【正文】 本實(shí)驗(yàn)臺(tái)可用三通電磁閥也可用二通電磁閥，在這里選用上海奉申制冷控制器有限公司的電磁閥，有關(guān)規(guī)格如下： 制冷循環(huán)性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái) 32 型號(hào)與參數(shù)表： Kv值表示介質(zhì)通過閥門壓差等于 時(shí)的流量，單位為 m3/h，密度ρ =1000kg/m3 型號(hào)后面字母 ”W” 表示釬焊連 接，字母 ”A” 、 ”B” 表示閥體形式，字母 ”K” 表示常開型。 電磁閥的選型 在本實(shí)驗(yàn)臺(tái)中，制冷循環(huán)有無回?zé)岬倪x擇需要用到電磁閥來改變制冷劑的流向。同時(shí)在筒體標(biāo)有流向指示符號(hào)，避免發(fā)生安裝錯(cuò)誤。另外，空調(diào)制冷系統(tǒng)中還有可能含有一些贓物和其他雜質(zhì)，若不把它們除掉，也可能堵塞毛細(xì)管或膨脹閥的閥 芯處。反之可打開。它有二通閥和三通閥兩種型號(hào)。 根據(jù) 所設(shè)計(jì)制冷系統(tǒng)需要壓縮機(jī)的制冷量為 Q＝ 2KW，制冷量不大，選取全封閉 轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)較為合適。 圖 6 滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式 壓縮機(jī) 結(jié)構(gòu)原理圖 1氣缸； 2轉(zhuǎn)子； 3排氣閥； 4滑片； 5圓柱型導(dǎo)向器； 6進(jìn)氣口； 7排氣口； 8滑片彈簧； 工作過程 ： 滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式 壓縮機(jī) 的工作 過程如圖 7所示。據(jù)統(tǒng)計(jì)，相對(duì)于往復(fù)式壓縮機(jī)，轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)體積減少 40－ 50％，重量輕 40－ 50％。如果進(jìn)入閥的制冷劑溫度不是 35℃，查閥進(jìn)液溫度修正系數(shù)表，修正該工況下的制冷量。若閥選定的過大，不僅價(jià)格高，而且會(huì)引起閥的工作不穩(wěn)定，調(diào)節(jié)時(shí)只是作為動(dòng)作開關(guān)，不能隨負(fù) 荷的變化成比例的做出連續(xù)的平滑的調(diào)節(jié)。冷凝器至閥前的液管有阻力降時(shí)，必須增加液體的過冷度，以防止閥前汽化。隨著蒸發(fā)溫度的降低，閥容量變小。熱力膨脹閥可以自動(dòng)調(diào)節(jié)制冷劑的流量。 現(xiàn)將所設(shè)計(jì)的臥式殼管式冷凝器的主體結(jié)構(gòu)及其有關(guān)參數(shù)綜述如下：低翅片管總數(shù)為 16 根，每根傳熱管的有效長度為 330mm，管板的厚度取 12mm，考慮傳熱管與管板之間脹管加工時(shí)兩端各伸出 3mm，傳熱管的實(shí)際下料長度 360mm。初步結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所布置的冷凝傳熱面積能滿足負(fù)荷傳熱要求 （ 6）冷卻水側(cè)阻力計(jì)算 冷卻水在冷凝器內(nèi)的總流動(dòng)阻力用下式計(jì)算 ? ?2 i1lp u f N 1 . 5 N 12d??? ? ? ? ????? 式中： u 為冷卻水在管內(nèi)的流速， m/s； ? 為冷卻水的密度， 3kgm ； l 為單根傳熱管長度 ， m； id 為管子內(nèi)徑 ， m； N 為流程數(shù) ； f 為沿程阻力系數(shù) ， 對(duì)于水 ， f 由下制冷循環(huán)性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái) 23 面的光滑管內(nèi)流動(dòng)阻力公式求取 ： Re? （上式的適用范圍是雷諾數(shù) Re=3 103～ 1 105 管子外側(cè)制冷劑的流動(dòng)阻力較小，一般可忽略不計(jì)。考慮最靠近殼體的傳熱管與殼體的距離不小于 5mm，制冷循環(huán)性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái) 21 則所需最小殼體內(nèi)徑為 ，根據(jù)無縫鋼管規(guī)格，選用 245 7mm mm? ? 的 無縫鋼管作為殼體材料 。 已知制冷劑 R134a，冷凝熱負(fù)荷為 ，冷凝溫度 37℃ 制冷循環(huán)性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái) 19 （ 1）管型選擇 選取下表第三行所列低翅片管為傳熱管 幾種低肋管的結(jié)構(gòu)參數(shù) 序號(hào) 規(guī)格 ／ mm Sf ／ mm t? h ／ mm di ／ mm db ／ mm dt ／ mm ? A ? 1 16 11 2 16 11 13 16 3 16 4 19 14 20 5 19 14 20 有關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)為 id ? td ? t ?? bd ? fs ? . 單位管長 各換熱面積計(jì)算如下 2d t t f2 2 2 2 2f t b f2b b f t fiia d / s 51 m 04 m / 12 m 58m / ma ( d d ) / ( 2 s ) [ ( 51 m ) ( 24 m ) ] / ( 2 12 m ) 72 m / ma d ( s ) / s 24 m ( 12 m 04 m ) / 12 m 0. 026 m / ma d 04 m 2? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? 22 2 2 2o f d f b7 m / ma a a a 58m / m 72 m / m 6 m / m 9 m / m? ? ? ? ? ? ? （ 2）估算傳熱管總長 假定按管外面積計(jì)算的熱流密度是 20q 3400W / m? ，則應(yīng)布置的傳熱面積為 2kof 202 5 0 0 WA 0 .7 3 5 mq 3 4 0 0 W / m?? ? ? 應(yīng)布置的有效轉(zhuǎn)熱管有效總長為： 2of2ofA 0 . 7 3 5 mL 5 . 2 8 ma 0 . 1 3 9 m / m? ? ? （ 3）確定每流程管數(shù) Z，有效單管長 L，及流程數(shù) N 取冷卻水進(jìn)口溫度 w1t 30? ℃ ，出口溫度 w2t 34? ℃ 由水的物性知，在平均溫度32℃時(shí)水的密度 3994 .93 kg / m?? ，比定壓熱容 pc 41 79 J / K g K??，則所需水量為： 2kv 3p w 2 w 1 2 5 0 0 Wq 0 . 0 0 0 1 5 0 4 6 m / sc ( t t ) 9 9 4 . 9 3 k g / m 4 1 7 9 J / K g K 4?? ? ?? ? ? ? ? 制冷循環(huán)性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái) 20 取冷卻水流速 ?? ，則每流程管數(shù)為 v 22q 4 001 504 6z 104 u4?? ? ???? 取整數(shù) Z=2 根，對(duì)流程 數(shù) N、 總根數(shù) NZ、有效單管長 l、殼體內(nèi)徑 di 及長徑比l/di 進(jìn)行組合計(jì)算，結(jié)果如表所示： 組合計(jì)算結(jié)果 流程數(shù) N 總根數(shù) NZ 有效單管長 l 殼體內(nèi)徑 di 長徑比 l/di 2 4 22 4 8 6 12 8 16 分析結(jié)合計(jì)算結(jié)果，并考慮到冷凝器與半封閉活塞式制冷壓縮機(jī)組成壓縮冷凝機(jī)組及制冷壓縮機(jī)和機(jī)組總體結(jié)構(gòu)尺寸，本例選用 6 流 程方案做誒冷凝器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)依據(jù)。 臥式殼管式冷 凝器的基本結(jié)構(gòu)形式與殼管式蒸發(fā)器相似，也是由筒形外殼、管板、管束和端蓋組成。冷凝器按冷卻方式可分為三類：空氣冷卻式冷凝器，水冷式冷凝器，蒸發(fā)式和淋激式冷凝器。 8）流動(dòng)阻力的計(jì)算 板式換熱器的流動(dòng)阻力主要包括摩擦阻力、局部阻力、加速阻力和重力阻力等等，采用的基本公式為 2eLwp 4f d2?? ? ? 式中， L 為流道長度，此處認(rèn)為是 1）摩擦阻力 （ a） 水側(cè) w0. 22 0. 22wwR e R e 4 K P a 2?? ? ??? ? ? ? ? ? （ b）制冷劑側(cè)： 制冷劑的流量為 平均干度下的氣相質(zhì)量分?jǐn)?shù)： 30. 06 2 0. 65 / 9 4. 47 8 10 ?? ? ? 平均干度下的液相質(zhì)量分?jǐn)?shù)： 30. 06 2 0. 36 / 9 2. 41 1 10 ?? ? ? 流速w/(m/s) Re Reeq f △ p/Pa 氣相 液相 表中：1eqvR e R e 1 x x???????? ? ? ??????? 臨界雷諾數(shù)為 1000，則氣相為湍流，屬于 LT? 型。39。目前，換熱板片多采用人字形。一般單個(gè)整體釬焊式換熱器的換熱能力較組裝式小。 本測(cè)試臺(tái)選用具有阻力相對(duì)較小、結(jié)構(gòu)緊湊、金屬消耗量低、傳熱面積可通過調(diào)整片數(shù)靈活變更等優(yōu)點(diǎn)的板式換熱器。 為保證壓縮機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，制冷劑離開蒸發(fā)器時(shí)不允許有液滴。 冷凝器內(nèi)冷卻水溫 tw=32℃， 傳熱溫差△ t=5℃ ；節(jié)流前過冷度 △ tG=5℃，有用回?zé)?△tr=5℃蒸發(fā)器出口過熱 3℃。我國標(biāo)準(zhǔn)“ JB/T7666— 95 制冷和空調(diào)設(shè)備名義工況一般規(guī)定”規(guī)定了容積式制冷壓縮機(jī)及機(jī)組和壓縮冷凝機(jī)組、容積式和離心式冷水機(jī)組、單元式空調(diào)機(jī)、房間空調(diào)器等的名義工況。C 770 臭氧消耗潛值 / 0 鹵代烷全球溫室效應(yīng) HGWP （ CFC11 的 HGWP=1 ） / GWP （ 對(duì) CO2 ， GWP=1 ） / 1200 有害物質(zhì)管理法備案情況 / 已報(bào)道 / 包括 毒性 AEL* （ 8 和 12 小時(shí) TWA ）可允許的空氣暴露濃度 Ppm(v/v) 1000 表 3 HFC134a 穩(wěn)定性（與金屬和冷凍油）的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 冷凍油 礦物油 礦物油 UCON ROW6602 （ a） 美孚 EAL Arctic32（ b） Castrol Icematic SW100（ b） 粘度 cst(40176。C ：液體 氣體（ 1atm ） W/mk(Btu/) () ( 粘度， 25176。C Kg/cm3(1b/ft3) 1206() 密度，（飽和蒸氣）沸點(diǎn)下 Kg/cm3(1b/ft3) () 熱容（液體）， 25176。C 表 2 HFC134a 物理性能的數(shù)據(jù) 物性 單位 HFC134a 化學(xué)名 / 1， 1， 1， 2四氟乙烷 分子式 / CH2FCF3 分子量 / 沸點(diǎn)（ 1atm ） 176。C （ ℉ ） 排氣壓力 kpa （ psia ） () 1349() () 1473() 壓比 注： 溫度如下：冷凝器： 176。依照臭氧破壞指數(shù) ODP為 0的要求，原有的主導(dǎo)制冷劑 R1 R1 R502 和 R22 的替代物只能有兩類選擇：合成烴中不含氯的物質(zhì)（即 HFC和 FC 類 ） 和天然物質(zhì)。針對(duì)保護(hù)大氣臭氧層和減少溫室效應(yīng)的環(huán)境保護(hù)要求，制冷劑的臭氧破壞指數(shù)必須為零，溫室效應(yīng)指數(shù)應(yīng)盡可能小。 （ 2）實(shí)用性 為了便于實(shí)用，制冷劑的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性 要好，在制冷循環(huán)過程中不分解不變質(zhì)，對(duì)機(jī)器設(shè)備的材料無腐蝕，與潤滑油不起化學(xué)反應(yīng)。 選用什么物質(zhì)做制冷劑，只要從一下三個(gè)方面考慮：是否有好的制冷性能；是否實(shí)用；該物質(zhì)逸散到大氣中是否 對(duì)環(huán)境帶來不利影響。在實(shí)際的制冷系統(tǒng)操作調(diào)節(jié)中，我們不僅應(yīng)該把制冷系統(tǒng)調(diào)整到合理的運(yùn)行范圍，滿足制冷工藝的要求，維持制冷系統(tǒng)的安全正常運(yùn)行，而且還可以進(jìn)一步將制冷系統(tǒng)調(diào)整在最佳運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能的運(yùn)行目的，提高節(jié)能水平?？傊?，制冷裝置在運(yùn)行過程中， 由于熱負(fù)荷的變化、能量的變化、傳熱面積的變化，都會(huì)影響冷凝溫度、蒸發(fā)溫度、排氣溫度的變化，要保證各種運(yùn)行參數(shù)在規(guī)定的范圍內(nèi)運(yùn)行，就要適時(shí)正確地進(jìn)行操作調(diào)整，但操作調(diào)整的前提必須掌握正確的運(yùn)行參數(shù) ，否則，就不能實(shí)現(xiàn)制冷裝置安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理的運(yùn)行。 保持換熱面積的清潔，消除影響熱交換的因素，即及時(shí)除垢、放油、排除不凝結(jié)氣體；另一方面，就是控制冷卻介質(zhì)的流量、流速，保證冷卻介質(zhì)均勻地流過換熱表面；還要特別注意冷卻水在冷凝器中分配的均勻性。如何合理地調(diào)節(jié)水泵、冷卻塔的開啟臺(tái)數(shù)，使之與制冷負(fù)荷相匹配，這是水泵、冷卻塔節(jié)能的關(guān)鍵。近年來，國外許多風(fēng)冷冷凝器，采用了部分負(fù)荷調(diào)節(jié)或調(diào)速裝置，即在部分負(fù)荷時(shí)，停止部分風(fēng)機(jī)運(yùn)行或降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，減少空氣流量，此時(shí)冷凝壓力雖有所升高， 但包括風(fēng)機(jī)在內(nèi)的總電耗下降，達(dá)到節(jié)能效果。也就是說，冷凝溫度和壓力的降低固然可使壓縮功減少，但此時(shí)冷凝溫度的降低若一味是以冷卻介質(zhì)溫度的降低、流量和流速的增加， 即水泵、風(fēng)機(jī)耗功增加為代價(jià)的，則不一定是經(jīng)濟(jì)的作法。 冷凝溫度如何調(diào)節(jié) 在實(shí)際運(yùn)行中，冷凝溫度的變化，主要受環(huán)境溫度影響較大，夏季環(huán)境溫度升高，冷凝溫度也會(huì)升高，在環(huán)境溫度一定的情況下，如何通過操作調(diào)節(jié)，使冷凝溫度和壓力工作在合理的范圍之內(nèi)，實(shí)現(xiàn)降低能耗的目的，主要應(yīng)從以下幾個(gè)方面入手： 冷凝溫度的高低與冷卻介質(zhì)量的大小和溫度的高低直接相關(guān)，在實(shí)際操 作中，通常通過調(diào)節(jié)冷卻介質(zhì)量的大小或溫度的高低來控制冷凝溫度的高低。風(fēng)冷式冷凝器的冷凝溫度主要決定于空氣溫度、空氣流速、冷凝面積、壓縮機(jī)的排氣量及影響冷凝器傳熱效率的各種因素。另外，冷凝溫度過高，還將引起壓縮機(jī)排氣壓力過高，排氣溫度升高，這對(duì)壓縮機(jī)的安全運(yùn)行十分不利，容易造成事故。當(dāng)蒸發(fā)面積增加時(shí)，蒸發(fā)溫度就會(huì)升高； 當(dāng)蒸發(fā)面積減少時(shí)，蒸發(fā)溫度就會(huì)降低。這種情況下不應(yīng)誤認(rèn)為壓力下降，是供液量不足去開大膨脹閥，增加供液量，而是應(yīng)關(guān)小膨脹閥，減少制冷壓縮機(jī)能量運(yùn)行，否則，則會(huì)出現(xiàn)能量過大，供液量過大使制冷機(jī)組出現(xiàn)帶液運(yùn)行或奔油事故的發(fā)生。調(diào)節(jié)膨脹閥時(shí)，每次調(diào)節(jié)量不應(yīng)過大，調(diào)節(jié)后必須經(jīng)過一定時(shí)間的運(yùn)行，才能反映出熱負(fù)荷與制冷量是否平衡。制冷裝置在運(yùn)行過程中，熱負(fù)荷的變化是經(jīng)常發(fā)生的。 影響蒸發(fā)溫度變化的因素 在制冷裝置實(shí)際運(yùn)行過程中，蒸發(fā)溫度的變化是很復(fù)雜的，它除了直接受膨脹閥(節(jié)流閥 )控制外，與被冷卻對(duì)象的熱負(fù)荷、蒸發(fā)