冷风机设计计算

第二章冷空气参数的计算人工制冷是指通过制冷装置将热量从低温系统传递到高温系统，其代价是消耗机械能或电磁能、热能和太阳能形式的能量以获得低温并保持低温。目前，常用的制冷方法有蒸汽压缩制冷、蒸汽吸收制冷、蒸汽喷射制冷、吸附制冷、电加热制冷、磁制冷、涡流管制冷和热声制冷，其中最常用的是蒸汽压缩制冷。蒸汽压缩制冷利用气体的节流效应，通过绝热膨胀制冷。蒸汽压缩制冷分为单级蒸汽压缩制冷循环和多级蒸汽压缩制冷循环，发展形式很多。为了便于研究，这里采用最简单的单级蒸汽压缩制冷循环。单机压缩制冷循环系统主要由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器组成，如下图所示。制冷剂蒸汽仅被压缩一次，因此被称为单个单元蒸汽压缩。整体循环过程主要由四个过程组成：压缩过程、冷凝过程、节流过程和蒸发过程。每个过程在不同的部分完成，每个过程中制冷剂的状态是不同的。在空冷器的设计和计算中，应设计和计算循环的主要参数，并重点考虑与蒸发器相关的循环参数。在空气冷却器的设计过程中，必须根据给定的条件计算冷空气参数。冷空气参数是空冷器设计和计算的基础和依据。计算结果直接影响空气冷却器的选择和设计。因此，计算需要更高的精度，具有重要意义。冷空气的计算主要基于相关的经验公式和查表结果。计算内容大致可分为回风参数和送风参数。回风参数是空气冷却器蒸发器的进风参数，送风参数是空气冷却器的出风参数，即进入房间的空气参数。计算主要涉及冷空气的焓、含水量、密度、粘度和饱和蒸气压。2.1制冷循环的计算2.11已知条件：已知风干球的温度为0，回风的相对湿度为90%风干球温度：-3，供气相对湿度：95%大气压力：10132帕制冷量：5.4千瓦制冷剂：R222.12相关计算：1.查表显示R22的汽化潜热为210.55千焦/千克2.制冷剂循环：计算的制冷剂循环为115.412千克/小时2.2冷空气参数的计算1.热力学温度：T=t 273.15回风温度：273.15送风温度：270.152.水蒸气饱和压力：其中压力：水蒸气饱和压力：大气压力冷空气温度：绝对零度引入的数据：回风温度下水蒸气的饱和压力：611.32帕供应空气温度下的蒸汽饱和压力：490.34帕3.含水量：其中d:含水量：大气压力水蒸气饱和压力：相对湿度代入数据，回风含湿量为3.40克/公斤供气含水量：2.87克/千克4.空气密度：其中：空气密度：大气压力:水蒸气饱和压力t:空气温度:相对湿度代入数据，回风温度下的空气密度为1.29送风温度下的空气密度：1.305.动态粘度：其中：动态粘度t:气体温度绝对零度替换数据：回风动力粘度；供气动态粘度：6.运动粘度：其中v:运动粘度：动态粘度:空气密度引入数据：回风运动粘度：供气运动粘度：7.恒压比热容：其中：恒压比热容d:水分含量代入数据，定压回风比热容为1。千焦/(千克)恒压供气比热容：1。千焦/(千克)8.热导率：查找表：回风热导率：0.02442瓦/(米)供气热导率：0。W/(m)9.平均气温：10.冷空气参数的计算是空气冷却器的基础。在制冷循环计算的基础上，通过相关经验公式计算出冷空气的各种参数。通过这些参数，可以大致确定蒸发器的结构数据。第三章蒸发器的初步计算蒸发器是空气冷却器的核心部件。制冷剂在蒸发器中沸腾并吸收热量。热量通过管壁从管外的空气传递给制冷剂进行循环。风扇吹出冷空气以获得冷空气。蒸发器设计的好坏直接关系到空气冷却器的性能。在蒸发器设计中，制冷剂流量、空气量、蒸发温度等。以及由这些因素引起的空气阻力和霜冻。本章进行蒸发器的初步计算，即蒸发器结构的初步设计和翅片形式的初步计算。蒸发器是一种夹套管干式蒸发器，由纯铜管和铝板组成。套管广泛用于氟利昂制冷机的热交换器，其结构形式如下图所示，即在整片铝或铜(此处取铝片)按照一定的规则被冲压以形成穿过换热管的圆孔，从而铝片或铜片形成换热管的肋。冲孔圆孔有翻边，用于增加翅片和换热管之间的接触面积，并保持翅片之间的一定间距。肋条可以是整块铝板或铜板，也可以由几块铝板拼接而成(这里使用的是整块铝板)。在组装肋片时，为了保证铝片与换热管的紧密接触，一般采用10 10兆帕的宽容度胀管或带钢球的人，或将带钢球的推杆压入博物馆管内，利用钢球与圆管内径的过盈量来机械胀管。后一种管膨胀均匀，接触热阻小，可省去管内清洗和干燥的麻烦。因此，这里采用后者。干式蒸发器有许多优点：(1)当使用与润滑油互溶的制冷剂R22和R11时，只要管中制冷剂的流速大于4 m/s，润滑油就可以被带回到压缩机中。(2)充入的制冷剂的量相对较小，仅占管内部体积的约40%，约为全液体蒸发器的1/31/2或更少。(3)对于冷却剂为水的蒸发器，当蒸发温度在0左右，冷却剂在管外时，不会发生冻结事故，冷能损失较少。(4)可采用热力膨胀阀行业，比浮球阀更简单、更可靠。3.1蒸发器结构的初步规划3.11蒸发器结构的初步假设1.管道：材质：纯铜光管外径：9.52毫米管道内径：8.52毫米管道壁厚：0.5毫米管道布置方式：正三角形布置导热系数：203.5管数：7管每管数：14管道间距：25.4毫米2.散热片：材料：铝散热片间距：4.5毫米翅片厚度：0.2毫米翅片形式：窗式，亲水膜处理3.12蒸发器结构的初步计算1.最窄流面积与迎风面积之比：其中：最窄流面积与迎风面积之比为S:管间距D:铜管外径：翅片间距:翅片厚度代入数据，最窄流面积与迎风面积之比为0.597412.最窄段流速：4.4m/s(根据经验通常为3-6m/s)3.最窄的横截面积：替代数据是，4.迎风面积：其中，A:迎风面积a:最窄横截面积:最窄流面积与迎风面积之比替代数据：迎风面积：0.3645.总翅片高度：其中，h:总翅片高度n:每排管束s:管道间距代入数据，总鳍高为0.3556米6.沿气流方向的翅片长度：其中，l:翅片沿气流方向的长度n:每排管束s:管道间距代入数据，沿气流方向的翅片长度为0.154米7.每根管子的长度(即翅片宽度):替代数据为：8.换热管的总长度：替代数据为：9.迎面风速：引入的数据有：3.2.每米管道的肋数：替代数据是3.每米管道的长肋表面积：替代数据为：4.每米管道长度的铜管表面积：其中：铜管表面积d每米管长：铜管外径:翅片厚度n:每米管道的翅片数量代入数据，每米管道长度的铜管表面积如下：5.每米管道长度的总表面积：引入的数据有：6.总表面积：替代数据为：7.肋骨表面积：引入的数据有：8.铜管的总表面积：替代数据为：9.铜管内径：8.52毫米10.总内表面积：其中，a:总内表面积d:铜管内径l:换热管的总长度替代数据：总内表面积：2.6811.外表面面积与内表面面积之比：替代数据为：3.3本章概述本章的主要目的是根据上一章计算的参数确定蒸发器的基本形式和基本参数，并在此基础上计算与蒸发器和翅片相关的各种参数，为下一章传热系数的计算提供依据。第四章蒸发器传热计算蒸发器和冷凝器是制冷系统中重要的换热设备。它们的流动和传热特性对整个制冷系统的性能指标有重大影响。这些热交换装置包括热传导、对流热交换、相变传热和其他传热方法。制冷系统中使用的热交换设备主要采用分隔壁热交换器的形式，即冷、热流体通过固体壁面进行热交换的热交换器(这里涉及的蒸发器是分隔壁圆管传热热交换器)。下图显示了通过单层圆管的典型传热过程。圆管的两侧分别设有热流体冷流体和冷热流体通过圆管壁进行热交换。这种传热过程包括三个串联的环节：(1)热流体和壁的高温侧之间的对流传热；(2)从壁面的高温侧到壁面的低温侧的固体壁热传导；(3)壁的低温侧和冷流体之间的对流传热。在本文的设计中，随着温度的降低，高温侧可能会有小水滴析出，甚至产生霜层，而低温侧是一个相变传热过程，因此这三个过程需要用不同的公式分别计算。在蒸发器运行过程中，污垢对传热系数有一定的影响。运行一段时间后，热交换器表面会形成一些污垢。污垢的导热性非常差，因此在热交换器的表面上形成污垢之后，热交换器的实际热交换量减少，并且热交换器的实际热交换能力减弱。因此，在换热器的设计中应考虑污垢的影响。然而，热交换器表面污垢的类型、组成和性质与热交换器的运行条件和工作介质本身的特性有关，很难获得理论分析结果。目前，大部分设计数据来自实验，数据会因实验条件的不同而有很大差异。为了分析和研究污垢的影响，引入了污垢系数。本文中的所有污垢系数都是在参考相关数据后从经验数据中获得的。此外，由于管外的热交换温度已经低于冷空气的露点温度，在冷却过程中将会分离出小水滴。湿系数代表热和湿交换中总热与显热的比率，它代表由于湿交换而增加的热交换。换句话说，湿冷却过程中的总热量等于干冷却显热的倍(等于湿冷却)。因此，增加除湿系数意味着增加潜热交换和增加除湿能力。因此，应计算水分分析系数。另一方面，小水滴的出现会导致霜层的出现，而霜层的出现又会导致霜层的形成:翅片间距d:铜管外径:空气供应热导率h:散热片高度代入数据，放热系数为128.534.2管内沸腾放热的计算1.循环数：72.质量