家用空调设计计算说明书

1、制冷系统课程设计说明书热能与动力工程专业目录一、设计工况3.二、压缩机选型 3.三、热力计算5.1、 循环工况:5.2、热力计算：6.四、 蒸发器设计计算 7.1、设计工况：72、计算过程：83、风机的选择184、汇总18五、冷凝器换热计算19第一部分：设计计算19一、设计计算流程图 19二、设计计算193、计算输出25第二部分：校核计算25一、校核计算流程图 25二、计算过程26六、节流装置的估算和选配 27七、空调电器系统28亠、设计工况3KW机组，半封闭压缩机，风冷冷凝器，风冷蒸发 器，毛细管，制冷剂R22,蒸发温度5C,过热度20C, 冷凝温度50C,过冷度5C1、压缩机选型1、选型条

2、件：制冷量3kW制冷剂R22,蒸发温度5C,过热度20C,冷凝温度50C,过冷度5C。2、选型结果：使用压缩机选型软件select 6,选择型号为DKM-75的半封闭往复式压缩机。a. 其基本参数如下：制冷量 3.15kW,输入功率1.06kW, cop为2.97，电流(400V)2A,质量流量 18.9g/s，放热 3.65kWb.b.其技术参数:压谿机DKM-75机械婪數排劉別HzLm引hr3.97汽虹数2缸徑衍程34.3/23.S长度度*355/235iCft p mm2BD净重kg39毛重，Rg41V2羽汽管，英寸1/22B最丈静压，barg22.5油塾升0.65盍装地脚【孔创.筛20

3、9x162 (11Q)声压级茉.分贝45电气蚤班最大运行电逮鼻2.4堵转电涼A12.2电机透项EWL30O2OV/3/5OHzc.压缩机图纸:d.附件压缩机DKMJ5附件已配地脚弹簧4附件冋选件附加冷却单/跟向水冷盘鶯时加冷却25W卧式风扇附协冷却7W立式凤扇曲铀辑加热器2阳內置式蒔换器琶件笄联运行3、压缩机的定位与固定定位见设计制图；固定方法：将压缩机焊接在钢板上，再将钢板 与外机底部用螺拴固定。三、热力计算1、循环工况：根据已知条件，通过压焓图以及相关公式求出如图1-1各关键点参数 值：P 4h图1-1蒸汽压缩式制冷循环p-h图（其中1-2s是压缩机实际压缩过程，而1-2是压缩机理论压缩过

4、程，为等熵过程。）点号P/ MPat/ Ch/ (KJ/kg)v / (m3/kg )00.58375407.14310.583725421.9030.04464521.9423455.26131.942345256.384 0-0 K斗肿竝廨 2、热力计算：(1) 单位质量制冷量q。qo=ho-h4=4O7.143 KJ/kg -256.384 KJ/kg =150.759 KJ/kg(2) 单位容积制冷量qzvqzv=qo/v 1=150.759 KJ/kg /0.044645 m 3/kg=3376.840KJ/m(3) 理论比功ww=h2-h1=455.261 KJ/kg- 421.9

5、03 KJ/Kg=33.358 KJ/Kg(4) 指示功率wi = w/ n i=33.358 KJ/Kg /0.8=41.698 KJ/Kg(5) 性能系数。理论值 COP二q。/w = 150.759 KJ/Kg /33.358 KJ/Kg =4.52指示值 COPi= q 0/ Wi =150.759 KJ/kg / 41.698 KJ/kg=3.62(6) 冷凝器的单位负荷h2s=wi+h1=41.698 KJ/kg+421.903 KJ/kg=463.601 KJ/kgqk=h2s-h3=463.601 KJ/kg-256.384 KJ/kg=207.217 KJ/kg(7) 制冷剂

6、循环质量流量qm= 0/q0=3 KW/150.759 KJ/kg=0.01990kg/s(8) 实际输气量和理论输气量3qvs=qmV1= 0.01990kg/s x 0.044645 m3/kg=0.00089m /s33qvh =qvs/ 入=0.00089 m /s /0.8=0.00111 m /s(9) 压缩机的理论功率和指示功率P= qm w=0.01990kg/s x 33.358 KJ/Kg =0.664 KWP i=P/ n i =0.664KW/0.8=0.830KW(10) 冷凝器热负荷 k=qm qk=0.01990kg/s x 207.217 KJ/kg=4.124

7、KW四、蒸发器设计计算1、设计工况：进口空气的干球温度是ta1=27C，湿球温度是ts1 = 19.5 C;管内制冷剂R22的蒸发温度t=5C，当地大气压101.32kPa;要求出口空气的干球温度ta2 = 17.5 C ,湿球温度ts2 = 14.6 C;蒸发器制冷量0 =3000W2、计算过程：选定蒸发器的结构参数选用10mm 0.7mm的紫铜管，翅片选用厚为：.f = 0.2mm的铝套片, 翅片间距Sf = 2.2mm。管束按正三角形叉排排列，垂直于流动方向的 管间距s =25mm，沿流动方向的管排数=2，迎面风速Uf =2m/s。计算几何参数翅片为平直套片，考虑套片后的管外径为db =

8、d02、f =10mm 2 0.2mm =10.4mm沿气流流动方向的管间距为S =sicos30 =25 0.866mm = 21.65mm沿气流方向套片的长度L = 2s2 = 2 21.65 =43.3 mm每米管长翅片的外表面面积(J! 2 Taf =2 隔 _：db i4 丿 Sf=2 0.025m 0.02165m-0.25：0.0104m2 /0.0022m2=0.4148m /m每米管长翅片间的管子表面面积- m2, m = 0.0297m2； m0.00221ab = db sf - f3.1416 0.01040.0022-0.0002Sf每米管长的总外表面面积af =af

9、 +4 =(0.4148+0.0297)m2/m = 0.4445m2/m每米管长的外表面面积2 1 2 /abo = ：db 1 = : 0.0104 1m . m = 0.03267m ： m每米管长的内表面面积ai =二 di 110-0.721000m = 0.02702 m每米管长平均直径处的表面面积amdm 0104 .00861 ml m = 0.02984 m2. m由以上计算得af / abo = 0.4445/0.03267 =13.606备注：铜管内径di=0.0086mm计算空气侧干表面传热系数1) 空气的物性空气的平均温度为ta1 ta227C 17.5C2二 22.

10、25C空气在此温度下的物性约为；-1.1966kg/m3, Cpa =1005J/kg K , Pra =0.7026, va =15.88 10“ m2 / s2)最窄界面处的空气流速U max _ Uf=225mm 2.2mm(25mm -10.4mm) (2.2 mm - 0.2mm)=3.77 m s3)空气侧干表面传热系数空气侧干表面传热系数计算_0.4j =0.0014+0.2618Red0.15Y= 0.0014 0.2618aboUmaxdb%vaabomax b= 0.0014 0.2618 i 3.77 0.010415.88 10-6f4_0.15汉（13.606 ）=

11、0.00918j ! ： U Ca max paho 2/3Pra0.00918 1.1966kg/m3 3.77m/s 1005J / kg K2/30.7026= 52.66 W/ m2 K(4)确定空气在蒸发器内的状态变化过程根据给定的空气进出口温度，由湿空气的h_d图可得图4-29旌空气的狀态变化hi =55.6KJ ； kg , h2 =40.7 KJ kg , d 11.1 g； kg , d2 =9.2g； kg。在图上接空气的进出口状态点1和点2,并延长与饱和空气线(=1.0) 相交于点，该点的参数是 忙=29.5J/kg , tw=9 C, d豹= 7.13g/kg。在蒸发器

12、中，空气的平均比焓为kJ/kg =47.1kJ/kg“厂 55.640.729.5 + 厂厂cc厂.55.6 29.5ln40.7-29.5 丿在h-d图上按过程线与 =47.1kJkg线的交点读得tm = 214 C , d m =10g；kg o析湿系数可由下式确定:匸=1 2.46 也也1 - 2.46 10 - 7.13 二 1.57tm -站（21.4-9）(5)循环空气量的计算3W 3600qmh -h255.6kJ/kg -47.1kJ /kg=1271 kg/h进口状态下空气的比体积可由下式确定:RaT1 1 0.0016d1-1 :287.4273 271 0.0016 11

13、.1PB101320=0.866m3； kg故循环空气的体积流量为qV,a =qmW =1271kg/hx 0.866m3/kg = 1101m3/h(6)空气侧当量表面传热系数的计算当量表面传热系数对于正三角形叉排排列的平直套片管束，翅片效率f可由式=呼计算叉排翅片可视为正六角形且此时翅片的长对边距离和短对边距离之比为廿Jm=f=故51.27mA0.3=1.27251 - 0.3 = 2.554B10.4肋片折合高度为d104h b 亠1 1 0.35In 宀2.554 -1 1 0.351 n2.554 = 10.733mm22=2 5266 1.5m 59.06 m.237 0.2 10

14、故在凝露工况下的翅片效率为910733m )=0.884659.06m0.010733mth(mh ) th(59.06mf mh当量表面传热系数为2 2hj =1.57 52.66W/m20.8846 0.4148m /m 0.0297m /m K2 20.4148m /m+0.0297m /m=73.77 W/ m2 K(7)管内R22蒸发时表面传热系数的计算R22在j =5七时的物性为：饱和液体的比定压热容Cp=1.198kJ/(kg K )饱和蒸汽的比定压热容Cp,g =0.658kJ/(kg K )饱和液体的密度-=1267.40kg/m3饱和蒸汽的密度订二25.53kg/m3汽化潜

15、热 r =201.16kJ / kg饱和压力Ps =583.78kPa表面张力二=1.12 10液体的动力粘度7 =256 10 Pa s蒸汽的动力粘度叮=8.42 10Pa s液体的热导率产93 103W/mK蒸汽的热导率严93 10-W/ m K液体普朗特数Pri =3.29蒸汽普朗特常数Pr 0.735R22在管内蒸发的表面传热系数可由式 匹二G C。a（25Fi ）B +C2 BC F计 hl算。已知R22进入蒸发器时的干度为=0.16，出口干度X2 =1.0,则R223W 3600的总质量流量为q 二 汉3600 = =63.92kg / hm rxz-x,201.16kJ / kg

16、 1.0-0.16作为迭代计算的初值，取q =11.3 kW/m2,R22在管内的质量流速为qi = 100kg/ m2 s ,则总的流通截面面积为A= qm , =63.92kg/h =1.776 10m23600qi3600 100每根管子的有效流通截面面积为2 2Ai=5.8 10喘蒸发器的分路数Z= jA = 1.776 105 m =3.06 Ai5.8 10 m取Z=3,则每一分路中R22的质量流量为qm,d =qm = 63.92kg/h =21.31 kg/hZ3每一分路中R134a在管内的实际质量流速为G=_g匚二=102.06 kg /(m2 s)3600A3600 5.8

17、 10 m于是=5.50 10-B = q =11.3Bo=2Gir 102.06kg/ m s 201.16kJ/kgCo =q xfp 、1 g0.5:X1 +X2 ”1 2 Xp1】1丿为+x2etect过流检测电路6. 低电压检测电路采用电阻分压原理，CPU利用AD采集对7805前端的12V电压进行检 测。当电网掉电后，AD端会采集到7805前端的12V电压的降低，由 于7805输出端电容的存在，所以即使12V电压降低到6V, 7805仍能 提供5V电压使CPUE常工作，此时，CPU立即将空调当前的运行参 数保存在AT24C01里面。低电压检测电路7. 压缩机、四通阀、外风机和负离子产生器（健康运行）的控制压缩机、室外风机、四通阀和负离子产生器均由AC220V供电，所以通过继电器控制AC220V勺通断便可以控制各个部分的运行。R1为压敏电阻，用于过压保护。SI1为保险管。插座J2为AC220V输出端，外接变压器，将 AC220V降压，降压后接到电源模块，分别得到 DC12V和 DC5V压