空调器设计毕业设计.doc

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1、. .摘要R22CHF2Cl，二氟一氯甲烷是目前应用十分普遍的一种制冷剂，其ODP为0.034，GWP为1700，由于它含有氯原子，对臭氧层有破坏作用，即将被禁用。从对环境的长期影响来看, 自然工质比合成工质具有不可比较的优势，比方R1270俗称丙烯。丙烯优点是易于获得，价格低廉，凝固点低，对金属不腐蚀。丙烯可燃, 消耗臭氧潜能值为零, 环保性能好，对人体的毒性也近于零毒性，饱和蒸汽压接近R22。丙烯的单位容积制冷量和COP与R22接近, 压缩比和排气温度也低于R22，这有利于提高压缩机的运行寿命。随着科学不断地开展，新型制冷剂将逐步取代R22等对环境有破坏的制冷剂。本文的内容是设计出以R12

2、70为工质的分体式家用空调器，制冷量为3500W。首先选以R22作工质的压缩机型号，我选择的的型号是SL211CV,然后进展热力计算，算得制冷量为3747W，冷凝热负荷为4707W。冷凝器的迎风面积为0.3957m2，蒸发器的迎风面积为0.4997m2。节流装置选用直径2mm，长1.46m的毛细管，最后用SolidWorks绘制室外机三维图。关键词：R22 ，R1270，替代工质，空调，设计. .word. .ABSTRACTR22 (CHF2C)is a very mon application of refrigerant, the ODP is 0.034, GWP is 1700, b

3、ecause it contains chlorine atoms, has damaging effects on the ozone layer, is about to be disabled. From long-term impact on the environment, the synthesis of natural refrigerant than refrigerant has unparalleled advantages, such as R1270 (monly known as propylene). Propylene advantage of easy acce

4、ss, low cost, low freezing point, non-corrosive metal. Propylene flammable, zero ozonedepleting potential, good environmental performance, the toxicity of the human body may be close to zero toxicity, saturation vapor pressure close to R22. Propylene refregeration unit volume and the R22 and COP clo

5、se to the pression ratio and exhaust temperature is also lower than the R22, which is conducive to enhance the operational life of the pressor. With the continuous development of science, the new refrigerant R22 will be gradually replaced by damage to the environment, such as refrigerants. This arti

6、cle is designed for the working fluid in the R1270 home split air conditioners, refrigeration capacity of 3500W. First elected to conduct a qualitative R22 pressor models, I chose to model is the SL211CV, and then proceed to the heat, the cooling capacity can be said for the 3747W, condensing heat l

7、oad of 4707W. Condenser area of the wind 0.3957m2, evaporator area of the wind 0.4997m2. Selection of cutting device diameter 2mm, length of capillary 1.46m, and finally with SolidWorks of three-dimensional graph drawing outdoor unit.Key words：R22 ，R1270，substitute，air conditioning，project. .word. .

8、常用符号表A面积，m2L长度，mr热阻，半径，气化潜热，/W，m，J/kgd直径，含湿量，m，g/kg换热系数，W/(m2K)T温度，密度，kg/m3u流速，m/s动力粘度，kg/(ms)Cp比热容，kJ/(kg导热系数，W/(m2)Q热量，J运动粘度，m2/sV风量，m3/s效率q单位制冷量，kJ/kg板片螺旋角,肋化系数Re雷洛数厚度，mmNu努塞尔数外表X力，N/mv风速，m/s压缩比h焓值，kJ/kgV比容，m3/kgt温度，P压力，PaG质量流量，kg/si比焓值，kJ/kgw迎面风速，m/s析湿系数阻力增强系数deq当量直径，m. .word. .目录摘要IABSTRACTII常用

9、符号表III一、绪论11. 课题研究背景及意义11氟利昂对环境的影响12R22的应用现状22.R22替代物的相关研究31R22替代工质的研究32R22替代工质的循环特性分析5二、空调器设计101.空调器压缩机选择及热力计算101压缩机102压缩机选型103压缩机校核及热力计算18112.冷凝器设计131冷凝器构造132选择冷凝器143冷凝器设计173.蒸发器设计221蒸发器的构造222冷却强制流动空气的干式蒸发器的计算244.节流机构的选择311制冷剂液体膨胀过程分析312节流机构的选择及计算过程32三、总结和展望351.总结352.展望36致谢37附录38参考文献39. .word. .一、

10、绪论1. 课题研究背景及意义1氟利昂对环境的影响1974年，美国加利福尼亚大学的莫利纳M.J.Molina与罗兰F.S.Rowland教授发表了关于臭氧耗损与氯氟烃类物质(Chlorofluorocarbon，简称CFCs)的研究结果：CFCs类物质扩散至同温层后，在短波紫外线UV-A的照射下分解形成高活性的氯自由基，通过链式反响，催化分解臭氧分子，从而破坏臭氧层。1985年，英国科学家法尔曼J.C.Farman等人总结他们在南极哈雷湾观测站Halley Bay的观测结果，发现了南极上空的臭氧空洞，证实了这一理论的正确性。1985年臭氧空洞的最大面积约为1400万平方公里。到2006年10月，

11、臭氧空洞最大面积已经开展到2745万平方公里。值得庆幸的是，观测数据和模式计算说明，全球平均臭氧层耗损量目前已经趋于稳定。CFCs与HCFCs氢氟氯烃，hydrochlorofluorocarbon物质除了耗损臭氧外，还是一种“温室气体。尽管其排放量远不及CO2，但由于CFCs和HCFCs的大气寿命长，所以它对全球气候变暖的奉献仍然可观。1990年左右，CFCs、HCFCs和HFCs氢氟烃，hydrofluorocarbon的CO2当量排放总量出现峰值7.50.4GtaCO2当量/年，到2000年左右，下降为2.50.2GtaCO2当量/年，相当于同期全球化石燃料燃烧所产生排放的10%。CFC

12、s在1987年制定的?蒙特利尔协议书?中被限制使用，到目前为止，R11、R12等具有较高臭氧破坏潜能值ODPOzone Depletion Potential的CFCs类物质已被根本禁用。由于R22、R401A等HCFCs类物质中也含有氯原子，仍然会对臭氧层有一定的破坏作用，故在1993年制定的?哥本哈根修正案?中也被限制使用。对于R134a、R407C，R410A等不含有氯原子的HFCs类物质，由于具有较高的全球变暖潜能值GWPGlobal Warming Potential，1997年制定的?京都议定书?将HFCs列为6种温室气体之一。12R22的应用现状R22CHF2Cl，二氟一氯甲烷是

13、目前应用十分普遍的一种制冷剂，其ODP为0.034取R11的ODP为1，后同，GWP为1700取CO2的GWP为1，100年，后同。不同的国家对R22的禁用时间有很大的差异，表1-1中列出了一些国家对R22的禁用日程。我国政府于2003年4月正式签署?关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书哥本哈根修正案?，也就是说我国已正式承诺将遵守逐步禁用HCFCs包括R22的国际义务。该修正案规定，对于开展中国家，于2040年完全淘汰HCFCs。表1-1示出了我国每年HCFCs的生产和消费情况，从图中可以看出，1998年之后，我国HCFCs的生产和消费呈每年递增。2005年我国HCFCs的生产和消费分别为32

14、.8万t和22.1万t，其中R22的产量已经到达26万t，由此说明R22在我国制冷空调领域中的应用占有相当大的份额。面对国际上积极从事R22替代研究以及加速淘汰R22的大趋势，我国作为空调器生产大国，在空调器出口销售快速增长的形势下，如果强调我国尚有30多年时间才能最终淘汰R22的话，必然会在国际市场竞争中失去很多时机。2表1-1一些国家对R22的禁用日程国家禁用日程年禁用X围欧盟2021 全面瑞典1998新设备中禁用所有HCFCs德国2000新设备中禁用R22奥地利2002新设备中禁用所有HCFCs瑞士2005新设备中禁用所有HCFCs意大利2021新设备中禁用所有HCFCs新西兰2021

15、新设备中禁用所有HCFCs日本2021新设备中禁用R22综上所述，虽然R22有很多优良的特性，但是终究会被淘汰。因此我们开展R22循环性能分析及其替代工质研究，具有重要的理论意义和应用价值。图1-1 我国每年HCFCs的生产和消费情况2.R22替代物的相关研究1R22替代工质的研究1纯工质美国国家标准局和技术研究院通过对元素周期表的研究发现，能够用于蒸气压缩式制冷循环的物质集中在的51种化合物：15种碳氢化合物、5种氧化物、3种硫化物、19种氟利昂、4种其他化合物。其中最有可能作为R22替代工质的是碳氢化合物及氟利昂物质。3R134a周德信4等通过建立单相区和两相区毛细管模型，研究了R134a

16、代替R22后的毛细管的质量流量随冷凝温度、过冷度、毛细管直径和长度的变化规律，在一样的条件下，R22的质量流量比R134a大。陈嘉澍等2006年实验研究了家用热泵热水器采用R22和R134a作为制冷工质时的加热效果和性能系数，结果说明：R134a系统将90L水加热到50需要的时间比R22多40分钟；R22系统的性能系数COPCoefficient of Performance，性能系数比R134a高23.1%。碳氢化合物Hydrocarbon，HCs目前替代R22的碳氢化合物主要有丙烷R290、丙烯R1270等。截止到2000年，在德国冰箱和冷藏设备采用HCs作制冷剂的占到了90%以上，欧洲平

17、均到达25%左右。5用R290替代R22其各种热力学性质比较接近。对制冷系统的毛细管进展改良后的试验测试结果说明：改良毛细管后用R290替代R22的3种国产家用空调器COP系数分别提高了12.81%、19.03%、14.61%。在小型空调系统中，R1270在制冷量、COP和压缩机排气温度等方面也优于R22。以R290、R1270作为热泵工质，在不同的压缩机转数和载热流体的温度下，COP、制冷量和制热量均与R22相当或略优。将R290应用于大型螺杆机组的试验结果也说明，采用R290的能效比EER与R22的相当，可见R290完全能够作为R22的直接替代工质。对R290的可燃性研究说明，R290的燃

18、烧和爆炸需要2个条件，即与空气的混和浓度要在2.5%8.9%之间，温度在810以上，在机组运行过程中，2个小概率事件同时出现的概率几乎为零。62混合工质2003年8月，美国国家环保局公布了具有法定强制力的SNAP方案“第18号公告。公告认可的新一批环保制冷剂替代物中，除发泡剂行业选用R245fa纯净物以外，其余所有的新制冷剂替代物均为混合物。7由此可见，对混合工质的研究是当前制冷剂替代研究的核心内容之一。R407CR32/R125/R134a，质量百分数23%/25%/52%)。非共沸混合制冷剂，ODP为0，GWP值为1700。8R407C的温度滑移为5.7，蒸发潜热比R22大6%左右，吸气比

19、容比R22高4%6%，蒸发压力比R22低5.6%，排气温度比R22系统低810，性能系数比R22低2%左右。由于温度滑移，为了获得与R22相近的工作参数，有必要调整和扩大热交换器的面积。且R407C与矿物油不相溶，需要使用脂类POE或聚醚类PVE冷冻油，并且需要严格控制系统中的水分和杂质。R410A(R32/Rl25，质量百分数50%/50%)。近共沸混合制冷剂，无毒不可燃，属平安性制冷剂，ODP=0，GWP=2000。R410A的容积制冷量、能效比以及质量流量都与R22非常接近，温度滑移小于0.1，运行较稳定。但是由于R410A的冷凝压力比R22增大60%，不能使用壁厚小于0.7mm的铜管做

20、配管；设备需改用POE酯类油，残留杂质与水分要少；制冷系统采用分子筛作为枯燥剂。在传热性能和性能系数方面R410A要优于R407C，但其蒸气压力要高于R407C。9自然工质的混合物采用液化石油气LPGLiquefied Petroleum Gas作为制冷剂的系统其压缩比和耗功比R134a低5.5%和4.3%，但是COP却比R134a高7.6%。且有相对的平安性，可以直接充灌原R22系统，且在较高的蒸发温度下要比R22节约能源。一些文献中还研究了其他的替代工质，比方：R1270/R290、R290/R600和R290/R600a等，均得到了很好效果。其他混合工质D.B.Jabaraj10等对采用

21、R407C/R290/R600a为制冷剂的窗式空调器进展了实验研究，结果说明，在不更改润滑油的情况下，制冷量方面新工质比R22提高9.5412.76%，而COP上比R22提高11.9113.24%。由质量分数为65%的R290和质量分数为35%的R152a组成的混和制冷剂是一种对环境危害很小，温度滑移很小，具有适宜的压比和COP，润滑特性很好的优良近共沸制冷剂，用于替代R22各项指标均优于R407C和R410A。但是上述R22的替代工质在循环性能、实用性和环境可承受性方面均有各自的优缺点，尚未有完美的替代方案。112R22替代工质的循环特性分析1替代工质的根本热物理性质由于对HCFC限用日期的

22、临近，R22的替代物研究也更为紧迫。目前，作为R22的替代工质主要有以下几种。R134aR134a的沸点为-26.07，凝固点为-103.3，属于中温制冷剂。无色、无味、无毒、不燃烧、不爆炸。与矿物性润滑油不相溶，必须采用聚脂类合成油如聚烯烃乙二醇。与丁腈橡胶不相溶，须改用聚丁腈橡胶作密封元件。吸水性较强，且易与水反响生成酸，腐蚀制冷机管路及压缩机，故对系统的枯燥度提出了更高的要求，系统中的枯燥剂应换成XH-7或XH-9型分子筛，压缩机线圈及绝缘材料须加强绝缘等级。R134a对大气臭氧层无破坏作用，但仍有一定的温室效应。R290丙烷R290是目前用作制冷剂替代研究最多的碳氢化合物之一。它的标准

23、蒸发温度-42.09，凝固温度为-187.67，属于中温制冷剂。它广泛存在于石油、天然气中，提取本钱低，易于获得。它与目前广泛使用的矿物油、金属材料相溶。对枯燥剂、密封材料无特殊要求。气化潜热大，热导率高，流动阻力小，压缩机排气温度低。但它易燃易爆，空气中可燃极限为体积分数2.5%8.9%，故对电子元件和电气部件均应采用防爆措施。R290化学性质很不活泼，难溶于水。12R1270丙烯丙烯优点是易于获得，价格低廉，凝固点低，对金属不腐蚀，对大气臭氧层无破坏作用。但是其最大缺点也是易燃易爆，因此，将R1270作为制冷剂时，系统内应保持正压，以防空气漏入系统而引起爆炸。与润滑油能够溶解，使润滑油粘度

24、降低，因此需要选用粘度较大的润滑油。另外由于R1270为不饱和碳氢化合物，其化学性质活泼，在水中溶解度极小，易溶于酒精和其他有机溶剂。13R717氨氨的标准蒸发温度为-33.33，凝固温度为-77.66，氨的压力适中，流动阻力小，热导率大，价格低廉，对大气臭氧层无破坏作用。氨的主要缺点是毒性较大、可燃、可爆、有强烈的刺激性气味、等熵指数较大，假设系统中含有较多空气时，会引起爆炸，因此氨制冷系统中应设有空气别离器，及时排除系统内的空气及其它不凝性气体。R407CR32/R125/R134a，质量分数23/25/52R407C是三元非共沸混合制冷剂。对臭氧层无破坏作用，但是其GWP较高。它的标准沸

25、点为-43.63。它在制冷能力和压力特性上与R22比较接近。主要缺点是蒸发时的温度滑移明显。14在壳管式冷凝器中，R407C在壳侧凝结，其外表传热系数也大大低于纯制冷剂或共沸混合制冷剂的外表传热系数。R410A和R410BR32/R125，质量分数A：50/50；B：45/55它是近共沸混合制冷剂。对臭氧层无破坏作用，但是其GWP也比较高。标准沸点为-51.44，相变温度滑移仅0.1左右，可以忽略。R410A的压力较高，因为它的高密度和高压力，用管径小得多的管道仍能保证压降合理。R410A具有良好的传热特性和流动特性，制冷效率较高。表1-2给出了R22及其几种主要替代工质的根本物理性质，图1-

26、2为各工质在-1050X围内的饱和蒸气压曲线。表1-2理论循环不同制冷剂的性能指标图1-2 R22及其几种主要替代工质的饱和蒸汽压曲线从图1-2中可以看出，在-1050X围内，R410A和R410B的泡点线和露点线几乎是重合的，但是要比R22高很多；而R134a的饱和蒸气压曲线要低于R22；其余四种与R22相当，但是R407C的泡点线和露点线相差较大，也即温度滑移较大，当出现泄露和充灌制冷剂时就很难保证其成分的一致性，R717与R22最为接近。152 理论循环的性能分析不同制冷剂理论循环的性能指标见表1-3。表1-3理论循环不同制冷剂的性能指标从表中可以看出R410A和R410B在单位容积制冷

27、量方面要比R22大将近45%，COP比R22小8%，但是其冷凝压力和蒸发压力要比R22高将近60%。R717在单位质量制冷量方面要明显高于R22，但是其消耗的单位理论功也要明显高于R22，另外其排气温度、压缩比也要高于R22。碳氢制冷剂R290和R1270在单位质量制冷量方面要比R22高75%左右，而消耗的单位理论功也比R22高80%左右，因此其COP要稍低于R22。R134a在单位容积制冷量方面比R22低36%，在冷凝压力和蒸发压力上也要比R22低将近40%。而R407C与R22在各个性能指标上都比较接近。在不考虑其他影响因素的情况下，空调工况下与R22性能比较接近的替代工质为R407C、R

28、1270、R290。R407C在制冷能力和压力特性上与R22最接近，替代更便于实现，因此替代时对现有R22设备所必需的改动最少。唯一的主要变动是改用聚合脂类油代替原来R22所用的矿物油。主要缺点是蒸发时的温度滑变明显约5。使用时的分馏对维修保养带来困难，因为很难保证泄露和经过几次补灌后系统中的成分能维持不变。其COP比R22稍低，但是可以适当的提高循环的过冷度来提高其COP。且实际因素对R407C制冷循环性能的影响与R22比较接近。R1270的单位质量制冷量为R22的1.81倍，但是其单位理论功为R22的1.83倍，因此COP也略小于R22。R290的COP虽然大于R22，但是单位容积制冷量也

29、要比R22小14%。排气温度R1270和R290分别比R22低8和14，其压缩比也要小于R22。压力特性与R22也比较接近。在小型空调中，制冷剂循环量小大约为R22的一半左右，而且高压局部要放置在室外，因此也可以考虑作为R22的直接替代物。另外如果对产品构造和生产工艺改良并采用新型密封材料，会极大地减少泄露的可能性。16对于R134a，其COP虽然比R22大2%，但是单位容积制冷量要比R22小35%，需要增大压缩机的排气容积，对压缩机进展扩容，同时也为了降低压降，必须采用管径比较大的换热器。另外由于其冷凝压力和蒸发压力分别比R22小33%和40%，所以对换热器及管道压力方面的要求也相应降低。其

30、排气温度比R22低13，可以防止润滑条件恶化，润滑油结焦等问题，保证在高温地区的正常运行。对于R717，其单位质量制冷量为R22的6.6倍，COP比R22大1%，单位容积制冷量也要比R22大10%，但是其排气温度要比R22高31。而且其制冷循环性能受实际因素的影响要远大于R22。另外氨在润滑油中的溶解度很小，油进入系统后，会在换热器的传热外表上形成油膜，影响传热效果。R410A和R410B虽然在单位质量制冷量、单位理论功、压缩比、排气温度方面与R22相当，但是COP要明显小于R22，冷凝压力和蒸发压力要比R22高60%左右，而其单位容积制冷量比R22大50%。因此采用R410A和R410B的系

31、统，必须重新设计压缩机，强化系统部件构造，但是可以选用管径较小的换热器和连接收道，另外还可以通过系统优化提高COP。二、空调器设计1.空调器压缩机选择及热力计算1压缩机压缩机作为整个空调器的核心，相当于整个空调器的心脏。压缩机将制冷剂在制冷系统内进展制冷循环过程中，由蒸发器中蒸发吸热后的低温、低压饱和气体制冷剂，从蒸发器经吸气管(回气管)吸入压缩机压缩成高温高压力气态制冷剂，并经过排气管排出，送入冷凝器冷却，再经毛细血管降压节流后进入蒸发器蒸发，如此循环进展。家用空调器多采用旋转活塞式和涡旋式两种型式的压缩机。172压缩机选型图2-1R22理论循环图R22工况点 ：蒸发温度 t0=7吸气温度

32、t3=18蒸发压力 P0=0.6215MPa冷凝温度 tk=55过冷温度 t4=50冷凝压力 Pk=2.1751MPa各个状态点参数如下表：表2-1 R22的状态参数表温度K压力MPa密度(kg/m3)比焓(kJ/kg)比熵(kJ/kg-K)1280.150.6215190.715263.121.22532280.150.6215126.345407.541.74093291.150.6215124.842415.911.77024358.932.171577.841449.191.77025323.152.17151084.9263.121.2070单位制冷量为：初步选用型号为SL211CV

33、的压缩机 其参数如下表： 表2-2压缩机型号表型号用途冷媒排气量电源制冷能力备注WCOPSL211CVT1工况R-2221.1ml/rev220-240V/50Hz/1PH35403.05CCC/TUV其理论排气量为 实际排气量 输气系数 3压缩机校核及热力计算18用R1270作工质时：蒸发温度 t0=7吸气温度 t3=12蒸发压力 P0=0.7166MPa冷凝温度 tk=50过冷温度 t4=45冷凝压力 Pk=2.0542MPa热力循环图如下：图2-2R1270理论循环图循环各点参数为： 表2-3 R1270状态参数温度度压力MPa比体积(kg/m3)比焓(kJ/kg)比熵(kJ/kg-K)

34、170.7166317.749270.716615.080584.102.37103120.71660.068493592.9872.4024464.3792.05420.024741645.9862.40245452.0542317.749单位制冷量 压比 由此知, 所以用R1270作为工质时，压缩系数即为l=0.884.实际排气量为 ：制冷剂流量为：所以实际制冷量为：因此所选的压缩机符合要求。由所选择的压缩机参数知道：COP=3.05，可取压缩机电效率e=0.85，m=0.92那么压缩机的电功率为 实际功率为 实际单位功 所以 压缩机指示效率为： 那么冷凝器热负荷为:2.冷凝器设计1冷凝器

35、构造冷凝器是制冷装置的主要热交换设备之一。它的任务是通过环境介质水或空气将压缩机排出的高压过热制冷剂蒸气冷却、冷凝成为饱和液体，甚至过冷液体。在大型制冷机中，有的设置专用过冷器与冷凝器配合使用，使制冷剂液体过冷，以增大制冷机的制冷量，提高其经济性。19冷凝器按冷却方式可分为三类：水冷式冷凝器，空气冷却式冷凝器，蒸发式冷凝器。1) 水冷式冷凝器这种型式的冷凝器是用水作为冷却介质带走制冷剂冷凝时放出的热量。冷却水可以一次性使用也可以循环使用。用循环水时，必须配有冷却塔或冷水池，保证水不断得到冷却。水冷式冷凝器主要有壳管式和套管式两种构造型式。2) 空气冷却式冷凝器空气冷却式冷凝器以空气为冷却介质，

36、制冷剂在管内冷凝，空气在管外流动，吸收管内制冷剂蒸气放出的热量。由于空气的换热系数较小，管外空气侧常常要设置肋片，以强化管外换热。这种冷凝器迄今仅用于氟利昂制冷机，多用于家用和商用空调器机、气车及铁路车辆用空调装置、冷藏运输式制冷装置以及电冰箱、冷藏柜等。随着日益增加的节能要求和分布式供冷供热系统的开展，尤其是中、大型风冷热泵冷热水机组的开展，空气冷却式冷凝器呈现向大负荷开展的态势。目前，空气冷却式空调机组的制冷量可达200300kW。203) 蒸发式冷凝器蒸发式冷凝器以水和空气作为冷却介质。它利用水蒸发时吸收热量使管内制冷剂蒸气凝结。水经水泵提升再由喷嘴喷淋到传热管的外外表，形成水膜吸热蒸发

37、变成水蒸气，然后被进入冷凝器的空气带走。未被蒸发的水滴那么落到下部的水池内。箱体上方没有挡水栅，用于阻挡空气中的水滴散失。该冷凝器空气流量不大，耗水量也很少。对于循环水量在6080L/h的蒸发式冷凝器其空气流量约为100200m3/h；补水量约35L/h。为防止传热管外壁面结垢，对循环水应进展软化处理后使用。2选择冷凝器现在的任务是要设计一台制冷量为3747W，我们选用空气冷却式冷凝器进展参数设计，就能满足相关的性能要求。空气冷却式冷凝器按空气流动的方式不同，分为空气自由运动和空气强制运动两种型式。21图2-3 空气自由运动型丝管式冷凝器 图2-4 空气强制流动酌空冷冷凝器1-肋片 2-传热管

38、3-上封扳4-左端板5-进气集管 6-弯头7-出液集管 8-下封板9-前封板 10通风机 11一装配螺钉1) 空气自由运动的空气冷凝器：该冷凝器利用空气在管外流动时吸收制冷剂排放的热量后，密度发生变化引起空气的自由流动而不断地带走制冷剂蒸气的凝结热。它不需要风机，没有噪声，多用于小型制冷装置，如电冰箱等。目前应用普遍的是丝管式构造的空气自由运动式冷凝器。如图2-3所示：它在蛇形传热管的两侧焊有1.4-1.6mm的钢丝，旨在加大管外传热面积，提高空气侧外表的传热系数。钢丝间距离可以根据需要进展调节，一般为4-10mmX围。传热管一般采用4-10mm复合钢管管外镀铜，又称做邦迪管，以保证其与钢丝的

39、良好焊接性能。由于钢丝竖直焊接在水平蛇管外，与热空气升力方向一致，使空气具有良好的流动性，获得最正确的传热效果，一般传热系数可1517.5W/(m2K)。2) 空气强制流动的空冷冷凝器：如图2-4所示，它由一组或几组套有肋片的蛇管组成。制冷剂蒸气从上部集管进入蛇管，其管外肋片用以强化空气侧换热，补偿空气外表换热系数过低的缺陷。肋片一般采用=0.10.4mm铝片制成，套在516mm铜管外，由弯头连接成蛇管管组。肋片根部用二次翻边与管外壁接触，经机械或液压胀管后，二者严密接触以减少其传热热阻。一般肋片距离在24mmX围。由低噪声风机迫使空气流过肋片间隙，通过肋片及管外壁与管内制冷剂蒸气进展热交换，

40、将其冷凝成为液体。这种冷凝器的传热系数较空气自由流动型冷凝器高，约为2550W/(m2K)。适用于中、小型氟利昂制冷装置。它具有构造紧凑、换热效果好、制造简单等优点。纯铜管铝肋片空气强制流动热交换器的典型构造参数：一般60kW以下的装置多采用10mm纯铜管，管间距25mm；或12mm纯铜管，管间距35mm，管壁厚度为=0.51mm；其肋管排列方式可顺排，也可叉排；肋片间距在1.42.5mmX围。其空气强制流动速度，从经济实用考虑一般将其迎面风速控制在2.53.5m/sX围内。冷凝温度tk和空气进出冷凝器的温差，对冷凝器的性能具有不可小视的影响。一般tk越高，传热温差会越大，传热面积将随传热温差

41、增大而减小。由此会引起压缩机功耗增大，排气温度上升。所以综合各方面影响因素考虑，tk与进风口温度之差应控制在15度左右；空气进出冷凝器的温差一般取810。在构造方面，沿空气流动方向的管排数愈多，那么后面排管的传热量愈小，使换热能力不能得到充分利用。为提高换热面积的利用率，管排数以取26排为好。3冷凝器设计根据制冷量大小，我们要设计的是空气强制流动的空冷冷凝器。制冷剂蒸气在空冷冷凝器中要经历状态变化的过热蒸气区、饱和区过冷液体区。此三个区域制冷剂的物理性质和换热机理有所不同，其外表换热系数也不一样。其在过热蒸气区的外表换热系数比饱和蒸气区要低，但传热温差却比饱和蒸气区要大，以致该两区内单位面积热流量qF几近相等。而在过冷液体区qF要低一些，不到总传热量的10。所以在设计时将其制冷剂在空冷器内换热的全过程都按饱和蒸气区对待，以简化设计计算。221) 设计条件表2-4 设计条件工程数值单位室外进风温度35出风温度42冷凝温度50过冷度5室内进风干球温度27室内进风湿球温度19.5蒸发温度7过热度5压缩机指示效率0.752制冷量3747.2W制冷剂R1270根据材料和工艺设备状况，采用传热管为9.53mm0.35mm纯铜管，肋片为平直套片铝片，片厚f=0.12mm，片宽L=44mm。2 冷凝器设计计算冷凝热负荷确实定：从上一节的热力计算知冷凝器