题目：直冷式冰箱课程设计****：***学号：*********学院：海运与港航建筑工程学院班级：A12建环****：**目录1 电冰箱的总体布置 (3)2 电冰箱的热负荷计算 (4)Q (4)2.1冷冻室热负荷FQ (5)2.2冷藏室热负荷R2.3箱体外表面凝露校核 (6)3制冷循环热力计算 (7)3.1 制冷系统的压焓图 (7)3.2制冷系统的额定工况 (7)3.3热物性参数列表 (8)3.4.循环各性能指标计算 (8)4 冷凝器设计计算 (9)5 蒸发器设计计算 (14)6压缩机热力计算及选型 (21)7毛细管的计算及选型 (23)8参考文献 (24)1 电冰箱的总体布置设计条件：○1使用环境条件：冰箱周围环境温度a t=32℃，相对湿度ϕ=75±5%。

○2箱内温度：冷冻室不高于-18℃，冷藏室平均温度m t=5℃。

○3箱内有效容积：总容积为550L，其中冷冻室为185L，冷藏室为365L。

○4箱体结构：外形尺寸为736mm×890mm×1770mm（宽×深×高）。

绝热层用聚氨酯发泡，其厚度根据理论计算和冰箱厂的实践经验选取，其值如表1所示，箱体结构图如图1所示。

箱面顶面左侧面右侧面背面门体底面冷冻室52 62 65 72 62 52冷藏室42 65 42 52 62 42图1 箱体结构图2 电冰箱的热负荷计算2.1冷冻室热负荷F Q1）冷冻室箱体漏热量F Q 1 因为通过箱体结构形成热桥的漏热量c Q 不用计算，所以冷冻室箱体漏热量只包括箱体隔热层漏热量a Q 和通过箱门与门封条漏热量b Q 两部分。

冷藏室箱体漏热量R Q 1的计算也如此。

○1箱体隔热层漏热量aQ 箱体隔热层漏热量按式)(21t t KA Q a -=计算，式中计算时箱外空气对箱体外表面传热系数1α取11.3W/(K m •2)，箱内壁表面对空气的表面传热系数2α取1.16W/（K m •2），隔热层材料的热导率λ取0.03W/（K m •）。

各传热面的传热量计算见表2。

箱面计算值 顶面 左侧面 右侧面 背面 门体 底面 面积2/m A0.211 1.498 1.498 0.429 0.429 0.211 传热系数)/(/2K m W K •0.5350.4540.4340.394 0.454 0.535 传热温差/℃ 50 50 23 6050 50 传热量Q/W 5.644 34.005 14.95310.1429.7385.644W W Q a 126.80644.5738.9142.10953.14005.34644.5=+++++=○2通过箱门与门封条漏热量bQW W Q Q a b 019.12126.8015.015.0=⨯==冷冻室箱体漏热量为W W Q Q Q b a F 145.92019.12126.801=+=+=2)冷冻室开门漏热量F Q 2 电冰箱冷冻室内容积B v 取0.1853m ，开门次数为每小时两次，空气的比体积a v 取0.9kg m /3，进入箱内空气达到规定温度时的降温降湿比焓差h ∆值如下式：()[]Kg KJ Kg KJ h h h /75.106/75.1690%100,18,75%32=--=-=∆-℃℃冷冻室开门漏热量为W W v h n v Q a B F 191.129.06.375.1062185.06.32=⨯⨯⨯=∆••=3）贮物热量F Q 3 水的初始温度1t 取25℃，实冰的温度2t 取-2℃，水的质量kg kg m c 925.0005.0185=⨯=。

则()WW t C m r m ct m Q b c c c F 753.562.722925.0333925.02519.4925.06.32)(213=-⨯⨯-⨯+⨯⨯=⨯-+=式中 c 、r 、b c ----水的比热容、水的溶化热、冰的比热容。

因其它热量不计，则冷冻室热负荷为()W W Q Q Q Q F F F F 089.161753.56191.12145.92321=++=++=2.2冷藏室热负荷R Q1）冷藏室箱体漏热量R Q 1 ○1箱体隔热层漏热量aQ 冷藏室箱体隔热层漏热量的计算以及时所有参数取值与冷冻室热负荷计算时相同。

各传热表面的传热量计算见表3。

箱体隔热层漏热量为()W W Q a 475.34211.4108.9708.14190.17953.14211.4=++++-=○2通过箱门与门封条漏热量bQW W Q Q a b 171.5475.3415.015.0=⨯==冷藏室箱体漏热量为()W W Q Q Q b a R 646.39171.5415.341=+=+=2）冷藏室开门漏热量R Q 2 电冰箱冷藏室内容积B v 取0.3653m ，开门次数为每小时三次，空气的比体积为0.9kg m /3，进入箱内空气达到规定温度时的降温降湿比焓差h ∆值为()Kg KJ K KJ h h h /6.71g /4.1890%1005%7532=-=-=∆℃，℃，冷藏室开门漏热量为W W v h n v Q a B R 198.249.06.36.713365.06.32=⨯⨯⨯=∆=3）贮物热量R Q 3 水的质量kg kg m R 825.1005.0365=⨯=，其余参数与冷冻室计算相同。

()()W W t c r ct m Q b R R 971.1112.743332519.4825.16.32213=++⨯⨯=⨯-+=冷藏室热负荷为()W W Q Q Q Q R R R R 815.175971.111198.24646.39321=++=++=电冰箱的总热负荷为()()W W Q Q Q R F 594.370815.175089.1611.11.1=+⨯=+=2.3箱体外表面凝露校核箱体外表面凝露校核也分冷冻室和冷藏室进行。

（1）冷冻室冷冻室绝热层厚度最薄处在顶面与底面，计算时取箱外空气对箱体表面的表面传热系数0α为11.63()K m W •2/，传热系数K 值为0.535()K m W •2/，环境温度1t 为32℃，箱内空气温度2t 为-18℃，则外表面温度()()℃℃7.29183263.11535.0322101=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⨯-=--=t t Kt t w α在环境温度32℃，相对湿度75%下查空气的h-d 图，其露点温度为28.2℃，由此可见，冷冻室绝热层厚度最薄处的顶表面温度大于露点温度，故不会凝露。

（2）冷藏室冷藏室顶面底面和右侧面的绝热层厚度最薄，因此只要对它们进行露点校核即可。

计算时取传热系数K 为0.425()K m W •2/，环境温度1t 为32℃，箱内空气温度2t 为5℃，其余参数与冷冻室校核计算相同，则外表面温度()()℃℃01.3153263.11425.0322101=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⨯-=--=t t Kt t w α可见，冷藏室表面同样不会凝露。

根据以上计算可知，本设计中冰箱采用上述绝热层厚度在外表面不会出现凝露现象。

3制冷循环热力计算3.1 制冷系统的压焓图计算时采用图2所示的压焓图，图中将制冷剂在毛细管内的节流和进一步过冷过程分别用3'-4和3-3'表示。

作图时，假定工质的过冷过程已经在工质进入毛细管前完成（此假定对以后的计算并无影响）。

图2 电冰箱制冷系统压焓图3.2制冷系统的额定工况工况参数 冷凝温度k t蒸发温度0t 回气温度G t 过冷温度s t设计例值 52 -2332 （80）17参数来源 2032+=k t环境温度加上冷凝传热温差7180--=t冷冻室温度减去传热温差 蒸气进入压缩机壳体前状态，括号值为实际吸入气缸前的过热蒸气 1532-=s t 环境温度减去过冷度3.3热物性参数列表根据设计冰箱确定的工况和选用的制冷剂，运用压焓图或热力性质表或计算公式求取有关压力、各点比焓值和过热蒸气比体积，将各参数列于表5中。

3.4.循环各性能指标计算 （1）单位制冷量()Kg KJ Kg KJ h h q /07.160/38.22345.383410=-=-=（2）单位体积制冷量3310/567.769/208.007.160m KJ m KJ v q q v =='=（3）单位等熵压缩功()Kg KJ Kg KJ h h w s i /78.64/16.43094.49412=-='-=（4）制冷系数3.278.6407.1600===i w q ε （5）单位冷凝热量()Kg KJ Kg KJ h h q K /39.277/72.24411.52232=-=-'=（6）制冷剂循环量h kg h kg q Q G a /33.8/07.1606.3594.3700=⨯==式中Q----电冰箱的总热负荷值。

（7）冷凝器热负荷W h kJ h kg q G Q k a K 85.641/7285.2260/39.27733.8==⨯==（8）压缩机实际吸入过热蒸气量h m h m v G V a s /733.1/208.033.8331=⨯='=4 冷凝器设计计算冷凝器的总热负荷W Q K 85.641=。

冷凝温度℃52=k t ，压缩机机壳出口制冷剂蒸气温度可假设为80℃，箱体底部化霜水盘中不设预冷盘管，设置门框防露管，制冷剂出防露管温度为32℃，空气温度为32℃。

（1）有关温度参数及实际冷凝热负荷确定 各有关温度参数取值见表6。

℃℃61.1340503250ln 3240ln2112=---=---=a k a k a a m t t t t t t θ冷凝器热负荷W Q K 85.641=,现取防露管中放出热量占总热负荷的40%，则实际冷凝热负荷()W Q Q K K 11.385%401=-⨯='。

（2）翅片管簇结构参数选择及计算 冷凝器采用强制通风空冷式冷凝器，选择mm mm 5.08⨯φ的紫铜管为传热管，选用的翅片是厚度mm f 15.0=δ的波纹型整张铝制套片。

取翅片节距mm s f 2=，迎风面上管中心距mm s 201=，管簇排列采用正三角形叉排。

每米管长各有关传热面积分别为m m m m s d s s a fb f /4876.0/002.0/0083.0423025.02/422222221=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-⨯⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=ππ()()m m m m s s d a f f f b b /02412.0/002.0/00015.0002.00083.0/22=-⨯⨯=-=πδπ()m m m m a a a b f f /5117.0/02412.04876.0220=+=+=m m m m d a i i /02199.0/007.022=⨯==ππ取当地大气压力为101.32kPa ，由空气热物理性质表，在空气平均温度℃℃3623240=+=m t 条件下，()k kg J c pa •=/1005、()k m W a •=/02724.0λ、s m v a /10576.1626-⨯=，在进风温度℃321=a t 条件下，3/1576.1m kg a =ρ。