家用空調課程設計

1、中原工學院 熱能與動力工程目錄序言-概述-1 家用空調器方案2 空調器熱力計算及壓縮機的選型計算3 蒸發(fā)器的設計計算4 冷凝器的設計計算5 系統(tǒng)制冷劑充注量的估算6 輔助設備選擇 第一節(jié) 毛細管設計- 第二節(jié) 管路系統(tǒng)的設計- 第三節(jié) 干燥過濾器選擇-總結-參考文獻-序言家用空調作為一個技術上較為成熟、各方面管理較為規(guī)范的行業(yè)，很早就參與國際知名品牌的市場競爭。家用空調的主要優(yōu)點：初投資少,與居民的實際購買力相適應。不需經常性的維修和保養(yǎng)。家用空調器若正確安裝后,一般可以使用三年左右,用戶在此期間根本不需維修,平時也不需專門的保養(yǎng)。近年來，隨著市場競爭的白熱化和消費者需求的多樣化、個性化和環(huán)保

2、化，促使生產企業(yè)及時轉變觀念、調整思路，積極尋求技術和產品的創(chuàng)新之處，最大限度地滿足消費群體的多層次需求。因此需要有創(chuàng)新思想的家用空調研發(fā)、設計人員。在本次課程設計中，課題為KFR-40/BP,通過家用空調器的設計，掌握了設計空調器的整個程序，培養(yǎng)了解決實際問題的能力和創(chuàng)新意識，不僅為企業(yè)提供詳細的設計計算書，而且為今后從事空調器產品的研究、開發(fā)打下基礎。課程設計是三年來的學習過程、尤其是專業(yè)課學習的系統(tǒng)總結。通過課程設計把所學的理論知識和實際技能有機的結合起來，加以運用和鞏固，并培養(yǎng)學生綜合運用所學的基礎理論、基本知識和基本技能解決工程技術問題的能力，提高學生繪圖、計算和查閱文獻資料（包括有

3、關標準、規(guī)范、手冊、標準圖和其他資料）的能力，進一步提高工程設計能力、科學研究能力。概述1、本次家用空調設計名義工況制冷量：1kW，制冷劑R134a2、氣候類型T13、單冷型房間空調器第一章制冷系統(tǒng)方案設計空調裝置包括：壓縮機，蒸發(fā)器，冷凝器，毛細管，干燥過濾器，軸流風機，貫流風機，氣液分離器。第二章 壓縮機的選型計算2.1制冷循環(huán)熱力計算1.1循環(huán)參數(shù)及壓焓圖制冷循環(huán)參數(shù)：蒸發(fā)溫度：5冷凝溫度：54.4膨脹閥前液體溫度46.1過冷度8.3吸氣溫度：15室內干球溫度27，濕球溫度19室外干球溫度35，濕球溫度242.2空調器的熱力計算 1. 單位質量制冷劑制冷量=405.89265.57=14

4、0.32 kJ/kg2單位理論比功0=h2s-h1=467.47-410.41=57.06 kJ/kg3制冷劑循環(huán)質量流量qm=Q0q0=114.32=7.1310-3 kg/s4實際輸氣量qvs=qm1=7.1310-30.0614=0.43810-3m3s5輸氣系數(shù) =0.686壓縮機理論輸氣量qvh=qvs=0.43810-3/0.68=0.6410-3m3s7壓縮機理論功率P0=qm0=7.1310-357.06=0.411kW8壓縮機指示功率取壓縮機的指示效率i=0.8壓縮機指示功率pi=p0/i=0.41/0.8=0.51kW9 壓縮機軸功率 取壓縮機的摩擦功率Pm=0.1kW壓縮

5、機軸功率 Pe=Pi+Pm=0.51+0.1=0.61kW2.3壓縮機的選擇根據(jù)計算結果，查選用空調用阿斯帕拉NE6187Z定速壓縮機。額定制冷量1089W，電機輸出功率570W，能效比1.75該壓縮機的名義工況的制冷劑質量流量為第五章 制冷劑的充注量的估算對于小型空調器而言，由于沒有儲液器，故系統(tǒng)內制冷劑的充注量對制冷機的經濟、安全運行起著重要的作用。充注量過少，蒸發(fā)器只有部分得到潤濕，蒸發(fā)器面積不能得到充分利用，蒸發(fā)量下降，吸氣壓力降低，蒸發(fā)溫度降低，蒸發(fā)器出口制冷劑過熱度增加，這不僅使循環(huán)的制冷量下降，而且還會使壓縮機的排氣溫度升高，影響壓縮機的使用壽命。充注量過多，不僅蒸發(fā)器內積液過多

6、，致使蒸發(fā)器壓力升高，傳熱溫差減小，嚴重時甚至會產生壓縮機的液擊現(xiàn)象，而且會使冷凝器內冷凝后的冷凝液體不能及時排出，使冷凝器的有效面積減小，導致冷凝壓力升高，壓縮機耗功增加。由此可知，在一定工況下，系統(tǒng)內存在一個最佳充注量的問題。系統(tǒng)中制冷機的充注量不等于制冷劑的循環(huán)量，它應根據(jù)系統(tǒng)的容積大小、制冷劑在系統(tǒng)各處的狀態(tài)、干度風分別加以計算。據(jù)有關資料介紹，對制冷劑為R134a、小型空冷式空調器而言，系統(tǒng)的制冷劑充注量可用下式估算：G=0.5334VH+0.2247VK式中： G-系統(tǒng)制冷劑充注量，kg； VH-蒸發(fā)器容積，L； VK-冷凝器容積，L。本設計中，由前面計算可知，蒸發(fā)器的傳熱管總長為

7、6.5 m，冷凝器的傳熱管總長為10 m，相應的容積為：VH=di2LH=/40.007265L =0.25LVK=di2LH=/40.009522100 L =0.38L按上式可估算出該系統(tǒng)的制冷劑充注量為：G=0.53340.25+0.224710=0.22 kg應該指出，充注量對系統(tǒng)性能的影響因素是多方面的，也與毛細管的長度有關，在毛細管長度一定的情況下，存在一個最佳充注量，它與確定毛細管尺寸的情況類似，也應該通過在實際裝置中運行試驗后確定。第六章 輔助設備選擇 6.1 毛細管尺寸設計1）設計參數(shù)制冷劑：R134a冷凝壓力：pk=1.47Mpa（tk=54.4）蒸發(fā)壓力：p0=0.35M

8、pa（t0=3.50）節(jié)流閥前溫度：46.1制冷劑循環(huán)量：6.910-3kg/s蒸發(fā)器分路數(shù)：22） 毛細管尺寸估算圖解法制冷劑在毛細管內的兩相流動過程十分復雜，難以精確計算。用圖解法選出的毛細管尺寸都要經過在實際裝置中的運行試驗，經過修正后才能獲得最佳尺寸。為簡化計算，假定由冷凝器出口到毛細管進口前的總流動損失相當于飽和溫度降低了1.5，因此進毛細管時液體制冷劑的過冷度為6.8.由pk、t值查圖得標準毛細管的流通量為27kg/h。流量系數(shù)=0.46查圖，如選擇毛細管內徑1.50mm，則毛細管長度1.93m6.2 管路系統(tǒng)制冷管路的設計應合理選擇管材、管徑，盡量縮短管線長度，以減少管路阻力損失

9、，并防止制冷劑產生“閃氣”現(xiàn)象。中、小型空調器多采用R134a為制冷劑，因此管材多采用紫銅管，為減輕重量和降低成本，又多選用薄壁銅管（）。如果管徑較大（d25mm），亦可采用無縫鋼管。在確定管徑時，主要是根據(jù)管道總壓力損失的許可值。對吸氣管道而言，總的允許壓力損失約10-20,相當于制冷劑的飽和溫度降低1；對排氣管道而言，總的允許壓力損失約15-40，相當于制冷劑的飽和溫度升高1-2;冷凝器至節(jié)流機構之間的液體連接管路總壓力損失應小于20。在系統(tǒng)的制冷劑流量計工況已確定的情況下，壓力損失決定于管內制冷劑的流速。管道的壓力損失可按下式進行計算： 式中總壓力損失，單位為； 總沿程摩擦阻力損失，單位

10、為； 總局不阻力損失，單位為； 氣流密度，單位為kg； 流體速度，單位為； 沿程阻力系數(shù)； 局部阻力系數(shù)； 管道內徑，單位為m； 管長，單位為m。其中，、的具體數(shù)值可查閱有關手冊。為了減少計算上的麻煩，也可根據(jù)已知條件（冷凝溫度、蒸發(fā)溫度、制冷量、管道當量長度、允許壓力損失和制冷劑類型）直接從有關圖表中查出管道內徑和管內制冷劑流速。常用紫銅管的規(guī)格見小型制冷裝置設計指導7-41.制冷劑管道管徑的配置也可根據(jù)各設備的進、出口口徑的大小適當選配。R134a制冷劑在管路中的流速（m/s）工質吸氣管排氣管冷凝器到節(jié)流機構的液管R134a4.52010180.51.5參照上表，選取R134a制冷劑在管中

11、流速v=10m/s，冷凝器至節(jié)流機構中的管中流速v=1.5m/s由公式，Av=qm，得所選管道規(guī)格如下表所示排氣管管徑選擇質量流量0.006136444kg/s排氣管截面積9.62194E-06m2比容15.68L/kg密度63.7755102kg/m3管半徑0.003500149m管徑7.000297345mm管徑選擇80.5mm凈斷面積0.3852每米長外表面積0.0252m2吸氣管管徑選擇質量流量0.006136444kg/s排氣管截面積1.02479E-05m2比容59.88L/kg密度16.7000668kg/m3管半徑0.003612206m管徑7.224412951mm管徑選擇8

12、0.5mm凈斷面積0.3852每米長外表面積0.0252m2冷凝器到節(jié)流機構之間的管徑選擇質量流量0.006136444kg/s排氣管截面積3.64096E-06m2比容0.89L/kg密度1123.595506kg/m3管半徑0.002153093m管徑4.306186471mm管徑選擇60.5mm凈斷面積0.1962每米長外表面積0.0189m26.3 干燥過濾器選擇 干燥器只用于氟利昂制冷系統(tǒng)中，裝在節(jié)流機構的液體管路上，用來吸附制冷劑中所含有的水分。干燥劑一般采用硅膠或分子篩。制冷劑液體在干燥器內的流速為0.0130.33m/s，流速過大易使干燥劑粉碎，將過濾器堵塞或將粉末帶入系統(tǒng)。這

13、一流速范圍將作為選擇干燥器直徑大小的依據(jù)。在小型氟利昂制冷裝置中，通常將過濾器與干燥器合為一體，成為干燥過濾器。為防止吸附劑粉末進入管路系統(tǒng)，干燥過濾器的兩端均裝有網眼為0.1mm的銅絲網以及紗布、脫脂棉等過濾層。吸附劑吸附水分的能力是有限的，當吸附水分后，它的吸附能力隨之降低，甚至喪失吸附水分的能力，因此在系統(tǒng)中往往與干燥過濾器平行設置旁通管路，并用截止閥隔開，以便在吸附劑的吸附能力明顯下降（系統(tǒng)中發(fā)生冰堵現(xiàn)象）或過濾器被堵塞（系統(tǒng)中發(fā)生臟堵現(xiàn)象）時能將干燥過濾器拆下清洗，加熱再生吸附劑或更換新的吸附劑，而又不影響制冷系統(tǒng)的正常工作。干燥過濾器結構簡單，一般制造廠都成套配給，可根據(jù)管直徑選用

14、。艾默生EK-052 連接方式：螺口式系統(tǒng)冷量尺寸1/4in1/3冷噸4.81/3.69/2.64in6.35mm1172w122.174/93.726/67.056mm6.4 氣液分離器的選擇氣液分離器的選型時一般考慮能容納50%機組的充灌量。氣液分離器筒徑計算公式：D=(4qv,th/)1/2=0.04式中：D-筒體直徑(m)qv,th-壓縮機理論輸氣量 0.00064m3/s-氣液分離器內氣體流速，一般取0.5m/s。筒體高度H=(3-4)D氣液分離器選型壓縮機理論輸氣量0.00064m3/s氣液分離器內氣體流量0.5m/s筒體直徑0.04038036m筒體高度品牌：康利德總結本次設計的是家用單冷型空調機組，兩器設計是重點，通過不斷計算校核，確定蒸發(fā)器、冷凝器尺寸和毛細管的長度。1：為保證系統(tǒng)運行性能，使系統(tǒng)能夠適應工作環(huán)境的較大變化。2：對于提高相同制冷量時，增大壓縮機能力所增加的成本要低于增大兩器換熱面積所增加的