風冷熱泵性能設計計算_畢業設計說明書(文件)

　

【正文】 kg ； HV — 蒸發器容積，單位為 L ； KV — 冷凝器容積，單位為 L 。 為了簡化計算，也可根據已知條件（冷凝溫度、蒸發溫度、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。 氣液分離器選型 在 風冷 熱泵中，為了防止壓縮機發生液擊現象，在壓縮機入口處都裝有氣液分離器。 熱泵在制冷和制熱運行時的熱力經濟性分別為能效比 EER 和性能系數COP 。作為第一次全面系統的模擬工程空調設計，這次設計我學到不少設計專業知識，對暖通軟件也有一定了解，這些知識和收獲也正是這次畢業設計的目的。 今天的這一份設計報告是大學四年我向各位老師提交的最后一份作業，希望能夠得到您們的批評和指正。 經過了近兩個月的畢業設計 ,不僅使我對本專業有了更深層次的理解 ,學習到了如何 理論聯系實際以更好地掌握所學知識 ,領會到了暖通專業的重要性，還養成了嚴謹、自立的學習態度 .這對即將投入工作的我有很大的幫助 . 在本次畢業設計工作過程中，得到了 張 老師等幾位系里老師的的指導和關心，老師們不僅在設計初期方案確定方面給了很大的幫助，而且在設計過程中也給與了很多頗有價值的建議，在此表示衷心的感謝。設 計的內容包括 風冷熱泵系統流程圖設計 、 風冷熱泵 設備的選 型 、 蒸發器冷凝器結構圖 ，并且設計中對各種 熱泵 系統進行了 經濟性 的分析。 EER 考慮到驅動電機效率對能耗的影響，從單位電動機輸入功率的制冷量大小來評價。 制冷劑管道管徑的配置也可根據各設備的進、出口口徑的大小適當選配。所以輔助設備和管道的選型是否合西安交通大學城市學院城市學院本科生畢業設計計算 理，也將影響到空調器的運行性能。充注量過少，蒸發器只有部分管壁得到濕潤，蒸發器面積不能得到充分利用，蒸發量下降，吸氣壓力降低，蒸發器出口制冷劑過熱度增加，這不僅使循環的制冷量下降，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，不僅蒸發器內積液過多，致使蒸發器壓力升高，傳熱溫差減小，嚴重時甚至會產生壓縮機的液擊現象，而且會使冷凝器內冷凝后的制冷劑液體不能及時排出，使冷凝器的有效傳熱面積減少，導致冷凝壓力升高，壓縮機耗功增加。 根據有關資料，選擇 GL40?260 型貫流式通風機兩臺，葉輪名義直徑 40mm,葉輪長度 260mm。 表 5 風機列表 風機類型 特點 軸流式風機 效率較高，風量大，噪聲大，風壓較低，適用于配用空冷式冷凝器 貫流式風機 它 的轉子較長，出風均勻，風壓低，噪聲小，使用于分體式空調機組中的室內機組 本設計的任務就是給室內、室外機組選擇合適的風機及配用電機。 四通換向閥的選擇 本設計為熱泵，必須裝有四通換向閥以實現夏季制冷和冬季制熱的轉換。在本設計中由于條件有限，不能夠進行實驗，所以只能選用圖解法進行初步估算 ① 初步估算毛細管的內徑和長度 實際應用 中，選擇毛細管時，首先應計算毛細管的相對流量系數 ? ， ? 表示每根毛細管的實際流量 mq 與標準毛細管流量 maq 之比值，即 mam qq /?? 。適合用于蒸發溫度變化范圍很小、負荷比較穩定的制冷設備，如家用冰箱、房間空調器、除濕機等小型全封閉式制冷裝置。 1蒸發器結構尺寸的確定 蒸發器所需的表面傳熱面積 220 0 6 2 0 0 01 2 8 0 0 mmqQAii???? 22000 1 61 2 8 0 0 mmqQA ???? 蒸發器所需傳熱管總長 maAloft ????? 迎風面積 fA =favq?, = 22 6 0 02 9 3 9 mm ?? 取蒸發器長（即每根肋管的有效長度） mmL 950? ，蒸發器高 mmH 350? 。析濕系數可由下式確定 ?????? ???????? tt ddmm 循環空氣量的計算 hkghkghh Qq dam /3 3 9 8/ 3 6 0 210, ?? ???? 進口狀態下干空氣的比體積可由下式確定 kgmkgmP dTRBa /))(27273(287)( 33111 ?????????故循環空氣的體積流量為 hmhmqq damaV / 9 3 9/8 6 3 9 8 331, ???? ? 空氣側當量表面傳熱系數的計算 當量表面傳熱系數 )(0 bf bffj aaaa ??? ???? 致謝 23 對于三角形叉排排列的平直套片管束，翅片效率 f? 可由文獻 ③ 式（ 652）計算，叉排時翅片可視為六角形，而且此時翅片的長邊距離和短邊距離之比 1?BA ，且 ???bm dB? ，故 5 7 ??????? BAm?? 肋片折合高度為 ))(1(2 ?? ?????? bdh mmmm 82 )57 ()157 (2 ?????? 1130 ??? ??? ???? mmmff ???? 故在凝露工況下的翅片效率為 8 6 8 8 5 9 2 )108 2 ()( 3 3 ???? ???? ?? ? ?thhm hmthf? 當量表面傳熱系數為 )/()/() ( 22 KmWKmWj ???? ?????? 管內 R410a 蒸發時表面傳熱系數的計算 查文獻 ⑤ 附錄和文獻 ③ ，得 R410a 在 ?t ℃時的物性為： 飽和液體比定壓熱容 )/(5 6 KkgkJC pl ?? 飽和液體焓 kgkJhl /? 飽和蒸氣焓 kgkJhg /? 飽和液體密度 3/ 1 4 0 mkgl ?? 飽和蒸氣密度 3/4 2 mkgg ?? 氣化熱 kgkJ /?? 飽和壓力 kPaPs ? 液體黏度 sPal ??? ?4104 7 ? 液體熱導率 )/( KmWl ??? 西安交通大學城市學院城市學院本科生畢業設計計算 液體普朗特數 3 2 ?? ?? pllrl cP R410a 在管內蒸發的表面傳熱系數可由文獻 ① P115 式（ 45）計算。紫銅管為? 10mm?,翅片選用 f? = 的鋁套片，翅片間距 fS =。/s 的風量，故蒸發器風量為 qv = ?=179。其主要優點如下： （ 1） 結構緊湊，安裝尺寸小； （ 2） 不用載冷劑，而直接靠液態制冷劑的蒸發來冷卻空氣，冷損失少，且房間降溫 速度快，起動運行時間短。冷凝器有效管長 6696m 實際傳熱面積 2m 較計算所需傳熱面積大％，滿足冷凝負荷傳熱要求。 每米管長各有關傳熱面積分別為： ⅰ .每米管長翅片側面面積 fa fbf SdSSa /)4(2 221 ??? mmmm /) (2 2222 ?????? ? 注：翅片一般有一次翻邊，且利用翻邊保證均勻的翅片節距，則翅片根部外沿直徑 mmmmddd fb ?????? ；又波紋片側面積與平片側面積誤差很小，按平面計算。其原因如下： 首先，空冷式冷凝器不用水，冷卻系統變得十分簡單，而且省去水處理，除水垢等方面的費用，因此隨著近年來，水資源日趨緊張，所以已經大量使用空冷式冷凝器，特別是在 R410a 制冷系統中更適合應用空冷式冷凝器。 本設計選用壓縮機廠生產的空調用 渦旋式壓縮機 。 單位吸熱量 )/( kgkJqe kgkJhhq e /20202042051 ?????? 單位理論功 )/(0 kgkJ? kgkJhh /454 2 54 7 0120 ???????? 致謝 11 單位實際功 )/( kgkJe? kgkJmie/ 5 1 450 ???? ???? 電機輸入單位理論功 )/( kgkJel? kgkJmoeel / ??? ??? 壓縮機實際排氣狀態焓值 )/(2 kgkJh? kgkJfhh el /4 8 2 512 ????????? ? 單位制熱量 )/( kgkJqh? kgkJhhq h /2 6 42 2 04 8 442 ??????? 循環制熱系數 h?? kgkJqelhh / 6 4 ????? ?? 壓縮機質量流量 )/( skgqma skghh Qq ma / 4139。 圖 22 循環過程在 ph圖上的表示 各點參數值，查 R410a 熱力性質表和圖（附表和附圖），得循環各特征點的狀態參數如下表 1： 表 1 ph 圖中各特征點狀態參數表 狀態點 p /MPa /t ℃ )//( kgkJh )//(3 kgmv 5432111?? 702015 220230470425420 熱力計算 （ 1）基本性能指標的計算 ① 單位質量制冷量 0q (kJ/kg) 0q = 51 hh?? = 41 hh?? =420220 kJ/kg =200 kJ/kg ② 單位理論功ω 0 (kJ/kg) ω 0 = 2h 1h? =470425 kJ/kg=45 kJ/kg ③ 制冷系數 0? 0 0000 ??? ?? q 西安交通大學城市學院城市學院本科生畢業設計計算 ④ 容積系數 v? ]1)[(1 10??? kkv ppc? 式中， c — 相對余隙容積，取為 % kp — 冷凝壓力（排氣壓力）（ Pa） 0p — 蒸發壓力（吸氣壓力）（ Pa） k — 膨脹指數，取為 ?v? ⑤ 壓力損失系數 p? 1?p? ⑥ 溫度系數 T? )( 01 TTBAT kT ???? 式中， kT — 冷凝溫度 0T — 蒸發溫度 1T — 壓縮機前吸氣溫度 對 R410a： A= ?? ， B= ?? ，所以， T? = ⑦ 泄露系數 l? 近似取 vl ??? l? = ⑧ 輸氣系數 ? ?? v? p? T? l? = ⑨ 壓力比 ? ?? ppk? （ 2）當總制冷量 0Q 已給定，設計或選配壓縮機 ① 制冷劑的循環量 mq 致謝 9 00qQqm ? skg / ?? ② 壓縮機的實際輸氣量 Sqv, Sqv, = 1vqm? = sm / 33???? ③ 壓縮機的理論輸氣量 thqv, thqv, = smqv S / 3 2 , 333 ?? ????? 求出的 thqv, 的數值可作為設計或選配壓縮機的依據。 風冷熱泵流程圖 設計 西安交通大學城市學院城市學院本科生畢業設計計算 21 風冷熱泵系統流程圖