【文章內容簡介】 工況時，容積制冷量和制冷系數和R22差不多。與R407C比較，使用R410A的制冷系統(tǒng)具有更小的體積，更高的能量利用率。結論：本次設計所選擇制冷劑為R410A。 熱力計算及壓縮機的設計 熱力計算[9]R410A熱力計算時實際工況下各狀態(tài)點的參數值如下： T0= ℃。 P0= MPa tk= ℃。 Pk= MPa t1= ℃。 h1= kJ/kg。 v1=103 m3/kg t2= ℃ 。 h2= kJ/kg t2s= ℃ 。 h2s= kJ/kg t4’= ℃ 。 h4’= kJ/kg單位制冷量q0、單位容積制冷量qv及單位理論功w0。 （34） （35） （36）2）單位冷凝熱及qk冷凝器的熱負荷Qk （37） （38）3）制冷劑的循環(huán)流量qm （39）5） 壓縮機的理論功率P0和指示功 （310）—，對于本次設計去指示功率ηi= （311）5）機械效率ηm及軸功率Pe制冷壓縮機中ηm —，本次設計取值ηm= 。 （312） （313）6）軸效率ηe （314）7）電效率ηel及電功率Pel對于單相和三相內置電動機在名義工況下，在ηel ～，對于大功率的電動機取上限，小功率的取下限。本次實驗采用單相的內置電動機，可取ηel=。 （315） （316）8）性能系數COP為了最終衡量制冷壓縮機的動力經濟性，常采用性能系數COP來表示，它是在一定的工況下制冷壓縮機的制冷量與所消耗功率只比。對于封閉式壓縮機而言： （317）9）實際制冷系數εs （318）10）卡諾循環(huán)制冷系數εs （319）11）熱力完善度η （320）12）壓縮比π （321） 壓縮機的設計壓縮機是空調的心臟，是整個裝置的核心部件，對于本次設計我們采用直流變頻電機驅動的壓縮機。由于變頻空調通過內裝變頻器，隨時調節(jié)空調機心臟——壓縮機的運轉速度，從而做到合理使用能源；由于它的壓縮機不會頻繁開啟，會使壓縮機保持穩(wěn)定的工作狀態(tài)，這可以使空調整體達到節(jié)能30%以上的效果。同時，這對噪音的減少和延長空調使用壽命，有相當明顯的作用。下面對渦旋壓縮機進行設計[10]：渦旋體的設計（見圖紙）渦旋體的主要幾何參數有基圓半徑、漸開線發(fā)生角、排氣開始角、吸氣結束角、渦旋體高度、渦旋體厚度及漸開線圈數等。這些參數由以下公式確定。 （321）式中 θs —— 吸氣結束角（176。）； θ* ——排氣開始角（176。）； N —— 漸開線的圈數，可以是非整數； h —— 渦旋體高度（mm） t —— 渦旋體厚度（mm）式中的Vs為吸氣容積，ν壓力比。P —— 渦旋體節(jié)距（mm）因為 （323）式中 a —— 基圓半徑（mm） α —— 漸開線發(fā)生角（176。）由以上公式可知，渦旋型線的幾何參數選擇沒有唯一的結果。因排氣壓力Pd為壓焓圖上2點的壓力，即Pd = P2 = ，吸氣壓力Ps為壓焓圖上1點的壓力，即Ps = P1 = 。 （324）取渦旋線，為整數，所以吸氣結束角將數據帶入式 （325） 排氣開始角θ*和漸開線初始角α存在函數關系，滿足方程： （326）式中φ0是干涉點處漸開線的展角,滿足下述超越方程 （327）式中 帶入數據解 α = 53176。渦旋型線采用圓的漸開線考慮到渦旋盤的整體結構，厚度不宜太薄或太厚，取渦旋體厚度t = 4mm。 （328） 則基圓半徑 （329）渦旋體節(jié)距 （330）容積比（內壓比） （331）等熵指數 由得： （332）本次設計采用的是變頻壓縮機，首先按正常頻率50Hz的電機進行計算，其轉速為2880r/min。壓縮機的容積輸氣量： （333） （334）所以 （335）設計該壓縮機的輸入功率為1410W，則該壓縮機的額定制冷量為：渦旋體漸開線計算：渦旋體內壁漸開線方程：渦旋體外壁漸開線方程：電機選擇電機采用當今最先進的無刷直流電機無刷直流電動機與普通的交流電動機的最大區(qū)別在于其轉子是由稀土材料制成的永久磁鋼；定子與交流壓縮機電機相同，采用漆包線整距集中繞制而成。簡單而言，就是把普通直流電動機由永久磁鐵組成的定子變成轉子，把普通直流電動機需要換向器和電刷提供電源的線圈繞組轉子變成定子。圖33 無刷直流電機的定轉子結構該壓縮機壓縮機的性能特點：1）無刷直流電機的設計技術，減少轉矩波動，提高壓縮機運轉穩(wěn)定性，達到降低振動、噪音的效果，是壓縮機的關鍵技術。2）運行轉速范圍寬、舒適、制冷量可調范圍大。3）振動小，噪音低，運行范圍更廣。4）機架固定設計，可靠性高5）多冷凍機油封入，DC高轉速對應6）采用近共沸HFC混合工質R410A，，換熱效率高，可使壓縮機的排氣容積減小，且R410A制冷劑不含氯元素，大氣臭氧層破壞指數（ODP）為零，屬環(huán)保型新冷媒。7）為禰補R410A系統(tǒng)較R22系統(tǒng)潤滑性稍差的不足，選擇了與R410A互溶性良好的POE油，并采用高級抗磨材料，保證了可靠性。第四章 空調系統(tǒng)的設計 冷凝器的設計 冷凝器的結構參數的選擇空冷式冷凝器的翅片管一船由紫銅管套鋁片構成，也有鋁管鋁片結構。常用紫銅管規(guī)格有φ8mm、φ10mm1mm等數種。為減少金屬材料消耗量及減小冷凝器的重量，在強度允許條件下，應盡量避免使用厚壁銅管。所采用的鋁片厚度δf及翅片節(jié)距sf依紫銅管管徑不同而有所區(qū)別。表41列出目前空冷式冷凝器中常用的鋁片厚度及翅片節(jié)距范圍。同樣，為減少金屬材料消耗量及減輕整機重量，宜盡量使用厚度較蔭的翅片[11]。表41 鋁片厚度及翅片節(jié)距范圍(單位為mm)銅管規(guī)格翅片厚度δf翅片節(jié)距sfφ8mm～～φ10mm～～φ12mm1mm～～3由于空氣通過叉排管簇時的擾動程度大于順排管簇，空氣通過叉排管簇時的表面?zhèn)鳠嵯禂递^順排管簇高10％以上，因而，空冷式冷凝器的管族排列以叉排為好。為了使彎頭的規(guī)格統(tǒng)一，一般管簇都按正三角形排列。為了使翅片管有較高的翅片效率，保證彎頭的加工工藝要求，管中心距、。為了有效利用空冷式冷凝器的傳熱面積，沿空氣流動方向上的管排數n一般為2＜n＜6。對于本次設計，冷凝器的初步規(guī)劃及有關參數如下：管排方式采用正三角形排列，采用φ10mm。管間距s1： （41）排間距s2： （42）鋁片寬度b=224=88mm取翅片厚度δf=，翅片sf =2mm節(jié)距，沿氣流方向的管排數為n=4。 冷凝器的設計計算 1．管外肋片的計算： （43）1）管外肋片單位面積ff （44）2）肋間管外單位表面積fb （532）3）肋管外總單位表面積ft （45）4）肋管內單位表面積fi （46）5）肋化系數β （47）2．空氣側傳熱系數的計算[12]1）空氣進出冷凝器的溫差及風量。根據國家標準《房間空氣調節(jié)器用冷凝器、蒸發(fā)器》的規(guī)定，房間空調器名義工況如下：室外干球溫度： 室外濕球溫度：取空氣溫升△t = 10℃ ，則冷凝器出口溫度：平均溫度tam （48）平均溫度下空氣的物理參數為：密度ρm=?；比定壓比熱容cpa=(kgk)，運動粘度υm=106㎡/s，熱導率λm=(mk)。風量qVa （49）2）肋片效率及空氣側的傳熱系數。根據肋片參數，冷凝器的空氣最窄流通面積與迎風面積之比σ為 （410）取迎面風速wf=，則最小流通面的風速為 （411）當量直徑deq （412）空氣的雷諾數Ref （413）單元空氣留到長徑比 （414）流體流過整張平套片管管簇時： （415） （416） （417） （418）平直翹片的管外表面?zhèn)鳠嵯禂禐? （419）對于叉排管有 （420）其中 （421）計算可得 （422）肋片當量高度h’ （423）取肋片熱導率肋片的特征參數m （424）肋片效率ηf （425）冷凝器外表面效率ηs （426）當量表面?zhèn)鳠嵯禂禐? （427） 。R410A管內冷凝換熱的計算公式： （428）其中帶入上式中可得： （429）有熱平衡方程可得管壁溫度平衡方程 （430）帶入數據整理得 （431）利用excel接的tw=℃由此可以解得： （432）[13]考慮到傳熱管為銅管，取傳熱管導熱熱阻、接觸熱阻和污垢熱阻之和r0=㎡K/W。以銅管外面積為基準的傳熱系數 （433）平均溫差 （434）管外面積： （435）所需銅管的總長度為： （436），則有，所需的管子的總跟數為： （437）冷凝器每列18根?？傆行чL為L=72=。裕度為。冷凝器的高度為： （438） 實際迎風面積為： （439） 實際迎風面風速為： （440），所以設計合理。 冷凝風機計算及選擇冷凝器的迎風面寬度、高度動壓 （441）靜壓 （442）由于風機在運轉過程中存在一些不可避免的漏風，所以對總風壓取一定的裕量，對于本次設計取裕量15%。則總風壓為： （443）對于小型空調器用軸流式風機，為簡化其結構，僅由電動機與葉輪組成。表42列出該型號系列的性能表供選擇設計時參考。表42 FZL型系列軸流式通風機性能表型號電動機風機電壓V相數頻率Hz功率W轉速r/min風量m3/min風壓Pa噪音dB質量kg200FZL022201503014004050200FZL04220150602700912055250FZL02220150451400126055250FZL0422015080270024120602300FZL022201508014001870552350FZL0222015010014003010058400FZL0222015013014004815060根據計算所得風量，總風壓，從上表中選取一臺400FZL02風機即可以滿足設計要求。 蒸發(fā)器的設計 蒸發(fā)器的設計參數1） 初步規(guī)劃蒸發(fā)器結構，采用連續(xù)整體式鋁套片，鋁片厚度，肋片節(jié)距；鋁片熱導率，條縫高度，條縫寬度，管簇為正三角形排列，管間距，排間距，設沿氣流方向的管排數n=2，2）蒸發(fā)器進出口空氣狀態(tài)參數：蒸發(fā)器進口處空氣：干球溫度 ,濕球溫度 查空氣的圖，得出蒸發(fā)器進口處濕空氣狀態(tài)值：比焓值 ，含濕量 相