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、设计工况错误!未指定书签。二、压缩机选型错误!未指定书签。三、热力计算错误!未指定书签。、循环工况：错误!未指定书签。、热力计算： 错误!未指定书签。四、蒸发器设计计算错误!未指定书签。、设计工况：错误!未指定书签。、计算过程：错误!未指定书签。、风机的选择错误!未指定书签。、汇总错误!未指定书签。五、冷凝器换热计算错误!未指定书签。第一部分：设计计算错误!未指定书签。一、设计计算流程图错误!未指定书签。二、设计计算错误!未指定书签。、计算输出错误!未指定书签。第二部分：校核计算错误!未指定书签。一、校核计算流程图错误!未指定书签。二、计算过程六

2、、节流装置的估算和选配错误!未指定书签。错误!未指定书签。七、空调电器系统错误!未指定书签。、设计工况机组，半封闭压缩机，风冷冷凝器，风冷蒸发器，毛细管，制冷剂，蒸发温度。C,过热度。C,冷凝温度。C,过冷度一、压缩机选型、选型条件：制冷量，制冷剂，蒸发温度。C,过热度。C,冷凝温度。C, 过冷度。C。、选型结果：使用压缩机选型软件，选择型号为的半封闭往复式压 缩机。.其基本参数如下：制冷量，输入功率，为，电流(),质量流量，放热.其技术参数:压缩机DKM-75机械参教排里M3加397汽缸数2缸径桁程，mm34.9/23.8氏度痰度，mm355/235晶度,巾m230净里,kg33毛£

3、; 341啖气管，英寸1/2排气管，英力1/2最大高压，bag23最大静压，barg22.5油里，升0G5安装地脚夙径),mm238x162 (11.0)声压级©1米，分贝45电气参教最大运行电冻，A24堵转电流,A12.2电机透顶EWL330,420VAT，5cHz压缩机图纸:.附件压缩机DKM75附件（已酉U娜P弹篝1I附件向选件）附加冷却单/双向水泠盘管 2%/卧式风扇附加冷却附加冷却7W立苴风扇曲轴箱加热器27W内置式转换器套件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、循环工况：根据巳知条件，通过压烙图以

4、与相关公式求出如图各关键点参数值:图蒸汽压缩式制冷循环图（其中是压缩机实际压缩过程，而是压缩机理论压缩过程，为等嫡过程。）点号MPa0V (3)© 0.0 K2、热力计算：0单位质量制冷量公0单位容积制冷量心0理论比功W0指示功率w w q0性能系数。理论值卬指示值吗0冷凝器的单位负荷吗0制冷剂循环质量流量%"0实际输气量和理论输气量q、M” x 30压缩机的理论功率和指示功率%卬x“0冷凝器热负荷甲心% x四、蒸发器设计计算、设计工况：进口空气的干球温度是。c,湿球温度是。c ；管内制冷剂的蒸发温度。c, 当地大气压；要求出口空气的干球温度心("显球温度S2 &

5、#176;C；蒸发器制冷 量。()O、计算过程：(1)选定蒸发器的结构参数选用刎OxO.7的紫铜管，翅片选用厚为为=0.2的铝套片，翅 片间距”=2.2。管束按正三角形叉排排列，垂直于流动方向的管间距 4=25，沿流动方向的管排数肛=2,迎面风速勺。计算几何参数翅片为平直套片，考虑套片后的管外径为db = 4)+ 2a. = 10/nm + 2x 0.2mm = 10.4nvn沿气流流动方向的管间距为s2 = S cos 30 = 25x 0.866" = 21.65mm沿气流方向套片的长度L = 2s2 = 2x21.65 = 43.3每米管长翅片的外表面面积1S/211 / 35

6、=2x(0.025/77 x 0.02165m 0.25% x(0.0104/?)2)/ 0.0022/= 0.4148?2/"7x !nr Im = 0.0297 ?%0.0022 /'每米管长翅片间的管子表面面积ab =7：dhs.)x= 3.1416x0.0104x(0.0022-0.0002)sf每米管长的总外表面面积=af +ah =(0.4148 + 0.0297)/?2/w = 0.4445 w2/?每米管长的外表面面积alKf = ;rdhx = 7r(0.004)xm2 /m = 0.03267 nr / m每米管长的内表面面积ai = 7rdi x 1 =

7、 4 x10-0.7x2<1000"-x In?2/? = 0.02702 nr /m每米管长平均直径处的表面面积0.0104 + 0.0086x m2/in = 0.02984由以上计算得q,/q = 0.4445/0.03267 = 13.606备注：铜管内径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"& = ±£ = 22.25C 22空气在此温度下的物性约为金=1.196&g/ M, c/w=1005J/fe-A：) , Pr = 0.7026 , v, = 15.88x10-62/52) 最窄界面处的空气流速

8、=2x= 3.77 m/s25mm x 2.2mm(25 一 10.4/77/77)x (2.2mm- 0.2mm)空气侧干表面传热系数 空气侧干表面传热系数计算j=0.0014+0.2618Re/°4| &= 0.0014+0.2618= 0.0014 + 0.26183.77x0.0104 V415.88x10" Jx (13.606尸”= 0.009180.00918 xl.1966kg/"/x3.77"sxlOO5J/kgK)0.70262/3=W /(w2 - K)0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/

9、L”图可得图4-29湿空气的状态变化h =55.6KJ/kg ,h2 = 40.7KJ/kg ,4 = 11.1gkg ,d2 =9.2g/kg o在图上接空气的进出口状态点和点，并延长与饱和空气线（0=1.0）相交于。点，该点的参数是瓦= 29.5依4=9, 4 = 7.13g/Zg。在蒸发器中，空气的平均比始为；.h -M儿产鼠+T-L i九一 % Inh 一鼠55.6-40.7. 55.6-29.5In40.7-29.5 7kJ/kg =47 A kJ/kg在图上按过程线与鼠=47.1。/总线的交点读得% =214 9dm=10g/kg o析湿系数可由下式确定：4 = 1 + 2.46仁

10、 = 1 + 2.46= 1.57 4Ts(21.49)0循环空气量的计算3W x 360055.6kJlkg mkJ/kg进口状态下空气的比体积可由下式确定:= 0.866/依"(1 + 0.00164)287.4x(273 + 27)x(1 + 0.0016x11.1)"Pb101320故循环空气的体积流量为qv a = qm = 127 kg/ h x O.866/773 /kg = 110 bn / h0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77,可由式竹计算，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

11、距离之比为PmB 25Tb To7夕'=127外4-0.3 = 1.27x 71-0.3 = 2.554B10.4肋片折合高度为(2.554-1)(1 + 0.351n2.554)= 10.733加故在凝露工况下的翅片效率为_ th(inh ) _ ”z(59.06/ x 0.010733 m) mh 59.06/n-1 x0.010733 m当量表面传热系数为hi= L57x52.66W/J,Kx0.8846 x 0.4148 / /7+ 0.0297 J / m0.4148/n2/n+ 0.0297 ni2/m0管内蒸发时表面传热系数的计算在=5，C时的物性为：饱和液体的比定压热容

12、%=1.19泳J/(kg K)饱和蒸汽的比定压热容Cp. =0.65&(依-K)饱和液体的密度月=1267.40必/渥 饱和蒸汽的密度R =25.53依/?3汽化潜热r= 201.1644饱和压力"，=583.78攵& 表面张力b = l.12x10-2液体的动力粘度M =256xl0Yp“s蒸汽的动力粘度4=8.42x10-Par液体的热导率4=93x 10-,?W/(in- K)蒸汽的热导率4 =93xlO-3w/(7K)液体普朗特数Pr= 3.29蒸汽普朗特常数Pr, =0.735在管内蒸发的表面传热系数可由式3G G/(25F”)8 +C,瑞写计算。巳知 ht

13、进入蒸发器时的干度内=。.16,出口干度 占=1.0,则的总质量流量为6392kg/h3 W x 3600201.16ZrJ/x(1.0-0.16)作为迭代计算的初值，取 = kW/在管内的质量流速为功=100依/(入川则总的流通截面面积为L776x10t?2每根管子的有效流通截面面积为A,或 5.8x10-5/4蒸发器的分路数取，则每一分路中的质量流量为v kg/h每一分路中在管内的实际质量流速为G,依/(/7)于是B() &X10T0 G(r 102.06/(/?- - s)x 201. i6kJ/kg1-0.58?80.58 ;(25.53kg/?3、 267A0kg/nr )(

14、102.06kg/(/ s)j (1267.40/zn3)2 x9.8n/52 x0.0086/nRe,102.06x(1-0.58)x0.0086256x10-616.8 15 / 35% =0.023 (Re1)。' (Pr,)04 3 0.023x 1440°8x3.29°4x2L221cL0.0086中 耳 >co 3Co < 0.65 , G = 1.136 C = -0.9, G = 667.2 , C4 = 0,7 ,C5=0.3，对于,酊 = 2.2 °%“G(C0)G(25 匹)G+G(8°)G%：134.67 x

15、1.360x0.1096f9 x(25xO.O7694)03 + 667.2x(5.5xl0-4r x2.2(8)传热温差的初步计算先不计的阻力对蒸发温度的影响，则有传热系数的计算+ 9+4+由于与聚酯油能互溶，故管内污垢热阻可忽略。据文献介绍，翅片侧污垢 热阻、管壁导热热阻与翅片与管间接触热阻之和可取为4.8x10-3(/kw,0.44457772- o in_3Ilz A ，73.775K/W57c + 4.8x10 W/nr - K1+ 0.02702/h2 x 2663.32VV /(tn2 - K)'核算假设的：值/ h & w/(/.k) xl6.8 C= W/m1

16、C.4,x684.77W/W/m? a.计算表明，假设的，初值W/与核算值11273.2卬/步较接近，偏差小于, 故假设有效(11)蒸发器结构尺寸的确定蒸发器所需的表面传热面积A' m2 ' QiA'o如符%蒸发器所需传热管总长 迎风面积取蒸发器宽，高，则实际迎风面积A, =O.51xO.3 = O.15372巳选定垂直于气流方向的管间距i ,故垂直于气流方向的每排管数为深度方向(沿气流流动方向)为排，共布置根传热管，传热管的实际总长度为I, 0.51x2x12传热管的实际内表面传热面积为A. 12x2x/,5 24xx0.0086x0.51 m2AA；说明计算接近有的

17、裕度。上面的计算没有考虑制冷剂蒸汽出口过热度的影 响。当蒸发器在管内被加热时，过热段的局部表面传热系数很低，即使过 热温度不高，为。C,过热所需增加的换热面积任可高达。0的流动阻力与其对传热温差的影响实验表明，在管内蒸发时的流动阻力可按下式计算：M = 5.986 x 1 Of (%g J刈 1/45.986 x 10-5 x(11300 x 102.06)°'" x0.612 x 2/0.0086 kPa由于蒸发温度为七时的饱和压力为，故流动损失仅占饱和压力的，因此流 动阻力引起蒸发温度的变化可忽略不计。0空气侧的阻力计算空气侧的阻力计算，首先计算川乙A nD 1

18、0003.1416x10x1000 工= 2.1A” (25-10)x100015x1000/由图确定，R%=m2=M(* = 2374,4= Pl标言=1.155, X=L0£=1% = 2.5,由4与 Re” 查的21.03DO 1UA-0.4,于是A1x- = 0.4x2xlx= 0.382.1又 /= 0.508 Re-0 521)AS= 0.508x(2374)心25131810/=0.0296= f Ai= 0.38X X . 3,77" = 4.74/2f/4 2a12x1.1966/0Af co10.41483.772% = L，= 0.0264 x-x=

19、12.73PdA 2Pf(25-10.4)x(2.2-0.2)x x 10x1.1966222所以 Z)= &p f + Mi = 4.74 +12.73 = 17.47 pa在凝露工况下由于凝结水滞留在翅片表面上形成一薄层水膜，故使在同 样风速下空气阻力增大。在凝露工况下的阻力应在上面干工况下的阻力 基础上乘以修正系数*,即如“=3岬。的值与析湿系数§有关，可由下表查取：1*1.00,90.80.70.61.01. 05L 101. J8l28因为所以有儿=？ = 19.83x1.23 = 2439Pa、风机的选择由风量, = 110加/和总压少选择两个叶片直径为的离心式风

20、机，此风 机满足要求。风机的定位见设计制图。风机的固定方法：如图，将风机焊接在钢板上，再将钢板与蒸发器用螺拴 固定。、汇总根据以上计算得出以下设计参数：选用的紫铜管，翅片选用厚为%=02,的铝套片，翅 片间距”=2.2。管束按正三角形叉排排列，垂直于流动方向的管间距 5. = 25mm ,沿流动方向的管排数a=2 ,每排管数，蒸发器管路数迎面风 速火。循环空气体积流量，蒸发器宽度，高度，共有肋板块。五、冷凝器换热计算第一部分：设计计算一、设计计算流程图37 / 35保存结果二、设计计算、已知参数换热参数：冷凝负荷：冷凝温度：。C环境风温度： 冷凝器结构参数:铜管排列方式：正三角形叉排翅片型式：

21、开窗片，亲水膜铜管型式：光管铜管水平间距：=铜管竖直方向间距：=紫铜光管外径：=铜管厚度：6=翅片厚度：6=翅片间距：= 冷凝器尺寸参数排数：=排每排管数：=排 、计算过程 ）冷凝器的几何参数计算翅片管外径：4=4+2» =铜管内径：4 =4）=当量直径 " =8= 4（5-一/）."U 2（5-4）+ 5-）单位长度翅片面积：力=2（S应-牛）/S/Xl（）T单位长度翅片间管外表面积：fb=mb（sBf）/sfxio-3单位长度翅片管总面积：£=6+人=翅片管肋化系数：=)空气侧换热系数迎面风速假定：力=冷凝器所需空气体积流量qv =-= 0.459

22、ml s-al)迎风面积：取冷凝器迎风面宽度即有效单管长/二°8，则冷凝器的迎风面高度”=2 = /迎风面上管排数：,_H 1 _,彳三排最窄截面处风速：卬max = S/SMf /(S/ - 5/)(S -4)=冷凝器空气入口温度为：=取出冷凝器时的温度为：=确定空气物性的温度为：& =(%+%)/2=七在=下，空气热物性：X-, zl, P，=(*)空气侧的雷诺数：Rer =空气侧换热系数其中:A = 0.518 一 0.02315 （工）+ 0.000425 （工尸 一 3 x 10（）3 =“叫4d«0.24 x Re fC = A 1.36-=1000铜管

23、差排的修正系数为，开窗片的修正系数为，则空气侧换热系数为:XX =对于叉排翅片管簇：式中：人/为正六边形对比距离，。=，2翅片当量高度：h =0.5t/z(-1)(1+ 0.35Inp1)=翅片效率:表面效率：=3)冷媒侧换热系数冷媒在水平光管内冷凝换热系数公式为：1/4对在管内冷凝，缥，/)”如下表:/25B,”取管内壁温度为：。c,冷凝温度：冷媒定性温度： =(4+)/29插值得：小25 = ,纥,=因而：-11/4a, = Cr；2sBm 1=X (一)-如忽略铜管壁热阻和接触热阻，由管内外热平衡关系:%皿 一-。)= 。/(。一%)x() -X () XXX ()解方程可得：,与假设的

24、。c接近，可不必重算。% =)传热系数和传热面积传热系数为：” (一+)九+2-+二+一 力4fm/甩其中：为管内污垢热阻，为管外污垢热阻，为接触热阻取一计算得：=平均传热温差为:故需要的传热面积为：所需要翅片管总长）确定冷凝器得结构尺寸冷凝器长：=高：B = N 8sl =宽：C = NcS2 =风量为：迎风面积为：Fy =AB =实际迎面风速为：与原假设的风速相符，不再另做计算）阻力计算空气侧阻力：时=9.814“）3一尸=其中一考虑翅片表面粗糙度的系数，对非亲水膜取=,对亲水膜取=铝片数量：NF=A/Sf=片铝 片 重 量：Gf =(#/2 + I/Z?)x<y x/f x2.7x

25、10铜管重量：G, =/,G/o2-6/.2)/4x8.89x1O3、计算输出输出参数：长：=高:B = N4 =宽：C = NC2 =排数：=排每排管数：=排铜管排列方式：正三角形叉排翅片型式：开窗片，亲水膜铜管型式：光管铜管水平间距：=铜管竖直方向间距：=紫铜光管外径：=铜管厚度：6=翅片厚度：5=翅片间距：=冷凝器长、宽、高、翅片重量、铜管重量、肋化系数、翅片效率、翅片表面效率、单位长度翅片面积；风量、迎面风速、最大风速、空气侧阻力；空气侧换热系数、冷媒换热系数、传热系数、对数温差、传热面积、 铜管长第二部分：校核计算一、校核计算流程图翅片铜管翅片二、计算过程、巳知参数 换热参数：冷凝温

26、度：环境风温度：冷凝器结构参数：与设计时同。冷凝器尺寸参数冷凝器长：=排数：=排每排管数：=、校核计算过程参考设计计算过程。（略）、计算输出输出参数：冷凝负荷、出风温度、翅片重量、铜管重量、肋化系数、翅片效率、 翅片表面效率、单位长度翅片面积；风量、迎面风速、最大风速、空气侧阻力；空气侧换热系数、冷媒换热系数、传热系数、对数温差、传热面积、 铜管长六、节流装置的估算和选配根据该空调的制冷量比较小，选择此空调制冷系统的节流装置为毛细毛细管的长度、内径的参考公式如下：% =5.44（3尸 2切由热力计算得：册=°.0199口Is A/? = 1.9423-0.5837 = 1.3586取

27、长度d = 2.5m代入公式计算得:内径4 = 0.5mm七、空调电器系统空调机的电器系统应对空调机的运行实现自动调节，并对压缩机、电 动机等部件进行自动保护，以保证空调机安全、可靠、经济运行。空调机的电气系统由自动控制元件（如温度继电器、压力继电器、压 差继电器、热继电器、时间继电器等）、交流接触器、保护电器等组成。）自动控制与电器元件.温度继电器温度继电器又称温度控制器，它是对被空调房间的室温与其幅差 （与温度波动范围）进行控制的电器开关。当室温达到所需温度时，继电 器就控制压缩机的电动机的交流接触器，使其停止（或启动）运行，以达 到控制室温的目的。.压力继电器压力继电器是一种受压力信号控

28、制的电器开关。当压缩机的吸、 排气压力超出其正常工作范围时，高、低压继电器的电触头分别切断主电 机电源，是压缩机停机，以起保护和自动控制作用。热继电器热继电器在控制线路中对电动机具有过载保护和单相断线保护作用。交流接触器交流接触器的作用是在按钮或继电器的控制下接通或断开带负载 的主电路，以控制电动机的开、停。）电器控制线路.空调机对电气控制的一般要求如下： 压缩机应与通风机联锁，只有当通风机运转后压缩机才能启动。冷凝器用轴流风机应与压缩机联锁，只有当轴流风机运转后压 缩机才能投入运行。通风机应可单独停、开。应设有温度控制器来控制压缩机的停、开，以保持室内所需温度。 电动机应设有热继电器，对电动

29、机进行过载或断相保护。压缩机应有高、低压力自动保护。 电路中应设有指示灯，反应空调机的工作状态。.空调机电气线路图示例空调系统电路原理图硬件电路如图-所示。根据工作电压的不同，整个系统可以分为三部分: 微控系统、继电器控制和强电控制，分别工作于、和。.供电系统分析整个主控板上有三种电压:、和。直接给压缩机、室外风机、室内风机和 负离子产生器供电；经过降压，变为和，用于继电器和微控系统供电。供 电系统如图所示，先经过变压器降压，然后从插座输入，经过整流桥进行 全波整流，通过电容滤波，得到，再经过稳压片稳压，得到。图中的采样点用于过零点的检测，二极管防止滤波电容 对采样点的影响。.过零检测电路过零检测电路如图所示，用于检测的过零点，在整流桥路中采样全波整流 信号，经过三极管与电阻电容组成整形电路，整形成脉冲波，可以触发外 部中断，进行过零检测。采样点和整形后的信号。过零检测的作用是为了控制光耦可控硅的触发角，从而控制室内风机风速 的大小。ZeroDetect采样点和整形后的信号.室内风机的控制图为内风机控制电路，为光耦可控硅，用于控制的导通时间，从而实现内 风机风速的调节。的脚为触发脚，由三