空调器设计(毕业设计)

I摘要R22（CHF2Cl，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拟的优势，比如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。随着科学不断地发展，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R1270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,然后进行热力计算，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IIABSTRACTR22(CHF2C)isaverycommonapplicationofrefrigerant,theODPis0.034,GWPis1700,becauseitcontainschlorineatoms,hasdamagingeffectsontheozonelayer,isabouttobedisabled.Fromlong-termimpactontheenvironment,thesynthesisofnaturalrefrigerantthanrefrigeranthasunparalleledadvantages,suchasR1270(commonlyknownaspropylene).Propyleneadvantageofeasyaccess,lowcost,lowfreezingpoint,non-corrosivemetal.Propyleneflammable,zeroozonedepletingpotential,goodenvironmentalperformance,thetoxicityofthehumanbodymaybeclosetozerotoxicity,saturationvaporpressureclosetoR22.PropylenerefregerationunitvolumeandtheR22andCOPclosetothecompressionratioandexhausttemperatureisalsolowerthantheR22,whichisconducivetoenhancetheoperationallifeofthecompressor.Withthecontinuousdevelopmentofscience,thenewrefrigerantR22willbegraduallyreplacedbydamagetotheenvironment,suchasrefrigerants.ThisarticleisdesignedfortheworkingfluidintheR1270homesplitairconditioners,refrigerationcapacityof3500W.FirstelectedtoconductaqualitativeR22compressormodels,IchosetomodelistheSL211CV,andthenproceedtotheheat,thecoolingcapacitycanbesaidforthe3747W,condensingheatloadof4707W.Condenserareaofthewind0.3957m2,evaporatorareaofthewind0.4997m2.Selectionofcuttingdevicediameter2mm,lengthofcapillary1.46m,andfinallywithSolidWorksofthree-dimensionalgraphdrawingoutdoorunit.Keywords：R22，R1270，substitute，airconditioning，projectIII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/kgα换热系数，W/(m2·K)T温度，℃ρ密度，kg/m3u流速，m/sμ动力粘度，kg/(m·s)Cp比热容，kJ/(kg·℃）λ导热系数，W/(m2·℃)Q热量，Jυ运动粘度，m2/sV风量，m3/sη效率q单位制冷量，kJ/kgβ板片螺旋角,肋化系数Re雷洛数δ厚度，mmNu努塞尔数σ表面张力，N/mv风速，m/sε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/sξ析湿系数ψ阻力增强系数deq当量直径，m目录摘要................................................................IABSTRACT........................................................II常用符号表........................................................III一、绪论............................................................11.课题研究背景及意义...........................................1（1）氟利昂对环境的影响.....................................1（2）R22的应用现状.........................................22.R22替代物的相关研究..........................................3（1）R22替代工质的研究.....................................3（2）R22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...................................10（1）压缩机................................................10（2）压缩机选型............................................10（3）压缩机校核及热力计算[18]................................112.冷凝器设计...................................................13（1）冷凝器结构............................................13（2）选择冷凝器............................................14（3）冷凝器设计............................................173.蒸发器设计...................................................22（1）蒸发器的结构..........................................22（2）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...............................................31（1）制冷剂液体膨胀过程分析................................31（2）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...........................................................391一、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，通过链式反应，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（HalleyBay）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，臭氧空洞最大面积已经发展到2745万平方公里。值得庆幸的是，观测数据和模式计算表明，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贡献仍然可观。1990年左右，CFCs、HCFCs和HFCs（氢氟烃，hydrofluorocarbon）的CO2当量排放总量出现峰值7.5±0.4GtaCO2当量/年，到2000年左右，下降为2.5±0.2GtaCO2当量/年，相当于同期全球化石燃料燃烧所产生排放的10%。CFCs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ODP（OzoneDepletionPotential）的CFCs类物质已被基本禁用。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GWP（GlobalWarmingPotential），1997年制定的《京都议定书》将HFCs列为6种温室气体之一。[1]2（2）R22的应用现状R22（CHF2Cl，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（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别，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