機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)34電冰箱的總體布置大本(姜)

1 目 錄 1.摘要 2 2.原始數(shù)據(jù) 3 3.電冰箱的總體布置 4 4.電冰箱的熱負(fù)荷 5 5.制冷系統(tǒng)的熱力計(jì)算 9 6.壓縮機(jī)的選型及熱力計(jì)算 11 7.冷凝器的設(shè)計(jì) 14 8.蒸發(fā)器的設(shè)計(jì) 19 9.毛細(xì)管長度的計(jì)算 25 10.控制電路設(shè)計(jì) 26 11.小結(jié) 28 12.參考文獻(xiàn) 29 2 摘要 本說明說是針對小型制冷裝置 冰箱的局部內(nèi)容而編寫的，冷凍冷藏是一種典型的商用制冷裝置，隨著人們環(huán)保意識的提高，目前多制冷劑的使用也提出了新的要求。 本說明書共有八章：冷凍冷藏箱的總體結(jié)構(gòu)布置、冷凍冷藏箱的熱負(fù)荷、冷凝器的設(shè)計(jì)、蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)、毛細(xì)管 長度的計(jì)算、控制電路等方面。比較系統(tǒng)介紹了冷凍冷藏箱的新制冷劑 R134a 在制冷系統(tǒng)中的循環(huán)過程。 3 原始數(shù)據(jù) 1、 有效容積為 185L 的冷藏冷凍冰箱 2、 工質(zhì)為： R134a 3、 溫帶型雙門 4、 已知技術(shù)參數(shù) 1） 使用條件：冰箱周圍環(huán)境溫度 32oatC，相對濕度 75 5% 。 2） 箱內(nèi)溫度：冷凍室溫度nt不高于 -18oC ，冷藏室平均溫度 5omtC。 3） 箱內(nèi)有效容積：總?cè)莘e為 185L，其中冷凍室為 45L，冷藏室為 140L。 4） 制冷系統(tǒng)為單級 蒸氣 壓縮式制冷系統(tǒng)，冷卻方式采用直冷式，冷凍室蒸發(fā)器采用板管式，冷藏室蒸發(fā)器采用單脊翅片式，冷凝器采用絲管式冷凝器，采用毛細(xì)管作為截流元件。 5） 箱體結(jié)構(gòu)：外形尺寸為 550mm 627mm 1312mm(寬深高 )絕熱層采用聚氨酯發(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，其值如表所示：1-1 冷凍冷藏箱個(gè)面的絕熱層厚度（ mm） 箱面 頂 面 側(cè)面 背體 門體 底面 冷凍室 52 62 72 62 65 冷藏室 65 42 52 62 42 4 電冰箱的總體布置 箱體結(jié)構(gòu)圖 如下： 選用 R134a 做工質(zhì) （ 1） 潤滑油 選用合成的聚酯油作為系統(tǒng)的潤滑油。 （ 2） 干燥過濾器 選用 XH7 型干燥過濾器。 5 箱面 電冰箱的熱負(fù)荷 一 ） 冷凍室熱負(fù)荷FQ（ 1）冷凍室箱體漏熱量1FQ包括箱體隔熱層漏熱量aQ和門縫條漏熱量bQ1）箱體隔熱層漏熱量aQ箱外空氣對箱體外表面的傳熱系數(shù)1a=11.3 2/( . )W m k ， 箱內(nèi)壁表面對箱內(nèi)空氣的傳熱系數(shù)2a=1.16 2/( . )W m k ，隔熱層材料的導(dǎo)熱系數(shù)0 . 0 3 / ( . )W m K 。有式 aQ=KA(antt) A 箱體外表面積 單位（ 2m ） K 傳熱系數(shù) 12111Kaa1-2 冷凍室箱體各表面的傳熱量 頂面 側(cè)面 背面 門面 底面 面積 A/ 2m 0.237 0.386 0.168 0.168 0.273 傳熱系數(shù)K/ 2/( . )W m k 0.373 0.331 0.298 0.331 0.321 傳熱溫差 /oC 50 50 61.2 50 23 傳熱量 Q/W 5.091 6.388 3.064 2.780 2.016 箱體的隔熱層漏熱量為以上各箱面漏熱量的總和 aQ=(5.091+6.388+3.064+2.780+2.016)W=19.357W 2) 通過門與門封條的漏熱量bQbQ=0.15aQ= 0.15 19.339W=2.904W 冷凍室箱體的漏熱量 計(jì)算值 6 1FQ=aQ+bQ=（ 19.339+2.901） =22.261W （ 2）冷凍室開門漏熱量2FQ電冰箱的冷凍室內(nèi)容積Bv取 0.045 3m ，開門次數(shù)為每小時(shí)一次，空氣的比體積av=0.9 3/gmk，進(jìn)入箱內(nèi)的空氣達(dá)到規(guī)定溫度時(shí)的降溫降濕比焓差 hV 值如下式 a hV =oo3 2 , 7 5 % 1 8 ,1 0 0 %cchh=90-(-16.75) kJ/kg =106.75 kJ/kg 冷凍室開門漏熱量為： 2FQ= 0 . 0 4 5 1 1 0 6 . 7 5 1 . 4 83 . 6 3 . 6 0 . 9B av n hv VW （ 3） 儲物熱量3FQ水的初始溫度1 25otC,實(shí)冰的溫度2 2otC，水的質(zhì)量 cm=45 0.005=0.225kg 則 3FQ= 12( 0 . 2 2 5 4 . 1 9 2 5 0 . 2 2 5 3 3 3 0 . 2 2 5 2 ( 2 ) 2 3 . 6 2 3 . 6c c c bm c t m r m c c t W ）=13.805W 式中 c ， r ，bc 水的比熱容、水的融化熱、冰的比熱容。 其它熱負(fù)荷不計(jì)，則冷凍室的熱負(fù)荷： FQ=1FQ+2FQ+3FQ=(22.261+1.48+13.805） W=37.546W 二 ） 冷藏室熱負(fù)荷RQ（ 1）冷藏室箱體的漏熱量1RQ1)箱體隔熱層漏熱量aQ箱外空氣對箱體外表面的傳熱系數(shù)1a=11.3 2/( . )W m k ，箱內(nèi)壁表面對箱內(nèi)空氣的傳熱系數(shù)2a=1.16 2/( . )W m k ，隔熱層材料的導(dǎo)熱系數(shù) 0 . 0 3 / ( . )W m K 。有式 aQ=KA(amtt) A 箱體外表面積 單位（ 2m ） 7 箱面 K 傳熱系數(shù) 12111Kaa1-3 冷藏室箱體各表面的傳熱量 頂面 側(cè)面 背面 門面 底面 面積 A/ 2m 0.273 0.979 0.458 0.458 0.273 傳熱系數(shù)K/ 2/( . )W m k 0.461 0.425 0.373 0.331 0.267 傳熱溫差 /oC -23 27 38.2 27 27 傳熱量 Q/W -2.89 11.096 6.526 4.093 2.034 箱體的隔熱層漏熱量為以上各箱面漏熱量的總和 aQ=(-2.89+11.096+6.526+4.093+2.034)W=20.859W 2) 通過門與門封條的漏熱量bQbQ=0.15aQ= 0.15 20.859W=3.129W 冷 藏 室箱體的漏熱量 1RQ=aQ+bQ=(26.68+4.002)W=30.682W （ 2）冷 藏 室開門漏熱量2RQ電冰箱的冷凍室內(nèi)容積Bv取 0.14 3m ，開門次數(shù)為每小時(shí)二次，空氣的比體積av=0.9 3/gmk，進(jìn)入箱內(nèi)的空氣達(dá)到規(guī)定溫度時(shí)的降溫降濕比焓差 hV 值如下式 hV =oo3 2 , 7 5 % 1 8 ,1 0 0 %cchh=(90-18.7) kJ/kg =71.6 kJ/kg 冷 藏 室開門漏 熱量為： 2RQ= 0 . 1 4 2 7 1 . 6 6 . 1 93 . 6 3 . 6 0 . 9B av n hv VW （ 3）儲物熱量3RQ水的初始溫度1 25otc,實(shí)冰的溫度2 2otC，水的質(zhì)量 計(jì)算值 8 Rm=140 0.005=0.7kg則 3RQ=12( 0 . 7 4 . 1 9 2 5 0 . 7 3 3 3 0 . 7 2 ( 2 ) 2 3 . 6 2 3 . 6c c c bm c t m r m c c t W ）=46.02W 式中 c ， r ，bc 水的比熱容、水的融化熱、冰的比熱容。 其它熱負(fù)荷不計(jì)，則冷 藏 室的熱負(fù)荷： RQ=1RQ+2RQ+3RQ=(23.988+6.19+46.02)W=76.638W 電冰箱的總熱負(fù)荷 Q=1.1(FQ+RQ)=1.1 (37.546+76.638)W=125.60W 9 制冷系統(tǒng)的熱力 計(jì)算 參數(shù)選取參照下表 1-4 （單位 oC ） 工況參數(shù) 冷凝溫度kt蒸發(fā)溫度0t回氣溫度Gt過冷溫度st設(shè)計(jì)例值 54.4 -23.3 32（ 80） 17 參數(shù)來源 kt=32+22.4 環(huán)境溫度加上冷凝傳熱溫差 0t=-18-5.3 上箱要求溫度減去傳熱溫差 蒸氣進(jìn)入壓縮機(jī)殼體前狀態(tài)（實(shí)際吸入氣 缸前的過熱 蒸氣 ） st =32-15 環(huán)境溫度減去過冷度 電冰箱制冷系統(tǒng)的壓 焓圖如下 相關(guān)值的計(jì)算如表 1-5 參數(shù)名稱 符號 單位 參數(shù)來源 計(jì)算值 冷凝壓力 kpaMPkt=54.4oC 查熱力性質(zhì)表 1.4696 蒸發(fā)壓力 0paMP0t=-23.3oC 查熱力性質(zhì)表 0.115 出蒸發(fā)器時(shí)飽和 蒸氣 的比焓 1h/kJ kg 0t=-23.3oC 查熱力性質(zhì)表 383.27 進(jìn)壓縮機(jī)前過熱 蒸氣 的比焓 1h /kJ kg 32oC 查熱力性質(zhì)圖 431.0 進(jìn)壓 縮機(jī)前過熱 蒸氣 的比體積 1v 30/m kg 32oC 查熱力性質(zhì)圖 0.218 進(jìn)入氣缸前過熱 蒸氣 的比焓 1h/kJ kg 80oC 查熱力性質(zhì)圖 476.0 進(jìn)入氣缸前過熱 蒸氣 的比體積 1v30/m kg 80oC 查熱力性質(zhì)圖 0.251 排除過熱 蒸氣 溫度 2stoC ( 1 ) /210( ) ( 2 7 3 )KKkpTtp 392.6 冷凝溫度下的過熱 蒸氣 比焓 2h/kJ kg kt=54.4oC 查熱力性質(zhì)表 424.103 排除過熱 蒸氣 比焓 2h/kJ kg 2h=1h+ 211shh 585.5 制冷劑過冷至 32oC 時(shí)的比焓 3h /kJ kg kt =54.4oC 查熱力性質(zhì)圖 246 毛細(xì)管節(jié)流前液體比焓（ 17oC ） 3h/kJ kg kt =54.4oC 查熱力性質(zhì)圖 222 3 4 0t1 11opkpx=0 x=1 kt2 2k 2s 2s Lgp(kPa) h (kJ/kg) 2 3 331132173280ooootCtCtCtC 10 蒸發(fā)器入口制 冷劑比焓 4h/kJ kg 4h=3h222 定熵壓縮 蒸氣 比焓值（ 32oC ） 2sh /kJ kg kt =54.4oC 查熱力性質(zhì)圖 495 定熵壓縮 蒸氣 比焓值（ 80oC ） 2sh/kJ kg kt =54.4oC 查熱力性質(zhì)圖 556 循環(huán)各性能指標(biāo)計(jì)算如下 （ 1） 單位制冷量 0 1 4 3 8 4 . 8 7 2 2 3 . 0 8 / 1 6 1 . 7 9 /q h h k J k g k J k g （ 2） 單位體積制冷量 330 14111 6 1 . 7 9 / 7 4 4 . 8 2 /0 . 2 1 8vq hhq k J m k J mvv （ 3）單位等熵壓縮功 21 ( 4 9 9 4 3 0 . 6 ) / 6 8 . 4 /isw h h k J k g k J k g （ 4）制冷系數(shù) 0 14211 6 1 . 7 9 2 . 3 6 56 8 . 4i sq hhw hh （ 5）單位冷凝熱量 2 2 2 2( ) / 5 0 8 /ph h c t t k J k g k J k g 23 ( 5 0 7 . 9 5 2 4 4 . 3 8 ) / 2 6 3 . 5 7 0 /kq h h k J k g k J k g （ 6）制冷劑循環(huán)量 01 2 5 . 5 9 3 . 6 / 2 . 8 9 3 /1 6 0 . 1 9aQG k g h k g hq 式中 Q 電冰箱的總熱負(fù)荷 (7)冷凝器熱負(fù)荷 3232 . 8 2 3 2 6 3 . 5 7 1 0( ) 2 0 6 . 6 63600k a k aQ G q G h h W (8)壓縮機(jī)實(shí)際吸入的過熱 蒸氣 量 331 2 . 8 2 3 0 . 2 1 8 / 0 . 6 1 5 4 /saV G v m h m h 11 壓縮機(jī)選型及熱力計(jì)算 一 ） .設(shè)計(jì)工況下的輸氣系數(shù) 參數(shù)參見表 1-4，其輸氣系數(shù) 等于容積系數(shù)v、壓力系數(shù)p、溫度系數(shù)t和泄露系數(shù)l的乘積。 （ 1）容積系數(shù)vv= 101 ( ) 1 kkmppc pV 其中相對余隙容積 C 取 0.025，膨脹系數(shù) m 取 1，冷凝壓力kp取 1469.6akp，蒸發(fā)壓力0p取 115akp，排氣壓力損失kpV取 0.1kp，則容積系數(shù)： v= 111 4 6 9 . 6 0 . 1 1 4 6 9 . 61 0 . 0 2 5 ( ) 1 115 =0.674 （ 2）壓力 系數(shù)p0011p VPC P V 其中進(jìn)氣閥的壓力損失000.05ppV，其余取值同容積系數(shù)，則壓力系數(shù)： 1 0 . 0 2 5 0 . 0 5 1 1 51 0 . 9 2 40 . 3 8 1 1 5p （ 3）溫度系數(shù)t1tkTaT b 系數(shù) a 取 1.15， b取 0.25，回氣熱力學(xué)溫度1T取 353K，冷凝熱力學(xué)溫度KT取327.4K,蒸發(fā)溫度0t取 -23.3oC ，壓縮機(jī)吸入前過熱度 10 ( 2 7 3 ) 3 5 3 ( 2 3 . 3 2 7 3 2 ) 1 0 3 . 3T t K K 353 0 . 8 7 7 41 . 1 5 3 2 7 . 4 0 . 2 5 1 0 3 . 3t （ 4）泄露系數(shù)ll取 0.99 。 12 則輸氣系數(shù)為 0 . 6 7 4 0 . 9 2 4 0 . 8 7 7 0 . 9 9 0 . 5 9v p t l 二） .理論輸氣量hVSh VV 實(shí)際輸氣量sV為 0.628 3/mh，則 0 . 6 3 0 1 . 1 6 90 . 5 3 9hV 3/mh 三） .壓縮機(jī)的制冷量0Q0 7 3 9 . 7 7 1 . 1 6 0 . 5 4 / 1 2 8vhQ q V k J h W 四） .壓縮機(jī)的功率 （ 1）理論功率0P0 2 . 8 9 6 8 . 4 5 4 . 9 13 6 0 0 3 6 0 0aiGwP k w k w （ 2）指示功率iP0 aiiiiP G wP 式中i 指示效率 0 0 2 4 9 . 7 0 . 0 0 2 5 ( 2 3 . 3 ) 0 . 7 0 43 2 7 . 4iKT btT 上式中的0t為采用攝氏溫度為單的蒸發(fā)溫度，系數(shù) b 憑經(jīng)驗(yàn)取值。則指示率 0 5 4 . 9 1 7 7 . 9 9 70 . 7 0 4iiPP W W （ 3） 摩擦功率mP36mhm PVP 其中取mP為平均摩擦壓力，取 0.65aMP，hV為 1.12 3/mh，則摩擦功率 0 . 6 5 1 . 1 6 0 . 0 2 0 9 2 0 . 936mP k w w 13 （ 4）壓縮機(jī)的軸功率ePeP=iP+mP=(77.997+20.22)W=98.25W (5) 電功率elP和電動機(jī)效率moelP=eP/mo取mo=0.82，則 elP=98.217/0.82W=119.78W 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(jì)的壓縮機(jī)有關(guān)規(guī)格參數(shù)表，選擇意大利生產(chǎn)的低回壓R134a 冰箱壓縮機(jī) ，型號為 L13B78，額定制冷量 160W,電源電壓 220/240V、 50HZ。 14 冷凝器的設(shè)計(jì) 冷凝器采用絲管式冷凝器，冷凝管采用符合鋼管（邦笛管） 5 1 .0bd mm，鋼絲直徑 1.5wd mm，管間距 46bs mm鋼絲間距 5ws mm。箱體底部化霜水盤中，不設(shè)預(yù)冷盤管，設(shè)置旁門框防露管，制冷劑出防露管的溫度為 32oC 空氣溫度為32oC 。 一） .過熱段及飽和段熱負(fù)荷 查制冷劑 R134a 的熱力性指表，運(yùn)用線性插值法可求得過熱蒸氣比焓2kh。當(dāng)溫 度 80t oC ，壓力 p=1469.6KPa 時(shí)， 比焓2 4 5 6 . 8 3 /kh k J k g ；同時(shí)查熱力性指表也能查得 54.4otC ，壓力 p=1469.6KPa 時(shí) 的飽和蒸氣比焓2 4 2 4 .1 0 /h kJ kg和t=32oC 似的過冷液體比焓3 2 4 4 .3 8 /h kJ kg。過熱段熱負(fù)荷 占總熱負(fù)荷的百分?jǐn)?shù)： 22234 5 6 . 8 3 4 2 4 . 1 0 1 5 . 4 %4 5 6 . 8 3 2 4 4 . 3 8kkhh 現(xiàn)取防露管中放出的熱量占總熱負(fù)荷熱 43%，而過熱段熱負(fù)荷占總熱負(fù)荷的15.4%，則飽和段熱負(fù)荷占總熱負(fù)荷的 41.6% 。 根據(jù)冷凝器總熱負(fù)荷值可求得過熱段熱負(fù)荷 2 1 1 . 5 8 8 1 5 . 4 % 3 2 . 5 8QW ，飽和段的熱負(fù)荷 2 1 1 . 5 8 8 4 1 . 6 % 8 8 . 0 2QW 。 二） .過熱段和飽和段的傳熱溫差 （ 1）過熱段的傳熱溫差m8 0 5 4 . 4 3 3 . 2 58 0 3 2ln5 4 . 4 3 2oom CC（ 2）飽和段的傳熱溫差p( ) ( 5 4 . 5 3 2 ) 2 2 . 4o o op k at t C C C 三） .自然對流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)0fa 15 0 . 1 5 5 0 . 2 60 22( ) ( )a 0 . 9 4 ( )( ) ( )f b b w wf r f r fe b b w ws d s d PGd s d s d 式中 f 空氣的熱導(dǎo)率，單位 W/(m.K)； ed 當(dāng)量直徑，單位（ m）； rfP 空氣的普朗特?cái)?shù)； rfG 空氣的格拉曉夫數(shù)。 （ 1） 過熱段的自然對流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 過熱段的定性溫度 11( 3 2 3 3 . 2 5 ) 4 8 . 8 422 oof a mt t C C ，空氣的熱導(dǎo)率f查表得 t=40oC 時(shí)， 22 . 7 6 1 0 / ( )W m K ； t=50oC 時(shí)， 22 . 8 3 1 0 / ( )W m K ；用線性內(nèi)插法得 t=48.625oC 時(shí)， 22 . 8 2 1 0 / ( )f W m K ?？諝獾钠绽侍?cái)?shù)rfP=0.698，空氣的格拉曉夫數(shù)： 32/r f m eG g d 40 . 2 512( ) 22 . 7 6bwwbebb b wfb w bsdsdd s ss s dd s d式中 g 重力加速度， g=9.81 2/ms 空氣的體積膨脹系數(shù)， 1 / 1 / ( 2 7 3 4 8 . 8 4 ) 1 / 3 2 1 . 8 4fT m 對數(shù)平均溫差，m=33.6oC 空氣的運(yùn)動粘度， t=48.84oc 時(shí)， 631 7 . 8 4 1 0 /ms ed 當(dāng)量直徑，單位（ m） ； f 肋效率，對冰箱用絲管式冷凝器，取f=0.85。 則 40 . 2 50 . 0 4 6 0 . 0 0 1 5120 . 0 0 5 0 . 0 0 60 . 0 4 6 0 . 0 6 1 90 . 0 4 6 0 . 0 4 6 0 . 0 0 1 5( ) 2 0 . 8 52 . 7 6 0 . 0 0 6 0 . 0 0 5 0 . 0 0 6ed m m 16 空氣的格拉曉夫數(shù) 3 6 219 . 8 1 3 3 . 2 5 ( 0 . 0 6 1 9 ) / (1 7 . 8 1 0 ) 7 5 8 7 1 03 2 1 . 6 2 5rfG 過熱段對流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)0fa0 . 1 5 5 0 . 2 6 20 2220 . 0 2 8 2 ( 4 6 6 ) ( 5 1 . 5 )a 0 . 9 4 ( 0 . 6 9 8 7 5 8 7 1 0 ) / ( )0 . 0 6 1 9 ( 4 6 6 ) ( 5 1 . 5 )9 . 0 4 1 6 / ( )f W m KW m K （ 2）飽和段對流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)0fa飽和段的定性溫度 ( ) / 2f k at t t=（ 54.4+32） /2=43.2oC ，查表由內(nèi)插法得空氣的熱導(dǎo)率 22 . 8 7 2 1 0 / ( )f W m K ，空氣的普朗特?cái)?shù)rfP=0.699，空氣的運(yùn)動粘度 621 7 . 2 8 1 0 /ms ，空氣的格拉曉夫數(shù) 3 2 3 61/ 9 . 8 1 2 2 . 4 0 . 6 1 9 / (1 7 . 2 8 1 0 5 1 1 1 2 8 . 8 5 5( 2 7 3 4 8 . 6 2 5 )r f p eG g d 2）飽和 段對流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)0fa0 . 1 5 5 0 . 2 6 20 2220 . 0 2 7 8 ( 4 6 6 ) ( 5 1 . 5 )a 0 . 9 4 ( 0 . 6 9 9 5 4 9 3 2 9 . 7 3 6 6 ) / ( )0 . 0 6 1 8 ( 4 6 6 ) ( 5 1 . 5 )8 . 0 2 5 / ( )f W m KW m K 四） .輻射傳熱系數(shù) 44( / 1 0 0 ) ( / 1 0 0 )5 . 6 7 waorTTa 式中 黑度，黑漆 =0.97； wT 壁面的平均熱力學(xué)溫度，單位 K； aT 空氣的熱力學(xué)溫度，單位 K； 傳熱溫差，單位 oC 。 （ 1）過熱段的輻射傳熱系數(shù) 過熱段壁溫wt不是定值，現(xiàn)取 3 2 3 3 . 6 6 5 . 2 5 ow a mt t C ，而at=32oC 。則 過熱段的輻射傳熱系數(shù) 17 4422 7 3 6 5 . 2 1 2 2 3 3 2( ) ( )1 0 0 1 0 05 . 6 7 0 . 9 7 7 . 3 3 8 6 / ( )3 3 . 2 5ora W m K （ 2）飽和段的輻射傳熱 系數(shù) 飽和段的壁面溫度 3 2 2 2 . 4 5 4 . 4 ow a pt t C ，其余參數(shù)同過熱段。則飽和段的輻射傳熱系數(shù) 4422 7 3 5 4 . 4 2 7 3 3 2( ) ( )1 0 0 1 0 05 . 6 7 0 . 9 7 6 . 9 6 4 / ( )2 2 . 4ora W m K 五） .冷凝器傳熱面積 A (1)冷凝器過熱段傳熱面積 0()o f o r mQAaa 式中 A （單位 2m ） 為過熱段傳熱面積，過熱段自然對流傳熱系數(shù)20a 9 . 0 3 4 / ( )f W m K ，過熱段的輻射傳熱系數(shù) 20a 7 . 3 3 9 / ( )r W m K ，過熱段的傳熱溫差m=33.25oC ，過熱段的熱負(fù)荷 Q =34.28W，其中0為表面效率： 0b w fbwaaaa 式中 ba 每米管長管面的面積，ba= 0.006 2 /mm； wa 每米管長上鋼絲的外表面積。 2122 ( 1 ) ( 2 ) ( / )w w b w bwwa d s d s m mss 則表面效率 020 . 0 0 6 ( 2 ) 0 . 0 0 1 5 0 . 0 4 6 0 . 8 50 . 0 0 5 0 . 8 7 6 720 . 0 0 6 ( 2 ) 0 . 0 4 6 0 . 0 0 1 50 . 0 0 5 過熱段的傳熱面積 223 3 . 5 8 0 . 0 6 8( 9 . 0 3 4 7 . 3 3 9 ) 0 . 8 7 6 7 3 3 . 2 5()o f o r o mQA m maa 18 （ 2）冷凝器飽和段傳熱面積 0()o f o r pQAaa A 飽和段的傳熱面積（單位 2m ），飽和段自然對流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)20a 8 . 1 9 6 / ( )f W m K ，飽和段的輻射傳熱系數(shù) 20a 6 . 9 6 4 / ( )r W m K ，飽和段的傳 熱溫差P=22.4oC ，飽和段的熱負(fù)荷 Q =85.96W，表面效率0=0.8767，則 228 5 . 9 6 0 . 2 8 8 7( 8 . 9 1 6 6 . 9 6 4 ) 0 . 8 7 6 7 2 2 . 4()o f o r o PQA m maa 所以冷凝器的傳熱面積 22A = A + A = 0 . 0 6 9 4 2 + 0 . 2 8 8 7 m = 0 . 3 5 8 2 m 六） .冷凝器整體尺寸 絲管式冷凝器的冷凝管長度 L(m) bwAL aa 由于冷凝器的積灰以及水平排數(shù)增加時(shí)傳熱系數(shù)減小，所以設(shè)計(jì)值比理論計(jì)算大，取設(shè)計(jì)值比理論值大 40%冷凝器的設(shè)計(jì)面 22A = 1 . 4 0 . 3 5 8 2 m = 0 . 5 0 1 5 m ；20 .0 1 8 8 /ba m m ， 222( 2 ) 0 . 0 0 1 5 0 . 0 4 6 / 0 . 0 8 7 1 /0 . 0 0 5wa m m m m 。 則： 0 . 5 0 1 5 4 . 7 3 60 . 0 1 8 8 0 . 0 8 7 1L m m 取 冷 凝 器 的 有 效 寬 度 0.4bm ， 則 冷 凝 器 冷 凝 管 水 平 根 數(shù)/ 4 . 7 3 6 / 0 . 4 6 1 2 . 9 6N L b ，制冷劑從同一側(cè)進(jìn)出，取 N=14根。每根的實(shí)際長度1 4 0 . 0 4 6 0 . 6 4 4L m m 。冷凝器的的高度 1 2 0 . 0 4 6 0 . 5 5 2bH N S m ，冷凝器鋼絲焊接時(shí)兩頭個(gè)露出 0.1m。則冷凝器的實(shí)際高度 ( 0 . 5 5 2 0 . 0 1 2 ) 0 . 5 7 2H m m 。 19 蒸發(fā)器的設(shè)計(jì) 一） .冷凍室蒸發(fā)器 冷凍室的熱負(fù)荷fQ為 39.866W，蒸發(fā)溫度ot為 -23.3oC ，冷凍室溫度為 -18oC 。采用板管式蒸發(fā)器。 （ 1）制冷劑在管內(nèi)的表面?zhèn)鳠釘?shù)ia（當(dāng)制冷劑工質(zhì)位 R12時(shí)） 0 . 2 0 . 6 0 . 2 0 . 6 0 . 2 20 . 6 0 . 9 5 / / ( . )dii i iiGqa B g q d W m Kd 式中 dG 每根管內(nèi)制冷劑的流量，單位 kg/s； g 制冷劑的質(zhì)量流量，單位 2/( )kg m s ； B 于制冷劑種類和蒸發(fā)溫度有關(guān)，ot為 -23.3oC 時(shí)， B=0.9523； iq 熱流量，單位為 2/Wm id 蒸發(fā)管內(nèi)徑，單位 mm, id=6mm 。 制冷劑在管內(nèi)的溫度o 23.3 otC，而冷凍室內(nèi)的平均溫度w 18otC熱流量iq； FiiQqdL 式中 FQ 冷凍室熱負(fù)荷，單位為 39.866W； L 冷凍室繞管長度，繞管 取 5 圈，則 2 ( 0 . 4 1 8 0 . 2 6 3 ) 5 6 . 8 1L m m 則熱流量iq為 223 7 . 5 4 6 / 3 1 3 . 8 2 6 /3 . 1 4 0 . 0 0 6 6 . 8 1FiiQq W m W mdL 制冷劑的循環(huán)量aG為 2.89kg/h，化為質(zhì)量流量 22222 . 8 8 2 . 8 8 4 / ( ) 2 8 . 3 1 / ( )3 6 0 0 3 . 1 4 0 . 0 0 636004 ig k g m s k g m sd 當(dāng)制冷劑為 R12時(shí)，在管內(nèi)沸騰的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為 20 0 . 2 0 . 6 0 . 2 2 0 . 2 0 . 6 0 . 2 20 . 9 5 / / ( . ) 0 . 9 5 0 . 9 5 2 3 2 8 . 3 1 2 9 2 . 4 4 / 0 . 0 0 6 / ( . )i i ia B g q d W m K W m K 21 5 4 .9 8 / ( . )W m K 采用 R134a 制冷劑時(shí)在管內(nèi)沸騰的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)比 R12 高 35% 45%，取 40%，則 21 5 4 . 9 8 1 . 4 2 0 7 . 4 9 / ( . )ia W m K （ 2）板管式蒸發(fā)器空氣表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)oa板管式蒸發(fā)器空氣側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)aca1 / 41 . 2 8 ( )aoacottaA d 式中 A 沿高度方向管排的修正系數(shù)，選蒸發(fā)器冷卻排管為 5圈，查表可得A=1.25； at 冷凍室空氣的平均溫度為 -18oC ； 0t 板管式蒸發(fā)器內(nèi) R134a的蒸發(fā)溫度為 -23.3oC ； 0d 管外徑，單位為 mm, 0d=6.5mm 。 則板管式蒸發(fā)器空氣側(cè)傳熱系數(shù) 1 / 4 2 21 8 2 3 0 31 . 2 8 1 . 2 5 ( ) / ( ) 8 . 5 5 / ( )0 . 0 0 6 5aca W m K W m K 在冷卻排管外表面對空氣的換熱過程中，自然對流的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)較?。ㄒ话?1小于 10 2/( )W m K ），因此輻射換熱相對來說不可忽略，空氣側(cè)的表面輻射換熱系數(shù) 44 ( ) ( ) 1 0 0 1 0 0awcrawTTCa tt 式中 aT 冷凍室空氣平均溫度（單位 K）， 273 18 255aTK ； wT 蒸發(fā)器管子表面溫度，因?yàn)檎舭l(fā)器的管壁很薄，則內(nèi)外表面溫差不大，管子的外表面溫度可視為與蒸發(fā)器管內(nèi)的 R134a 的蒸發(fā)溫度相同，2 7 3 2 3 . 3 2 4 9 . 7wTK 。 21 C 輻射系數(shù)，對于結(jié)霜表面去 245 .4 6 /( )W m K 則氣側(cè)的表面輻射換熱系數(shù) 44222 5 5 2 4 9 . 75 . 4 6 ( ) ( ) 1 0 0 1 0 0 / ( ) 3 . 5 1 / ( )1 8 ( 2 3 . 3 )cra W m K W m K 空氣側(cè)的傳熱系數(shù)0a0 a c cra a a 式中 ,ac craa 空氣側(cè)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)和輻射傳熱系數(shù) ，單位（ 24/( )W m K ）。 曝光系數(shù)，對于平板可取 1.0 。 析濕系數(shù)，取 3 8 7 3 8 2 1 . 1 8 4( ) 0 . 7 9 7 1 8 ( 2 3 . 3 ) aop a ohhc t t 則空氣側(cè)的傳熱系數(shù) 220 ( 8 . 5 5 1 . 1 6 7 3 . 5 1 1 . 0 ) / ( ) 1 3 . 4 8 8 / ( )a c c ra a a W m K W m K （ 3）冷凍室蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)0K冷凍室蒸發(fā)器館內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 22 1 6 . 9 7 / ( . )ia W m K，空氣側(cè)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)20 1 3 . 4 9 / ( )a W m K?？諝鈧?cè)的傳熱系數(shù)遠(yuǎn)小于制冷 劑側(cè)的傳熱系數(shù)，因此 0 osK e a 式中 e 考慮管內(nèi)阻和管外霜層的修正系數(shù)。 e =0.8 0.9 s 翅片管的表面效率。取s=0.98 則 220 0 . 8 5 1 3 . 4 8 8 0 . 9 8 / ( ) 1 1 . 2 3 6 / ( )osK e a W m K W m K （ 4）冷凍室蒸發(fā)器的傳熱面積 A 冷凍室熱負(fù)荷 39.866W,蒸發(fā)溫度為 -23.3oC 冷凍室溫度為 -18oC 。 2203 7 . 5 4 6 0 . 6 7 61 1 . 2 3 6 1 8 ( 2 3 . 3 ) FkQA m mK 22 電冰箱總體布置中冷凍室內(nèi)傳熱面長度為 413mm，深度為 391mm，高度為281mm。故實(shí)際的傳熱面積： 22( 0 . 4 1 8 0 . 4 7 3 2 0 . 4 7 3 0 . 2 6 3 2 0 . 4 1 8 0 . 2 6 3 2 ) 0 . 7 5 4A m m 冷凍室傳熱面積的實(shí)際設(shè)計(jì)值大于冷凍室傳熱面積計(jì)算值，滿足設(shè)計(jì)要求。二） .冷藏室蒸發(fā)器 冷藏室的熱負(fù)荷RQ為 77.11W，冷藏室內(nèi)的平均溫度 5omtC，蒸發(fā)器內(nèi)溫度-23.3oC 冷藏室蒸發(fā)器采用單脊翅片盤管式蒸發(fā)器，采用 0.25mm 厚的呂板，使其 彎曲成 6.5mm 的管形通道，其翅片高取 22mm，翅片厚 2 0 . 2 5 0 . 5f m m m m 。（ 1）單脊翅片式蒸發(fā)器管外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)0a直冷式冰箱，采用單脊翅片盤式蒸發(fā)器 104001 . 2 8 ( )atta l 式中 at 冷藏室空氣的平均溫度為 5oC ； 0t 蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑 R134a的蒸發(fā)溫度為 -23.3oC ； 0l 定型尺寸，取單脊翅片的翅高 , 0l=0.022m 。 則管外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 11 220 440 05 2 3 . 31 . 2 8 ( ) 1 . 2 8 ( ) / ( ) 7 . 6 7 / ( )0 . 0 2 2atta W m K W m Kl （ 2）管外縱向平直翅片的翅片效率f()f th mhmh 式中 h 翅片的高度，單位 m ； m 定義參數(shù)，當(dāng)翅片的深度比其厚度大得多時(shí) 0 32 2 7 . 7 1 2 . 2 82 0 3 . 5 0 . 5 1 0fam 23 上式中的0a、f、 分別為管外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)、肋厚、肋片的熱導(dǎo)率。 翅片效率 33( ) (1 2 . 2 9 2 2 1 0 ) 0 . 9 7 41 2 . 2 9 2 2 1 0ft h m h t hmh （ 3）翅片的表面效率s121 ()Asfs AA 其中1A為一次傳熱面積，2A為二次傳熱面積，SA為總的傳熱面積，設(shè)翅片長度為 l 則 31 3 . 1 4 6 . 5 1 0 0 . 0 2A d l l l 32 2 2 2 2 1 0 0 . 0 4 4A h l l l 12 0 . 0 6 4sA A A l 表面效率s1211( ) ( 0 . 0 2 0 . 0 4 4 0 . 9 7 4 ) 0 . 9 8A 0 . 0 6 4sfs A A l ll （ 4）制冷劑在管內(nèi)的傳熱系數(shù)ia由于制冷劑 R134a 在管內(nèi)蒸發(fā)時(shí)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)遠(yuǎn)大于空氣自然對流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，一次可以不計(jì)算管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。 （ 5）傳熱系數(shù)0K由于空氣側(cè)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)遠(yuǎn)小于制冷劑側(cè)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，因此 220 0 . 9 0 7 . 7 0 . 9 8 / ( ) 6 . 7 6 / ( )osK e a W m K W m K （ 6）傳熱面積及翅片長度 冷藏室蒸發(fā)器總的供熱量 4412 ( ) ( ) 1 0 0 1 0 0Re TTQ K A A 其中黑度 為 0.9，輻射系數(shù) 為 245 .6 7 /( )W m K ，發(fā)射體熱力學(xué)溫度1T為 278K，接受體熱力學(xué)溫度 249.7K，傳熱溫度 5 ( 2 3 . 3 ) 2 8 . 3 oe C 則傳熱面積 24 224444127 6 . 6 3 8 0 . 2 5 5 66 . 7 6 2 8 . 3 0 . 9 5 . 6 7 ( 2 . 7 8 ) ( 2 . 4 9 ) ( ) ( ) 1 0 0 1 0 0ReQA m mTTK 除去冷藏室蒸發(fā)器中連接管和連接板的傳熱面積 20.06m ， 翅片盤管的 傳熱面積 20 . 2 5 5 6 0 . 0 6 0 . 1 9 9 6sAm ，因?yàn)?12 0 . 0 6 4sA A A l ，則翅片管長度0 . 1 9 8 / 0 . 0 6 4 3 . 2 3lm 。 25 毛細(xì)管長度的計(jì)算 采用 R12 做制冷劑時(shí)壓力差0 ( 1 3 4 8 . 0 6 1 3 2 . 4 9 6 ) 1 2 1 5 . 5 6 4kp p p k P a k P a V；查其飽和狀態(tài)下的熱力性質(zhì)白表，溫度對液體比體積的的影響不大，取溫度為冷凝溫度與蒸發(fā)溫度的平均值，即 13otC ，查得液體比體積 330 . 7 2 6 4 1 0 /m k g 蒸汽比體積 30 .0 3 5 4 /m kg ，取干度 0.1x 。 則平均比體積 3 3 3 3( 0 . 7 2 6 4 1 0 0 . 9 0 . 0 3 5 4 0 . 1 ) / 4 . 2 1 1 0 /m k g m k g 其密度 1v 3331 / 2 3 7 . 5 3 /4 . 2 1 1 0 k g m k g m15oC 下液體粘度 30 . 2 3 5 1 0 P a S ，而氣體粘度 31 2 . 4 3 1 0 P a S ，則平均粘度30 . 2 1 7 1 0 P a S 。已知制冷工致循環(huán)量 2 .9 6 /aG kg h ，選用內(nèi)徑 0.66mm 的毛細(xì)管，則制冷工質(zhì)的流速 : 雷諾數(shù)值為 31 0 . 1 2 0 . 0 0 0 6 6 2 3 7 . 5 3 7 3 1 1 . 1 00 . 2 1 7 1 0ewdR 則毛細(xì)管長度 0 . 0 2 5 6 0 . 2 5221 . 2 1 6 1 0 7 3 1 1 . 1 0 0 . 0 0 0 6 6 1 . 9 30 . 1 5 8 0 . 1 5 8 2 1 0 . 1 2 2 3 7 . 5 5eP R dL m mw V 當(dāng)采用 R134a 做制冷劑時(shí)其流量約減小 10% 20%，所以毛細(xì)管的 長度需增加，取毛細(xì)管的長度增加 20%，則毛細(xì)管的長度為： 1 . 9 3 1 . 2 2 . 3 2L m m 3222 . 9 6 4 . 2 1 1 0 /