机械毕业设计34电冰箱的总体布置大本(姜)

1 目 录 1.摘要 2 2.原始数据 3 3.电冰箱的总体布置 4 4.电冰箱的热负荷 5 5.制冷系统的热力计算 9 6.压缩机的选型及热力计算 11 7.冷凝器的设计 14 8.蒸发器的设计 19 9.毛细管长度的计算 25 10.控制电路设计 26 11.小结 28 12.参考文献 29 2 摘要 本说明说是针对小型制冷装置 冰箱的局部内容而编写的，冷冻冷藏是一种典型的商用制冷装置，随着人们环保意识的提高，目前多制冷剂的使用也提出了新的要求。 本说明书共有八章：冷冻冷藏箱的总体结构布置、冷冻冷藏箱的热负荷、冷凝器的设计、蒸发器的设计、毛细管 长度的计算、控制电路等方面。比较系统介绍了冷冻冷藏箱的新制冷剂 R134a 在制冷系统中的循环过程。 3 原始数据 1、 有效容积为 185L 的冷藏冷冻冰箱 2、 工质为： R134a 3、 温带型双门 4、 已知技术参数 1） 使用条件：冰箱周围环境温度 32oatC，相对湿度 75 5% 。 2） 箱内温度：冷冻室温度nt不高于 -18oC ，冷藏室平均温度 5omtC。 3） 箱内有效容积：总容积为 185L，其中冷冻室为 45L，冷藏室为 140L。 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，冷冻室蒸发器采用板管式，冷藏室蒸发器采用单脊翅片式，冷凝器采用丝管式冷凝器，采用毛细管作为截流元件。 5） 箱体结构：外形尺寸为 550mm 627mm 1312mm(宽深高 )绝热层采用聚氨酯发泡。其厚度根据理论计算和冰箱厂的实践经验选取，其值如表所示：1-1 冷冻冷藏箱个面的绝热层厚度（ mm） 箱面 顶 面 侧面 背体 门体 底面 冷冻室 52 62 72 62 65 冷藏室 65 42 52 62 42 4 电冰箱的总体布置 箱体结构图 如下： 选用 R134a 做工质 （ 1） 润滑油 选用合成的聚酯油作为系统的润滑油。 （ 2） 干燥过滤器 选用 XH7 型干燥过滤器。 5 箱面 电冰箱的热负荷 一 ） 冷冻室热负荷FQ（ 1）冷冻室箱体漏热量1FQ包括箱体隔热层漏热量aQ和门缝条漏热量bQ1）箱体隔热层漏热量aQ箱外空气对箱体外表面的传热系数1a=11.3 2/( . )W m k ， 箱内壁表面对箱内空气的传热系数2a=1.16 2/( . )W m k ，隔热层材料的导热系数0 . 0 3 / ( . )W m K 。有式 aQ=KA(antt) A 箱体外表面积 单位（ 2m ） K 传热系数 12111Kaa1-2 冷冻室箱体各表面的传热量 顶面 侧面 背面 门面 底面 面积 A/ 2m 0.237 0.386 0.168 0.168 0.273 传热系数K/ 2/( . )W m k 0.373 0.331 0.298 0.331 0.321 传热温差 /oC 50 50 61.2 50 23 传热量 Q/W 5.091 6.388 3.064 2.780 2.016 箱体的隔热层漏热量为以上各箱面漏热量的总和 aQ=(5.091+6.388+3.064+2.780+2.016)W=19.357W 2) 通过门与门封条的漏热量bQbQ=0.15aQ= 0.15 19.339W=2.904W 冷冻室箱体的漏热量 计算值 6 1FQ=aQ+bQ=（ 19.339+2.901） =22.261W （ 2）冷冻室开门漏热量2FQ电冰箱的冷冻室内容积Bv取 0.045 3m ，开门次数为每小时一次，空气的比体积av=0.9 3/gmk，进入箱内的空气达到规定温度时的降温降湿比焓差 hV 值如下式 a hV =oo3 2 , 7 5 % 1 8 ,1 0 0 %cchh=90-(-16.75) kJ/kg =106.75 kJ/kg 冷冻室开门漏热量为： 2FQ= 0 . 0 4 5 1 1 0 6 . 7 5 1 . 4 83 . 6 3 . 6 0 . 9B av n hv VW （ 3） 储物热量3FQ水的初始温度1 25otC,实冰的温度2 2otC，水的质量 cm=45 0.005=0.225kg 则 3FQ= 12( 0 . 2 2 5 4 . 1 9 2 5 0 . 2 2 5 3 3 3 0 . 2 2 5 2 ( 2 ) 2 3 . 6 2 3 . 6c c c bm c t m r m c c t W ）=13.805W 式中 c ， r ，bc 水的比热容、水的融化热、冰的比热容。 其它热负荷不计，则冷冻室的热负荷： FQ=1FQ+2FQ+3FQ=(22.261+1.48+13.805） W=37.546W 二 ） 冷藏室热负荷RQ（ 1）冷藏室箱体的漏热量1RQ1)箱体隔热层漏热量aQ箱外空气对箱体外表面的传热系数1a=11.3 2/( . )W m k ，箱内壁表面对箱内空气的传热系数2a=1.16 2/( . )W m k ，隔热层材料的导热系数 0 . 0 3 / ( . )W m K 。有式 aQ=KA(amtt) A 箱体外表面积 单位（ 2m ） 7 箱面 K 传热系数 12111Kaa1-3 冷藏室箱体各表面的传热量 顶面 侧面 背面 门面 底面 面积 A/ 2m 0.273 0.979 0.458 0.458 0.273 传热系数K/ 2/( . )W m k 0.461 0.425 0.373 0.331 0.267 传热温差 /oC -23 27 38.2 27 27 传热量 Q/W -2.89 11.096 6.526 4.093 2.034 箱体的隔热层漏热量为以上各箱面漏热量的总和 aQ=(-2.89+11.096+6.526+4.093+2.034)W=20.859W 2) 通过门与门封条的漏热量bQbQ=0.15aQ= 0.15 20.859W=3.129W 冷 藏 室箱体的漏热量 1RQ=aQ+bQ=(26.68+4.002)W=30.682W （ 2）冷 藏 室开门漏热量2RQ电冰箱的冷冻室内容积Bv取 0.14 3m ，开门次数为每小时二次，空气的比体积av=0.9 3/gmk，进入箱内的空气达到规定温度时的降温降湿比焓差 hV 值如下式 hV =oo3 2 , 7 5 % 1 8 ,1 0 0 %cchh=(90-18.7) kJ/kg =71.6 kJ/kg 冷 藏 室开门漏 热量为： 2RQ= 0 . 1 4 2 7 1 . 6 6 . 1 93 . 6 3 . 6 0 . 9B av n hv VW （ 3）储物热量3RQ水的初始温度1 25otc,实冰的温度2 2otC，水的质量 计算值 8 Rm=140 0.005=0.7kg则 3RQ=12( 0 . 7 4 . 1 9 2 5 0 . 7 3 3 3 0 . 7 2 ( 2 ) 2 3 . 6 2 3 . 6c c c bm c t m r m c c t W ）=46.02W 式中 c ， r ，bc 水的比热容、水的融化热、冰的比热容。 其它热负荷不计，则冷 藏 室的热负荷： RQ=1RQ+2RQ+3RQ=(23.988+6.19+46.02)W=76.638W 电冰箱的总热负荷 Q=1.1(FQ+RQ)=1.1 (37.546+76.638)W=125.60W 9 制冷系统的热力 计算 参数选取参照下表 1-4 （单位 oC ） 工况参数 冷凝温度kt蒸发温度0t回气温度Gt过冷温度st设计例值 54.4 -23.3 32（ 80） 17 参数来源 kt=32+22.4 环境温度加上冷凝传热温差 0t=-18-5.3 上箱要求温度减去传热温差 蒸气进入压缩机壳体前状态（实际吸入气 缸前的过热 蒸气 ） st =32-15 环境温度减去过冷度 电冰箱制冷系统的压 焓图如下 相关值的计算如表 1-5 参数名称 符号 单位 参数来源 计算值 冷凝压力 kpaMPkt=54.4oC 查热力性质表 1.4696 蒸发压力 0paMP0t=-23.3oC 查热力性质表 0.115 出蒸发器时饱和 蒸气 的比焓 1h/kJ kg 0t=-23.3oC 查热力性质表 383.27 进压缩机前过热 蒸气 的比焓 1h /kJ kg 32oC 查热力性质图 431.0 进压 缩机前过热 蒸气 的比体积 1v 30/m kg 32oC 查热力性质图 0.218 进入气缸前过热 蒸气 的比焓 1h/kJ kg 80oC 查热力性质图 476.0 进入气缸前过热 蒸气 的比体积 1v30/m kg 80oC 查热力性质图 0.251 排除过热 蒸气 温度 2stoC ( 1 ) /210( ) ( 2 7 3 )KKkpTtp 392.6 冷凝温度下的过热 蒸气 比焓 2h/kJ kg kt=54.4oC 查热力性质表 424.103 排除过热 蒸气 比焓 2h/kJ kg 2h=1h+ 211shh 585.5 制冷剂过冷至 32oC 时的比焓 3h /kJ kg kt =54.4oC 查热力性质图 246 毛细管节流前液体比焓（ 17oC ） 3h/kJ kg kt =54.4oC 查热力性质图 222 3 4 0t1 11opkpx=0 x=1 kt2 2k 2s 2s Lgp(kPa) h (kJ/kg) 2 3 331132173280ooootCtCtCtC 10 蒸发器入口制 冷剂比焓 4h/kJ kg 4h=3h222 定熵压缩 蒸气 比焓值（ 32oC ） 2sh /kJ kg kt =54.4oC 查热力性质图 495 定熵压缩 蒸气 比焓值（ 80oC ） 2sh/kJ kg kt =54.4oC 查热力性质图 556 循环各性能指标计算如下 （ 1） 单位制冷量 0 1 4 3 8 4 . 8 7 2 2 3 . 0 8 / 1 6 1 . 7 9 /q h h k J k g k J k g （ 2） 单位体积制冷量 330 14111 6 1 . 7 9 / 7 4 4 . 8 2 /0 . 2 1 8vq hhq k J m k J mvv （ 3）单位等熵压缩功 21 ( 4 9 9 4 3 0 . 6 ) / 6 8 . 4 /isw h h k J k g k J k g （ 4）制冷系数 0 14211 6 1 . 7 9 2 . 3 6 56 8 . 4i sq hhw hh （ 5）单位冷凝热量 2 2 2 2( ) / 5 0 8 /ph h c t t k J k g k J k g 23 ( 5 0 7 . 9 5 2 4 4 . 3 8 ) / 2 6 3 . 5 7 0 /kq h h k J k g k J k g （ 6）制冷剂循环量 01 2 5 . 5 9 3 . 6 / 2 . 8 9 3 /1 6 0 . 1 9aQG k g h k g hq 式中 Q 电冰箱的总热负荷 (7)冷凝器热负荷 3232 . 8 2 3 2 6 3 . 5 7 1 0( ) 2 0 6 . 6 63600k a k aQ G q G h h W (8)压缩机实际吸入的过热 蒸气 量 331 2 . 8 2 3 0 . 2 1 8 / 0 . 6 1 5 4 /saV G v m h m h 11 压缩机选型及热力计算 一 ） .设计工况下的输气系数 参数参见表 1-4，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l的乘积。 （ 1）容积系数vv= 101 ( ) 1 kkmppc pV 其中相对余隙容积 C 取 0.025，膨胀系数 m 取 1，冷凝压力kp取 1469.6akp，蒸发压力0p取 115akp，排气压力损失kpV取 0.1kp，则容积系数： v= 111 4 6 9 . 6 0 . 1 1 4 6 9 . 61 0 . 0 2 5 ( ) 1 115 =0.674 （ 2）压力 系数p0011p VPC P V 其中进气阀的压力损失000.05ppV，其余取值同容积系数，则压力系数： 1 0 . 0 2 5 0 . 0 5 1 1 51 0 . 9 2 40 . 3 8 1 1 5p （ 3）温度系数t1tkTaT b 系数 a 取 1.15， b取 0.25，回气热力学温度1T取 353K，冷凝热力学温度KT取327.4K,蒸发温度0t取 -23.3oC ，压缩机吸入前过热度 10 ( 2 7 3 ) 3 5 3 ( 2 3 . 3 2 7 3 2 ) 1 0 3 . 3T t K K 353 0 . 8 7 7 41 . 1 5 3 2 7 . 4 0 . 2 5 1 0 3 . 3t （ 4）泄露系数ll取 0.99 。 12 则输气系数为 0 . 6 7 4 0 . 9 2 4 0 . 8 7 7 0 . 9 9 0 . 5 9v p t l 二） .理论输气量hVSh VV 实际输气量sV为 0.628 3/mh，则 0 . 6 3 0 1 . 1 6 90 . 5 3 9hV 3/mh 三） .压缩机的制冷量0Q0 7 3 9 . 7 7 1 . 1 6 0 . 5 4 / 1 2 8vhQ q V k J h W 四） .压缩机的功率 （ 1）理论功率0P0 2 . 8 9 6 8 . 4 5 4 . 9 13 6 0 0 3 6 0 0aiGwP k w k w （ 2）指示功率iP0 aiiiiP G wP 式中i 指示效率 0 0 2 4 9 . 7 0 . 0 0 2 5 ( 2 3 . 3 ) 0 . 7 0 43 2 7 . 4iKT btT 上式中的0t为采用摄氏温度为单的蒸发温度，系数 b 凭经验取值。则指示率 0 5 4 . 9 1 7 7 . 9 9 70 . 7 0 4iiPP W W （ 3） 摩擦功率mP36mhm PVP 其中取mP为平均摩擦压力，取 0.65aMP，hV为 1.12 3/mh，则摩擦功率 0 . 6 5 1 . 1 6 0 . 0 2 0 9 2 0 . 936mP k w w 13 （ 4）压缩机的轴功率ePeP=iP+mP=(77.997+20.22)W=98.25W (5) 电功率elP和电动机效率moelP=eP/mo取mo=0.82，则 elP=98.217/0.82W=119.78W 根据以上求取的压缩机理论输气量、压缩机制冷量、电功率等参数，参照按 R134a 制冷工质设计的压缩机有关规格参数表，选择意大利生产的低回压R134a 冰箱压缩机 ，型号为 L13B78，额定制冷量 160W,电源电压 220/240V、 50HZ。 14 冷凝器的设计 冷凝器采用丝管式冷凝器，冷凝管采用符合钢管（邦笛管） 5 1 .0bd mm，钢丝直径 1.5wd mm，管间距 46bs mm钢丝间距 5ws mm。箱体底部化霜水盘中，不设预冷盘管，设置旁门框防露管，制冷剂出防露管的温度为 32oC 空气温度为32oC 。 一） .过热段及饱和段热负荷 查制冷剂 R134a 的热力性指表，运用线性插值法可求得过热蒸气比焓2kh。当温 度 80t oC ，压力 p=1469.6KPa 时， 比焓2 4 5 6 . 8 3 /kh k J k g ；同时查热力性指表也能查得 54.4otC ，压力 p=1469.6KPa 时 的饱和蒸气比焓2 4 2 4 .1 0 /h kJ kg和t=32oC 似的过冷液体比焓3 2 4 4 .3 8 /h kJ kg。过热段热负荷 占总热负荷的百分数： 22234 5 6 . 8 3 4 2 4 . 1 0 1 5 . 4 %4 5 6 . 8 3 2 4 4 . 3 8kkhh 现取防露管中放出的热量占总热负荷热 43%，而过热段热负荷占总热负荷的15.4%，则饱和段热负荷占总热负荷的 41.6% 。 根据冷凝器总热负荷值可求得过热段热负荷 2 1 1 . 5 8 8 1 5 . 4 % 3 2 . 5 8QW ，饱和段的热负荷 2 1 1 . 5 8 8 4 1 . 6 % 8 8 . 0 2QW 。 二） .过热段和饱和段的传热温差 （ 1）过热段的传热温差m8 0 5 4 . 4 3 3 . 2 58 0 3 2ln5 4 . 4 3 2oom CC（ 2）饱和段的传热温差p( ) ( 5 4 . 5 3 2 ) 2 2 . 4o o op k at t C C C 三） .自然对流表面传热系数0fa 15 0 . 1 5 5 0 . 2 60 22( ) ( )a 0 . 9 4 ( )( ) ( )f b b w wf r f r fe b b w ws d s d PGd s d s d 式中 f 空气的热导率，单位 W/(m.K)； ed 当量直径，单位（ m）； rfP 空气的普朗特数； rfG 空气的格拉晓夫数。 （ 1） 过热段的自然对流表面传热系数 过热段的定性温度 11( 3 2 3 3 . 2 5 ) 4 8 . 8 422 oof a mt t C C ，空气的热导率f查表得 t=40oC 时， 22 . 7 6 1 0 / ( )W m K ； t=50oC 时， 22 . 8 3 1 0 / ( )W m K ；用线性内插法得 t=48.625oC 时， 22 . 8 2 1 0 / ( )f W m K 。空气的普朗特数rfP=0.698，空气的格拉晓夫数： 32/r f m eG g d 40 . 2 512( ) 22 . 7 6bwwbebb b wfb w bsdsdd s ss s dd s d式中 g 重力加速度， g=9.81 2/ms 空气的体积膨胀系数， 1 / 1 / ( 2 7 3 4 8 . 8 4 ) 1 / 3 2 1 . 8 4fT m 对数平均温差，m=33.6oC 空气的运动粘度， t=48.84oc 时， 631 7 . 8 4 1 0 /ms ed 当量直径，单位（ m） ； f 肋效率，对冰箱用丝管式冷凝器，取f=0.85。 则 40 . 2 50 . 0 4 6 0 . 0 0 1 5120 . 0 0 5 0 . 0 0 60 . 0 4 6 0 . 0 6 1 90 . 0 4 6 0 . 0 4 6 0 . 0 0 1 5( ) 2 0 . 8 52 . 7 6 0 . 0 0 6 0 . 0 0 5 0 . 0 0 6ed m m 16 空气的格拉晓夫数 3 6 219 . 8 1 3 3 . 2 5 ( 0 . 0 6 1 9 ) / (1 7 . 8 1 0 ) 7 5 8 7 1 03 2 1 . 6 2 5rfG 过热段对流表面传热系数0fa0 . 1 5 5 0 . 2 6 20 2220 . 0 2 8 2 ( 4 6 6 ) ( 5 1 . 5 )a 0 . 9 4 ( 0 . 6 9 8 7 5 8 7 1 0 ) / ( )0 . 0 6 1 9 ( 4 6 6 ) ( 5 1 . 5 )9 . 0 4 1 6 / ( )f W m KW m K （ 2）饱和段对流表面传热系数0fa饱和段的定性温度 ( ) / 2f k at t t=（ 54.4+32） /2=43.2oC ，查表由内插法得空气的热导率 22 . 8 7 2 1 0 / ( )f W m K ，空气的普朗特数rfP=0.699，空气的运动粘度 621 7 . 2 8 1 0 /ms ，空气的格拉晓夫数 3 2 3 61/ 9 . 8 1 2 2 . 4 0 . 6 1 9 / (1 7 . 2 8 1 0 5 1 1 1 2 8 . 8 5 5( 2 7 3 4 8 . 6 2 5 )r f p eG g d 2）饱和 段对流表面传热系数0fa0 . 1 5 5 0 . 2 6 20 2220 . 0 2 7 8 ( 4 6 6 ) ( 5 1 . 5 )a 0 . 9 4 ( 0 . 6 9 9 5 4 9 3 2 9 . 7 3 6 6 ) / ( )0 . 0 6 1 8 ( 4 6 6 ) ( 5 1 . 5 )8 . 0 2 5 / ( )f W m KW m K 四） .辐射传热系数 44( / 1 0 0 ) ( / 1 0 0 )5 . 6 7 waorTTa 式中 黑度，黑漆 =0.97； wT 壁面的平均热力学温度，单位 K； aT 空气的热力学温度，单位 K； 传热温差，单位 oC 。 （ 1）过热段的辐射传热系数 过热段壁温wt不是定值，现取 3 2 3 3 . 6 6 5 . 2 5 ow a mt t C ，而at=32oC 。则 过热段的辐射传热系数 17 4422 7 3 6 5 . 2 1 2 2 3 3 2( ) ( )1 0 0 1 0 05 . 6 7 0 . 9 7 7 . 3 3 8 6 / ( )3 3 . 2 5ora W m K （ 2）饱和段的辐射传热 系数 饱和段的壁面温度 3 2 2 2 . 4 5 4 . 4 ow a pt t C ，其余参数同过热段。则饱和段的辐射传热系数 4422 7 3 5 4 . 4 2 7 3 3 2( ) ( )1 0 0 1 0 05 . 6 7 0 . 9 7 6 . 9 6 4 / ( )2 2 . 4ora W m K 五） .冷凝器传热面积 A (1)冷凝器过热段传热面积 0()o f o r mQAaa 式中 A （单位 2m ） 为过热段传热面积，过热段自然对流传热系数20a 9 . 0 3 4 / ( )f W m K ，过热段的辐射传热系数 20a 7 . 3 3 9 / ( )r W m K ，过热段的传热温差m=33.25oC ，过热段的热负荷 Q =34.28W，其中0为表面效率： 0b w fbwaaaa 式中 ba 每米管长管面的面积，ba= 0.006 2 /mm； wa 每米管长上钢丝的外表面积。 2122 ( 1 ) ( 2 ) ( / )w w b w bwwa d s d s m mss 则表面效率 020 . 0 0 6 ( 2 ) 0 . 0 0 1 5 0 . 0 4 6 0 . 8 50 . 0 0 5 0 . 8 7 6 720 . 0 0 6 ( 2 ) 0 . 0 4 6 0 . 0 0 1 50 . 0 0 5 过热段的传热面积 223 3 . 5 8 0 . 0 6 8( 9 . 0 3 4 7 . 3 3 9 ) 0 . 8 7 6 7 3 3 . 2 5()o f o r o mQA m maa 18 （ 2）冷凝器饱和段传热面积 0()o f o r pQAaa A 饱和段的传热面积（单位 2m ），饱和段自然对流表面传热系数20a 8 . 1 9 6 / ( )f W m K ，饱和段的辐射传热系数 20a 6 . 9 6 4 / ( )r W m K ，饱和段的传 热温差P=22.4oC ，饱和段的热负荷 Q =85.96W，表面效率0=0.8767，则 228 5 . 9 6 0 . 2 8 8 7( 8 . 9 1 6 6 . 9 6 4 ) 0 . 8 7 6 7 2 2 . 4()o f o r o PQA m maa 所以冷凝器的传热面积 22A = A + A = 0 . 0 6 9 4 2 + 0 . 2 8 8 7 m = 0 . 3 5 8 2 m 六） .冷凝器整体尺寸 丝管式冷凝器的冷凝管长度 L(m) bwAL aa 由于冷凝器的积灰以及水平排数增加时传热系数减小，所以设计值比理论计算大，取设计值比理论值大 40%冷凝器的设计面 22A = 1 . 4 0 . 3 5 8 2 m = 0 . 5 0 1 5 m ；20 .0 1 8 8 /ba m m ， 222( 2 ) 0 . 0 0 1 5 0 . 0 4 6 / 0 . 0 8 7 1 /0 . 0 0 5wa m m m m 。 则： 0 . 5 0 1 5 4 . 7 3 60 . 0 1 8 8 0 . 0 8 7 1L m m 取 冷 凝 器 的 有 效 宽 度 0.4bm ， 则 冷 凝 器 冷 凝 管 水 平 根 数/ 4 . 7 3 6 / 0 . 4 6 1 2 . 9 6N L b ，制冷剂从同一侧进出，取 N=14根。每根的实际长度1 4 0 . 0 4 6 0 . 6 4 4L m m 。冷凝器的的高度 1 2 0 . 0 4 6 0 . 5 5 2bH N S m ，冷凝器钢丝焊接时两头个露出 0.1m。则冷凝器的实际高度 ( 0 . 5 5 2 0 . 0 1 2 ) 0 . 5 7 2H m m 。 19 蒸发器的设计 一） .冷冻室蒸发器 冷冻室的热负荷fQ为 39.866W，蒸发温度ot为 -23.3oC ，冷冻室温度为 -18oC 。采用板管式蒸发器。 （ 1）制冷剂在管内的表面传热数ia（当制冷剂工质位 R12时） 0 . 2 0 . 6 0 . 2 0 . 6 0 . 2 20 . 6 0 . 9 5 / / ( . )dii i iiGqa B g q d W m Kd 式中 dG 每根管内制冷剂的流量，单位 kg/s； g 制冷剂的质量流量，单位 2/( )kg m s ； B 于制冷剂种类和蒸发温度有关，ot为 -23.3oC 时， B=0.9523； iq 热流量，单位为 2/Wm id 蒸发管内径，单位 mm, id=6mm 。 制冷剂在管内的温度o 23.3 otC，而冷冻室内的平均温度w 18otC热流量iq； FiiQqdL 式中 FQ 冷冻室热负荷，单位为 39.866W； L 冷冻室绕管长度，绕管 取 5 圈，则 2 ( 0 . 4 1 8 0 . 2 6 3 ) 5 6 . 8 1L m m 则热流量iq为 223 7 . 5 4 6 / 3 1 3 . 8 2 6 /3 . 1 4 0 . 0 0 6 6 . 8 1FiiQq W m W mdL 制冷剂的循环量aG为 2.89kg/h，化为质量流量 22222 . 8 8 2 . 8 8 4 / ( ) 2 8 . 3 1 / ( )3 6 0 0 3 . 1 4 0 . 0 0 636004 ig k g m s k g m sd 当制冷剂为 R12时，在管内沸腾的表面传热系数为 20 0 . 2 0 . 6 0 . 2 2 0 . 2 0 . 6 0 . 2 20 . 9 5 / / ( . ) 0 . 9 5 0 . 9 5 2 3 2 8 . 3 1 2 9 2 . 4 4 / 0 . 0 0 6 / ( . )i i ia B g q d W m K W m K 21 5 4 .9 8 / ( . )W m K 采用 R134a 制冷剂时在管内沸腾的表面传热系数比 R12 高 35% 45%，取 40%，则 21 5 4 . 9 8 1 . 4 2 0 7 . 4 9 / ( . )ia W m K （ 2）板管式蒸发器空气表面传热系数oa板管式蒸发器空气侧表面传热系数aca1 / 41 . 2 8 ( )aoacottaA d 式中 A 沿高度方向管排的修正系数，选蒸发器冷却排管为 5圈，查表可得A=1.25； at 冷冻室空气的平均温度为 -18oC ； 0t 板管式蒸发器内 R134a的蒸发温度为 -23.3oC ； 0d 管外径，单位为 mm, 0d=6.5mm 。 则板管式蒸发器空气侧传热系数 1 / 4 2 21 8 2 3 0 31 . 2 8 1 . 2 5 ( ) / ( ) 8 . 5 5 / ( )0 . 0 0 6 5aca W m K W m K 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（一般 1小于 10 2/( )W m K ），因此辐射换热相对来说不可忽略，空气侧的表面辐射换热系数 44 ( ) ( ) 1 0 0 1 0 0awcrawTTCa tt 式中 aT 冷冻室空气平均温度（单位 K）， 273 18 255aTK ； wT 蒸发器管子表面温度，因为蒸发器的管壁很薄，则内外表面温差不大，管子的外表面温度可视为与蒸发器管内的 R134a 的蒸发温度相同，2 7 3 2 3 . 3 2 4 9 . 7wTK 。 21 C 辐射系数，对于结霜表面去 245 .4 6 /( )W m K 则气侧的表面辐射换热系数 44222 5 5 2 4 9 . 75 . 4 6 ( ) ( ) 1 0 0 1 0 0 / ( ) 3 . 5 1 / ( )1 8 ( 2 3 . 3 )cra W m K W m K 空气侧的传热系数0a0 a c cra a a 式中 ,ac craa 空气侧的表面传热系数和辐射传热系数 ，单位（ 24/( )W m K ）。 曝光系数，对于平板可取 1.0 。 析湿系数，取 3 8 7 3 8 2 1 . 1 8 4( ) 0 . 7 9 7 1 8 ( 2 3 . 3 ) aop a ohhc t t 则空气侧的传热系数 220 ( 8 . 5 5 1 . 1 6 7 3 . 5 1 1 . 0 ) / ( ) 1 3 . 4 8 8 / ( )a c c ra a a W m K W m K （ 3）冷冻室蒸发器的传热系数0K冷冻室蒸发器馆内表面传热系数 22 1 6 . 9 7 / ( . )ia W m K，空气侧的表面传热系数20 1 3 . 4 9 / ( )a W m K。空气侧的传热系数远小于制冷 剂侧的传热系数，因此 0 osK e a 式中 e 考虑管内阻和管外霜层的修正系数。 e =0.8 0.9 s 翅片管的表面效率。取s=0.98 则 220 0 . 8 5 1 3 . 4 8 8 0 . 9 8 / ( ) 1 1 . 2 3 6 / ( )osK e a W m K W m K （ 4）冷冻室蒸发器的传热面积 A 冷冻室热负荷 39.866W,蒸发温度为 -23.3oC 冷冻室温度为 -18oC 。 2203 7 . 5 4 6 0 . 6 7 61 1 . 2 3 6 1 8 ( 2 3 . 3 ) FkQA m mK 22 电冰箱总体布置中冷冻室内传热面长度为 413mm，深度为 391mm，高度为281mm。故实际的传热面积： 22( 0 . 4 1 8 0 . 4 7 3 2 0 . 4 7 3 0 . 2 6 3 2 0 . 4 1 8 0 . 2 6 3 2 ) 0 . 7 5 4A m m 冷冻室传热面积的实际设计值大于冷冻室传热面积计算值，满足设计要求。二） .冷藏室蒸发器 冷藏室的热负荷RQ为 77.11W，冷藏室内的平均温度 5omtC，蒸发器内温度-23.3oC 冷藏室蒸发器采用单脊翅片盘管式蒸发器，采用 0.25mm 厚的吕板，使其 弯曲成 6.5mm 的管形通道，其翅片高取 22mm，翅片厚 2 0 . 2 5 0 . 5f m m m m 。（ 1）单脊翅片式蒸发器管外表面传热系数0a直冷式冰箱，采用单脊翅片盘式蒸发器 104001 . 2 8 ( )atta l 式中 at 冷藏室空气的平均温度为 5oC ； 0t 蒸发器内制冷剂 R134a的蒸发温度为 -23.3oC ； 0l 定型尺寸，取单脊翅片的翅高 , 0l=0.022m 。 则管外表面传热系数 11 220 440 05 2 3 . 31 . 2 8 ( ) 1 . 2 8 ( ) / ( ) 7 . 6 7 / ( )0 . 0 2 2atta W m K W m Kl （ 2）管外纵向平直翅片的翅片效率f()f th mhmh 式中 h 翅片的高度，单位 m ； m 定义参数，当翅片的深度比其厚度大得多时 0 32 2 7 . 7 1 2 . 2 82 0 3 . 5 0 . 5 1 0fam 23 上式中的0a、f、 分别为管外表面传热系数、肋厚、肋片的热导率。 翅片效率 33( ) (1 2 . 2 9 2 2 1 0 ) 0 . 9 7 41 2 . 2 9 2 2 1 0ft h m h t hmh （ 3）翅片的表面效率s121 ()Asfs AA 其中1A为一次传热面积，2A为二次传热面积，SA为总的传热面积，设翅片长度为 l 则 31 3 . 1 4 6 . 5 1 0 0 . 0 2A d l l l 32 2 2 2 2 1 0 0 . 0 4 4A h l l l 12 0 . 0 6 4sA A A l 表面效率s1211( ) ( 0 . 0 2 0 . 0 4 4 0 . 9 7 4 ) 0 . 9 8A 0 . 0 6 4sfs A A l ll （ 4）制冷剂在管内的传热系数ia由于制冷剂 R134a 在管内蒸发时的表面传热系数远大于空气自然对流表面传热系数，一次可以不计算管内表面传热系数。 （ 5）传热系数0K由于空气侧的表面传热系数远小于制冷剂侧的表面传热系数，因此 220 0 . 9 0 7 . 7 0 . 9 8 / ( ) 6 . 7 6 / ( )osK e a W m K W m K （ 6）传热面积及翅片长度 冷藏室蒸发器总的供热量 4412 ( ) ( ) 1 0 0 1 0 0Re TTQ K A A 其中黑度 为 0.9，辐射系数 为 245 .6 7 /( )W m K ，发射体热力学温度1T为 278K，接受体热力学温度 249.7K，传热温度 5 ( 2 3 . 3 ) 2 8 . 3 oe C 则传热面积 24 224444127 6 . 6 3 8 0 . 2 5 5 66 . 7 6 2 8 . 3 0 . 9 5 . 6 7 ( 2 . 7 8 ) ( 2 . 4 9 ) ( ) ( ) 1 0 0 1 0 0ReQA m mTTK 除去冷藏室蒸发器中连接管和连接板的传热面积 20.06m ， 翅片盘管的 传热面积 20 . 2 5 5 6 0 . 0 6 0 . 1 9 9 6sAm ，因为 12 0 . 0 6 4sA A A l ，则翅片管长度0 . 1 9 8 / 0 . 0 6 4 3 . 2 3lm 。 25 毛细管长度的计算 采用 R12 做制冷剂时压力差0 ( 1 3 4 8 . 0 6 1 3 2 . 4 9 6 ) 1 2 1 5 . 5 6 4kp p p k P a k P a V；查其饱和状态下的热力性质白表，温度对液体比体积的的影响不大，取温度为冷凝温度与蒸发温度的平均值，即 13otC ，查得液体比体积 330 . 7 2 6 4 1 0 /m k g 蒸汽比体积 30 .0 3 5 4 /m kg ，取干度 0.1x 。 则平均比体积 3 3 3 3( 0 . 7 2 6 4 1 0 0 . 9 0 . 0 3 5 4 0 . 1 ) / 4 . 2 1 1 0 /m k g m k g 其密度 1v 3331 / 2 3 7 . 5 3 /4 . 2 1 1 0 k g m k g m15oC 下液体粘度 30 . 2 3 5 1 0 P a S ，而气体粘度 31 2 . 4 3 1 0 P a S ，则平均粘度30 . 2 1 7 1 0 P a S 。已知制冷工致循环量 2 .9 6 /aG kg h ，选用内径 0.66mm 的毛细管，则制冷工质的流速 : 雷诺数值为 31 0 . 1 2 0 . 0 0 0 6 6 2 3 7 . 5 3 7 3 1 1 . 1 00 . 2 1 7 1 0ewdR 则毛细管长度 0 . 0 2 5 6 0 . 2 5221 . 2 1 6 1 0 7 3 1 1 . 1 0 0 . 0 0 0 6 6 1 . 9 30 . 1 5 8 0 . 1 5 8 2 1 0 . 1 2 2 3 7 . 5 5eP R dL m mw V 当采用 R134a 做制冷剂时其流量约减小 10% 20%，所以毛细管的 长度需增加，取毛细管的长度增加 20%，则毛细管的长度为： 1 . 9 3 1 . 2 2 . 3 2L m m 3222 . 9 6 4 . 2 1 1 0 /