【文章內(nèi)容簡介】 （3—3）在這里以水為貨物為例計算：m為水的質(zhì)量單位為kg，按5%計算；c為水的比熱容，()r為水的凝固熱，為335kj/kg為冰的比熱容，2kj/，為水的初始溫度和凍結(jié)溫度，單位為℃計算得 Q3= 其它熱量Q4 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，在冷柜箱體熱負(fù)荷計算時，為了安全起見一般還增加10~15%的余度，~。根據(jù)經(jīng)驗按總熱負(fù)荷10%計算，Q4=Q10%總的負(fù)荷 計算得Q= 74W 箱體外表面凝露校核 表面溫度應(yīng)該校核冷柜的絕熱層的最薄處，假定絕熱層均勻，厚度均為40mm，計算時取冷柜外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為11W/(㎡.K），環(huán)境溫度為18℃，箱內(nèi)溫度為60℃，則外表面溫度為 (3—4）=18（18+60）=℃ 在環(huán)境溫度為18℃的情況下查空氣的焓濕圖得其露點溫度為13℃，由此可知，冷柜的表面溫度大于環(huán)境溫度的露點溫度，所以不會結(jié)露[16]。第4章 熱力計算及各換熱器的設(shè)計 混合制冷劑的選用 從自復(fù)疊式制冷循環(huán)工作過程看出，低溫部分節(jié)流后的制冷劑流量直接影響到制冷量的大小。高溫部分的制冷劑流量雖然不直接影響制冷量，但是其流量和溫度直接影響低溫部分的制冷能力，因此，選取合適的混合工質(zhì)將變得非常重要。在選取工質(zhì)組分時，要綜合考慮到以下幾點：此次設(shè)計選用R22/R23為混合工質(zhì)，此混合工質(zhì)有以下優(yōu)點[17]1 該混合工質(zhì)凝固點低，粘度和密度小，傳熱系數(shù)大；2 組合制冷工質(zhì)要相溶但不共沸；3 選取的制冷劑沸點差大，符合選取40℃~80℃的溫差；4 根據(jù)環(huán)保原則，選取的制冷劑盡量不能有害于環(huán)境； 系統(tǒng)形式和重要參數(shù)的確定低溫冷柜制冷系統(tǒng)形式的確定，本次設(shè)計采用自復(fù)疊式制冷系統(tǒng)。相比較一般的自復(fù)疊式制冷，在氣液分離器的上方加了一個熱交換器，其功能同回?zé)崞黝愃疲梢蕴岣哐h(huán)效率。另外一個創(chuàng)新點是兩種工質(zhì)在蒸發(fā)冷凝器前混合，增大了熱交換流量，降低傳熱溫差，循環(huán)效率得到了提高。下圖41即為本次設(shè)計的系統(tǒng)示意圖。圖 41 A—壓縮機(jī) B—冷凝器 C—氣液分離器 D—換熱器 E—冷凝蒸發(fā)器 F—節(jié)流裝置I G—節(jié)流裝置II H—蒸發(fā)器 工作循環(huán)過程簡介：R22/ R23 混合工質(zhì)從壓縮機(jī)A 排出, 在冷凝器B 中被部分冷凝。由于制冷劑R2R23 的沸點不同, 在冷凝器中大部分高沸點組分R22 被冷凝成液體, 制冷劑中大部分低沸點組分R23 仍然為蒸氣,混合制冷劑進(jìn)入氣液分離器C 中。在氣液分離器中, 由于氣液分離器的截面積比管路的截面積大得多, 致使制冷劑流速驟降, 在減速和轉(zhuǎn)向的雙重作用下, 制冷劑分為R23 含量少的液體和R23 含量多的蒸氣, 其中制冷劑液體部分經(jīng)過節(jié)流裝置Ⅰ后, 與從蒸發(fā)器出來的溫度較低的蒸氣混合進(jìn)入冷凝蒸發(fā)器E 并和主要成分為R23 的蒸氣部分進(jìn)行熱交換。主要成分為R23 的蒸氣被冷凝為液體后, 經(jīng)節(jié)流裝置Ⅱ進(jìn)入蒸發(fā)器H 進(jìn)行蒸發(fā)制冷。最后, 從蒸發(fā)器出來的低沸點組分從節(jié)流裝置Ⅰ出來的高沸點組分混合后進(jìn)入壓縮機(jī), 從而完成整個循環(huán)。冷凝溫度的確定[18] 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)。一般設(shè)計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 ℃，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△K值可取8～12℃。本次設(shè)計選取冷凝溫度為40℃。蒸發(fā)溫度的確定[18] 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5～10℃，如采用風(fēng)冷卻式（間冷式）時傳熱溫差可取5℃，箱內(nèi)溫度一般參照星級要求選取。因此次設(shè)計蒸發(fā)溫度定位65℃。 回氣溫度的確定 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。普通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。因本次設(shè)計是低溫制冷，采用混合工質(zhì)，回氣溫度跟出蒸發(fā)器溫度有關(guān)，設(shè)定為10℃。 系統(tǒng)個點參數(shù) 在制冷循環(huán)中，制冷劑的充注量和充注比對制冷系統(tǒng)影響很大。根據(jù)經(jīng)驗設(shè)定R23的充注量為30%，系統(tǒng)個狀態(tài)點參數(shù)確定取自R22/R23混合工質(zhì)狀態(tài)含有一定量的R23的R23/R22的混合工質(zhì)進(jìn)入壓縮機(jī)。經(jīng)壓縮和油分離器，制冷劑蒸氣在水冷冷凝器中冷卻。然后大量的R134a冷凝成液體，而大部分的R23制冷劑還是保持氣態(tài)。含有大量的R23制冷蒸氣從冷凝器的頂部進(jìn)入熱交換器，然后被更低壓力的蒸氣進(jìn)一步冷卻，最后進(jìn)入到氣液分離器，混合制冷劑被自動分離。同時，富含R134a的液體制冷劑部分通過冷凝器的底部出口進(jìn)入到氣液分離器。然后在氣液分離器中混合制冷劑達(dá)到平衡。蒸氣部分從氣液分離器的上部進(jìn)入到蒸發(fā)冷凝器中。液體部分首先進(jìn)入到 熱交換器進(jìn)行進(jìn)一步冷卻，在通過干燥過濾器，最后同樣進(jìn)入到蒸發(fā)冷凝器中膨脹到一個低壓狀態(tài)。在這種方式下，在蒸發(fā)冷凝器中富含R22的液體制冷劑部分吸收熱量來冷卻另一邊的蒸氣制冷劑，同時，制冷劑蒸氣放出熱量被冷卻成液體，然后通過熱交換器和電磁閥進(jìn)入到低溫蒸發(fā)器。最后從蒸發(fā)器出來的制冷劑蒸氣和從蒸發(fā)冷凝器出來的蒸氣兩種蒸氣相混合，進(jìn)入到熱交換，最后回到壓縮機(jī)，完成一個循環(huán)。該系統(tǒng)的各個點的狀態(tài)參數(shù)見表41。 制冷系統(tǒng)各點的參數(shù)值 表41狀態(tài)點 溫度 ℃壓力（MPa) 焓值（kj/kg)1234185184176789101112 系統(tǒng)的熱力計算蒸發(fā)器單位質(zhì)量制冷量 （4—1）蒸發(fā)器制冷劑質(zhì)量流量 （4—2）理論比公 （4—3）系統(tǒng)各點兩種制冷劑的比例分析初始R23和R22的質(zhì)量比為3：7 。經(jīng)氣液分離器分離后分為兩路，一路為富含R23的低溫工質(zhì)氣體，一路為富含R22的高溫工質(zhì)。根據(jù)氣液分離器的分離效率和實驗經(jīng)驗，；高溫工質(zhì)中R23和R22的質(zhì)量比為1：9；kg/s，聯(lián)立方程組可得：kg/s；kg/s；kg/s；壓縮機(jī)消耗的理論功率 （4—4）kg/s= 性能系數(shù) （4—5）冷凝器單位熱負(fù)荷 （4—6）冷凝器熱負(fù)荷 （4—7）155W進(jìn)入壓縮機(jī)前混合工質(zhì)的比體積在t=℃時查的R22和R23的ph圖得： 求得混合工質(zhì)的 179。/kg單位容積制冷量 （4—8）2431kj/m179。壓縮機(jī)吸入的容積流量 （4—9） m179。/s第5章 壓縮機(jī)的選擇和各換熱器的設(shè)計 壓縮機(jī)的選擇原則 小型制冷系統(tǒng)壓縮機(jī)均采用全封閉式壓縮機(jī)。對于一般冷柜廠，一般無制造冰箱壓縮機(jī)的能力，只能在進(jìn)行冷柜設(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，t0為蒸發(fā)溫度，tk為冷凝溫度。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[19]。 對于本次設(shè)計，混合工質(zhì)低溫冰柜采用普通全封閉式油潤滑單級制冷或空調(diào)壓縮機(jī)，具體型號根據(jù)制冷溫區(qū)和箱體容積來選擇。低溫多元混合工質(zhì)工質(zhì)由于采用了不同沸點組元，使其綜合絕熱指數(shù)和傳統(tǒng)普冷工質(zhì)差別不大，因此在正常工作壓比范圍，其壓縮機(jī)排氣溫度也在正常范圍，能確定壓縮機(jī)穩(wěn)定工作，因此此次設(shè)計可以采用普冷壓縮機(jī)。普冷壓縮機(jī)的使用和設(shè)計原則是盡可能在壓縮機(jī)工作在其設(shè)計工況范圍內(nèi)，這樣既能保證壓縮機(jī)正常工作，又能保證較高的效率。 壓縮機(jī)的選型計算 對于本次設(shè)計采用全封閉活塞式制冷壓縮機(jī)，查系統(tǒng)個點狀態(tài)表得： 理論上壓縮機(jī)的體積流量：實際上壓縮機(jī)的體積流量： 為體積效率，理論功率：指示功率： 為指示效率，摩擦功率： 為平均摩擦壓力，取25kPa壓縮機(jī)的軸功：配用電機(jī)的功率： 為壓縮機(jī)的軸效率，經(jīng)計算和查壓縮機(jī)型號表選用全封閉壓縮機(jī)QD65Y型壓縮機(jī)一臺，它的制冷量為105W，額定功率為80W。 壓縮機(jī)型號表 表52 冷凝器的設(shè)計計算 對于本次設(shè)計冷凝器采用翅片管式換熱器，方便起見，不設(shè)計殼體。翅片管換熱器在動力、化工、制冷等工業(yè)中有廣泛的應(yīng)用。隨著工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)和生活缺水以及用水污染問題日益突出，空氣冷卻器的應(yīng)用更引起人們的重視[20]。 翅片管換熱器的形式很多，本次設(shè)計采用風(fēng)冷冷卻器，以外表面為基準(zhǔn)的傳熱系數(shù)Kof，采用強(qiáng)制對流加套片管的換熱器，銅管選用，換熱管采用正方形形排列，相鄰換熱管中心距為14mm。 圖 51 冷凝器示意圖 冷凝器設(shè)計的初參數(shù)（1） 冷凝器的總熱負(fù)荷 （2） 空氣側(cè)進(jìn)出溫度 （3） 管子制冷劑進(jìn)出溫度 （4） 選取標(biāo)準(zhǔn)迎面風(fēng)速 平均傳熱溫差 (51) 求的