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1、柜设计计算书学院：能源与环境学院 专业：热能与动力工程系 班级：热能103班 姓名：学号：目录整体计算流程图-2-1冰柜的总体布置-3-2冰柜热负荷计算-3-2.1箱体漏热量-3-2.2开门漏热量-4-2.3储物热量-5-2.4其它热量-5-2.5总热负荷-5-3箱体绝热层厚度校核-5-4制冷系统热力计算-6-4.1制冷系统额定工况-6-4.2热物性参数列表-6-4.3循环各性能指标计算-8-5压缩机选型及热力计算-8-5.1压缩机参数计算-8-5.2压缩机选取-11-5.3压缩机工作系数校核-11-5.4冰柜耗电量预算-11-6翅片管式冷凝器设计计算-11-6.1有关温度参数及冷凝热负荷确定
2、-11-6.2翅片管簇结构参数选择及计算-12-6.3传热计算-13-6.4冷凝器外形尺寸确定-14-6.5 风机的选择计算-15-7蒸发器的设计-15-7.1冰柜蒸发器设计计算-15-7.2制冷剂在管内的表面传热系数-15-7.3管板式蒸发器空气表面传热系数-16-7.4冷冻室蒸发器蒸发面积确定-18-8毛细管的计算及选型-18-8.1毛细管的长度计算-18-8.2毛细管校核-19-9制冷剂的充注-19-9.1按额定工况法计算-19-9.2制冷剂充注量校核-20-10 结果-21-11 总结-22-参考文献-23-附图一-24-外观尺寸图-24-附图二-25-控制电路图-25-整体计算流程图
3、1冰柜的总体布置根据所提出的任务给出设计条件：1）使用环境条件:冰柜周围环境温度ta=32C，相对湿度W=755%2）箱内温度:不高于-18C.3）箱内有效容积:302.5L4）制冷系统为单级蒸汽压缩式制冷系统,冷却方式采用直冷式，蒸发器采 用暗盘管（类似于板管式），冷凝器采用翅片管式冷凝器，采用毛细管作 为节流元件.制冷系统图见附件5）箱体结构：外形尺寸1200mm X 670mm X 950mm（宽X深X高）。绝热层用 聚氨酯发泡，其厚度根据理论计算和冰箱厂的实践经验选取，其值如 表1-1,箱体结构见附图。表1-1箱面门体侧面底面冷冻室70601006）润滑油选用合成聚酯油作为系统润滑油7
4、）干燥过滤器选取由课本关于R134a系统干燥过滤器的经验，选取XH7型干燥过滤器2冰柜热负荷计算冰柜热负荷在冰柜设计中是一个重要参数，它与冰柜的箱体结构、冰柜的内 容积，箱体绝热层的厚度和绝热材料的优劣等因素有关。热负荷包括：箱体漏热量Q、开门漏热量Q、贮物热量Q和其它热量Q。即1234Q=Q1+Q2+Q3+Q42.1箱体漏热量箱体漏热量Q1箱体漏热量包括，通过箱体隔热层的漏热量Qa，通过箱门和门封条的漏热 量Qb，通过箱体结构形成热桥的漏热量Qc。即Q=Qa+Qb+Qc1（1）箱体隔热层的漏热量Qa，由于箱体外壳钢板很薄，而其热导率入值很 大，所以热阻很小，可忽略不计。内壳多用ABS或HIP
5、S塑料板真空成形，最薄 的四周部位只有1.0mm。塑料热阻较大，可将其厚度一起计入隔热层，因此箱体 的传热可视为单层平壁的传热过程。即Q =KA（t -t ）a12式中A-箱体外表面积，单位为m2。传热系数K(单位为W / (m2K)为1 181 a 人 a12式中a1箱外空气对箱体外表面的表面传热系数，单位为W/(m2K)；a2内箱壁表面对箱内空气的表面传热系数，单位为W/ (m2 K)； 5隔热层厚度，单位为m；入一一隔热材料的热导率，单位为W/(mK)。在进行箱体隔热层捕热量计算时，要注意到冷冻室和冷藏室的隔热层厚度是 不一样的，应采用分段计算相加后的。直。另外，采用壁板盘管式冷凝器的冰
6、 柜，箱体后壁面的表面温度近似取为冷凝温度tk，也需另外计算该部分漏热量。(2) 通过箱门与门封条进入的漏热量Qb由于Qb值很难用计算法计算，一般根据经验数据给出，可取Qb%Qa的15% 值。(3) 箱体结构部件的漏热量Qc箱体内外壳体之间支撑方法不同，Qc值也不同，因此同样也不易通过公式计 算。一般可取Qc值为Qa值的3%左右。目前采用聚氨酯发泡成型隔热结构的箱体， 无支撑架形成的冷桥，因此Qc值可不计算。2.2开门漏热量开门漏热量Q2根据家用冰箱使用情况，近似取开门次数每小时1次，假定每次开门箱内空 气全部被置换成箱外空气，则开门漏热量Q2可按下式计算Q=K23.6va式中V一电冰箱内容积
7、，单位为m3 Bn一开门次数； h进入箱体空气达到规定温度时的比焓差，单位为kj/kgva一空气的比体积，单位为m3/kg由各值计算的Q2 =9.9666W2.3储物热量储物热量Q3冰柜的储物热量无明确规定的标准，一般按电冰箱标准的“制冰能力”项提 出的“以电冰箱的内容积0.5%的25C水，在2h内结成实冰”的规定进行计算。实冰的具体温度按-2C至-5C取值。储物热量Q3按下式计算(mct + mr mc t )12 x 3.6Q =3式中m一水的质量，单位kgc一水的比热容，c=4.19kJ/(kg - K)r一水的凝固热(冰的融解热)，r=333kJ/kgcb一冰的比热容，cb=2 kJ/
8、(kg - K)ti匕一水的初始温度和冻结终了温度，单位为C 计算得 Q 3=92.798W2.4其它热量其它热量Q4这里所说的其他热量，是指各种加热器、冷却风扇电机的散发热量，可将其 电耗功率折算热量计入。另外，还要考虑开门时漏入的热量，因此，在冰柜箱体 热负荷计算时，为了安全起见一般还增加1015%的余度，即以1.11.15Q的热 负荷进行设计。2.5总热负荷总热负荷QQ=Q +Q +Q +Q=175.034W12343箱体绝热层厚度校核 设计箱体绝热层时，预先参照国内外冰箱的有关资料设定其厚度，并计算 出箱体表面温度。如果箱体表面温度t低于露点温度，则会在箱体表面一 、 一 一 . 、
9、w.、.一、-.、上产生凝露现象，因此箱体表面温度t必须高于露点温度td，最低限度 t02C+tdwd在达到稳定1传热状态后的表面温度tw可以由下式计算：t = t - (t -t ) =30.476C27C w 1 a 12式中t一箱体外表面温度，单位为Ct一箱外空气温度，单位为Ct1一箱内空气温度，单位为C一箱外空气对箱体外表面的表面传热系数，单位为W/(m2 - K)K一传热系数，单位为W/(m2K)查设计气候条件下冰箱的露点温度为27C，计算如下式所示0.244一 一t = 32 (32 +18)=30.476C27C w8所以箱体厚度合适4制冷系统热力计算4.1制冷系统额定工况表2-
10、1制冷系统的额定工况工况参数冷凝温度tk蒸发温度t0回气温度tG过冷温度ts设计例值54.4-2532(80)17参数来源t = 32 + 22.4 k环境温度加上冷凝传热 温差10 =-18 - 7冷冻室温度减 去传热温差蒸气进入压缩机壳体 前状态，括号值为实际 吸入气缸前的过热蒸 气t = 32 -15环境温度减 去过冷度4.2热物性参数列表根据设计冰柜确定的工况和选用的制冷剂，运用压焓图或热力性质表或计算 公式求取有关压力、各点比焓值和过热蒸气比体积，将各参数列于表2-2中，制 冷系统压焓图如图2-1。Igp.- kPa A图2-1冰柜制冷系统压焓图表2-2热物性参数列表(工质R134a
11、)参数列表单位参数来源设计值冷凝压力p kMPa=54.4C查热力性质表1.4644蒸发压力p 0MPat =-25C查热力性质表 00.1064出蒸发器时饱和蒸气比焓h1kJ / kgt =-25C查热力性质表 0383.45进压缩机前过热蒸气比焓hikJ / kg32C查热力性质图430.43进压缩机前过热蒸气比体积，Vim 3 / kg32C查热力性质图0.229进气缸前过热蒸气比焓 h ikJ / kg80C查热力性质图473.62进气缸前过热蒸气比体积Vim 3 / kg80C查热力性质图0.267排出过热蒸气温度t2 sCT = p f t * （，+273） 2 P 1181.9
12、9冷凝温度下饱和蒸气比焓h2kJ / kgtk = 52C查热力性质表424.91排出过热蒸气比焓值 h 2kJ / kg，h =h + h2 s - h121门1592.17制冷剂过冷至32C时比焓h3kJ / kgtk = 52C查热力性质图244.59毛细管节流前液体比焓 (17C)h3kJ / kgt广52C查热力性质图223.38蒸发器入口制冷剂比焓h4kJ / kg， ， h = h223.38定熵压缩蒸气比焓值(32C)h2 skJ / kgtk = 52C查热力性质图500.63定熵压缩蒸气比焓值（80煽）h2 skJ / kgtk = 52C查热力性质图556.014.3循环
13、各性能指标计算(1) 单位制冷量q0 = h1 - h4 =(383.45 223.38)kJ / kg = 160.07J / kg(2) 单位体积制冷量V1160.07 (3)单位等熵压缩功kJ / m3 = 698.74kJ / m30.229w = h2 - h： =(500.63-430.43)kJ/ kg = 70.2kJ / kg(4) 制冷系数q 160.07 1 山=金=1.9482.390(5) 单位冷凝热量qK = h h； =(584.7175 - 223.38)kJ / kg = 361.3375kJ / kg(6) 制冷剂循环量175 x 3.6160.07kg /
14、 h = 3.94kg / h式中Q-冰柜的总热负荷值。（7）冷凝器热负荷Qk = G q = 3.94x 361.3375kg / h = 395.04W(8) 压缩机实际吸入过热蒸气量V = Gv = 3.94x 0.229m3 / h = 0.90163m3 / hs a 15压缩机选型及热力计算压缩机选型除采用用热力计算方法外。首先求出设计工况的输气系数，并计 算出压缩机的理论输气量、压缩机的制冷量、压缩机的输入功率，再查有关冰柜 压缩机的规格参数表，最后选用压缩机。所选用压缩机的制冷量必须等于或略大 于设计值，其理论输气量和输入功率也要同时满足设计的要求。5.1压缩机参数计算设计工况
15、参数如表2-2所示。其输气系数人、压力系数七、温度系数七和 a泄露系数七的乘积。(1)容积系数人VJ p坐 I 皿-1V S其中相对余隙容积C取0.025，膨胀系数m取1，冷凝压力pk取1469.6kPa，蒸发压力p取115.15kPa，排气压力损失Ap为0.1 Ap，则容积系数 0kk人=1 - 0.025 xV(1464.4 + 0.1 )1、106.4/=0.6465(2)压力系数人p1 + C Ap其中进入阀的压力损失Ap广0.05 pk，其余取值同容积系数，则压力系数=1 1 + 0.025 x 0.1 =0.9210.6465 1464.4温度系数XtT aT +决 k系数a取1.
16、15，b取0.25，回气热力学温度T：取353K，冷凝热力学温度取 327.4K，蒸发温度t0取-25C压缩机吸入前过热度9 T： -(t + 273)=105K353X 一T =0.876t aT + 决 1.15x327.4 + 0.25 x105 k(4)泄露系数X泄露系数X取0.99输气系数为X = XX XX =0.6465X0.921 X0.8765X0.99=0.5165V p t 1理论输气量VhV =匕=冬=1.746m3/hh 人 0.5165压缩机的制冷量 Q = qV 人二698.74X 1.746X0.5165=175W 理论绝热功率P0P=叽疽936 乂 70.2
17、=76.75W0 36003600指示功率P = P =华i 叩 叩ii式中门一指示功率，i可以用下面的公式计算:门=T + bt =_4L + 0.0025 x(-25)=0.695i T 0 327.4k上式中的t为采用摄氏温度为单位的蒸发温度，系数b凭经验选取。则指示功率 0P = P = 76.75/0.695=110.431Wi 门i摩擦功率Pm摩擦功率按下式计算:其中尸为平均摩擦压力，取0.65MPa，Vh为1.12 m3 / h，则摩擦功率P=性=竺* =30.9W m 36.7236.72压缩机的轴功率PeP = P + P =110.431+30.9=141.33W电功率P和
18、电机效率门取门=0.82，则P = P /门 二141.33/0.82=172.36W5.2压缩机选取根据以上求取的压缩机理论输气量、压缩机制冷量、电功率等参数，参照按 R134a制冷工质设计的压缩机有关规格参数表，根据资料1现选择意大利生 产的低回压R134a冰柜压缩机，型号为E1118CZA，额定制冷量182W，功率消耗为 183.75W，气缸容积为7.2cm3，尺寸高为151mm、宽140mm、长220mm，压缩机 名义工况下的质量流量0.001137kg/s,冷凝器热负荷395.1989W5.3压缩机工作系数校核冰柜箱体漏热量为56.4w，压缩机额定制冷量为182W，工作系数为R=Q2
19、=56 x100=31%Q0 182满足压缩机工作系数30%-35%的要求。5.4冰柜耗电量预算选定压缩机以后，即可以根据压缩机的耗电量预算冰柜的耗电量。压缩机功率w计算公式如下：W = - =些=183 WCOP 0.97压缩机耗电量P计算：P = W x门=183 x 0.31 = 56.73 W=1.36 kW.h/24h即压缩机耗电量为1.36度/天。6翅片管式冷凝器设计计算6.1有关温度参数及冷凝热负荷确定各有关温度参数取值见下表 对数平均温差9 =。2二1 = 42:32。C=16.9 m t t 54.4 - 32 n t taln 54442由压缩机选型可知，冷凝器热负荷395
20、.1989W时参数值/C时参数值/C冷凝温度tk54.4进出口空气温差t t a1 a210进口空气干球温度ta132出口空气干球温度142a26.2翅片管簇结构参数选择及计算选择410mmx0.3mm的紫铜管为传热管，选用的翅片是厚度8 = 0.115mm的 波纹形整张铝制套片。取翅片节距s =2mm，迎风面上管中心距:*= 25.4mm , 管簇排列采用正三角形叉排。1每米管长各有关传热面积分别为a = 2 x (ss x d 2)/sf1 24 b f=2x (0.02542 x M ：x 0.010232)/ 0.002m2 / m =0.4765 m2 /mab =nx db (sf
21、 8f)/s =nx 0.01023x (0.002 0.000115)0.0022 / m=0.0303 m2 / ma = a + a = (0.4765 + 0.0303)m2 / m = 0.5068 m2 /ma =k xd =k x0.0094m2 /m =0.0295m2 /m取当地大气压P =98.07kPa，由空气(干空气)热物理性质表(表3-2)，查得在 b空气平均温度t = 37 C条件下，c=1005J/(kgk)、人二0.02733 W / (mk)、u = 17.658x10-6m2 / s 在进风温度 t = 32 C 条件下 p =1.1576 kg / m3。
22、冷凝器所需空气体积流量Mam3 / s = 0.03397m3 / sQ,_397.12气一 p c (tk t ) 1.1576x1005x(42-32) a pa a 2a1选取迎面风速w = 1.0m/ s则迎风面积y,q0.03397A =-V =m 2 = 0.03397m2yw 1.0y取冷凝器迎风面宽度即有效单管长l = 0.184m,则冷凝器的迎风面高度AH =T =l0.033970.184m = 0.1846m迎风面上管排数6.3传热计算1 ,0.1846=(2 0.0254-2)排=7排确定所需传热面积A、翅片管总长L及空气流遗方向上的管排数n采用整张 波纹翅片及密翅距的
23、叉排管簇的空气侧传热系数由式(3-10)乘以1.1再乘以1.2 计算.预计冷凝器在空气流通方向上的管排数n=3,则翅片宽度百 b = 3s cos30 0 = 3 x 0.0254 x m = 0.06599m微元最窄截面的当量直径d = 2(db)(sf T)= 2x(25.4-10.23)(2-0.115)mm = 0.00335me (s d ) + (s 8 ) (25.4 10.23) + (2 0.115)125.4 x 2最窄截面风速wmax=x 1.0m / s = 1.7765m / s(25.4 10.23)(2 0.115)65.99=19.6793d 3.35，d _
24、1.7765 x 0.00335 _maxe =337.46v a因为Re =W f v17.658x10-6a 查小型制冷装置课本表3-18和表3-19，用插值法求得甲=0.201、n=0.582,c=1.24、m=-0.24,则空气侧表面传热系数 人 b002733% = C中 了 Ref (%)m x 1.1 x 1.3 = 1.24 x 0.201 x 0 0335 x 337.461.24 xee(0.06599)-0.24 x 1 . 1 x 1.2W / (m2 . K) = 38.83W /(m2 - K) 0.00335查小型制冷装置课本表3-1, R134a在t=54.4C
25、物性集合系数B=1381.472, 氟利昂在管内凝结的表面传热系数由式(3-17)计算a = 0.555Bd-0.25 (t t )-0.25 = 0.555 x 1381.472 x 0.0094-0.25 x (54.4 t )-025 kii k wiwj翅片相当高度由课本式(3-15)计算：hf =匕(二-1)1+ 0.35ln( c %) 2 dd000.01 0.02540.0254、= x (1)1+ 0.35ln(1.24x)m = 0.01m20.010.01取铝片热导率人=203W /(m - K),由课本式(3-14)计算翅片参数m,即2a-2 x 38.83m = =m
26、-i = 57.68m-1荷 203 x 0.000115T i由式(3-13)计算翅片效率th(mh，) th(57.68 x 0.01)八八八。f=-mh = 57.68 x 0.01 = 0-9021表面效率由式(3-12)计算n = ff =回765 x 0.9021 + 0.0303 = 0.907960% + 匕0.4765 + 0.0303忽略各有关污垢热阻及接触热阻的影响，则=t = t,将计算所得有关备值代 人上等式即心a a (t t ) =a a (t t )ki i k W of 0 of W m0.555 x 1381.472 x 0.0094-0.25 x 0.02
27、95 x (54.4 七)0.75 = 38.83 x 0.90796 x 0.5068 x (七37) 解上式得匕二49.8C，则R134a在管内的凝结表面传热系数a = 0.555x 1381.472x0.0094-0.25 x(54.4-1 )-0.25 = 1681.37W/(m2. K) 取管壁*与翅片间接触热阻】=0.004m2.k7w、空气侧尘埃垢层热阻 r =0.0001m2K / W、紫铜管热导率人=393W / mK,由式(3-21)计算冷凝器的总 传热系数o 1 a 5 af + + r + r + a a 人a o b a门110.5068 0.0003 0.5068
28、,x+x+ 0.0001 + 0.004 +W / (m2. K)+x1681.37 0.02953930.0295=23.434 W/(m 2. K)38.83x 0.907966.4冷凝器外形尺寸确定冷凝器的所需传热面积A =g =395.199m 2 = 0.997m 2of k 923.343 x 16.91所需有效翅片管总长0 mL = % = 0.99 m = 1.9677m a 0.5068 of空气流通方向上的管排数n=L = L：677 排=1.78排1N 0.184 x 7取整数n=2排，与空气侧表面传热系数时预计的空气流通方向上的管排数相符。这样，冷凝群的实际有效总管长为
29、2.208m,实际传热面积为1.119初2，较传 热计算所需传热面积大15.8%，能满足冷凝负荷的传热要求。此外，冷凝器的实 际迎面风速与所取迎面风速相一致。6.5风机的选择计算由于冷凝器的迎风面宽度l =0.168m、高度H=0.1684m，安装1个小风扇比 较适宜.动压P W2P= y = 0.5788Pa静压m b ,p = 0.108 (p w)1.7 = 7.24Pag风机采用电动机直接传动，则传动效率气=1;取风机全压效率nfan =0.6,则电动机输入功率P = 3 P + P )= 0.443WM fan7蒸发器的设计7.1冰柜蒸发器设计计算冷冻室蒸发器的热负荷Qf为175W,
30、蒸发温度t0为-25C，冷冻室温度为 -18C。采用管板式蒸发器。7.2制冷剂在管内的表面传热系数制冷剂在管内的表面传热系数a管内表面传热系数（当制冷剂工质为 iG 0.2 q 0.6d 0.6iR134a时）可按下式计算：=0.95Bg0.2q0.6 / d02W / (m2 K)i i式中Gd 每根管内制冷剂的流量，单位为kg /sg一制冷剂的质量流量，单位为kg / SB一与制冷剂种类和蒸发温度有关的系数，=-250C时，制冷剂R134a的B 值为0.95q 一热流量，单位为W / m2d 一蒸发器管内径，单位为mm，d =8mm制冷剂在管内的温度t =-25oC，而冷冻室内平均温度t
31、=-I80C。制冷剂在 0W管内的热流量q可按下式计算iq = =175=263.88W/m2i 兀 dL 3.14x0.008x26.4i式中qf 一冷冻室热负荷，单位为wL 一冷冻室绕管长度，对于本设计书中的绕管取5圈，则L = 2 x (1.1+ 0.55) x 8 = 16.5m制冷剂的循环量G。为3.936kg /h，化为质量流量3.936g =兀3600 x-4 x d23.936 x 43600 x 3.14 x 0.0082kg / (m2 s) = 38.84kg / (m2 s)制冷剂为R134a时，在管内沸腾的表面传热系数为a =0.95 Bg0.2q0.6 / d0.2
32、 = 0.95 x 0.95 x 38.850.2 x 263.88爵 /0.008。.2 = 139.81 W/(m2 K)根据报导，R134a制冷剂在管呢沸腾的表面传热系数比R12高35%-45%，现 取40%,则a = (0.95Bg0.2q0.6 / d0.2) x 1.4= 139.81X1.4=195.734 W/(m2 K)7.3管板式蒸发器空气表面传热系数管板式蒸发器空气表面传热系数a 0管板式蒸发器空气侧表面传热系数a可用自然对流公式计算a = 1.28 A f 10，/4 a d J 07式中A-对于多排管，为沿高度方向管排数的修正系数，选蒸发器冷却排管为8圈，查表可得A
33、= 1.5ta 一冷冻室空气的平均温度为-18Cto 一板管式蒸发器管内R134a的蒸发温度为-25C：d 一管外径，单位为mm，d =9mm。侧板管式蒸发器空气侧表面传热系数(-18 (25)、1/4a = 1.28x1.5x匕 002 J =10.139 W/(m2 - K)在冷却塔排管外表面对空气的换热过程中，自然对流的表面传热系数较小(一般 在10W(m2 K)以下)，因此辐射换热相对来说不可忽视。空气侧的表面辐射换热 a,可按下式计算飞 100 )acr式中 T 一冷冻室空气平均温度(单位为K)，T =273-18=255K；Tw 一蒸发器管子的表面温度，因为蒸发器管的管壁很薄，则内
34、外表面温 差不大。管子外表面温度可视为与蒸发器管内R134a蒸发温度相同，=(273-25) K=248K。C一辐射系数，对于结霜表面取5.46W /(m2 K4)。(255 V ( 248 V则空气侧的辐射传热系数a为 cr=3.475 W/(m2 - K)5.46 xa =cr-18 - (-25)综合计算空气侧的表面传热系数a必须同时考虑对流和辐射，计算公式如下 0a =a & +a 甲式中aac,acr 一空气侧的表面传热系数和辐射传热系数，单位为W/(m2 K)；中一曝光系数，对于平板可取为1.0；& 析湿系数。析湿系数可按第4章介绍的方法计算，也可参照已有产品之数据确定，此处按参考
35、产品之数据确定，取& =1.4因此空气侧的传热系数a。=a 6+a 甲=3.475 X 1.4+10.139X 1.0=17.67W/(m2 - K)7.4冷冻室蒸发器蒸发面积确定冷冻室蒸发器管内表面传热系数a = 139.81W /(m2 K)，空气侧表面传热系数a = 17.67W /(m2 K)。由于空气侧表面系数远小于管内制冷剂侧的 0传热系数，因此传热系数的计算可简化为：K = ea 叩式中e 一考虑管内热阻和管外霜层热阻的修正系数。根据试验e = 0.8.0.90。门，一翅片管的表面效率。取0.98.代入数据计算，得：K0 = 0.9X0.98X 17.67=15.59 W/(m2
36、 K)(1) 冰柜蒸发器的传热面积冷冻室热负荷为175W，蒸发温度为-25C，冷冻室内温度为-18C，则由下式计算冷冻室蒸发器的传热面积：A = - = 175=1.60m2K* 15.59 x 7(2) 冰柜蒸发器的实际传热面积冷柜总体布置中所设计的冷冻室内传热面的长度为1100mm，深度为550mm，高度为 500mm，故实际设计的传热面积 A = (1.1x0.5 + 0.55x0.5)x2=1.65 m2根据以上计算，冷冻室传热面积的实际设计值大于冷冻室蒸发器传热面积的 计算值，满足设计要求。8毛细管的计算及选型8.1毛细管的长度计算用公式(6-14)(小型制冷装置设计指导，P245)
37、计算。制冷剂R134a的 压力差Ap = pk -p0 =(1464.4-106.4)kPo = 1358kPa，查制冷剂在饱和状态下的热 力性质表，发现温度对液体比体积的影响不大，本设计所取温度为冷凝温度和蒸发温度的平均值，即t =（54.4-25）/2C = 14.7C ,查得液体比体积 伊=0.80353 x 10-3m3 /炫，蒸汽比体积v = 0.04249352m3 / kg，凭经验取干度 x=0.1,则平均比体积v = 0.80353 x 10-3 x(1 0.1)+ 0.04249352 x 0.1 m3 / kg = 4.9725 x 10-3m3 / kg其密度p = =i
38、kg / m3 = 201.105kg / m3v 4.9725 x10-314.7 C 下液体粘度 / = 2.214836 x 10-4 Pa S , 气体粘度/= 1.1127923 x 10-6 Pa S，则平均粘度 r = 1.994 x 10-4 Pa S。已知制冷工质循环量G = 3.936kg / h，选用内径0.7mm的毛细管，则制冷剂3.936 x 4.9725 x10-3的流速W =兀力 d 247m / s = 14.15m / s -x(0.7x 10-3x36004雷诺数值为0.1994 x10-314.15 x 0.7 x10-3 x 201.105 =9986.
39、18则毛细管长度了Ap Re0.25 d1358 x 103 x 9986.180.25 x 1x 10-3L =m = 1.79m0.1582p0.1582 x14.152 x 201.1058.2毛细管校核根据课程设计资料2定型校核按照数据表中给出的实验数据进行毛细管的选型。压缩机制冷量为183W，冷 凝温度54.4C，蒸发温度-25C.用插值法可以查出在45C时候的毛细管长度为 1.5m，冷凝温度每上升一度，毛细管长度增加2%。所以在冷凝温度为54.4C时， 毛细管长度为1.5*1.02*9=1.77m,与计算结果相符，说明计算无误。9制冷剂的充注9.1按额定工况法计算根据给定工况在R1
40、2制冷剂压焓图和热力性质表中查所需参数。m = m + m + m + m = 401.93 g10 =-25 C 时液体密度 p = 1.43 / L、蒸汽密度 p = 0.0076kg / LtK = 54.4、t& = 32 时液体密度 p = 1.24kg / L、蒸汽密度 p = 0.058kg / L蒸发器入口干度气=0.4,出口干度气=1.00，平均干度x=0.7.因此蒸发器内饱 和液体平均容积的30%,干蒸汽占70%。冷凝器内液体按经验取15%,干蒸汽 占 85%。求制冷剂最佳充注量：蒸发器内液体量：m1 = 0.3p V = 0.356蒸发器内干蒸汽量：m2 = 0.7 pV
41、 = 0.0044冷凝器内液体量：m3 = 0.15 p V = 0.0331冷凝器内干蒸汽量：m4 = 0.85 P 匕=0.00878总计： m = m + m + m + m = 401.93 g冰柜制冷系统如用R134a替代R12时，其最佳充注量将减少。在不改变系统 部件的情况下，制冷剂的充注量将减少10%左右。所以R134a的制冷剂充注量为401.93*0.9=361.25g9.2制冷剂充注量校核按照资料1中给出的制冷剂充注计算方法进行计算。相关参数介绍：滑动比s=（匕）2pg蒸发器中的制冷剂平均密度可按下式计算s u - u x u + s(1+ x )us 1p =g_ln-=0
42、.059kg/Lx - x (uu )2 x u + s(1- x )u u - su10 g l 0 g0 l g ls 一滑动比%一蒸发温度气体比体积七一蒸发温度液体比体积X0 蒸发器进口干度气一蒸发器出口干度由此可以计算出蒸发器内的制冷剂量m =Ve p =40.5g冷凝器的计算则要分为过热段、冷凝段:过冷段三段来计算，这里假定其各段容积比率如下：过热段a =12%、冷凝段P =78%、过冷段丫 =10%。过热段密度按冷凝温度饱和气体密度值计算，pjp =0.0749kg/L 冷凝段密度按下式计算：-g Os 1 一 一 =1.0178kg/L u sus(u u ) | u P=2 (u su )2 su式中：s 滑动比u 蒸汽密度ui 一液体密度过冷段密度按冷凝温度下的液体密度计算：Pc3= P=1.081kg/L冷凝器中制冷剂质量：m = （pa +p p +py ）V =162.15g c c1 c1 c2 c2 c3 c3 c总的制冷剂充注量为：m=m +m =202.64g10结果型号冷冻（L）输入（W）耗电量 (kW/h 24 h)冷冻能力 （kg/24h）能效指数（%）BD-300300183.751.36一80.78制冷剂充注量（g）冷凝器（管径mmX壁厚mm）干燥过滤器 型号
