【正文】 mm，所以實際實際的傳熱面積為 ㎡） 2 2 (* ??????????A 根據(jù)上面的計算，冷柜的傳熱面積設計值大于冷柜蒸發(fā)器傳熱面積的計算值，所 以滿足設計要求。 青島大學本科畢業(yè)論文（設計） 27 蒸發(fā)器的基本布置圖 圖 54 蒸發(fā)器示意圖 蒸發(fā)冷凝器的設計計算 此次設計的蒸發(fā)冷凝器采用套管式換熱器，內外有制冷劑分別冷凝和蒸發(fā)。 55 冷凝蒸發(fā)器盤管示意圖 冷凝蒸發(fā)器中的換熱量 Q1： )( 11121 hhGQ ?? 青島大學本科畢業(yè)論文（設計） 28 式中 2G 為從冷凝器出來的制冷劑經(jīng)氣液分離器分離后的液體部分高溫制冷劑流量。 計算得： 1Q =133W 換熱面積的計算： ㎡0 0 t1 11 ???? K QF 式中 1K 取的 3500W/(㎡ .℃ ），傳熱溫差 t? 取 ℃ [26]。 套管式換熱器的布置采用逆流形式，內部為紫銅管 ?mm? ，外部采用mm228 ?mm? 的鋼管套。 紫銅管的長度計算： mdFli ???π 中間換熱器的設計計算 中間換熱器同樣采用套管式換熱器，內部紫銅管采用 ?mm? ，mmdi 7? ，外部采用 mm228 ?mm? 剛套管。 圖 56 套管式換熱器 傳熱溫差取 ℃5??t ，傳熱系數(shù)取 K=3000w/(㎡ .k) 中間換熱器的換熱量 Q2： WhhGQ )( 1212 ??? 傳熱面積的計算： 青島大學本科畢業(yè)論文（設計） 29 ㎡0 0 3 5 ???? tK QF 換熱管長度的計算： mdFli???π 將套管式換熱器盤成類似橢圓柱形，兩邊半圓直徑為 2cm,直線部分 L 為 1cm, 則一圈的長度為： cmLDs 82 ????? ? ， 則圈數(shù) n=2 盤管的高度為 : mmnh 84mm28)1( ???? 青島大學本科畢業(yè)論文（設計） 30 第 6 章 節(jié)流閥、氣液分離器 的 計算選型 氣液分離器的設計選型 氣液分離器的基本原理 氣液分離器依據(jù)重力沉降 原理，采用《油氣集輸設計規(guī)范》 GB50350－ 2021及 《分離器規(guī)范》 SYT0515－ 2021 進行計算和選取，并以以下假設為基礎： ①懸浮物的運動速率為常數(shù)； ② 分離器內不發(fā)生凝聚和分散作用； ③ 液、固微粒均是球形。計算忽略微粒沉降的加速階段，僅考慮分離不小于 50μm微粒的情況。此外，在計算中引入立式分離器修正系數(shù) K1，氣體空間占有的空間面積分率 K 氣體空間占有的高度分率 K3 和長徑比 K4 經(jīng)驗參數(shù) [27]，這無疑增加分離器計算的不確定性。設計人員先依據(jù)標準規(guī)范進行計算，再根據(jù)經(jīng)驗及工程需要進行修正，有時最終所 選設備會比計算結果大很多，造成不必要的浪費?；谝陨峡紤]，綜合多種計算方法得出分離器計算方法。該方法不僅滿足工程需要，而且采用使設備重量最輕的優(yōu)化過程使投資最低，可為氣液分離器選型提供參考。 氣 液分離器分立式和臥式兩種型式，氣液分離器可以配置絲網(wǎng)捕霧器、入口換向器、防沖擊擋板或沉降內部構件。立式氣液分離器適用于從高氣液比混合物中分離液體；臥式氣液分離器適用于從低氣液比混合物中分離氣體。 氣液分離通常分為三個階段：第一個階段為預分離，即利用氣體中所夾帶液體的動量使大的液滴與入口擋板碰撞，然后利用液滴自重 沉降下來，從而將氣液分成以氣體為主和以液體為主的兩個部分；第二個階段為二次分離，即使較小液滴利用重力分離；第三個階段為除霧，小的液滴在捕霧器處聚集成較大的液滴，然后靠重力實現(xiàn)氣液的分離。 青島大學本科畢業(yè)論文（設計） 31 氣液分離器的設計計算 圖 67 考慮到本次設計的系統(tǒng)形式，采用立式氣液分離器。立式氣液分離器的氣體分離區(qū)是分離器的整個橫截面，所以氣體的分離直徑可以計算為 [26]： VVVD UQD ?4? (61) VDD 為捕霧器的直徑， VQ 為氣液分離器中氣體的體積流率， VU 為氣液分離器的終端速度。在設計時，分離器的內徑必須要大一些，不捕霧器才能安裝到分離器中，一般該直徑計算值要加上 6in 后作為作為最終確定的分離器的直徑，然后采用該直徑計算相應的分離器的橫截面積。 節(jié)流裝置的設計 在制冷系統(tǒng)中，供給蒸發(fā)器液體制冷劑的多少直接影響蒸發(fā)器能否有效工作。制冷劑供給量不足會引起蒸發(fā)器制冷量減少；而蒸發(fā)器液體過滿同樣會是制冷量減少。因此，為保證制冷系統(tǒng)正常運行，必須對蒸發(fā)器供液量進行調節(jié)，需設置節(jié)流機構。節(jié)流機構的作用是為蒸發(fā)器提供適量的制冷劑液體，同時又保證蒸發(fā)器中有適宜的蒸發(fā)壓力。因而節(jié)流機構的正確選擇將影響制冷系統(tǒng)的運行效率和性能。典型的節(jié)流裝置包括熱力膨脹閥、熱電膨脹閥、電子膨脹閥、恒壓膨脹閥和毛細管等。其中電子膨脹閥是一種較為先進的節(jié)流元件，其按計算機預設青島大學本科畢業(yè)論文（設計） 32 的程序進 行流量調節(jié)，其適應制冷機電一體化的發(fā)展要求，具有傳統(tǒng)熱力膨脹閥無法比擬的優(yōu)點。具有結構簡單、動作響應快等優(yōu)點。故而選用電子膨脹閥。 圖 68 青島大學本科畢業(yè)論文（設計） 33 第 7 章 設計總結 本文應用自然復疊制冷技術設計計算了一個低溫冷柜系統(tǒng) ,用自復疊壓縮制冷代替原來的多級壓縮制冷，利用復合工質和單臺壓縮機實現(xiàn)低溫制冷，這種自復疊式壓縮制冷系統(tǒng)在國內外都有著比較深入的研究和廣闊的發(fā)展前景，通過本次設計得到以下結論： (1)本文包括各個主要部件的設計計算，也分析了該系統(tǒng)在設計時需要注意的一些問題； (2)保溫材料的選擇對低溫 制冷的效率影響很大，本次設計采用了真空隔熱材料代替原來的聚氨酯泡沫材料，很好的解決了這個問題； (3)制冷劑的充注比直接影響系統(tǒng)的制冷效率； (4) 總體上來說該系統(tǒng) 的整體結構簡單 , 獲取的溫度低可以應用于多種領域 , 如醫(yī)學、生物學、材料科學等 ； (5)在設計計算過程中 , 許多地方采用了理想化的算法 , 因此需要結合實際改進設計計算并使系統(tǒng)優(yōu)化。 青島大學本科畢業(yè)論文（設計） 34 謝 辭 論文完成之際，也就是將要離開校園的時候。大學四載，一朝揮別，昔事今憶，欲訴忘言。 首先要對 張金翠老師 表示感謝， 張 老師學養(yǎng)深厚，在指導 過程中盡職盡責，從論文的選題、論文的結構安排、論文的張篇布局、論文的內容都得到了田老師細心周到的講解， 張 老師還解答了我在整個階段的各種疑問和困惑并幫我指明了前進的方向。再次感謝 張 老師對我的諄諄教誨和悉心指導，另外，田老師對治學和科研的一絲不茍的精神也深深鼓舞了我，給我們樹立了良好的榜樣，在這里衷心地祝愿田老師身體健康、工作順利、萬事如意。 其次要感謝實驗室的王兆俊、劉瑞璟老師，兩位老師豐富的實踐經(jīng)驗和熟練的操作技巧讓我們肅然起敬，在實驗室實習階段兩位老師對我們的照顧更是無微不至，不僅教會了我們許多在課本上學 不到的實踐技能，更是給我們論文的寫作提供了很多幫助。對兩位老師深表感謝。 再次，感謝 王騫，王天澤，王曉春 三位 同學 ，他們在設計階段給我提供了很多寶貴的建議和素材，尤其是 王騫 更是幫我解答了很多疑惑，幫助我順利完成了畢業(yè)論文。另外還要感謝我的 舍友蔣光聚同學 ，在整個論文階段我們一起討論了很多方法和技巧， 蔣光聚 同學敏捷的思維和開闊的視野不得不令我折服，在次期間我的很多靈感都來自與他的提醒，真心的感謝小郭同學。 最后祝福所有在論文寫作階段乃至整個大學期間幫助過我的人表示衷心的感謝，祝愿大家心想事成，萬事如意。 青島大學本科畢業(yè)論文（設計） 35 參考文獻 [1] 吳業(yè)正 制冷原理與設備 [M] 西安交通大學出版社 2021 [2] 申江，等 . 制冷裝置設計 [M] 機械工業(yè)出版社 2021 [3] 任挪穎，等 . 自復疊制冷循環(huán)的研究現(xiàn)狀 [J] 2021 [4] 王雨，王林，汪慶軍 非沸點混合工質自復疊制冷循環(huán)研究進展 [J]2021 [5] 常琳，程有凱 自行復疊制冷裝置方式發(fā)展現(xiàn)狀 [J] 2021 [6] 吳業(yè)正，朱瑞琪，李新中，等 . 制冷與低溫技術原理 [M].北京：機械工業(yè)出版社， 2021. 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