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2012014 4 届届 毕毕 业业 设设 计 论文计 论文 题题 目目 15kg h 柜式除湿机设计 学学 院院 能 源 学 院 专专 业业 热能与动力工程 班班 级级 热能 1001 班 姓姓 名名 吕珍余 指导教师指导教师 金苏敏 起讫日期起讫日期 2013 12 2014 6 2014 年年 6 月月 南京工业大学本科毕业设计 论文 15kg h 柜式除湿机设计 摘要 空气的湿度影响着人们的生活和工作 除湿系统在国民经济中发挥着极其重 要的作用 被广泛地应用于机械制造 光学仪器 电子 食品 化学 医药及近 几年发展起来的设施农业等生产领域 调温除湿机因其体积小 除湿效率高 运 行方便等特点被广泛运用于各种需要除湿的场合 本课题研究的是柜式除湿机的设计 所设计的除湿机属于调温除湿机 其除 湿的方法是将湿空气冷却到露点温度以下 除去产生的冷凝水 从而使空气干燥 调温除湿机主要包括空气循环部分 制冷循环部分和电器控制部分 空气循环部 分是由进风口 出风口 风道 离心式风机组成 制冷循环部分主要由蒸发器 冷凝器 压缩机 节流机构组成 从压缩机出来的高温高压的制冷剂蒸气在冷凝 器中冷凝 放出热量变成高压液体 高压液体经过节流后进入蒸发器 吸收热量 变成低温低压的蒸气 制冷剂蒸气又进入压缩机 如此循环 与空气交换热量 调温除湿机有两个冷凝器 分别是风冷冷凝器和水冷冷凝器 空气在风机的驱动 下分别经过蒸发器和风冷冷凝器 制冷剂在蒸发器中的蒸发吸热冷却空气 产生 除湿效果 在风冷冷凝器中冷凝放热加热空气 而通过改变水冷冷凝器中制冷剂 的冷凝放热量 调节离开风冷冷凝器的空气温度 从而达到调温的目的 电气控 制部分控制着电源的开关 风机和压缩机的启闭以及压差保护器等装置 本论文描述的是 15kg h 柜式除湿机的设计 设计内容包括 环境工况及需 求分析 制冷循环热力计算 蒸发器和风冷冷凝器设计计算 课题的研究需要运 用工程热力学 传热学 流体力学 制冷原理及相关技术专业课程的知识 根据 除湿量 风量 进口空气状态确定制冷量 进而选择压缩机 进行制冷循环的热 力计算 根据空气和制冷剂的进出口状态参数 换热量 对蒸发器和冷凝器进行 结构设计 热量计算 校核计算 最终确定其结构与尺寸 并进行阻力计算 设 计时重点考虑了蒸发器和冷凝器强化传热的问题 通过换热管的叉排布置 安装 翅片等方法增加空气侧传热系数 进而减少换热面积 降低制造成本 考虑到蒸 发器翅片上会有大量水蒸气凝结 蒸发器翅片采用清水膜处理 便于凝结水的流 出 但是调温除湿机易出现的结霜现象在本研究中并未进一步展开 通过本课题的研究 可以看出调温除湿机具有较高的除湿效率 体积小 运 摘要 行方便等特点 同时还能够调节室内空气温度 改善空气质量 避免空气湿度太 大引起霉菌 影响身体健康 所以调温除湿机在库房 办公室 医疗 图书馆等 多种场合使用 具有广泛地应用前景 关键词 关键词 除湿机 蒸发器 冷凝器 压缩机 南京工业大学本科毕业设计 论文 The design of 15kg h cabinet dehumidifier Abstract The air humidity has a significant effect on people s life and work Dehumidification system plays a major role in the national economy which is widely used in many areas such as machinery manufacturing optical instruments electronics food chemistry medicine and agriculture developed in recent years Thermostat dehumidifier has been widely used in various areas requiring dehumidification because of its small size high dehumidifying efficiency and convenient operation This research is about the design of cabinet dehumidifier which belongs to thermostat dehumidifier Dehumidification method is to cool wet air to dew point temperature remove condensed water and dry air Air dehumidification machine comprises air circulation part refrigeration cycle and electrical control part according to the structure and function Air circulation part is composed of air inlet outlet duct and centrifugal fan Refrigeration cycle part mainly consists of evaporator condenser compressor and throttle mechanism High temperature and high pressure refrigerant gas from the compressor is condensed in the condenser and changed into high pressure liquid owing to emitting heat High pressure liquid flows into the evaporator after throttling and becomes low temperature and low pressure gas because of absorption of heat The refrigerant gas is sucked into the compressor for compression and so forth cycle to exchange heat with air Temperature regulated dehumidifier has two condensers including a water cooled condenser and an air cooled condenser Under the drive of a fan air flows through the evaporator and air cooled condenser Air is cooled and dehumidified due to heat absorbed from refrigerant evaporation which is heated by condensation heat transfer in air cooled condenser At the same time temperature of air leaving air cooled condenser is regulated through changing heat transfer in a water cooled condenser Electrical control part controls the power switch and operation of centrifugal fan compressor and Abstract pressure differential protection devices This paper describes the design of 15kg h cabinet dehumidifier including analysis of environmental conditions and requirements thermodynamic calculation of refrigeration cycle and design calculations of evaporator and air cooled condenser This design involves the professional courses of engineering thermodynamics heat transfer fluid mechanics refrigeration principle and related technical knowledge In line with dehumidification capacity air flow rate and inlet parameters the compressor is selected and thermodynamic calculation of refrigeration cycle is finished Then according to inlet and outlet parameters of air and refrigerant as well as heat transfer structure design heat calculation and verifying calculation of evaporator and air cooled condenser are completed in order to determine their appearance structure and resistance pressure drop In this design the problem of enhancing heat transfer of the evaporator and condenser is considered With staggered arrangement of heat transfer tubes and installation of a fin the air side heat transfer coefficient is increased aiming to decrease heat transfer area and manufacturing cost Considering that there will be a large number of water vapor condensation on the evaporator fin the membrane treatment is carried on to facilitate the condensate flow out However thermostat dehumidifier is prone to frost phenomenon which is not researched further Through the research of this topic we can find that thermostat dehumidifier has higher dehumidification efficiency small size convenient operation etc At the same time the dehumidifier also can regulate indoor air temperature improve air quality and avoid mold which is caused by high humidity So temperature regulated dehumidifier is used in a variety of circumstances such as warehouses offices libraries and so on and has bright prospects in application Key words dehumidifier evaporator condenser compressor 南京工业大学本科毕业设计 论文 目 录 摘要 I Abstract III 第一章 前言 1 第二章 除湿机简介 2 2 1 冷却除湿机的原理 2 2 2 冷却除湿机分类 2 2 3 冷却除湿机的优缺点 4 第三章 冷却除湿国内外研究现状 5 3 1 冷却除湿国内外研究现状 5 3 1 1 节能型冷却除湿机 5 3 1 2 单元式空调机加室内冷凝盘管 5 3 1 3 具有双级表冷器的新风机 5 3 1 4 转轮与冷却除湿组合式空调系统 DWCCDS 6 第四章 设计计算说明 7 4 1 原始数据参数 7 4 2 设计计算 7 4 2 1 湿空气的计算 7 4 2 2 压缩机的选型 8 4 2 3 单级压缩机制冷循环的计算 8 4 2 4 制冷循环系统 9 4 2 4 1 制冷循环系统的基本流程 9 4 2 4 2 单级压缩制冷循环的设计计算 10 目录 4 3 蒸发器的设计计算 12 4 3 1 确定蒸发器进口与出口空气状态参数 12 4 3 2 确定蒸发的结构参数 12 4 3 3 蒸发器设计计算 13 4 4 水冷冷凝器的设计 21 4 4 1 制冷循环系统计算 21 4 4 2 水冷冷凝器的设计选型 22 4 5 风冷冷凝器的设计 23 4 5 1 风冷冷凝器的结构 23 4 5 2 风冷冷凝器的设计计算 23 4 6 风机的选型 28 4 7 除湿机主要换热器的结构参数 30 结语 32 参考文献 33 致谢 35 南京工业大学本科毕业设计 论文 1 第一章 前言 空气除湿是日常生活和生产活动中一个普遍存在的问题 不同的生产环境 对湿度的要求也不同 因此 控制湿度不仅与人的生活息息相关 也对工业生 产等活动有着重要的影响 尤其在我国华南地区 相对空气湿度较高 如何保 证所需要的低湿度环境 对改善居住条件 保护生产活动等都具有非常重要的 意义 1 2 随着生产的发展和生活水平的提高 空气除湿已发展成一门新的技术 目 前常用的空气除湿方法有冷却法除湿 液体吸收剂除湿 固体吸附剂除湿 转 轮法除湿 3 4 除湿系统在国民经济的发展中发挥着极其重要的作用 被广泛地 应用于机械制造 光学仪器 电子 食品 化学 医药及近几年发展起来的设 施农业等生产领域 5 其中冷却除湿是最早且被广泛使用的一种除湿方式 由 于能耗小 操作简单 易于控制 得到了广泛的应用 6 10 第二章 除湿机简介 2 第二章 除湿机简介 2 1 冷却冷却除湿除湿机的机的原理原理 冷却除湿机是目前用的比较广泛的一种空气除湿设备 它主要由制冷压缩 机 直接蒸发空气冷却器 蒸发器 冷凝器 膨胀阀 通风机等组成 除湿机的 工作原理如图2 1所示 11 室内需要除湿的空气经过空气过滤器除去灰尘 再经直接蒸发空气冷却器 蒸发器 冷却干燥 然后通过冷凝器吸收高压制冷剂的冷凝热量 而被等湿加热 干燥并加热后的空气经过风机再送回室内 空气处理过程如图2 2所示 12 点1 是空气处理前的状态 点3 是处理后的状态 过程1 2是空气经过蒸发器的冷却 干燥过程 2 3 是空气经过冷凝器的等湿加热过程 13 18 2 2 冷却除湿机冷却除湿机分类分类 1 按使用功能可分为 一般型 降温型 调温型 多功能型 一般型除湿机是指空气经过蒸发器冷却除湿 由再热器加热升温 降低相 对湿度 制冷剂的冷凝热全部由流过再热器的空气带走 其出风温度不能调 节 只用于升温除湿的除湿机 降温型除湿机是指在一般型除湿机的基础上 制冷剂的冷凝热大部分由水冷或风冷冷凝器带走 只有小部分冷凝热用于加热 经过蒸发器后的空气 用于降温除湿的除湿机 19 调温型除湿机是指在一般型除湿机的基础上 制冷剂的冷凝热可全部或部分 由水冷或风冷冷凝器带走 剩余冷凝热用于加热经过蒸发器后的空气 其出口温 度能进行调节的除湿机 20 多功能除湿机是指集升温除湿 一般型 降温除湿 调温除湿三种功能于 一体的除湿机 在无室外机 风冷 或冷却水 水冷 时仍然可选择升温除湿 功能进行除湿的除湿机 2 按有无带风机可分为 常规除湿机 风道式除湿机 3 按结构形式可分为 整体式 分体式 整体移动式 4 按适应温度范围可分为 A 型 普通型 18 32oC B 型 低温型 5 32oC 南京工业大学本科毕业设计 论文 3 d tl2 t2 tl1 t1 t3 3 1 i3 i1 a c b 2 i2 tb t 蒸发器 压缩机 节流阀 冷凝器 3 2 1 t1 t2 t3 d1 d2 d3 1 2 3 图 2 1 冷却除湿机的工作原理 图 2 2 空气除湿过程图 第二章 除湿机简介 4 5 按送回风方式可分为 前回前送带风帽型 后回上送型等 6 按控制形式可分为 自动型和非自动型 7 按特殊使用情况还可分为 全新风型 防爆型等 2 3 冷却冷却除湿除湿机机的优缺点的优缺点 优点 体积小 除湿效率高 运行方便 只要接上相应的电源和处理风管 道即可运行 冷凝器的冷却方式有水冷和风冷 可以根据具体使用要求来选 择 根据不同场所的余热要求 可以灵活选择升温型 调温型 降温型除湿 机 调温型除湿机的出风温度还可以在一定范围内调节 28 29 缺点 对被处理空气的进风温度有一定的要求 普通型除湿机的进风温度 在18 32 左右 低温型除湿机的进风温度在5 32 左右 对于低温型除湿 机 当进风温度低于18 时 还要间断性地融霜 影响冷冻除湿机的除湿效 率 冷冻除湿机适合处理出风含湿量不小于6 5g kg千的空气 对于出风含湿量 更低的空气 用冷冻除湿机来处理 可靠性较差 21 南京工业大学本科毕业设计 论文 5 第三章 冷却除湿国内外研究现状 3 1 冷却冷却除湿国内外研究现状除湿国内外研究现状 冷却除湿是最早被采用的一种除湿方式 以其在一般条件下除湿效果好 性能稳定且除湿效率高等优点得到了广泛的应用 但当被处理空气的温湿度较 低时 冷却除湿的效率就会变低 且易出现结霜现象 更重要的是目前常用的 空调系统基本上都是以调节温度为主 湿度由于其满足舒适度的范围较广 常 常不予考虑 这样更加重了结霜的发生和冷却除湿效率的降低 21 因此为了解 决这些问题 并给常用的空调系统找到合适的除湿方式 许多学者在传统冷却 除湿技术的基础上进行了创新改进 主要改进的技术有 节能型冷却除湿机 单元式空调机加室内冷凝盘管 具有双级表冷器的新风机及转轮与冷却除湿组 合式空调系统 DWCCDS 3 1 1 节能型冷却除湿机 对于传统型冷却除湿机而言 湿空气被直接送入到蒸发器进行冷却 待温 度降至露点温度时析出冷凝水 然后经再热送入室内 如此则造成了能源的浪 费 为了解决这一问题 节能型冷却除湿机在蒸发器和冷凝器之间增加了一个 换热器 用以对进入蒸发器之前的湿空气进行预冷和对经处理后的干空气进行 加热 22 23 3 1 2 单元式空调机加室内冷凝盘管 这种系统在单元式空调机组蒸发器的下风向增加一个盘管作为室内冷凝盘 管 高温高湿的空气经蒸发器冷却除湿后 温湿度降低 常需再热方可送入室内 将其通入至室内冷凝盘管则可达到除湿且调温的目的 24 25 3 1 3 具有双级表冷器的新风机 该系统将表冷器分为一 二两级 低温冷媒先进入一级表冷器 通过热湿交 换后升温成中间温度的冷媒并供给二级表冷器使用 而从室外进入的高温高湿的 新风先与二级表冷器中处于中间温度的冷媒进行热交换 新风温度降低 相对湿 度提高 随后该状态空气再与一级表冷器中的低温冷媒进行热交换 达到露点温 度以下之后再析出水分 26 第三章 冷却除湿国内外研究现状 6 3 1 4 转轮与冷却除湿组合式空调系统 DWCCDS DWCCDS 就是将具有冷热交换的冷却除湿循环系统与转轮除湿相结合 利 用制冷系统的吸热除湿进行前期除湿 而利用转轮除湿机进行深度除湿 同时利 用冷凝器的放热作为转轮固态吸附剂再生热源的一部分 再生加热器采用电加热 或其他形式的能源 如太阳能等 27 南京工业大学本科毕业设计 论文 7 第四章 设计计算说明 4 1 原始数据参数原始数据参数 已知环境条件 干球温度 27 额定风量 4500kg h 湿球温度 21 2 除湿量 15kg h 制冷剂 R22 4 2 设计计算设计计算 4 2 1 湿空气的计算 查焓湿图的空气状态 1 点 参数 干球温度 27 含湿量 d 13 4 g kg 湿球温度 21 2 比热容 v 0 87m kg 露点温度 18 6 焓值 h 61 5kJ kg 相对湿度 59 图 4 2 1 湿空气处理图 处理后空气的含湿量 5 10 4500 15 1 1000 15 4 13 G D dd 12 g kg 95 100 h2 h1 2 1 t oC t1 t2 d2 d1 d g kg 第四章 设计计算说明 8 d2与 95 在标准大气压下湿空气焓湿图的交点为 2 点 查焓湿图可以 得到 2 点的焓值为 42 3 kJ kg t2为 15 6 蒸发器热负荷为 kW28 2 3600 4500 42 3 61 5 1 15 h h G Q 210 4 2 2 压缩机的选型 根据制冷量选择压缩机 品牌 比泽尔半封闭往复式压缩机 型号 4CE 9 制冷量 28 7kW 蒸发温度 5 冷凝温度 50 输入功率 7 95 kW 压缩机参数如下表 表 4 2 2 表表 4 2 2 压缩机参数压缩机参数 型号 4CE 9 输入功率 7 95kW 输入电流 13 59A 气缸数 4 吸气管线联接 排气管线联接 28mm 1 1 8 22mm 1 7 8 缸径 行程 mm 长度 宽度 高度 mm 55 39 3 457 309 352 润滑油型号 油充注量 L B5 2 2 重量 kg 90 5 4 2 3 单级压缩机制冷循环的计算 根据选定压缩机的制冷量来确定 2 点空气实际状态 计算 2 点的实际焓值 南京工业大学本科毕业设计 论文 9 41 96 3600 4500 1 2 28 7 61 5 G Q h h 0 0 1 0 2 kJ kg 图 4 2 3 实际空气处理图 d2 0与 95 在标准大气压下湿空气焓湿图的交点为 20点 查焓湿图可以 得到 20点实际干球温度为 15 5 湿球温度为 15 含湿量为 10 5 g kg 故 实际除湿量为 kg h15 33 10 5 13 4 1000 4500 1 2 d G d D 0 21 0 4 2 4 制冷循环系统 4 2 4 1 制冷循环系统的基本流程 调温除湿机的制冷系统主要由压缩机 两个冷凝器 一个水冷冷凝器 一个 风冷冷凝器 蒸发器 风机以等部件组成 其工作的主要流程如图 4 2 4 1 所 示 95 100 h2 0 h1 20 1 t oC t1 t2 0 d2 0 d1 d g kg 第四章 设计计算说明 10 1 压缩机 2 压差保护器 3 压力表 4 膨胀阀 5 感温包 6 积水盘 7 过滤网 8 蒸发器 9 风冷冷凝器 10 风机 11 水冷冷凝器 12 14 截止阀 13 过滤器 15 分 液器 图 4 2 4 1 调温除湿机的制冷系统流程图 4 2 4 2 单级压缩制冷循环的设计计算 图 4 2 4 2 R22 压焓图 初步确定制冷剂的蒸发温度为 5 冷凝温度为 50 南京工业大学本科毕业设计 论文 11 查 R22 压 焓图 图 4 2 4 2 得制冷剂各点的温度 压力 焓值 详细见表 4 2 4 1 表表 4 2 4 1 状态点 参数 单位 R22 备注 1 t1 5 等温线 t1与等 压线 p0的交点 就是吸气状态 1 点 p1 kPa 583 8 h1 kJ kg 407 1 v1 m3 kg 0 04 s1 kJ kg 1 74 2 t2 67 5 根据等焓线 h2 与等压线 p2的 交点就是压缩 过程终点 2 p2 kPa 1942 h2 kJ kg 435 3 3 t3 50 在 3 点 制冷 剂蒸汽开始凝 结 p3 kPa 1942 h3 kJ kg 417 8 4 t4 50 t4为饱和液体温 度 p4 kPa 1942 h4 kJ kg 263 3 5 t5 5 t5为蒸发器入口 温度 p5 kPa 583 8 h5 kJ kg 263 3 根据以上数据 我们可以进一步计算出单级压缩制冷循环的热力性能的其 他各项指标 详细列于表 4 2 4 2 中 第四章 设计计算说明 12 表表 4 4 2 2 4 4 2 2 制冷循环热力性能指标制冷循环热力性能指标 序 号 项目 符号 单位 计算过程 结果 1 单位制冷量 0 q kW 3 263 1 407 h h 51 143 8 2 单位容积制 冷量 v q kJ m3 04 0 8 143 v q q 0 v 3595 3 制冷剂流量 m q kg s 8 143 7 28 q Q q 0 0 m 0 20 4 压缩机单位 耗功 w kJ kg 1 407 3 435 h h w 12 28 2 5 压缩机理论 功耗 N kW 2 28 20 0 w q N m 5 63 6 冷凝器单位 散热量 k q kJ kg 3 263 3 435 h h q 42k 172 7 冷凝器总散 热量 k Q kW 172 20 0 q q Q kmk 34 3 8 制冷系数 2 28 8 143 w q 0 5 10 4 3 蒸发器的设计计算蒸发器的设计计算 4 3 1 确定蒸发器进口与出口空气状态参数 蒸发器入口空气状态参数 干球温度 27 含湿量 d 13 4 g kg 焓值 h 61 5 kJ kg 蒸发器出口空气状态参数 干球温度 15 5 含湿量 d 10 5 g kg 焓值 h 41 96 kJ kg 4 3 2 确定蒸发的结构参数 采用连续整体式铝套片 紫铜管为 12 0 8 mm 正三角形排列 管间距 S1 30mm S2 25mm 铝箔片厚 0 2mm 片距 Sf 3mm 翅片高 h 10mm 铝 片导热 204W m K 取空气流动方向排数为 5 排 取迎面风速 2 5m s 具体 结构参见下图 图 4 3 南京工业大学本科毕业设计 论文 13 图 4 3 蒸发器结构参数示意图 4 3 3 蒸发器设计计算 其设计计算的具体内容及结果如下表 表 4 3 3 表表 4 3 3 蒸发器设计计算蒸发器设计计算 序 号 项目 符 号 单位 计算过程 结果 备注 几何参数计算几何参数计算 1 套片后管 外径 b d mm 2 0 2 12 2 d d 0b 12 4 2 管内径 i d mm 8 0 2 12 2 d d f0i 10 4 d d0 0 S Sf f 空气 S S2 2 S S1 1 S S1 1 第四章 设计计算说明 14 3 当量直径 e d mm 2 0 3 4 12 03 2 0 34 12 03 2 S d S Sd S 2 d fb1 fb1 e 4 831 4 沿气流方 向的套片 长度 L mm 25 5 S 5 L 2 125 5 每米管长 翅片的外 表面积 f a m2 m 1000 3 4 12 4 30 25 2 S d 4 SS2 a 2 f 2 021 f 0 419 6 每米管长 基管外表 面积 b a m2 m 1000 3 2 0 3 4 12 S Sd a f fb b 0 0364 7 每米管长 总外表面 积 of a m2 m 0364 0 419 0 a a a bfof 0 4559 8 每米管长 外表面积 bo a m2 m 1000 4 12 1 d a bbo 0 0390 9 每米管长 内表面积 i a m2 m 1000 4 10 1 d a ii 0 0327 10 每米管长 平均直径 处表面积 m a m2 m 1000 12 4 10 5 0 d d 5 0 a 0im 0 0358 11 肋化系数 0327 0 4559 0 a a i of 13 95 12 肋通系数 025 0 4559 0 S a 1 of 15 20 13 净面比 3 30 2 0 312 03 SS Sd S f1 f01 0 56 南京工业大学本科毕业设计 论文 15 14 最窄面空 气流速 max m s 56 0 5 2 f max 4 464 管外空气侧参数计算管外空气侧参数计算 1 平均温度 f t 2 5 15 27 2 t t t 0 21 f 21 25 2 密度 f kg m3 查表 1 188 3 比热 f p c kJ kg K 查表 1 007 4 普朗特数 f Pr 查表 0 706 5 运动粘度 f m2 s 查表 6 10 3 15 6 传热系数 f W m s 查表 0 0259 7 空气比体 积 f v m2 s 查表 0 842 8 雷诺数 d Re 6 f maxb d 10 3 15 464 4 0124 0 d Re 3618 9 传热因子 j 15 0 4 0 15 0 bo of4 0 d 0390 0 4559 0 3618 2618 0 0014 0 a a Re2618 0 0014 0 j 0 008229 10 空气侧干 表面传热 系数 of W m2 K 32 32 f f pmaxf of 706 0 1007 464 4 188 1 008229 0 Pr c j 55 43 蒸发器内空气相关计算蒸发器内空气相关计算 1 空气进口 焓 h1 kJ kg 已知 61 5 第四章 设计计算说明 16 2 空气进口 湿度 d1 g kg 已知 13 4 3 空气出口 焓 h2 kJ kg 已知 41 96 4 空气出口 湿度 d2 g kg 已知 10 5 5 饱和状态 干球温度 tw 查图 13 5 6 饱和状态 焓值 hw kJ kg 查图 38 7 饱和状态 湿度 dw g kg 查图 9 65 8 蒸发器中 空气的平 均比焓 hm kJ kg 38 96 41 38 5 61 ln 96 41 5 61 38 h h h h ln h h h h w2 w1 21 wm 48 97 9 析湿系数 5 13 19 65 9 7 11 46 2 1 t t d d 46 2 1 wm wm 1 92 10 循环空气 的质量流 量 da m q kg h 96 41 5 61 3600 7 28 h h Q q 21 0 da m 5288 11 进口状态 干空气比 体积 1 m3 kg B 1a 1 p d0 0016 1TR 0 869 12 循环空气 的体积流 量 qv a m3 h 869 0 5288 q q 1da ma v 4600 13 翅片参数 m m 1 0002 0 0259 0 92 1 43 55 2 2 m f of 72 17 14 翅片长对 边距离 A mm 30 S A 1 30 南京工业大学本科毕业设计 论文 17 15 翅片短对 边距离 B mm 30 B A 30 16 翅片参数 m m 1 4 12 30 d B b m 2 419 17 翅片参数 m 3 0 1 419 2 28 1 3 0 B A 28 1 m 2 591 18 肋片折合 高度 h mm 591 2ln35 0 11 591 2 2 4 12 pln35 0 11 2 d h b 13 151 19 肋效率 f 151 13 17 72 151 13 17 72th mh mhth f 0 7790 20 当量表面 传热系数 j W m2 K 0364 0 419 0 0364 0 419 0 779 0 43 55 92 1 a a a a bf bff ofj 84 65 管内制冷剂计算管内制冷剂计算 1 饱和液体 密度 l kg m3 查表格 1267 4 2 饱和蒸汽 密度 g kg m3 查表格 25 53 3 液体热导 率 l W m K 查表格 0 093 4 R22 气化热 r kJ kg 在 t0 5 时的查得 201 5 R22 液体黏 度 l Pa s 在 t0 5 时的查得 6 10256 6 质量流量 m q kg h 已求得 718 5 7 R22 液体普 朗特数 Pr1 在 t0 5 时的查得 2 62 第四章 设计计算说明 18 8 入口干度 2 x 201 8 143 1 r q 1 x 0 2 0 285 9 热流密度 i q W m2 取 11200 11200 参考 制冷 技术与 装置设 计 10 质量流速 i q kg m2 s 取 250 250 参考 制冷 技术与 装置设 计 11 总流通面 积 A m2 220 3600 50 718 q q A i m 4 10 98 7 12 每根管子 有效截面 积 i A m2 4 0104 0 4 d A 22 i i 5 10 49 8 13 蒸发器分 路数 Z 根 5 4 i 10 49 8 10 98 7 A A Z 9 4 取 Z 为 9 14 每一分路 中制冷剂 质量流量 d m q kg h 9 50 718 Z q q m d m 79 83 15 每一分路 实际流速 i g kg m2 s 5 i d m i 10 49 8 3600 83 79 A q g 261 05 16 沸腾特征 数 0 B 1000 201 05 261 11200 rg q B i i 0 4 10 13 2 17 对流特征 数 0 C 4 1267 53 25 64 0 64 0 1 x x 1 C 5 08 0 1 5 0 g 8 0 0 0 08886 18 液相弗劳 德数 l Fr 0104 0 8 9 4 1267 05 261 gd g Fr 2 2 i 2 l 2 i l 0 42 南京工业大学本科毕业设计 论文 19 19 液 相 雷 诺 数 l Re 000256 0 0104 0 64 0 1 05 261 dx 1g eR l ii l 3793 6 20 液相传热 系数 1 W m2 K 0104 0 093 0 62 2 6 3793 023 0 d PrRe023 0 4 08 0 i l4 0 l 8 0 ll 220 7 查表可知 对于 2 2 F22R 3 0 C7 0 C2 667 C9 0 C136 1 C65 0C fl 543210 21 两相表面 传热系数 i w m2 K fl C 03 C l C 01li FBC Fr25CC 4 52 5343 2 22 对 数 平 均 温差 m 5 5 15 5 27 ln 5 15 27 t t t t ln t t 02 01 21 m 15 55 23 传热系数 0 K W m2 K j t m of sw ii of 0 1 r a a R R a a 1 K 52 02 24 外热流密 度 0 q W m2 55 15 02 52 K q m00 808 7 核算 25 内热力密 度 i q W m2 7 808 0390 0 4559 0 q a a q 0 i of i 11283 1 核算 26 由于 5 2 7 0 11200 11200 1 11283 所以假设有效 蒸发器结构尺寸计算蒸发器结构尺寸计算 1 所需内 部传热 面积 i A m2 11200 7 28 1000 q Q A i 0 i 2 56 2 所需外 部传热 面积 f0 A m2 7 808 7 28 1000 q Q A 0 0 0 35 49 第四章 设计计算说明 20 3 热管长 t L m 4559 0 49 35 a A L of f0 t 77 9 4 所需迎风 面积 f A m2 5 2 3600 4600 q A v f 0 51 5 蒸发器宽 度 B m 取 1 1 6 蒸发器高 H m 取 0 5 0 5 7 实际迎风 面积 f A m2 5 0 1 BH A f 0 5 8 每排管数 1 n 根 03 0 5 0 S H n 1 1 16 7 取 18 9 所需热管 N 根 18 5 Zn N 1 90 10 热管总长 t L m 1 90 NB Lt 90 11 实际管内 换热面积 i A m2 03267 0 90 aL A it i 2 94 12 实际外部 传热面积 of A m2 4559 0 90 aL A oftof 37 75 13 沿空气流 向深度 L m 5 025 0 ZS L 2 0 125 14 校核 15 1 9 77 90 L L t t 1 1 49 35 75 37 A A f0 fo 15 1 56 2 94 2 A A i i 合格 各个部 分均保 持了一 定的裕 量 15 空气的平 均参数 m v m3 kg d001 0 1 d0016 0 1 P TR v m m b ma m 0 834 16 m kg m3 834 0 1 v 1 mm 1 198 南京工业大学本科毕业设计 论文 21 17 干空气 流动阻力 d P Pa 7 1 7 1 maxm e d 46 4 198 1 831 4 125 1107 0 d L 1107 0 P 49 57 18 修正系数 查表 1 36 19 湿空气 流动阻力 w P Pa 36 1 57 49 P P dw 67 4 蒸发器管内制冷剂的流动阻力的计算蒸发器管内制冷剂的流动阻力的计算 1 R12 管内蒸 汽流动阻 力 12R P kPa i 91 0 ii 5 12R d Lgq10 986 5 P 22 03 2 R22 管内蒸 汽流动阻 力 22R P kPa 98 15 05 1 P 05 1 P 12R22R 23 14 3 由于在蒸发温度 5 时 R22 的饱和压力为 583 8KPa 流动阻力损失仅占饱和空气压 力的 3 9 因此流动阻力引起的蒸发温度变化可忽略不计 4 4 水冷冷凝器的设计水冷冷凝器的设计 4 4 1 制冷循环系统计算 表表 4 4 1 制冷循环系统参数制冷循环系统参数 序 号 项目 符号 单位 计算过程 结果 1 单位制冷量 0 q kW 3 263 1 407 h h 51 143 8 2 单位容积制 冷量 v q kJ m3 04 0 8 143 v q q 0 v 3595 3 制冷剂流量 m q kg s 8 143 1000 7 28 q Q q 0 0 m 0 20 4 压缩机单位 耗功 w kJ kg 1 407 3 435 h h w 12 28 2 第四章 设计计算说明 22 5 压缩机理论 功耗 N kW 2 28 20 0 w q N m 5 63 6 冷凝器单位 散热量 k q kJ kg 3 263 3 435 h h q 42k 172 7 冷凝器总散 热量 k Q kW 172 20 0 q q Q kmk 34 3 8 制冷系数 2 28 8 143 w q 0 5 10 4 4 2 水冷冷凝器的设计选型 水冷冷凝器的选型计算如图表 4 4 2 所示 表表 4 4 2 水冷冷凝器计算水冷冷凝器计算 1 冷却水进口 温度 tw 按照经验取 32 32 2 冷却水出口 温度 tw 按照经验取 37 37 3 水冷冷凝器 最大换热量 k Q kW 3 34 Qk 34 3 根据冷凝放热量选择型号为 WS 10 的管壳式水冷冷凝器 其尺寸与外形如表 4 4 3 和图 4 4 2 所示 表表 4 4 3 管壳式管壳式水冷冷凝器尺寸参数水冷冷凝器尺寸参数 图 4 4 2 水冷冷凝器外形 南京工业大学本科毕业设计 论文 23 4 5 风冷冷凝器的设计风冷冷凝器的设计 4 5 1 风冷冷凝器的结构 风冷冷凝器采用强制对流管片式空冷冷凝器 连续整体式铝套片 紫铜管为 为 10 0 7 mm 正三角形排列 垂直于流动方向的管间距 S1 25mm 铝片厚 0 2mm 考虑风源热泵的结霜特性 取翅片距 Sf 2 5mm 铝片导热系数 204W m K 4 5 2 风冷冷凝器的设计计算 其设计计算如表 4 5 2 所示 表表 4 5 2 风冷冷凝器的设计计算风冷冷凝器的设计计算 序 号 项目 符 号 单位 计算过程 结果 备注 几何参数计算几何参数计算 1 冷凝温 度 k t 已知 50 2 进口干 球空气 温度 1a t 已知 15 5 3 空气的 体积流 量 m q kg s 已知 1 47 4 假设冷 凝器出 口空气 温度 2a t 假设 39 5 干空气 密度 a kg m3 查表 1 164 6 干空气 比热 pa C J kg K 查表 1007 7 干空气 导热系 数 a W m K 查表 0 0263 8 干空气 动力粘 度 a Pa s 查表 6 10 5 18 第四章 设计计算说明 24 9 冷凝器 负荷 k Q kW 已知 34 3 10 干空气 出口温 度 2a t 5 15 164 1 1007 26 1 1000 3 34 t Cq Q t 1a apav k 2a 38 7 由于 39 38 7 0 29 所以假设出口空气温度合理 11 对数平 均温差 m 7 38 50 5 15 50 ln 5 15 7 38 t t t t ln t t 2ak 1ak 1a2a m 20 78 12 管内径 i d m 7 0 2 10 2 d d f0i 8 6 13 套片后 管外径 b d m 2 0 2 10 2 d d 0b 10 4 14 每米管 长翅片 表面积 f a m2 m 1000 5 2 4 10 4 21 25 2 S d 4 SS2 a 2 f 2 021 f 0 352 15 每米管 长基管 外表面 积 b a m2 m 1000 5 2 2 0 5 2 4 10 S Sd a f fb b 0 03 16 每米管 长总外 表面积 of a m2 m 03 0 352 0 a a a bfof 0 382 17 每米管 长内表 面积 i a m2 m 1 0086 0 1 d a ii 0 027 18 每米管 长平均 直径处 表面积 m a m2 m 01 0 0086 0 5 0 d d 5 0 a 0im 0 029 南京工业大学本科毕业设计 论文 25 19 当量直 径 de mm 2 0 5 2 10 4 25 2 0 5 210 4 25 2 S d S Sd S 2 d fb1 fb1 e 3 974 20 翅片宽 度 b m oo 1 30cos 025 0 6 30cosS 6 b