【導(dǎo)讀】提供9小時(shí)的冷量,蓄冰槽乙二醇進(jìn)口溫度-5℃，出口溫度-2℃。冷凝器室外機(jī)，風(fēng)機(jī)盤管室內(nèi)機(jī)。室外機(jī)組總裝圖。

　　

【正文】 20 . 0 1 1 0 /tdt fa d m ms???? （ 533） 30kw 別墅蓄能空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22 ? ?22 76 /2tbf fdda m ms???? （ 534） 20 . 0 4 0 5 /ftbb fsa d m ms ?? ??? （ 535） 20 . 1 6 9 1 /o f d f ba a a a m m? ? ? ? （ 536） 冷 凍 水 在 平 均 溫 度 12 m ttt ???℃ 時(shí) 的 物 性 參 數(shù) 為 ： 密 度399 9. 60 91 /kg m? ? ，比熱容 ? ?4 1 9 4 .7 /pC J kg k?? 冷凍水體積流量： smttC Qq sspv 3321 0 )( ????? ? （ 537） 所需內(nèi)管根數(shù)： 4 2??? ??ivdqn 根 （ 538） 為了套管加工制造方便，蒸發(fā)器采用四 根套管并聯(lián)，每一根套管內(nèi)穿一根低翅片管的結(jié)構(gòu)形式。 ?16? 水在 ? ℃ 時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度 10 /v m s??? 此時(shí)的雷諾數(shù)： 28261?? ?? ie dR 410 （ 539） 故水在管內(nèi) 的流動(dòng)狀態(tài)為湍流，考慮將套管盤成曲率半徑為 125R mm? 的螺旋管，盤管水側(cè)修正系數(shù)： 1 1 . 7 7 1 . 2 0iR dR? ? ? ? （ 540） 水側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)： )( 90 2 kmWdB Riwi ??? ??? （ 541） 30kw 別墅蓄能空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 23 B 在 ? ℃ 時(shí)的物性集合系數(shù)為： 1 3 9 5 .6 2 3 .2 6 1 6 1 6 .5 7mBt? ? ? （ 542） 乙二醇在 5 10 ft ???℃ 時(shí)的物性參數(shù)為： 密度 31030 /kg m? ? ，比熱容? ? /pC kJ kg k??，導(dǎo)熱系數(shù) /W m k? ??，動(dòng)力粘度 10 /v m s?? ，普朗特?cái)?shù) ? ，粘度 31 10 Pa s? ? ? ? 雷諾數(shù)為： ef lR v??? (543) 努塞爾數(shù)： 0 . 8 0 . 30 . 0 2 3 1 9 . 1 5 5 1 9u f e f rN R P?? (544) 換熱系 數(shù)： 3 0 9 8 . 8 7 5 1uNh l??? ? ?2/W m k? (545) 將有關(guān)參數(shù)帶入傳熱方程可得一下方程組： ? ?? ?? ?1221fwi mq h t tq t tq t t???????? （ 546） 其中 1t 為內(nèi)管外表面溫度， 2t 為內(nèi)管內(nèi)表面溫度 整理得： ? ?? ?? ?1221 9 4 8 7 .9 9 .5393qtq t t???? （ 547） 再整理得： ? ?223 4 8 . 2 2 6 1 1 . 49 4 8 7 . 9 9 . 5qt?? （ 548） 經(jīng)迭代： 2 9t ? ℃ ， 247 43 .9 5 /q W m? 冷凝器所需傳熱面積： 30kw 別墅蓄能空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 24 200 mqQA f ?? （ 549） 所需翅片管有效總管長： 00 ??ffAL ? m （ 550） 采用四 根管并聯(lián)結(jié)構(gòu)，則每根管長度為 6 蓄冰槽設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)要求采用 雙金屬芯冰球蓄冷，由前知蓄冰系統(tǒng)進(jìn)出換熱器溫度/dt drTT? 5℃ /10℃ （供水溫度為 7℃ /12℃ ,換熱器兩側(cè)溫差 2℃ ），采用全部蓄冷策略，蓄冰時(shí)間為晚上 0:00—8:00，總共 8 個(gè)小時(shí)， 日總負(fù)荷 kwNi 1800 ?? ， 考慮蒸發(fā)溫度下降，蒸發(fā)出水溫度由 5℃ 下降到 5℃ ，取效率下降系數(shù)為 ， 蓄冰量： hkw ist ??? 7 （ 61） 蓄冰溫差 ： 0 .6 5 5 0 .6 5 3 .2 5cT? ? ? ? ?℃ （ 62） 由任務(wù)書知蓄冰溫度： /ct crTT=5℃ /2℃ 查閱雙金屬芯心冰球有關(guān)資料：每個(gè)冰球體積為 332 .2 0 2 .2 0 1 0Lm???，每個(gè)冰球的熱容量為 ? 單位體積熱容量： 330 .2 2 1 0 0 /2 .2 0 1 0D k W h m?? ? ?? （ 63） 蓄冰球體積： mDQV st ?? （ 64） 蓄冰槽體積： 30kw 別墅蓄能空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 25 339。 )( mVV ??? （ 65） 由雙金屬芯心冰球有關(guān)資料知每 1000 個(gè)冰球潛熱蓄冷量為 207kwh? ，因此共需要： 1000207 ????個(gè) （ 67） 設(shè)計(jì)長方體蓄冰槽：長 2 米，寬 米，高 1 米，則總表面積 2m 蒸發(fā)溫度為 9 C? .乙二醇溶液進(jìn)入蓄冰槽的溫度為 5 C? ，當(dāng)乙二醇溶液從蓄冷槽的出口溫度為 2 C? 時(shí)，可以認(rèn)為冰球已經(jīng)凍結(jié)完畢。供冷時(shí)，通過向室內(nèi)提供冷量，蓄冷槽內(nèi)的溫度將逐漸升高，當(dāng)溫度上升至 5C? 時(shí)，就不能再提供冷量了，可認(rèn)為供冷過程結(jié)束。 設(shè)計(jì)隔熱層厚度時(shí)，需限定隔熱結(jié)構(gòu)外表面的最低溫度，使其高于環(huán)境空氣露點(diǎn)溫度 1 C? ，以免外表面產(chǎn)生凝露現(xiàn)象。已知空氣露點(diǎn)溫度為 C? （ 1）所以在換熱過程中蓄冷槽內(nèi)介質(zhì)從 2C? 變化至 5 C? ，故蓄冷槽的溫度變化的對數(shù)平均溫差： 21123 3 . 4 1 9 . 4 2 5 . 93 3 . 41 9 . 4aamkakatttCttLnIn tt?? ?? ? ? ??? （ 68） （ 1） 已知外表面溫度為 C? ，比環(huán)境溫度高 1 C? ，空氣的對流傳熱系數(shù)為，可得蓄冷槽外表面的熱流密度： q= t? .h=()*= （ 69） （ 2） 表面散熱量等于傳熱量， 則傳熱量 120mbtqrr?????????= （ 610） （ 4） 蓄冷槽表面為一層硬泡沫塑料和聚苯乙烯，兩者的熱導(dǎo)系數(shù)非常接近，故30kw 別墅蓄能空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 26 可取均為 ，則上式可化為 ?? （ 611） 解得蓄冷槽的厚度 ? 為 ： ? = 7 節(jié)流機(jī)構(gòu)的選擇計(jì)算 節(jié)流機(jī)構(gòu)在整個(gè)熱力循環(huán)計(jì)算中起著重要作用，由它來實(shí)現(xiàn)制冷劑的壓降。 常用節(jié)流機(jī)構(gòu) ?11? (1) 手動(dòng)節(jié)流閥：手動(dòng)節(jié)流閥是所有膨脹閥的原型和基礎(chǔ)，通常用于試驗(yàn)用制冷裝置、作為其他節(jié)流機(jī)構(gòu)的備用件、制冷裝置定型 實(shí)驗(yàn)等； (2) 浮球閥：浮球閥是利用液位控制通斷和流量的節(jié)流機(jī)構(gòu)，適用于設(shè)置具有自由液面容器的系統(tǒng)，如設(shè)有滿液式蒸發(fā)器、中間冷卻器、高壓貯液器等容器的系統(tǒng)； (3) 熱力膨脹閥：熱力膨脹閥是利用蒸發(fā)器出口處制冷劑過熱度來控制通斷和流量的節(jié)流機(jī)構(gòu)，適用于各種系統(tǒng)。 (4) 熱電膨脹閥：熱電膨脹閥是利用蒸發(fā)器出口處制冷劑過熱度來控制通斷和流量，適用于各種系統(tǒng)。 (5) 電子膨脹閥：電子膨脹閥有電磁式和電動(dòng)式兩類，利用蒸發(fā)器出口處制冷劑過熱度來控制通斷和流量，需與單片機(jī)控制系統(tǒng)配套，適用于各種系統(tǒng)。 (6) 毛 細(xì)管：制冷劑在毛細(xì)管內(nèi)的膨脹過程，是流體在等截面管道中有摩擦的、有或無熱交換的流動(dòng)過程。毛細(xì)管是不可調(diào)節(jié)的節(jié)流機(jī)構(gòu)，當(dāng)工況發(fā)生變化時(shí)，制冷劑流量無法相應(yīng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。 在此，考慮到本系統(tǒng)的成本及實(shí)際需用，在此采用熱力膨脹閥。 30kw 別墅蓄能空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 27 熱力膨脹閥的制冷量應(yīng)與壓縮機(jī)的制冷量相匹配。如果熱力膨脹閥的制冷量較壓縮機(jī)的制冷量小的多，會(huì)造成工作時(shí)熱力膨脹閥始終全開，但制冷劑流量仍小于系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量，系統(tǒng)的自平衡特性會(huì)使冷凝壓力上升，蒸發(fā)壓力下降，在新的條件下達(dá)到新的平衡，其結(jié)果是制冷量與性能系數(shù)均下降。如熱力 膨脹閥的制冷量較壓縮機(jī)的制冷量大的多，會(huì)造成工作后制冷劑流量過大，蒸發(fā)器出口處制冷劑過熱度過小或沒有過熱度，導(dǎo)致閥關(guān)閉且存在液擊的可能；過一段時(shí)間后蒸發(fā)器中制冷劑量減少，過熱度增大，閥重新開啟但流量又過大，導(dǎo)致過熱度過小或沒有過熱度；如此反復(fù)振蕩，易造成系統(tǒng)工作的不穩(wěn)定 [12]。 一般來說，在實(shí)際工作工況下，熱力膨脹閥制冷量應(yīng)是壓縮機(jī)制冷量的～ 倍 [7]。在此，針對本系統(tǒng)采取熱力膨脹閥制冷量是壓縮機(jī)制冷量的 倍。 如同壓縮機(jī)的選擇一樣，熱力膨脹閥也有自己的名義 工況，在選用時(shí)需進(jìn)行相應(yīng)的校核。在此，初步采用上海恒溫控制器廠生產(chǎn)的熱力膨脹閥。 根據(jù)我國標(biāo)準(zhǔn)，其設(shè)計(jì)額定工況為： 0t =5 ℃ kt =40 ℃ 過熱度： ℃ 過冷度： 2 ℃ 其中： vsp? ：名義工況下節(jié)流閥前后的壓力差為 名義工況下的熱力參數(shù)如下： 30kw 別墅蓄能空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 28 圖 熱力膨脹閥壓焓圖 對 應(yīng) 查 得 ， 1h =4h =?? m3/kg 單位制冷量： sq0 = 1h － 4h = － = (71) 具體校核可按下式 [7]進(jìn)行： vsssvaaasa pq pq ???101000 ?? (72)式中： aq0 、 sq0 分別為實(shí)際工作工況和額定工況下的單位制冷量 (kJ/kg) ；a1? 、 s1? 分別為實(shí)際工作工況和額定工況下節(jié)流閥前制冷劑液體的密度(kg/m3) ； vap? 、 vsp? 分別為實(shí)際工作工況和額定工況下節(jié)流閥前后的壓力差 (Pa)。 式中： 3 ????? 壓縮機(jī)aa kW (73) 04 4 0 8 . 6 9 2 4 9 . 8 0 1 5 8 . 8 9 /oaq h h k J Kg? ? ? ? ? (74) 30kw 別墅蓄能空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 29 查表得： 31 1 2 8 .5 /la kg m? ? (75) vsp? = ls? = 1 1 4 11 3 ??? ?lsvkg/m3 (76)