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： (7)2、计算过程： (8)3、风机的选择 (18)4、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 (19)3、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)一、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5℃，过热度20℃，冷凝温度50℃，过冷度5℃二、压缩机选型1、选型条件：制冷量3kW,制冷剂R22，蒸发温度5℃，过热度20℃，冷凝温度50℃，过冷度5℃。

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：c.压缩机图纸：d.附件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：h 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程，为等熵过程。

）点号P/MPa t/℃h/（KJ/kg）ν/（m³/kg）0 0.5837 5 407.1431 0.5837 25 421.903 0.0446452 1.9423 455.2613 1.9423 45 256.3842、热力计算：（1）单位质量制冷量qq0=h0-h4=407.143 KJ/kg -256.384 KJ/kg =150.759 KJ/kg（2）单位容积制冷量zvqzvq=q0/v1=150.759 KJ/kg /0.044645 m3/kg=3376.840KJ/m3（3）理论比功ww=h2-h1=455.261 KJ/kg-421.903 KJ/Kg=33.358 KJ/Kg （4）指示功率w i=w/ηi=33.358KJ/Kg /0.8=41.698 KJ/Kg（5）性能系数。

理论值 COP=q0/w=150.759 KJ/Kg /33.358KJ/Kg =4.52 指示值 COP I= q0/iw=150.759 KJ/kg /41.698 KJ/kg=3.62 （6）冷凝器的单位负荷h 2s =i w +h 1=41.698 KJ/kg+421.903 KJ/kg=463.601 KJ/kg k q =h 2s -h 3=463.601 KJ/kg-256.384 KJ/kg=207.217 KJ/kg （7）制冷剂循环质量流量m q =φ0/q 0=3 KW/150.759 KJ/kg=0.01990kg/s （8）实际输气量和理论输气量vs q =m q v 1= 0.01990kg/s ×0.044645 m ³/kg=0.00089m 3/s vh q =vs q /λ=0.00089 m 3/s /0.8=0.00111 m 3/s （9）压缩机的理论功率和指示功率P=m q w =0.01990kg/s ×33.358 KJ/Kg =0.664 KW P i =P/ηi =0.664KW/0.8=0.830KW （10）冷凝器热负荷φk =m q k q =0.01990kg/s ×207.217 KJ/kg=4.124KW四、蒸发器设计计算1、设计工况：进口空气的干球温度是t a1=27℃，湿球温度是t s1=19.5℃；管制冷剂R22的蒸发温度t 0=5℃，当地大气压101.32kPa ；要求出口空气的干球温度t 2a =17.5C ︒,湿球温度t 2s =14.6C ︒；蒸发器制冷量0φ=3000W 。

2、计算过程： ⑴ 选定蒸发器的结构参数选用mm mm 7.010⨯φ的紫铜管，翅片选用厚为0.2f mm δ=的铝套片，翅片间距 2.2f s mm =。

管束按正三角形叉排排列，垂直于流动方向的管间距125s mm =，沿流动方向的管排数2L n =，迎面风速f u =2m/s 。

⑵计算几何参数翅片为平直套片，考虑套片后的管外径为 mm mm mm d d f b 4.102.021020=⨯+=+=δ 沿气流流动方向的管间距为 21cos30250.86621.65s s mm mm ==⨯= 沿气流方向套片的长度 3.4365.21222=⨯==s L mm 每米管长翅片的外表面面积()()mm m m m m s d s s a f b f /4148.00022.0/0104.025.002165.0025.0214222221=⨯-⨯⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=ππ每米管长翅片间的管子表面面积()()22113.14160.01040.00220.00020.02970.0022b b f f f a d s m m m m s πδ=-⨯=⨯⨯-⨯= 每米管长的总外表面面积()220.41480.02970.4445of f b a a a m m m =+=+= 每米管长的外表面面积()2210.010410.03267bo b a d m m ππ=⨯=⨯= 每米管长的表面面积22100.72110.027021000i i a d m m m ππ-⨯⎛⎫=⨯=⨯⨯= ⎪⎝⎭每米管长平均直径处的表面面积220.01040.0086110.029842m m a d m m ππ+⎛⎫=⨯=⨯= ⎪⎝⎭由以上计算得 0.44450.0326713.606of bo a a ==备注：铜管径d i =0.0086mm⑶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 ℃℃℃25.2225.1727221=+=+=a a a t t t 空气在此温度下的物性约为3/1966.1m kg a =ρ, ()K kg J c pa ⋅=/1005 ,7026.0Pr =a ,s m v a /1088.1526-⨯=2） 最窄界面处的空气流速()()f fb ffs d s s s u u δ--=11max25 2.22 3.77(2510.4)(2.20.2)mm mmm s mm mm mm mm ⨯=⨯=-⨯-3)空气侧干表面传热系数 空气侧干表面传热系数计算15.04.0max 15.04.02618.00014.0Re 2618.00014.0----⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=bo of a b bo of d a a v d u a a j()0.40.1563.770.01040.00140.261813.60615.8810---⨯⎛⎫=+⨯ ⎪⨯⎝⎭0.00918=3/2max Pr a paa o c u j h ρ=()3/237026.0/1005/77.3/1966.100918.0K kg J s m m kg ⋅⨯⨯⨯= =52.66()K m W ⋅2/（4）确定空气在蒸发器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155.6h KJ kg =,240.7h KJ kg =,111.1d g kg =,29.2d g 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（）0.1=ϕ相交于ω点，该点的参数是"29.5w h J kg =,9w t =℃，"7.13d g kg ω=。

在蒸发器中，空气的平均比焓为''12"1"255.640.729.547.155.629.5ln ln 40.729.5m w ww h h h h kJ kg kJ kg h h h h ⎛⎫⎪--=+=+= ⎪-- ⎪-⎝⎭- 在h-d 图上按过程线与47.1m h kJ kg =线的交点读得21.4m t =C ︒,10m d g kg =。

析湿系数可由下式确定： ()()"107.131 2.461 2.461.5721.49m m d d t t ωωξ--=+=+=-- （5）循环空气量的计算 =-=210h h q m φkgkJ kg kJ W /1.47/6.5536003-⨯=1271 kg/h进口状态下空气的比体积可由下式确定：()()()113110.0016287.42732710.001611.10.866101320a B R T d m kg P υ+⨯+⨯+⨯⎛⎫=== ⎪⎝⎭故循环空气的体积流量为h m kg m h kg v q q m a V /1101/866.0/1271331,=⨯== （6）空气侧当量表面传热系数的计算 当量表面传热系数 j h =ξoh bf bf f a a a a ++η对于正三角形叉排排列的平直套片管束，翅片效率f η可由式f η=()''mhmh th 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B A =1,m ρ=b d B=2510.4故' 1.27 1.27 2.554ρρ=== 肋片折合高度为 ()()()()10.4''110.35ln ' 2.554110.35ln2.55410.73322b d h mm ρρ=-+=-+= ff o h m δλξ2=13102.023757.166.522--⨯⨯⨯⨯=m =59.061-m 故在凝露工况下的翅片效率为()()=⨯⨯==--mm mm th mh mh th f 010733.006.59010733.006.5911''η0.8846 当量表面传热系数为mm m m mm m m K m W h j /0297.0/4148.0/0297.0/4148.08846.0/66.5257.122222++⨯⨯⋅⨯==73.77()K m W ⋅2/（7）管R22蒸发时表面传热系数的计算 R22在5C o t =时的物性为：饱和液体的比定压热容()K kg kJ c l p ⋅=/198.1, 饱和蒸汽的比定压热容()K kg kJ c g p ⋅=/658.0, 饱和液体的密度3/40.1267m kg l =ρ 饱和蒸汽的密度 3/53.25m kg g =ρ 汽化潜热kg kJ r /16.201= 饱和压力kPa p s 78.583= 表面力21012.1-⨯=σ液体的动力粘度s Pa l ⋅⨯=-610256μ 蒸汽的动力粘度s Pa g ⋅⨯=-61042.8μ 液体的热导率()K m W l ⋅⨯=-/109313λ 蒸汽的热导率()K m W l ⋅⨯=-/10933λ 液体普朗特数29.3Pr =l 蒸汽普朗特常数735.0Pr =vR22在管蒸发的表面传热系数可由式lih h =1C 0C A()l Fr 25B 2+C 0CB F l 计算。