7KW分體式水源熱泵空調(diào)機(jī)組設(shè)計(jì)【含CAD圖紙+文檔】
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本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 題 目 7kW分體式水源熱泵 空調(diào)機(jī)組 學(xué)生姓名 專業(yè)班級(jí) 學(xué) 號(hào) 院 (系) 指導(dǎo)教師(職稱) 完成時(shí)間 7kW分體式水源熱泵空調(diào)機(jī)組摘 要本文分析了水源熱泵空調(diào)機(jī)組的發(fā)展前景和節(jié)能方面的優(yōu)勢。主要介紹了的水源熱泵空調(diào)機(jī)組設(shè)計(jì)思路及主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算與選擇計(jì)算方法,分析制冷劑選用原則及限制條件并確定R134a為制冷劑,綜合考慮了各種壓縮機(jī)的性能特點(diǎn)并確定了合適的壓縮機(jī),并詳細(xì)介紹了熱力計(jì)算、蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)計(jì)算、冷凝器的設(shè)計(jì)計(jì)算、水箱的尺寸計(jì)算、隔熱計(jì)算、節(jié)流機(jī)構(gòu)的選擇計(jì)算和一些其他零部件的選擇計(jì)算的過程。分析了水源熱泵空調(diào)機(jī)組的組成結(jié)構(gòu),論證了水源熱泵的節(jié)能原理,根據(jù)水源熱泵的技術(shù)特點(diǎn),討論了其在節(jié)能環(huán)保方面的巨大優(yōu)越性。結(jié)合工程實(shí)際開發(fā)了不同類型的水源熱泵,對(duì)水源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。此類水源熱泵空調(diào)在工程應(yīng)用中取得了良好的效果。關(guān)鍵詞 水源熱泵空調(diào)/制冷劑/壓縮機(jī)/空調(diào)系統(tǒng)7kW SEPARATED TYPE WATER-SOURCEHEAT PUMP AIRCONDITION UNITABSTRACTThis paper analyzes the side of water-source heat pump air conditioning unit and the prospects for energy-efficient heat pump water heaters in the world. Introduced the water-source heat pump air conditioning unit design ideas and the main parts of the design and selection method Analysis of refrigerant selection principles and the conditions and restrictions to determine with R134a refrigerant; comprehensive account of the various performance characteristics of the compressor and to identify a suitable compressor; and gave details of thermodynamic calculation, evaporator design, the design of the condenser, the size of water tanks, insulation, the choice of cutting expenditure calculated and other parts of the process to choose. Design on the types of water source heat pumps and the scale of space heating is obtained. Measurement scare shown that the heating system using geothermal heat pump is more economic than that using gas boiler.KEYWORDS water-source heat pump air condition,refrigerants, compressor, air-conditioning system在此處鍵入7KW分體式水源熱泵空調(diào)機(jī)組目 錄中文摘要英文摘要1 緒論11.1 水源熱泵技術(shù)發(fā)展背景11.2 水源熱泵技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀11.2.1 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀11.2.2 國外發(fā)展現(xiàn)狀21.3水源熱泵技術(shù)工作原理31.4水源熱泵技術(shù)優(yōu)勢41.5水源熱泵技術(shù)的局限性52 方案論證與選擇62.1循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)62.2 制冷劑的選用62.2.1 制冷劑分類62.2.2 制冷劑選用原則72.2.3 制冷劑選用結(jié)果82.2.3 R134a的性質(zhì)82.3 水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的構(gòu)成82.3.1 水源熱泵技術(shù)的工作流程92.3.2 系統(tǒng)運(yùn)行原理102.4 熱泵性能分析102.4.1 熱泵的經(jīng)濟(jì)性分析102.4.2 冷熱源分析比較112.4.3 方案選擇122.5 壓縮機(jī)選型132.5.1 壓縮機(jī)種類比較132.5.2 斡旋壓縮機(jī)的特點(diǎn)132.5.3 選擇壓縮機(jī)142.6 冷凝器選型論證152.7 蒸發(fā)器選型論證162.7.1 蒸發(fā)操作的分類162.8 節(jié)流機(jī)構(gòu)的選擇182.8.1 常用節(jié)流機(jī)構(gòu)182.8.2 熱力膨脹閥的種類192.8.3 熱力膨脹閥的選用202.9 設(shè)計(jì)工況要求203 設(shè)計(jì)計(jì)算213.1 理論循環(huán)計(jì)算213.2 冷凝器的計(jì)算233.2.1 冷凝器傳熱管的選擇及參數(shù)計(jì)算233.2.2 冷凝器熱負(fù)荷及冷卻水流量253.2.3 傳熱計(jì)算253.2.4 所需傳熱面積263.2.5 外套管選取273.3 蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)計(jì)算273.3.1 套管蒸發(fā)器傳熱管的選擇及參數(shù)計(jì)算273.3.2 確定管內(nèi)根數(shù)293.3.3 蒸發(fā)器整體結(jié)構(gòu)323.4 節(jié)流機(jī)構(gòu)計(jì)算323.4.1 熱力膨脹閥的選型計(jì)算323.4.2 熱力膨脹閥選配333.4.3 熱力膨脹閥的安裝353.5 水箱參數(shù)計(jì)算及隔熱要求353.5.1 幾何參數(shù)計(jì)算353.5.2 隔熱要求及計(jì)算374 輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算394.1 四通換向閥394.4.1 四通換向閥的作用394.4.2 四通換向閥的構(gòu)成404.4.3 四通換向閥的工作原理404.2 油過濾器424.3 中間冷卻器434.4 單向閥444.5 壓力控制器選擇454.6 溫度控制儀選擇454.7 分流器464.8 截止閥464.9 視液鏡474.10干燥過濾器48結(jié) 論50致 謝52參考文獻(xiàn)5331 緒論1.1 水源熱泵技術(shù)發(fā)展背景隨著可持續(xù)發(fā)展和公眾環(huán)保意識(shí)的提高,世界和中國的能源利用結(jié)構(gòu)都正在轉(zhuǎn)變,由原有的煤、石油取暖過渡到了以天然氣及電等清潔能源的取暖方式。雖然將以煤為主改為以天然氣和電力等替代能源,但是替代能源盡管可以部分解決大氣污染的問題,可是天然氣和石油等都屬于不可再生的能源,從可持續(xù)發(fā)展的角度看,必須提高能源利用效率或者尋找可以再生的能源。此時(shí)具有經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、環(huán)保等多方面優(yōu)勢的水源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生,彌補(bǔ)了中國傳統(tǒng)的供暖空調(diào)方式存在的問題,逐漸取代了傳統(tǒng)的采暖空調(diào)模式1。水源熱泵是既可供熱又可供冷的高效建筑節(jié)能技術(shù),能有效節(jié)省能源、減少大氣污染及溫室氣體CO2排放。水源熱泵可采用多種形式的冷熱源,如利用地球表面(土壤)或淺層水源(如地下淺層水、河水、湖泊和海水等),或者人工再生水源(工業(yè)廢水、廢氣等),既可供熱又可制冷的高效節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)5。與鍋爐(電、燃料)和空氣源熱泵的供熱系統(tǒng)相比,水源熱泵具明顯的優(yōu)勢。鍋爐供熱只能將90%98%的電能或7090%的燃料內(nèi)能轉(zhuǎn)化為熱量,供用戶使用,因此地源熱泵要比電鍋爐加熱節(jié)省三分之二以上的電能,比燃料鍋爐節(jié)省二分之一以上的能量;由于水源熱泵的熱源溫度全年較為穩(wěn)定,一般為1025,其制冷、制熱系數(shù)可達(dá)3.54.4,與傳統(tǒng)的空氣源熱泵相比,要高出40%左右,其運(yùn)行費(fèi)用為普通中央空調(diào)的50602。1.2 水源熱泵技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀1.2.1 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀國內(nèi)在地表水源熱泵方面的應(yīng)用才剛剛開始?,F(xiàn)在利用海水和湖水的熱泵都有應(yīng)用,隨著上海 2010 世博會(huì)的工程開工,利用黃浦江水作為冷熱源的熱泵項(xiàng)目也開始了建設(shè)使用。目前我國應(yīng)用海水源熱泵的項(xiàng)目有:青島東部開發(fā)區(qū)和高科技工業(yè)園區(qū)采用了大型海水熱源熱泵供熱; 2008 年奧帆賽配套項(xiàng)目 4000M 的奧帆媒體中心也已經(jīng)確定采用海水源熱泵技術(shù);目前青島市正在進(jìn)行規(guī)劃,準(zhǔn)備在沿海一帶實(shí)行海水供熱供冷,取代鍋爐; 在山東,湖南等地,也有湖水源熱泵應(yīng)用的先例。我國對(duì)于水源熱泵的研究起步比較晚,但是發(fā)展速度很快。20 世紀(jì) 50 年代,就曾在上海、天津等地嘗試夏取冬灌的方式抽取地下水制冷,天津大學(xué)熱能研究所呂燦仁教授開展了我國熱泵的最早研究,1965 年研制成功國內(nèi)第一臺(tái)水冷式熱泵空調(diào)機(jī)。中國水源熱泵的研究和應(yīng)用才剛剛起步,與國外相比,在熱泵機(jī)組的優(yōu)化設(shè)計(jì)、 產(chǎn)品質(zhì)量和工程技術(shù)上還存在著較大差距,地表水熱泵系統(tǒng)更是如此。目前國內(nèi)對(duì)于開式地表水源熱泵的研究還是很有限。尤其,是在技術(shù)前沿的研究更有待做出更加深入研究3。1.2.2 國外發(fā)展現(xiàn)狀國外水源熱泵研究分屬于兩種熱泵系統(tǒng):一種為源熱泵,一種為海水熱泵。其中源熱泵真正意義商業(yè)應(yīng)用也近十幾年歷史,但發(fā)展相當(dāng)迅速。如美國,截止1985年全國共有4000臺(tái)源熱泵,而1997年就安裝了45000臺(tái),到目前為止已安裝了400000臺(tái),每年以10速度穩(wěn)步增長。1998年美國商業(yè)建筑中源熱泵系統(tǒng)已占空調(diào)總保有量9,其中新建筑中占30。美國源熱泵工業(yè)已經(jīng)成立了由美國能源環(huán)境研究中心(Energy & Environmental Research Center)、美國下水資源聯(lián)合會(huì)(National Ground Water Association)、愛迪生電力研究所(Edison Electric Institute)及眾多源熱泵制造設(shè)計(jì)銷售公司以及政府機(jī)構(gòu)和建筑商等46家成員組成美國源熱泵協(xié)會(huì),該協(xié)會(huì)近年中將投入一億美元從事開發(fā)、研究和推廣工作。美國計(jì)劃到200年達(dá)到每年安裝40萬臺(tái)源熱泵目標(biāo),其中,水源熱泵占5,屆時(shí)將降低溫室氣體排放百萬噸,相當(dāng)于減少50萬輛汽車污染物排放或種植樹百萬英畝,年節(jié)約能源費(fèi)用達(dá)4.2億美元,此后,每年節(jié)約能源費(fèi)用再增加0.7億美元4。與美國源熱泵發(fā)展有所不同,中、北歐如瑞典、瑞士、奧利、德國等國家主要利用淺層熱資源,下土壤埋盤管(埋深 2 L/ min) 上的空白; (4)提高對(duì)渦旋式空壓機(jī)的加工工藝,保證壓縮機(jī)性能和品質(zhì); (5)增強(qiáng)渦旋式空壓機(jī)的市場競爭力,在保證性能和品質(zhì)的基礎(chǔ)上降低生產(chǎn)成本、運(yùn)行成本,從而降低產(chǎn)品價(jià)格,并實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。 2.5.3 選擇壓縮機(jī)表2-3 ZB26KQE-PFJ全封閉渦旋壓縮機(jī)參數(shù)制冷量W輸入功率kW220V時(shí)電流ACOPW/W排量cm3/rev74001.7710.0336299排量m3/h潤滑油充注c殘留濕度mg凈重工質(zhì)13.11.51528R134a按本設(shè)計(jì)的要求和設(shè)計(jì)計(jì)算得出的一些數(shù)據(jù),可以選用ZB26KQE-PFJ全封閉渦旋壓縮機(jī),經(jīng)過查艾默生谷輪壓縮機(jī)系列,可知ZB26KQE-PFJ的額定工況為:頻率50HZ,蒸發(fā)溫度4,冷凝溫度45,過冷度5,過熱度10。表2-4 壓縮機(jī)工作工況ZB26KQ E-PFJ壓縮機(jī)制冷劑R134a頻率50Hz標(biāo)準(zhǔn)額定工況蒸發(fā)溫度4 冷凝溫度45 過冷度5K過熱度10K2.6 冷凝器選型論證(1) 冷凝器是制冷裝置的主要設(shè)備之一。它的主要任務(wù)是將壓縮機(jī)排出的高壓過熱制冷劑蒸汽,通過向環(huán)境介質(zhì)放出熱量而被冷卻、冷凝成為飽和液體,甚至過冷液體。水源熱泵比較適合采用水冷冷凝器,水冷式冷凝器的特點(diǎn)是傳熱效率較高、結(jié)構(gòu)較緊湊,適用于大、中、小型各類制冷裝置。采用水冷冷凝器時(shí),需設(shè)置冷卻水系統(tǒng),水側(cè)會(huì)產(chǎn)生結(jié)垢,需定期清洗。水冷冷凝器結(jié)構(gòu)型式最多,可分殼管式、板翅式、板片式、螺旋板式、套管式、殼盤管式、淋激式等。其中殼管式體積較大、重量也較重,但其耐壓較高、設(shè)計(jì)較容易、制造技術(shù)成熟、目前應(yīng)用最廣泛。板翅式通常為鋁全釬焊結(jié)構(gòu),其傳熱系數(shù)較高、體積最小、重量最輕,作為冷凝器時(shí)耐壓為1.61.8MPa ,設(shè)計(jì)較復(fù)雜、制造成本較高、不易清除水垢。板片式通常為不銹鋼全釬焊結(jié)構(gòu),其傳熱系數(shù)最高、體積較小、重量較輕,耐壓為2.83.2MPa ,設(shè)計(jì)復(fù)雜、制造成本最高、水垢可以化學(xué)清洗,由于其可以大幅減小制冷機(jī)的體積和重量,目前已大規(guī)模應(yīng)用16。螺旋板式耐壓較低,應(yīng)用較少。套管式與殼盤管式體積大、重量重,僅適合用于小型制冷系統(tǒng),正逐步被風(fēng)冷式冷凝器取代。淋激式體積大、重量也大、傳熱系數(shù)低、水垢結(jié)在管外難以清洗,目前已被淘汰15。(2)制冷劑的蒸氣從上方進(jìn)入內(nèi)外管之間的空腔,在內(nèi)管外表面上冷凝,液體在外管底部依次下流,從下端流入貯液器中。冷卻水從冷凝器的下方進(jìn)入,依次經(jīng)過各排內(nèi)管從上部流出,與制冷劑呈逆流方式。這種冷凝器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單,便于制造,且因系單管冷凝,介質(zhì)流動(dòng)方向相反,故傳熱效果好,當(dāng)水流速為12m/s時(shí)傳熱系數(shù)可達(dá)800kcal/(m2/h)。套管式冷凝器結(jié)構(gòu)如圖2-3所示。圖2-3 套管式冷凝器結(jié)構(gòu)圖其缺點(diǎn)是金屬消耗量大,而且當(dāng)縱向管數(shù)較多時(shí),下部的管子充有較多的液體,使傳熱面積不能充分利用。另外緊湊性差,清洗困難,并需大量連接彎頭。因此,這種冷凝器在氨制冷裝置中已很少應(yīng)用。對(duì)于小型氟利昂空調(diào)機(jī)組仍廣泛使用套管式冷凝器。2.7 蒸發(fā)器選型論證蒸發(fā)器的作用是將制冷劑液體氣化成為蒸氣,其作用是將低壓制冷劑液體與低溫?zé)嵩催M(jìn)行熱交換。蒸發(fā)器是吸收熱量,為被冷卻對(duì)象提供冷量的設(shè)備。2.7.1蒸發(fā)操作的分類(1)按蒸發(fā)方式分: 1)自然蒸發(fā)。即溶液在低于沸點(diǎn)溫度下蒸發(fā),如海水曬鹽,這種情況下,因溶劑僅在溶液表面汽化,溶劑汽化速率低。 2)沸騰蒸發(fā)。將溶液加熱至沸點(diǎn),使之在沸騰狀態(tài)下蒸發(fā)。工業(yè)上的蒸發(fā)操作基本上皆是此類。 (2)按加熱方式分1)直接熱源加熱。它是將燃料與空氣混合,使其燃燒產(chǎn)生的高溫火焰和煙氣經(jīng)噴嘴直接噴入被蒸發(fā)的溶液中來加熱溶液、使溶劑汽化的蒸發(fā)過程。2)間接熱源加熱。容器間壁傳給被蒸發(fā)的溶液。即在間壁式換熱器中進(jìn)行的傳熱過程。(3)按操作壓力分 可分為常壓、加壓和減壓(真空)蒸發(fā)操作。很顯然,對(duì)于熱敏性物料,如抗生素溶液、果汁等應(yīng)在減壓下進(jìn)行。而高粘度物料就應(yīng)采用加壓高溫?zé)嵩醇訜幔ㄈ鐚?dǎo)熱油、熔鹽等)進(jìn)行蒸發(fā)。(4)按效數(shù)分 可分為單效與多效蒸發(fā)。若蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽直接冷凝不再利用,稱為單效蒸發(fā)。若將二次蒸汽作為下一效加熱蒸汽,并將多個(gè)蒸發(fā)器串聯(lián),此蒸發(fā)過程即為多效蒸發(fā)。蒸發(fā)器按其供液方式不同,有滿液式、干式、循環(huán)式和噴淋式等。干式蒸發(fā)器是一種制冷劑液體在傳熱管內(nèi)能夠完全汽化的蒸發(fā)器。其傳熱管外側(cè)的被冷卻介質(zhì)只載冷劑(水),制冷劑則在管內(nèi)吸熱蒸發(fā),其流量約為傳熱管內(nèi)容積20%30%。增加制冷劑的質(zhì)量流量,可增加制冷劑液體在管內(nèi)的濕潤面積。同時(shí)其進(jìn)出口處的壓差隨流動(dòng)阻力增大而增加,以至使制冷系數(shù)降低。滿液式蒸發(fā)器的優(yōu)點(diǎn)為:制冷劑蒸發(fā)換熱系數(shù)較大,制冷劑蒸發(fā)沿程阻力系數(shù)極小。滿液式蒸發(fā)器的缺點(diǎn)為:1) 制冷劑充注量極大; 2) 容易凍結(jié);3) 靜液柱影響較大; 4) 不易回油;5) 殼體內(nèi)存在自由液面,不能用于車船; 6) 重量大,成本高。干式蒸發(fā)器克服了滿液式蒸發(fā)器的部分缺點(diǎn),其優(yōu)點(diǎn)為:1) 制冷劑充注量??;2) 載冷劑在管外流動(dòng),不易凍結(jié),凍結(jié)后不易損壞傳熱管;3) 容易回油,制冷劑與潤滑油不分離,無需從下部回油;4) 不存在制冷劑自由液面,可用于車船;5) 幾乎沒有靜液柱影響。干式蒸發(fā)器的缺點(diǎn)為:1) 制冷劑在換熱面上的浸潤面積小,使得平均蒸發(fā)換熱系數(shù)較小,在同樣制冷量的條件下,干式蒸發(fā)器的換熱面積比滿液式的大;2) 由于制冷劑在管內(nèi)蒸發(fā),且需轉(zhuǎn)向,制冷劑蒸發(fā)沿程阻力系數(shù)和局部阻力系數(shù)均較大;3) 重量大,制造成本高;4) 制冷劑易由封頭與管板之間的密封墊處泄漏16。2.8 節(jié)流機(jī)構(gòu)的選擇節(jié)流機(jī)構(gòu)在整個(gè)熱力循環(huán)計(jì)算中起著重要作用,將制冷劑降壓并調(diào)節(jié)制冷劑的循環(huán)流量。由于節(jié)流機(jī)構(gòu)的作用,制冷劑壓力由冷凝壓力下降到蒸發(fā)壓力,維持冷凝和蒸發(fā)所需的壓力條件;并使制冷劑流量受到限制,與壓縮機(jī)輸氣量相平衡。2.8.1常用節(jié)流機(jī)構(gòu)(1)手動(dòng)節(jié)流閥:手動(dòng)節(jié)流閥是所有膨脹閥的原型和基礎(chǔ),通常用于試驗(yàn)用制冷裝置、作為其他節(jié)流機(jī)構(gòu)的備用件、制冷裝置定型實(shí)驗(yàn)等;(2)浮球閥:浮球閥是利用液位控制通斷和流量的節(jié)流機(jī)構(gòu),適用于設(shè)置具有自由液面容器的系統(tǒng);(3)熱力膨脹閥:熱力膨脹閥是利用蒸發(fā)器出口處制冷劑過熱度來控制通斷和流量的節(jié)流機(jī)構(gòu),適用于各種系統(tǒng)。(4)熱電膨脹閥:熱電膨脹閥是利用蒸發(fā)器出口處制冷劑過熱度來控制通斷和流量,適用于各種系統(tǒng)。(5)電子膨脹閥:電子膨脹閥有電磁式和電動(dòng)式兩類,利用蒸發(fā)器出口處制冷劑過熱度來控制通斷和流量,需與單片機(jī)控制系統(tǒng)配套,適用于各種系統(tǒng)。(6)毛細(xì)管:制冷劑在毛細(xì)管內(nèi)的膨脹過程,是流體在等截面管道中有摩擦的、有或無熱交換的流動(dòng)過程。毛細(xì)管是不可調(diào)節(jié)的節(jié)流機(jī)構(gòu),當(dāng)工況發(fā)生變化時(shí),制冷劑流量無法相應(yīng)進(jìn)行調(diào)節(jié)??紤]到本系統(tǒng)的成本及實(shí)際需用,在此采用熱力膨脹閥17。2.8.2 熱力膨脹閥的種類(1)熱力膨脹閥按照平衡方式不同,分內(nèi)平衡式和外平衡式;外平衡式熱力膨脹閥分F型和H型兩種結(jié)構(gòu)型式。(2)內(nèi)平衡式膨脹閥結(jié)構(gòu)和工作原理:圖2-4 內(nèi)平衡式F型熱力膨脹閥結(jié)構(gòu)圖內(nèi)平衡式F型熱力膨脹閥結(jié)構(gòu)圖。感溫包內(nèi)充注制冷劑,放置在蒸發(fā)器出口管道上,感溫包和膜片上部通過毛細(xì)管相連,感受蒸發(fā)器出口制冷劑溫度,膜片下面感受到的是蒸發(fā)器入口壓力。如果空調(diào)負(fù)荷增加,液壓制冷劑在蒸發(fā)器提前蒸發(fā)完畢,則蒸發(fā)器出口制冷劑溫度將升高,膜片上壓力增大,推動(dòng)閥桿使膨脹閥開度增大,進(jìn)入到蒸發(fā)器中的制冷劑流量增加,制冷量增大;如果空調(diào)負(fù)荷減小,則蒸發(fā)器出口制冷劑溫度減小,以同樣的作用原理使得閥開度減小,從而控制制冷劑的流量。(3)外平衡式膨脹閥結(jié)構(gòu)和工作原理:圖2-5 膜片下面承受蒸發(fā)器出口壓力外平衡式膨脹閥與平衡式膨脹閥原理基本相同,區(qū)別是:內(nèi)平衡式膨脹閥膜片下面感受到的是蒸發(fā)器入口壓力;而外平衡式膨脹閥膜片下面感受到的是蒸發(fā)器出口壓力。2.8.3熱力膨脹閥的選用熱力膨脹閥的制冷量應(yīng)與壓縮機(jī)的制冷量相匹配。如果熱力膨脹閥的制冷量較壓縮機(jī)的制冷量小的多,會(huì)造成工作時(shí)熱力膨脹閥始終全開,但制冷劑流量仍小于系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量,系統(tǒng)的自平衡特性會(huì)使冷凝壓力上升,蒸發(fā)壓力下降,在新的條件下達(dá)到新的平衡,其結(jié)果是制冷量與性能系數(shù)均下降。如熱力膨脹閥的制冷量較壓縮機(jī)的制冷量大的多,會(huì)造成工作后制冷劑流量過大,蒸發(fā)器出口處制冷劑過熱度過小或沒有過熱度,導(dǎo)致閥關(guān)閉且存在液擊的可能;過一段時(shí)間后蒸發(fā)器中制冷劑量減少,過熱度增大,閥重新開啟但流量又過大,導(dǎo)致過熱度過小或沒有過熱度;如此反復(fù)振蕩,易造成系統(tǒng)工作的不穩(wěn)定。一般來說,在實(shí)際工作工況下,熱力膨脹閥制冷量應(yīng)是壓縮機(jī)制冷量的1.051.25倍。在此,針對(duì)本系統(tǒng)采取熱力膨脹閥制冷量是壓縮機(jī)制冷量的1.25倍18。2.9 設(shè)計(jì)工況要求(1)制冷工況進(jìn)水溫度:12;循環(huán)回水溫度7,過熱度t0=10,過冷度tk=5 制冷劑:R134a 壓縮機(jī):ZB26KQE-PFJ全封閉渦旋壓縮機(jī)1臺(tái) 蒸發(fā)溫度4,冷凝溫度45冷凝器:采用套管式冷凝器16mm1.5mm 管 蒸發(fā)器:采用套管式蒸發(fā)器19mm1.5mm 管 (2)制熱工況進(jìn)水溫度40;出水溫度45,蒸發(fā)溫度4,冷凝溫度45,環(huán)境干球溫度7,環(huán)境濕球溫度6。3 設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 理論循環(huán)計(jì)算 制冷工況下循環(huán)的性能指標(biāo)計(jì)算(1) 作出lgP-h圖,并標(biāo)出相應(yīng)的狀態(tài)點(diǎn): 表3-1 各點(diǎn)數(shù)值 ptvhs點(diǎn)KPal/kgkJ/kgkJ/kgK13381061.93405.291.7407 21160 0.0192438.251.76062s116053.97 431.661.74073116045 263.90 4116044.7 416.95 0點(diǎn)表示飽和蒸汽,1點(diǎn)表示過熱蒸氣,12表示制冷劑在壓縮機(jī)中的等熵壓縮過程,234表示制冷劑在冷凝器中的冷卻和冷凝過程,45表示節(jié)流過程,制冷劑在節(jié)流中壓力和濕度都降低,但焓值保持不變,且進(jìn)入兩相區(qū)。51表示制冷劑在蒸發(fā)器中的蒸發(fā)過程,這里采用R134a制冷工質(zhì)17 。 (2)通過查各種制冷劑壓焓圖軟件,理論循環(huán)中各種點(diǎn)的狀態(tài)參數(shù)并列上表。(3)計(jì)算性能指標(biāo)1)單位質(zhì)量制冷量 (3-1)2)單位理論功 (3-2)3)單位容積制冷量 (3-3)圖 3-1 理論循環(huán)在lgPh圖上的表示4) 制冷劑質(zhì)量流量 (3-4)5) 壓縮機(jī)的實(shí)際輸氣量 (3-5)壓縮機(jī)理論輸氣量 (3-6)6) 壓縮機(jī)指示效率,=0.75理論功率 (3-7)指示功率 (3-8)壓縮機(jī)的軸功率為 (3-9)7)冷凝器熱負(fù)荷的計(jì)算由狀態(tài)點(diǎn)2的焓值計(jì)算式得: 式中,為壓縮機(jī)的只是效率,它被定義為等熵壓縮過程耗功量與實(shí)際壓縮過程耗功量之比。由上式得: (3-10)故 (3-11)3.2 冷凝器的計(jì)算3.2.1 冷凝器傳熱管的選擇及參數(shù)計(jì)算1)冷凝溫度:45 2)冷卻水進(jìn)水溫度:30 3)出水溫度:38 圖 3-2冷凝器示意圖選用套管式冷凝器,選用16mm1.5mm的紫銅管軋制的低翅片管為內(nèi)管,且選用如下表中的所示1號(hào)管其管型結(jié)構(gòu)參數(shù)如下:翅節(jié)距、翅厚、翅高h(yuǎn)=1.5mm、管內(nèi)徑、翅根管面外徑、翅頂直徑。表3-2低翅片主要參數(shù)序號(hào)坯管規(guī)格11.250.2231.51112.8615.8621.50.351.5111316每米管長肋片面積 (3-12)單位管長肋頂面積 (3-13)單位管長肋間基管面積(3-14)單位管長肋片面積 (3-15)單位管長外面積 (3-16)冷卻水的定性溫度 (3-17)對(duì)數(shù)平均溫差 (3-18)3.2.2 冷凝器熱負(fù)荷及冷卻水流量冷凝熱負(fù)荷=8.7392kW (3-19)查水的物性表可知,水在34攝氏度時(shí),密度=994.43kg/m3,比定壓熱容cp=4179J/(kgK)。則冷卻水體積流量 (3-20)選取管內(nèi)水速 =2.6m/s 選取管內(nèi)冷卻水污垢系數(shù)根據(jù)所選管型di=11mm及管內(nèi)水速=2.6m/s,則所需內(nèi)管根數(shù),取1根 (3-21)3.2.3 傳熱計(jì)算先計(jì)算水側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù),水在時(shí),運(yùn)動(dòng)粘度,因?yàn)?(3-22)則說明水在管內(nèi)為湍流先計(jì)算水側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù),選取盤管的曲率半徑R=125mm側(cè)盤管水側(cè)換熱修正系數(shù): (3-23)查表得:R134a在時(shí)物性集合系數(shù)B=1386 查表得:1號(hào)管增強(qiáng)系數(shù) 套管間R134a冷凝表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)由下式計(jì)算得 (3-24)取純銅熱導(dǎo)率 將有關(guān)各值代入傳熱方程組式得 (3-25) (3-26)上式中單位為,單位為。聯(lián)立方程,解得當(dāng)時(shí),分別為13960W/ 和13962.3 W/ 取=13960W/。3.2.4 所需傳熱面積則冷凝器所需傳熱面積 (3-19)所需單根翅片管有效長度為 (3-20)盤管的曲率半徑為125mm,周長為0.39m,所以套管換熱器盤6.1圈
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