面向电动汽车的新型吸附式蓄热蓄冷装置设计

1、 本科生毕业设计题 目 面向电动汽车的新型吸附式蓄热蓄冷装置设计学 院 专 业 学生姓名 学 号 年级 指导教师 教务处制表二一四 年 六 月 三 日四川大学本科毕业设计 面向电动汽车的新型吸附式蓄热蓄冷装置设计面向电动汽车的新型吸附式蓄热蓄冷装置设计过程装备与控制工程学生： 指导老师： 摘要 随着社会发展，电动汽车越来越受到人们青睐，这也对电动汽车空调的研究开发提出了新的课题与挑战。虽然基于吸附式的空调系统自己的优势使得这种方式成为主要热能来源，但是它们通常的COP值较低，而且往往是笨重和沉重的。紧凑和轻量级ATB需要替换现有的空调系统在电动汽车中使用的电池。于是我们利用能够提供大的冷却和加

2、热能力的新型吸附剂。另外吸附床的整体设计也是一个关键因素。这个装置能合理利用影响加热和冷却速度的各项参数,并从特殊途径进一步改善热电池的整体性能。 在各种新型制冷方式中,固体吸附制冷受到了人们特别的重视。从环保的角度讲,固体吸附式制冷系统密封,可以使用水、甲醇、氨等无公害自然工质为制冷剂,臭氧层破坏系数(oDP)和温室效应系数(GwP)均为零31,消除了对生态环境的不良影响,适合当前环保要求:从能源利用的角度讲,吸附制冷系统的驱动力可以利用较低温度的太阳能、工业废热等低品位能源,提高了热机的能量利用效率。 沸石-水蒸气热化学蓄热技术具有蓄热密度大，不需要保温，价格便宜和安全环保等优点。 因此找

3、到新型复合固化吸附结构并利用沸石-水蒸气热化学蓄热技术实现热电池的性能提升。关键词：新型制冷，沸石-水分子筛，蓄热，A new adsorption type for electric vehicle regenerative thermal storage device design Process Equipment and Control EngineeringStudent: Enxin Fan Supervisor: Zewei BaoAbstract With the development of society, the electric car is more and more

4、 favored by people, the research and development of electric automobile air conditioning brings new issues and challenges. Although the adsorption air conditioning system based on the advantages of their own making this way has become the main source of heat, but they usually have lower COP values,

5、but also tend to be bulky and heavy. Compact and lightweight ATB need to replace the existing air conditioning system used in electric vehicle battery. So we use a new adsorbent can provide high cooling and heating capacity. In addition to the overall design of adsorbent bed is one of the key factor

6、s. This device can reasonably use the parameters affecting the heating and cooling rate, and further improve the overall performance of thermal battery from a special way. Zeolite water vapor thermochemical heat storage technology has high heat storage density, without insulation, cheap and safety a

7、nd environmental protection etc. So to find new composite curing structure and the use of adsorption performance of zeolite water vapor thermochemical heat storage technology to achieve thermal battery upgrade.Keyword：A new type of coolingwater,zeolitemolecular sieve,heat storage,第1章 绪 论11.1 早期蓄冷蓄热装

8、置的技术发展11.2 蓄冷技术21.2.1 显热蓄冷21.2.2 相变潜热蓄冷2 1.3 蓄热技术31.3.1 显热蓄热31.3.2 潜热蓄热31.3.3 化学蓄热31.4 选 题 意 义31.5 主 要 研 究 内 容3第2章 沸石分子筛-水吸附系统42.1 沸石分子筛-水吸附式系统的工作原理42.2 沸石分子筛-水吸附式系统的主要部件52.3 沸石分子筛-水吸附式系统的特点与应用52.4 吸附传热的优化方法5第3章 沸石分子筛-水蓄热系统设计53.1 给 定 条 件53.2 蓄热系统反应过程分析5第4章 吸附床设计计算64.1 吸附床设计计算64.2 沸石吸附质的反应用量64.3 确定物性

9、参数74.4 计算传热面积74.5 确定反应器跟换热管的尺寸8第5章 储液罐设计计算105.1 储液罐结构方案15.2 反应条件方案15.3 吸附水用沸石用量15.4 确定物性参数15.5 计算螺旋管换热面积15.5.1 以热水管为基准计算换热面积15.5.2 以冷却水为基准计算1第6章 冷凝器的设计计算1第7章 蒸发器的设计计算16.1 冷凝器16.2 流量调节阀16.3 蒸发器1 第8章 零部件的选取1第9章 系统流程图18.1 吸附床图18.2 零件图18.3 吸附系统总图1第10章 结论1参考文献1致谢1第1章 绪论 随着世界经济的告诉发展和能耗的增加，能源与环境问题已经成为全世界共同

10、关注的一个热点话题，吸附式制冷作为一种第品味热能驱动的绿色制冷技术，被认为成为能源利用和环境保护的有效中间链。另外，随着人们生活水平的提高,制冷装置己成为现代生活必备的设施之一。现在普遍使用的电冰箱和空调(电驱动机械压缩式制冷系统)的制冷工质多为氯氟烃类(CFCs)化学物质。CFCs对大气臭氧层的破坏和温室效应己引起广泛的关注,国际上已开始采取限制到完全禁止使用CFCs。虽然己经开发出制冷剂R134a作为CFCs的替代物,但它仍是温室气体(GWP=0.34),在欧盟将最晚于2015年禁止使用HCFCs。这迫使各国制冷界不但加紧研究无公害、性能优异的制冷剂作为CFCs的替代物.而且以更加积极的态

11、度研究和开发其他无CFCs工质的新型制冷方式。随着电动汽车技术的不断进步,电动汽车产业化的趋势越来越明显。作为未来主要潜在车型,电动汽车也需要为驾乘人员提供舒适的环境,并且拥有一套节能高效的电动空调系统对电动汽车开拓市场也是至关重要的。然而，现有的电动汽车空调在工作时需要消耗大量电能，由于作为驱动能量来源的蓄电池容量有限，空调系统的能耗对电动汽车的续行里程有较大的影响。采用吸附蓄能功能的样机实验系统主要针对内燃机车司机室吸附式空调而设计。由于内燃机车司机室吸附式空调器实在高速运行，频繁低幅震动的机车上使用的特殊空调装置，机车上安装空间有限，对系统的安全可靠性，可维护性及使用寿命的苛刻要求。要求

12、系统在确保制冷性能的前提下，应尽可能的选取最简洁，可靠的制冷循环系统，利用 安全，性质稳定的吸附质工质对，采用简单紧凑的结构方式。1.1 国内外蓄冷蓄热技术发展 国外空调蓄冷技术起步较早，世界上首次真正采用人工制冷的蓄冷空调出现在1930年前后的美国。至90年代末空调蓄冷系统已相当普及，约有4000多个蓄冷系统在运行。 欧洲、日本等经济发达国家继美国之后也对蓄冷空调进行研究能源短缺的日本尤为重视。60代以后，水蓄冷的中央空调系统在日本得到了大量应用。80年代中期以来，冰蓄冷在日本得到了迅速发展。目前，日本已拥有冰蓄冷空调系统22000套左右。我国大陆的蓄冷空调从20 世纪 90 年代起步，19

13、92年我国首例引进法国西亚特公司的全套冰蓄冷技术设备在深圳电子大厦启用。近年来，有一大批冰蓄冷工程陆续投入使用。吸附式制冷采用无CFCs的制冷剂,是一种具有环境友好的制冷技术。吸附式制冷可以直接由太阳能、工业余热等低品位能源驱动,是节能、开发利用太阳能等新能源的有效工具。该系统具有结构简单、无运动部件、无噪声、抗振性好、使用寿命长等特点,在家用制冷、船舶制冷、汽车空调中有广泛的应用前景。在吸附式制冷系统中常用的吸附剂中,沸石分子筛以其独特的特点在吸附式制冷技术占有越来越重要的地位。关于吸附热泵循环的“沸石一水”在吸附器内的传热传质特性,已有一些学者做过基础研究,发现沸石的导热系数很低,热扩散慢

14、而传质速率相对较快,尤其在吸附剂颗粒内部扩散迅速。这是由于沸石一水循环为封闭的单组分的吸附和解吸,与开式循环的吸附分离不同,扩散中几乎无气相阻力,传热速率决定传热传质的速率。其中一些作者还就沸石床的传热特性建立了数学模型,但不足的是将沸石的物理参数在模型中视为常数。而实验中已经发现,沸石的物理参数是随吸附/解吸的传热传质过程中温度、压力和吸附量而变化的。因此物理参数为常数的模型虽有利于数值求解,但不能准确地反映沸石吸附床在吸附循环时的实际状况。本文在实验测试的基础上,提出一较合乎实际的模型。该模型包括了吸附器内“沸石一水”固一汽两相随吸附过程变化的各物理参数和其它操作参数。以便较准确地模拟沸石

15、一水的封闭吸附循环过程,从而分析沸石一水的传热传质特性和吸附式热泵系统的相互关系,找出提高热泵效率的途径。在沸石一水为“工质又”的吸附式热泵循环中,证实传热速率控制了吸附器内“沸石一水”吸附/解吸的非稳态传热传质过程,因而可通过强化传热:如降低吸附剂的孔隙率,改进其导热性能和增加吸附器内传热肋片,以及改进吸附器的结构形式来提高其传热速率,从而最终提高热泵的吸附循环效率。可用微孔体积填充理论来描述,并忽略oan项,其误差不大,这时就相当于液体的凝聚。这时微孔体积填充理论与吸附势理论表达式一致。碱性水蒸汽处理对ZSM-5沸石酸性质及结构的影响 采用XRD ,NH3 TPD ,比表面积和孔结构测定等

16、研究了在不同温度下用含 10 %NH3 的水蒸气处理时HZSM 5沸石(n(Si) /n(Al) =2 5 )酸性质及孔结构的变化规律 .结果表明 ,随着处理温度的提高 ,HZSM 5的结构未发生明显的变化 ;样品的总酸量下降很快 ,但弱酸分布量相对提高 ,而强酸分布量相对下降 ;提高处理温度 ,样品的比表面积和微孔体积减小 ,二次孔或中孔体积及外表面积有增大的趋势第二部分。间接式水合物蓄冷装置中传热传质过程分析分析间接接触式水合物蓄冷实验装置内的传热及传质过程，指出冷凝器的冷凝传热、氟利昂液体的蒸发及水合反应是耦合过程，而强化气层的冷凝传热、采用表面活性添加剂以减小气泡直径是加快水合速率、提

17、高蓄冷密度的关键。1.2 蓄冷技术 蓄冷技术是一门关于低于环境温度热量的储存和应用技术，是制冷技术的补充和调节。低于环境温度的热量通常称作冷量。人们的生活和生产活动在许多时候要用到冷量，但是，有些场合缺乏制冷设备，有些时段不能使用制冷设备就需要借助蓄冷技术解决用冷需要。简言之，即冷量的贮存。 1.2.1显热蓄冷 水蓄冷空调是显热蓄冷，以水作为蓄冷介质的水蓄冷系统它是蓄冷空调系统重要方式之一，也是能源利用，开源节流的又一种形式。 1.2.1.1.水蓄冷技术的分类 水蓄冷的方式主要有自然分层蓄冷、多罐式蓄冷、迷宫式蓄冷和隔膜式蓄冷。 1.2.1.2水蓄冷技术的特点 （1）可使用常规冷水机组，也可使

18、用吸收式制冷机组，并使其在经济状态下运行。 （2）适用于常规供冷系统的扩容和改造，可以通过不增加制冷机组容量而达到增加供冷容量的目的。 （3）可利用消防水池、原有的蓄水设施或建筑物地下室等作为蓄冷容器来降低初投资。 （4）可以实现蓄热和蓄冷的双重用途。 （5）技术要求低，维修方便，无需特殊的技术培训。 （6）水蓄冷系统是一种较为经济的储存大量冷量的方式。 1.2.2相变潜热蓄冷冰蓄冷空调和优态盐水合物(PCM)是相变潜热蓄冷。是指用水作为蓄冷介质，利用其相变潜热来贮存冷量。冰蓄冷系统技术类型主要有冰盘管式、完全冻结式、冰球式、滑落式、优态盐式、冰晶式。1.3 蓄热技术 目前主要的蓄热方法有显热

19、蓄热、潜热蓄热和化学反应蓄热三种。1.3.1显热蓄热显热蓄热是利用物质的温度升高来存储热量的。这种蓄热方式在各类蓄热方式中是最简单和最成熟的,应用也最广泛,可用于供暖和发电。1.3.2潜热蓄热潜热蓄热是利用物质在凝固/熔化、凝结/气化、凝华/升华以及其他形式的相变过程中,都要吸收或放出相变潜热的原理。根据相变温度高低,潜热蓄热又分为低温和高温两部分。低温潜热蓄热主要用于废热回收、太阳能储存以及供暖和空调系统。高温潜热蓄热可用于热机、太阳能电站、磁流体发电以及人造卫星等方面。高温相变材料主要采用高温熔化盐类、混合盐类和金属及合金等。高温熔化盐类主要是氟化盐、氯化物、硝酸盐、碳酸盐、硫酸盐类物质。

20、混合盐类温度范围宽广,熔化潜热大,但盐类腐蚀性严重,会在容器表面结壳或结晶迟缓。1.3.3化学反应蓄热化学反应蓄热是指利用可逆化学反应的结合热储存热能。发生化学反应时,可以有催化剂,也可以没有催化剂,这些反应包括气相催化反应、气固反应、气液反应、液液反应等等。1.4 选题意义 随着社会发展，电动汽车越来越受到人们青睐，这也对电动汽车空调的研究开发提出了新的课题与挑战 虽然基于吸附式的空调系统自己的优势使得这种方式成为主要热能来源，但是它们通常的COP值较低，而且往往是笨重和沉重的。紧凑和轻量级ATB需要替换现有的空调系统在电动汽车中使用的电池。于是我们研究能够提供大的冷却和加热能力的新型吸附剂

21、。另外吸附床的整体设计也是一个关键因素。这个装置能合理利用影响加热和冷却速度的各项参数,并从特殊途径进一步改善热电池的整体性能。 沸石-水蒸气热化学蓄热技术具有蓄热密度大，不需要保温，价格便宜和安全环保等优点。因此找到新型复合固化吸附结构并利用沸石-水蒸气热化学蓄热技术实现热电池的性能提升。1.5 主要研究内容一：沸石吸附剂吸附床设计 1：选择具有双向传热特性的吸附床 2：沸石材料的选择与用量计算 3：吸附床的结构和尺寸设计 4：图纸绘制沸石吸附剂吸附床 二：储液罐设计 1：储液罐内液体的选择和用量计算 2：储液罐罐体的结构和尺寸设计 3：图纸绘制储液罐罐体三：储热系统整体设计 1：选择合适的

22、阀门，以及输送液体所用的泵体，风机 2：选择用于检测各项数据信息的仪表 3：绘制系统的总流程图综合文献可以发现，沸石一水工工质对由于具有安全，性能稳定并可以长期使用的优点，受到越来越多的人们关注。沸石与吸附质的作用力较强，因此吸附解析热较高，解析温度较高，可达到250300摄氏度，而且可以加热到500度以上二不破坏它的吸附能力。用沸石走吸附剂时，由于其微孔结构能促使乙醇的分解，吸附解析热较高，所以应该选择水作为制冷剂。人们对沸石一水的蓄热系统进行了比较多的，实验研究，在太阳能、工业余热等领域已有一定的应用。本文主要参考沸石一水在其他领域的具体应用，将其应用在电动汽车空调上。根据所学知识设计出一

23、套沸石一水热电池系统实验样机，完成相关设备的选型，绘制系统流程图和重要设备（反应器）的图纸。第2章 沸石分子筛-水吸附系统2.1 沸石分子筛-水吸附式系统的工作原理 吸附原理：吸附式热泵循环中,吸附器处于变温的加热解吸和冷却吸附状态。亦即外界给予吸附器能量的变化,导致吸附剂具有吸附和解吸的传热传质变化;从而推动吸附质作循环工质分别在蒸发器中蒸发(对应于吸附过程)和冷凝(解吸过程)。 2.2 沸石分子筛-水吸附式系统的主要部件吸附性制冷系统有两部分组成，第一部分包括吸附床，加热器和冷却器。第二部分包括冷凝器，流量调节阀和蒸发器。2.3 沸石分子筛-水吸附式系统的特点与应用 沸石一水工工质对由于具

24、有安全，性能稳定并可以长期使用的优点，受到越来越多的人们关注。沸石与吸附质的作用力较强，因此吸附解析热较高，解析温度较高，可达到250300摄氏度，而且可以加热到500度以上二不破坏它的吸附能力。用沸石走吸附剂时，由于其微孔结构能促使乙醇的分解，吸附解析热较高。2.4 吸附传热的优化方法 1：增加热交换器面积 2：固化的吸附床 3：涂层换热器 4：热管技术第3章 沸石分子筛-水蓄热系统设计3.1 给定条件设计任务书中，给定的总蓄热量为0.2MJ，蓄热温度70，沸石吸附床内换热流体为水。假设1. 反应皆在平衡条件下进行；2. 蓄热温度为平衡温度；3. 流动的水蒸气全由蒸发器产生，也全都参与反应；

25、4. 不计散热损失，换热中不考虑热辐射；5. 吸附床内的沸石全部可以参加反应吸附床内换热管采用螺旋管结构，吸附床采用圆柱形筒体结构。吸附床顶部与圆平板焊接。螺旋管置于吸附床中间，上下与吸附床与盖板焊死。3.2 蓄热系统反应过程分析解析过程：储液罐中的水通过蒸发器蒸发,自发运输到吸附床A中,加热吸附床,制冷剂在被水蒸气加热后从吸附床中的吸附剂沸石中解析出来,通过单向阀进入到冷凝器中,生成过冷液体,然后进入储液罐,最后进入蒸发器中产生冷量。吸附过程:与解析过程刚好相反,从蒸发器出来的水蒸气进入吸附床B,由于冷空气冷却热管后热管的温度降低,使吸附床中的吸附剂温度随之降低,水蒸气进入吸附床后由于温度低

26、与吸附剂产生吸附作用,进而完成吸附过程。吸附床通过高温水蒸气和冷却液的切换完成对吸附床的加热和冷却过程,通过单向阀来控制水蒸气的流向,通过交替的切换完成整个连续循环以达到制冷的效果。第4章 吸附床设计计算4.1 吸附床的状态设计计算由设计任务书可知，设备的总蓄热量 0.2 MJ，蓄热反应温度为70。设反应时间为1小时。参考文献吸附式制冷的理论与应用，查得13X沸石分子筛物性参数：吸附热平均值 =3.13 J /公斤 密度 =1470/孔隙率=0.31导热系数 =0.22w/(mk）比容= 836 J / 由公式可计算得出，吸附平衡浓度和其中=3.63410-9摩尔/ KgPa，=2.40810

27、-101 / Pa时，=-4.199 K和=0.3974 . 4.2 13X沸石以及制冷剂水的反应用量对于蓄热用反应器，通过沸石分子筛吸附来自水蒸气中的热量，进行能量交换。由设计条件可知，总蓄热量为0.2MJ，因此，需要的13X沸石的量为： 由此，可求得理论上所需沸石的体积： 由于沸石分子筛的物理特性，其孔隙率=0.31，则实际放入反应器中的沸石的体积 . 由设计条件可知，总蓄热量为0.2MJ，因此，设定水的反应温度为70，进口温度为90，则一小时内水所带有的能量，带入数据计算可得需要制冷剂水的量为： 取温度为80水的各项性能参数温度t 密度kg/m比热容cp kJ/(kgK)热导率W/(mK

28、)运动黏度m2/s动力黏度Pas普朗特数Pr80971.84.1950.6742.214.3 确定物性参数假设冷却液水的进口温度为T1=50，出口温度为T2=60，则冷却水的定性温度T为： 查化工原理可知，55水的物性参数：密度 =985.6kg/m3 比热容 Cp=4177 J/（kgK）导热系数 k=0.654 W/(mK) 粘度 =0.5110-3 Pas普朗特常数 Pr=3.274.4 计算传热面积传热面积，用传热基本方程式 计算， 式中，Q为热流量； K为总传热系数； A为传热面积；tm为对数平均温差。（1）计算热流量Q（忽略热损失） 式中，t为反应时间。（2）计算对数平均温差tm

29、（3）计算总传热系数K总传热系数方程 其中，K：总传热系数 A0：管外侧表面积，m2 Ai：管内侧表面积，m2 h0：管外侧复合表面传热系数，W/(m2K) hi：管内侧复合表面传热系数，W/(m2K) d0：管外径，m di：管内径，ml：管长，m ：管材料导热系数，W/(mK)对于本次设计，取管子规格6mm0.6mm，材料为紫铜。则 d0=6mm di=4.8mm 查阅化工原理及传热学，可知 =401W/(mK) h0=1000W/(m2K)令水在管内的流速为u=0.04m/s螺旋管内流体从层流向紊流过渡的临界雷诺数 式中，D为螺旋直径，取D=18mm流体在管内流动的雷诺数 由于ReRec

30、，所以流体在罐内属层流。那么，管内表面传热系数计算式为： 式中， ，P为线圈节距，取P=16mm 代入数据计算得 He=140.29将以上计算及查阅所得数据hi=601.899 W/(m2K)d0=6mmdi=4.8mm=401 W/(mK)h0=1000W/(m2K)代入总传热系数方程，计算得总传热系数K= 439.054 W/(m2K)（4）初步估算传热面积 利用式 ，已知热流量，总传热系数，平均温差，即可计算出 4.5 确定反应器跟换热管的尺寸已假设换热管为6mm0.6mm，螺旋直径D=18mm，管长为 取管长L0=470mm， 已知螺旋管螺距P=16mm，螺旋直径D=18mm，可计算出

31、螺旋一周所需的管长为 =58.74mm 总共绕圈数N= =470/58.74=8.001圈。圈数圆整为10圈，并采用双螺旋管结构，则螺旋管高度 H=165=80mm管长约为 L=558.741293.7mm螺旋管所占体积为 反应器理论容积最小值为Vmin=V管+V0=1.32810-5+4.5810-5=5.90810-5m3 留裕度，则反应器的实际容积：V1=Vmin/0.8=5.90810-5/0.8=7.38510-5m3 反应器采用圆柱形，取反应器内径为 40mm，高130mm，则在此尺寸下，反应器容积V=3.140.0420.13/4=1.632810-4m3VV1，故该尺寸满足要求

32、。故可确定蓄热反应器尺寸：反应器内径40mm，高度150mm换热管6mm0.6mm，长度300mm，螺旋直径18mm，螺距16mm第5章 冷凝器的设计计算 冷凝器是制冷装置的主要热交换设备之一,它的主要任务是将加热吸附床时排出的高压过热制冷剂蒸气通过其向环境介质放出热量而被冷却成饱和液体,甚至过冷液体。冷凝器主要包括风冷和水冷两种类型。吸附式制冷冷凝器的设计方法可参考常规的压缩式制冷系统的冷凝器设计方法,在实际应用中主要考虑系统的冷凝负荷、冷凝压力,使冷凝器的设计与吸附床的容量相匹配,同时还要考虑设备的经济性。下表列出了常用冷凝器的主要类型和特点：冷凝器类型主要优点主要缺点水冷式冷凝器立式壳管

33、式1）露天安装2）水质要求低3）清洗方便1）传热系数低2）冷却水进口温差小，耗水量大3）操作不便卧式壳管式1)结构紧凑2）传热系数高3）耗水量小4）操作方便1）水质要求高2）清洗不便套管式1）结构简单2）传热系数高3）耗水量小1）金属耗量大2）冷却水流动阻力大焊接板式1）体积小，重量轻2）传热效率高3）可靠性好4）加工简单1)内容积小2）难以清洗3）内部渗漏不易修复风冷式冷凝器1）无需冷却水2）空间占用率低1）传热系数不高2）冷凝压力高蒸发式冷凝器1）空间占用率低2）耗水量小3）经济性高1）造价高2）清洗难度高3）维修困难 本文采用强制对流式风冷冷凝器。制冷剂蒸气通过进气集管从上部,进入肋管管

34、内,分配到各路蛇形管并在管中冷凝,冷凝液在重力的作用下从下部流出。在离心风机的作用下,使空气受迫横掠肋管管束,吸收管内制冷剂放出的热量。强迫对流空气冷却式冷凝器空气侧的表面传热系数较小,因此管外都有翅片。本文使用套片式翅片以增加传热系数。如下图所示 冷凝器换热面积的计算: (1)本系统中冷凝器的进风温度为23,出风温度为29,则冷凝器进出口温差为6,在一个循环过程中水的循环量为2.384Kg，假设效率为80%，则水的最大循环量为3kg.(2)t=35冷凝温度下中单位水的蒸发潜热为水温蒸发潜热饱和蒸汽压蒸汽分压比热容cp kJ/(kgK)35577.142418.242.221.14.174 一

35、个循环周期内冷凝器的最大冷凝负荷为: 式中-水的解析量，Kg； -水的蒸发潜热，； -水的定温比热，； -系统运行时的最高解析温度和冷却温度的温差，取50 由于过热水蒸气冷却到饱和水蒸气甚至从饱和水蒸气冷却到液体水所带走的热量和冷凝器的总热负荷相比，所占的比例很小，这时可以假定制冷剂的冷凝温度为定制，所以冷凝温度与冷却介质之间的对数平均温差：式中一一冷凝温度,设计取35； 一一冷凝器进风温度,23； 一一冷凝器出风温度,29； 对于空气冷却式冷凝器,传热系数K为按翅片管总外表面计算的传热系数,乳为按翅片管总外表面计算的单位面积热负荷。其值如下表所示。空气冷却式冷凝器的K和制冷剂换热系数单位面积

36、热负荷备注氨1435140350氟利昂2428240280 冷凝器的传热面积为： 冷凝器的空气量：式中 通过冷凝器的空气量 （） 空气进/出冷凝器的温度（) - -空气的平均比定压热容，一般空气取第6章 第7章 蒸发器的设计计算储液器是储存制冷剂液体的压力容器,是在制冷系统中储存并调节制冷循环中的制冷剂液体的。当冷凝负荷稳定时,蒸发器内制冷剂的蒸发量与冷凝器的供液t是一致的。如果负荷发生变化,两者的流量在短时间内出现不平衡。当负荷增大时,要求的制冷剂蒸发量亦增大,反之亦然。从而利用储液器来调节蒸发器和冷凝器之间的供需关系。为了使冷凝器中的液体制冷剂顺利地流入贮液器,贮液器的位置应低于冷凝器30

37、0mm以上,贮液器的容量应满足以下要求:(l)对于中小型制冷系统,应能收容制冷装置的全部充液量;(2)装有多台设备的制冷系统,贮液容量应为最大容量蒸发器的制冷剂液量和贮液器中的正常贮液量之和;(3)为了防止温度变化时制冷剂的热膨胀,贮液器中的最大收容量为其容器体积的80%,最小储液量不少于容积的10%,以保证出液口的液封。系统的贮液器采用无缝钢管制成,在上设有进液管、出液管、液位指示器等,方便管路连接和运行操作。因为本次设计采用双吸附床连续吸附式设计，并查阅化工原理可知，并取常温20水的物性参数温度t 密度kg/m比热容cp kJ/(kgK)热导率W/(mK)运动黏度m2/s动力黏度Pas普朗

38、特数Pr20998.24.1830.5997.02考虑到在实际使用过程中贮液器在半个循环时间内实际最大储存的最大值只是上述的一半,同时为了以后系统的维护与升级,所以我们设计了一款联动贮液器,贮液器由两个一大一小的贮液器组成,在正常系统运行过程中关闭大贮液器所用的阀门,开启小贮液器阀门,而系统停止运行时,为了安全我们将氨储存在大的贮液器中,在小贮液器的侧面是液位指示器第8章 通过加热使溶液浓缩或从溶液中析出晶粒的设备。主要由加热室和蒸发室两部分组成。加热室向液体提供蒸发所需要的热量，促使液体沸腾汽化；蒸发室使气液两相完全分离。加热室中产生的蒸气带有大量液沫，到了较大空间的蒸发室后，这些液体借自身

39、凝聚或除沫器等的作用得以与蒸气分离。通常除沫器设在蒸发室的顶部。 蒸发器按操作压力分常压、加压和减压3种。按溶液在蒸发器中的运动状况分有：循环型。沸腾溶液在加热室中多次通过加热表面，如中央循环管式、悬筐式、外热式、列文式和强制循环式等。单程型。沸腾溶液在加热室中一次通过加热表面，不作循环流动，即行排出浓缩液，如升膜式、降膜式、搅拌薄膜式和离心薄膜式等。直接接触型。加热介质与溶液直接接触传热，如浸没燃烧式蒸发器。蒸发装置在操作过程中，要消耗大量加热蒸汽，为节省加热蒸汽，可采用多效蒸发装置和蒸汽再压缩蒸发器。蒸发器的作用是通过制冷剂蒸发(沸腾),吸收载冷剂的热量,从而达到制冷的目的。所以蒸发器是制冷系统中制取冷量和输出冷量的设备。按其被冷却介质的特性,蒸发器可分为冷却液体载冷剂的蒸发器和冷却空气的蒸发器两大类。冷却液体载冷剂的蒸发器,包括壳管式、水箱式和板片式几种型式：蒸发器类型主要优点主要缺点卧式壳管式蒸发器l)构造简单2)金属耗量小3)造价低4)传热性能好1)制冷成本高2)润滑难度大3)存在结冰现象立式壳管式蒸发器I)造价低2)传热性能好3)热稳定性好l)制造工艺复杂