冷风机与风冷冷凝器设计开题报告

附件b:毕业设计(论文)开放报告1、主题的目的和重要性(包括国内外研究现状分析或设计方案比较、选择分析等)1.1主题的目的随着世界经济的发展，世界常规能源消耗越来越大，储量越来越少，能源价格持续上涨，要解决这个问题，需要找到新能源替代品的两种方法：和目前限定的常规能源节约和合理利用。在全球能源消费构成中，夏季空调能耗的比重越来越大。据统计夏季空调用电约占总功率的40%，研究空调产品换热器的传热效率，提高空调产品的节能指标非常重要。空调、冷冻库等家用制冷设备和工业制冷设备的生产在我国已经有了很大的发展，在产量方面属于世界前列，属于生产大国。但是技术上与欧美等发达国家相比，存在一些差异，还不属于技术大国，也不是空调产品强国。可持续发展是当今世界各国共同的总体战略，也是我国发展的主要战略。节约能源消费保护自然环境是经济和社会可持续发展战略的需要对冰箱制造业的发展提出了新的要求并指出了发展方向冷风作为空调单元的核心部件，其性能直接影响空调单元的性能。因此，着重研究国内外冷风计量仪表，连续热力计算方法不到几十种，各有其优缺点，在国内外空调设计手册和教科书中采用的几种主要热力计算方法计算中，不能更全面、更准确地反映风冷的性能。本论文还对空冷凝汽器进行了相应的理论分析和实验研究，获得了大量的实验数据，通过数据处理分析，得出了空冷凝汽器传热性能和风量测试的一系列结论，对凝汽器结构的优化设计有很好的参考。1.2国内外研究现状和设计方案比较国内外1.2.1冷却风扇研究现状冷风机是低温储存、空调等空调系统的重要组成部分，运行温度低，因此为了经常结霜、正常工作，必须不经过蒸发器的定期除霜程序。这不仅会消耗额外的能量，而且如果除霜中空调系统的运行中断，整个冷却系统的冷却效果会大大降低，因此，在结霜的条件下，了解冷风机的工作特性、结霜的形成规则以及对蒸发器工作性能的影响，并指导系统优化和合理除霜，提高空冷器的性能，这就是我们持续研究制冷设备的原因和动力。冷风是空调系统中水和风侧子系统的重要接口，国内外致力于传热强化、热力计算方法、模拟、扩大应用范围、开发更紧凑的翅片管水冷表面冷却器等。目前空调用制冷机大部分采用黄铜套铝板材结构，少量使用钢管铝针、铝针等，但最终目标是采用新技术，加强表面冷却器的传热，以提高单位冷却能力，提高空气效率处理，减少冷风电阻器，产品结构更小，减少铜、铝等金属材料的使用。管针铝针换热器的研究结果表明，热阻分布是管内热阻和铜管针的接触热阻，管外空气的热阻比是2: 1: 7，外翅片换热器仍然是限制换热器性能的主要因素。因此，提高空气侧传热系数成为管-销换热器强化传热的重要问题。翅片结构形式包括间隙、厚度、形状等，对翅片管换热器的传热性能和阻力性能影响很大，可以改变翅片结构，增加翅片的传热面积，加强空气侧气流扰动，提高空气侧传热系数。对冷风装置结构优化为最佳传热状态的方法进行了国内外从实验到数值模拟的大量研究。目前使用的机翼种类主要是板型、褶皱型(波纹板等)和开口型(如缝合型、百叶窗等)，板型以外的板型对传热有明显的强化效果，因此也称为加强销。平翅片管换热器在制造上简单、方便、耐用、应用前景高，仍然是最常用的翅片管换热器之一，国内外研究最多。狭缝销和快门销依赖于破坏空气边界层的原理，减少空气侧热阻，改善传热，目前广泛应用于空调系统。波形销可以增加气流，适当地混合气流，提高空气侧传热，目前这三种强化管换热器中研究最多。1.2.2风冷冷凝器国内外研究现状空调的冷凝器和蒸发器统称为热交换器。换热器的性能直接影响空调的制冷性能，金属材料消耗大，体积大，占空调总重量的50%-70%，所占用的空间直接影响空调的体积，因此开发高效换热器非常重要。提高凝汽器的传热效率，以一定的热量和能耗为前提，使装置小型化，减少安装空间和材料消耗，降低成本，是现阶段凝汽器开发的一般趋势。目前，空调设备的冷凝器多用水冷及风冷设备。水冷冷凝器将高压气体制冷剂冷却成水凝结。使用水冷冷凝器可以获得较低的冷凝温度，因此更有利于冷却系统的冷却功能和运行经济性。风冷制冷用空气冷凝气体制冷，整个负荷下风冷冷凝器的冷凝温度高于水冷冷凝器，风冷制冷机组的性能系数相对较低。因此，相当于同样冷量的风冷冷凝器的制冷压缩机需要更多的电力来运转。但是，如果只有部分负荷，风冷和水冷装置的性能系数几乎没有差别。1.2.3空冷与水冷冷水机组比较水冷和空冷冷却是目前工业设备中最重要的两种冷却方法。两种冷却方式都有优点和缺点，可以根据情况进行选择。如果冷却水供应困难，需要严格控制环境污染，自然选择空冷器。如果面积有限，空间有限，水源也不会有问题。但一般来说，需要进行整体比较，因为影响因素更为复杂。专家已经做了很多分析和比较，一般认为空冷的优点高于水冷，因此在水源比较充足的地方也建议使用空冷。空冷的优点主要包括：1)环境污染少。2)空气可以自由获取。3)场地选择不受限制。4)空气腐蚀性低，设备寿命长。5)空气侧压降小，运行成本低。空冷系统的维护成本通常只有水冷系统的20%-30%。7)风扇断电后，仍有30%到40%的自然冷却能力。8)没有二次水冷问题。空冷的缺点是：1)空气的比热小，冷却效果取决于温度温度，因此通常更难将流程流体冷却到环境温度。(2)大气温度波动严重，风、雨、阳光、季节的变化都会影响空冷器的性能，冬天会引起管内介质的冻结；3)空气侧膜的传热系数低，空气冷却器的冷却面积大得多。空冷器不能靠近建筑物、人树等大障碍物。否则会发生热空气循环；5)需要用特殊工艺设备制造翅片管。噪音大。水冷的优点主要是：1)水冷一般将工艺流体冷却刀降低到比环境空气温度高2-3 以上，循环水可以在冷却塔中冷却到接近环境湿球温度。2)水冷对环境温度变化不敏感。3)冷水器的结构紧凑，冷却区域比空冷器小得多。4)水冷装置可以安装在管线以下等其他设备之间。5)普通管换热器可以满足要求。6)噪音小。水冷的缺点主要包括：1)环境污染严重。(2)冷却剂经常受到水源的限制。要安装管线和泵站等设施。3)特别是对大型工厂和设备，在选择场地时，必须考虑到充足的水源。4)水腐蚀性强，必须处理，防止结垢和杂质沉淀；5)由于循环水压头高(取决于冷却器和冷水塔的相对位置)，水冷能耗高。(6)由于水冷设备，容易结垢，在温暖的气候下，微生物容易生长，附着在冷却器表面，经常中断清洗：7)电源供应中断，即全部停产。1.2.4风冷和水冷冷凝器冰箱比较冷负荷在整个夏天分布很不均匀，在一天中，不同时间的负荷也很不同。各种家用或商用空调以最大负荷运转的时间将极为有限。据统计，一般空调负荷运行90%以上的时间只有总时间的7-8%，而负荷低于60%的运行时间为50-60%。也就是说，家用空调在整个夏天几乎全部负荷运行。因此，一般来说，空调热水器的年功耗并不比水冷设备高。水冷冰箱以湿球温度为基准，湿球温度变化不大，更适合低地区。风冷冰箱以干球温度为标准，在一天内干球温度变化很大的地区使用比较有利。干球温度稍低，冷却效果更好。根据使用条件，风冷冷凝器常用于干燥和缺水地区，水冷冷凝器常用于水资源丰富的地区。但是，我国工业农业用水量逐年增加，节约用水的呼声越来越高，使用节水型风冷冷凝器将成为主要选择。随着城市建设对建筑物外观的要求，冷却塔的使用越来越少，风冷式冰箱的需求也越来越大。风冷冷凝器不需要各种水力管、阀门，加工成本低。与此同时，水冷冷凝器应根据水质定期除垢，否则传热系数将大幅降低，但除垢的化学或物理性代价很高。风冷冷凝器的灰尘堆积也减少了传热系数，但清洁简单，经济性更好。2、主题课题、主要研究内容、实现方法2.1挑战该测试装置可以准确测量冷却风扇的冷却能力、功耗和单位功率冷却能力以及其他参数。可以测量风冷冷凝器的风量和其他技术数据。使用可编程顺序控制器的设备操作非常直观和可靠。测量值可以在计算机上执行数据收集和存档，自动打印测试报告，分析测试结果和测试数据。2.2主要研究内容2.2.1冷却风扇和风冷冷凝器的主要测试条件冷风扇的主要测试条件如表1所示。表1制冷剂直接蒸发空气冷却器公称条件工作条件名称空气进口温度(干球)(c)蒸发温度(c)过热/进口温差过冷制冷剂温度(c)标准条件11000.6530标准条件20-8标准条件3-18-2520标准条件4-25-31标准条件5-34-40注意：1)如果制冷剂-油混合物液体的油分低于1%，则无需根据油分修改冷却能力。2)冷却器的空气进口湿球温度必须保证冷却盘管基本没有结霜或基本没有凝结水。3)吸入露点温度(相应的蒸发湿度)对应于冷却器的出口状态。4)进口温差是指空气进口温度(干球)和吸入露点温度(相应的蒸发温度)之间的温差。5)制冷剂液体温度在测试时应允许2 的偏差，同时保证至少3 的过冷度。6)参考标准：GB/t 2519-2010 制冷用空气冷却器风冷空调的基本参数见表2表2风冷空调的基本参数大湖公称冷却(热)量wEER，COPW/WLF7，000至14，0002.5014，000至28，0002.5028，000至50，0002.4550，000至80，0002.4080，000至100，0002.35100，000至150，0002.30150 0002.30注意：1)上表中的所有参数都是可针对被测试机器的各种操作条件运行和测试的最小值和最大值。2)风量测量标准：GB/t 17738-1999 单元式空气调节机试验方法2.2.2研究的主要内容1)文献研究、方案比较；2)冷风机方案设计；3)风冷冷凝器方案设计；4)设备选择；5)构建三维模型；6)设计方案评价；2.3制冷空气冷却器(冷风机)装置设计2.3.1这个实验的实验方法a)校准箱量热法b)制冷剂液体流量计方法2.3.2校准箱热量计方法校准箱量热计方法是通过测量输入校准箱量热计的总热量，包括输入功率和泄漏热量的总和(不包括冷却器输入功率)来测量冷却器冷却量的方法。在进行过冷实验或泄漏系数校准实验时，校准箱必须位于环境侧和500mm以下间隔的特定大小的实验室中。用校准箱方法进行冷却能力测试时，如果内部和外部温差不超过25%，校准箱的泄漏列不应超过500W，如果泄漏列超过500W，则不应超过正在测量的冷却器公称冷却容量的20%。冷却器放在校准箱热量表上，该热量表应位于可调节温度的车厢内。校准箱必须能承受内外100Pa压力差。冷却器试验期间，供应和回流管必须隔热。进入冷却器的空气温度测量点必须在8个或8个以下，距离进气口150mm，均匀分布在与进气口平行的剖面上。或者，使用取样器在与进气口相距150mm并且与进气口平行的剖面上进行温度测量。校准箱内必须安装能够满足校准箱和冷却器冷却能力测试的加热装置。泄漏系数校准测试：1)关闭所有校准箱热量表的开口2)温度测量点放置3)用电加热器加热校准盒热量表，使校准盒内部温度至少超过周围环境间温度20 。4)校准箱内部和外部温度达到稳定状态，即测量点之间的温度值差异不超过1.5 ，平均温度波动不超过1 ，存储30分钟以上，然后开始测试。5)该校准箱热量表输入功率(包括风扇等输入功率)是在室内外温差下该校准箱的泄漏热量。6)每15分钟连续测量6次，记录温度，测量温度平均值，记录输入的总功率。测试要求：冷却器在设定的蒸发温度下稳定工作。启动电加热器或通风机等辅助设备，测量试验对象冷却器的通风温度，使旋风温度测量点的温度稳定。也就是说，测量点之间的温差不超过2 ，平均温度波动不超过1 ，冷却器应在每个测试条件和每个测量点的温度稳定后读取读数。泄漏系数计算如下：K=(Wd Wt)/(T1-T2)正常：k-每瓦摄氏度(w/c)的泄漏系数；Wd-加热设备的平均功耗以瓦(w)为单位。wt-calliver热量计其他辅助设备以瓦(w)为单位消耗平均功率。T1-校准箱的平均温度，以摄氏度(c)为单位。T2-校准箱外部的平均温度，以摄氏度(c)为单位。冷却器的冷却能力按Q=Wd Wt K(T2-T1)计算式：q-冷却器的冷却能力，瓦(