8kw工業(yè)用低溫液體冷卻器 ——畢業(yè)論文

1、<p><b>　　鄭州輕工業(yè)學院</b></p><p>　　本科畢業(yè)設(shè)計（論文）</p><p>　　題 目 8KW工業(yè)用低溫液體冷卻器 </p><p>　　學生姓名 </p><p>　　專業(yè)班級 熱能 &l

2、t;/p><p>　　學 號 </p><p>　　院 （系） 機電工程學院 </p><p>　　指導教師(職稱) </p><p>　　完成時間 </p&

3、gt;<p>　　8KW工業(yè)用低溫液體冷卻器</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　低溫液體冷卻器又稱低溫箱，它有一個小型化的獨立的制冷系統(tǒng)和載冷劑循環(huán)系統(tǒng)兩部分組成。其中制冷系統(tǒng)采用蒸汽壓縮式制冷，制冷劑發(fā)生氣液相變吸收載冷劑氯化鈣(CaCl2)水溶液所放出的熱量。載冷劑由于被冷卻使其溫度降低來對一些實驗用品進行保溫和降

4、溫。根據(jù)設(shè)計的不同，溫度能達到不同的要求。</p><p>　　本設(shè)計主要關(guān)注的是制冷劑的選擇和制冷系統(tǒng)中各部件的設(shè)計及選取。由于現(xiàn)如今“溫室效應(yīng)”和臭氧層破壞等環(huán)境問題的日益嚴重，采用環(huán)保型制冷劑已是迫在眉睫。本文中簡要介紹了各種制冷劑的狀況，以及選取R404A作為制冷劑的緣由。主要介紹了制冷器件的設(shè)計，以及全封閉活塞式壓縮機的選型與校核，風冷冷凝器的設(shè)計，風機的選型與校核，套管式蒸發(fā)器的設(shè)計，以及其他輔助設(shè)備

5、例如:干燥過濾器，視液鏡，熱力膨脹閥，電磁閥，水泵,等的選取。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 低溫液體冷卻器；制冷 ；蒸發(fā)器 ；冷凝器</p><p>　　8KW industrial cryogenic liquid coolers</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Low-t

6、emperature cooling liquid circulating pump is similar to a low-temperature box. It contains two parts that are a smaller, independent refrigeration system and a cooling agent circulatory system. Among this device, refrig

7、eration system makes use of vapor compression refrigeration, the system makes the refrigerant change from gas to liquid ,and the refrigerant absorbs energy that are released by the containing cooling agent (CaCl2). So th

8、e containing cooling agent’s temperature was cooled by </p><p>　　The design of the main concern is the choice of refrigerant and cooling system design and selection of the components. Because nowadays increa

9、singly serious "greenhouse effect" and the destruction of the ozone layer and other environmental issues, the use of environmentally friendly refrigerants is imminent. This paper briefly describes the various c

10、onditions of the refrigerant, and to select a reason for the refrigerant R404A. Introduces the cooling device design, and fully enclosed piston comp</p><p>　　KEY WORDS Cryogenic cooling； Refrigeration tech

11、nology；Evaporator；Condenser</p><p><b>　　1. 緒論</b></p><p>　　1.1 低溫液體冷卻器介紹</p><p>　　隨著改革開放30,年的深入進行,我國的制冷技術(shù)也有了突飛猛進的快速發(fā)展。在高新技術(shù)飛速發(fā)展的二十一世紀，低溫與超低溫的實驗和冷藏對許多行業(yè)和部門已成為必不可少的手段。例如:

12、在生物制藥廠、醫(yī)院、高等院校及科研院所的實驗室中進行低溫生物、生化實驗研究或產(chǎn)品小試、血漿、臟器和生物制品的保存，遠洋制品、電子元件、化工材料、建筑材料等特殊材料的超低溫實驗及儲存等[1]。</p><p>　　在生物制藥的研究和開發(fā)部門，醫(yī)院的生理或病理實驗室，細菌和病菌的標本以及高等院校、科研院所的生物、生化、生物制藥實驗室，為進行低溫生物，生化試驗等，需要進行低溫試驗，低溫生物實驗的樣本大多是生命體，對溫度

13、非常敏感，當溫度發(fā)生變化時，有可能會使生命體死亡，如在進行生物制品生產(chǎn)時，溫度如果過高，一方面效率會很低，另一方面，質(zhì)量會很差[2]。這類情況所需的制冷量一般都很小。</p><p>　　低溫箱是用于低溫冷藏的主要設(shè)備，我國對于低溫實驗的設(shè)備需求量很大，但是使用的低溫箱大多從國外進口，主要原因是他們的產(chǎn)品性能穩(wěn)定、可靠性高、體積小并且能達到很低的溫度還容易操作。反觀我國生產(chǎn)的同類產(chǎn)品體積不僅龐大并且可靠性也不高，

14、制冷溫度和精度也都達不到求。目前國內(nèi)進行低溫實驗一般采用消耗制冷劑法，如進行-60℃~-80℃實驗時大多 以丙酮為冷媒，在其中加入干冰來制冷降溫。消耗制冷劑法常用的制冷劑還有 液氮、液氦、液氫等。采用這種方法制冷劑的消耗量比較大，而且溫度不容易保證[3]。低溫液體冷卻器是近幾年問世的一種低溫實驗設(shè)備，能夠連續(xù)的、低成本的獲得所需的低溫。這類產(chǎn)品大多數(shù)采用風冷式全封閉壓縮機組制冷及微機智能控制系統(tǒng),提供低溫循環(huán)冷卻水(液)流或低溫恒溫

15、水(液)流,以滿足用冷卻水及低溫液體去降溫或恒溫儀器[4],如旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器、發(fā)酵罐、電子顯微鏡、低溫化學反應(yīng)釜、電子能譜儀、質(zhì)儀、密度儀、冷凍干燥儀、真空鍍膜儀、反應(yīng)等。也可把多種容積直接在槽內(nèi)低溫恒溫實驗。它的特點主要有以下幾個。􀏟</p><p>　　􀏚1)采用了全封閉壓縮機組制冷，可以有效的防止制冷劑的泄露。微機智能控</p><p>　　制制冷系統(tǒng)

16、自動開啟、制冷系統(tǒng)具有延時、過熱、過電流等多重保護裝置。</p><p>　　􀏚2)循環(huán)泵可將槽內(nèi)冷卻液輸出冷卻產(chǎn)品或在恒溫機外實驗容器中建立第二</p><p><b>　　恒溫場。</b></p><p>　　􀏚3)所有操作均可在微機智能控制儀上按動觸摸軟鍵完成，操作簡單􀏜方便</

17、p><p>　　隨著我國教育、科研、醫(yī)療和制藥事業(yè)的不斷發(fā)展，對低溫實驗設(shè)備的需求量也不斷增加。本文針對-10℃溫區(qū)的需求，對低溫液體冷卻器進行設(shè)計。著重關(guān)注的是對制冷各器件的設(shè)計及選取。</p><p>　　1.2 功能與總體結(jié)構(gòu)</p><p>　　低溫液體冷卻器的功能：1)將載冷劑冷卻到所需溫度,2)對外輸出載冷劑并進行低溫冷卻循環(huán),3)直接冷卻燒瓶，試管，此時

18、可對瓶內(nèi)液體進行均勻攪拌，按功能所需，可分為制冷系統(tǒng)，載冷系統(tǒng)，電氣控制系統(tǒng)等組成。</p><p>　　低溫液體冷卻器是利用制冷系統(tǒng)將載冷劑冷卻，再用載冷劑去冷卻被冷卻物品，以滿足所需要求。冷媒可以在容器內(nèi)部進行循環(huán)，也可以向外輸出冷卻低溫恒溫冷卻，即進行外循環(huán)。冷媒可以用數(shù)字式溫度控制系統(tǒng)進行控制，實現(xiàn)連續(xù)可調(diào)。裝置可為移動整體式結(jié)構(gòu)，載冷劑容積，低溫用載冷劑泵以及電控系統(tǒng)，這些位于上部，制冷系統(tǒng)位于下部。&

19、lt;/p><p>　　制冷系統(tǒng)采用單級制冷系統(tǒng)，包括制冷壓縮機、冷凝器、軸流風機、干燥過濾器、電磁閥、熱力膨脹閥、蒸發(fā)器等部件。</p><p><b>　　1.3 設(shè)計要求</b></p><p>　　1)制冷溫度: -10℃</p><p>　　2)制冷量:8 kW</p><p>　　3)控溫

20、精度: ±1 ℃</p><p>　　4)使用環(huán)境溫度: 0-35℃</p><p>　　5)使用環(huán)境相對濕度:≤85􀏙</p><p>　　6)電源：3φ —380V 50Hz</p><p>　　7)名義工況: 室外空氣干球溫度32℃,出水溫度-10℃、回水溫度-5℃。</p><p>

21、　　8)冷卻方式：強制對流風冷</p><p>　　9)制冷劑：HCFC 類或HFC 類</p><p>　　10)安全保護：高壓、低壓、斷水、凍結(jié)</p><p>　　1.4 制冷系統(tǒng)的選擇</p><p>　　制冷系統(tǒng)的重要性對于產(chǎn)品不言而喻。選擇一個合適的制冷系統(tǒng)不僅能使產(chǎn)品更容易的達到制冷要求,而且還能有效地降低成本和消耗，有利于節(jié)能

22、排。因此,我們要針對產(chǎn)品的要求，選擇合適的制冷系統(tǒng)。從課題的設(shè)計要求并綜合了各方面因素來看，現(xiàn)我擬采用最簡單的制冷循環(huán)系統(tǒng)，即單級壓縮制冷循環(huán)。原因主要有以下幾個􀏟</p><p>　　􀏚1)根據(jù)經(jīng)驗可知,單級壓縮制冷所能達到的溫度大約為0—40℃。</p><p>　　􀏚2)設(shè)計要求的制冷溫度為-10℃，此溫度并不算高，用普通的中溫制

23、冷劑即可達到要求。</p><p>　　􀏚3)在單級壓縮制冷系統(tǒng)中，制冷器件數(shù)量少，易設(shè)計及選取，更有利于節(jié)約</p><p><b>　　成本。</b></p><p>　　􀏚4)系統(tǒng)組成簡單、布置結(jié)構(gòu)緊湊、體積更小。綜合以上因素考慮，選定本設(shè)計產(chǎn)品采用單級壓縮制冷系統(tǒng)。</p><p&

24、gt;　　2. 制冷劑的選擇及熱力性質(zhì)計算</p><p>　　如果說制冷系統(tǒng)是一個產(chǎn)品的靈魂，那么制冷劑就是它流動的血液。毋庸置疑，選擇一種合適的制冷劑對產(chǎn)品的性能影響重大。制冷劑在整個制冷系統(tǒng)中起著紐帶作用，地位是不可替代的，制冷系統(tǒng)通過制冷劑狀態(tài)的變化與外界發(fā)生熱交換，進行熱量傳遞,從而達到制冷的目的。</p><p>　　2.1 制冷劑的分類</p><p>

25、;　　制冷劑又稱制冷工質(zhì)，是制冷循環(huán)中的工作介質(zhì)，制冷劑在制冷機中循環(huán)流動，通過自身熱力狀態(tài)的變化與外界發(fā)生能量交換，從而實現(xiàn)制冷的目的。簡而言之，制冷劑就是制冷系統(tǒng)中傳遞能量、實現(xiàn)循環(huán)的工作介質(zhì)[5]。習慣上又稱制冷劑為制冷工作介質(zhì)或簡稱工質(zhì)。乙醚是最早使用的制冷劑，當前，能用作制冷劑的物質(zhì)有80多種，最常用的是氨、氟里昂類、水和少數(shù)碳氫化合物等。本世紀30年代氟里昂制冷劑的出現(xiàn)，對制冷技術(shù)產(chǎn)生了推動作用。由于其無毒、無味、不燃和無爆

26、炸等優(yōu)點，且腐蝕性小，熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性好，逐步成為一種較理想的制冷劑，得到了廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)被采用的制冷劑約有二三十種,主要有氨、氟利昂、水等。目前，制冷劑大概有以下幾種類型：無機物氨制冷劑、氟利昂制冷劑，如R11、R22、R23 等，共沸制冷劑，如：R507、R502，和非共沸制冷劑，如：R407C、R410A等。</p><p>　　氨作為一種無機物制冷劑，歷史上曾被廣泛使用，但是由于氨泄漏所引起的危害，一

27、度被禁止使用。直到最近，由于環(huán)保型制冷劑的發(fā)展，才又一次開始使用。氨制冷劑多用于大型冷庫系統(tǒng)中。氟利昂是迄今為止應(yīng)用最為廣泛的制冷劑。雖然它有著優(yōu)越的熱力學性能，但是，隨著環(huán)境問題的惡化，它有被逐漸代替的趨勢。共沸制冷劑和非共沸制冷劑是近年興起的環(huán)保型制冷劑。不同于單一的制冷劑，它是有幾種不同的制冷劑按照不同的配比所混合而得的。由于混合型制冷劑有著和單一制冷劑迥然不同的熱力學性能，它已經(jīng)開始作為一種環(huán)保節(jié)能的制冷劑進入人們的視野。<

28、;/p><p>　　特別是非共沸制冷劑，它是有幾種不同沸點的制冷劑混合而成。由于高、低沸點的不同、非共沸制冷劑存在有“溫度滑移”的現(xiàn)象。這樣當使用冷卻水冷卻時，更容易實現(xiàn)“洛倫茲循環(huán)”，從而有利于提高制冷系數(shù)和節(jié)能性能。</p><p>　　從19世紀30年代,Perkins發(fā)明了蒸汽壓縮式制冷循環(huán)后,人類迎來了制冷技術(shù)的發(fā)展期,而制冷劑的發(fā)明、更新和替換始終貫穿整個過程。目前根據(jù)新時期的發(fā)展

29、要求,制冷劑又將面臨新的挑戰(zhàn)。</p><p>　　表2-1所表示的是J . M. Calm所描述的制冷劑的發(fā)展的4個階段:</p><p>　　表2-1　制冷劑發(fā)展歷程</p><p>　?。?）按組成區(qū)分，有單一制冷劑和混合型制冷劑。單一制冷劑是指用作制冷劑的物質(zhì)在化學上是單一的、純凈的物質(zhì)，不包括溶液或其他混合物。包括無機化合物、鹵代烴、碳氫化合物和乙醚及其氟

30、代物等。而混合型制冷劑又可分為共沸混合制冷劑和非共沸混合制冷劑兩類。</p><p>　?。?）按化學成分，主要有三類：無機物、氟利昂和碳氫化合物。其中本世紀30年代氟里昂制冷劑的出現(xiàn)，對制冷技術(shù)產(chǎn)生了推動作用。由于其無毒、無味、不燃和無爆炸等優(yōu)點，且腐蝕性小，熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性好，逐步成為一種較理想的制冷劑，得到了廣泛的應(yīng)用。但是氟里昂有其缺點，它是一種"溫室效應(yīng)氣體"，而且它會一定程度的

31、破壞大氣層中的臭氧（氟氯碳化合物擴散至同溫層時<大氣層由對流層、平流層（同溫層）與電離層構(gòu)成>），被太陽的紫外線照射而分解，放出氯原子，與同溫層中臭氧進行連鎖反應(yīng)，使臭氧層遭到破壞，危及人類健康及生態(tài)平衡。</p><p>　　（3）按標準沸點分，可分為高溫制冷劑，中溫制冷劑和低溫制冷劑三類。標準沸點在0℃以上的稱為高溫制冷劑，冷凝壓力Pk≤2～3Kg/cm2（絕對），T0 >0℃ </p

32、><p>　　如Ｒ11（CFCl3），其T0＝23.7℃，適用于空調(diào)系統(tǒng)的離心式制冷壓縮機中，通常30℃時，Pk≤3.06Kg/cm2 。標準沸點在-46℃以上的稱為中溫制冷劑，冷凝壓力Pk< 20Kg/cm2（絕對），-60℃< T0< 0℃。如Ｒ717、Ｒ12、Ｒ22等， 一般用于普通單級壓縮和雙級壓縮的活塞式制冷壓縮機中；而標準沸點在-46℃以下的稱為低溫制冷劑，冷凝壓力Pk≥20Kg/cm2

33、（絕對），T0≤－70℃，如Ｒ13（CF3Cl）、Ｒ14（CF4）、二氧化碳、乙烷、乙烯等，這類制冷劑適用于復迭式制冷裝置的低溫部分或－70℃以下的低溫裝置中。</p><p>　　2.1.1 制冷劑的選擇原則</p><p>　　由于制冷劑有著許多不同的種類。因而，在選取制冷劑的時候，我們應(yīng)采用“具體問題，具體分析”的方法。針對不同的設(shè)計要求，選取相應(yīng)的制冷劑類型?，F(xiàn)將選取原則大致陳述

34、于下[6]。</p><p>　　􀏚1)制冷劑必須是環(huán)境可接受物質(zhì)，并且價廉易獲得。應(yīng)對環(huán)境無破壞作用或</p><p><b>　　破壞作用輕微。</b></p><p>　　􀏚2)應(yīng)有良好的化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，不燃燒、不爆炸、無毒、不腐蝕常用</p><p>　　的工程材料、與潤

35、滑油不起化學反應(yīng)。在使用溫度下不分解、不變性。</p><p>　　􀏚3)有合適的飽和蒸氣壓。希望在使用條件下蒸發(fā)壓力最好不低于大氣壓，以</p><p>　　避免空氣漏入制冷系統(tǒng)內(nèi)部，還希望冷凝壓力不太高，通常應(yīng)低于2.5MPa，以免壓縮機和冷凝器等設(shè)備過于龐大，同時冷凝壓力與蒸發(fā)壓力之比不過大，以免壓縮終溫過高，壓縮機的輸氣系數(shù)過低，冷凝壓力與蒸發(fā)壓力之差也希望盡可能

36、的小以降低對壓縮機強度的要求。</p><p>　　􀏚4)臨界溫度要高。臨界溫度是指制冷劑可以加壓液化的最高溫度、臨界溫度</p><p>　　低的制冷劑在常溫或普通低溫下有可能不會液化，此時將需要溫度很低的冷卻介質(zhì)，且由于當制冷劑在節(jié)流前的溫度接近臨界溫度時，制冷劑的氣化潛熱很小、節(jié)流損失就會很大，循環(huán)的經(jīng)濟性將很差，因此希望制冷劑的臨界溫度比環(huán)境溫度高的多。</

37、p><p>　　􀏚5)粘度和密度要小，目的是減小制冷劑的流動阻力。</p><p>　　􀏚6)凝固溫度要低，以免制冷劑在蒸發(fā)溫度下凝固。</p><p>　　􀏚7)絕熱指數(shù)要小，可使壓縮過程耗功減少，降低壓縮終溫。</p><p>　　􀏚8)導熱系數(shù)要高，這樣可提高換熱器的傳

38、熱系數(shù)，減小傳熱面積，降低材料消耗。</p><p>　　􀏚9)氣化潛熱要大，可獲得較大的單位制冷量，同時節(jié)流后的干度較小。</p><p>　　􀏚10)液體比熱要小，這樣在節(jié)流時液體降溫放出的熱量少，節(jié)流產(chǎn)生的閃發(fā)蒸汽量小，節(jié)流損失較小。</p><p>　　11)其它 原料來源充足，制造工藝簡單，價格便宜。除了以上共同要求外，

39、不同型式的制冷系統(tǒng)和制冷壓縮機對制冷劑還有一些特殊要求，比如說：</p><p>　　（1）離心式壓縮機要求制冷劑的相對分子質(zhì)量要大，以提高壓縮比，減少級數(shù)。</p><p>　?。?）制冷量在200W以下的制冷機要求制冷劑的單位制冷量要小，以免壓縮機的尺寸過小，加工困難；制冷量大于1000W的制冷機要求制冷劑的單位容積制冷量要大，以減少壓縮機的尺寸和制冷劑容積流量。</p>

40、<p>　　（3）小型制冷系統(tǒng)要求制冷劑與潤滑能相互溶解，以便利用回氣夾帶回油，簡化系統(tǒng)。</p><p>　?。?）全封閉和半封閉式制冷壓縮機要求制冷劑電絕緣性能好。</p><p>　　完全滿足上述各種要求的制冷劑并不存在，各種制冷劑都是某些方面較優(yōu)，而在另一些方面不足。應(yīng)根據(jù)工程實際需要，在滿足特定要求的前提下，權(quán)衡取舍，找出最佳方案?？偠灾?，到目前還沒有找到一種可用于

41、替代的理想制冷劑，各種研究仍在努力。</p><p>　　2.1.2 制冷劑的確定</p><p>　　R404A是一種近共沸混合制冷劑，其組成成分為R125/R143A/R134A，質(zhì)量配比為44/52/4。R404A相對分子質(zhì)量為97.6，臨界溫度為72.1℃，臨界壓力3.73Mpa，標準泡點-46.5℃，可用于-60～-25℃的制冷溫度范圍，如低溫冷、速凍機等裝置的制冷系統(tǒng)。在本系

42、統(tǒng)中考慮到經(jīng)濟成本問題，壓縮機選型計算以及截流機構(gòu)等其他零部件的選擇問題，可選用R404A作為高溫級制冷劑[7]。</p><p>　　R23，又名三氟甲烷，分子式為CHF3，無色無臭氣體。分子量為70.01， 蒸汽壓 2504kPa(20℃)，熔點 -155℃， 沸點-84℃， 溶于水相對密度(水=1)1.52(-80℃)；相對密度(空氣=1)2.43， 性質(zhì)穩(wěn)定。為不燃氣體，主要用作低溫致冷劑及作為滅火劑和制

43、造四氟乙烯的原料。屬低毒類，但受熱分解釋出劇毒的煙霧。</p><p>　　氨具有優(yōu)良的熱力性能、ODP = 0和GWP <1，但有毒,在化學工業(yè)和食品工業(yè)中以及中央空調(diào)(歐洲) 都重新得到了應(yīng)用；二氧化碳—ODP = 0和GWP = 1 ,用于跨臨界循環(huán)熱泵提供熱水,當它作為復疊循環(huán)低壓級和低溫載冷劑時具有優(yōu)良性能。碳氫化合物—ODP =0和GWP < 1 ,用于冰箱制冷劑和發(fā)泡劑,也可用于冷水機組

44、,RAC 和PAC等,但易燃易爆,這非常不利。水的ODP = 0和GWP < 1 ,用于冷凝溫度較低的水冷冷水機組以及冰蓄冷機組。</p><p>　　R22是氫氯氟烴化合物（HCFCs）制冷劑的代表，被廣泛用于空調(diào)系統(tǒng)。R22無色，無味，不燃燒，不爆炸，毒性比R12略大，但仍然是安全的制冷劑，安全分類為A10它的傳熱性能與R12差不多，流動性比R12好；溶水性比R12稍大，但仍然屬于不溶于水的物質(zhì)。對R2

45、2，含水量仍然限制在0.01％以內(nèi)。同時系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)裝設(shè)干燥器。R22化學性質(zhì)不如R12穩(wěn)定，它對有機物的膨潤作用更強，密封材料可采用氯乙醇橡膠。 R22能夠部分地與礦物油相互溶解，而且其溶解度隨著礦物泊的種類及溫度而變[8]。礦物油在R22制冷系統(tǒng)各部分中產(chǎn)生不同的影響。R22制冷劑比CFCs多含了氫，使得它的化學性質(zhì)也不如CFCs穩(wěn)定，被釋放到較低的大氣中就會分解，只有很少的部分會到達臭氧層。所以雖然氫氯氟烴化合物也含有氯，它的臭氧消耗

46、潛能為R12的5％。同時R22是目前在全球被廣泛應(yīng)用的最高能效比的冷媒[7]。</p><p>　　從以上的介紹來看􀏜這兩種非共沸制冷劑都可以作為R22 的替代品􀏜它們有著各自不同的優(yōu)特點􀏜但究竟哪一種更好一些呢􀏡這就要對R410A 和R404A 的熱力學性質(zhì)進行計算比較。</p><p>　　2.2 初步確定制冷工況

47、</p><p>　　根據(jù)設(shè)計要求可知􀏜該低溫冷卻液循環(huán)泵的最高環(huán)境使用溫度為35℃􀏜采用強制對流風冷式，室外空氣干球溫度即冷凝器進風溫度為32℃。由于一般情況下，冷凝溫度與進風口溫度之差為15℃左右[8]。在此可初步選定冷凝溫度為50℃。其中，為了保證制冷系統(tǒng)能有更大的制冷量，制冷劑可以有一定的過冷度，現(xiàn)取為5℃。</p><p>　　從設(shè)計要求的制冷

48、溫度-10℃來看，應(yīng)使蒸發(fā)溫度比制冷溫度稍低一些，一般為3¬5℃。但是考慮到該裝置要使用載冷劑，要求回水溫度-5℃，出水溫度為-10℃，并且為了防止制冷劑的“液擊”現(xiàn)象，要求應(yīng)有一定的過熱度。綜合這幾方面的因素，􀏜 擬定蒸發(fā)溫度為-15℃；􀏜有效過熱2℃。</p><p>　　故制冷工況如下：􀏟</p><p>　　蒸發(fā)溫度

49、-15℃，有效過熱2℃；冷凝溫度50℃，過冷5℃。</p><p><b>　　3 設(shè)計計算</b></p><p>　　3.1　制冷劑熱力學性能計算</p><p>　　在第二部分“制冷系統(tǒng)的選擇”中,我們確定采用單級壓縮制冷系統(tǒng)。但是并沒有探討是否采用回熱器進行過熱。現(xiàn)探討如下:􀏟當使用回熱器時,雖然有利于節(jié)能,利用了回熱

50、,但是考慮到此時制冷劑的排氣溫度過高,可高達140℃,不利于潤滑油的穩(wěn)定性,并且造成冷凝壓力升高等因素,故針對此小型制冷設(shè)備不采用回熱器。</p><p>　　綜上可知,該制冷系統(tǒng)采用單級壓縮制冷循環(huán)沒有回熱器。其制冷劑熱力學性能計算的壓焓圖如下:</p><p>　　表3-1 各狀態(tài)點的參數(shù)值</p><p><b>　　單位質(zhì)量制冷量</b>

51、;</p><p><b>　　(3-1)</b></p><p><b>　　單位理論功</b></p><p><b>　　(3-2)</b></p><p><b>　　單位實際功</b></p><p><b>　

52、　(3-3)</b></p><p><b>　　單位冷凝負荷</b></p><p><b>　　(3-4)</b></p><p><b>　　制冷劑循環(huán)質(zhì)量流量</b></p><p><b>　　(3-5)</b></p>

53、<p><b>　　實際輸氣量</b></p><p><b>　　(3-6)</b></p><p><b>　　單位容積制冷量</b></p><p><b>　　(3-7)</b></p><p>　　壓縮機實際功率

54、 </p><p><b>　　(3-8)</b></p><p>　　冷凝器實際功率 </p><p><b>　　(3-9)</b></p&

55、gt;<p><b>　　實際制冷系數(shù)</b></p><p><b>　　(3-10)</b></p><p>　　3.2 冷凝器設(shè)計計算</p><p>　　冷凝器是制冷系統(tǒng)中主要的熱交換設(shè)備之一。根據(jù)設(shè)計任務(wù)的要求，該冷凝器的冷卻方式采用強制對流風冷，它的主要優(yōu)點是不需要冷卻水，安裝和使用都很方便。風冷

56、冷凝器的設(shè)計主要是根據(jù)制冷系統(tǒng)的額定工況確定冷凝器的結(jié)構(gòu)和換熱面積，并選擇合適的風機類型。</p><p>　　3.2.1　冷凝器概述</p><p>　　冷凝器是空調(diào)裝置的主要換熱設(shè)備之一。其功能是將壓縮機排出的高溫過熱蒸汽冷卻成液態(tài)制冷劑，所放出的熱量被冷卻介質(zhì)吸收后排至周圍環(huán)境中。過熱蒸汽在冷凝器中放熱而變成液體時，過程一般如下。</p><p>　　制冷劑在

57、冷凝器中先由過熱蒸汽冷卻為干飽和蒸汽，放出濕熱，再由干飽和蒸汽冷凝為飽和液體，放出大量潛熱。如果飽和液體繼續(xù)得到冷卻，就成為過冷液體。按冷卻方式的不同，冷凝器可分為空氣冷卻式冷凝器、水冷卻式冷凝器、蒸發(fā)式冷凝器三大類[9]。</p><p>　　3.2.2　冷凝器的比較</p><p>　　3.2.2.1　空氣冷卻式冷凝器</p><p>　　空氣冷卻式冷凝器用于電

58、冰箱、冷藏柜、窗式空調(diào)器、汽車及鐵路車廂用空調(diào)裝置、冷藏等運輸式制冷裝置，冷卻介質(zhì)為空氣，適用于干旱缺水或水質(zhì)低劣的地區(qū)。空氣冷卻式冷凝器根據(jù)空氣的流動情況還可分為自然對流冷卻和強制對流冷卻兩種。前者主要用做300L以下家用冰箱的冷凝器，后者主要用于中小型氟利昂機組。</p><p>　　自然對流空氣冷卻式冷凝器依靠空氣受熱后產(chǎn)生的自然對流，將制冷劑放出的熱量帶走。這種冷凝器的傳熱效果低于強制流動空氣冷卻式冷凝器

59、。由于不用風機，節(jié)省了風機電耗，還避免了風機運轉(zhuǎn)時的噪音，但是這種冷凝器的傳熱系數(shù)很低一般為9～16W/(m·K)。</p><p>　　強制對流空氣冷卻式冷凝器一般都制作成套片管式，由一組或者幾組蛇形管組成?？諝庠谳S流風機的作用下橫向流過翅片管。強制通風用的風機常用軸流式風機。這種冷凝器的傳熱系數(shù)同樣也較小，一般約為23～35 W/(m·K) 。它必須使用風機，要消耗一定的電能。</p

60、><p>　　3.2.2.2　水冷式冷凝器</p><p>　　水冷式冷凝器是用水作為冷卻介質(zhì)來對壓縮機的排汽進行冷卻使其冷凝，冷卻水可用江、湖、河、海及井水等。由于水的溫度較低，所以采用水冷式冷凝器可以得到較低的冷凝溫度和壓力，從而有利于提高制冷裝置的制冷能力及其運行的經(jīng)濟性。目前常用的水冷式冷凝器有立式殼管式、臥式殼管式、套管式三種[10]。</p><p>　　（

61、1）立式殼管式冷凝器在中型或大型的制冷系統(tǒng)中應(yīng)用較廣。立式殼管式冷凝器的優(yōu)點是：占地面積小，可露天安裝，對水質(zhì)要求較低，清洗方便，傳熱效果比較好，冷卻能力大。其缺點為：冷卻水用量大，耗水量多，流速較高，且比較笨重。</p><p>　?。?）臥式殼管式冷凝器在氨和氟利昂中等或大容量的制冷裝置中都用的很普遍。臥式殼管式冷凝器的優(yōu)點是：傳熱系數(shù)高，結(jié)構(gòu)緊湊，空間高度低，有利于機組化；冷卻水循環(huán)使用，耗水量相對立式殼管

62、式冷凝器少；操作方便，運行可靠。缺點是：耗水量大，冷卻水流動阻力大，水泵耗電多；對水質(zhì)要求較高，清洗水垢不方便，且需要停止運行。</p><p>　?。?）套管式冷凝器由兩根或幾根大小不同的管子組成。大管子內(nèi)套小管子，小管子可以是一根，也可以是數(shù)根。套管式冷凝器一般應(yīng)用于制冷量在40kW以下的小型氟利昂制冷裝置中。運行時制冷劑蒸汽從上部進入，凝結(jié)液從下部流出。冷卻水從上部進入內(nèi)管，吸熱后從上部流出。制冷劑與冷卻水

63、之間為逆流換熱。在套管式冷凝器中，制冷劑同時受到冷水及管外空氣的冷卻，因而它的傳熱效果好，但是金屬的消耗量較大。套管式冷凝器的優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，傳熱效果好。缺點是制冷劑和冷卻水的流動阻力大，對水質(zhì)要求較高。</p><p>　　3.2.2.3　蒸發(fā)式冷凝器</p><p>　　蒸發(fā)式冷凝器的換熱主要是靠冷卻水在空氣中蒸發(fā)吸收氣化潛熱而進行的[11]。蒸發(fā)式冷凝器的耗水量較少，空氣流量也不大。

64、蒸發(fā)式冷凝器具有以下一些優(yōu)點。</p><p>　　（1）節(jié)水,一般在水冷式冷凝器中，每1kg冷卻水能帶走16.75～25.12kJ熱量，而1kg水在常壓下蒸發(fā)能帶走約2428kJ熱量，蒸發(fā)式冷凝器正是利用水的蒸發(fā)潛熱來帶走制冷劑熱量，因而蒸發(fā)式冷凝器理論耗水量僅為一般水冷式冷凝器的1%；考慮到飛濺損失等因素，實際耗水量約為水冷式的5%-10% 。</p><p>　?。?）節(jié)電，蒸發(fā)式冷

65、凝器的制冷系統(tǒng)冷凝溫度比用風冷式或水冷式冷凝器低。因而采用蒸發(fā)式冷凝器將使壓縮機的輸入功率減少，冷凝器的總耗功率（水泵、風機）也顯著降低。</p><p>　　（3）結(jié)構(gòu)緊湊，蒸發(fā)式冷凝器本身起了冷卻塔的作用，因此不需配備冷卻塔，由于不需要設(shè)置冷卻塔，故整個裝置結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、占地面積小。</p><p>　?。?）不污染環(huán)境，不少化工廠以往采用殼管式或者淋激式冷凝器，夏季時由于冷凝壓力

66、過高，常常采用“放空降壓”[12]，但每次放出的并不全是不凝性氣體，其中含有大量的氨氣，不僅氨損失相當嚴重，還造成環(huán)境污染，但采用蒸發(fā)式冷凝器后不存在這種現(xiàn)象。</p><p>　　綜上所述，由于裝置所特有的低溫、結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、傳熱系數(shù)較小等特點，且制冷量為8KW。故可選用翅片管冷凝器。</p><p>　　3.2.3 確定溫度參數(shù)</p><p>　　在上述公式

67、中，可以查知R404A制冷劑的冷凝熱負荷Qk=12.024KW。冷凝器設(shè)計中的各項溫度參數(shù)如下：􀏟</p><p>　　冷凝溫度tk=50℃ 進口空氣干球溫度ta1=32℃</p><p>　　為保證進出口風溫差在8-10℃左右，這里取出口風溫度為ta2=42℃</p><p>　　進出口空氣溫差ta2—ta1=10℃</p><

68、;p><b>　　則對數(shù)平均溫差􀏟</b></p><p>　　3.2.4 （3-11）</p><p>　　3.2.4 冷凝器的設(shè)計計算</p><p>　　選擇翅片管冷凝器，壓縮機潤滑油用聚酯油。</p><p>　　(1)選定蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)參數(shù) </p><p&g

69、t;　　選用Φ120.5mm的紫銅管，肋片選用縫隙式=0.15mm的鋁片，肋片節(jié)距=2.7mm。管束為正三角型排列，管間距=30mm；迎面風速，采用三角形、叉排。</p><p>　　(2)計算幾何參數(shù)</p><p>　　肋片為平直套片，考慮套片后的管外徑為</p><p><b>　　（3-12）</b></p><p

70、>　　以圖3-2示出的計算單元為基準進行計算，沿氣流流動方向的管間距為：</p><p><b>　　圖3-2</b></p><p>　　每米管長肋片的外表面積</p><p><b>　?。?-13）</b></p><p>　　每米管長肋片間的管子表面積</p><p

71、><b>　?。?-14）</b></p><p>　　每米管長的總外表面積</p><p><b>　?。?-15）</b></p><p><b>　　每米管長的內(nèi)表面積</b></p><p><b>　?。?-16）</b></p>

72、;<p><b>　　由以上計算可得</b></p><p><b>　?。?-17）</b></p><p>　　(3)計算空氣側(cè)干表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)</p><p>　　取當?shù)卮髿鈮簽橐粋€標準大氣壓強，有空氣熱物性參數(shù)得查空氣平均溫度為</p><p><b>　?。?-18）

73、</b></p><p>　　空氣在37下的物性為</p><p>　　則冷凝器所需的空氣體積流量為</p><p><b>　?。?-19）</b></p><p>　　選取迎風面積風速為wy=2.5m/s </p><p>　　則 （3-

74、20）</p><p>　　選取冷凝器迎風面積寬度即有效管長為L=0.962m</p><p>　　則迎風面高度為 （3-21）</p><p>　　則迎風面上管排數(shù)為排 （3-22）</p><p>　　現(xiàn)在假設(shè)冷凝器在空氣的流通方向上管排數(shù)為n=

75、5，則</p><p><b>　?。?-23）</b></p><p><b>　　最窄截面處空氣流速</b></p><p><b>　?。?-24）</b></p><p><b>　　最窄截面當量直徑</b></p><p>

76、;<b>　?。?-25）</b></p><p><b>　　又</b></p><p><b>　　查文獻，用插值法得</b></p><p><b>　?。?-26）</b></p><p>　　因為R404A與R22性質(zhì)相近，則可查的當溫度為50度

77、時，B=1325.4</p><p>　　所以在管內(nèi)凝結(jié)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為</p><p><b>　?。?-27）</b></p><p>　　翅片的相對高度有以下計算得出</p><p><b>　?。?-28）</b></p><p><b>　　取鋁片的熱導率

78、為</b></p><p>　　則翅片的參數(shù)為 （3-29）</p><p><b>　　翅片效率</b></p><p><b>　　（3-30）</b></p><p><b>　　表面翅片效率為</b></p><p&

79、gt;<b>　　（3-31）</b></p><p>　　忽略各有關(guān)污垢熱阻及接觸熱阻的影響，則twi=tw0=tw</p><p><b>　?。?-32）</b></p><p>　　則管內(nèi)凝結(jié)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為</p><p>　　取管壁與翅片管之間的接觸熱阻為rb=0.004m2.k/w ,

80、則空氣側(cè)的污垢熱阻為ro=0.0001m2.k/w</p><p><b>　　紫銅管的熱導率為</b></p><p><b>　　則總的傳熱系數(shù)為</b></p><p><b>　　（3-33）</b></p><p><b>　　則所需的總面積為</b&

81、gt;</p><p>　　所需的有效翅片管長度為</p><p>　　空氣流動方向上管排數(shù)</p><p>　　取圓整后n=5，與預計相符。</p><p>　　則實際總有效翅片管長</p><p><b>　　實際傳熱面積為</b></p><p>　　比所需傳熱面積大

82、，足夠冷凝符合所需。</p><p>　　3.3 風機的選型計算</p><p>　　由于冷凝器的迎風面寬度l=0.962m,高度H=0.43m，故從尺寸上考慮，該冷凝器安裝兩臺小型軸流風機即可滿足要求。</p><p><b>　　動壓：</b></p><p><b>　　靜壓：</b><

83、/p><p>　　風機采用電動機直接傳動，由于是小型軸流風機，現(xiàn)取傳動效率 ， 取風機全壓效率,則電動機輸入功率是</p><p><b>　?。?-34）</b></p><p><b>　　故風機進風量􀏟</b></p><p>　　電機輸入功率為88.07W,風壓為55.39Pa

84、。</p><p>　　根據(jù)以上所述的風機要求􀏜現(xiàn)選用“鞍山風機廠”的小型軸流風機。選用的型號是􀏟T35，機號為3.15,其主要性能參數(shù)如下：􀏟</p><p>　　額定輸入功率259W,轉(zhuǎn)速2000r/min,進風量3416m3/h，電機型號為YSF-6372，電機功率為0,37KW，尺寸400×282×400.&

85、lt;/p><p>　　4. 壓縮機的選型與校核</p><p>　　壓縮機在蒸汽壓縮式制冷空調(diào)系統(tǒng)中，壓縮機是決定制冷系統(tǒng)能力大小的關(guān)鍵部件，對系統(tǒng)的運行性能、噪聲、振動、維護和使用壽命等有著直接的影響。它是整個制冷系統(tǒng)的動力來源，它在消耗一定的電功后，將蒸發(fā)器中的低壓制冷劑氣體吸入，并把它壓縮到冷凝壓力再進入冷凝器中去，從而保證制冷劑蒸汽能在常溫下冷凝液化，從而使得制冷循環(huán)得以順利進行，因

86、而人們形象地稱之為制冷設(shè)備的心臟。</p><p>　　制冷壓縮機按密封結(jié)構(gòu)形式可分為開啟式壓縮機、半封閉式壓縮機和全封閉式壓縮機。15KW以下的小容量制冷壓縮機大多采用全封閉式壓縮機。全封閉式壓縮機中電動機和壓縮機連成一個整體，裝在一個不能拆開的密封機殼中，使用可靠性高，壽命長，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音低，體積小，使用于小制冷量系統(tǒng)中。由于此次設(shè)計的空調(diào)系統(tǒng)的制冷量為8kw，因此本設(shè)計選用全封閉式制冷壓縮機。</p

87、><p>　　由于壓縮機是制冷產(chǎn)品技術(shù)含量最高、生產(chǎn)代價最大的關(guān)鍵部件。因而，國際上對制冷壓縮機的研究從未停止、永無止境，從傳熱流動、噪聲振動、摩擦潤滑、材料材質(zhì)、加工工藝到性能與可靠性，從機理分析、理論研究到機械結(jié)構(gòu)、測試技術(shù)等，幾乎無所不包。每年都有大量的研究成果和文獻出現(xiàn)，也能夠觀察到因之帶來的進步和收益[13]。同時近年來，國內(nèi)制冷壓縮機的研究與技術(shù)進步也取得了可喜的進展，特別是冰箱壓縮機行業(yè)。在UNDP/G

88、EF 中國節(jié)能冰箱項目的推動下，冰箱壓縮機的性能系數(shù)從幾年前的1.0 左右發(fā)展到今天有數(shù)家國內(nèi)冰箱壓縮機企業(yè)最高達到1.95，從而在一定程度上促進了制冷設(shè)備的發(fā)展。</p><p>　　4.1 壓縮機的比較</p><p>　　4.1.1 滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機</p><p>　　滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機是家用空調(diào)壓縮機結(jié)構(gòu)型式之一。滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機比往復式壓縮機結(jié)構(gòu)簡單得多

89、, 而且體積小、重量輕、零部件少,尤其易損件少,比同樣制冷量的往復式壓縮機體積可減少60%,重量減少35% ,零件減少50 %。這種壓縮機只進行旋轉(zhuǎn)運動,不需將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊鶑瓦\動,所以運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、振動小、噪聲低、質(zhì)量穩(wěn)定、可靠性高。在結(jié)構(gòu)上,可把余隙容積做得很小,基本上沒有膨脹氣體的干擾。此外無吸氣閥,使流動阻力小,導致容積效率高、性能好、能效比高。但這種壓縮機對零件加工精度要求高,比活塞式的壽命短；而且這種壓縮機只有一個轉(zhuǎn)子且為

90、偏心布置,轉(zhuǎn)動起來振動和噪聲仍較大,特別是對于較大功率機組,其氣缸排量一般在6～44cm3/ r。它分成幾個系列,從小功率到中功率, 品種較多。而且為了便于管理和降低成本，使零、部件通用化程度較高,每個系列產(chǎn)品外形基本相似,均為定功率段的產(chǎn)品。</p><p>　　提高壓縮機COP 值的措施主要是提高加工和裝配精度,對壓縮機結(jié)構(gòu)進行最優(yōu)化設(shè)計,改進排氣閥結(jié)構(gòu),增大電機疊片厚度,采用特低鐵損高磁通量的硅鋼片和提高槽

91、前率等多方面來實現(xiàn)；降低壓縮機噪聲主要通過更好的動、靜平衡來減小振動, 緩沖壓力脈動,以及設(shè)計更好的消聲器等途徑來實現(xiàn)；而提高壓縮機的可靠性主要采用改進材料、加強工藝控制,強化實驗手段,特別加工和設(shè)計保護元件和連接元件等來確保電機可靠性。利用徹底清除垃圾、應(yīng)用高強度材料、進行各種試驗以及根據(jù)不同情況配以不同儲液器來確保壓縮機的可靠性。</p><p>　　4.1.2　渦旋式壓縮機</p><p

92、>　　渦旋式壓縮機是一類較新型的壓縮機，它也是家用空調(diào)壓縮機結(jié)構(gòu)型式之一。長期以來, 由于軸向力不能穩(wěn)定平衡, 防自轉(zhuǎn)機構(gòu)不靈活,軸向、徑向密封不完善, 以及渦形盤加工困難, 故未達到實用化程度。直至70年代后, 經(jīng)美、日等國的研究, 才使渦旋式壓縮機走上實用化道路。考普蘭、開利、日立、三菱公司均生產(chǎn)這種壓縮機。其主要特點有:①無吸、排氣閥,吸氣壓力損失小,壓縮室壓差小, 無余隙容積, 容積效率高, 可靠性高,功耗小, COP 大

93、；②渦旋回旋運動能形成幾對壓縮腔,因此力矩變化小,振動小,噪音低；③結(jié)構(gòu)簡單,零部件少, 尤其易損件少，體積小，重量輕；④對液擊不敏感;⑤轉(zhuǎn)速高,有利于實現(xiàn)變頻控制的方式來調(diào)節(jié)制冷量；⑥采用一種背壓可自動調(diào)節(jié)的可控推力機構(gòu),這樣可保持軸向密封, 減少機械損失,防止異常高壓, 確保壓縮機安全；⑦便于采用氣體注入循環(huán),從而可提高節(jié)能效果,減少壓縮機開、停頻率,控制室溫變化，實現(xiàn)舒適空調(diào)；⑧制造、加工精度高,成本較高?？傮w來說,其綜合性能稍好

94、于滾動轉(zhuǎn)子式,特別適合于低噪聲要求。目前主要用在3～5HP3大功率高檔空調(diào)器上,是當前產(chǎn)品中最先進的。</p><p>　　目前渦旋式壓縮機的發(fā)展趨勢主要在：①進一步改進渦旋盤加工制造工藝, 降低成本；②提高加工和裝配精度, 合理考慮實際運行中密封間隙，降低泄漏損失, 進一步提高效率；③研究變轉(zhuǎn)速下渦旋式壓縮機性能, 提高工作轉(zhuǎn)速；④研究開發(fā)自轉(zhuǎn)型渦旋式壓縮機等。</p><p>　　4.

95、1.3 往復式活塞式壓縮機</p><p>　　往復式制冷壓縮機迄今還是應(yīng)用最廣泛的一種機型，廣泛應(yīng)用于中、小型制冷裝置中，按其結(jié)構(gòu)分為滑管式和連桿式壓縮機兩類。</p><p><b>　?。?）滑管式壓縮機</b></p><p>　　滑管式壓縮機產(chǎn)生于20 世紀60 年代,它是往復活塞式壓縮機的一種類型。其特點是結(jié)構(gòu)簡單, 工藝性好,成

96、本較低,對零部件的加工精度要求不高,制造和裝配都比較容易,所以發(fā)展較快。目前這類壓縮機在國內(nèi)外的電冰箱等小型制冷設(shè)備生產(chǎn)中應(yīng)用比較普遍。缺點是活塞與缸壁間的側(cè)力較大、磨擦功耗大、能效比偏低,因此目前滑管式壓縮機正在進入衰退期,將逐漸被連桿式壓縮機或旋轉(zhuǎn)式壓縮機所取代。</p><p><b>　　（2）連桿式壓縮機</b></p><p>　　連桿式壓縮機也屬往復活塞

97、式,是制冷設(shè)備中采用時間較早的一種。其特點是運轉(zhuǎn)比較平穩(wěn)、噪聲低、磨損小、使用壽命長、能效比較高、工作可靠、綜合性能優(yōu)良。但由于零部件形狀復雜,加工精度要求較高,工藝難度較大,因此其發(fā)展一度受到限制,在電冰箱及其它小型制冷設(shè)備中被滑管式和旋轉(zhuǎn)式壓縮機所取代[14]。近幾年來隨著機械工業(yè)的不斷發(fā)展,對其結(jié)構(gòu)進行了多方面的技術(shù)改進。目前連桿式壓縮機已成為電冰箱壓縮機的主導產(chǎn)品,總需求是有較大的提高。</p><p>

98、　　4.1.4 離心式壓縮機</p><p>　　離心式壓縮機是一種速度型壓縮機。氣體在高速旋轉(zhuǎn)的葉輪中獲得高速度后，再在環(huán)形通道中將速度動能變?yōu)閴毫ξ荒?，從而提高氣體的壓力。根據(jù)壓縮機中安裝的工作輪數(shù)量的多少，分為單級式和多級式。如果只有一個工作輪，就稱為單級離心式壓縮機，如果由幾個工作輪串聯(lián)而組成，就稱為多級離心式壓縮機。在空調(diào)中，由于壓力增高較少，所以一般都是采用單級，其它方面所用的離心式制冷壓縮機大都是

99、多級的。單級離心式制冷壓縮機的構(gòu)造主要由工作輪、擴壓器和蝸殼等所組成，壓縮機工作時制冷劑蒸汽由吸汽口軸向進入吸汽室，并在吸汽室的導流作用引導由蒸發(fā)器(或中間冷卻器)來的制冷劑蒸汽均勻地進入高速旋轉(zhuǎn)的工作輪(工作輪也稱葉輪，它是離心式制冷壓縮機的重要部件，因為只有通過工作輪才能將能量傳給汽體)。汽體在葉片作用下，一邊跟著工作輪做高速旋轉(zhuǎn)，一邊由于受離心力的作用，在葉片槽道中作擴壓流動，從而使汽體的壓力和速度都得到提高。由工作輪出來的汽體再

100、進入截面積逐漸擴大的擴壓器(因為汽體從工作輪流出時具有較高的流速，擴壓器便把動能部分地轉(zhuǎn)化為壓力能，從而提高汽體的壓力)。汽體流過擴壓器時速度減小，而壓力則進一步提高,經(jīng)擴壓器后汽體匯集到蝸殼中，</p><p>　　離心式制冷壓縮機的特點與特性：離心式制冷壓縮機與活塞式制冷壓縮機相比較，具有下列優(yōu)點：單機制冷量大，在制冷量相同時它的體積小，占地面積少，重量較活塞式輕5～8倍；由于它沒有汽閥活塞環(huán)等易損部件，又沒

101、有曲柄連桿機構(gòu)，因而工作可靠、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪音小、操作簡單、維護費用低；工作輪和機殼之間沒有摩擦，無需潤滑。故制冷劑蒸汽與潤滑油不接觸，從而提高了蒸發(fā)器和冷凝器的傳熱性能；能經(jīng)濟方便的調(diào)節(jié)制冷量且調(diào)節(jié)的范圍較大；對制冷劑的適應(yīng)性差，一臺結(jié)構(gòu)一定的離心式制冷壓縮機只能適應(yīng)一種制冷劑；離心式壓縮機在大冷量范圍內(nèi)（大于1500kw）仍保持優(yōu)勢，這主要是受益于在這個冷量范圍內(nèi)，它具有無可比擬的系統(tǒng)總效率。離心式壓縮機的運動零件少而簡單，且其制造精

102、度要比螺桿式壓縮機低的多，這些都帶來制造費用相對低且可靠的特點。此外，大型離心式壓縮機如應(yīng)用在工作壓力變化范圍狹小的場合中，可以避開由喘振所帶來的問題，在不久的將來，總體和部分負荷（Integrated part lode value）將愈來愈被重視，從而要求離心式壓縮機要在較寬廣的應(yīng)用工況中工作效率高。但是，相對來講，離心式壓縮機的發(fā)展近來有所緩慢，因為</p><p>　　4.1.5　螺桿式壓縮機<

103、/p><p>　　螺桿式壓縮機是靠汽缸中一對含有螺旋齒槽的轉(zhuǎn)子相互嚙合，造成有齒形空間組成的基元容積的變化，進行制冷劑氣體壓縮。螺桿式空氣壓縮機的工業(yè)生產(chǎn)始于1950 年，由于結(jié)構(gòu)簡單、易損件少、外形緊湊、排氣溫度低、質(zhì)量輕、不怕氣體中帶液和帶塵壓縮等優(yōu)點,在國內(nèi)外得到了飛速的發(fā)展。在操作上, 螺桿壓縮機是壓縮機中最簡單的類型之一。在成本上，螺桿式壓縮機和往復的、重型水冷卻式壓縮機相比, 每單位馬力的原始投資要低30

104、 %[16]。</p><p>　　隨著螺桿式空氣壓縮機的更新?lián)Q代, 它更是具備了高性能配置、高效率、高可靠性、高度智能化、友好的人機界面、安裝費用低、適應(yīng)國內(nèi)電源、運行費用低、節(jié)能環(huán)保等特點。因此, 在今后相當長的時期內(nèi), 小容量空氣壓縮機將以螺桿式為主。</p><p>　　針對本設(shè)計課題􀏜現(xiàn)擬采用全封閉活塞式制冷壓縮機􀏜原因有以下幾個：</p

105、><p>　　􀏚1)往復式壓縮機能適應(yīng)叫廣闊的壓力范圍和制冷量的要求。</p><p>　　􀏚2)熱效率高,單位耗電量較少,特別在偏離設(shè)計工況時更明顯。</p><p>　　􀏚3)對材料要求低,多用普通鋼鐵材料,加工比較容易,造價較低廉。</p><p>　　􀏚4)技術(shù)上較為

106、成熟,生產(chǎn)使用上積累了豐富的經(jīng)驗。</p><p>　　􀏚5)采用全封閉式,可以有效的防止制冷劑的泄露。</p><p>　　綜合以上五點，故選定采用全封閉活塞式制冷壓縮機。</p><p>　　4.2 壓縮機的選型計算</p><p>　　采用全封閉活塞式制冷壓縮機，現(xiàn)擬定根據(jù)以下兩點來選取壓縮機，理論排氣量和軸功率。&l

107、t;/p><p>　　4.2.1 理論排氣量的計算</p><p>　　從公式可以查知采用R404A時壓縮機的實際輸氣量理論排氣量􀏟 （4-1）</p><p>　　理論排氣量 （4-

108、2）</p><p>　　輸氣系數(shù)􀏟 􀀏 （4-3）</p><p>　　——壓縮機的容積系數(shù)</p><p>　　􀀏 ——壓縮機的壓力系數(shù)</p><p>　　􀀏 ——壓縮機的溫度系數(shù)</p&

109、gt;<p>　　——壓縮機的泄露系數(shù)</p><p>　　以上數(shù)據(jù)現(xiàn)分別計算于下􀏟</p><p>　　容積系數(shù)，C-相對余隙容積2.5%-6%,取3%</p><p>　　m-等端點膨脹多變指數(shù)，取m=1</p><p>　　壓比 （

110、4-4）</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　壓力系數(shù) （4-6）</p><p>　　——吸氣壓力相對損失，取0.06</p><p><b>　　泄露系數(shù)為</b></p><

111、p>　　溫度系數(shù) （4-7）</p><p><b>　　輸氣系數(shù)為</b></p><p><b>　　（4-8）</b></p><p><b>　　壓縮機理論輸氣量為</b></p><p><b>　　軸功率計算<

112、;/b></p><p>　　電機效率 ，機械效率</p><p>　　壓縮機的實際功率，即運行時指示功率</p><p>　　壓縮機的軸功率為 （4-9）</p><p>　　電機輸入功率為 （4-10）</p><p>　　綜合以上計算

113、數(shù)據(jù)可知，壓縮機的軸功率</p><p><b>　　理論排氣量</b></p><p>　　制冷量為Qk=1 kW。</p><p>　　故在此選用法國丹弗斯的全封閉活塞式壓縮機，其型號是MTZ125HU4</p><p>　　主要性能參數(shù)如下：名義工況to =7.2 ℃， tk =54.4 ℃，過熱度10℃，過冷度0

114、℃.額定制冷量Qos =10751W，名義工況下的理論排氣量</p><p>　　名義工況下的軸功率氣缸數(shù)為4 個，壓縮機凈重64 kg。</p><p>　　4.2.2 壓縮機的校核</p><p>　　壓縮機一般有三個工況,名義工況、運行工況和試驗工況。名義工況即壓縮機的銘牌上所給出的工況,運行工況是用戶在使用時的工況。一般說來,壓縮機的名義工況和運行工況并不相

115、同。這時為了保障所選壓縮機能夠正常使用,故需要對壓縮機進行校核。</p><p>　　4.2.2.1 壓縮機名義工況下的熱力計算</p><p>　　仍采用單級壓縮制冷循環(huán)，無回熱系統(tǒng)，其壓焓圖如下所示:</p><p>　　表4-1 各狀態(tài)點參數(shù)值</p><p><b>　　單位質(zhì)量制冷量</b></p>