中部温度出口温度约为812为目标,但是如果中部温度与出口温度温差过大(如中部=8,出口=15)蒸发器没有有效使用,能力降低.对策:高于目标值,毛细管减短,追加冷媒;低于目标值,毛细管加长,室内风量增加蒸发器加大.吸气温度是与蒸发器出口温度相同的,可相差12.若蒸发器出口温度过高(如出口=10,吸气=20)是排气温度上升的原因,反之蒸发器出口温度过低（出口=10，吸入=5）是排气温度低的原因，这是应为冷媒在蒸发器中没有充分蒸发能力不足。对策：高于目标值，毛细管减短，追加冷媒;低于目标值，毛细管加长，放冷媒。5.1 采用mm的蒸发器 5.1.1 压缩机反转 第一次进行换压缩机操作，由于经验不足，压缩机线接反导致压缩机反转，实验中断。正确的压缩机接线方如下图5.1所示： 正常情况下，S接红色线，即接电容一端，C接棕色线，即为直接接电源线，R接蓝色线，即为接电容另一端和另一根电源线。 5.1.2 换新压缩机，并重新加液1800g。制冷工况（外接毛细管为：42.2350mm）：室内干球温度为27，湿球温度为19，室外干球温度为35，湿球温度为24，排气温度为96.56,回气温度为22.60,制冷量为4996W,功率为1656W,风量为791m3/h能效比为3.02。吸排气温度过高，且制冷量不够，能效比不合格。具体数据见附录A空调常见的问题分析:吸气温度过高主要是由于吸气过热度增大造成，注意吸气温度高不代表吸气压力高，因为吸气是过热蒸汽。正常情况下压缩机缸盖应是半边凉、半边热。若吸气温度过高则缸盖全部发热。如果吸气温度高于正常值，排气温度也会相应升高。吸气温度过高的原因主要有:系统中制冷剂充注量不足，即使膨胀阀开到最大，供液量也不会有什么变化，这样制冷剂蒸汽在蒸发器中过热使吸气温度升高；膨胀阀开启度过小，造成系统制冷剂的循环量不足，进人蒸发器的制冷剂量少，过热度大，从而吸气温度高；膨胀阀口滤网堵塞，蒸发器内的供液量不足，制冷剂液体量减少，蒸发器内有一部分被过热蒸汽所占据，因此吸气温度升高；其他原因引起吸气温度过高，如回气管道隔热不好或管道过长，都可引起吸气温度过高。吸气温度过低主要是蒸发器供液量偏大导致吸气过热度低造成的。其中有以下几个原因：制冷剂充注量太多，占据了冷凝器内部分容积而使冷凝压力增高，进入蒸发器的液体随之增多。蒸发器中液体不能完全气化，使压缩机吸人的气体中带有液体微滴。这样，回气管道的温度下降，但蒸发温度因压力未下降而未变化，过热度减小。即使关小膨胀阀也无显著改善。膨胀阀开启度过大。由于感温元件绑扎过松、与回气管接触面积小，或者感温元件未用绝热材料包扎及其包扎位置错误等，致使感温元件所测温度不准确，接近环境温度，使膨胀阀动作的开启度增大，导致供液量过多。 压机结霜有以下主要原因：制冷剂充注量不足，会从蒸发器一直结到压缩机上;由于外部原因制冷剂在蒸发器蒸发不足甚至不蒸发，此时会严重结霜，甚至造成湿压缩。 排气温度不正常，影响因素：绝热指数、压缩比、吸气温度。 压缩机排气温度可以从排气管路上的温度计读出。它与制冷剂的绝热指数、压缩比(冷凝压力/蒸发压力)及吸气温度有关。吸气温度越高，压缩比越大，排气温度就越高，反之亦然。吸气压力不变，排气压力升高时，排气温度上升,如果排气压力不变，吸气压图5-1压缩机接线方法C:公共端 S：启动端 R:运行端力下降时