空调设计任务书

空调设计任务书1.设计任务已知条件：地点:广州大学城房间尺寸：30平方高3米为此房间设计空调系统拟采用循环：R410A空冷单级蒸汽压缩循环2.确定循环点物性参数及工况参数计算由大学城及屋子的构造环境，单位面积的制冷量在120w——150w,取每平方米制冷量150W则制冷量为4.5kw2.1理论循环取环境温度为37℃，房间温度为20℃，其他过程均为可逆理想过程，在R410A图上汇出此过程理想循环过程如上图循环温度蒸发温度t1=20℃冷凝器温度t2=37℃2.2实际循环考虑实际循环：由于采用风冷却形式，取detaTk=12.8K（冷却剂冷凝时同环境的温差）DetaT0=10K（冷去剂蒸发时与制冷温度的温差）此外考虑管道传热，压缩机压缩为非理想过程吸气管路有害过热度4.8℃节流前过冷度5℃指示效率0.8所以：蒸发温度T0=t1-12.8=7.2℃冷凝温度Tk=t2+10=47℃实际循环各点温度蒸发温度T07.2℃冷凝温度Tk47℃冷凝器出口温度T342℃压缩机吸气温度T112℃查询r410a的工况表得各点物性参数：12342sh(kJ/kg）444480248248489v（m³/kg）0.022P（kPa）1000290010001000T(℃)1247427.2实际循环在压焓图上标注为：计算实际循环的参数:单位质量制冷量Q0=h1-h4=196Kj/kg单位容积制冷量Qv=Q0/v1=8909.091KJ/kg制冷剂质量流量m=Q/Q0=0.022959kg/s理论比功W0=h2-h1=36kJ/kg指示比功Wi=W0/ni=36/0.8=45kJ/kg压缩机消耗的理论功率P0=m*W0=0.826531KW压缩机吸入容积理论流量V=m*v1=0.000505m3/s制冷系数COP=Q0/W0=5.444444COPi=Q0/Wi=4.355556冷凝器单位热负荷qk=h2s-h4=232kJ/kg冷凝器热负荷Qk=m*qk=5.326531kW3．设备选型3.1压缩机选取型号为PA240X2CS-4KU1R410a压缩机由压缩机的性能曲线查得，设计工况下制冷量：Q0=4289W,设计工况下轴功率Ns=1541w在理论工况下:空调压缩机的理论功率：P0=0.826531KW实际功率：Pi=1.033163Kw压力比π=2.9/1=2.9压缩机为中低速查表得:指示效率=0.8机械效率轴功率考虑1.10—1.15的过载系数：Ns=1.56KW符合要求3.2冷凝器1.冷凝器类型：强制通风空气冷却式冷凝器2.冷凝器热负荷：̇3.迎面风速：𝑤𝑦2𝑠⁄4.传热温差：∆𝑡𝑚𝑡2−𝑡1𝑙𝑛𝑡𝑘−𝑡1𝑡𝑘−𝑡2，取进空气干球温度𝑡为30℃，则∆𝑡𝑚2𝑙𝑛7728℃5.空气流量：𝑞𝑣𝑄𝑘𝜌𝑐𝑝𝑡2−𝑡1，则𝑞𝑣626888626⁄6.管型选择及其结构参数：选择紫铜管为传热管，相关结构参数𝑠𝑓22,δ𝑡,𝑑𝑏82,𝑑2,𝑑𝑖22,选用的翅片厚度δ𝑓的波纹形整张铝制套片。迎风面上管中心距𝑠2，排间距𝑠22，宽度l=0.6m，假设排数取n=6，管簇排列采用正三角形叉排。7.结构尺寸计算(1)每米管长翅片侧面面积m²/m：𝑎𝑓2𝑠𝑠𝜋𝑑𝑏𝑠𝑓²/(2)每米管长翅片间管面面积m²/m:𝑎𝑏𝜋𝑑𝑏𝑠𝑓−𝛿𝑓𝑠𝑓2²/(3)每米管长翅片侧总面积m²/m:𝑎𝑜𝑓𝑎𝑓+𝑎𝑏6²/(4)每米管内壁面积m²/m：𝑎𝑖𝜋𝑑𝑖28²/(5)翅片管肋化系数：β𝑎𝑜𝑓𝑎𝑖6(6)迎风面积m²：𝐴𝑦𝑞𝑣𝑤𝑦8²(7)迎风面高度m：H𝐴𝑦𝑙27(8)迎风面上管排数：𝐻𝑠28.传热计算：(1)当量直径m：𝑑𝑒2𝑠𝑑𝑠𝑓𝛿𝑓𝑠𝑑𝑒+𝑠𝑓𝛿𝑓62(2)最窄截面风速m/s：𝑤𝑚𝑎𝑥𝑠𝑠𝑓𝑤𝑓𝑠𝑑𝑏𝑠𝑓𝛿𝑓/𝑠(3)干空气物性参数：𝑡𝑚𝑡1+𝑡26℃，此时v𝑓7×−𝑠⁄,λ𝑓27（∙℃）⁄𝜌𝑓28g⁄𝐶＝J/（g∙℃）𝑅𝑒𝑓𝑤𝑚𝑎𝑥𝑑𝑒𝑣𝑓2𝑏𝑑𝑒262得ψ，n62，C，26(4)空气侧表面传热系数：′𝐶𝜓𝜆𝑓𝑑𝑒𝑅𝑒𝑓𝑛𝑏𝑑𝑒𝑚68/∙，偏差修正得′2622/∙(5)制冷剂侧表面传热系数：𝑡7℃时，物性集合系数B=1325.4𝑖𝐵𝑑𝑖−𝑡𝑡𝑤𝑖−翅片当量高度：′𝑑2(𝑠𝑑)[+ln(𝐶𝑠𝑑)]取铝片热导率λ2/∙，翅片参数:√2λ𝛿𝑓6翅片效率𝜂𝑓𝑡ℎ（𝑚ℎ）𝑚ℎ88表面效率𝜂𝑎𝑓𝑓+𝑎𝑏𝑎𝑓+𝑎𝑏82忽略相关热阻影响，则𝑡𝑤𝑖𝑡𝑤𝑡𝑤,由𝑖𝑎𝑖𝑡𝑡𝑤𝜂𝑎𝑜𝑓𝑡𝑤𝑡𝑚解得𝑡𝑤7℃，𝑖77/∙取管壁与翅片接触热阻𝑟𝑏2∙/，空气侧污垢热阻𝑟∙/，取紫铜管热导率λ/∙，(6)冷凝器总传热系数：K𝑖𝑎𝑜𝑓𝑎𝑖+𝛿𝜆𝑎𝑜𝑓𝑎𝑚+𝑟𝑏+𝑟+𝜂6/∙传热面积：𝐴𝑜𝑓Δ𝑡𝑚6有效翅片管长:𝐿𝐴𝑜𝑓𝑎𝑜𝑓2空气流通方向管排数：𝑛𝐿𝑙𝑁87则n=6，与假设相符合。考虑到10%的余裕，实际中取有效翅片管长38.7m，传热面积17.8m2.3.3蒸发器采用面式蒸发器（1）选定蒸发器的结构参数选用φ10mmX0.7mm的紫铜管，翅片选用厚δf=0.2mm的铝套片，热导率为λf=237W/(m·K)，翅片间距Sf=2.2mm。管束按正三角形叉排排列，垂直于流动方向的管间距S1=25mm，沿流动方向的管排数nL=4,迎面风速uf=2.5m/s.（2）计算几何参数翅片为平直套片，考虑套片后的管外径为dbd+2δf+2×2沿气流流动方向的管间距为co°2×86626沿气流方向套片的长度LS×26866每米管长翅片的外表面面积af2(SSπdb)Sf2×2×262π×228/每米管长翅片间的管子表面面积abπdb(Sfδf)Sf27/每米管长的总外表面面积aofaf+ab/每米管长的外表面面积aboπdb×267/每米管长的内表面面积aiπdi×272/每米管长平均值荆楚的表面面积amπdm×28/所以aofabo66(3)计算空气侧干表面传热系数1）空气的物性设进口温度为干球27℃，湿球温度为19.5℃，当地大气压力P=101.32kpa，出口温度为干球温度为17.5℃，湿球温度为14.6℃。空气的平均温度为tata1+ta2=22.25在此温度下的物性为ρ=1.1966kg/m3,cpa=1.005kJ/(kg·K)，Pr=0.702，υ=15.88×−/2)最窄界面处的空气流速umaxufdb×fdf7/3)空气侧干表面传热系数j+268Red−(aofabo)−82hojρumaxCpaPr2/3=6102W/(m2·K)空气侧当量表面传热系数计算当量表面传热系数hjζhofaf+abaf+ab运用传热学知识，经计算后得翅片效率f86所以hj82/2·K（5）传热温差的初步计算△tm′tatalntattat℃（6）管内R410a蒸发式表面传热系数计算在t=7.2摄氏度时：饱和液体的比定压热容1.5592kJ/(kg·℃)饱和蒸汽的比定压热容1.2022kJ/(kg·℃)饱和液体的密度1141.219kg/m3饱和蒸汽的密度38.1866kg/m汽化潜热275kJ/kg饱和压力0.995Mpa液体的动力粘度×−/s蒸汽的动力粘度27×−7/液体的热导率0.0991W/(m·℃)蒸汽热导率0.0129W/(m·℃)液体普朗特数蒸汽普朗特数R410a进入蒸发器干度为x1=0.16，出口干度为x2=1.0。所以总质量流量为qmφ0×γx2−x1×7×−=70.13kg/h作为迭代计算的初值，取qi=11.3kw,质量流量流速为qi′g/·则中的流通截面面积为Aqmqi7×8×−每根管子的有效流通截面面积Aiπdi28×−蒸发器分路数ZAAi8，取Z=3，则每一分路中R410a质量流量为23.38kg/h每一个分路中R410a实际质量流速为111.97kg/(m2·s)于是BqiGiγ77668×−C(xx)ρgρl2FrlGiρlgd2RelGi(x)diμlhl2RelPrlλldi86hihl[CCC22FrlC5+CBCF]2662/·K（7）传热系数热阻假设管壁导热热阻和关闭键接触热阻之和为4.8×10-3m2·K/W，代入数据算的ataihi+×−3+1hj78/2·K则q△tm′688/²qiataiq76/²所需蒸发器表面传热面积Ai77²A68878²则蒸发器所需传热管总长为：LA0at22迎风面积AfqV,awf7×272取蒸发器宽B=990mm,高H=300mm,则实际迎风面积Af=0.297m2已选定垂直于气流方向的管间距S1=25mm，故垂直于气流方向的每排管数为nHs12深度方向（沿气流流动方向）为4排，则共48根传热管，总长度为L=48*0.4307=20.6736m传热管的实际内表面传热面积为Ai2××πdiB28因为AiAi′所以有足够裕度。汇总：选用φ10mmX0.7mm的紫铜管，翅片选用厚δf=0.2mm的铝套片，热导率为λf=237W/(m·K)，翅片间距Sf=2.2mm。管束按正三角形叉排排列，垂直于流动方向的管间距S1=25mm，沿流动方向的管排数nL=4,迎面风速uf=2.5m/s.蒸发器宽度B=990mm,高度H=300mm3.4节流阀根据蒸发器选用φ10mmX0.7mm的紫铜管管径，3到4点为等焓变化，需满足制冷剂质量流量变化范围为0.0375——0.046875kg/s。经节流阀作用后3点工况温度42度变为4点的7.2度，考虑实际情况由于不需要制热功能，故我们选用单向式节流阀（正向节流，反向导通）。由R410A的压焓图知，3点工况温度42度、压力约为2900KPa，4点工况温度为7.2度、压力约为1000KPa（RTPVm），选用直径为d=10mm的电磁阀节流阀型号为SHF-9H-34U。4．制冷空调系统流程图5.参考文献：制冷原理与低温技术实用空调制冷手册空调与制冷技术手册