【正文】 表面張力 液體粘度 蒸氣粘度 液體熱導(dǎo)率 蒸氣熱導(dǎo)率 液體普朗特?cái)?shù) 蒸氣普朗特?cái)?shù) R134a在管內(nèi)蒸發(fā)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)可由計(jì)算式 (529) (530) (531) (532) (533)式中 —管內(nèi)沸騰的兩相表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，單位為W/（m2K）； —液相單獨(dú)流過管內(nèi)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，單位為W/（m2K）； —對流特征數(shù)； —沸騰特征數(shù)； —液相弗勞德數(shù)； g—質(zhì)量流率，單位為Kg/（m2s）； x—質(zhì)量含氣率（干度）； —管內(nèi)徑，單位為毫米； —液相動(dòng)力粘度，單位為Pas —液相熱導(dǎo)率，單位為W/（mK） —?dú)庀嗝芏?，單位為千克每立方米? —液相密度，單位為千克每立方米； q—熱流密度，單位為W/m2； r—?dú)饣瘽摕幔瑔挝粸榻姑壳Э耍? —液相普朗特?cái)?shù)； 取決于制冷劑性質(zhì)的無量綱系數(shù)。已知R134a進(jìn)入蒸發(fā)器時(shí)的干度，出口干度，則R134a的總質(zhì)量流量為 (534)作為迭代計(jì)算的初值，取，考慮到R134a的阻力比相同條件下R12要大，故取R134a在管內(nèi)的質(zhì)量流速。則總流通截面為 (535)每根管子的有效流通截面 (536)蒸發(fā)器的分路數(shù) (537)取，則每一分路中R134a的質(zhì)量流量為 (538)每一分路中R134a在管內(nèi)的實(shí)際質(zhì)量流速 (539)于是 (540) (541) (542) (543) (544) 傳熱溫差的初步計(jì)算暫先不計(jì)R134a的阻力對蒸發(fā)溫度的影響，則有℃=℃ (545) 傳熱系數(shù)的計(jì)算 (546)由于R134a與聚酯油能互溶，故管內(nèi)污垢熱阻可忽略，據(jù)文獻(xiàn)介紹翅片側(cè)污垢熱阻，管壁導(dǎo)熱熱阻及翅片與管壁間接觸熱阻之和（）可取為，故 核算假設(shè)的qi值 (547) (548)計(jì)算表明，假設(shè)的qi初值5800W/，偏差較小 ，故假設(shè)有效 。 蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)尺寸的確定蒸發(fā)器所需的表面?zhèn)鳠崦娣e (549)蒸發(fā)器所需傳熱管總長： (550)迎風(fēng)面積 (551)取蒸發(fā)器寬B=1500mm,高H=1200mm,則實(shí)際迎風(fēng)面積 已選定垂直于氣流方向的管間距為s1=30mm,故垂直于氣流方向的每排管子數(shù)為 (552)深度方向（沿氣流流動(dòng)方向）為3排，共布置120根傳熱管，傳熱管的實(shí)際總長度為 (553)傳熱管的實(shí)際內(nèi)表面?zhèn)鳠崦娣e為 (554)又 (555)說明計(jì)算約有28%的裕度，滿足設(shè)計(jì)要求。 翅片式換熱器的形狀如圖58所示： 圖57 翅片管式蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)示意圖 R134a的流動(dòng)阻力及其對傳熱溫差的影響烏越邦和等的實(shí)驗(yàn)證明，在其他條件相同的情況下，R134a在管內(nèi)的流動(dòng)阻力比R12要高出10%。R12在管內(nèi)蒸發(fā)時(shí)的流動(dòng)阻力可按下式計(jì)算 (556)故由于在蒸發(fā)溫度10℃， %，因此，流動(dòng)阻力引起蒸發(fā)溫度的變化可忽略不計(jì)。 空氣側(cè)的阻力計(jì)算空氣側(cè)的阻力計(jì)算可按如下進(jìn)行進(jìn)行，首先計(jì)算△Pt (557) (558)X=， (559)由及查圖得≈，于是 (560)又 (561) (562)所以 (563) 蒸發(fā)器風(fēng)機(jī)的選型本設(shè)計(jì)的熱泵采用空氣強(qiáng)制對流蒸發(fā)器，需要風(fēng)機(jī)來吹送空氣。與熱泵蒸發(fā)器配套的風(fēng)機(jī)主要可分為離心式和軸流式兩大類。本設(shè)計(jì)采用軸流風(fēng)機(jī)，其風(fēng)量大、風(fēng)壓小，隨著對葉片冀型的改進(jìn)，風(fēng)機(jī)的動(dòng)力性能、效率也得以提高，噪聲也降低。軸流風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，緊湊，容易安裝?？绽涫秸舭l(fā)器所用風(fēng)機(jī)應(yīng)根據(jù)蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)形式，所需風(fēng)量以及風(fēng)壓選配。風(fēng)壓包括動(dòng)壓及靜壓。動(dòng)壓Pa (564)靜壓 (565) 機(jī)風(fēng)量：可取略大于或等于蒸發(fā)器的額定風(fēng)量 (566) 式中：，——空氣的平均密度和平均比定壓比熱；，——空氣進(jìn)、出蒸發(fā)器的溫度。根據(jù)風(fēng)量大小和幾何尺寸要求，可選用一臺(tái)風(fēng)機(jī)，也可選用兩臺(tái)風(fēng)機(jī)并聯(lián)使用。 風(fēng)機(jī)需用功率計(jì)算風(fēng)機(jī)采用電動(dòng)機(jī)直接傳動(dòng)，則傳送效率ηfan=,則電動(dòng)機(jī)的輸入功率為： (567) 式中：——風(fēng)量， ——傳動(dòng)效率；風(fēng)機(jī)采用電動(dòng)機(jī)直接傳動(dòng)，則傳動(dòng)效率； ——風(fēng)機(jī)全壓效率；??； 采用兩臺(tái)FZW外轉(zhuǎn)子軸流風(fēng)機(jī)，型號為FZW4D500二機(jī)平行安裝，每臺(tái)風(fēng)機(jī)輸入功率為、轉(zhuǎn)速為,風(fēng)量為。其具體參數(shù)如下：圖58 軸流風(fēng)機(jī)外形圖6 壓縮機(jī)的選型計(jì)算采用全封閉渦旋式制冷壓縮機(jī)，現(xiàn)擬定根據(jù)以下兩點(diǎn)來選取壓縮機(jī)：理論排氣量和軸功率[21]。 理論排氣量的計(jì)算從熱力計(jì)算可知采用R134a時(shí)壓縮機(jī)的實(shí)際輸氣量=理論排氣量： (61) 軸功率的計(jì)算由熱力計(jì)算知，壓縮機(jī)軸功率： (62)電機(jī)輸入功率： (63) 壓縮機(jī)選型綜合以上計(jì)算數(shù)據(jù)可知：壓縮機(jī)的軸功率kW，理論排氣量，制冷量為。故在此預(yù)選用谷輪系列渦旋壓縮機(jī)，主要性能參數(shù)如下：名義工況：= ℃，= ℃，℃，℃。 壓縮機(jī)的校核壓縮機(jī)一般有三個(gè)工況：名義工況，運(yùn)行工況和試驗(yàn)工況。名義工況即壓縮機(jī)的銘牌上所給出的工況，運(yùn)行工況是用戶在使用時(shí)的工況。一般說來，壓縮機(jī)的名義工況和運(yùn)行工況并不相同。這時(shí)，為了保障所選壓縮機(jī)能夠正常使用，故需要對壓縮機(jī)進(jìn)行校核。 壓縮機(jī)名義工況下的熱力計(jì)算仍采用單級壓縮制冷循環(huán)，無回?zé)嵯到y(tǒng)，其壓焓圖如下所示：圖61 壓縮機(jī)名義工況下的壓—焓圖各點(diǎn)參數(shù)值：查R134a熱力性質(zhì)表和圖，如表61所示：表61 各關(guān)節(jié)點(diǎn)的參數(shù) 參數(shù)狀態(tài)點(diǎn)012s234熱力計(jì)算：單位質(zhì)量制冷量 （64）單位理論功 （65）實(shí)際輸氣量 （66） 壓縮機(jī)的選型及校核計(jì)算 壓縮機(jī)的校核，所要達(dá)到的目的是：計(jì)算出運(yùn)行工況下的制冷量及軸功率，讓它們分別和設(shè)計(jì)所得的制冷量及軸功率相比較，如果前者比后者大，壓縮機(jī)即可滿足要求，視為合格。為了獲得運(yùn)行工況下的壓縮機(jī)性能參數(shù)，可以有兩條途徑進(jìn)行。分別如下：（1）查壓縮機(jī)生產(chǎn)廠商提供的全性能曲線圖，可以很方便的查出實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)任意工況的性能，如制冷量，輸入功率或軸功率等。但是此種方法的誤差過大。（2）利用換算公式。換算的依據(jù)是當(dāng)轉(zhuǎn)速不變時(shí)，給定的壓縮機(jī)理論輸氣量不變[14]?，F(xiàn)采用第二種方法，利用換算公式計(jì)算如下：名義工況下的制冷量 (67)————運(yùn)行工況下的壓縮機(jī)制冷量，=————名義工況下的單位容積制冷量，=————名義工況下的輸氣系數(shù)，=————運(yùn)行工況下的單位容積制冷量，=————運(yùn)行工況下的輸氣系數(shù)，=代入(518)可知，運(yùn)行工況下的制冷量： 名義工況下的軸功率 (68) 式中和分別是名義工況和運(yùn)行工況下的軸效率，兩者變化不大，可視為相等?！x工況下的單位理論功，=———— 名義工況下的比體積，= m3/kg————運(yùn)行工況下的單位理論功，=————運(yùn)行工況下的比體積，= m3/kg以上數(shù)據(jù)代入公式(420)可得運(yùn)行工況下的軸功率 (69)由 及 選擇谷輪渦旋式壓縮機(jī)的型號為:ZR108KCTFD壓縮機(jī)的詳細(xì)參數(shù)為：表62 ZR108KCTFD型壓縮機(jī)參數(shù)品牌：GULUN/谷輪型號：ZR108KCTFD522適用范圍：空調(diào)制冷設(shè)備功率：（kw）外形尺寸：190*552（m）重量：63（kg）結(jié)構(gòu)類型：封閉式類型：容積型壓縮機(jī)排量類型：定排量壓縮機(jī)經(jīng)驗(yàn)證運(yùn)行工況下的制冷量及軸功率和設(shè)計(jì)所得的制冷量及軸功率相比較，前者比后者大，即壓縮機(jī)滿足要求，視為合格。綜上所述，該壓縮機(jī)選型正確。7 節(jié)流裝置介紹與類型選擇節(jié)流裝置是制冷系統(tǒng)中的膨脹機(jī)構(gòu)，又稱為膨脹閥，位于冷凝器之后。從冷凝器出來的高壓液體制冷劑經(jīng)膨脹機(jī)構(gòu)后，壓力降低，同時(shí)小部分液體閃發(fā)為蒸汽，成為低溫低壓制冷劑液體，經(jīng)氣液分離器后，進(jìn)入蒸發(fā)器制取冷量。節(jié)流閥除起降壓的作用外，還能調(diào)節(jié)進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑的流量。通過這樣的調(diào)節(jié)作用，使制冷劑離開蒸發(fā)器時(shí)有一定的過熱度，保證制冷劑液體不會(huì)進(jìn)入壓縮機(jī)，避免“液擊”事故。節(jié)流閥是制冷系統(tǒng)的四個(gè)主要組成部分之一，它和壓縮機(jī)共同維持系統(tǒng)內(nèi)的高低壓側(cè)的壓力差，達(dá)到制冷目的。節(jié)流閥的種類有很多，根據(jù)制冷劑不同，可以分為氨用節(jié)流閥和氟利昂節(jié)流閥；根據(jù)結(jié)構(gòu)形式，可以分為手動(dòng)膨脹閥、熱力膨脹閥、電子膨脹閥、毛細(xì)管和浮球調(diào)節(jié)閥五種[22]。1）、手動(dòng)膨脹閥手動(dòng)膨脹閥采用針狀閥芯，強(qiáng)迫制冷劑在瞬間通過窄小的通道，因此局部阻力大，能量消耗大，壓力下降，緊接著通道面積突然擴(kuò)大，使制冷劑膨脹，有少量液體汽化，吸收本身的汽化潛熱，溫度下降，所以節(jié)流后成為低壓低溫的汽液混合流體。在過去應(yīng)用很廣，現(xiàn)在大部分被自動(dòng)控制閥替代，只有氨制冷系統(tǒng)還在使用，它通常與自控元件配合使用，或者用于旁通管道上，作為輔助調(diào)節(jié)閥，當(dāng)自動(dòng)供液管路發(fā)生故障時(shí)，臨時(shí)啟用。2）、熱力膨脹閥熱力膨脹閥是目前制冷系統(tǒng)中向蒸發(fā)器自動(dòng)供液應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，特別使用于氟利昂系統(tǒng)，它是根據(jù)蒸發(fā)器的熱負(fù)荷大小向蒸發(fā)器增減供液量，使蒸發(fā)器出口保持一定的蒸汽過熱度。在制冷系統(tǒng)中，熱力膨脹閥可以在相當(dāng)大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)制冷劑的流量，所以他能保證蒸發(fā)器的內(nèi)表面積有絕大部分得到有效利用。熱力膨脹閥對蒸發(fā)器出口處的溫度控制，有內(nèi)平衡式和外平衡式兩種類型。外平衡式膨脹閥結(jié)構(gòu)比內(nèi)平衡式復(fù)雜，安裝也比較麻煩。當(dāng)制冷劑在蒸發(fā)器中壓力降很小時(shí)，對過熱度控制不大，采用內(nèi)平衡式就可以實(shí)現(xiàn)滿意的調(diào)節(jié)。但當(dāng)制冷劑在蒸發(fā)器中壓力降較大時(shí)，就必須采用外平衡式。當(dāng)制冷系統(tǒng)蒸發(fā)溫度低時(shí)，很小的壓力變化就會(huì)引起飽和溫度的明顯變化，因此，低溫裝置也應(yīng)采用外平衡式。此外，在使用分液器對并聯(lián)多路的蒸發(fā)器供液時(shí)，由于分液器上壓力降較大，也應(yīng)使用外平衡式熱力膨脹閥。 圖71 熱力膨脹閥簡圖3）、電子膨脹閥電子膨脹閥—吸氣過熱度控制吸氣過熱度控制系統(tǒng)由電子膨脹閥、壓力傳感器、溫度傳感器、控制器組成，工作時(shí)，壓力傳感器將蒸發(fā)器出口壓力P溫度傳感器將壓縮機(jī)吸氣過熱度傳給控制器，控制器將信號處理后，隨后輸出指令作用于電子膨脹主閥的步進(jìn)電機(jī)， 將閥開到需要的位置，以保持蒸發(fā)器需要的供液量。電子膨脹閥的步進(jìn)電機(jī)是根據(jù)蒸發(fā)器出口壓力P1 變化、壓縮機(jī)吸氣過熱度變化實(shí)時(shí)輸出變化的動(dòng)力，這個(gè)實(shí)時(shí)輸出變化的動(dòng)力能及時(shí)克服各種工況和各種負(fù)荷情況下主膨脹閥變化的彈簧力，使閥的開度滿足蒸發(fā)器供液量的需求，進(jìn)而蒸發(fā)器的供液量能實(shí)時(shí)與蒸發(fā)負(fù)荷相匹配，即電子膨脹閥可通過控制器人為設(shè)定，有效地控制過