空调设计

设计数据与要求

目前我司正在大量生产各种型号的分体空调机和窗机，在设计过程中更注重对机型的优化改进，以降低成本。根据经验分析可知，型号为KF（R）-36GW的冷凝器换热面积有可能过剩，在这个前提下，对该机型进行了整机的设计计算，而设计的重点也放在了蒸发器的计算和冷凝器换热面积的校正计算上，毛细管的选择定型、系统制冷剂充注量的估算、电器控制、管路及辅助设备的设计只作简单说明。

1、蒸发器为表面式空气冷却器，进口空气的干球温度t a1 =27℃，湿球温度

t s1 =19℃，管内R22的蒸发温度t0 =5℃，要求出口空气的干球温度t a2 =15.1℃，湿球温度t s2 =13.2℃，蒸发器制冷量Q0 =3600W，蒸发器选用Φ7×0·36mm的内螺纹紫铜管，翅片选用δf = 0.12mm的铝套片，翅片间距S f=1.6mm。管束按等腰三角形叉排排列，垂直于流动方向的管间距S1 =17.6mm，沿流动方向管排数n L =2,，迎风面风速W f =1.18m/s。

2、冷凝器同样为表面式空气冷却器，冷凝温度为t k=50℃，进口空气的干球温

度T a1 =35℃，出口空气的干球温度T a2 =44.8℃，冷凝器选用管径为Φ9.52×0·5mm的紫铜管，选用的翅片厚度为δf= 0.14mm的百叶窗铝制套片，套片的节距S f =1.7mm，迎风面上管中心距S1 =25mm，迎风面的风速W f =1.86m/s管束排列采用正三角形叉排。

第一章、压缩机的选型计算

为使压缩机充分发挥制冷能力以及能高效率、长时间运行，及使制冷装置与压缩机相适应、保持平衡，本机型的设计决定选用广州三菱压缩机有限公司的型号RH247VXAC的旋转式压缩机。RH247VXAC的主要参数如下：

从上表可以看出，现选用的RH247压缩机其能力比设计所需（3600W）高出了近700W。究其原因，是因为压缩机的制冷能力受其运行中温度、压力、以及压缩机的冷却方式所左右。而压缩机的设计能力是在蒸发器和冷凝器为无限大（或蒸发器和冷凝器浸泡在水里，用水冷却），以保证其恒定的试验工况的前提下得出的，而实际应用时一般的壁挂式空调器其蒸发器和冷凝器不可能做得很大，而且当铝铂的材

料或生产厂家的生产工艺不一致时会造成换热效果的不一致，即相当于压缩机的工况不能保持恒定，从而影响压缩机的制冷能力。再者，设计装置时，需要一定的设计裕度，既所需压缩机的能力要比所需大10%----20%，这样当热负荷发生剧烈变化时，装置也能够满足要求。另外，一般在装置的设计时，两器的换热面积都应比设计计算时有一定的裕度，但出于成本的考虑，对于在相同的设计裕度的情况下，两器所增加的成本就会很大，而压缩机的成本几乎不变，故将两器的设计裕度的一部分也分落到压缩机上，这样就会使机组的成本大大降低，而同时又可保证装置的能力。虽然这样压缩机的功率会有一点点的增大，但只要匹配得好，其能效比仍能达到或超出国际的要求。

第二章、蒸发器的设计计算

1、计算几何参数

片后的管外径为：

d b = d0+ 2δf =7+2×0.12 =7.24mm

如右图所示，沿气流流动方向的管距为：

S1α

S2

S2 =S1tan35.8º=17.6×0.72mm = 12.7mm

沿气流方向套片的长度：

L2 = 2S2=2×12.7mm=25.4mm

每米管长翅片的外表面积： a f =2S d S S f

b 10002214⎪⎭

⎫

⎝

⎛-

π

=2×6

.11000

4

7.126.1724.72⎪⎭

⎫

⎝⎛⨯-⨯　π

=0.2279㎡/m

每米管长翅片间的管子表面积：

a b =πd b ()

S S S f

f f 1000-

= 0.0210㎡/m

每米管长的总外表面积：

a 0f =a f + a

b =(0.2279+0.0210) ㎡/m = 0.2489 ㎡/m 每米管长的外表面积：

a bo =πd

b =π×0.00724=0.02275㎡/m 管内径：

d i =d o -2×0.36 =7－0.72=6.28㎜ 每米管长的内表面积：

a i =πd i =π×0.00628 =0.01973㎡/m 每米管长平均直径的表面积：

a m =π(di+do)/2=π(0.00724+0.00628)/2 =0.02124㎡/m 由以上计算可得：

a of / a bo =0.2489/0.02275 =10.941 2、计算空气侧干表面传热系数 1）

空气的物性

进口空气干球温度 t a1=27℃º 湿球温度 19℃º 出口空气干球温度 t a2=15.1℃ 湿球温度13.2℃º 当地大气压101320Pa

空气的平均温度为t f =2

2

1t t a a +=2

1.1527+=21.1℃

空气在21.1℃下的物性为：

ρf =1.2006kg/m ³ νf =15.16×106-㎡/s P rf =0.7028 C pf =1005J/(kg.k) 2)

最窄截面处空气流速 w max =()()()()11.215.112.06.124.76.176

.16.1711=⨯--⨯=--w s d s s s y f f b f δm/s

3)

干表面传热系数

干表面传热系数可用空调器结构设计（华工版）中P53页（3-8）式来计算 （1）、肋片沿气流方向的长度为

L 1=25.4 =0.0254m

（2）、当量直径de

(

)()

()()

()()()()

12.06.172.76.1712.06.172.76.172211-+---⨯=

-+--=

-δδf f b f f b

s d s s d s de =2.574㎜≈2.6㎜ （3）、最窄截面处的空气流速

w max =

()()()()11.215.112.06.124.76.176

.16.1711=⨯--⨯=--w s d s s s y f f b f δm/s

（4）、空气在21.1℃下的运动黏度和导热系数为

λ=2.5988×10ˉ³（N/m.k ） νf =15.16×106-㎡/s （5）、雷诺数及L 1/de 值

Re =2.11×0.0026/15.16×106-=361.87 L 1/de =0.0254/0.0026 =9.769

（6）、系数及指数的计算

A=⎪⎪⎭

⎫

⎝⎛⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛-⨯-+⨯-d L d L d L e e e

161031000425.002315.0518.03

21

=769.93000425.0769.902315.0518.010769.962⨯⨯-⨯+⨯-- =0.518-0.226+0.041-0.0028= 0.3302

C=0.33（1.36-0.24Re/1000）