冰柜設(shè)計計算書學(xué)院：能源與環(huán)境學(xué)院專業(yè)：熱能與動力工程系班級：熱能103班Word文檔姓名:學(xué)號:目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"整體計算流程圖 -2 -\o"CurrentDocument"1冰柜的總體布置 -3-\o"CurrentDocument"2冰柜熱負(fù)荷計算 -3-\o"CurrentDocument"2.1箱體漏熱量 -4-\o"CurrentDocument"2.2開門漏熱量 -5-2.3儲物熱量 -5 -2.4其它熱量 -6 -\o"CurrentDocument"2.5總熱負(fù)荷 -6 -\o"CurrentDocument"3箱體絕熱層厚度校核 -7-4制冷系統(tǒng)熱力計算 -7-4.1制冷系統(tǒng)額定工況 -7-\o"CurrentDocument"4.2熱物性參數(shù)列表 -8-\o"CurrentDocument"4.3循環(huán)各性能指標(biāo)計算 -9-5壓縮機(jī)選型及熱力計算 -..1.0.75.1壓縮機(jī)參數(shù)計算 -..1.0壓縮機(jī)選取 -..13.-5.3壓縮機(jī)工作系數(shù)校核 -..135.4冰柜耗電量預(yù)算 -..侶.,6翅片管式冷凝器設(shè)計計算 -..1.4.,6.1有關(guān)溫度參數(shù)及冷凝熱負(fù)荷確定 -..14..-.6.2翅片管簇結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇及計算 .-..14.-..傳熱計算 -..15.-6.4冷凝器外形尺寸確定 -..1.76.5風(fēng)機(jī)的選擇計算 -..1.77蒸發(fā)器的設(shè)計 -..1.7.-7.1冰柜蒸發(fā)器設(shè)計計算 -..1.8.-7.2制冷劑在管內(nèi)的外表傳熱系數(shù) -..18.-..7.3管板式蒸發(fā)器空氣外表傳熱系數(shù) -..1.9..-.7.4冷凍室蒸發(fā)器蒸發(fā)面積確定 -..2Q.-..8毛細(xì)管的計算及選型 .-.2.1..-8.1毛細(xì)管的長度計算 .-..2.18.2毛細(xì)管校核 -..22.-9制冷劑的充注 -..23.-9.1按額定工況法計算 .-..239.2制冷劑充注量校核 .-..24結(jié)果 -..25.-. 總結(jié) -..26.- 參考文獻(xiàn) -.27... -1-附圖一 ...28..外觀尺寸圖 -..28.-附圖二 ...29..限制電路圖 -..29.-,整體計算流程圖1冰柜的總體布置根據(jù)所提出的任務(wù)給出設(shè)計條件：1〕 使用環(huán)境條件：冰柜周圍環(huán)境溫度ta=32C,相對濕度小=75±5%2〕 箱內(nèi)溫度:不高丁-18C.3〕 箱內(nèi)有效容積:302.5L4〕 制冷系統(tǒng)為單級蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng),冷卻方式采用直冷式,蒸發(fā)器采用暗盤管〔類似丁板管式〕,冷凝器采用翅片管式冷凝器,采用毛細(xì)管作為節(jié)流元件.制冷系統(tǒng)圖見附件5〕 箱體結(jié)構(gòu)：外形尺寸1200mmX670mmX950mm〔寬X深X商.絕熱層用聚氨酯發(fā)泡,其厚度根據(jù)理論計算和冰箱廠的實踐經(jīng)驗選取,其值如表1-1,箱體結(jié)構(gòu)見附圖.表1-1箱面門體側(cè)面底面冷凍室70601006〕 潤滑油選用合成聚酯油作為系統(tǒng)潤滑油7〕 枯燥過濾器選取由課本關(guān)丁R134a系統(tǒng)枯燥過濾器的經(jīng)驗,選取XH7型枯燥過濾器2冰柜熱負(fù)荷計算冰柜熱負(fù)荷在冰柜設(shè)計中是一個重要參數(shù),它與冰柜的箱體結(jié)構(gòu)、冰柜的內(nèi)容積,箱體絕熱層的厚度和絕熱材料的優(yōu)劣等因素有關(guān).熱負(fù)荷包括：箱體漏熱量Qi、開門漏熱量Q2、貯物熱量Q3和其它熱量Q4.即Q=Ql+Q2+Q3+Q42.1箱體漏熱H箱體漏熱量Q1箱體漏熱量包括,通過箱體隔熱層的漏熱量Qa,通過箱門和門封條的漏熱量Qb,通過箱體結(jié)構(gòu)形成熱橋的漏熱量Qc.即Qi=Qa+Qb+Qc(1)箱體隔熱層的漏熱量Qa,由丁箱體外殼鋼板很薄,而其熱導(dǎo)率入值很大,所以熱阻很小,可忽略不計.內(nèi)殼多用ABS或HIPS塑料板真空成形,最薄的四周部位只有1.0mm.塑料熱阻較大,可將其厚度一起計入隔熱層,因此箱體的傳熱可視為單層平壁的傳熱過程.即Qa=KA(t1-t2)式中A箱體外外表積,單位為m式式中a1——箱外空氣對箱體外外表的外表傳熱系數(shù),單位為 W/(mK);赤一一內(nèi)箱壁外表對箱內(nèi)空氣的外表傳熱系數(shù),單位為 W/(m2K);a——隔熱層厚度,單位為m；入一一隔熱材料的熱導(dǎo)率,單位為W/(mK).傳熱系數(shù)K(單位為W/(m2K))為在進(jìn)行箱體隔熱層捕熱量計算時,要注意到冷凍室和冷藏室的隔熱層厚度是不一樣的,應(yīng)采用分段計算相加后的Qa值.另外,采用壁板盤管式冷凝器的冰柜,箱體后壁面的外表溫度近似取為冷凝溫度tk,也需另外計算該局部漏熱量.通過箱門與門封條進(jìn)入的漏熱量Qb由丁Qb值很難用計算法計算,一般根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)給出,可取Qb為Qa的15%值.箱體結(jié)構(gòu)部件的漏熱量Qc箱體內(nèi)外殼體之間支撐方法不同, Qc值也不同,因此同樣也不易通過公式計算.一般可取Qc值為Qa值的3%左右.目前采用聚氨酯發(fā)泡成型隔熱結(jié)構(gòu)的箱體,無支撐架形成的冷橋,因此Qc值可不計算.2.2開門漏熱H開門漏熱量Q2根據(jù)家用冰箱使用情況,近似取開門次數(shù)每小時1次,假定每次開門箱內(nèi)空氣全部被置換成箱外空氣,那么開門漏熱量Q2可按下式計算VBnhQ2二—3.6va式中Vb一電冰箱內(nèi)容積,單位為m3n一開門次數(shù)；/h一進(jìn)入箱體空氣到達(dá)規(guī)定溫度時的比焰差,單位為 kJ/kgva—空氣的比體積,單位為m3/kg由各值計算的Q2=9.9666W2.3儲物熱雖儲物熱量q3冰柜的儲物熱量無明確規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn),一般按電冰箱標(biāo)準(zhǔn)的“制冰水平〞項提出的“以電冰箱的內(nèi)容積0.5%的25C水,在2h內(nèi)結(jié)成實冰〞的規(guī)定進(jìn)行計算.實冰的具體溫度按-2C至-5C取值.儲物熱量Q3按下式計算(mct1mrmCbt2)Q323.6式中m—水的質(zhì)量,單位kgc一水的比熱容,c=4.19kJ/(kgK)r一水的凝固熱(冰的融解熱),r=333kJ/kg6—冰的比熱容,cb=2kJ/(kgK)t1t2一水的初始溫度和凍結(jié)終了溫度,單位為C計算得Q3=92.798W2.4其它熱雖其它熱量Q4這里所說的其他熱量,是指各種加熱器、冷卻風(fēng)扇電機(jī)的散發(fā)熱量,可將其電耗功率折算熱量計入.另外,還要考慮開門時漏入的熱量,因此,在冰柜箱體熱負(fù)荷計算時,為了平安起見一般還增加 10~15%的余度,即以1.1~1.15Q的熱負(fù)荷進(jìn)行設(shè)計.2.5總熱負(fù)荷總熱負(fù)荷QQ=Qi+Q2+Q3+Q4=175.034W3箱體絕熱層厚度校核設(shè)計箱體絕熱層時,預(yù)先參照國內(nèi)外冰箱的有關(guān)資料設(shè)定其厚度, 并計算出箱體外表溫度.如果箱體外表溫度tw低丁露點溫度,那么會在箱體外表上產(chǎn)生凝露現(xiàn)象,因此箱體外表溫度 tw必須高丁露點溫度td,最低限度tw>0.2C+td在到達(dá)穩(wěn)定傳熱狀態(tài)后的外表溫度tw可以由下式計算：twtiK(t1-t2)=30.476C>27C0式中tw一箱體外外表溫度,單位為Cti一箱外空氣溫度,單位為Ct2一箱內(nèi)空氣溫度,單位為C如一箱外空氣對箱體外外表的外表傳熱系數(shù),單位為 W/(m2K)K一傳熱系數(shù),單位為W/(m2K)查設(shè)計氣候條件下冰箱的露點溫度為27C,計算如下式所示_0.244_ …一一tw32 (3218)=30.476C>27C8所以箱體厚度適宜4制冷系統(tǒng)熱力計算4.1制冷系統(tǒng)額定工況表2-1制冷系統(tǒng)的額定工況工況參數(shù)冷凝溫度tk蒸發(fā)溫度t0回氣溫度tG過冷溫度ts

設(shè)計例值54.4-2532(80)17tk3222.4t0 187蒸氣進(jìn)入壓縮機(jī)殼體ts3215參數(shù)環(huán)境溫度加冷凍室溫度減前狀態(tài),括號值為實際環(huán)境溫度減來源上冷凝傳熱去傳熱溫差吸入氣缸前的過熱烝去過冷度溫差氣4.2熱物性參數(shù)列表根據(jù)設(shè)計冰柜確定的工況和選用的制冷劑, 運(yùn)用壓焰圖或熱力性質(zhì)表或計算公式求取有關(guān)壓力、各點比焰值和過熱蒸氣比體積,將各參數(shù)列丁表2-2中,制冷系統(tǒng)壓焰圖如圖2-1.DLKJ.WJI圖2-1冰柜制冷系統(tǒng)壓焰圖表2-2 熱物性參數(shù)列表〔工質(zhì)R134a〕參數(shù)歹0表符號單位參數(shù)來源設(shè)計值冷凝壓力PkMPatk 54.4C查熱力性質(zhì)表1.4644蒸發(fā)壓力P0MPato 25C查熱力性質(zhì)表0.1064

出蒸發(fā)器時飽和蒸氣比焰h1kJ/kgt0 25C查熱力性質(zhì)表383.45進(jìn)壓縮機(jī)前過熱蒸氣比焰h〔kJ/kg32C查熱力性質(zhì)圖430.43進(jìn)壓縮機(jī)前過熱蒸氣比體積V1m3/kg32C查熱力性質(zhì)圖0.229進(jìn)氣缸前過熱烝穴比燃h〔kJ/kg80C查熱力性質(zhì)圖473.62進(jìn)氣缸前過熱烝氣比體積V1m3/kg80C查熱力性質(zhì)圖0.267排出過熱蒸氣溫度^2sCK1/KT2 旦 t1273P0181.99冷凝溫度卜飽和蒸氣比焰h2kJ/kgtk52C查熱力性質(zhì)表424.91排出過熱蒸氣比焰值h2kJ/kgh h 頑h1h2 h11592.17制冷劑過冷至32C時比焰h3kJ/kgtk52C查熱力性質(zhì)圖244.59毛細(xì)管節(jié)流前液體比焰〔17C〕h3kJ/kgtk52C查熱力性質(zhì)圖223.38蒸發(fā)器入口制冷劑比焰h4kJ/kg1% h3223.38定嫡壓縮蒸氣比焰值〔32C〕h2skJ/kgtk52C查熱力性質(zhì)圖500.63定嫡壓縮蒸氣比焰值〔80C〕h2skJ/kgtk52C查熱力性質(zhì)圖556.014.3循環(huán)各性能指標(biāo)計算單位制冷量q0h1h4 383.45223.38kJ/kg160.07kJ/kg單位體積制冷量￡o160.07kj/m3698.74kJ/m3v1 0.229(3)單位等嫡壓縮功(3)單位等嫡壓縮功Wi 成 hi500.63430.43kJ/kg70.2kJ/kg(4)制冷系數(shù)qo0160.0782.391.94(5)單位冷凝熱量qK h2 h3584.7175223.38kJ/kg361.3375kJ/kg制冷劑循環(huán)量GaQqGaQq.^kg/h160.073.94kg/h式中Q冰柜的總熱負(fù)荷值.冷凝器熱負(fù)荷QkGaqk3.94361.3375kg/h395.04W壓縮機(jī)實際吸入過熱蒸氣量VsGav1 3.940.229m3/h0.90163m3/h5壓縮機(jī)選型及熱力計算壓縮機(jī)選型除采用用熱力計算方法外.首先求出設(shè)計工況的輸氣系數(shù),并計算出壓縮機(jī)的理論輸氣量、壓縮機(jī)的制冷量、壓縮機(jī)的輸入功率,再查有關(guān)冰柜壓縮機(jī)的規(guī)格參數(shù)表,最后選用壓縮機(jī).所選用壓縮機(jī)的制冷量必須等丁或略大丁設(shè)計值,其理論輸氣量和輸入功率也要同時滿足設(shè)計的要求.5.1壓縮機(jī)參數(shù)計算設(shè)計工況參數(shù)如表2-2所示.其輸氣系數(shù)v、壓力系數(shù)p、溫度系數(shù)t和

a泄露系數(shù)e的乘積(1)容積系數(shù)v11c』^k"P0其中相對余隙容積11c』^k"P0其中相對余隙容積C取0.025,膨脹系數(shù)m取1,冷凝壓力Pk取1469.6kPa,蒸發(fā)壓力P0取115.15kPa,排氣壓力損失 Pk為0.1Pk,那么容積系數(shù)v10.02511464.40.11 1=0.6465106.4(2)壓力系數(shù)pC PkvPk其中進(jìn)入閥的壓力損失Pk=0.05Pk,其余取值同容積系數(shù),那么壓力系數(shù)Cpk.10.025 0.1 =1 =0.921vpk0.6465 1464.4溫度系數(shù)tT1

aTkb系數(shù)a取1.15,b取0.25,回氣熱力學(xué)溫度T1取353K,冷凝熱力學(xué)溫度Tk取327.4K,蒸發(fā)溫度t.取-25C壓縮機(jī)吸入前過熱度 T〔(t°273)=105K353 =0.876aTb1.15327.40.25105(4)泄露系數(shù)泄露系數(shù)e取0.99輸氣系數(shù)為vPt1=0.6465X0.921X0.8765X0.99=0.輸氣系數(shù)為理論輸氣量Vh

VhVs=^=1.746m3/h

0.5165壓縮機(jī)的制冷量QoqvVh=698.74X1.746X0.5壓縮機(jī)的制冷量Qo理論絕熱功率PoGa.3.93670.2F01=已-=76.75F03600 3600指示功率P0 Gai式中式中i一指示功率,可以用下面的公式計算:TTk248bt0= 0TTk248bt0= 0.0025(-25)=0.695327.4上式中的％為采用攝氏溫度為單位的蒸發(fā)溫度,系數(shù)b憑經(jīng)驗選取.那么指示功率旦76.75/0.695=110.431W摩擦功率Pm摩擦功率按下式計算:P些

m36.72其中Pm為平均摩擦壓力,取0.65MPa,Vh為1.12m3/h,那么摩擦功率PmVh0.651.746?

--= =30.9WPm

36.72 36.72壓縮機(jī)的軸功率PePePPm=110.431+30.9=141.33W電功率Pel和電機(jī)效率moPel取mo=0.82,那么PelPe/mo=141.33/0.82=172.36W5.2壓縮機(jī)選取根據(jù)以上求取的壓縮機(jī)理論輸氣量、壓縮機(jī)制冷量、電功率等參數(shù),參照按R134a制冷工質(zhì)設(shè)計的壓縮機(jī)有關(guān)規(guī)格參數(shù)表,根據(jù)?資料1?現(xiàn)選擇意大利生產(chǎn)的低回壓R134a冰柜壓縮機(jī),型號為E1118CZA,額定制冷量182W,功率消耗為183.75W,氣缸容積為7.2cm3,尺寸高為151mm、寬140mm、長220mm,壓縮機(jī)名義工況下的質(zhì)量流量0.001137kg/s,冷凝器熱負(fù)荷395.1989W5.3壓縮機(jī)工作系數(shù)校核冰柜箱體漏熱量為56.4w,壓縮機(jī)額定制冷量為182W,工作系數(shù)為Q256.4R=W= 100=31%Qo182滿足壓縮機(jī)工作系數(shù)30%-35%勺要求.5.4冰柜耗電H預(yù)算選定壓縮機(jī)以后,即可以根據(jù)壓縮機(jī)的耗電量預(yù)算冰柜的耗電量.壓縮機(jī)功率w計算公式如下：Q182W 183WCOP0.97壓縮機(jī)耗電量P計算：PW1830.3156.73W=1.36kW.h/24h即壓縮機(jī)耗電量為1.36度/天.

6翅片管式冷凝器設(shè)計計算工程參數(shù)值/c工程參數(shù)值/c冷凝Mtk54.4進(jìn)出口業(yè)氣溫差10進(jìn)口空氣干球溫度ta132出口空咒干溫度426.1有關(guān)溫度參數(shù)及冷凝熱負(fù)荷確定各有關(guān)溫度參數(shù)取值見下表對數(shù)平■均溫差ta2 ta2 taitaita24232,54.432In 54.442C=16.9C由壓縮機(jī)選型可知,冷凝器熱負(fù)荷395.1989W6.2翅片管簇結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇及計算選擇10mm0.3mm的紫銅管為傳熱管,選用的翅片是厚度f0.115mm的波紋形整張鋁制套片.取翅片節(jié)距Sf2mm,迎風(fēng)面上管中央距：§25.4mm,管簇排列采用正三角形義排.每米管長各有關(guān)傳熱面積分別為af2(能 db)/Sf4=2(0.02542 0.010232)/0.002m2/m=0.4765m2/mab db(sf f)/sf 0.01023(0.0020.000115/0.002m2/m=0.0303m2/maofafab(0.47650.0303)m2/m=0.5068m2/maj di 0.0094m2/m=0.0295m2/m

取當(dāng)?shù)卮髿鈮篜b=98取當(dāng)?shù)卮髿鈮篜b=98.07kPa,由空氣(下空氣)熱物理性質(zhì)表(表3-2),查得在空氣平均溫度tm37C條件下,cpa=1005J/(kgk)、a=17.658106m2/s在進(jìn)風(fēng)溫度ta132C條件下冷凝器所需空氣體積流量_ Qka=0.02733W/(m*)、3a=1.1576kg/mo397.123 3m/s0.03397m/sqv ■ -=aCpa(ta2t^) 1.15761005(42-32)選取迎面風(fēng)速Wy 1.0m/s那么迎風(fēng)面積0.03397 2 2 m=0.03397m1.0l0.184m,那么冷凝器的迎風(fēng)面高度A業(yè)AyWy取冷凝器迎風(fēng)面寬度即有效單管長AyH—

l0.03397 m=0.1846m0.184迎風(fēng)面上管排數(shù)N旦Si(絲竺1)排=7排0.025426.3傳熱計算確定所需傳熱面積A、翅片管總長L及空氣流遺方向上的管排數(shù)n采用整張波紋翅片及密翅距的義排管簇的空氣側(cè)傳熱系數(shù)由式 (3-10)乘以1.1再乘以1.2計算.預(yù)計冷凝器在空氣流通方向上的管排數(shù)n=3,那么翅片寬度0 3b3&cos30=30.0254一m0.06599m2微元最窄截面的當(dāng)量直徑2(§db)(sf 1) 2(25.410.23)(20.115)de- - = mm0.00335m(s1db)(s1 f) (25.410.23)(20.115)最窄截面風(fēng)速25.42治 25.42Wmax Wv= 1.0m/s1.7765m/s(§db)(sf f)y(25.410.23)(20.1Wmax由于RefbdeWRefbdeWmaxde65.99-=19.67933.351.77650.00335,337.46查?小型制冷裝置?課本表c=1.24、m=-0.24,WJ空氣側(cè)外表傳熱系數(shù)va 17.6581063-18和表3-19,用插值法求得=0.201、n=0.582,0fCHRef(E)m1.11.31.240.2010.02733337.46 0.50680.00030.5 0.50680.00030.5068 10.00010.004-1681.370.0295 393 0.0295 38.830.907960.06599024 2 2(- )0.24111.2W/(m 223.434W/(mgK 223.434W/(mgK)0.00335查?小型制冷裝置?課本表3-1,R134a在tk=54.4C物性集合系數(shù)B=1381.472,氟利昂在管內(nèi)凝結(jié)的外表傳熱系數(shù)由式(3-17)計算ki 0.555Bdi0.25(tktwi)0'250.5551381.4720.00940.25(54.4tWi)翅片相當(dāng)高度由課本式(3-15)計算：d0d0 S|寸L)[1S10.35ln(cTd0取鋁片熱導(dǎo)率0.010.0254取鋁片熱導(dǎo)率0.010.0254(0.011)[10.35ln(1.240.02540.01)]m=0.01m203W/(mK),由課本式(3-14)計算翅片參數(shù)m,即20f 238.83m . ml■2030.000115由式(3-13)計算翅片效率th(mh)th(57.680.01)f ' ~mh57.680.01外表效率由式(3-12)計算57.68m0.9021aff0af abab0.47650.90210.0303 0.907960.47650.0303忽略各有關(guān)污垢熱阻及接觸熱阻的影響,那么 twitwotw,將計算所得有關(guān)備值代人上等式即kikiai(tkM)of0.5551381.4720.0094場0.0295(54.40aof(tWtm)tW)0?7538.830.907960.5068(tW37)解上式得tW=49.8C,那么R134a在管內(nèi)的凝結(jié)外表傳熱系數(shù)ki0.5551381.4720.00940.25(54.4tw)場1681.37W/(m2.K)

2取管壁與翅片問接觸熱阻rb0.004mgK/W、空氣側(cè)塵埃垢層熱阻ro0.0001m2gK/W、紫銅管熱導(dǎo)率 393W/mgK,由式(3-21)計算冷凝器的總傳熱系數(shù)& 1 a°f aofroof02W/(mof02W/(m2gK)6.4冷凝器外形尺寸確定冷凝器的所需傳熱冷凝器的所需傳熱面積/所需有效翅片管總長Qkk0m395.199 2 m23.34316.910.997m2L Aofaof0.99 m0.50681.9677m空氣流通方向上的管排數(shù)n=LIN1.9677

0.1847排=1n=LIN1.9677

0.1847排=1.78排取整數(shù)n=2排,與空氣側(cè)外表傳熱系數(shù)時預(yù)計的空氣流通方向上的管排數(shù)相符.這樣,冷凝群的實際有效總管長為2.208m,實際傳熱面積為1.119m2,較傳熱計算所需傳熱面積大15.8%,能滿足冷凝負(fù)荷的傳熱要求.此外,冷凝器的實際迎面風(fēng)速與所取迎面風(fēng)速相一致.6.5風(fēng)機(jī)的選擇計算由丁冷凝器的迎風(fēng)面寬度l=0.168m、高度H=0.1684m,安裝1個小風(fēng)扇比擬適宜.動壓Vp2aWy-y0.5788Pa1靜壓Vp0.108#(aWmax)1.7 7.24Pade風(fēng)機(jī)采用電動機(jī)直接傳動,那么傳動效率 m=1；取風(fēng)機(jī)全壓效率fan=0.6,那么電動機(jī)輸入功率Pqv(VpVp) 0.443Wmfan7蒸發(fā)器的設(shè)計7.1冰柜蒸發(fā)器設(shè)計計算冷凍室蒸發(fā)器的熱負(fù)荷Qf為175W,蒸發(fā)溫度to為-25C,冷凍室溫度為-18Co采用管板式蒸發(fā)器.7.2制冷劑在管內(nèi)的外表傳熱系數(shù)制冷劑在管內(nèi)的外表傳熱系數(shù) i管內(nèi)外表傳熱系數(shù)(當(dāng)制冷劑工質(zhì)為R134a時)可按下式計算：0.20.6i號40.95Bg0.2q0.6Zdi0.2W/(m2?K)式中Gd—每根管內(nèi)制冷劑的流量,單位為kg/sg一制冷劑的質(zhì)量流量,單位為kg/sB一與制冷劑種類和蒸發(fā)溫度有關(guān)的系數(shù),t0 250C時,制冷劑R134a的B值為0.95qi—熱流量,單位為WZm2di—蒸發(fā)器管內(nèi)徑,單位為mm,di=8mm制冷劑在管內(nèi)的溫度t0 25°C,而冷凍室內(nèi)平■均溫度tw 180C.制冷劑在管內(nèi)的熱流量qi可按下式計算qi-^―= 175 =263.88W/m2diL3.140.00826.4式中Qf一冷凍室熱負(fù)荷,單位為WL一冷凍室繞管長度,對丁本設(shè)計書中的繞管取5圈,那么L2(1.10.55)816.5m制冷劑的循環(huán)量Ga為3.936kg/h,化為質(zhì)量流量

3.936g — 3.9364 kg/(m2?s)38.84kg/(m23.9362 36003.140.00823600d,制冷劑為R134a時,在管內(nèi)沸騰的外表傳熱系數(shù)為0.20.6 0.2 0.2 0.6 0.2 2i=0.95Bgq,/d, 0.950.9538.85 263.88/0.008 139.81W/(mK)根據(jù)報導(dǎo),R134a制冷劑在管呢沸騰的外表傳熱系數(shù)比R12高35%-45%現(xiàn)取40%那么i(0.95Bg0.2q0.6/di0.2)1.4=139.81X1.4=195.734W/(m2K)7.3管板式蒸發(fā)器空氣外表傳熱系數(shù)管板式蒸發(fā)器空氣外表傳熱系數(shù) °管板式蒸發(fā)器空氣側(cè)外表傳熱系數(shù)ac可用自然對流公式計算1/4ac1.28At^-t￡d0式中A一對丁多排管,為沿高度方向管排數(shù)的修正系數(shù),選蒸發(fā)器冷卻排管為8圈,查表可得A1.5ta一冷凍室空氣的平■均溫度為-18Ct.一板管式蒸發(fā)器管內(nèi)R134a的蒸發(fā)溫度為-25C:d0—管外徑,單位為mm,d0=9mm.1/4=10.139W/(m1/4=10.139W/(m2K),u -18-(-25)ac1.281.5 0.009在冷在冷卻塔排管外外表對空氣的換熱過程中,自然對流的外表傳熱系數(shù)較小(一般在10W(m2?K)以下),因此輻射換熱相對來說不可無視.空氣側(cè)的外表輻射換熱cr可按下式計算

C工 Jwcr液 100

tcr式中 Ta—冷凍室空氣平均溫度(單位為K),Ta=273-18=255K;Tw一蒸發(fā)器管子的外表溫度,由于蒸發(fā)器管的管壁很薄,那么內(nèi)外外表溫差不差不大.管子外外表溫度可視為與蒸發(fā)器管內(nèi)R134a蒸發(fā)溫度相同,Tw(273-25)K=248(273-25)K=248K.C一輻射系數(shù),對丁結(jié)霜外表取5.46W/(m2?K4).那么空氣側(cè)的輻射傳熱系數(shù)cr為cr4 45.46終絲 100 100—3.475W/(m2K)18(25)綜合計算空氣側(cè)的外表傳熱系數(shù)°必須同時考慮對流和輻射,計算公式如下0accr式中ac,cr一空氣側(cè)的外表傳熱系數(shù)和輻射傳熱系數(shù),單位為 W/(m2?K)；一曝光系數(shù),對丁平■板可取為1.0;一析濕系數(shù).析濕系數(shù)可按第4章介紹的方法計算,也可參照已有產(chǎn)品之?dāng)?shù)據(jù)確定,此處按參考產(chǎn)品之?dāng)?shù)據(jù)確定,取 1.4因此空氣側(cè)的傳熱系數(shù)0accr=3.475X1.4+10.139X1.0=17.67W/(m2K)7.4冷凍室蒸發(fā)器蒸發(fā)面積確定冷凍冷凍室蒸發(fā)器管內(nèi)外表傳熱系數(shù)139.81W/(m2?K),空氣側(cè)外表傳熱系數(shù)017.67W/(m2?K).由丁空氣側(cè)外表系數(shù)遠(yuǎn)小丁管內(nèi)制冷劑側(cè)的傳熱系數(shù),因此傳熱系數(shù)的計算可簡化為:K0e0s式中 e一考慮管內(nèi)熱阻和管外霜層熱阻的修正系數(shù).根據(jù)試驗 e0.8.~0.90cs一翅片管的外表效率.取0.98.代入數(shù)據(jù)計算,得：K0 0.9X0.98X17.67=15.59W/(m2K)(1)冰柜蒸發(fā)器的傳熱面積冷凍室熱負(fù)荷為175W,蒸發(fā)溫度為-25C,冷凍室內(nèi)溫度為-18C,貝燦下式計算冷凍室蒸發(fā)器的傳熱面積：Qf175 2AKok15.597一.m(2)冰柜蒸發(fā)器的實際傳熱面積冷柜總體布置中所設(shè)計的冷凍室內(nèi)傳熱面的長度為 1100mm,深度為550mm,高度為500mm,故實際設(shè)計的傳熱面積A(1.10.50.550.^2=1.65m2根據(jù)以上計算,冷凍室傳熱面積的實際設(shè)計值大丁冷凍室蒸發(fā)器傳熱面積的計算值,滿足設(shè)計要求.8毛細(xì)管的計算及選型8.1毛細(xì)管的長度計算用公式(6-14)(?小型制冷裝置設(shè)計指導(dǎo)?,P245)計算.制冷劑R134a的壓力差ppkp0 1464.4106.4kPa1358kPa,查制冷劑在飽和狀態(tài)下的熱力性質(zhì)表,發(fā)現(xiàn)溫度對液體比體積的影響不大,本設(shè)計所取溫度為冷凝溫度和蒸發(fā)溫度的平■均值,即t54.425/2C14.7C,查得液體比體積

v0.80353103m3/kg,蒸汽比體積v 0.04249352m3/kg,憑經(jīng)驗取干度x=0.1,那么平均比體積3 3 3 3v0.8035310 10.1 0.042493520.1m/kg4.972510m/kg11 3 3其密度 — kg/m201.105kg/mv4.97251014.7C下液體粘度2.214836104Pa?S,氣體粘度1.1127923106Pa?S,貝W均粘度 1.994104Pa?S.制冷工質(zhì)循環(huán)量Ga3.936kg/h,選用內(nèi)徑0.7mm的毛細(xì)管,貝U制冷劑的流速3.93.9364.972510 m/s14.15m/s32-0.7103 360044d2雷諾數(shù)值為314.314.150.710 201.105 3 9986.180.199410wd那么毛細(xì)管長度0.25 3 0.25 3,pRed135810 9986.18 110L ▽ 2 m1.79m0.1582w2 0.158214.152201.1058.2毛細(xì)管校核根據(jù)課程設(shè)計資料2定型校核根據(jù)數(shù)據(jù)表中給出的實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行毛細(xì)管的選型.壓縮機(jī)制冷量為 183W,冷凝溫度54.4C,蒸發(fā)溫度-25C.用插值法可以查出在45C時候的毛細(xì)管長度為1.5m,冷凝溫度每上升一度,毛細(xì)管長度增加2%所以在冷凝溫度為54.4C時,毛細(xì)管長度為1.5*1.02*9=1.77m,與計算結(jié)果相符,說明計算無誤.

9制冷劑的充注9.1按額定工況法計算根據(jù)給定工況在R12制冷劑壓焰圖和熱力性質(zhì)表中查所需參數(shù).mm1m2m3m4401.93gt0=-25C時液體密度 1.43kg/L、蒸汽密度 0.0t0=-25C時tK54.4、tG32時 液體密度蒸發(fā)器入口十度X1 0tK54.4、tG32時 液體密度蒸發(fā)器入口十度X1 0.4,出口十度X21.00,平均十度x=0.7.因此蒸發(fā)器內(nèi)飽和液體平均容積的30%,十蒸汽占70%.冷凝器內(nèi)液體按經(jīng)驗取15%,十蒸汽占85%.求制冷劑最正確充注量：蒸發(fā)器內(nèi)液體量：m10.3Vn0.356蒸發(fā)器內(nèi)十蒸汽量：m20.7Vn0.0044冷凝器內(nèi)液體量：m30.15Vk0.0331冷凝器內(nèi)十蒸汽量：m40.85VK0.00878總計：mm1m2m3m4401.93g冰柜制冷系統(tǒng)如用R134a替代R12時,其最正確充注量將減少.在不改變系統(tǒng)部件的情況下,制冷劑的充注量將減少 10%左右所以R134a的制冷劑充注量為401.93*0.9=361.25g9.2制冷劑充注雖校核根據(jù)資料1中給出的制冷劑充注計算方法進(jìn)行計算.相關(guān)參數(shù)介紹:1滑動比s(-)2g蒸發(fā)器中的制冷劑平均密度可按下式計算s1一=0.059kg/LgSl--is1一=0.059kg/LgSlX1 X0 g1) X0gS(1 Xo)1S一滑動比g一蒸發(fā)溫度氣體比體積一蒸發(fā)溫度液體比體積Xo—蒸發(fā)器進(jìn)口T度Xi—蒸發(fā)器出口干度由此可以計算出蒸發(fā)器內(nèi)的制冷劑量me=Ve=40.5g冷凝器的計算那么要分為過熱段、冷凝段、過冷段三段來計算,這里假定其各段容積比率如下：過熱段ci=12%冷凝段c2=78%過冷段c3=1.％過熱段密度按冷凝溫度飽和