BCD-550WT間冷式家用冰箱制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

目 錄摘 要3關(guān)鍵詞3ABSTRACT4KEY WORDS4前言51. 方案論證61.1 流程選擇61.2 冷凝器選擇61.3 蒸發(fā)器選擇71.4 制冷劑選擇7 1.5 節(jié)流裝置選擇71.6 壓縮機(jī)選擇72. 過程論述8 2.1電冰箱布置與熱負(fù)荷計(jì)算8 2.1.1電冰箱布置8 2.1.2電冰箱熱負(fù)荷的計(jì)算10 2.1.3箱體外表面凝露校核122.2制冷循環(huán)熱力計(jì)算132.2.1制冷系統(tǒng)的壓焓圖132.2.2制冷系統(tǒng)的額定工況132.2.3熱物性參數(shù)列表142.2.4循環(huán)各性能指標(biāo)計(jì)算142.3冷凝器設(shè)計(jì)計(jì)算152.4蒸發(fā)器設(shè)計(jì)計(jì)算20 2.5壓縮機(jī)熱力計(jì)算及選型27 2.6毛細(xì)管的計(jì)算及選型29 2.7結(jié)果分析303. 結(jié)論30 參考文獻(xiàn)30 附錄32附錄一 冰箱系統(tǒng)布置圖32附錄二 冷凝器裝配圖32附錄三 計(jì)算程序33致謝34BCD-550WT間冷式家用冰箱制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要隨著人們生活水平的日益提高，家用冰箱已經(jīng)成為家用冷凍冷藏的必備設(shè)備，同時節(jié)能和環(huán)保已經(jīng)成為冰箱行業(yè)發(fā)展的主流。本論文詳細(xì)的說明了如何設(shè)計(jì)一臺550L的間冷冰箱的步驟和相關(guān)的計(jì)算方法。例如絕熱層厚度的選擇、冰箱外壁面的防露校核、制冷系統(tǒng)的熱力計(jì)算、壓縮機(jī)的選型、蒸發(fā)器和冷凝器的熱力計(jì)算及毛細(xì)管長度的計(jì)算。另外本文還對未來電冰箱的發(fā)展趨勢、技能技術(shù)也作了一定介紹，指出家用電冰箱應(yīng)該向著節(jié)能化、環(huán)?；?、智能化及多功能化方向發(fā)展。關(guān)鍵詞：間冷式；家用冰箱；節(jié)能環(huán)保BCD-550WT household refrigerators refrigeration system designAbstractAs people living standard is increasing day by day, the household refrigerator has become an indispensable household refrigeration equipment, energy saving and environmental protection at the same time has become the mainstream of the refrigerator industry development. This thesis illustrates in detail how to design a 550Lbetween any case steps and related calculation method. Such as the thickness of the insulation blanket, outer wall of the fridge dew checking, thermodynamic calculation of the cooling system, the choice of the compressor, evaporator and condenser thermodynamic calculation and the calculation of the capillary length.In addition this article also refrigerators for the future development trends, skills, technology is also introduced some, points out that the household refrigerator should be towards energy saving, environmental protection, intelligent and multi-functional direction development.Key Words：Indirect cooling；Household refrigerators ；energy conservation and environment protection前 言世界上首臺家用的制冷設(shè)備在1910年左右出現(xiàn)，1913年拉森制造了一臺人工操作的家用冰箱，1918年美國拉爾維拉特公司首次成功地試制出商業(yè)和家用自動冰箱，到1920年為止約售出200臺，1926年美國奇藝公司經(jīng)過11年的試驗(yàn)，制造出世界第一臺密封式制冷系統(tǒng)的電冰箱，1927年第一臺家用吸收式冰箱問世。自第一臺冰箱出現(xiàn)至今已有半個多世紀(jì)，當(dāng)前全世界每年電冰箱的總產(chǎn)量在4000萬臺以上，其中產(chǎn)量居前幾位的國家是美國、俄羅斯、意大利、日本等國。在90年代，電冰箱技術(shù)已向高效率、智能化和多門多溫多功能的方向發(fā)展。在多能源冰箱的開發(fā)方面，國外吸收式、吸附式冰箱發(fā)展迅速。近幾年來日本三洋公司在吸收式冰箱方面突破了一些技術(shù)難關(guān)，發(fā)展到耗電量可與壓縮式冰箱相近的水平。目前全世界吸收式與吸附式冰箱的年產(chǎn)量約為150萬臺，以瑞典和瑞士的產(chǎn)量最多，質(zhì)量也最好。太陽能冰箱、半導(dǎo)體冰箱也是近年來比較引人注目的新產(chǎn)品。為了更科學(xué)的貯存和保鮮食品，國外電冰箱還增加了快速冷凍和快速解凍的功能?？焖倮鋬鍪鞘估鋬鍪业酌鏈囟冗_(dá)-40左右的低溫，讓食品迅速通過-1-5冰結(jié)晶生成區(qū)，以防營養(yǎng)成分的破壞，保持食品原有的鮮度；快速解凍是在冰箱內(nèi)增設(shè)快速解凍室，通過解凍風(fēng)扇，把冰箱冷藏室的空氣吹入到解凍室，使解凍室內(nèi)的食品快速解凍，以適應(yīng)短期保鮮貯存的需要。電冰箱是家庭中主要耗電的家用電器，為此目前有關(guān)廠家及研究單位正在開發(fā)節(jié)電型的電冰箱。采用滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)，不僅減小壓縮機(jī)的體積，減輕重量，而且降低能耗。目前日本100W以上的滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)已投入使用，用電量比同類冰箱節(jié)電20%20%；應(yīng)用微機(jī)控制電冰箱可以節(jié)電15%20%；改進(jìn)隔熱層，將電冰箱隔熱厚度增至3吋，可節(jié)電14%；應(yīng)用新型絕熱材料，日本東芝公司應(yīng)用聚鉻硅氧的新材料，使冰箱每月節(jié)電2度，應(yīng)用上述各種新技術(shù)以達(dá)到節(jié)能之目的。我國冰箱起步較遲，第一臺電冰箱是1954年由沈陽醫(yī)療器械廠生產(chǎn)的200升單門冰箱。1956年開始，衛(wèi)生部門的一些醫(yī)療器械廠開始具備了電冰箱的生產(chǎn)能力，并投入了小批量生產(chǎn)。80年代初電冰箱產(chǎn)量連年翻番，1983年產(chǎn)量約18萬臺，1984年產(chǎn)量超過40萬臺，目前國家確定四十幾家電冰箱定點(diǎn)廠，全國引進(jìn)50多條電冰箱生產(chǎn)裝配線，年產(chǎn)能力達(dá)1500萬臺以上，規(guī)格已有50升到200升以上大型冰箱的多種系列，品種有單門、雙門、多門，型式有直冷式、間冷式。到90年代，中國自己真正的國際品牌海爾出現(xiàn)了，在海爾的帶動下，我國冰箱行業(yè)如同雨后的春筍，快速成長，出現(xiàn)了一大批國際級的品牌，如美的，美菱，海信等，到現(xiàn)在，基本已經(jīng)奠定了世界冰箱業(yè)霸主的地位。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，展望未來幾年，我國家用電冰箱發(fā)展將呈現(xiàn)出如下特點(diǎn)： 1.環(huán)保產(chǎn)品成為市場主流。根據(jù)中國消耗臭氧物質(zhì)逐步淘汰國家方案和中國家用制冷行業(yè) CFCs逐步淘汰戰(zhàn)略研究的有關(guān)要求，我國制冷行業(yè)將在2012年前完全禁止使用CFC-12和CFC-11。可以預(yù)見，未來幾年HFC-134a和 HC-600a將加速替代 CFC-12，C5H10和HFC-245Fa等將加速替代CFC-11。環(huán)保冰箱將在未來幾年得到進(jìn)一步發(fā)展，并成為市場主流。同時，為保護(hù)地球環(huán)境，抑制溫室效應(yīng)，2012年前我國必須禁止向大氣中排放CFC類物質(zhì)。因此電冰箱維修時如何回收CFC-12，廢棄的電冰箱如何處理，建立CFC的回收、廢棄及分解的高效社會系統(tǒng)，就成為我國家電行業(yè)面對的一個重要課題。未來幾年，應(yīng)逐步建立CFC回收/再循環(huán)站，開發(fā)生產(chǎn)回收裝置，設(shè)立大型再生中心，并培養(yǎng)專門回收技術(shù)人員。2.節(jié)能技術(shù)推廣。由于新國標(biāo)家用電冰箱電耗限定值及能耗等級不久將實(shí)施，因此電冰箱節(jié)能技術(shù)將成為各生產(chǎn)廠技術(shù)攻關(guān)的重點(diǎn)課題。3.智能化產(chǎn)品。如變頻與模糊邏輯控制技術(shù)、箱外顯溫控溫、電腦溫控與自動化霜系統(tǒng)、記憶與提示及自動保護(hù)系統(tǒng)、自動制冰等。1. 方案論證1.1 流程選擇壓縮式制冷，利用沸點(diǎn)很低的制冷劑相態(tài)變化過程所發(fā)生的吸放熱現(xiàn)象，借助于壓縮機(jī)的抽吸壓縮、冷凝器的放熱冷凝、節(jié)流閥的節(jié)流降壓、蒸發(fā)器的吸熱汽化的不停循環(huán)過程，達(dá)到使被冷對象溫度下降目的。壓縮式冰箱按制冷方式可分為直接冷卻式和間接冷卻式兩種。在直冷式冰箱中，冷氣以自然對流方式冷卻食品，蒸發(fā)器一般直接安裝在上部的冷凍室，在下部的冷藏室內(nèi)另有一個小的蒸發(fā)器，或者將冷凍室的冷氣分一部分進(jìn)入冷凍室，冷藏室借助冷凍室來的冷氣進(jìn)行食品冷藏。間冷式冰箱的蒸發(fā)器多數(shù)位于冷凍室和冷藏室的夾層之間，在箱內(nèi)看不到蒸發(fā)器，只能看到一些風(fēng)孔。夾層內(nèi)有一個微型電風(fēng)扇將冷氣吹出，達(dá)到制冷效果。這種冰箱有自動除霜裝置，因此又叫“無霜”冰箱。熱電制冷，它是利用熱電效應(yīng)（即帕爾貼效應(yīng)）的一種制冷方法。熱電制冷器的產(chǎn)冷量一般很小，所以不宜大規(guī)模和大制冷量使用。但由于它的靈活性強(qiáng)，簡單方便冷熱切換容易，非常適宜于微型制冷領(lǐng)域或有特殊要求的用冷場所。擴(kuò)散-吸收式制冷，利用液體蒸發(fā)連續(xù)不斷地制冷時，需不斷輸出制冷劑氣化時產(chǎn)生的蒸汽，壓縮式制冷機(jī)用壓縮機(jī)吸取此蒸汽，吸收式制冷機(jī)用吸收劑（如：水）吸收制冷劑的蒸汽。此流程中的流體包括制冷劑、吸收劑和輔助氣體。常用的輔助氣體為氫氣，當(dāng)它擴(kuò)散到制冷劑內(nèi)時，使制冷機(jī)的分壓力降低，起壓縮式制冷機(jī)中節(jié)流原件的作用，因而在此流程中不需要節(jié)流原件。且因該系統(tǒng)無任何運(yùn)動件，且為全封閉結(jié)構(gòu)，所以壽命長，可靠性高，適用于家用制冷設(shè)備。綜上，壓縮式冰箱的研究與發(fā)展相比其它幾種較為成熟，故選用單級蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)，冷卻方式采用間冷式。1.2 冷凝器選擇家用冰箱的冷凝器都為空氣冷卻式冷凝器?？諝饫鋮s式冷凝器可分為自然對流冷卻式和強(qiáng)制通風(fēng)冷卻式兩種。強(qiáng)制通風(fēng)的空氣冷卻式冷凝器以空氣為冷卻介質(zhì)，適用于缺水或無法供水的場合，特別是在以氟利昂為制冷劑的小型制冷裝置，如窗式空調(diào)器、分體式空調(diào)器、冷藏柜、商場食品陳列柜、小型顆粒冰機(jī)、冰淇淋機(jī)、炒冰機(jī)、車用空調(diào)裝置、車用冷藏裝置以及高溫行車空調(diào)機(jī)中使用。自然對流空氣冷卻式冷凝器主要用于容積為300L以下的家用冰箱或其它制冷量小于0.5KW的小型氟利昂制冷機(jī)中。與強(qiáng)制通風(fēng)空氣冷卻式冷凝器比較，由于不使用風(fēng)機(jī)，因而節(jié)省了風(fēng)機(jī)的功率消耗，同時避免了風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時引起的噪聲。在家用冰箱中采用箱壁式冷凝器可以使整臺制冷裝置更緊湊，外觀更平整美觀。本設(shè)計(jì)中，參考制冷量為385W，容積為550L。通過比較兩種空氣冷卻式冷凝器，本設(shè)計(jì)中采用強(qiáng)制通風(fēng)空氣冷卻式冷凝器。1.3 蒸發(fā)器選擇家用冰箱常用的蒸發(fā)器都屬于空氣冷卻式，按空氣循環(huán)對流方式可分為自然對流式和強(qiáng)制對流式兩種。自然對流式的蒸發(fā)器主要用于直冷式冰箱。強(qiáng)制對流空氣冷卻式蒸發(fā)器（常稱為表面式蒸發(fā)器），一般做成蛇管式，并在管外裝有各種類型的翅片，以強(qiáng)化空氣側(cè)的換熱。此類的蒸發(fā)器廣泛用于間冷式冰箱的冷凍室。本設(shè)計(jì)中，冷卻類型為間冷式，故選用強(qiáng)制對流式蒸發(fā)器。1.4 制冷劑選擇以往電冰箱所使用的制冷劑都采用R12，R12屬于氯氟烴工質(zhì)，由于氯氟烴工質(zhì)對大氣臭氧層的破壞作用，目前世界各國正在大力開展對氯氟烴替代物的研究工作。在電冰箱中有可能替代R12的是R134a、R152a和近共沸混合工質(zhì)R22/R152a/R114，R22/R152a/R124和R22/R152a等。它們的物性與R12很相近，其中R134a是最有前途的，傳熱性能好，有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，而且不可燃。由于它不含氯原子，其臭氧消耗潛能（ODP）的值為零。為此，有很多國家已試制出用R134a的電冰箱，我國由廣東珠江冰箱廠試制的R134a為工質(zhì)的電冰箱已于1993年通過鑒定，這對保護(hù)生態(tài)環(huán)境具有重大意義。本設(shè)計(jì)中，選用R134a為制冷工質(zhì)。1.5 節(jié)流裝置選擇目前國內(nèi)外電冰箱的節(jié)流機(jī)構(gòu)一般都是采用毛細(xì)管，它是一根內(nèi)徑為0.51mm、外徑為23mm，長度為24m的紫銅管，在制冷系統(tǒng)中的作用是控制制冷劑的流量和保持冷凝器與蒸發(fā)器的合理壓差。1.6 壓縮機(jī)選擇全封閉制冷壓縮機(jī)根據(jù)結(jié)構(gòu)型式主要可分為往復(fù)式、滾動轉(zhuǎn)子式和渦旋式三大類。往復(fù)式壓縮機(jī)問世最早，其優(yōu)點(diǎn)為：能適應(yīng)較廣闊的壓力范圍和制冷量的要求；熱效率較高，單位耗電量較少，特別在偏離設(shè)計(jì)工況運(yùn)行時更為明顯；對材料要求低，多用普通鋼鐵材料，加工比較容易，造價也較低廉；技術(shù)上較為成熟，生產(chǎn)使用上累積了豐富的經(jīng)驗(yàn)。其不足之處在于：轉(zhuǎn)速受到限制，因此機(jī)器的體積和重量較大；結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易損件多，維修工作量大；由于往復(fù)慣性力不能完全平衡，運(yùn)轉(zhuǎn)時有振動；輸氣不連續(xù)，氣體壓力有波動等。小型滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單，體積小。重量輕；零部件少三分之一，特別是易損件少，同時相對運(yùn)動部件之間的摩擦損失少，因而可靠性較高；僅滑片有較小的往復(fù)慣性力，旋轉(zhuǎn)慣性力可完全平衡，因此這種機(jī)器振動小，運(yùn)轉(zhuǎn)平衡；效率高；便于大量生產(chǎn)；加工及裝配精度高。渦旋式壓縮機(jī)的特點(diǎn)是：效率高；力矩變化小、噪聲低；結(jié)構(gòu)簡單、零部件少、體積小、重量輕、可靠性好；對液擊不敏感；轉(zhuǎn)速可以提高；采用一種背壓可自動調(diào)節(jié)的可控推力機(jī)構(gòu)；便于采用氣體注入循環(huán)；制造需要高精度的加工設(shè)備及方法，以及精確的調(diào)心裝配技術(shù)，并且成本也較高。 近年來，在電冰箱中使用小型滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)越來越多。本設(shè)計(jì)中采用小型滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)，臥式結(jié)構(gòu)。2. 過程論述2.1 電冰箱布置與熱負(fù)荷計(jì)算2.1.1 電冰箱布置設(shè)計(jì)條件：使用環(huán)境條件：冰箱周圍環(huán)境溫度=32，相對濕度=755%。箱內(nèi)溫度：冷凍室不高于-18，冷藏室平均溫度=5。箱內(nèi)有效容積：總?cè)莘e為550L，其中冷凍室為185L，冷藏室為365L。箱體結(jié)構(gòu)：外形尺寸為736mm890mm1770mm（寬深高）。絕熱層用聚氨酯發(fā)泡，其厚度根據(jù)理論計(jì)算和冰箱廠的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)選取，其值如表1所示，箱體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。表1 電冰箱各面的絕熱層厚度 （mm）箱面頂面左側(cè)面右側(cè)面背面門體底面冷凍室526265726252冷藏室426542526242圖1 箱體結(jié)構(gòu)圖2.1.2 電冰箱的熱負(fù)荷計(jì)算（1）冷凍室熱負(fù)荷1）冷凍室箱體漏熱量 因?yàn)橥ㄟ^箱體結(jié)構(gòu)形成熱橋的漏熱量不用計(jì)算，所以冷凍室箱體漏熱量只包括箱體隔熱層漏熱量和通過箱門與門封條漏熱量兩部分。冷藏室箱體漏熱量的計(jì)算也如此。箱體隔熱層漏熱量 箱體隔熱層漏熱量按式計(jì)算，式中 計(jì)算時箱外空氣對箱體外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)取11.3W/()，箱內(nèi)壁表面對空氣的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)取1.16W/（），隔熱層材料的熱導(dǎo)率取0.03W/（）。各傳熱面的傳熱量計(jì)算見表2。表2 冷凍室箱體各表面?zhèn)鳠崃肯涿嬗?jì)算值頂面左側(cè)面右側(cè)面背面門體底面面積0.2111.4981.4980.4290.4290.211傳熱系數(shù)0.5350.4540.4340.3940.4540.535傳熱溫差/505023605050傳熱量Q/W5.64434.00514.95310.1429.7385.644箱體隔熱層漏熱量為以上各箱體傳熱量的總和。通過箱門與門封條漏熱量冷凍室箱體漏熱量為2)冷凍室開門漏熱量 電冰箱冷凍室內(nèi)容積取0.185，開門次數(shù)為每小時兩次，空氣的比體積取0.9，進(jìn)入箱內(nèi)空氣達(dá)到規(guī)定溫度時的降溫降濕比焓差值如下式：冷凍室開門漏熱量為3）貯物熱量 水的初始溫度取25，實(shí)冰的溫度取-2，水的質(zhì)量。則式中 c、r、-水的比熱容、水的溶化熱、冰的比熱容。因其它熱量不計(jì)，則冷凍室熱負(fù)荷為(2)冷藏室熱負(fù)荷1）冷藏室箱體漏熱量箱體隔熱層漏熱量 冷藏室箱體隔熱層漏熱量的計(jì)算以及時所有參數(shù)取值與冷凍室熱負(fù)荷計(jì)算時相同。各傳熱表面的傳熱量計(jì)算見表3。表3 冷藏室箱體各表面的傳熱量箱面計(jì)算值頂面左側(cè)面右側(cè)面背面門體底面面積0.3671.4981.4980.7430.7430.367傳熱系數(shù)0.4250.4340.4250.5350.4540.415傳熱溫差/27-2327272727傳熱量Q/W4.211-14.95317.19014.7089.1084.211箱體隔熱層漏熱量為通過箱門與門封條漏熱量冷藏室箱體漏熱量為2）冷藏室開門漏熱量 電冰箱冷藏室內(nèi)容積取0.365，開門次數(shù)為每小時三次，空氣的比體積為0.9，進(jìn)入箱內(nèi)空氣達(dá)到規(guī)定溫度時的降溫降濕比焓差值為冷藏室開門漏熱量為3）貯物熱量 水的質(zhì)量，其余參數(shù)與冷凍室計(jì)算相同。冷藏室熱負(fù)荷為電冰箱的總熱負(fù)荷為2.1.3 箱體外表面凝露校核 箱體外表面凝露校核也分冷凍室和冷藏室進(jìn)行。（1）冷凍室 冷凍室絕熱層厚度最薄處在頂面與底面，計(jì)算時取箱外空氣對箱體表面的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為11.63，傳熱系數(shù)K值為0.535，環(huán)境溫度為32，箱內(nèi)空氣溫度為-18，則外表面溫度 在環(huán)境溫度32，相對濕度75%下查空氣的h-d圖，其露點(diǎn)溫度為28.2，由此可見，冷凍室絕熱層厚度最薄處的頂表面溫度大于露點(diǎn)溫度，故不會凝露。（2）冷藏室冷藏室頂面底面和右側(cè)面的絕熱層厚度最薄，因此只要對它們進(jìn)行露點(diǎn)校核即可。計(jì)算時取傳熱系數(shù)K為0.425，環(huán)境溫度為32，箱內(nèi)空氣溫度為5，其余參數(shù)與冷凍室校核計(jì)算相同，則外表面溫度可見，冷藏室表面同樣不會凝露。根據(jù)以上計(jì)算可知，本設(shè)計(jì)中冰箱采用上述絕熱層厚度在外表面不會出現(xiàn)凝露現(xiàn)象。2.2 制冷循環(huán)熱力計(jì)算2.2.1 制冷系統(tǒng)的壓焓圖計(jì)算時采用圖2所示的壓焓圖，圖中將制冷劑在毛細(xì)管內(nèi)的節(jié)流和進(jìn)一步過冷過程分別用-4和3-表示。作圖時，假定工質(zhì)的過冷過程已經(jīng)在工質(zhì)進(jìn)入毛細(xì)管前完成（此假定對以后的計(jì)算并無影響）。圖2 電冰箱制冷系統(tǒng)壓焓圖2.2.2 制冷系統(tǒng)的額定工況表4 制冷系統(tǒng)的額定工況工況參數(shù)冷凝溫度蒸發(fā)溫度回氣溫度過冷溫度設(shè)計(jì)例值52-2332（80）17參數(shù)來源環(huán)境溫度加上冷凝傳熱溫差冷凍室溫度減去傳熱溫差蒸氣進(jìn)入壓縮機(jī)殼體前狀態(tài)，括號值為實(shí)際吸入氣缸前的過熱蒸氣環(huán)境溫度減去過冷度2.2.3 熱物性參數(shù)列表根據(jù)設(shè)計(jì)冰箱確定的工況和選用的制冷劑，運(yùn)用壓焓圖或熱力性質(zhì)表或計(jì)算公式求取有關(guān)壓力、各點(diǎn)比焓值和過熱蒸氣比體積，將各參數(shù)列于表5中。表5 熱物性參數(shù)列表（工質(zhì)R134a）參數(shù)列表符號單位參數(shù)來源設(shè)計(jì)值冷凝壓力1.3851蒸發(fā)壓力0.1168出蒸發(fā)器時飽和蒸氣比焓383.45進(jìn)壓縮機(jī)前過熱蒸氣比焓430.16進(jìn)壓縮機(jī)前過熱蒸氣比體積0.208進(jìn)氣缸前過熱蒸氣比焓473.45進(jìn)氣缸前過熱蒸氣比體積0.243排出過熱蒸氣溫度116.705冷凝溫度下飽和蒸氣比焓423.224排出過熱蒸氣比焓值579.998制冷劑過冷至32時比焓244.72毛細(xì)管節(jié)流前液體比焓（17）223.38蒸發(fā)器入口制冷劑比焓223.38定熵壓縮蒸氣比焓值（32）494.94定熵壓縮蒸氣比焓值（80）549.282.2.4 循環(huán)各性能指標(biāo)計(jì)算（1）單位制冷量（2）單位體積制冷量（3）單位等熵壓縮功（4）制冷系數(shù)（5）單位冷凝熱量（6）制冷劑循環(huán)量式中Q-電冰箱的總熱負(fù)荷值。（7）冷凝器熱負(fù)荷（8）壓縮機(jī)實(shí)際吸入過熱蒸氣量2.3 冷凝器設(shè)計(jì)計(jì)算冷凝器的總熱負(fù)荷。冷凝溫度，壓縮機(jī)機(jī)殼出口制冷劑蒸氣溫度可假設(shè)為80，箱體底部化霜水盤中不設(shè)預(yù)冷盤管，設(shè)置門框防露管，制冷劑出防露管溫度為32，空氣溫度為32。（1）有關(guān)溫度參數(shù)及實(shí)際冷凝熱負(fù)荷確定 各有關(guān)溫度參數(shù)取值見表6。表6 溫度參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)值/項(xiàng)目參數(shù)值/冷凝溫度52進(jìn)出口空氣溫差8進(jìn)口空氣干球溫度32出口空氣干球溫度40對數(shù)平均溫差冷凝器熱負(fù)荷,現(xiàn)取防露管中放出熱量占總熱負(fù)荷的40%，則實(shí)際冷凝熱負(fù)荷。（2）翅片管簇結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇及計(jì)算 冷凝器采用強(qiáng)制通風(fēng)空冷式冷凝器，選擇的紫銅管為傳熱管，選用的翅片是厚度的波紋型整張鋁制套片。取翅片節(jié)距，迎風(fēng)面上管中心距，管簇排列采用正三角形叉排。每米管長各有關(guān)傳熱面積分別為取當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?01.32，由空氣熱物理性質(zhì)表，在空氣平均溫度條件下，、，在進(jìn)風(fēng)溫度條件下，。冷凝器所需空氣體積流量選取迎面風(fēng)速，則迎風(fēng)面積取冷凝器迎風(fēng)面寬度即有效單管長，則冷凝器的迎風(fēng)面高度迎風(fēng)面上管排數(shù)取整數(shù)排，則迎風(fēng)面上管排數(shù)。（3）進(jìn)行傳熱計(jì)算，確定所需傳熱面積，翅片管總長L及空氣流通方向上的管排數(shù)n，采用整張波紋翅片及密翅距的叉排管簇的空氣側(cè)傳熱系數(shù)由式（3-10）（小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo)，P90）乘以1.1再乘以1.2計(jì)算預(yù)計(jì)冷凝器在空氣流通方向上的管排數(shù)n=4，則翅片寬度微元最窄截面的當(dāng)量直徑最窄截面風(fēng)速因?yàn)?查表3-18和表3-19（小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo)，P90），用插值法求得、，、，則空氣側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)制冷劑R134a在水平管內(nèi)凝結(jié)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)由式（3-18）（小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo)，P93）計(jì)算其中， 查冷凝溫度下制冷劑液體的動力粘度，則查冷凝溫度下液體和蒸氣的比體積、。則于是由于，故、。查冷凝溫度下，、，則翅片當(dāng)量高度由式（3-15）（小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo)，P91）計(jì)算式中，等邊三角形叉排。取鋁片熱導(dǎo)率，由式（3-14）（小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo)，P91）計(jì)算翅片參數(shù)m，即由式（3-13）（小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo)，P91）計(jì)算翅片效率表面效率由式（3-12）（小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo)，P91）計(jì)算忽略各有關(guān)污垢熱阻及接觸熱阻的影響，則，將計(jì)算所得有關(guān)各值帶人式（3-20）（小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo)，P93）即解上式得。取管壁與翅片間接觸熱阻、空氣側(cè)塵埃垢層熱阻、紫銅管熱導(dǎo)率，由式（3-21）（小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo)，P94）計(jì)算冷凝器的總傳熱系數(shù)其中，則 冷凝器所需傳熱面積所需有效翅片管總長空氣流通方向上的管排數(shù)取整數(shù)排，與計(jì)算空氣側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)時預(yù)計(jì)的空氣流通方向上的管排數(shù)相符。冷凝器實(shí)際有效管長實(shí)際傳熱面積較傳熱計(jì)算所需傳熱面積大22.1%，能滿足冷凝負(fù)荷的傳熱要求。實(shí)際迎風(fēng)面積實(shí)際迎面風(fēng)速與所取迎面風(fēng)速相近。（4）風(fēng)機(jī)的選擇計(jì)算 動壓 靜壓 風(fēng)機(jī)采用電動機(jī)直接傳動，則傳動效率；取風(fēng)機(jī)全壓效率，則電動機(jī)輸入功率風(fēng)機(jī)風(fēng)量為145.7，輸入功率為1.51W，風(fēng)壓為22.4Pa。選取風(fēng)機(jī)。2.4 蒸發(fā)器設(shè)計(jì)計(jì)算（1）選定蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)參數(shù) 傳熱管選用的純銅管，肋片選用縫隙式鋁片，肋片節(jié)距。條縫高度，條縫寬度。管簇為正三角形排列，管間距；沿氣流方向的管排數(shù)N=2排，則沿氣流方向肋片長度。取迎面風(fēng)速。（2）肋片管各部分傳熱面積的計(jì)算管外肋片面積肋間管外表面積管外總表面積管內(nèi)表面積肋化系數(shù)當(dāng)量直徑最窄流通面積與迎風(fēng)面積之比（3）計(jì)算空氣側(cè)干表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)1）空氣的物性空氣的平均溫度為空氣在-18下的物性為2）最窄截面處空氣流速3）干表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)雷諾數(shù)為管外空氣表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的計(jì)算按附錄D-1（制冷原理與裝置，P336）的計(jì)算公式。由于，則其中于是 （3）確定空氣在蒸發(fā)器內(nèi)的狀態(tài)變化過程根據(jù)給定的空氣進(jìn)出口溫度由濕空氣的h-d圖可得，。在圖3上連接空氣進(jìn)出口狀態(tài)點(diǎn)1和點(diǎn)2，并延長與飽和空氣線（）相交于w點(diǎn)，該點(diǎn)的參數(shù)是，。在蒸發(fā)器中空氣的平均比焓為在h-d圖上按過程線與線的交點(diǎn)讀得，。析濕系數(shù)圖3 濕空氣的狀態(tài)變化（5）循環(huán)空氣量的計(jì)算進(jìn)口狀態(tài)下干空氣的比體積故循環(huán)空氣的體積流量為（6）空氣側(cè)當(dāng)量表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的計(jì)算肋片效率為其中 其中 （又）式中，A、B分別為長對邊距離和短對邊距離。所以 故 空氣側(cè)當(dāng)量表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)（7）管內(nèi)R134a蒸發(fā)時表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的計(jì)算R134a在時的物性為：飽和液體比定壓熱容 飽和蒸氣比定壓熱容 飽和液體密度 飽和蒸氣密度 氣化熱 飽和壓力 表面張力 液體粘度 蒸氣粘度 液體熱導(dǎo)率 蒸氣熱導(dǎo)率 液體普朗特常數(shù) 平均干度 制冷劑R134a質(zhì)量流量每根管的有效流通截面積蒸發(fā)器的分路數(shù)取，則每一分路中R134a在管內(nèi)的實(shí)際質(zhì)量流速每一分路中制冷劑的質(zhì)量流量為總流通截面積R134a在管內(nèi)蒸發(fā)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)可由式（4-5）（小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo)，P115）計(jì)算。設(shè)熱流密度為，于是（8）傳熱溫差的初步計(jì)算暫先不計(jì)R134a的阻力對蒸發(fā)溫度的影響，則有（9）傳熱系數(shù)的計(jì)算取管內(nèi)傳熱污垢熱阻、管外污垢熱阻、接觸熱阻以及導(dǎo)熱熱阻之和為，則以管外面積為基準(zhǔn)的傳熱系數(shù)（10）核算假設(shè)的值管內(nèi)熱流密度計(jì)算表明，假設(shè)的初值3000與核算值3007.8較接近，偏差小于2.5%，故假設(shè)有效。（11）蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)尺寸的確定蒸發(fā)器所需的表面?zhèn)鳠崦娣e蒸發(fā)器所需傳熱管總長迎風(fēng)面積取單管有效長度，蒸發(fā)器的高度為由此可得蒸發(fā)器的列數(shù)為有效管長實(shí)際總管長裕度滿足換熱條件。2.5 壓縮機(jī)熱力計(jì)算及選型（1）設(shè)計(jì)工況下的輸氣系數(shù)設(shè)計(jì)工況參數(shù)如表4所示。其輸氣系數(shù)等于容積系數(shù)、壓力系數(shù)、溫度系數(shù)和泄漏系數(shù)的乘積。1）容積系數(shù)其中相對余隙容積c取0.025，膨脹系數(shù)m取1，冷凝壓力取1385.1KPa，蒸發(fā)壓力取116.8KPa，排氣壓力損失為0.1，則容積系數(shù)2）壓力系數(shù)其中進(jìn)氣閥的壓力損失，其余取值同容積系數(shù)，則壓力系數(shù)3）溫度系數(shù)系數(shù)取1.15，b取0.25，回氣熱力學(xué)溫度取353K，冷凝熱力學(xué)溫度取325K，蒸發(fā)溫度取-23，壓縮機(jī)吸入前過熱度4）泄漏系數(shù) 泄漏系數(shù)取0.99。輸氣系數(shù)為（2）理論輸氣量實(shí)際輸氣量，則（3）壓縮機(jī)的制冷量（4）壓縮機(jī)的功率1）理論絕熱功率2）指示功率式中 指示效率，可以用下面公式計(jì)算：式中為采用攝氏溫度為單位的蒸發(fā)溫度，系數(shù)b憑經(jīng)驗(yàn)選取。則指示功率3)摩擦功率其中為平均摩擦壓力，取0.65MPa，為2.99，則摩擦功率4）壓縮機(jī)的軸功率5）電功率和電機(jī)效率電功率 取電機(jī)效率，則選取壓縮機(jī)2.6 毛細(xì)管的計(jì)算及選型毛細(xì)管的長度用式（6-14）（小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo)，P245）計(jì)算。制冷劑R134a的壓力差，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，