3 電冰箱系統(tǒng)設(shè)計

3冰箱制冷系統(tǒng)設(shè)計冰箱制冷系統(tǒng)的設(shè)計基本思路和順序是：先根據(jù)要求確定箱體尺寸，然后根據(jù)箱體尺寸確定熱負(fù)荷，根據(jù)熱負(fù)荷和其他發(fā)熱元件可以確定冰箱的基本能耗，并依次確定壓縮機(jī)，同時可以確定蒸發(fā)器和冷凝器兩大主要傳熱設(shè)備，最后才是確定節(jié)流元件和制冷劑充注量。當(dāng)然，計算設(shè)計不可能是很準(zhǔn)確的，最后還需要通過試驗(yàn)和不斷的調(diào)試來使系統(tǒng)運(yùn)行達(dá)到最優(yōu)化。3.1保溫層設(shè)計3.1.1保溫層設(shè)計方法冰箱保溫層厚度是設(shè)計的重點(diǎn)，關(guān)鍵是產(chǎn)品的成本與性能，而保溫層的設(shè)計需要考慮的因素包括：不同的市場和不同的能耗要求；產(chǎn)品的不同風(fēng)格和設(shè)計特點(diǎn)；市場對發(fā)泡料的限制條件；產(chǎn)品成本的綜合對比選擇；產(chǎn)品的市場要求:全球性、區(qū)域性、特殊客戶；產(chǎn)品的未來發(fā)展考慮。冰箱保溫層厚度是設(shè)計的重點(diǎn)，在設(shè)計中總會與不同部門發(fā)生沖突，當(dāng)然要求的厚度越薄越好，這樣成本低，容積大，但由于技術(shù)的能力有限制的，在能耗達(dá)到一定的水平時，厚度也不是可以薄到想要的程度，因此在厚度的設(shè)計方面存在選擇是否合理的問題。目前冰箱箱體都采用硬質(zhì)聚氨脂整體發(fā)泡作絕熱層，其絕熱性能好，適于流水線大批量生產(chǎn)，發(fā)泡后的箱體內(nèi)外殼被粘接成剛性整體，結(jié)構(gòu)堅固，內(nèi)外殼厚度可以適當(dāng)降低，無須對箱體做防潮處理，年久也不會吸濕而使熱導(dǎo)率增大。電冰箱絕大多數(shù)為立式結(jié)構(gòu)。箱體結(jié)構(gòu)的發(fā)展過程，大致分為四個階段：50年代以前主要是厚壁箱體（厚度為60?65mm）；60年代是薄壁箱體（厚度30?35mm）；70年代是薄壁雙溫雙門；80年代以后世界上趨于采用中等壁厚箱體（厚度為40?45mm），并以箱背式冷凝器的三門三溫或雙門雙溫自然對流冷卻（即直冷式）冰箱為主。隨著良好隔熱性能的隔熱材料的應(yīng)用，箱體壁厚的減薄，箱體重量進(jìn)一步減輕并增大了冰箱的內(nèi)容積。立式冰箱箱體，首先根據(jù)內(nèi)容積確定寬深比例，一般選為正方形或矩形，其比例不超過1：1.3，雙側(cè)門柜式箱體的寬深比為1：0.65左右?？傮w高度以放置穩(wěn)定和箱內(nèi)儲放食品方便為原則。表6—7給出了電冰箱內(nèi)容積與外形尺寸范圍。表6-7電冰箱內(nèi)容積和外形尺寸范圍*6-7電冰藩內(nèi)容衩和外形尺寸范，內(nèi)外形尺寸/mF岬高50—1004S0—4剖4網(wǎng)?5部4曲?]00100-150480-S30530-650900—1200150-200530左右650左右1200—150(}200—300530-610640—7201500—]700300—40070C-850600—7Z01600—17004加~知。750—1000弓5。?72。1700—1800設(shè)計箱體的絕熱層時，可預(yù)先參照國內(nèi)外冰箱的有關(guān)資料設(shè)定其厚度，如表3-1所示為某冰箱的絕熱層厚度。表3-1冰箱的絕熱層厚度冷凍室頂層厚度冷凍室頂層厚度冷凍室背面厚度冷凍室門體厚度冷凍室底面厚度0.1m0.072m0.072m0.053m0.05m冷藏室頂層厚度冷藏室側(cè)面厚度冷藏室背面厚度冷藏室門體厚度冷藏室底面厚度0.05m0.053m0.053m0.053m0.05m但采用了其他冰箱的厚度時，需要對厚度進(jìn)行校核計算，校核的依據(jù)就是不能出現(xiàn)凝露。校核計算首先是要計算出箱體表面溫度。如果箱體外表面溫度tw低于露點(diǎn)溫度，則會在箱表面上發(fā)生凝露現(xiàn)象，因此箱體表面溫度tw必須高于露點(diǎn)溫度七最低限度tw>0.2°C+td。在達(dá)到穩(wěn)定傳熱狀態(tài)后的表面溫度tw可以由下式計算：t=t—^―(t—t)(3-1)(改aw1a1210式中：tw一箱體外表面溫度，單位為C；t]一箱外空氣溫度，單位為。C；t2一箱內(nèi)空氣溫度，單位為。C；a1一箱外空氣對箱體外表面的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，單位為W/(m2.K)；k一傳熱系數(shù)，單位力W/(m2.K).按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB8059.1的規(guī)定，電冰箱在進(jìn)行凝露試驗(yàn)時，規(guī)定亞溫帶型(SN)、溫帶型(N)和亞熱帶型(ST)、熱帶型(T)冰箱的露點(diǎn)溫度分別為19C土0.5C和27C±0.5C。在箱體表面溫度高于露點(diǎn)溫度的前提下，計算箱體的漏熱量q，并用下式校驗(yàn)絕熱層的厚度S_、A(\]_、)=Qw21式中：twi一箱外壁溫度，單位為C；tw2一箱內(nèi)壁溫度，單位為C；入一熱導(dǎo)率，單位為W/(m2.K)，各種絕熱層熱導(dǎo)率可見；A-傳熱面積，單位為m2。校驗(yàn)計算所得的厚度在設(shè)定厚度的基礎(chǔ)上，進(jìn)行修正，反復(fù)計算，直到合理為止。3.1.2保溫層設(shè)計案例某冰箱設(shè)計要求：使用環(huán)境條件：冰箱周圍環(huán)境溫度ta=32C，相對濕度？=75%。箱內(nèi)溫度，采用標(biāo)準(zhǔn)溫度，冷藏室溫度5C，冷凍室溫度-18C。箱內(nèi)容積總168L，冷藏室100L，冷凍室68L，人們的生活習(xí)慣是經(jīng)常用冷藏箱而少用冷凍箱，因此將冷凍箱設(shè)置在下層。冰箱制冷方式為直冷，節(jié)流元件為毛細(xì)管，其他配件根據(jù)需要自行配置。設(shè)計：1、箱體保溫層采用硬質(zhì)聚氨酯泡沫。

2、箱體尺寸參考其他相似尺寸的冰箱確定，相關(guān)尺寸和結(jié)構(gòu)如圖所示(圖中尺寸單位：cm)。13、首先校核這種尺寸選擇是否滿足凝露條件1箱體外表面凝露校核分冷凍室和冷藏室進(jìn)行。冷凍室凝露校核冷凍室絕熱層厚度最薄處在壓縮機(jī)室處和門側(cè)，由于壓縮機(jī)散熱導(dǎo)致壓縮機(jī)室內(nèi)溫度高于環(huán)境溫度一般不會出現(xiàn)凝露，因此，凝露校核計算時選取厚度最小的門側(cè)。凝露校核計算公式為3-1，因此，首先要確定相關(guān)參數(shù)：環(huán)境溫度t1為32C，箱內(nèi)空氣溫度t2為-18°C。另外，對于相關(guān)傳熱系數(shù)的規(guī)定：當(dāng)室內(nèi)風(fēng)速為O.1?0.15m/s時，a］可取3.5?11.6W/(m2-K)；箱內(nèi)空氣為自然對流(直冷式)時，a2可取0.6?1.2W/(m2?K)；雙門雙溫問冷式電冰箱，由于箱內(nèi)風(fēng)速較大，其a可取17?23W2/(m2-K)。這里選取室內(nèi)a「0.8W/(m2-K)，隔熱層絕熱系數(shù)0.02W/(m-K)，室外對流換熱系數(shù)a取11W/(m2-K)，貝1K=-—^-=0.26W/(m2-K)+亍+-以人以則外表面溫度t=t-—(-1)=32-026x(32+18)=30.8°Cw1a12高于國家標(biāo)準(zhǔn)GB8059.1的規(guī)定的凝露溫度。冷藏室凝露校核冷藏室最薄的地方仍然是門側(cè)，因此，計算方法同冷凍室，可計算出外表面溫度為t=t-—(t-1)=32-026x(32-5)=31.4Cw1a1211同樣高于國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的凝露溫度。一般情況下，如果箱體尺寸參考了市場上產(chǎn)品的尺寸，則一般不存在凝露問題，但最好進(jìn)行一下凝露校核。3.2冰箱熱負(fù)荷計算在產(chǎn)品的設(shè)計中，計算冰箱的熱負(fù)荷實(shí)際上很重要，它可以從產(chǎn)品的開發(fā)前期已經(jīng)知道產(chǎn)品的性能狀態(tài)，產(chǎn)品的制冷系統(tǒng)匹配、以及產(chǎn)品出現(xiàn)問題后能找到問題的分析點(diǎn)：知道產(chǎn)品的未來的性能狀態(tài)；知道產(chǎn)品在不同環(huán)境中的性能狀態(tài)；事先可以初步知道產(chǎn)品的能耗水平以及改進(jìn)后的狀態(tài)；可以找到產(chǎn)品設(shè)計中的缺點(diǎn)、找到改進(jìn)的方向；可以用最低成本設(shè)計產(chǎn)品；縮短產(chǎn)品的開發(fā)時間，提高產(chǎn)品開發(fā)的命中率。3.2.1電冰箱的熱負(fù)荷計算電冰箱熱負(fù)荷在冰箱設(shè)計中是一個重要參數(shù)，它與冰箱的箱體結(jié)構(gòu)、冰箱的內(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Q、開門漏熱量Q、貯物熱量Q和其它熱量Q。1234即Q=Q+Q+Q+Q(64)1、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Q1=Qa+Qb+Qc(6—5)(1)箱體隔熱層的漏熱量Qa，由于箱體外殼鋼板很薄，而其熱導(dǎo)率久值很大，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Q=KA(t1-t2)(6.6)a式中A—箱體外表面，單位為m2。傳熱系數(shù)K(單位為W/(m2?K))為115~~1++-以人以式中a——箱外空氣對箱體外表面的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，單位為W/(m2-K)；1a2——內(nèi)箱壁表面對箱內(nèi)空氣的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，單位為W/(m2-K)；6——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/(m?K)。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電冰箱，箱體后壁面的表面溫度近似取為冷凝溫度匕，也需另外計算該部分漏熱量。通過箱門與門封條進(jìn)入的漏熱量Qb由于Qb值很難用計算法計算，一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)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、其它熱量Q。這里所說的其他熱量，是指箱內(nèi)照明燈、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，在電冰箱箱體熱負(fù)荷計算時，為了安全起見一般還增加10?15%的余度，即以1.1?1.15Q的熱負(fù)荷進(jìn)行設(shè)計。3.2.2冰箱熱負(fù)荷計算案例案例一：繼續(xù)前一節(jié)的BCD168L冰箱的設(shè)計，計算箱體熱負(fù)荷。對于冰箱熱負(fù)荷計算，有的公司將計算分成制冷和不制冷兩個階段分別計算，這也是有道理的。制冷時，壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，壓縮機(jī)室溫度高于不制冷時，如果冷凝器是背掛式，則箱體背部的外表溫度也不同于環(huán)境溫度，因此，分開計算可以更精確計算。但本書作者經(jīng)過實(shí)驗(yàn)研究表明，這種分開計算提高了設(shè)計工作量，對于實(shí)際的設(shè)計卻沒有多大的意義，因此，一般不分開計算。另外，借助于計算軟件可以獲得高效準(zhǔn)確的計算結(jié)果，最簡單的就是借助MsOffice的Excel電子表格軟件進(jìn)行設(shè)計計算，可以獲得快速準(zhǔn)確的計算結(jié)果，并且適用于不同規(guī)格的冰箱設(shè)計計算。下面分步驟進(jìn)行熱負(fù)荷計算。1、冷凍室熱負(fù)荷QF計算箱體漏熱量Q1F一般的冰箱不需要考慮冷橋漏熱，因此冷凍室箱體漏熱量只包括箱體隔熱層漏熱量Qa和通過箱門與門封條漏熱量Qb兩部分。1)箱體隔熱層漏熱量Qa箱體隔熱層漏熱量按式(6—6)計算，計算時箱外空氣對箱體外表面的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)a1取11W/(m2-K),箱內(nèi)壁表面對箱內(nèi)空氣的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)a取0.8W/(m2?K)，隔熱層材料的熱導(dǎo)率入取0.02W/(m?K)。2各傳熱表面的傳熱量計算見表6-18。表6-18冷凍室負(fù)荷計算頂面?zhèn)让姹趁骈T體底面面積A/m20.26510.62760.28420.28420.2651傳熱系數(shù)0.2600.2020.2020.2600.202傳熱溫差/°c23.000050.000050.000050.000050.0000傳熱量Q/W1.58746.35072.87603.69962.6826將上表中各表面的傳熱量相加即得箱體隔熱層漏熱量Qa=17.2肌2)通過箱門與門封條漏熱量QbQb=0.15Qa=0.15X17.2=2.6W冷凍室箱體漏熱量為Q1F=Qa+Qb=17.2+2.6=19.8W考慮到其他漏熱，加上15%的余量，因此，冷凍室的熱負(fù)荷QF=19.8X1.15=22.7W。2、冷藏室熱負(fù)荷QR計算冷藏室熱負(fù)荷同冷凍室。(1)冷藏室箱體漏熱量Q1R1)箱體隔熱層漏熱量Qa冷藏室各傳熱表面的傳熱計算如表7所示。表7冷藏室負(fù)荷計算頂面?zhèn)让姹趁骈T體底面面積A/m20.26510.72490.32830.32830.2651傳熱系數(shù)0.2600.2510.2510.2510.260傳熱溫差/°C27.000027.000027.000027.0000-23.0000傳熱量Q/W1.86354.90452.22112.2211-1.5874將上表中各表面的傳熱量相加即得冷藏室箱體隔熱層漏熱量Qa=9.6W。2）通過箱門與門封條漏熱量QbQb=0.15Qa=0.15X9.6=1.4W冷藏室箱體漏熱量為Q1R=Qa+Qb=9.6+1.4=11W考慮到其他漏熱，加上15%的余量，因此，冷藏室的熱負(fù)荷QR=11X1.15=12.7W。電冰箱的總負(fù)荷為Q=QF+QR=22.7+12.7=35.4W。案例二：雙層玻璃門的傳熱計算很多冷柜或者冰箱采用的是雙層玻璃門，其傳熱示意圖如圖1所示。圖1雙層玻璃門傳熱示意圖圖1中的符號名稱如下：T.——柜內(nèi)溫度，［K］；To——環(huán)境溫度，［K］；Tig,T3——柜內(nèi)側(cè)玻璃表面溫度，［K］；Tog,Tg2——柜外側(cè)玻璃表面溫度，［K］；8——輻射黑度；dg——玻璃厚度，［m；

d——玻璃夾層厚度，［m］；aAg——玻璃導(dǎo)熱系數(shù)，［w/m?k］；Aa玻璃間氣體導(dǎo)熱系數(shù)，［w/m?k］。玻璃門的綜合傳熱系數(shù)K計算式［1］w/m*k(1)K=1w/m*k(1)1+S+*1aJaaij=l0a柜內(nèi)側(cè)傳熱系數(shù)a［1］為:f7Vig—i〔1。時liooj]5.67x[a=a+'ZC(—+--l)(r-T)￡￡igif7Vig—i〔1。時liooj]5.67x[a=a+'ZC(—+--l)(r-T)￡￡igi4i柜內(nèi)側(cè)對流換熱系數(shù)，[w/m2?k];w/m*k(2)式中：aic5.67x[/TllOOyUqqJ(-+--i)(r-r)￡￡igi4i柜外側(cè)傳熱系數(shù)a為：o輻射換熱系數(shù),[w/m2*k]o5.67x[a=a+ooc式中：aOCUooJ(-+—-i)(r-t)8￡。og1o柜外側(cè)對流換熱系數(shù)，[w/m2?k];w/m2*k(3)玻璃熱阻R為:R=￡r=￡—sJ~[w/m2*k]JX

j=iEgj(4)玻璃間氣體若純導(dǎo)熱，則傳熱系數(shù)a為:a5.67x[|XOt=—tt-+adaTV100?i(一+——1)0~T)￡￡g2g33100/)4]w/m2*k(5)若玻璃間氣體厚度較厚，則需要考慮層間對流換熱問題，則傳熱系數(shù)a為[1]a5.67x[a=a+"1005.67x[a=a+"100J1(廠+廠-1)(t2-T3)3"100)w/m2?k(6)式中:aac層內(nèi)氣體對流換熱系數(shù)，[w/m2?k];在進(jìn)行計算時’可先假定玻璃表面溫度如孔’算出a。，"aa及K值，再根據(jù)下式進(jìn)行校核計算:T=T-—T=T-—(T-T)

ogoaoi[K]KT=T+—(T-T)

igiaoi[K](7)(8)如果用式⑺和（8）計算的T°—值與開始假定值不符’則重新進(jìn)行假定計算，直到兩者熱流量相等。3.3冰箱制冷系統(tǒng)熱力參數(shù)確定和壓縮機(jī)確定、耗電量計算3.3.1冰箱制冷系統(tǒng)熱力參數(shù)確定很多設(shè)計參考書都會對冰箱制冷系統(tǒng)進(jìn)行熱力計算，但筆者認(rèn)為這種計算是浪費(fèi)時間且無意義的，因?yàn)橥ㄟ^熱力計算所得到的單位質(zhì)量制冷量、單位絕熱功等等指標(biāo)一方面與實(shí)際差距太大（因?yàn)檫@種熱力計算往往是理論計算），另一方面在缺乏制冷劑流量的情況下這些指標(biāo)參數(shù)很難轉(zhuǎn)化為對于設(shè)備選型有用的參數(shù)（制冷劑流量不等于制冷劑充注量，當(dāng)然，如果能測定制冷劑流量則另當(dāng)別論）。但是，確定制冷系統(tǒng)的熱力參數(shù)是有意義的，在冰箱樣機(jī)試制和性能測試時，判斷設(shè)計的好壞，主要的判斷依據(jù)就是實(shí)測參數(shù)對設(shè)定參數(shù)的吻合度。下面簡單介紹制冷循環(huán)的常規(guī)熱力參數(shù)。1、制冷循環(huán)的常規(guī)熱力參數(shù)我國國家標(biāo)準(zhǔn)局發(fā)布的“電冰箱用全封閉壓縮機(jī)”國家標(biāo)準(zhǔn)GB9098-88中有關(guān)確定壓縮機(jī)制冷量的試驗(yàn)條件如表所示。表事6-9我國國GB9m-8E中規(guī)定的工況蒸發(fā)溫度夔氣隹度冷瓣碧度過待篇度環(huán)境型度一裁,士CMC32.2C±3C4C±0.3C32.2T?iO.1C32.一般冰箱制冷循環(huán)熱力參數(shù)的設(shè)計規(guī)定也與表所列相同。（1）冷凝溫度tk冷凝溫度一般取決于冷卻介質(zhì)的溫度以及冷凝器中冷卻介質(zhì)與制冷劑的傳熱溫差，傳熱溫差與冷凝器的冷卻方式和結(jié)構(gòu)型式有關(guān)。電冰箱大多采用空氣自然對流冷卻方式，制冷劑的冷凝溫度等于外界空氣溫度（即環(huán)境溫度）加上冷凝傳熱溫差。冷凝傳熱溫差靠一般取10?20°C，冷凝器的傳熱性能好，可適當(dāng)取小的數(shù)值，例如采用風(fēng)速為2?3m/s的風(fēng)冷卻時，傳熱溫差A(yù)K值可取8?12C。（2）蒸發(fā)溫度t0蒸發(fā)溫度一般取決于被冷卻物體的溫度以及蒸發(fā)器中制冷劑與被冷卻物體的傳熱溫差。電冰箱的蒸發(fā)溫度等于箱內(nèi)溫度減去傳熱溫差，一般傳熱溫差以取5?10C，如采用風(fēng)冷卻式（間冷式）時傳熱溫差可取5C，箱內(nèi)溫度一般參照星級要求選取。（3）回氣溫度tG回氣溫度（即過熱溫度）取決于蒸氣離開蒸發(fā)器時的狀態(tài)和回氣管的長度。電冰箱采用全封閉壓縮機(jī)，一般以進(jìn)入殼體的狀態(tài)為吸氣狀態(tài)，可根據(jù)壓縮機(jī)標(biāo)定的工況選取，該值越低對壓縮機(jī)運(yùn)行越有利。一般回氣溫度要小于或等于環(huán)境溫度，即進(jìn)入壓縮機(jī)前的回氣管溫用手摸一般有涼的感覺，或者有微微凝露，但不應(yīng)該有結(jié)霜，制冷劑進(jìn)入壓縮機(jī)后，由于電機(jī)加熱吸入氣缸前過熱蒸氣溫度達(dá)60°C左右。（4）過冷溫度ts過冷溫度取決于液體制冷劑在回氣管中進(jìn)行熱交換的程度。冷凝后的制冷劑在冷凝器末端已達(dá)到環(huán)境溫度值，再與回氣管進(jìn)行熱交換得到冷卻。一般過冷溫度等于環(huán)境溫度減去過冷度，過冷度可取15-32C。綜合上述，可以確定出冰箱制冷系統(tǒng)的設(shè)計工況，某溫帶型冰箱（制冷劑為R600a）X況如表所示（80改60）。10制冷系統(tǒng)的?［定工況（單位為C）工況參數(shù)冷撒說度4熬發(fā)湛度站國氣溫度活過冷濕度蹤設(shè)計例脩SL4-2532(80)17餐數(shù)來源環(huán)境溫度加上持燃傳熱制卷心-1^-7上箱要求溫度減去傳熱蕓差寇y進(jìn)入壓照機(jī)殼體前狀態(tài)，括與值為實(shí)際吸入氣W前的過魅裁氣&=32—15環(huán)境溫度威去過降度將這些參數(shù)在壓-焓圖上進(jìn)行標(biāo)示，如圖所示。圖6-17電低箱制冷系統(tǒng)壓-常圖此壓-焓圖中所示狀態(tài)點(diǎn)是理想狀態(tài)的工況點(diǎn)，與實(shí)際運(yùn)行可能不是很吻合，但具有一定的參考價值。3.3.2壓縮機(jī)的選擇1、壓縮機(jī)選型原則電冰箱壓縮機(jī)均采用全封閉式壓縮機(jī)。對于冰箱廠，一般無制造冰箱壓縮機(jī)的能力，只能在進(jìn)行電冰箱設(shè)計時，直接根據(jù)設(shè)計任務(wù)書所提出的制冷量的大小從已有產(chǎn)品中選擇壓縮機(jī)。壓縮機(jī)選型時，主要的參考資料是各種壓縮機(jī)的全性能曲線。全性能曲線如圖6-18所示。圖中t0為蒸發(fā)溫度，tk為冷凝溫度。作圖時，過冷溫度和吸氣溫度由制造廠決定，壓縮機(jī)制造廠提供每種型號壓縮機(jī)的全性能曲線。用全性能曲線選擇壓縮機(jī)的方法如下：①通過制冷系統(tǒng)的熱力計算，求出在計算工況tk、t0時的制冷量；②參照各種壓縮機(jī)的全性能曲線，選擇壓縮機(jī)。所選用的壓縮機(jī)應(yīng)滿足計算工況下的制冷量，并應(yīng)有高的制冷系數(shù)，同時要顧及產(chǎn)品的質(zhì)量，價格和安裝尺寸。

!—TI|1f7kJ$0多5trcI1禎3D—2^-2015—10—50S津<曲文寡蒸發(fā)溫度tK,圖6-18壓蜩機(jī)的全性能明蝶2、壓縮機(jī)選型案例繼續(xù)前一節(jié)BCD-168冰箱的設(shè)計，為該冰箱選擇合適的壓縮機(jī)。前面已經(jīng)計算得出BCD-168冰箱的熱負(fù)荷為35.4W，這種制冷量的壓縮機(jī)選擇性很大，可以選擇COP在1.7以上的高效壓縮機(jī)，但價格相對較高，也可以選擇COP和價格都相對較低的壓縮機(jī)。本書選擇黃石東貝R600a冰箱壓縮機(jī)，該廠出產(chǎn)的壓縮機(jī)參數(shù)表如表所示。壓縮機(jī)的選擇首先要確定壓縮機(jī)的開機(jī)時間比，并根據(jù)開機(jī)時間比折算制冷量，最后依照制冷量和COP選擇合適的壓縮機(jī)。開機(jī)時間比n確定開機(jī)時間比指的是壓縮機(jī)的開機(jī)時間占總的冰箱制冷時間的比率，也稱運(yùn)行系數(shù)，一般壓縮機(jī)在32°c環(huán)境下合適的開機(jī)時間比是30~35%,在38%環(huán)境溫度下開機(jī)時間比一般在45~50%左右。壓縮機(jī)選取本案例在32C環(huán)境溫度下選擇開機(jī)時間比為35%,則壓縮機(jī)在35%的開機(jī)時間內(nèi)要完成35.4W的制冷量，所以壓縮機(jī)的額定制冷量Q:Q=35.4/0.35=101W即應(yīng)該按照101W的制冷量選擇壓縮機(jī)。根據(jù)表，在101W制冷量范圍的有S65CY、SU60CY、SZ60CY幾種型號，其COP分別為1.35、1.6、1.72，本文選擇COP為1.6的SU60CY壓縮機(jī)，其制冷量100W。3.3.3冰箱耗電量預(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)算冰箱的耗電量。壓縮機(jī)功率W計算公式如下:W=-^=100=62.5WCOP1.6壓縮機(jī)耗電量P計算：P=WX門二62.5X0.35=21.9W=0.53kW.h/24h即壓縮機(jī)耗電量為0.53度/天。3.4直冷冰箱蒸發(fā)器的設(shè)計3.4.1蒸發(fā)器設(shè)計的基本原則和方法在前面章節(jié)曾介紹過冰箱常用的蒸發(fā)器包括:鋁復(fù)合板式蒸發(fā)器（目前常用的是吹脹工藝形成的復(fù)合板式蒸發(fā)器，簡稱吹脹式蒸發(fā)器）、管板式蒸發(fā)器、絲管式蒸發(fā)器和翅片盤管式蒸發(fā)器。其中翅片盤管式主要用在間冷式冰箱，其余的較多用在直冷式冰箱。翅片盤管式蒸發(fā)器的計算可參考空調(diào)器換熱器的計算方法，這里主要介紹自然對流空冷器的計算方法。對于自然對流式空冷器，管外側(cè)即使考慮輻射后其總表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)仍遠(yuǎn)小于管內(nèi)制冷劑沸騰時的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。因此傳熱的主要熱阻仍在空氣側(cè)，除翅片式自然對流空冷器外，蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)基本上等于管外側(cè)的總表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。目前還沒有見到針對電冰箱用蒸發(fā)器的國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，已有的標(biāo)準(zhǔn)如CB8059.1—87《家用制冷器具電冰箱（冷藏箱）》，GB8059,2--87《家用制冷器具電冰箱（冷藏冷凍箱）》及GB8059.3-87《家用制冷器具冷凍箱》及輕工部標(biāo)準(zhǔn)SG215-84等均是對整臺冰箱制訂的，對于間冷式冰箱中的強(qiáng)制對流翅片管蒸發(fā)器，其計算方法與空調(diào)器用蒸發(fā)器大致相同，而直冷式電冰箱的蒸發(fā)器看似簡單，但是精確計算卻難度較大，涉及非穩(wěn)態(tài)、三維、復(fù)雜形狀封閉空腔、有離散冷源、蒸發(fā)器外側(cè)對流與輻射耦合、蒸發(fā)器內(nèi)、外側(cè)換熱的耦音、箱內(nèi)食品種類與堆放方式等復(fù)雜因素，為此國內(nèi)、外一些著名的公司對蒸發(fā)器的設(shè)計均與冰箱整機(jī)性能一起用計算機(jī)進(jìn)行大規(guī)模動態(tài)數(shù)值計算。對冰箱用蒸發(fā)器作手算時，下列熱工參數(shù)可供參考：1）室內(nèi)環(huán)境溫度32°C，空氣有輕微流動（在自然對流作用下引起的微風(fēng)，風(fēng)速為0.1?0.15m/s）時，空氣與冰箱外壁間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)（包括輻射影響）約在3.5?8.1W/（m2.K）之間，一般可取為5.8W/（m2.K），如果空氣有其它擾動源使風(fēng)速稍增大，則傳熱系數(shù)可增大到11.63W/（m2.K）。2）在直冷式冰箱（冷藏室內(nèi)有貯物時），由于自然對流引起箱內(nèi)空氣的流動很微弱，風(fēng)速約為0.11?0.12m/s，箱內(nèi)空氣與冰箱內(nèi)壁間的傳熱系數(shù)約在0.6?2.3W/（m2.K）之間，一般可取1.8W/（m2.K）。3）在間冷式冷箱內(nèi)，由于風(fēng)機(jī)使箱內(nèi)空氣作強(qiáng)制對流，風(fēng)速約為0.5?l.0m/s，箱內(nèi)空氣與冰箱內(nèi)壁間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)約在17?23W/（m2.K）之間，一般

可取20W/（m2.K）。4）對于一般電冰箱采用的板管式與鋁復(fù)合吹漲式蒸發(fā)器，蒸發(fā)器外表面與箱內(nèi)空氣間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)在11.6?14W/（m2.K）。5）對于間冷式冰箱中采用的強(qiáng)制對流翅片管式蒸發(fā)器，其外表面與空氣間的傳熱系數(shù)在18?35W/（m2.K）之間。6）在計算箱體的漏熱時，冰箱內(nèi)、外側(cè)表面?zhèn)鳠釤嶙枵伎偀嶙璞容^小，主要熱阻集中在絕熱層，即使在絕熱層厚度最薄處，二側(cè)表面?zhèn)鳠崴嫉臒嶙枰膊怀^30%，而在絕熱層最厚處（冷凍機(jī)背部）只占10%以下。7）總體而言，冷凍室的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)大于冷藏室的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，門及底部的傳熱系數(shù)較其他部位要小。3.4.2管板式和吹脹式蒸發(fā)器的設(shè)計方法冰箱中常見的管板式和吹脹式蒸發(fā)器，可以看作是一種復(fù)雜的翅片式換熱器，其肋化系數(shù)仍可定義為蒸發(fā)器外表面積與管內(nèi)表面積之比。一般電冰箱的管板式蒸發(fā)器，其肋化系數(shù)在3.5?4,5之間，而吹脹式蒸發(fā)器的肋化系數(shù)在4.5?6.O之同。為了精確計算蒸發(fā)器外表面的自然對流換熱和輻射換熱，必須首先計算出外表面（翅片表面）的溫度分布，而翅片表面的溫度分布又與局部表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)相耦臺，因此，迄今為止尚無通用的計算方法，對特定幾何結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù)的蒸發(fā)器能用大規(guī)模數(shù)值計算的方法進(jìn)行計算，這不僅計算工作量大，而且由于計算對象本身的復(fù)雜性，不得不引入許多簡化假設(shè)，使計算精度受限。因此這是一種正在發(fā)展的極有前途的設(shè)計方法。對于工程設(shè)計，目前主要仍依賴經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，一般家用冰箱采用的管板式與吹脹式蒸發(fā)器其表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)ao在11?14W/（m2.K）之間（未結(jié)霜狀態(tài)）。對于家用冰箱的管板式蒸發(fā)器和吹脹式蒸發(fā)器可以用下列方法估算所需傳熱面積。傳熱面積A（單位為m2）為：心204]，,、……T、k(t—t)+5.67s[(——卜)4—ao100

4]Q=kA(t—t)4]Q=5.67M[(二)4-4]TOC\o"1-5"\h\zR100k-1S1A+o-an^aA門=—(A+An)0th(mh)mhnmhfA=兀dlA2=2hl式中：Q一蒸發(fā)器所需的制冷量，單位為W；oQ一通過對流換熱的傳熱量，單位為W；cQ一通過輻射換熱的傳熱量，單位為W；Rk一傳熱系數(shù)，單位為W/(m2.K),管板式蒸發(fā)器一般在8?11.7W/(m2.K);a一空氣側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，一般取11.6W/(m2.K);*一管內(nèi)制冷劑側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，單位為W/(m2.K);ns—表面效率；nf一翅片效率；A—管表面積(一次表面)，單位為m2；1A一翅片表面積(二次表面)，單位為m2；2h-單脊翅片的翅片高度，單位為n；m一翅片參數(shù)，m=::%叫5fAf-翅片熱導(dǎo)率，單位為W/(m.K)；5f一翅片厚度，單位為m；l一翅片沿管軸線方向的長度，單位為m；

ta—冷凍室溫度，單位為°C；t一蒸發(fā)溫度，單位為C；0￡一霜層表面黑度，一般可取￡=0.96；T「T。一以熱力學(xué)溫度表示的冷凍室溫度和蒸發(fā)溫度，單位為K。舉例：某直冷式電冰箱，采用鋁復(fù)合板吹脹式蒸發(fā)器，吹脹成的半圓形通道的內(nèi)徑d=8mm，管壁厚1mm。肋化系數(shù)8=5.5。若蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑的平均蒸發(fā)溫度t「-20.5C,箱內(nèi)空氣溫度to=5C，該冰箱所需的制冷量Qo=200W，管內(nèi)制冷劑沸騰傳熱系數(shù)ai=1160W/(m2.K)，管外空氣側(cè)對流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)a。=12W/(m2.K)，表面效率〃s=0.8。試估算該蒸發(fā)器需要的傳熱面積。計算通過對流換熱的傳熱量傳熱系數(shù)k1一=9.182W/1一=9.182W/(m2.K)+上——x5.5+aAan116012x0.8傳熱溫差(t-t0)t-t0=5-(-20.5)=25.5C每單位面積通過對流換熱的傳熱量乏=k(t-1)=9.182x25.5=234.141w/m2每單位面積通過輻射換熱的傳熱量QTT5+273273—205Q=5.67s[(a)4-(0)4]=5.67x0.96[()4-()4]=103.854A100100100100w/m2200所需的傳熱面積(外表面積)A=^0==0.592m2k(t-t)+5.67s[(Ta)4-(T0)4]234.141+103.854ao100100方法二：近似算法200直接利用管板式與吹脹式蒸發(fā)器其表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)ao在11?14W/(m2.K)之間這一數(shù)據(jù)進(jìn)行估算。對于制冷劑透過金屬管與外界空氣進(jìn)行換熱，制冷劑側(cè)換熱系數(shù)k一般在1000W/(m2.K)以上，即熱阻R=1/kW0.001m2.K/W；對于銅管，熱阻R二壁厚0/入二0.001/398m2.K/W,而對于鋁管，其熱阻也很??；對于空氣側(cè)，換熱系數(shù)一般在20W/(m2.K)以內(nèi)，其熱阻遠(yuǎn)大于制冷劑側(cè)和管壁，最大的熱阻在空氣側(cè)，因此，可以不考慮管壁導(dǎo)熱熱阻和制冷劑側(cè)對流換熱熱阻，直接用表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)作為管路的綜合換熱系數(shù)，這里取k=13，則A=—^o—=200——=0.6m2K(t-10)13x(5+20.5)從結(jié)果看，與復(fù)雜計算結(jié)果并沒有很大誤差。3.4.3蒸發(fā)器設(shè)計實(shí)例繼續(xù)前面的BCD-189冰箱的選型設(shè)計，現(xiàn)在為該冰箱選擇合適的蒸發(fā)器，蒸發(fā)器的聯(lián)結(jié)方式為串聯(lián)，即低溫制冷劑先進(jìn)入冷凍室蒸發(fā)器然后再進(jìn)入冷藏室蒸發(fā)器。冷藏室蒸發(fā)器選擇管板式蒸發(fā)器，隱藏于冷藏室背部發(fā)泡層內(nèi)側(cè)。冷凍室蒸發(fā)器型式確定為層架絲管式。如前所述，蒸發(fā)器的設(shè)計可以選擇復(fù)雜算法和簡化算法，復(fù)雜算法適合于編制計算程序計算，而簡化算法適合于手工計算，兩者的計算偏差不大，所以這里選擇簡化算法。1、冷藏室蒸發(fā)器設(shè)計冷藏室管板式蒸發(fā)器傳熱系數(shù)在11.6?14W/(m2.K)，如果蒸發(fā)器與冷藏室空氣直接接觸，則可以直接選擇換熱系數(shù)為11.6?14W/(m2.K)，但如果蒸發(fā)器還需要透過冷藏室內(nèi)膽塑料傳熱，則傳熱系數(shù)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)只能為原傳熱系數(shù)的40%左右，即4.6~5.6W/(m2.K)。本計算選擇傳熱系數(shù)為5W/(m2.K)。已知冷藏室熱負(fù)荷12.7W，蒸發(fā)管外徑為6.5mm，則由Q=KAAt和也二-23.3-(-5)=28.3°C可計算出蒸發(fā)管長為4.05m(實(shí)際蒸發(fā)器管長4.18m)。2、冷凍室蒸發(fā)器設(shè)計冷凍室采用層架絲管式蒸發(fā)器，絲管式蒸發(fā)器傳熱系數(shù)為8?10w/m2.k，本計算選擇傳熱系數(shù)為10W/(m2.K)。已知冷凍室熱負(fù)荷為22.7W，蒸發(fā)管管徑8mm，則由Q=KAAt和At=-23.3-(-18)=5.3C可計算蒸發(fā)管長為15.1m(實(shí)際產(chǎn)品管長14.5m)。

3.5冰箱冷凝器設(shè)計3.5.1冰箱用的冷凝器冰箱常用的冷凝器為如圖所示的絲管式和內(nèi)藏式冷凝器。圖＞26絲管式冷凝器枝箱璧式冷凝器q螳瞥式移凝器t）圖＞26絲管式冷凝器枝箱璧式冷凝器q螳瞥式移凝器t）箱壁式冷程器Czk-ifl}/T圖3-27絲管式冷廨器和箱壁式冷凝器的空氣側(cè),表面符熱系數(shù)1—維管式冷蝶器水平超置I包括福射擦熱）2一蛇管或冷毓舞重直放置（相括棒射換熱）3一絲管式冷凝器在家用成費(fèi)中應(yīng)用〈不包粘藕射換熱）4一箱壁式冷餐器在家用冰箱中應(yīng)用（不包括輜射換熱）在絲管式冷凝器和內(nèi)藏式冷凝器中，制冷劑均在管內(nèi)自上而下逐漸冷凝，為便于制冷劑液體的順暢流出，在制造冷凝器時，蛇管中每一水平方向的傳熱管均宜將制冷劑的排出端向下稍傾斜一定角度。在市場上出售的家用冰箱中，亦可見絲管式冷凝器的鋼絲里水平方向，這種結(jié)構(gòu)形式的冷凝器不利于制冷劑液體的排出。絲管式冷凝器和內(nèi)藏式冷凝器實(shí)際應(yīng)用及實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明，在相同傳熱溫差條件下，絲管式冷凝器的空氣側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)較內(nèi)藏式冷凝器的空氣側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)約高30%。圖3-27所示為絲管式冷凝器和內(nèi)藏式冷凝器的空氣側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)與傳熱溫差的關(guān)系曲線。從圖3-27還可看出，絲管式冷凝器的放置方式對空氣側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的大小有較大影響，當(dāng)冷凝器水平放置時，其表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)較垂直放置時的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)大20%左右。目前，絲管式冷凝器在家用冰箱中應(yīng)用時大多采用垂直安裝方式，理論分析及實(shí)驗(yàn)均表明，絲管式冷凝器稍向外傾斜30?50的微小角度，其空氣表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)即可提高10%?15%。3.5.2絲管式冷凝器的設(shè)計1、絲管式冷凝器設(shè)計的幾個關(guān)鍵問題結(jié)構(gòu)參數(shù)及型式絲管式冷凝器冷凝管采用復(fù)合鋼管(鋼管外鍍銅，俗稱邦迪管)，鋼管外徑門二4.5?7mm，鋼絲直徑d=1.2?2.0mm，鋼絲間距s=5?7mm，蛇管管節(jié)距s「35?50mm，且s/d=4.0?4.2,s/d=9.1?9.4。wwbb同時考慮自然對流換熱及輻射換熱在冰箱用絲管式冷凝器中，空氣側(cè)壁面與空氣之間的換熱屬空氣自然對流熱交換，在設(shè)計及使用條件下，其自然對流換熱系數(shù)不大，因此輻射換熱不能忽視。此外，由于管內(nèi)制冷劑的凝結(jié)換熱系數(shù)較空氣側(cè)換熱系數(shù)大得多，冷凝器的換熱熱阻則主要是外側(cè)壁面與空氣之間的換熱熱阻，因此在絲管式冷凝器的設(shè)計計算中，可僅考慮計算空氣側(cè)的換熱系數(shù)而不計算管內(nèi)制冷劑側(cè)的換熱系數(shù)。制冷劑過熱蒸汽溫度對空氣側(cè)換熱強(qiáng)度的影響在冰箱中，無論是否設(shè)置預(yù)冷蛇管，進(jìn)入冷凝器的制冷劑蒸汽均為過熱蒸汽，而空氣側(cè)自然對流換熱強(qiáng)度及輻射換熱強(qiáng)度均與傳熱溫差有較大關(guān)系，無疑，在冷凝器中換熱的初始階段稱為過熱段，其傳熱溫差比后一階段稱為飽和段要大得多。根據(jù)計算，過熱段的全換熱系數(shù)要比飽和段的全換熱系數(shù)大左右。因此，在冷凝器的設(shè)計計算時，必須根據(jù)過熱段及飽和段的不同傳熱溫差分別計算其換熱系數(shù)?？諝馀c壁面之間的自然對流換熱關(guān)系式目前適用于冰箱絲管式冷凝器空氣側(cè)自然對流換熱系數(shù)計算的關(guān)系式并不多見，已見到的少數(shù)關(guān)系式經(jīng)實(shí)際計算檢驗(yàn)均有一定誤差。經(jīng)反復(fù)計算檢驗(yàn)，認(rèn)為下列關(guān)系式用于絲管式冷凝器自然對流換熱系數(shù)計算有一定準(zhǔn)確性。a=0.94匕[(Sd)(七一dw)]0.155?(PrGr)0.26(W/m2.°C)(1)od(s-d)2+(s-d)2ffebbww其中：人f一空氣導(dǎo)熱系數(shù)，W/m.C；可查附錄；db一管外徑,m；sb一蛇管上下相鄰管中心距,m；

d一鋼絲外徑,m；ws—鋼絲節(jié)距,m；Pr一空氣的普朗特準(zhǔn)數(shù)；可查附錄fGrf一空氣的葛拉曉夫準(zhǔn)數(shù)，由下式計算:(2)其中g(shù)—重力加速度，g=9.81m/s2；乃一空氣的體積膨脹系數(shù),1/°C,空氣的體積膨脹系數(shù)可以近似采用理想氣體狀態(tài)方程進(jìn)行計算；△t一傳熱溫差，C；V一空氣的運(yùn)動粘度，m2/s；de一當(dāng)量直徑，由下式計算d=s?[(―—2.76dsdd=s?[(―—2.76dsd1+2—b?W-sdwbsd—)O.25+2—b?W?門bSWdbf]4(m)(3)上述幾個式子中的定性溫度為壁面與空氣之間的平均溫度。2、絲管冷凝器的設(shè)計計算方法冷凝器過熱段和飽和段的傳熱溫度有較大區(qū)別，應(yīng)分段進(jìn)行計算，其分段計算方法及步驟如下：確定過熱段及飽和段傳熱溫差；確定過熱段及飽和段傳熱溫差。根據(jù)定義，當(dāng)考慮肋效率時，其傳熱溫差為管壁溫度與空氣溫度之差，忽略管壁熱阻，則傳熱溫差可為管內(nèi)制冷劑的溫度與空氣溫度之差。在過熱段，制冷劑進(jìn)口溫度高，在換熱過程中溫度逐漸下降至冷凝壓力下的飽和蒸汽溫度即冷凝溫度，因此過熱段的傳熱溫差應(yīng)為對數(shù)平均溫差，即(4)At'—tAt'=jt'—tIna(4)式中t'—過熱蒸汽溫度，°C；tk—冷凝溫度，Ct一空氣溫度，C。飽和段傳熱溫差：冷凝器出口制冷劑一般尚未達(dá)到過冷狀態(tài)，即出口制冷劑溫度仍為冷凝溫度,也就是說在飽和段管內(nèi)制冷劑溫度不變，那么飽和段的傳熱溫差為At"=t-1(5)分別計算過熱段和飽和段自然對流換熱系數(shù)及輻射換熱系數(shù)選取傳熱管及鋼絲規(guī)格，確定管間距及鋼絲間距，即可分別計算各段自然對流換熱系數(shù)及輻射換熱系數(shù)。分別計算各段傳熱面積過熱段傳熱面積：A'=(Q-(6)(a「+a為At'飽和段傳熱面積A"=(7)(a「+a〉A(chǔ)t”式中：A'、A"-各段傳熱面積，包括管面面積及鋼絲外表面積；af、af--各段自然對流換熱系數(shù)，W/m2.C；a「a「一各段輻射換熱系數(shù)，W/m2.C；At'、At”一各段傳熱溫差，C；0、Q”一各段熱負(fù)荷，W；n—表面效率，由上式計算：n=Ah*『（8）氣+氣其中：Ab—每米管長管面面積，m2/m；A—每米管長上鋼絲外表面面積，m2/m。（5）確定冷凝器整體尺寸TOC\o"1-5"\h\z1）傳熱面積：A=A'+A"（m2）（9）2）蛇管總長：L=A（m）（10）Ab+A3）蛇管水平根數(shù)根據(jù)冰箱寬度取冷凝器有效寬度為b（m）,則蛇管水平根數(shù)：N=L（11）b4）冷凝器有效高度：已知管間距s（m），則QbH=N?sb（m）（12）3、絲管式冷凝器設(shè)計示例已知某制冷系統(tǒng)，制冷劑為R600a,熱負(fù)荷為180W,冷凝溫度為50°C，壓縮機(jī)機(jī)殼出口制冷劑蒸汽溫度為80C，初露管出口溫度為35C，不設(shè)預(yù)冷盤管，空氣溫度為32C。解：方法一：詳細(xì)計算法（1）過熱段及飽和段熱負(fù)荷計算查取R600a的壓焓圖（附錄），可以查取過熱蒸汽焓、飽和蒸汽焓、過冷液體焓，可求得過熱段負(fù)荷占總負(fù)荷的19%，則過熱段負(fù)荷Q為34.2W，考慮到初露管的負(fù)荷占總負(fù)荷的40%左右，所以飽和段熱負(fù)荷Q"為73.8W。（2）過熱段和飽和段傳熱溫差由式（4），過熱段傳熱溫差30.6C，由式（5），知飽和段傳熱溫差18C。（3）自然對流換熱系數(shù)：取管外徑d=4.5mm,鋼絲直徑d=1.2mm，鋼絲間距s=5mm，蛇管管節(jié)距s=42mm。bwwb取當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?.01325X105Pa，由空氣物性參數(shù)表（附錄）查得熱導(dǎo)率A=0.02799W/m.k，運(yùn)動粘度，=17.569X10-6m2/s，體膨脹系數(shù)8=0.00313K-1,普朗特數(shù)Pr=0.6984，取翅片效率nf=0.85。由式(1)求得a'=9.32w/m2.°C、a''=8.2w/m2.°C。輻射換熱系數(shù)由下式計算,T、,T、(W)4+(a)4a廣5.67c1。。/。。其中￡為冷凝器表面黑度，因?yàn)橐话憷淠鞅砻嫱亢谄?，所以可取?0.97,Tw為壁面平均絕對溫度，Ta為空氣絕對溫度，△《為傳熱溫差，則可求得：a'=7.91w/m2.C、a"=6.82w/m2.C。傳熱面積：由(6)、(7)式計算出A'=0.074m2，A”=0.39m2。則總的換熱面積A=0.464m2。冷凝器整體尺寸由式(10)知傳熱管總長L=6.0m，取冷凝器有效寬度b=0.4m。由式(11)蛇管水平根數(shù)N=15根。冷凝器的實(shí)際高度為0.63m。方法二：簡易的計算方法絲管式冷凝器的實(shí)驗(yàn)傳熱系數(shù)k為12~17.5w/m2.C。取k=14w/m2.C。直接扣去除露管的熱負(fù)荷40%，則冷凝器的總負(fù)荷為108W。冷凝器與空氣的換熱溫差米用飽和段溫差△t=50-32=18C，則直接用A=———=—0.43m2，與方法k-At14-18一結(jié)果誤差不是很大，所以該方法可以作為一種粗糙的近似算法。3.5.3內(nèi)藏式冷凝器的設(shè)計計算內(nèi)藏式冷凝器是將蛇管粘貼(或焊貼)在箱壁內(nèi)側(cè)組成的一種冷凝器，在內(nèi)藏式冷凝器中，箱體金屬板作為整體在冷凝器中起翅片作用，金屬板的厚度一般在0.4?lmm之間。內(nèi)藏式冷凝器通常布置在箱體的背面以及箱體側(cè)面的?面或兩面上，蛇管管節(jié)距即每一水平管所占箱壁高度h=50?60mm。內(nèi)藏式冷凝器的設(shè)計計算與絲管式類似，幾點(diǎn)區(qū)別：由于箱體金屬板其翅片作用，因此，內(nèi)藏式冷凝器的翅片效率門了=0.87?0.89，略大于絲管式；內(nèi)藏式冷凝器箱體一般為白色漆，因此，外表面輻射黑度￡=0.85；內(nèi)藏式冷凝器實(shí)驗(yàn)綜合傳熱系數(shù)為9?12W/m2“C，這可以作為估算的依據(jù)。如果原來系統(tǒng)采用的是絲管式冷凝器，現(xiàn)在改為內(nèi)藏式可以在絲管式冷凝器的換熱面積基礎(chǔ)上增加30%作為內(nèi)藏式冷凝器的換熱面積。3.5.4冷凝器設(shè)計案例繼續(xù)BCD-168的設(shè)計，確定冷凝器的尺寸。由于外掛的絲管式冷凝器往往會因?yàn)樵陂L途運(yùn)輸過程中管折而造成泄漏，所以目前廠家一般會選擇內(nèi)藏式冷凝器。內(nèi)藏式冷凝器隱藏在發(fā)泡層內(nèi)，不會由于碰撞而管折，但需要保證不要把冷凝器的接管焊接點(diǎn)埋藏，而是設(shè)在壓縮機(jī)室內(nèi)。1、確定冷凝器散熱負(fù)荷冰箱所需要釋放的熱量包括冰箱的熱負(fù)荷以及由于電能消耗而引入的熱量，這構(gòu)成了冰箱的散熱負(fù)荷。冰箱的散熱負(fù)荷一部分通過壓縮機(jī)和少量外露制冷劑管散發(fā)，約90%(經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù))依靠冷凝器散發(fā)。因此，冷凝器熱負(fù)荷Qc計算式為:Qc=0.9(Q+Q’)式中，Q為冰箱熱負(fù)荷，Q'為壓縮機(jī)平均功率，兩者單位都是叩。壓縮機(jī)由于存在運(yùn)行時間和停機(jī)時間，因此平均功率指的是壓縮機(jī)在某段時間內(nèi)的綜合平均功率。已知BCD168冰箱熱負(fù)荷Q=35.4W，冰箱壓縮機(jī)運(yùn)行功率W=65W和運(yùn)行時間比n二0.35。貝娘'=WXn=65X0.35=21.9WQc=0.9(Q+Q’)=0.9X(35.4+21.9)=51.6W2、冷凝器尺寸計算選用內(nèi)藏式冷凝器，內(nèi)藏式冷凝器實(shí)驗(yàn)綜合傳熱系數(shù)為9?12W/m2?C，這里選擇傳熱系數(shù)為12W/m2?C，傳熱溫差22.4C。則由Q=KAAt可計算出冷凝器散熱面積A=0.19m2,選擇冷凝管管徑為4mm，則計算管長為15.3