家用空调设计计算说明书分解Word格式.docx
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ν/(m³
/kg)
0.5837
5
407.143
1
25
421.903
0.044645
2
1.9423
455.261
3
45
256.384
2、热力计算:
(1)单位质量制冷量
q0=h0-h4=407.143KJ/kg-256.384KJ/kg=150.759KJ/kg
(2)单位容积制冷量
=q0/v1=150.759KJ/kg/0.044645m3/kg=3376.840KJ/m3
(3)理论比功
=h2-h1=455.261KJ/kg-421.903KJ/Kg=33.358KJ/Kg
(4)指示功率
i=/ηi=33.358KJ/Kg/0.8=41.698KJ/Kg
(5)性能系数。
理论值COP=q0/=150.759KJ/Kg/33.358KJ/Kg=4.52
指示值COPI=q0/=150.759KJ/kg/41.698KJ/kg=3.62
(6)冷凝器的单位负荷
h2s=+h1=41.698KJ/kg+421.903KJ/kg=463.601KJ/kg
=h2s-h3=463.601KJ/kg-256.384KJ/kg=207.217KJ/kg
(7)制冷剂循环质量流量
=φ0/q0=3KW/150.759KJ/kg=0.01990kg/s
(8)实际输气量和理论输气量
=v1=0.01990kg/s×
0.044645m³
/kg=0.00089m3/s
=/λ=0.00089m3/s/0.8=0.00111m3/s
(9)压缩机的理论功率和指示功率
P==0.01990kg/s×
33.358KJ/Kg=0.664KW
Pi=P/ηi=0.664KW/0.8=0.830KW
(10)冷凝器热负荷
φk==0.01990kg/s×
207.217KJ/kg=4.124KW
四、蒸发器设计计算
1、设计工况:
进口空气的干球温度是ta1=27℃,湿球温度是ts1=19.5℃;
管内制冷剂R22的蒸发温度t0=5℃,当地大气压101.32kPa;
要求出口空气的干球温度t=17.5,湿球温度t=14.6;
蒸发器制冷量=3000W。
2、计算过程:
选定蒸发器的结构参数
选用的紫铜管,翅片选用厚为的铝套片,翅片间距。
管束按正三角形叉排排列,垂直于流动方向的管间距,沿流动方向的管排数,迎面风速=2m/s。
计算几何参数
翅片为平直套片,考虑套片后的管外径为
沿气流流动方向的管间距为
沿气流方向套片的长度
mm
每米管长翅片的外表面面积
每米管长翅片间的管子表面面积
每米管长的总外表面面积
每米管长的外表面面积
每米管长的内表面面积
每米管长平均直径处的表面面积
由以上计算得
备注:
铜管内径di=0.0086mm
计算空气侧干表面传热系数
1)空气的物性
空气的平均温度为
空气在此温度下的物性约为
,,
2)最窄界面处的空气流速
3)空气侧干表面传热系数
空气侧干表面传热系数计算
52.66
(4)确定空气在蒸发器内的状态变化过程
根据给定的空气进出口温度,由湿空气的图可得
,,。
在图上接空气的进出口状态点1和点2,并延长与饱和空气线(相交于点,该点的参数是,℃,。
在蒸发器中,空气的平均比焓为
在h-d图上按过程线与线的交点读得,。
析湿系数可由下式确定:
(5)循环空气量的计算
=1271kg/h
进口状态下空气的比体积可由下式确定:
故循环空气的体积流量为
(6)空气侧当量表面传热系数的计算
当量表面传热系数
=
对于正三角形叉排排列的平直套片管束,翅片效率可由式=计算,叉排翅片可视为正六角形,且此时翅片的长对边距离和短对边距离之比为=1,==故
肋片折合高度为
59.06
故在凝露工况下的翅片效率为
0.8846
当量表面传热系数为
=73.77
(7)管内R22蒸发时表面传热系数的计算
R22在时的物性为:
饱和液体的比定压热容
饱和蒸汽的比定压热容
饱和液体的密度
饱和蒸汽的密度
汽化潜热
饱和压力
表面张力
液体的动力粘度
蒸汽的动力粘度
液体的热导率
蒸汽的热导率
液体普朗特数
蒸汽普朗特常数
R22在管内蒸发的表面传热系数可由式=计算。
已知R22进入蒸发器时的干度,出口干度,则R22的总质量流量为
===
作为迭代计算的初值,取11.3,R22在管内的质量流速为,则总的流通截面面积为
==
每根管子的有效流通截面面积为
蒸发器的分路数
==3.06
取Z=3,则每一分路中R22的质量流量为
===21.31
每一分路中R134a在管内的实际质量流速为
===102.06
于是
===5.50
==
==0.1096
==0.07694
===1440.0
=134.67
式=中,,,,,,对于R22,。
=
=2663.32
传热温差的初步计算
先不计R22的阻力对蒸发温度的影响,则有
传热系数的计算
由于R22与聚酯油能互溶,故管内污垢热阻可忽略。
据文献介绍,翅片侧污垢热阻、管壁导热热阻及翅片与管间接触热阻之和可取为,故
k=
=40.76
核算假设的q值
==40.76684.77
===11265.0
计算表明,假设的q初值11300与核算值较接近,偏差小于1%,故假设有效
蒸发器结构尺寸的确定
蒸发器所需的表面传热面积
===0.27
===4.38
蒸发器所需传热管总长
==9.85
迎风面积
===0.153
取蒸发器宽B=510mm,高H=300mm,则实际迎风面积
已选定垂直于气流方向的管间距s=25mm,故垂直于气流方向的每排管数为
n===12
深度方向(沿气流流动方向)为2排,共布置24根传热管,传热管的实际总长度为
==12.24m
传热管的实际内表面传热面积为
===0.331
又==1.226
==1.278
说明计算接近有20%的裕度。
上面的计算没有考虑制冷剂蒸汽出口过热度的影响。
当蒸发器在管内被加热时,过热段的局部表面传热系数很低,即使过热温度不高,为3-5℃,过热所需增加的换热面积任可高达10%-20%。
(12)R22的流动阻力及其对传热温差的影响
实验表明,R22在管内蒸发时的流动阻力可按下式计算:
=2.798kPa
由于蒸发温度为5℃时R22的饱和压力为583.78kPa,故流动损失仅占饱和压力的0.5%,因此流动阻力引起蒸发温度的变化可忽略不计。
(13)空气侧的阻力计算
空气侧的阻力计算,首先计算
由图4-21确定,,
,,由及查的,于是
又
所以
在凝露工况下由于凝结水滞留在翅片表面上形成一薄层水膜,故使在同样风速下空气阻力增大。
在凝露工况下的阻力应在上面干工况下的阻力基础上乘以修正系数,即。
的值与析湿系数有关,可由下表查取:
因为ξ=1.57,所以有
3、风机的选择
由风量和总压=24.39Pa,选择两个叶片直径为170mm的离心式风机,此风机满足要求。
风机的定位见设计制图。
风机的固定方法:
如图,将风机焊接在钢板上,再将钢板与蒸发器用螺拴固定。
4、汇总
根据以上计算得出以下设计参数:
选用的紫铜管,翅片选用厚为的铝套片,翅片间距。
管束按正三角形叉排排列,垂直于流动方向的管间距,沿流动方向的管排数,每排管数n1=12,蒸发器管路数Z=3迎面风速=2m/s。
循环空气体积流量1101m3/h,蒸发器宽度B=510mm,高度H=300mm,共有肋板255块。
五、冷凝器换热计算
第一部分:
设计计算
一、设计计算流程图
二、设计计算
1、已知参数
换热参数:
冷凝负荷:
Qk=4.124KW
冷凝温度:
tk=50℃
环境风温度:
ta1=35℃
冷凝器结构参数:
铜管排列方式:
正三角形叉排
翅片型式:
开窗片,亲水膜
铜管型式:
光管
铜管水平间距:
S1=25.4mm
铜管竖直方向间距:
S2=22mm
紫铜光管外径:
d0=9.52mm
铜管厚度:
δt=0.35mm
翅片厚度:
δf=0.115mm
翅片间距:
Sf=1.8mm
冷凝器尺寸参数
排数:
NC=3排
每排管数:
NB=10排
2、计算过程
1)冷凝器的几何参数计算
翅片管外径:
=9.75mm
铜管内径:
=8.82mm
当量直径:
=3.04mm
单位长度翅片面积:
=0.537m2/m
单位长度翅片间管外表面积:
=0.0286m2/m
单位长度翅片管总面积:
=0.56666m2/m
翅片管肋化系数:
=20.46
2)空气侧换热系数
迎面风速假定:
=2.6m/s
冷凝器所需空气体积流量
迎风面积:
Ay=qv/f=0.177m2
取冷凝器迎风面宽度即有效单管长,则冷凝器的迎风面高度
0.221
迎风面上管排数:
10排
最窄截面处风速:
=4.5m/s
冷凝器空气入口温度为:
ta1=35℃
取出冷凝器时的温度为:
ta2=43℃
确定空气物性的温度为:
=39℃
在tm=39℃下,空气热物性:
vf=17.5×
10-6m2/s,λf=0.0264W/mK,ρf=1.0955kg/m3,CPa=1.103kJ/(kg*℃)
空气侧的雷诺数:
=783.7
空气侧换热系数
=50.3W/m2K
其中:
=0.1852
=0.217
=0.5931
=-0.217
铜管差排的修正系数为1.1,开窗片的修正系数为1.2,则空气侧换热系数为:
×
1.1×
1.2=66.41W/m2K
对于叉排翅片管簇:
=25.4/9.75=2.6051
=2.7681
式中:
为正六边形对比距离,
翅片当量高度:
=0.01169m
=75.4m-1
翅片效率:
=0.802
表面效率:
=0.812
3)冷媒侧换热系数
冷媒在水平光管内冷凝换热系数公式为:
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