製冷系統課程設計說明書
熱能與動力工程專業
3kw機組,半封閉壓縮機,風冷冷凝器,風冷蒸發器,毛細管,製冷劑r22,蒸發溫度5℃,過熱度20℃,冷凝溫度50℃,過冷度5℃
1、選型條件:製冷量3kw,製冷劑r22,蒸發溫度5℃,過熱度20℃,冷凝溫度50℃,過冷度5℃。
2、選型結果:使用壓縮機選型軟體select 6,選擇型號為dkm-75的半封閉往復式壓縮機。
a.其基本引數如下:製冷量3.15kw,輸入功率1.06kw,cop為2.97,電流(400v)2a,質量流量18.9g/s,放熱3.65kwb.
b.其技術引數:
c.壓縮機圖紙:
d.附件
3、壓縮機的定位與固定
定位見設計製圖;固定方法:將壓縮機焊接在鋼板上,再將鋼板與外機底部用螺拴固定。
1、迴圈工況:
根據已知條件,通過壓焓圖以及相關公式求出如圖1-1各關鍵點引數值:
圖1-1 蒸汽壓縮式製冷迴圈p-h圖
(其中1-2s是壓縮機實際壓縮過程,而1-2是壓縮機理論壓縮過程,為等熵過程。)
2、熱力計算:
(1)單位質量製冷量
q0=h0-h4=407.143 kj/kg -256.384 kj/kg =150.759 kj/kg
(2)單位容積製冷量
=q0/v1=150.759 kj/kg /0.044645 m3/kg=3376.840kj/m3
(3)理論比功
=h2-h1=455.261 kj/kg-421.903 kj/kg=33.358 kj/kg
(4)指示功率
i=/ηi=33.358 kj/kg /0.8=41.698 kj/kg
(5)效能係數。
理論值 cop=q0/=150.759 kj/kg /33.358 kj/kg =4.52
指示值 copi= q0/=150.759 kj/kg /41.698 kj/kg=3.62
(6)冷凝器的單位負荷
h2s=+h1=41.698 kj/kg+421.903 kj/kg=463.601 kj/kg
=h2s-h3=463.601 kj/kg-256.384 kj/kg=207.217 kj/kg
(7)製冷劑迴圈質量流量
=φ0/q0=3 kw/150.759 kj/kg=0.01990kg/s
(8)實際輸氣量和理論輸氣量
=v1= 0.01990kg/s×0.044645 m3/kg=0.00089m3/s
=/λ=0.00089 m3/s /0.8=0.00111 m3/s
(9)壓縮機的理**率和指示功率
p==0.01990kg/s×33.358 kj/kg =0.664 kw
pi=p/ηi=0.664kw/0.8=0.830kw
(10)冷凝器熱負荷
φk==0.01990kg/s×207.217 kj/kg=4.124kw
四、蒸發器設計計算
1、設計工況:
進口空氣的乾球溫度是ta1=27℃,溼球溫度是ts1=19.5℃;管內製冷劑r22的蒸發溫度t0=5℃,當地大氣壓101.32kpa;要求出口空氣的乾球溫度t=17.
5,溼球溫度t=14.6;蒸發器製冷量=3000w。
2、計算過程:
選定蒸發器的結構引數
選用的紫銅管,翅片選用厚為的鋁套片,翅片間距。管束按正三角形叉排排列,垂直於流動方向的管間距,沿流動方向的管排數,迎面風速=2m/s。
計算幾何引數
翅片為平直套片,考慮套片後的管外徑為
沿氣流流動方向的管間距為
沿氣流方向套片的長度
mm每公尺管長翅片的外表面面積
每公尺管長翅片間的管子表面面積
每公尺管長的總外表面面積
每公尺管長的外表面面積
每公尺管長的內表面面積
每公尺管長平均直徑處的表面面積
由以上計算得
備註:銅管內徑di=0.0086mm
計算空氣側幹表面傳熱系數
1) 空氣的物性
空氣的平均溫度為
空氣在此溫度下的物性約為
, , ,
2) 最窄介面處的空氣流速
3)空氣側幹表面傳熱系數
空氣側幹表面傳熱系數計算
52.66
(4)確定空氣在蒸發器內的狀態變化過程
根據給定的空氣進出口溫度,由濕空氣的圖可得
, , ,。
在圖上接空氣的進出口狀態點1和點2,並延長與飽和空氣線(相交於點,該點的引數是,℃,。
在蒸發器中,空氣的平均比焓為
在h-d圖上按過程線與線的交點讀得,。
析溼係數可由下式確定:
(5)迴圈空氣量的計算
=1271 kg/h
進口狀態下空氣的比體積可由下式確定:
故迴圈空氣的體積流量為
(6)空氣側當量表面傳熱系數的計算
當量表面傳熱系數
對於正三角形叉排排列的平直套片管束,翅片效率可由式=計算,叉排翅片可視為正六角形,且此時翅片的長對邊距離和短對邊距離之比為=1, = =故
肋片折合高度為
59.06
故在凝露工況下的翅片效率為
0.8846
當量表面傳熱系數為
=73.77
(7)管內r22蒸發時表面傳熱系數的計算
r22在時的物性為:
飽和液體的比定壓熱容
飽和蒸汽的比定壓熱容
飽和液體的密度
飽和蒸汽的密度
汽化潛熱
飽和壓力
表面張力
液體的動力粘度
蒸汽的動力粘度
液體的熱導率
蒸汽的熱導率
液體普朗特數
蒸汽普朗特常數
r22在管內蒸發的表面傳熱系數可由式=計算。已知r22進入蒸發器時的乾度,出口乾度,則r22的總質量流量為
作為迭代計算的初值,取11.3,r22在管內的質量流速為,則總的流通截面面積為
每根管子的有效流通截面面積為
蒸發器的分路數
3.06
取z=3,則每一分路中r22的質量流量為
21.31
每一分路中r134a在管內的實際質量流速為
102.06
於是5.50
==0.1096
==0.07694
===1440.0
=134.67
式=中對於r22,。= =
=2663.32
傳熱溫差的初步計算
先不計r22的阻力對蒸發溫度的影響,則有
傳熱系數的計算
=由於r22與聚酯油能互溶,故管內汙垢熱阻可忽略。據文獻介紹,翅片側汙垢熱阻、管壁導熱熱阻及翅片與管間接觸熱阻之和可取為,故
k= =40.76
核算假設的q值
==40.76684.77
===11265.0
計算表明,假設的q初值11300與核算值較接近,偏差小於1%,故假設有效
蒸發器結構尺寸的確定
蒸發器所需的表面傳熱面積
0.27
4.38
蒸發器所需傳熱管總長
9.85
迎風面積
0.153
取蒸發器寬b=510mm,高h=300mm,則實際迎風面積
已選定垂直於氣流方向的管間距s=25mm,故垂直於氣流方向的每排管數為
n===12
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