毕业设计说明书完全版

本科毕业设计（论文）

题 目 30KW别墅蓄能空调系统设计 学生姓名 专业班级 学 号 院 （系） 指导教师(职称) 完成时间

30kw别墅蓄能空调系统设计

毕业设计（论文）任务书

题目 30KW别 墅蓄 能 空 调 系 统 设 计 专业 学号 姓名 一、 原始资料及技术条件

1. 设计一别墅用蓄冷空调系统，需要制冷房间6个，制冷功率总共30KW。

2. 采用双金属芯心冰球蓄冰槽，蓄冰槽放置室外地下。可为住宅提供9小时的冷量,蓄冰槽乙二醇进口温度-5℃，出口温度-2℃。 3. 采用乙二醇载冷剂（25%的乙二醇水溶液）冻结冰。采用风冷冷凝器室外机，风机盘管室内机。

4. 采用夜间制冰供冷，制冰工况：冷凝温度45℃，蒸发温度-9℃。 5. 工质：R22

6. 设计环境温度30℃，相对湿度85%。 二、主要内容

1. 进行循环热力计算，压缩机选择计算。 2. 冷凝器设计计算。

3. 套管式蒸发器设计计算（上机计算）。

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4. 蓄冰槽结构设计。

5.

进行经济效益分析(按郑州市的分时电价)。

设计图样：系统流程图（A2），冷凝器部装图，蓄冰槽部装图，室外机组总装图。至少一张图用CAD绘制

6.

三、基本要求

1. 阅读文献写出文献综述。 2. 按统一格式完成开题报告。

3. 阅读英文文献，并译成中文(不少于5000汉字)。 4. 设计计算至少有两部分为上机计算。

5. 规范绘制图样，上机绘图不少于二张装配图、一张零件图。 6. 英中文对照摘要，中文不少于400 字。 7. 按统一格式编制设计说明书，不少于 30000字。 8.有全部设计的纸介质文档和电子文档。

四、完 成 期 限：2012年6月7日

指导教师签章：

专业负责人签章： 2011年 12 月 30 日

目 录

30kw别墅蓄能空调系统设计

摘 要 ......................................................................................... Ⅰ ABSTRACT ................................................................................ Ⅱ 1 绪论 ........................................................................................ 1

1.1 冰蓄冷空调的基本概念 .......................................................... 1 1.2 冰蓄冷空调的社会背景 .......................................................... 1 1.3 冰蓄冷系统的运行方式 .......................................................... 2

1.3.1 全部蓄冷 ............................................................................ 2 1.3.2 部分蓄冷 ............................................................................ 2

1.4 应用蓄能空调的意义 .............................................................. 2

2 循环热力计算 ..................................................................... 3

2.1 设计原始资料及技术条件...................................................... 3 2.2 初步确定制冷工况 .................................................................. 3 2.3 初步选定压缩机类型 .............................................................. 5 2.4 有关参数计算 ........................................................................... 6

3 压缩机规格尺寸的选择 ....................................................... 7

3.1 压缩机选型 ............................................................................... 7 3.2 压缩机校核计算 ....................................................................... 7

4 强制风冷式冷凝器设计计算 ............................................. 10

4.1 计算平均温差 ......................................................................... 10 4.2 翅片管簇结构参数选择计算 ............................................... 11

4.2.1 基本结构 .......................................................................... 11 4.2.2 翅片管几何参数计算 ...................................................... 12

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4.3 传热热力计算 ......................................................................... 13

4.3.1 空气流量 .......................................................................... 13 4.3.2 空气侧换热系数 .............................................................. 13 4.3.3 管壁热阻与污垢热阻 ...................................................... 15 4.3.4 制冷剂侧冷凝换热系数 .................................................. 15 4.3.5 结构 .................................................................................. 16 4.3.6 空气阻力计算 .................................................................. 17

5 蒸发器设计计算 ................................................................. 17

5.1 乙二醇与制冷剂的套管式蒸发器 ....................................... 17

5.1.1 有关参数的选择及计算 .................................................. 17 5.1.2 确定内管根数 .................................................................. 18 5.1.3 传热计算 .......................................................................... 18

5.2 乙二醇与水的蒸发器 ............................................................ 21

5.2.1 有关参数的选择 .............................................................. 21 5.2.2 传热计算 .......................................................................... 22

6 蓄冰槽设计 ......................................................................... 24

6.1 蓄冰槽结构设计 ..................................................................... 24 6.2 传热量计算 ............................................................................. 25

7 节流机构的选择计算 ......................................................... 26

7.1 常用节流机构 ....................................................................... 26 7.2 热力膨胀阀的选用 ................................................................ 27 7.3 热力膨胀阀的选型计算 ........................................................ 27

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4.3 传热热力计算

4.3.1空气流量

空气平均温度：

tam?ta1? 空气平均参数：

?ta?34 ℃ （4-12） 2导热系数?a?0.027W(m?k),?a=16.40×10?3m2/s,在进风温度30℃条件下密度

?a=1.165kg/m3。冷凝器所需空气体积流量：

qv?Qk ?4.1 （4-13）

?aCpa?ta （其中查表Cpa?1.005kJ/?kg?k?） 选取迎面风速wy=2.5m/s，则迎风面积：

AY?qv?1.64 (4-14) wy取有效单管长度：l=1.36m

迎风面高度：

H?Ayl?1.2 (4-15)

迎风面管排数：

N?H1??48 (4-16) s124.3.2空气侧换热系数

进行传热计算，确定所需传热面积Aof、翅片管总长L及空气流通方向上

的管排数n。采用整张波纹翅片及密翅距地叉排管数的空气侧传热系数由式子

?b?of?c?aRefn()m 乘以1.1再乘以1.2计算

dede现预计流通方向管排数：n=4

13

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则翅片宽度：

b?4s1cos300?0.086m6 （4-17） 微元最窄截面当量直径： de??s1?db???sf?b?is1sf2?s1?db?ib??sf?=0.0033m (4-18)

空气流经最小截面时的风速：

?max?

雷诺数：

Ref?(s1?db)(sf??f) （4-19） ?4.596b=26.24 dewmaxde?a=924.80 (4-20)

查表得到：ψ=0.148， n=0.623 , c=1.138, m=-0.208

则管外空气侧表面传热系数： ?o?c??adeRef(nbmK) （4-21） )?1.1?1.2=64.94w/(m2·

de 对于R22制冷剂气其冷凝温度tk=45℃，B为氟利昂制冷物质集合系

数，查表后其取值为1386.3。

管内凝结表面传热系数： ?ki?0.555Bdi 翅片计算高度：

?0.25（55-twi）-0.25 （4-22） (tk?twi)?0.25=2479.4×

h???d0s1s1? (?1)?1?0.35ln(c)?=0.01m，其中c=1.063 （4-23）

2d0d0?? 翅片材料导热系数：λ=203 w/(m·K)则有 翅片折算参数： m?2ao??=65.31 （4-24）

f ?f?s1 （4-25） ?2.5db 14

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?'f?1.06?3f? 当量翅高：

1 4 9 （4-26） 2.79h'f???'f?1??1?ln?'f??3.63060?10?3m （4-27）

翅片效率：

?f?th(mh?)=0.88 （4-28） mh? 翅片管表面效率：

?af?f?abo?a=0.887 f?ab 外表面当量换热效率：

?oeq??0?f?57.15 4.3.3管壁热阻与污垢热阻

取管内污垢热阻： r2i?4?10?5?m?k?/W 以管外表面积计的当量管内热阻：

rieq?ri??3i?0.78463?10?m2?k?/W 管材料导热系数：

??9?p?387W/?m?k? 以管外表面积计的当量管壁热阻：

rpeq??bp52??1.47070?10??m2?k?/W p 取翅片侧污垢热阻：ro?4?10?4?m2?k?/W 管壁及外侧热阻：

R1o?rieq?rpe??q?r0.?30?2o059m??k /W oeq4.3.4制冷剂侧冷凝换热系数

忽略有关污垢热阻及接触热阻的影响，则twi=two=tw，

15

（4-29）

4-30）

（4-31）

（4-32）

（4-33）

（4-34） （ 30kw别墅蓄能空调系统设计

其中twi：内侧管壁温度，

two：外侧管壁温度， tw：管壁平均温度。

根据热量守恒得：?kiai(tk?tw)??of?oaof(tw?tm) 整理得到： (45?tw)0.75?0.39(tw?34) 经迭代计算得到： tw=41.11℃ 由此可得到22在管内凝结表面传热系数：

K) ?ki?2497.98(45?tw)?0.25=1779.20w/(m2·

(3-36) (3-35)

取管壁与翅片间的接触热阻rb=0.004(m2·K)/m,空气侧尘垢热阻ra=0.0001(m2·k)/m，紫铜管热导率λ=393 w/(m·K)，可得冷凝器总的传热系数：

Ko?11aof?aof1??ra?rb??kiai?ab?of?o=32.1 w/ (m2·k)

(3-37)

冷凝器的所需传热面积：

有效翅片管总长：

空气流通方向管排数：

n?L=3.59 lNAof?QkgKo?m=113.9m2 (3-38)

L?Aofat=233.5m (3-39)

(3-40)

取整n=4，实际有效总长L=240m，实际有效面积A=126.83m2，较所需面积大11%，满足冷凝负荷的要求。此外，冷凝器的实际迎面风速与所取迎面风速一致。

4.3.5结构

由前面得知迎风面积Ay?1.64,有效长度l=1.36m,高度H=1.2则 所需传热管数：

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nt?L?185.32 （4-41） H 实取190 传热面积余量：

nt'?nt ?0.8％ （4-42）

nt4.3.6空气阻力计算

翅片管簇空气流动阻力：

?Pa?0.8499 nt(?a??max)1.754?2.988Pa （4-43）

5 蒸发器设计计算

本系统共分三个循环：制冷循环、蓄冰循环和供冷循环。由题意要求采用套管式蒸发器，此时，需要设计两个套管式蒸发器?10?分别为乙二醇与制冷剂和乙二醇与水。

5.1乙二醇与制冷剂的套管式蒸发器

该蒸发器采用乙二醇走管内，制冷剂走管间。

5.1.1有关参数的选择及计算

乙二醇载冷剂进口温度ts1??2℃，出口温度ts2??5℃，蒸发温度to??9℃，则蒸发器进口侧乙二醇与R22的传热温差为：?tmax??2???9??7℃

蒸发器出口侧乙二醇与R22的传热温差为：?tmin??5???9??4℃

?tm?对数平均温差：

?tmax??tmin?5.36 （5-1）

?tmaxln?tmin取管内乙二醇流速为??1.2m/s 管内污垢系数：ri?0.00005m2?k/W

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选取?16mm?1.5mm的紫铜管为内管，外管采用?32mm?2.5mm的无缝钢管，且取其热导率??393W/m?k，其管型结构参数为：管内径di?13mm，管外径

do?16mm，管壁厚??1.5mm。

每米管长各有关换热面积分别为：

?i??di?0.040m822m / （5-2）

?o??do?0.05024m2/m （5-3）

?m??di?do?0.04553m2/m （5-4） 2由任务书知该系统蒸发器制冷量Q0?30KW

5.1.2确定内管根数

载冷剂乙二醇平均温度：tm?ts1?ts2??3.5℃ （5-5） 2 乙二醇在此平均温度下的物性参数为：密度??1009kg?m?3，比热容

Cp?4.1kJ/?kg?k?。 体积流量： qv?Q0 ?2.42?10?3m3s （5-6）

?Cp(ts1?ts2) 根据所选管型di?13mm，管内载冷剂流速??1.2m/s可得内管根数： n?qv?4?0.152?1根 （5-7）

di?5.1.3传热计算

5.1.3.1乙二醇侧表面传热系数

乙二醇在tm??3.5℃时的物性参数为：比热容Cp?4.1kJ/?kg?k?，粘度

??3.53?103Pa?s，动力粘度??3.44?10?6m2s，导热系数??0.49W/m?k，普

朗特数Pr?27.4。

雷诺数：

18

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Ref??div?4968 . 2 （5-9）

根据管内强制对流传热公式 ：

0.80.3 Nuf?0.02R3efPr? 4 6 1 （5-10） 78.3 0表面传热系数： h?Nu?2 ?2951.48W13?5m/??k （5-11）

di5.1.3.2管间制冷剂侧表面换热系数

R22在t??9℃时的物性参数为：密度??1315.0kg/m3，比热容

Cp?1.14k6J?/k?g?k，导热系数??0.1004W/m?k，动力粘度

v?0.178?106m2/s，潜热r?212.6k9Jk/，g普朗特数Pr?2.67，2粘度

。且当过冷后的温度为40℃时，R22干度为x?0.452。 ?1?243.?4?61P0a?s管间圆环面积：

?32?2?2.5??16?2 Ac?? ???????371.305mm （5-12）

2???2?润湿周长：

p??32?2?2.5??1?8??管间圆环当量直径：

D'?质量流率：

g?qmh?217.7459kgm2?s （5-15） D2?()24Ac?10.51mm （5-14） P22 3 （5-13） 1m4m1.R22液相单独流过管内的表面传热系数： ?1?0.023(气相密度：

?g?对流特征数：

19

g(1?x)D?1)0.8Pr?1 ?1915.15W(m2?k) （5-16）

D0.41?15.32097kg/m3 （5-17） v30kw别墅蓄能空调系统设计

0.80.5?1?x???g?C? o?????x???1??0.125 9 2 （5-18）

由于Co〈 0.65，所以查表可得：C1?1.1360，C3?667.2，C2??0.9，C4?0.7，

C5?0.3

沸腾特征数：

B0?qq （5-19） ?gr463123.75液相弗劳徳数：

Fg2r1?9.8?2?26.62 1D查阅资料知R22的Ff1?2.20 凯特里卡通用关联式：

?TP?CC2?C5?CC4?1?C0??25Fr13?B0?Ff1 1代入数据整理得：

?TP?98727.99?304.01q0.7 由管内壁与管外壁热流密度相等可列以下方程组：

q?h?tm?t2? q???t2?t1? q??TP?t1?t0?其中t1为内管的外壁温度，t2为内管的内壁温度 整理得：

q?2951.48135?453.38t1 q?3939(t2?t1) q?(98727.99?304.01q0.7)(t1?9)再次整理：

q?1586.82?453.38t1q?(98727.99?304.01q0.7)(t 1?9) 经迭代：t1??9.0℃ q?565W6m2 则所需传热面积：

20

（5-20）

（5-21）

（5-22） （5-23）

(5-24)

(5-25)

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A0f?外管平均面积：

Q0?5.3m2 (5-26) q'?? amdo?di?0.092 6 3 (5-27) 2所需总管长： l?A0f?m'?57.22m (5-30)

5.2乙二醇与水的蒸发器

该套管式蒸发器采用水走管内，乙二醇走管间。

5.2.1有关参数的选择

冷冻水进口温度ts1?12℃，冷冻水出口温度ts2?7℃，载冷剂乙二醇的平均温度to?5?10?7.5℃。则对数平均温差： 2 ?tm?ts1?ts2?2.28℃ (5-31) to?ts1lnts2?to 选取管内水速：??2.6ms

选取管内冷冻水污垢系数：?i?0.000086?m2?k?/W

mm?1.m5m 选用?19的紫铜管轧制低翅片管为内管，外观选用

?30mm?2mm无缝钢管，内管型结构参数如下：翅节距sf?1.34mm，翅厚

?t?0.25mm，翅高h?1.45mm，管内径di?14mm，翅根管面外径db?15.85mm，

翅顶直径dt?18.75mm

每米管长各有效换热面积为：

2 ai??di?0.044 m0m / （5-32）

ad??dt?tsf2?0.011m0m / （5-33）

21

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af?d??2t?db2?2sf?0.1176m2/m （5-34）

ab??dbsf??tsf2 ?0.040m5m / （5-35）

aof?ad?af?ab? （5-36） 0.16921m /m 冷冻水在平均温度tm?ts1?ts2?9.5℃时的物性参数为：密度2??999.6091kg/m3，比热容Cp?4194.7J/?kg?k?

冷冻水体积流量： qv? 所需内管根数：

n?qv1.1Q0 ?1.57?10?3m3s （5-37）

?Cp(ts1?ts2)?4?3.9?4根 （5-38）

2di? 为了套管加工制造方便，蒸发器采用四根套管并联，每一根套管内穿一根低翅片管的结构形式。

?16?

5.2.2传热计算

5.2.2.1水侧表面传热系数

水在tm?9.5℃时运动粘度v?1.288?10?6m/s 此时的雷诺数： Re??di?282614 （5-39）>10 ? 故水在管内的流动状态为湍流，考虑将套管盘成曲率半径为R?125mm的螺旋管，盘管水侧修正系数：

di?1 . 2 0 ?R?1?1.77 （5-40） R 水侧表面传热系数：

?wi?B

?0.8di2 ??979.30W(m?k) （5-41）R0.222

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B在tm?9.5℃时的物性集合系数为： B?1395.?65.2.2.2乙二醇侧表面传热系数 乙二醇在tf?5?10?7.5℃时的物性参数为：密度??1030kg/m3，比热容223.tm?26 （5-42） 1 6 1Cp?3.81kJ/?kg?k?，导热系数??0.49W/m?k，动力粘度v?2.48?106m2/s，普朗特数Pr?19.6，粘度?1?2.55?103Pa?s 雷诺数为：

R?lef?v?1465 . 6 努塞尔数：

NR30.80.3uf?0.02efPr?19.1 5 5 1 9 换热系数： h?Nu?l?3098.87W5/1?m2?k? 将有关参数带入传热方程可得一下方程组：

q?h?t1?tf? q??wi?tm?t2? q???t2?t1? 其中t1为内管外表面温度，t2为内管内表面温度 整理得：

q?3098.87951?t1?7.5? q?9487.9?9.5?t2? q?393?t2?t1?再整理得：

q?348t.22?261q?9487?.9?9t. 1 . 4 25? 经迭代： t2?9℃，q?4743.95W/m2 冷凝器所需传热面积：

23

(5-43)

(5-44) (5-45) 5-46）

5-47）

5-48）

（ （ （30kw别墅蓄能空调系统设计

A0f? 所需翅片管有效总管长： L?Q0 ?6.32m2 （5-49）

qA0f?0f ?37.4m （5-50）

采用四根管并联结构，则每根管长度为9.35m

6蓄冰槽设计

6.1蓄冰槽结构设计

本系统要求采用双金属芯冰球蓄冷，由前知蓄冰系统进出换热器温度/10℃（供水温度为7℃/12℃,换热器两侧温差2℃），采用全部蓄冷策Tdt/Tdr?5℃

略，蓄冰时间为晚上0:00—8:00，总共8个小时，日总负荷Qi?NQ0?180kw， 考虑蒸发温度下降，蒸发出水温度由5℃下降到-5℃，取效率下降系数为0.65，

蓄冰量：

Qst?蓄冰温差：

?Tc?0.65?5?0.6?5℃3 （6-2）

由任务书知蓄冰温度：Tct/Tcr=-5℃/-2℃

查阅双金属芯心冰球有关资料：每个冰球体积为2.20L?2.20?10?3m3，每个冰球的热容量为0.22kw?h 单位体积热容量： D? 蓄冰球体积：

V? 蓄冰槽体积：

Qst?2.796m3 （6-4） D0.223?100kW?h/m （6-3） ?32.20?10Qi?279.6kw?h （6-1） 0.65 24

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V'?V(1?0.09)?3.02m3 （6-5） 由双金属芯心冰球有关资料知每1000个冰球潜热蓄冷量为207kw?h，因此共需要：

1000?279.6?207?1337.7?1340个 （6-7）

20710002 设计长方体蓄冰槽：长2米，宽1.6米，高1米，则总表面积13.6m

6.2传热量计算

蒸发温度为-9?C.乙二醇溶液进入蓄冰槽的温度为-5?C，当乙二醇溶液从蓄冷槽的出口温度为-2?C时，可以认为冰球已经冻结完毕。供冷时，通过向室内提供冷量，蓄冷槽内的温度将逐渐升高，当温度上升至5?C时，就不能再提供冷量了，可认为供冷过程结束。

设计隔热层厚度时，需限定隔热结构外表面的最低温度，使其高于环境空气露点温度1?C，以免外表面产生凝露现象。已知空气露点温度为28.2?C （1）所以在换热过程中蓄冷槽内介质从-2?C变化至5?C，故蓄冷槽的温度变化的对数平均温差： ?tm?ta2?ta133.4?19.4??25.9?C （6-8） tk?ta133.4LnIn19.4tk?ta2（1） 已知外表面温度为29.2?C，比环境温度高1?C，空气的对流传热系数为

9.5，可得蓄冷槽外表面的热流密度：

q=?t.h=(29.2-28.2)*9.5=9.5 （6-9）

（2） 表面散热量等于传热量，

则传热量 q??1??r0?rb?2?1?2?tm=9.5 （6-10）

（4）蓄冷槽表面为一层硬泡沫塑料和聚苯乙烯，两者的热导系数非常接近，故

25

30kw别墅蓄能空调系统设计

可取均为0.042，则上式可化为 9.5??26 （6-11）

0.042解得蓄冷槽的厚度?为：

?=0.115m

7 节流机构的选择计算

节流机构在整个热力循环计算中起着重要作用，由它来实现制冷剂的压降。

7.1 常用节流机构?11?

(1) 手动节流阀：手动节流阀是所有膨胀阀的原型和基础，通常用于试验用制冷装置、作为其他节流机构的备用件、制冷装置定型实验等；

(2) 浮球阀：浮球阀是利用液位控制通断和流量的节流机构，适用于设置具有自由液面容器的系统，如设有满液式蒸发器、中间冷却器、高压贮液器等容器的系统；

(3) 热力膨胀阀：热力膨胀阀是利用蒸发器出口处制冷剂过热度来控制通断和流量的节流机构，适用于各种系统。

(4) 热电膨胀阀：热电膨胀阀是利用蒸发器出口处制冷剂过热度来控制通断和流量，适用于各种系统。

(5) 电子膨胀阀：电子膨胀阀有电磁式和电动式两类，利用蒸发器出口处制冷剂过热度来控制通断和流量，需与单片机控制系统配套，适用于各种系统。

(6) 毛细管：制冷剂在毛细管内的膨胀过程，是流体在等截面管道中有摩擦的、有或无热交换的流动过程。毛细管是不可调节的节流机构，当工况发生变化时，制冷剂流量无法相应进行调节。

在此，考虑到本系统的成本及实际需用，在此采用热力膨胀阀。

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7.2热力膨胀阀的选用

热力膨胀阀的制冷量应与压缩机的制冷量相匹配。如果热力膨胀阀的制冷量较压缩机的制冷量小的多，会造成工作时热力膨胀阀始终全开，但制冷剂流量仍小于系统设计流量，系统的自平衡特性会使冷凝压力上升，蒸发压力下降，在新的条件下达到新的平衡，其结果是制冷量与性能系数均下降。如热力膨胀阀的制冷量较压缩机的制冷量大的多，会造成工作后制冷剂流量过大，蒸发器出口处制冷剂过热度过小或没有过热度，导致阀关闭且存在液击的可能；过一段时间后蒸发器中制冷剂量减少，过热度增大，阀重新开启但流量又过大，导致过热度过小或没有过热度；如此反复振荡，易造成系统工作的不稳定[12]。

一般来说，在实际工作工况下，热力膨胀阀制冷量应是压缩机制冷量的1.05～1.25倍[7]。在此，针对本系统采取热力膨胀阀制冷量是压缩机制冷量的1.25倍。

7.3热力膨胀阀的选型计算

如同压缩机的选择一样，热力膨胀阀也有自己的名义工况，在选用时需进行相应的校核。在此，初步采用上海恒温控制器厂生产的热力膨胀阀。

根据我国标准，其设计额定工况为：

tk=40 ℃ 过热度：7.5 ℃ 过冷度：2 ℃ t0=5 ℃

其中：?pvs：名义工况下节流阀前后的压力差为0.69MPa 名义工况下的热力参数如下：

27

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图7.1 热力膨胀阀压焓图

对应查得，h1=408.15kJ/kg h2=437.01kJ/kg h2s=431.24kJ/kg

h4=253.48kJ/kg vl=0.87?10?3m3/kg

单位制冷量：

q0s=h1－h4= 408.15 － 253.48 = 154.67kJ/kg (7-1)

Q0aq0a?1a?pva? (7-2)Q0sq0s?1s?pvs具体校核可按下式[7]进行：

式中：q0a、q0s分别为实际工作工况和额定工况下的单位制冷量(kJ/kg) ；

?1a、?1s分别为实际工作工况和额定工况下节流阀前制冷剂液体的密度

(kg/m3) ；?pva、?pvs分别为实际工作工况和额定工况下节流阀前后的压力

差(Pa)。

式中：

Q0a?Q0a压缩机?1.25?30.336?1.25?37.92kW (7-3)

qoa?h0?h4?408.69?249.80?158.89kJ/Kg (7-4)

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查表得： ?la?1128.kg5m3/ (7-5)

?pvs=0.69MPa?ls=

11??1149kg/m3 (7-6) ?3vls0.87?10 ?pva＝?pt??pi??pd(Pa) （7-7） 式中：?pi阀前供液管路的流动阻力，包括沿程阻力、局部阻力和位势阻力(Pa)；?pd阀后分液器和分液管的阻力(Pa)。一般取?pi??pd?0.26MPa[7], ?pi实际循环下节流前后压降：?pi=pk?p0?17.26?3.7?13.56bar=1.356MPa，由此算得：

?pva(7-8)

=1.356?0.26?1.096MPa

于是，代入公式(6-1)有校核[7]如下：

算得：

27.24158.?891?128.51.096 （7-9） ?Q0s154.6?71?1490.69Q0S?31.23kW

由此，选择型号为外平衡式TCL(E)7-1/2H型 其名义制冷量为：26.40kW 进出口直径为：?16mm

采用直接焊接，外平衡喇叭口?6?1螺纹连接 毛细管长：1.5m 外观如下：

图7.2 热力膨胀阀结构参数

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图7.3 热力膨胀阀外型尺寸

7.4热力膨胀阀的安装

热力膨胀阀需要正确安装才能正常工作，在安装时需要注意以下几点：

(1) 注意正确的流向；

(2) 阀体垂直安装，膜盒向上；

(3) 感温包应水平放置或头部向下，当管径为25mm以上时，敷贴在蒸发器出口管侧面；当管径为18～22mm时，呈45°角敷贴在蒸发器出口管的斜上方；当管径为10～16mm时，呈60°角敷贴在蒸发器出口管的斜上方；且应使用隔热材料包扎；

(4) 外平衡管在蒸发器出口管的接口应靠近感温包且处在制冷剂下游，接口应在出口管顶部；

(5) 焊接接口时，阀体应使用湿棉纱缠包，阀体温度不得高于 150℃。

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8 其他附件的选择

8.1电磁阀

电磁阀是用来控制流体的方向的自动化基础元件，属于执行器；通常用于机械控制和工业阀门上面，对介质方向进行控制，从而达到对阀门开关的控制。

电磁阀里有密闭的腔，在不同位置开有通孔，每个孔都通向不同的油管，腔中间是阀，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边，通过控制阀体的移动来档住或漏出不同的排油的孔，而进油孔是常开的，液压油就会进入不同的排油管，然后通过油的压力来推动油刚的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞竿带动机械装置动。这样通过控制电磁铁的电流就控制了机械运动。

电磁阀按原理不同可分为三类：直动式电磁阀、分布直动式电磁阀和先导式电磁阀。对于空调系统，常用直动式电磁阀

在此，选用上海恒温控制器厂的： FDF13MJ型： 连接方式：焊接 接口直径：?16mm

开阀差值：交流：0.005～2.1 直流：0.005～1.7 流量：3m3/h

尺寸L?W?H: 174?52?98mm

[13]

。

31

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图8.1电磁阀外形图

8.2截止阀

截止阀的启闭件是塞形的阀瓣，密封面呈平面或锥面，阀瓣沿流体的中心线作直线运动。阀杆的运动形式，有升降杆式（阀杆升降，手轮不升降），也有升降旋转杆式（手轮与阀杆一起旋转升降，螺母设在阀体上）。截止阀只适用于全开和全关，不允许作调节和节流。

截止阀属于强制密封式阀门，所以在阀门关闭时，必须向阀瓣施加压力，以强制密封面不泄漏。当介质由阀瓣下方进入阀六时，操作力所需要克服的阻力，是阀杆和填料的磨擦力与由介质的压力所产生的推力，关阀门的力比开阀门的力大，所以阀杆的直径要大，否则会发生阀杆顶弯的故障。截止阀开启时，阀瓣的开启高度，为公称直径的25%～30%时，流量已达到最大，表示阀门已达全开位置。所以截止阀的全开位置，应由阀瓣的行程来决定[17]。

截止阀阀体的结构形式有直通式、直流式和直角式。 在此，选用深圳深汕北泽公司的球墨铸铁丝扣直通式截止阀： 10SPD型：

尺寸L?D?H: 90?100?155mm(其中，H为全开状态下的高度) 接口尺寸：?25mm

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图2.2截止阀外形图

图8.3 截止阀材质图

8.3过滤器

过滤器是输送介质管道上不可缺少的一种装置,通常安装在减压阀、泄压阀、定水位阀或其它设备的进口端，用来消除介质中的杂质，以保护阀门及设备的正常使用。当流体进入置有一定规格滤网的滤筒后，其杂质被

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阻挡，而清洁的滤液则由过滤器出口排出，从而保证管道的畅通

本系统过滤器主要用来过滤水中的杂质。

[17]

。

在此，选用选用深圳深汕北泽公司的球墨铸铁丝扣式Y型过滤器： 10FDY型：

尺寸L?D?H: 115?75?110mm 接口尺寸：?25mm连接方式：螺纹连接

图8.4 过滤器外形图

图8.5 过滤器材质图

8.4轴流风机?14?

轴流式风机由圆筒形外壳和旋转的叶轮所组成，叶轮片可直接装在电动机轴

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上。通常叶轮片有：二片、三片、四片等三种。空洞器上的轴流风机一般由三片或四片叶片组成叶轮，叶片很宽。

轴流风机运行时，空气由轴流进入叶片，然后继续保持轴流运动而排出机外。轴流风机的工作原理是，由于叶轮具有斜面形状，所以当叶轮在机壳中转动时，空气一方面随着叶轮转动，一方而沿着轴向推进，因空气在机完中的流动始终沿着轴流，故称为的流式通风机。

轴流式通风机的优点是效率高(可达85％—90％)，产生的风量较大，因而在相同风量风压下，它的尺寸较小，耗电量较少。但它的压头较低，多数在4knm水柱以下，而民噪声较高，使用范围比离心式风机较窄，多用于噪声要求不高的大风量系统，或者是低风压体积小的场合，如风冷式冷凝器、蒸发式冷凝器、凉水塔等，它们所需要的风压不高．但要求风量要大

[18]

。

在此，本系统的轴流风机主要用于冷凝器散热用，由于冷凝器外型尺寸较大，为：宽为1.3m，高为1.26m，所以，选用轴流风机时，可考虑采用四台均布的办法。

由冷凝器的计算知：

空气密度：?a?1.01kg/m3 风速：wy?2.5 m/s

最窄截面风速：wmax?4.596 m/s 空气体积流量：qv=4.1m3/s=14760 m3/h 翅片宽与微元最窄截面直径比：则动压：

?p'?静压：

b1.7 ?p''?0.108??awma?（9-3） x

deb?26.24 （9-1） de?awy22?3.64Pa （9-2）

?0.108?26.24?(1.165?4.596)1.7

?49.11Pa 35

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风机采用电动机直接传动，则传动效率ηm=1，则电机输入功率，全压效率?fan为0.3～0.8，且风机越大，电机效率也越高，在此为保证使用，，可选用低功率风机，?fan为0.65

则有输入功率： P?总风量：

4.1?3600=14760m3/h (9-5) 由此，选用苏州威尔克电讯电机有限公司的： 350FZY3-D型： 参数如下：

电压：380V 频率：50Hz 相数：3相 输入功率：140W 电流：0.3A 转速：1300r/min 风量：40m3/min 噪音：66dB 重量：6kg 轴承形式：G 由于采用四台均布，所以有：

qv'?40?60?4?960＞09245 (9-6) 所以选型正确

其具体参数如下图所示：

qv(?p'??p'')?fan?m?4.1?(3.64?49.11)=332.73W （9-4）

1?0.65

图8.6风机外形图

8.5压力控制器

YK型系列压力控制器的设计是感受制冷系统中低压部分的吸气压力和高压

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部分的排气压力、微动及定制的压力范围。以此得到精确的压力感受。保证起到了系统开停、限止和报警的作用。另外，即使用重负载的微动开关（单刀双掷），确保了压力控制器最大的使用灵活性和准确性

[17]

。

在此，选用上海恒温控制器厂的压力控制器： YK306F型：

低压端压力调节范围： -0.073～0.6 MPa 低压端压力差调节范围：0.08～0.2 MPa 高压端压力调节范围： -0.073～0.6 MPa 高压端压力差调节范围：0.08～0.2 MPa

8.6视液镜

视液镜安装于冷冻，空调设备的管路中，用以显示系统中制冷剂潮气含量及管内制冷剂或润滑油的流动情况，还可以用来指示压缩机曲轴箱的油位，以便随时观测，判断系统的运行状况，及时采取措施，确保设备的安全正常运行。

在安装时，潮气指示变色圈可能呈现粉红色，那时由于吸收了外界空气水份的缘故，当安装在制冷空调系统中，假如制冷剂中的潮气在允许的范围中，那么变色纸圈就会变成蓝色，但需大约10小时左右的平衡时间，如果超过10小时还不变成蓝色就需要寻找原因或更换干燥过滤器[19]。

视液镜安装在经清洗、干燥处理的制冷空调系统中，以防过量的水份、冷冻油和污脏物污染潮气指标变色圈，使之失效。焊接时应卸下视镜玻璃，以防过热，影响密封件和潮气指标变色圈

[17]

。

在此，选用上海恒温控制器厂生产的： SE160型： 参数如下：

A=?16mm B=12mm C=125mm D=53mm

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图8.7 视液镜外形图

8.7干燥过滤器

干燥过滤器只用在氟利昂制冷机中，装在液体管路上用于吸附制冷剂中的水分，以防止堵塞通道发生“冰塞”。干燥过滤器具有用无缝钢管制成的外壳，内装一个由金属网做的内胆，胆内装有吸附剂—硅胶或分子筛。干燥过滤器一般安装在节流前。

在此选用上海恒温控制器厂生产的： LFD06型： 参数如下：

过滤效率：≥85％ 工作压力：3.5MPa

接管直径：?16～?19mm 外型尺寸：?76?162mm

[9]

图8.8干燥过滤器外形图

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8.8储液器

储液器可分为高压储液器和低压储液器，对于空调系统一般只需用高压储液器，其作用是贮存由冷凝器放出的液体制冷剂，稳定系统中制冷剂的循环量。

储液器的容积计算一般可按下式进行： V?其中：

制冷剂每小时的循环量：

?G=qm?3600?0.132167?3600?475.80kg/h (9-8) 冷凝温度下的制冷剂比体积

?3410 v?13.?m3/kg (9-9)

[9]

?Gv? (9-7) 1000B储液器容积系数：

?为0.5～1.2，在此取为0.5

B在此取为0.7

代入数据有：

3?Gv?475.8?01?3.?4?100.5??0.004 5 5 V? (9-10) 100B010?000.7由此，选取天津法斯克制冷公司生产的： L-6L型： 参数如下：

接口尺寸：1/2'' 储液量：6L 总高：402mm 筒体直径：?180mm 固定：采用3-?8.5螺栓固定

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图8.9 储液器外形图

8.9气液分离器

气液分离器是将制冷机蒸汽与液体制冷剂进行分离的一类设备，可分为立式和卧式、机房用与库房用及氨用与氟利昂用。

在氟利昂系统中，气液分离器的作用主要是：一是储存分离下来的液体制冷剂，防止压缩机发生湿行程，并防止液体进入压缩机曲轴箱将润滑油稀释；二是返回足够的润滑油回到压缩机，保证曲轴箱内油面正常；三是气液分离器内的盘管可作为气液热交换器，使制冷系统运转良好。

气液分离器的桶壁直径可按下式进行计算： d?其中：

[9]

4qmv?0.0266qmv (9-11)

360?0wqm为制冷剂的循环质流量: qm?188.81gs=679.72kg/h

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v为蒸发压力下制冷剂蒸汽饱和比容: v?49.39?10?3m3/kg 代入上式得：

d?0.0266679.72?49.36?10?3?0.15m （9-12） 在此，选用天津法斯克制冷公司生产的：

FA-206型,参数如下:A=139mm B=262mm C=35mm D=80mm 接口尺寸为：19mm

图8.10 气液分离器外形图

8.10膨胀水箱

在家用中央空调系统中设置膨胀水箱，其目的是当溶液温度变化时，可补偿系统中载冷剂的体积变化，避免载冷剂的溢出；及时排除系统内不凝性气体，有利于系统的正常工作；利用膨胀水箱到系统管路的静压液柱，使溶液泵正压工作

?17?

。

膨胀水箱一般可分为闭式和开式两种。其特点是：闭式水箱的溶液不会和空

气接触，不会蒸发，管道等配件不易腐蚀，运行可靠，可设置在任何标高，开式水箱装置简单可靠易行，费用少，但必须设置在系统的最高点。

[9]

41

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结合实际情况，本系统采用闭式水箱。 其容积可按下式计算：

??1??Vs??????1?2??? （9-13） Veb??1??a1?a2?其中：

VS：在最低温度下，系统中载冷剂的体积

?1：最低温度下载冷剂的密度

?2：最高温度下载冷剂的密度

a1：最低温度下，低液位时膨胀水箱的剩余空间，取为10％

a2：最高温度下，高液位时膨胀水箱的上部气体空间，取为20％ 查附表饱和态水的参数知：

?1=999.76kg/m3 ?2=993.95kg/m3

又知体积流量：

qv?1.1?10?3m3/s （9-14） 质量流量： qm,w?qv?1??22?1.097kg/s=3947.5kg/h （9-15）

则预计水循环经15分钟达到稳态，有：

? mw?qm,w1515?3947?.5?6060986. 9kg （9-16）

Vs?代入公式(7-7)有：

mw?1?986.9?0.98m73 （9-17）

999.760.98?7999.76??1993.95?3? Veb?m2=8.2L （9-18） ?0.0081??0.?10.2?在此，选用山东水龙王公司生产的齐儿美特膨胀水箱：

1300001200型：

??参数如下：

容积：12L 直径：294mm 高度：281mm 最大压力：0.4MPa连接：

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/qm1r.html