【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 液體普朗特數(shù) 蒸氣普朗特數(shù) R134a在管內(nèi)蒸發(fā)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)可由計算式 (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； —液相動力粘度，單位為Pas —液相熱導(dǎo)率，單位為W/（mK） —氣相密度，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—氣化潛熱，單位為焦每千克； —液相普朗特數(shù)； 取決于制冷劑性質(zhì)的無量綱系數(shù)。已知R134a進入蒸發(fā)器時的干度，出口干度，則R134a的總質(zhì)量流量為 (534)作為迭代計算的初值，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)的實際質(zhì)量流速 (539)于是 (540) (541) (542) (543) (544) 傳熱溫差的初步計算暫先不計R134a的阻力對蒸發(fā)溫度的影響，則有℃=℃ (545) 傳熱系數(shù)的計算 (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（沿氣流流動方向）為3排，共布置120根傳熱管，傳熱管的實際總長度為 (553)傳熱管的實際內(nèi)表面?zhèn)鳠崦娣e為 (554)又 (555)說明計算約有28%的裕度，滿足設(shè)計要求。 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的流動阻力及其對傳熱溫差的影響烏越邦和等的實驗證明，在其他條件相同的情況下，R134a在管內(nèi)的流動阻力比R12要高出10%。R12在管內(nèi)蒸發(fā)時的流動阻力可按下式計算 (556)故由于在蒸發(fā)溫度10℃， %，因此，流動阻力引起蒸發(fā)溫度的變化可忽略不計。 空氣側(cè)的阻力計算空氣側(cè)的阻力計算可按如下進行進行，首先計算△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)機的選型本設(shè)計的熱泵采用空氣強制對流蒸發(fā)器，需要風(fēng)機來吹送空氣。與熱泵蒸發(fā)器配套的風(fēng)機主要可分為離心式和軸流式兩大類。本設(shè)計采用軸流風(fēng)機，其風(fēng)量大、風(fēng)壓小，隨著對葉片冀型的改進，風(fēng)機的動力性能、效率也得以提高，噪聲也降低。軸流風(fēng)機結(jié)構(gòu)簡單，緊湊，容易安裝。空冷式蒸發(fā)器所用風(fēng)機應(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)壓包括動壓及靜壓。動壓Pa (564)靜壓 (565) 機風(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、出蒸發(fā)器的溫度。根據(jù)風(fēng)量大小和幾何尺寸要求，可選用一臺風(fēng)機，也可選用兩臺風(fēng)機并聯(lián)使用。 風(fēng)機需用功率計算風(fēng)機采用電動機直接傳動，則傳送效率ηfan=,則電動機的輸入功率為： (567) 式中：——風(fēng)量， ——傳動效率；風(fēng)機采用電動機直接傳動，則傳動效率； ——風(fēng)機全壓效率；取； 采用兩臺FZW外轉(zhuǎn)子軸流風(fēng)機，型號為FZW4D500二機平行安裝，每臺風(fēng)機輸入功率為、轉(zhuǎn)速為,風(fēng)量為。其具體參數(shù)如下：圖58 軸流風(fēng)機外形圖6 壓縮機的選型計算采用全封閉渦旋式制冷壓縮機，現(xiàn)擬定根據(jù)以下兩點來選取壓縮機：理論排氣量和軸功率[21]。 理論排氣量的計算從熱力計算可知采用R134a時壓縮機的實際輸氣量=理論排氣量： (61) 軸功率的計算由熱力計算知，壓縮機軸功率： (62)電機輸入功率： (63) 壓縮機選型綜合以上計算數(shù)據(jù)可知：壓縮機的軸功率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，主要性能參數(shù)如下：名義工況：= ℃，= ℃，℃，℃。 壓縮機的校核壓縮機一般有三個工況：名義工況，運行工況和試驗工況。名義工況即壓縮機的銘牌上所給出的工況，運行工況是用戶在使用時的工況。一般說來，壓縮機的名義工況和運行工況并不相同。這時，為了保障所選壓縮機能夠正常使用，故需要對壓縮機進行校核。 壓縮機名義工況下的熱力計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 壓縮機名義工況下的壓—焓圖各點參數(shù)值：查R134a熱力性質(zhì)表和圖，如表61所示：表61 各關(guān)節(jié)點的參數(shù) 參數(shù)狀態(tài)點012s234熱力計算：單位質(zhì)量制冷量 （64）單位理論功 （65）實際輸氣量 （66） 壓縮機的選型及校核計算 壓縮機的校核，所要達到的目的是：計算出運行工況下的制冷量及軸功率，讓它們分別和設(shè)計所得的制冷量及軸功率相比較，如果前者比后者大，壓縮機即可滿足要求，視為合格。為了獲得運行工況下的壓縮機性能參數(shù)，可以有兩條途徑進行。分別如下：（1）查壓縮機生產(chǎn)廠商提供的全性能曲線圖，可以很方便的查出實驗范圍內(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，給定的壓縮機理論輸氣量不變[14]。現(xiàn)采用第二種方法，利用換算公式計算如下：名義工況下的制冷量 (67)————運行工況下的壓縮機制冷量，=————名義工況下的單位容積制冷量，=————名義工況下的輸氣系數(shù)，=————運行工況下的單位容積制冷量，=————運行工況下的輸氣系數(shù)，=代入(518)可知，運行工況下的制冷量： 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————運行工況下的單位理論功，=————運行工況下的比體積，= m3/kg以上數(shù)據(jù)代入公式(420)可得運行工況下的軸功率 (69)由 及 選擇谷輪渦旋式壓縮機的型號為:ZR108KCTFD壓縮機的詳細參數(shù)為：表62 ZR108KCTFD型壓縮機參數(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：容積型壓縮機排量類型：定排量壓縮機經(jīng)驗證運行工況下的制冷量及軸功率和設(shè)計所得的制冷量及軸功率相比較，前者比后者大，即壓縮機滿足要求，視為合格。綜上所述，該壓縮機選型正確。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)膨脹機構(gòu)后，壓力降低，同時小部分液體閃發(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)器時有一定的過熱度，保證制冷劑液體不會進入壓縮機，避免“液擊”事故。節(jié)流閥是制冷系統(tǒng)的四個主要組成部分之一，它和壓縮機共同維持系統(tǒng)內(nèi)的高低壓側(cè)的壓力差，達到制冷目的。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，可以分為手動膨脹閥、熱力膨脹閥、電子膨脹閥、毛細管和浮球調(diào)節(jié)閥五種[22]。1）、手動膨脹閥手動膨脹閥采用針狀閥芯，強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)自動供液管路發(fā)生故障時，臨時啟用。2）、熱力膨脹閥熱力膨脹閥是目前制冷系統(tǒng)中向蒸發(fā)器自動供液應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)機構(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，對過熱度控制不大，采用內(nèi)平衡式就可以實現(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，就必須采用外平衡式。當(dāng)制冷系統(tǒng)蒸發(fā)溫度低時，很小的壓力變化就會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，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，壓力傳感器將蒸發(fā)器出口壓力P溫度傳感器將壓縮機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電機， 將閥開到需要的位置，以保持蒸發(fā)器需要的供液量。電子膨脹閥的步進電機是根據(jù)蒸發(fā)器出口壓力P1 變化、壓縮機吸氣過熱度變化實時輸出變化的動力，這個實時輸出變化的動力能及時克服各種工況和各種負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，進而蒸發(fā)器的供液量能實時與蒸發(fā)負荷相匹配，即電子膨脹閥可通過控制器人為設(shè)定，有效地控制過