2012-2013学年第二学期制冷课程设计分体式冷暖房间空调器设计教师姓名：学院：动力工程学院专业：热能与动力工程目录《制冷及低温原理》课程设计任务书 (3)空调用制冷技术课程设计说明书 (4)一、工况 (4)1.制冷 (4)2.制热 (5)二、压缩机的选择 (6)三、蒸发器 (7)四、冷凝器 (15)五、毛细管的设计 (23)六、管路设计 (23)七、辅助设备 (24)八、附图 (25)九、参考文献 (28)《制冷及低温原理》课程设计任务书一、设计类型：《制冷及低温原理》课程设计二、设计任务：分体式冷暖房间空调器设计设计一拖一分体式冷暖房间空调器设计（不采用电辅助加热）。
进行制冷系统的方案设计和热力计算，选配制冷压缩机（定频），设计室外和室内换热器，完成辅助设备的计算和选用，制冷系统管路设计。
根据设计规范命名空调器的型号，并确定其能效等级。
三、设计依据：1.《房间空气调节器GBT7725-2004》2.《GB 12021.3-2010房间空气调节器能效限定值及能效等级》3.《压缩机选型设计规范》4.《流路设计规范》5.《毛细管冷媒量匹配设计规范》6.《制冷系统保护设计规范》7.设计原始资料空调用制冷技术课程设计说明书类型：气候环境T1结构形式：分体式F 挂壁式G 制冷机组代号W主要功能：热泵型R冷却方式：空冷式压缩机控制方式：定频型条件：房间空调器的额定冷量:3986W制冷剂:R134a型号命名：KFR-39GW/Bp一、工况：1.制冷:蒸发温度:t0=5℃，冷凝温度:t k=48℃,过热度:7℃，过冷度:8℃制冷循环图：点号 p/Mpa t/℃ h/(kJ/kg) v/(m3/kg)0 0.3498 5 400.001 0.3498 12 406.77 0.060222 1.2542 58 434.033 1.254240256.23热力计算1压缩比：P2/p1= 1.2542/0.3498=3.592单位质量制冷量：q0=h1-h4=h1-h3=406.77-256.23=150.54kJ/kg 3单位容积制冷量：q zv=q0/v1=150.54/0.06022=2499.83kJ/m34理论比功：w=h2-h1=434.03-406.77=27.26kJ/kg5指示比功：wi=w/ηi=h2s-h1=27.26/0.9=30.29kJ/kg6压缩机排气管处制冷剂气体的比焓：h2s=wi +h1=30.329+406.77=437.10kJ/kg 7理论性能系数：cop=q0/w=150.54/27.26=5.528指示性能系数：copi=q0/wi=150.54/30.289=4.979制冷剂循环的质量流量：qm=0/q0=3986/150.54=0.02648kg/s 10实际输气量：qvs=qm*v1=0.026.48*0.06022=1.59*10-3m3/s 11理论输气量：qvh=qvs/λ=1.59*10-3/0.98=1.62*10-3m3/s 12压缩机消耗的理论功率：P=qm*w=26.48*10-3*27.26=722.10w 13压缩机指示功率：Pi=P/ηi=722.10/0.9=802.30w14卡诺循环性能系数：copc=TL/(TH-TL)=(273+5)/(48-5)=6.4615指示循环效率：η=copi/copc=4.97/6.46=78%2.制热：蒸发温度:t0-3℃，冷凝温度:t k46℃,过热度:7℃，过冷度:8℃，点号 p/Mpa t/℃ h/(kJ/kg) v/(m3/kg)0 0.2627 -3395.471 0.26274 401.83 0.07932 1.1894 57 434.173 1.189438 253.12热力计算1压缩比：P2/p1=1.1894/0.2627=4.5282单位质量吸热量：q0=h1-h4=h1-h3=148.71kJ/kg3单位容积吸热量：q zv=q0/v1=148.71/0.0793=1875.3kJ/m34冷凝器单位制热量：qk=h2s-h3=437.83-253.12=184.64kJ/kg 5理论比功：w=h2-h1=434.17-401.83=32.34kJ/kg6指示比功：wi=w/ηi=h2s-h1=32.34/0.9=35.93kJ/kgh2s=wi+h1=35.93+401.83=437.83kJ/kg 7理论性能系数：cop=qk/w=184.64/32.34=5.718指示性能系数：copi=qk/wi=184.64/35.93=5.149制冷循环的制热量：Qk=qk*qm=184.64*26.48*10-3=4889.27W 10实际输气量：qvs=qm*v1=26.8*10-3*0.0793=2.126*10-3m3/s 11理论输气量：qvh=qvs/λ=2.126*10-3/0.98=2.17*10-3m3/s 12压缩机消耗的理论功率：P=qm*w=26.8*10-3*32.34=866.7w 13压缩机指示功率：Pi=P/ηi=866.7/0.9=963w二、压缩机的选择初选谷轮涡旋压缩机型号：ZB19KQE 台数1台冷凝温度：45℃蒸发温度：5℃制冷量：4500W 输入功率：1270W涡轮式压缩机容积效率λ高达95%以上，取λ=0.98，ηi=0.9三、蒸发器选择表面式蒸发器：选用翅片管式换热器、双排选定蒸发器的结构参数选用ϕ10 x 0.7mm的紫铜管，翅片选用厚为δf=0.2mm的铝套片，热导率为λf=237 W/(m·K)，翅片间距sf=1.8mm。
管束按正三角形叉排排列，垂直于流动方向的管间距s1=25mm，沿流动方向的管排数nL=4，迎面风速uf=2.5m/s。
（1）计算几何参数翅片为平直套片，考虑套片后的管外径为db=d0 + 2δf=0.0104m沿气流流动方向的管间距为s2=s1cos30°=0.02m沿气流方向套片的长度L=4s2=0.08m每米管长翅片的外表面面积af=2(s1 *s2 - db²) =0.41m²/m每米管长翅片间的管子表面面积ab = πdb(sf –δf) =0.03m²/m每米管长的总外表面面积aof = af+ ab=0.44m²/m每米管长的外表面面积abo = πdb x 10.03m²/m每米管长的内表面面积ai=πdi x 1=0.03m²/m每米管长平均直径处的表面面积am = πdm x 1=0.03m²/m由以上计算得aof/abo=13.61（2）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ta = =22.25℃在此温度下的物性约为ρa= 1.1966kg/m³，cpa=1.005kJ/(kg·K)，Pra =0.7026，νa=0.00001588m²/s2）最窄界面处的空气流速ωmax = ωf=4.71m/s3）空气侧干表面传热系数j =0.0014 + 0.2618=0.0085==0.061kW/(m²·K)（3）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= 55.6kJ/kg，= 40.7kJ/kg，= 11.1g/kg，=9.2g/kg湿空气的状态变化在图上连接空气的进出口状态点1和点2，并延长与饱和空气线相交于ω点，该点的参数是=29.5kJ/kg，=9℃，=7.13g/kg在蒸发器中，空气的平均比焓为=+ =47.11在h – d图上按过程线与= 47.11线的交点读得= 21.4℃，= 10g/kg。
析湿系数可由下式确定：ξ=1.57（4）循环空气是指计算Φ=963.06kg/h进口状态上空气的比体积可上上式确定：V1==0.87m³/kg故循环空气的体积流量为q v,a=qm*v1=834.09m³/h（5）空气侧当量表面传热系数的计算当量表面传热系数ξη=0.084kW/(m²·K)对于正三角菜叉排排列的平直套片管束，翅睛效率可由式（6-34）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=1，且=，故ρ’=1.28=2.57肋片折合高度为ρρ=0.01m=63.571/mm=ξδλ故在凝露工况下的翅片效率为η（）=0.866（6）管内制冷剂蒸发时表面传热系数的计算R143a在t0=5℃时的物性为：饱和液体的比定压热容c p,l=1.34kJ/(kg·K)，饱和蒸气的比定压热容c p,g=0.94kJ/(kg·K)，饱和液体的密度：=1278.61kg/m³饱和蒸气的密度：ρg= 17.24kg/m³，汽化潜热：r=193.4kJ/kg，饱和压力ps=349.63kPa , 表面张力σ=1.12N/m，液体的动力粘度μl= 0.000256Pa·s，蒸气的动力粘度μg = 0.00000842Pa·s，液体的导热率λl= 0.092715103W/(m·K)，蒸气的导热率λg= 0.012706055W/(m·K)，液体的普朗特数：Pr l =2.87，蒸气的普朗特数Pr v= 0.735。
R134a在管内蒸发的表面传热系数可由式（6-28）计算。
已知R134a进入蒸发器时的干度x1= 0.16，出口干度x2=1，侧R134a的总质量流量为99.72kg/h作为迭代计算的初值，取qi=，R134a在管内的质量流速为，则总的流通截面面积为=0.00025m²每根管子的有效流通截面面积为==5.8E-05m²蒸发器的分路数Z=A/=4.22对Z向下取整为Z= 4，则每一分路中R134a的质量流量为= =22.08kg/h，每一个分路中R134a在管内的实际质量流速为=，105.598kg/(m²·s)于是==0.00058计算hi时采用式（6-28），其中Co<0.65，C1=1.136 ，C2=-0.9 ，C3=667.2 ，C4=0.7 ，C5=0.3 ，对于R134a。
=2643.65W/(m²·K)（7）传热温差的初步计算先不计R134a的阻力对蒸发温度的影响，则有Δ=16.8℃（8）传热系数的计算= 43.11W/(m²·K)由于R134a与聚酯油能互容，故管内污垢热阻可忽略。
据文献介绍，翅片侧污垢热阻、管壁导热热阻及翅片与管壁间接触热阻之和（rw+rs+ rt）可取为4.8 xm²·K/W，故（9）核算假设的qi值Δ=724.45W/m²计算表明，假设的qi初值11800W/m²与核算值11918W/m²较接近，偏差小于1%，故假设有效。