新型蒸发冷凝式空调机组系统的设计

新型蒸发冷凝式空调机组系统的设计[/center]

摘要从新型蒸发冷凝式空调机组的原理着手，介绍了压缩机的选型、蒸发式冷凝器（风冷与水喷淋冷凝器）及蒸发器的设计、毛细管的选择等的计算方法，为新型蒸发冷凝式空调机组系统的设计和性能优化提供了依据。

关键词新型蒸发冷凝式空调机组设计性能优化

0 引言

为了解决水冷空调机组安装繁琐和风冷空调机组耗能高的难题，笔者经过多年的探索，将风冷和水喷淋冷凝的优势有机地融为一体，设计了新型蒸发冷凝式空调机组。其高效节能、安装快捷等独特的优点赢得了广大用户的信赖。本文根据新型蒸发冷凝式空调机组的原理，介绍了压缩机的选型、蒸发式冷凝器（风冷与水喷淋冷凝器）及蒸发器的设计、毛细管的选择等的计算方法，为新型蒸发冷凝式空调机组系统的设计和性能优化提供了依据。

1 机组系统原理图及说明

在室内被冷凝成液体，经节流后排向室外冷凝器，通过吸收室外环境的热量，将液体蒸发成气体，再进入压缩机进行下次循环。该机组的压缩机与冷凝器分离，压缩机可靠近室内机安装，以达到降低回气阻力，提高压缩机的效率的目的，并可减轻搬运和安装强度；蒸发式冷凝器的铜管采用内低肋高效传热铜管，这样不仅强化了冷凝传热，而且大大提高了制冷效果。其机组系统制冷、制热原理图如下：液体排向室内机，吸收室内热量，实现对室内空气温度的调节；当机组制热运行时，从压缩机排出来的高温高压气体排向室内蒸发器，使室内温度升高，而，蒸发式冷凝器采用由盘成蛇形的水喷淋冷凝器和风冷冷凝器串联而成。当机组制冷运行时，从压缩机排出来的高温高压过热气体排向风冷冷凝器，先经风冷冷凝器冷却，再进入水喷淋冷凝器冷凝，冷凝后经毛细管节流将低温低压的新型蒸发冷凝式空调机组由压缩机、冷凝器和室内机三部分组成。采用蒸气压缩式制冷循环，制冷工质为

2 空调机组系统设计条件

1) 冷、热量：

制冷量:Q0KW；制热量: Q0KW；制冷剂：R22

2) 制冷工况：

室内：干球温度：27℃、湿球温度：19.5℃；

冷凝器空气进口温度：35℃；

3) 制热工况：

室外干球温度：7℃；室内干球温度：21℃；

3) 压缩机的选用

蒸发温度：te,冷凝温度: tc ,制冷量:Q0 KW的空调机组的制冷循环在压焓图上的表示

根据R22的热力性质表，查出处于饱和线上各点的有关状态参数值：h1 kJ/kg；Pe KPa；v1 L/kg；h3 kJ/kg；Pc KPa；根据R22的P-h图上找到Pc Kpa等压线，过1点作等熵线，此线与等压线相交于2点，该点为压缩机的出口状态点。由图可知，h2 kJ/kg，由于节流前后比焓值不变，所以h3= h4 kJ/kg。

(1)、单位质量制冷量：

q0= h1—h4 kJ/kg

(2)、制冷剂质量流量：

qm =Q0/ q0 kg/s

(3)、冷凝器单位热负荷：

qc = h2—h3 kJ/kg

(4)、冷凝器热负荷：

Qc= qm qc= Q0 ×(h2—h3 )/ q0 KW

考虑到系统的散热要大于系统的吸热，故取1.1的安全系数。即冷凝器总热负荷：

Q总=1.1×Qc KW

再根据蒸发温度、冷凝温度查压缩机制冷特性曲线图，（1）选取压缩机的型号;（2）压缩机输入功率P0 KW。

4 冷凝器的设计计算[设计计算原理参考文献1、2、3]

4.1 确定蒸发式冷凝器的结构参数：

（1）、风冷冷凝器的结构参数：

风冷冷凝器由内低肋高效传热紫铜管和铝合金翅片组成；铜管选用规格为ФD，选用的铝合金翅片是厚度δf的波纹片，翅片片距为sf，纵向和横向中心距s1= s2，管簇顺排布置。

（2）、水喷淋冷凝器的结构参数：

水喷淋冷凝器由ФD1的内低肋高效传热铜管组成蛇形管组。

4.2 确定蒸发式冷凝器的热负荷：

冷凝器热负荷设计计算处理：蒸发式冷凝器的总热负荷由风冷

冷凝器与蛇形内低肋高效传热铜管的水喷淋冷凝器平均分担；

即Q风= Q水=0.5Q总KW

式中：Q风——风冷冷凝器热负荷（KW）；

Q水——蛇形内低肋高效传热铜管的水喷淋冷凝器热负荷（KW）；（以下简称为水喷淋冷凝器）

Q总——蒸发式冷凝器总热负荷（KW）；

4.3 风冷冷凝器的选择计算：

（1）、计算风冷冷凝器传热温差：

设冷凝器箱冷却段风冷凝器的冷凝温度:tc ℃，风冷冷凝器进风干球温度：t1 ℃，取空气在风冷冷凝器的温升△t℃，则风冷冷凝器出风干球温度：t2= t1+△t ℃

△tm= t2— t1

Ln[tc—t1 / tc—t2 ] ℃

（2）、计算风冷冷凝器传热系数计算：

K= 1

[1 /αki×αof/αi] +[δ/λ×αof /αm] +r0+ rb+[1/αfη0]

式中：αki——R22在管内凝结的表面传热系数（W/m2•k）；

αf——空气侧表面传热系数（W/m2•k）；

αm ——紫铜管每米管长平均面积，m2/m；

αi ——紫铜管每米管长内表面积，m2/m；

αof——紫铜管每米管长外表面积，m2/m；

λ——紫铜管材料热导率（W/m•k）；

δ——翅片的厚度（m）；

r0——空气侧尘埃垢层热阻（m2•k /w）；

rb——管壁与翅片间接触热阻（m2•k /w）；

η0——翅片表面效率；

代入数据计算传热系数得：K W/（m2•k）

（3）、计算风冷冷凝器传热面积计算：

F风= Q风/[K•△tm] m2

4.4 水喷淋冷凝器的选择计算：