礦難救生艙空調系統(tǒng)-說明書

1、目 錄摘 要IAbstractII第1章 緒 論11.1 礦難救生艙空調系統(tǒng)的意義11.2 礦難救生艙空調系統(tǒng)的國內外發(fā)展狀況11.3 礦難救生艙空調系統(tǒng)的應用2第2章 避難救生艙空調系統(tǒng)設計總體設計42 .1 整體設計方案的提出42.2 總體方案的確定13第3章 換熱器及毛細管的設計計算173.1 冷凝器的設計計算173.2 蒸發(fā)器的設計計算243.3 毛細管的設計計算32第4章 輔助元件的選型及空調外殼結構尺寸354.1 壓縮機的選型354.2 風機的選型374.3 閥體的選型384.4 干燥過濾器的選型404.5 空調外殼結構尺寸41結 論43致 謝44參考文獻45ContentsAbs

2、tractIChapter 1 Introduction11.1 Mine the significance of life-saving air-conditioning system module11.2 Mine rescue cabin air-conditioning systems development at home and abroad11.3 Mine rescue applications cabin air conditioning system2Chapter 2 Cabin air conditioning system design life-saving ref

3、uge in the overall design42.1 The overall design of the proposed42.2 Determination of the overall program13Chapter 3 And capillary heat exchanger design and calculation173.1 Condenser design calculations173.2 Design and calculation of evaporator243.3 Design and calculation of the capillary32Chapter

4、4 Selection of auxiliary components354.1 Compressor Selection354.2 Fan Selection374.3 Selection valve384.4 Selection of filter drier404.5 Air conditioning shell structure size41Conclusion43Convey thanks44Reference45摘 要本文介紹了井下救生艙熱泵分體式空調的設計，目的在于使救生艙內的溫度為人體所需的適宜溫度，包括了新型綠色制冷劑的使用，熱力循環(huán)的計算，蒸發(fā)器和冷凝器的計算，空調器附件

5、的選擇，空調外殼的計算以及熱泵型空調器的發(fā)展和展望。關于井下救生艙的空調系統(tǒng)設計，針對救生艙是在有礦難時使用的，所以利用了熱泵技術來節(jié)約能源，延長救生艙的使用時間。針對井下的防爆問題，空調器是通風的，利用局部防爆把有電的部件防爆來實現空調器的防爆問題。針對氟利昂是有害物質，利用R407解決了氟利昂的危害并提高了空調器的性能。采用了體積小、重量輕的渦旋式壓縮機，使機體結構緊湊，節(jié)省救生艙內的空間。關鍵詞 熱泵;新型制冷劑;救生艙AbstractThis paper introduces the saving capsule heat pump air conditioning system in

6、 the design, the purpose is to make the temperature inside the saving capsule for the human body needs, including the appropriate temperature new green refrigerants, the use of heat engine cycle calculations, evaporator and condenser calculation, air conditioner accessories choice, the calculation o

7、f heat pump air conditioning shell and the development of the air conditioner and prospected.About saving capsule underground air conditioning system design, according to saving capsule is in the ore difficult, so use is the use of the heat pump technology to save energy, extend the use of saving ca

8、psule time. According to the problem, air is explosion-proof ventilation, using the local explosion-proof electric components have to realize the air conditioner explosion-proof explosion-proof problems. According to the notice is harmful material, use R407 solved the dangers of freon and raise the

9、performance of air conditioner. Using small volume, light weight the vortex type compressor, make the body structure compact, save a space in the saving capsuleKEY WORDS The heat pump , New green refrigerant, saving capsule第1章 緒 論1.1礦難救生艙空調系統(tǒng)的意義根據世界各國對礦井事故的調查，在火災和爆炸等事故發(fā)生的現場瞬間受到傷害死亡的礦工只占事故傷亡人數的一部分，有相

10、當一部分的礦工都是因為在礦井透水或火災爆炸后不能及時升井或逃離高溫和有害氣體現場，導致溺水、窒息或中毒死亡的。因此，各國都在大力建設礦井避難礦道和研制礦用救生艙，以便為礦井發(fā)生事故后無法及時撤離的礦工提供一個安全的密閉空間，對外能夠抵御爆炸沖擊、高溫煙氣、隔絕有毒有害氣體、對內能為被困礦工提供氧氣、水和食物，去除有害氣體，贏得較長的生存時間。同時，被困人員還能通過艙內通訊檢測設備，引導外界救援。本設計的救生礦道空調系統(tǒng)主要就是調節(jié)救生礦道內的溫度，使其能夠使人生存較長時間。1.2礦難救生艙空調系統(tǒng)的國內外發(fā)展狀況 加拿大、美國、澳大利亞等國家在使用救生艙有著硬性的規(guī)定。在相關政策法規(guī)的支持下，

11、歐美各國十分重視應急救援工作及相關研究，投入了大量的資金，使得一些具有較強科研實力的企業(yè)單位參與其中，如澳大利亞的MineARC系統(tǒng)公司(MineARCSystems)、Shairzal安全工程公司(ShairzalSfaetyEngineering)、Cowan制造有限責任公司；美國杰克肯尼迪金屬制品公司(JackKennedyMetalProducts)、現代礦業(yè)安全支持有限公司(Modenr MineSafetySupply，LLC)、Strata公司(StrataProductsUSA)；德國德爾格安全設備有限責任公司(DraegerSafetyInc)等。在救生艙中生存時，隨著被困人

12、員在救生艙內的時間增長，艙內將會有CO、CO、HS、CH等多種有毒有害氣體的積聚，被困人員必須時刻掌握所處密閉空問內外的各類參數，根據情況的變化采取相應措施維持生存條件。多數有毒氣體濃度的變化不可能通過人體器官及時感知就足以致命了，因此，救生艙的空調系統(tǒng)顯得尤為為重要，現有救生艙已有不少的案例。如2006年1月29日凌晨3時，加拿大薩斯喀徹溫省(Saskatchewan)一座鉀鹽礦井發(fā)生火災事故，72名礦工被困井下，轉移至礦井救生艙(澳大利亞MineARC系統(tǒng)公司生產)中，經過26小時全力營救，72名礦工全部成功獲救，在世界范圍內引起轟動效應。與國外相比，國內對移動式救生艙的空調系統(tǒng)研究起步較

13、晚，其設計思路還不十分成熟，缺少必須的試驗和檢驗支持，更無行業(yè)標準可以依據。據不完全統(tǒng)計，到目前為止，國內有十幾家企業(yè)、單位在進行救生艙的空調系統(tǒng)研制工作。目前，國內對救生艙的空調系統(tǒng)研制工作雖然在緊鑼密鼓地進行。1.3礦難救生艙空調系統(tǒng)的應用近年來，根據世界各國對礦井事故的調查，在火災和爆炸等事故發(fā)生的現場瞬間受到傷害死亡的礦工只占事故傷亡人數的一部分，有相當一部分的礦工都是因為在礦井透水或火災爆炸后不能及時升井或逃離高溫和有害氣體現場，導致溺水、窒息或中毒死亡的。因此，各國都在大力建設礦井避難礦道和研制礦用救生艙，以便為礦井發(fā)生事故后無法及時撤離的礦工提供一個安全的密閉空間，對外能夠抵御爆

14、炸沖擊、高溫煙氣、隔絕有毒有害氣體、對內能為被困礦工提供氧氣、水和食物，去除有害氣體，贏得較長的生存時間。同時，被困人員還能通過艙內通訊檢測設備，引導外界救援。救生艙的空調系統(tǒng)的應用可以調節(jié)救生艙內的溫度延長被困人員的生存時間，為了節(jié)約空間空調器盡量體積小型化、重量輕量化。首先熱交換器采用了新型翅片結構和內螺紋高效傳熱管使產品體積縮小25以上；其次是采用了體積小重量輕的渦旋式壓縮機，使機體結構緊湊；第三，采用了質量輕的材料(如鋁、工程塑料等)制造空調器的零件；第四，在結構上更多的采用多體式設計 使室內外機組體積減少，重量減輕，更易于安裝和維護。目前大多數空調器都使用R22制冷劑，但是它對大氣臭

15、氧層有破壞作用，歐洲已經從2000年起逐步停止使用，日本、美國等將在2020年逐步停止使用。日本一些大的空調器公司正在積極開發(fā)對臭氧層無破壞作用的環(huán)保型房間空調器，較有效的是在房間空調器中使用R407C和R410A制冷劑。 設計的目標：礦下用的防爆空調器，實現制冷制熱的功能。設計參數：空調系統(tǒng)的設計參數就是工況，所謂工況，是指制冷系統(tǒng)的工作條件。用來作為比較制冷機型能參考狀態(tài)的工況一般應包括制冷機的蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、過冷溫度、過熱溫度、吸氣過熱溫度等。與名義參數相應的溫度條件稱為名義工況。我國標準“JB/T766695 制冷和空調設備名義工況一般規(guī)定”規(guī)定了容積式制冷壓縮機及機組和壓縮冷凝機

16、組、容積式和離心式冷水機組、單元式空調機、房間空調器等的名義工況。為了使用方便，一般都給出了這些名義工況的參數，這些參數為客戶提供了參考依據和制冷機或制冷壓縮機的性能參數。所以根據國家提供的名義工況初步擬定本設計的空調的工作條件。所用的制冷劑為R407C，工況初步定為to=7.2; tk=54.4; 過冷度為3.5；過熱度11；吸氣溫度為185 6。第2章 避難救生艙空調系統(tǒng)設計總體設計2.1 整體設計方案的提出方案一：空調的制冷劑采用R407C為制冷劑。熱力循環(huán)過程p-h圖如圖2-1所示：圖2-1 熱力循環(huán)過程p-h圖R407C在制冷工況下熱力循環(huán)計算：R407C在制冷工況下的熱力循環(huán)計算8

17、 9:單位質量制冷量：式中 R407C在點1處的比焓；取值426.8 kJ/kg；R407C在點4處的比焓；取值275.7 kJ/kg；單位容積制冷量：式中 R407C在點1處的比體積，取值0.04378 m3/kg；單位理論功：式中 R407C在點2s處的比焓，取值461.45 kJ/kg。點2狀態(tài)的焓值：式中指示效率取R407C在制冷工況下熱力循環(huán)狀態(tài)點的參數如表2-1所示7:表2-1R407C在制冷工況下熱力循環(huán)狀態(tài)點的參數表狀態(tài)點壓力P/bar溫度T/比體積V/(m3/kg)比焓H/(kJ/kg)比熱S/(kJ/kgk)05.787.20.04156417.511.78515.7818

18、0.04378426.881.818221.886.60.0127472.371.8502s21.8770.01195461.451.8182v21.854.4434.961.74321.849.5282.711.272421.846275.755.782.8275.71.275單位冷凝熱: 制冷劑的質量流量：壓縮機理論功率： 壓縮機的指示功率：理論制冷系數：實際制冷系數：冷凝器熱負荷： 壓縮機實際輸氣量： 壓縮機理論輸氣量：式中輸氣系數取壓縮機軸功率：式中機械效率取電動機的功率：電動機效率取性能系數：熱力完善度：R407C在制熱工況下熱力循環(huán)計算：R407C在制熱工況下熱力循環(huán)狀態(tài)點的參數表

19、2-2R407C在制熱工況下的熱力循環(huán)計算:單位質量制冷量：式中 R407C在點1處的比焓；取值422.4 kJ/kg；R407C在點4處的比焓；取值253.47 kJ/kg；單位容積制冷量：式中 R407C在點1處的比體積，取值0.05782 m3/kg；表2-2R407C在制熱工況下熱力循環(huán)狀態(tài)點的參數表狀態(tài)點壓力P/bar溫度T/比體積V/(m3/kg)比焓H/(kJ/kg)比熱S/(kJ/kgk)04.35-10.05487412.991.79414.35100.05782422.401.827216.4760.01707467.971.8592s16.465.70.01621457.

20、031.8272v16.4430.01402432.891.754316.437.5259.761.201416.433.5253.4754.35-6253.471.202單位理論功：式中 R407C在點2s處的比焓，取值457.03 kJ/kg。點2狀態(tài)的焓值： 式中指示效率取單位冷凝熱: 制冷劑的質量流量： 壓縮機理論功率： 壓縮機的指示功率：理論制冷系數：實際制冷系數：冷凝器熱負荷： 壓縮機實際輸氣量： 壓縮機理論輸氣量：式中輸氣系數取壓縮機軸功率：式中機械效率取電動機的功率：電動機效率取性能系數：熱力完善度：方案二:空調的制冷劑采用R22為制冷劑R22在制冷工況下的熱力循環(huán)計算:R22

21、在制冷工況下熱力循環(huán)狀態(tài)點的參數見表2-3:單位質量制冷量：式中 R407C在點1處的比焓；取值416.1 kJ/kg；R407C在點4處的比焓；取值263.2 kJ/kg；單位容積制冷量：式中 R407C在點1處的比體積，取值0.04 m3/kg；表2-3R22在制冷工況下熱力循環(huán)狀態(tài)點的參數表狀態(tài)點壓力P/bar溫度T/比體積V/(m3/kg)比焓H/(kJ/kg)比熱S/(kJ/kgk)06.257.2407.861.74116.25180.04416.11.770221.4960.01388459.21.7992s21.4850.013448.871.7702v21.454.4418.

22、021.680321.454.4269.531.227421.450263.2056.257.2263.201.225單位理論功：式中 R407C在點2s處的比焓，取值448.87kJ/kg。點2狀態(tài)的焓值： 式中指示效率取單位冷凝熱: 制冷劑的質量流量：冷凝器熱負荷：壓縮機理論功率：壓縮機的指示功率：理論制冷系數：實際制冷系數：壓縮機實際輸氣量： 壓縮機理論輸氣量：式中輸氣系數取壓縮機軸功率：式中機械效率取電動機的功率：電動機效率取性能系數：熱力完善度：R22在制熱工況下熱力循環(huán)計算:R22在制熱工況下熱力循環(huán)狀態(tài)點的參數表2-4:表2-4R22在制熱工況下熱力循環(huán)狀態(tài)點的參數表狀態(tài)點壓力P

23、/bar溫度T/比體積V/(m3/kg)比焓H/(kJ/kg)比熱S/(kJ/kgk)04.81-1404.861.75314.81100.05155412.921.782216.5860.01810455.891.8112s16.574.20.017445.581.7822v16.543416.941.695316.543253.791.179416.539248.3954.81-1248.391.178單位質量制冷量：式中 R407C在點1處的比焓；取值412.92 kJ/kg；R407C在點4處的比焓；取值248.39kJ/kg；單位容積制冷量：式中 R407C在點1處的比體積，取值0.

24、05155 m3/kg；單位理論功：式中 R407C在點2s處的比焓，取值445.58kJ/kg。點2狀態(tài)的焓值： 式中指示效率取單位冷凝熱: 制冷劑的質量流量：冷凝器熱負荷：壓縮機理論功率：壓縮機的指示功率：理論制冷系數：實際制冷系數：壓縮機實際輸氣量： 壓縮機理論輸氣量：式中輸氣系數取壓縮機軸功率：式中機械效率取電動機的功率：電動機效率取性能系數：熱力完善度：2.2 總體方案的確定R22是氫氯氟烴化合物(HCFCs)制冷劑的代表，被廣泛用于空調系統(tǒng)。R22無色，無味，不燃燒，不爆炸，毒性比R12略大，但仍然是安全的制冷劑，安全分類為A10它的傳熱性能與R12差不多，流動性比R12好；溶水性

25、比R12稍大，但仍然屬于不溶于水的物質。對R22，含水量仍然限制在0.01以內。同時系統(tǒng)內應裝設干燥器。 R22化學性質不如R12穩(wěn)定，它對有機物的膨潤作用更強，密封材料可采用氯乙醇橡膠。 R22能夠部分地與礦物油相互溶解，而且其溶解度隨著礦物泊的種類及溫度而變。礦物油在R22制冷系統(tǒng)各部分中產生不同的影響。R22制冷劑比CFCs多含了氫，使得它的化學性質也不如CFCs穩(wěn)定，被釋放到較低的大氣中就會分解，只有很少的部分會到達臭氧層。所以雖然氫氯氟烴化合物也含有氯，它的臭氧消耗潛能為R12的5。同時R22是目前在全球被廣泛應用的最高能效比的冷媒，R22屬于HCFC類制冷劑，它能導致全球氣候變暖，

26、特別是對臭氧有破壞，這是R22將要被限制和禁止使用的條件。R407C是由HFC32、HFC125和HFC134a按質量百分比23 、25、52混合而成的非共沸制冷劑，在壓力為標準大氣壓時，其泡點溫度為-43.4度，露點溫度為-36.1度，與R22的沸點較接近。與其他HFC制冷劑一樣，R407C也不能與礦物油互溶，但能溶解于聚酯類合成潤滑油。研究表明，在空調工況(蒸發(fā)溫度=7)下，R407c容積制冷量以及制冷系數比R222略低(約5)。因此，將R22的空調系統(tǒng)換成R407c，只要將潤滑油和制冷劑改換就可以了，而不需要更換制冷壓縮機，替代成本較低。這是R407c作為R22替代物的最大優(yōu)點，R407

27、C已被認為是R22比較理想的替代制冷劑18。并且通過上文的計算也得出了使用R407C的性能更加優(yōu)秀。所以選擇方案二進行設計。其具體結構如下圖2-2和圖2-3所示：圖2-2 室外機裝配圖圖2-2 室內機裝配圖第3章 換熱器及毛細管的設計計算3.1 冷凝器的設計計算設計一臺冷量4kw的R407制冷劑分體式空調器的冷凝器。其工作條件為冷凝器溫度為50，進風溫度為35，出口溫度為43。 根據材料，工藝設備狀況和推薦標準，采用傳熱管為10mm0.5mm純銅管，肋片為平直套片（鋁片），片厚f=0.15mm，片寬為L=44mm。凝器熱負荷的確定：根據其制冷量循環(huán)的蒸發(fā)溫度t0=7.2的要求 ，查圖（制冷原理

28、與裝置）86-18得 C0=1.252，冷凝器的熱負荷： Qk=C0Q0=4000*1.252=5008 W 凝器的結構的初步規(guī)劃及有關參數： 管排采用正三角形排列，管間距S1=25mm，排間距S2=21.65mm，肋片間距Sf=1.8mm，沿氣流方向的管排數n=2，因此：各部分單位管長的面積為：肋片面積： 肋間基管表面積： 肋管外總表面積： 肋管內表面積：肋化系數：空氣進出冷暖器的溫差及風量：溫差： 風量：式中，取當地大氣壓PB=98.07 KPa,由空氣（干空氣）熱物理性質表10，在空氣平均溫度條件下，比熱容，熱導率，運動黏度，在進風溫度為35條件下，空氣平均密度。肋片效率及空氣側換熱系數

29、：根據肋片參數，冷凝器的最小流通面積與迎風面積之比： 考慮降噪，節(jié)能等因素，取迎風面的風速。則最小流通面風速： 當量直徑： 空氣雷諾數： 單元空氣流道長徑比： 根據附表（制冷原理與裝置 11 E-1之二空氣通過整張平直套片的換熱計算公式中： 所以管外的傳熱系數： 對于叉排管有：，其中， 所以得肋片當量高度： 肋片特性參數 : 其中為鋁片的熱導率。其肋片效率： 冷凝器外表面效率：管內R407C冷凝時的表面?zhèn)鳠嵯禂担菏紫仍O壁溫，則平均溫度，根據R407C蒸汽在管內冷凝換熱有關計算式的相關參數要求，查表得：，代入式中得： 由熱平衡關系求解管壁溫度：忽略薄壁銅管熱阻與肋片間接觸熱阻，則管內外熱平衡關系

30、為： 即整理得由試湊法得=49.65時，上述等式成立。此值與所設定的近似相等。計算所需的傳熱面積：以管外面積為基準的傳熱系數 式中 取，則 求平均溫差： 所需的管外傳熱面積及結構參數：管外面積： 取 11m2所需的肋片管總長度： 若取冷凝器每列管數16根。總根數216=32根。以單管有效長度為0.7m計算,其總有效長度為360.7=25.2m。冷凝器的高度為1625=400mm。冷凝器的迎風面積為,實際的迎風風速為，與所設風速相符?？諝獾牧鲃幼枇帮L機選配：光管肋片A=0.007，粗糙肋片A=0.0133阻力： 圓整后取值為26Pa則該冷凝器需要配用風機的額定風量風機全壓： 風機采用電動機直接

31、傳動，則傳動效率；取風機全壓效率，則電動機輸入功率： 3.2 蒸發(fā)器的設計計算制冷量為,空氣進口參數：干球溫度為，濕球溫度，以R407C為制冷劑，流量。結構的初步規(guī)劃： 傳熱管選用紫銅管，肋片選用縫隙式鋁片，肋片節(jié)距。管簇為正三角形排列，管間距；沿氣流方向的管排數N=2排，側肋片寬L=44mm。肋片管各部分傳熱面積計算：管外肋片面積： 肋間管外表面積： 管外總表面積 管內表面積： 肋化系數： 當量直徑： 最窄流通面積與迎風面積之比： 確定空氣在流經蒸發(fā)器時的狀態(tài)變化過程：由給定的進風參數查3-1圖，得，。根據風量選擇原則取設計風量為：圖3-1 濕空氣處理的i-d圖進口濕空氣的比體積： 空氣的質

32、量流量 進出口空氣的比焓差： 出口空氣的比焓： 設取傳熱管壁面溫度=12.5，=10g/kg，查得=35kJ/kg。（取）得空氣處理過程的飽和狀態(tài)點w，連接1-w與相交于2點，得到蒸發(fā)器出空氣狀態(tài)干球溫度=16.5，=9.6 g/kg。蒸發(fā)器中空氣的平均比焓 則線與1-w線相交于m點，同時查得空氣的平均狀態(tài)參數為：=20，=10.2g/kg，=1.162kg/ m3，=15.710-6/s，=0.0250w/(mk)計算空氣側換熱系數取蒸發(fā)器管列為10，單管有效長度為B=0.65m，蒸發(fā)器的高度H=1025=250mm=0.250m迎面風速： 低于表6-9中迎面風速推薦值，有利于降低室內氣流噪

33、聲。最窄通風面風速 雷諾數 管外空氣表面?zhèn)鳠嵯禂涤嬎恪０粗评湓砼c裝置附錄E-1之二強制通風肋片管外空氣表面?zhèn)鳠嵯禂涤嬎闶剑?析濕系數 肋片效率 其中 由于叉排時翅片可視為六角形，且此時翅片的長對邊距離和短對邊距離之比，且，故 所以 空氣側當量表面?zhèn)鳠嵯禂担?計算管內表面?zhèn)鳠嵯禂担浩溲h(huán)量為54.4 7.2 18 46根據制冷原理與裝置附錄E-2之二中氟利昂在沸騰表面?zhèn)鳠嵯禂涤嬎闶剑珺=1.542，則每根管流量單位kg/s管內單位面積熱流量 w/m 計算管內的傳熱面積：取管內污垢熱阻，管外污垢熱阻，則以管外面積為基準的傳熱系數為： 平均傳熱溫差： 計算：由熱平衡關系和可得： 解方程得：從而求得

34、所需的換熱面積： 求所需傳熱管的長度： 計算有效管長： 所需的管外傳熱面積Ao： 實際規(guī)劃的傳熱面積 校核壁溫由 ，比設計壁溫12.5略有升高，設計合理。風側阻力計算：干工況與析濕工況阻力的關系為：順排時：，為阻力增強系數=1.2，干工況下的阻力系數： 系數A=0.0113 故濕工況下叉排 阻力增加20%即風機采用電動機直接傳動，則傳動效率；取風機全壓效率，則電動機輸入功率： 3.3 毛細管的設計計算毛細管廣泛應用于空調，冰箱中，主要起節(jié)流作用。毛細管是一種小管徑，直徑大約在0.5mm2.5mm之間，長度不超過3m。相對于其他的節(jié)流裝置，毛細管是一種非常實用的節(jié)流裝置。它不僅價格便宜，而且節(jié)流

35、效果也很好。毛細管的節(jié)流原理是當制冷劑液體通過一個狹長的小孔時，制冷劑在小孔前的靜壓力將轉換為小孔后的動壓力，使其壓力下降，流速增加。當壓力降至相應溫度下的飽和壓力時，制冷劑將產生閃發(fā)降溫現象，并且隨著壓力降低其溫度也相應降低。這是毛細管節(jié)流減壓降溫的摹本原理。毛細管中制冷劑壓力及狀態(tài)變化為毛細管中制冷劑壓力及狀態(tài)變化如圖3-2，毛細管是依靠其流動阻力沿長度方向產生壓力降、來控制制冷劑的流量和維持冷凝器與蒸發(fā)器的壓力差的。當有一定過冷度的制冷劑液體進入毛細管后，會沿著流動方向產生壓力和狀態(tài)變化，先是過冷液體隨壓力的逐步降低，變?yōu)橄鄳獕毫ο碌娘柡鸵后w，這一段稱液體段，其壓力降不大，且呈線性變化。

36、從出現第一個氣泡開始至毛細管末端，均為氣液共存段，也稱兩相流動段，該段內飽和蒸汽含量沿流動方向逐步增加， 此，壓力降呈非線性變化。越接近毛細管的末端，其單位長度上的壓力降就越大。當壓力降低至相應溫度下的飽和壓力時，就要產生閃發(fā)現象，使液體自身蒸發(fā)降溫。也就是隨著壓力的降低，制冷劑的溫度也相應降低，即降低至相應壓力下的飽和溫度。毛細管的流量是重要參數之一15。圖3-2 毛細管的節(jié)流原理及狀態(tài)變化毛細管的計算是制冷劑在毛細管內的流動過程中，進入毛細管時的狀態(tài)與在毛細管中的流動時的狀態(tài)不同。所以。毛細管的計算方法也相對復雜。目前多采用計算法，圖解法和同類產品比較法。下面用計算法計算毛細管的長度16：

37、毛細管計算的經驗公式如下：式子中，代表壓力差()，單位Pa 代表雷諾數 代表毛細管長度，單位m 代表制冷劑流速，單位m/s 代表制冷劑密度，單位kg/m3 代表毛細管內徑，單位m。制冷循環(huán)的毛細管長度的計算，查制冷劑R407C飽和狀態(tài)下的熱力性質表，發(fā)現溫度對液體比體積的影響不大，本設計所取溫度為冷凝溫度和蒸發(fā)溫度的平均值，即t=30.8，查得液體比體積，其密度為，30.8下黏度為。已知制冷工質循環(huán)量，選用內徑為1.5mm的毛細管，則制冷劑流速按下式計算：雷諾數為：則毛細管長度：第4章 輔助元件的選型及空調外殼結構尺寸4.1 壓縮機的選型隨著能源的緊缺和保護環(huán)境的呼聲越來越高，人們對家用電器中

38、占重要地位的空調器提出了節(jié)能、降低對環(huán)境直接污染和間接污染等要求。滾動轉子式壓縮機作為房間空調器一種常用的、效率較高的壓縮機形式，它與往復式壓縮機相比，具有容積效率高，往復運動部件少，振動小，不需要內部懸掛支撐彈簧，零部件少等優(yōu)點。據統(tǒng)計，相對于往復式壓縮機，轉子式壓縮機體積減少4050，重量輕4050。從二十世紀八十年代起，對轉子式壓縮機的研究非?；钴S，并已實現商品化。目前在國內外，滾動轉子式壓縮機已替代往復式壓縮機廣泛應用于空調等家用制冷設備中17。滾動轉子式壓縮機主要由汽缸、轉子、滑片、排汽閥和汽缸端蓋等部件組成，如圖4-1所示。圖4-1滾動轉子式壓縮機結構原理圖1-氣缸；2-轉子；3-

39、排氣閥；4-滑片；5-圓柱型導向器；6-進氣口；7-排氣口；8-滑片彈簧；其工作過程為滾動轉子式壓縮機的工作過程如圖4-2所示。圖4-2滾動轉子式壓縮機工作原理1-汽缸；2-旋轉活塞；3-排氣閥；4-滑片；5-導向座由上述的工作過程可以看出的結論如下：1、轉子回轉一周，將完成上一工作循環(huán)的壓縮和排氣過程及下一工作循環(huán)的吸氣過程。2、由于不設進汽閥，吸氣開始的時機和汽缸上吸氣孔口位置有嚴格的對應關系，不隨工況的變化而變動。3、由于設置了排汽閥，壓縮終了的時機將隨排氣管中壓力的變化而變動。根據所設計空調器需要壓縮機的制冷量為Q4KW，制冷量不大，選取全封閉 轉子式壓縮機較為合適。選擇廣東美芝壓縮機

40、公司生產的型號為PG230X2C-4FT的滾動轉子式壓縮機，其參數如表4-1：表4-1 滾動轉子式壓縮機型號單位PG230X2C-4FT排量cm3/rev23.1制冷量W4170續(xù)表功率W1370COPW/W3.04EERBtu/HW10.4電流A6.4噪音dB64電容F35油量ml480重量kg15.84.2 風機的選型軸流風機的選型是由于軸流式風機的葉片與機軸中心線有一定的螺旋角，當電機帶動葉片轉動時，空氣一邊隨葉輪轉動，一邊沿軸向推進；當空氣被推進后，原來占有的位置形成局部低壓，促使外面的空氣由吸入口進入。從出口排出。由于氣體的流動始終沿軸向，所以稱為軸流式風機17。軸流風機廣泛應用與空

41、調器的室外機組中。對于小型空調器用軸流風機，為簡化其結構，僅由電動機和葉輪組成。 軸流式通風機產生的風壓較低，一般不大于500Pa，但風量比離心式風機大，因而運行時噪音較大。根據冷凝器所需的風機風量為2005m3/h,輸入功率為36.4w，風壓為39.19Pa,選擇上海美歌電器公司生產的型號為320x140的軸流風機，當風機設定轉速為1100 r/min時其風量能達到2100 m3/h，需風量設計要求。貫流風機的選型是貫流式風機又叫橫流式風機，氣流沿著與轉子軸線垂直方向流入，通過轉子另一側流出。一般用于空調末端，如熱風幕和風機盤管后的風機即是貫流風機。近年來，貫流式風機以其風量大、風壓低、噪音

42、低、轉子長的獨特優(yōu)點，在分體式空調器的室內機中廣泛使用。由于葉輪軸向長度長，所以出風均勻。 根據蒸發(fā)器所需風機風量為430 m3/h，輸入功率為1.19 w，風壓為5.98 Pa，選擇型號為HR/G-97-002-00的貫流式風機，設定轉速為1000 r/min，風量可達到450 m3/h，完全符合設計要求。4.3 閥體的選型四通換向閥的選型是熱泵空調器是通過四通換向閥來改變制冷劑流向的，以使其夏季能制冷、冬季能制熱。當低溫低壓制冷劑進入室內換熱器時，空調器向室內供冷氣；當高溫高壓制冷劑進入室內換熱器時，空調器向室內供暖氣。四通換向閥是家用熱泵型空調器的重要組成部件，它對系統(tǒng)具有雙重作用：一方

43、面通過換向能方便地實現熱泵制冷工況和供熱工況的轉變；另一方面也造成了熱泵系統(tǒng)容量的損失和效率的下降。四通換向閥的工作原理請參考圖4-3圖4-3 四通換向閥的工作原理根據本設計的條件選用浙江三花集團生產的SHF-4k系列四通閥。圖4-4 四通閥說明:1在焊接接管時，為使閥體溫度不超過120度，請用水或濕布冷卻。2請注意避免濕氣及雜物進入閥體。3確認電源已切斷，方可從主閥上取下電磁線圈，單個電磁線圈通電時間過長會被燒毀。截止閥的選型是分體空調器在制冷回路的室外機部分上，為安裝和維修的方便而設置截止閥。它有二通閥和三通閥兩種型號。三通閥帶有一個旁通孔。通常在氣態(tài)制冷劑通道上安裝三通閥，而在液態(tài)制冷劑

44、通道既可安裝二通閥，也可安裝三通閥。以下的截止閥適用于以R22、R407C和R410A等為制冷劑的分體式空調器中，連接分體式空調器的室內機和室外機。順時針轉動閥桿并按規(guī)定扭矩上緊，可以關閉閥的內部通路。反之可打開。在維修時作為檢修閥，用來抽真空、添加制冷劑等。也可用在其他制冷循環(huán)等系統(tǒng)中。圖4-5 截止閥選用型號為浙江三花集團生產的和FSV-A2和FSV-JA4的截止閥。單向閥的選型是在空調熱泵機組中，單向閥通常先與輔助毛細管并聯，再與主毛細管串聯，單向閥只能讓制冷劑沿箭頭方向流動。有效地阻止液體制冷劑從暫不工作的節(jié)流元件中流過，確保系統(tǒng)正常運行單向閥是一個管狀元件，管內有一個活動的、不銹鋼或

45、尼龍或聚氟乙烯材料制成的球形或半球形塞。n 制冷時，沿箭頭方向通過開啟的單向閥，完成節(jié)流過程n 制熱時，制冷劑不能流過單向閥，只能流過輔助毛細管，再流過主毛細管，所以，制冷制熱的節(jié)流程度不同。圖4-6 單向閥根據本設計的特點選用浙江三花集團生產的型號為YCV3型的單相閥。4.4 干燥過濾器的選型空調器制冷系統(tǒng)中含微量的空氣和水分，再加上制冷劑和冷凍潤滑油中含有的少量水分，若其總含水量超過系統(tǒng)的極限含水量，當制冷劑通過毛細管或熱力膨脹閥節(jié)流降壓時，制冷劑中含有的水分就可能在毛細管進口或熱力膨脹閥的閥芯處凍結成小冰塊，堵塞毛細管或熱力膨脹閥的閥芯通道，使空調器制冷系統(tǒng)不能正常工作。另外，空調制冷系

46、統(tǒng)中還有可能含有一些贓物和其他雜質，若不把它們除掉，也可能堵塞毛細管或膨脹閥的閥芯處。所以，空調器一般都要安裝干燥過濾器。干燥過濾器在氟利昂制冷系統(tǒng)中，采用無縫鋼管作為殼體，內裝0.10.2mm網孔的黃銅絲或不銹鋼絲網，兩端蓋用螺紋與筒體聯接并用錫焊焊牢。一般安裝在液管段的供液電磁閥前的管道中。同時在筒體標有流向指示符號，避免發(fā)生安裝錯誤。在實際的氟利昂系統(tǒng)中常常將過慮筒體內填充干燥劑，使過慮和干燥功能合而為一，叫做過濾干燥器。干燥劑一般采用無水氯化鈉、硅膠、活性氧化鋁和分子篩等，以吸收制冷劑液體中的水分。圖4-7 干燥過濾器選用浙江三花集團生產的型號為BG2型的干燥過濾器。4.5 空調外殼結構尺寸經過以上的以上的設計計算和選型,確定了室外機的結構及尺寸如圖4-8所示: 圖4-8 室外機外殼室內機的結構及尺寸如圖4-9所示:圖4-9 室內機外殼結 論本設計空調系統(tǒng)用于救生艙內的溫度調節(jié)達到人所需要的溫度，可以制冷和制熱從而最大限度的延長被困人員的生存時間。運用了熱泵技術可以把低