二级压缩制冷系统设计.docx

1题目要求
设计一个医用低温冷柜所配制冷机组。要求:(1)进行制冷循环的热力计算;(2)完成各换热器的结构设计;(3)完成主要原件的选型;(4)完成主要部件的图纸。
其中,要求制冷量为600W,冷藏温度为-40℃,设计工况t0(环境)=35℃。
2制冷循环的热力计算
初始条件
制冷剂选择R32
蒸发器端部温差5℃,冷凝器端部温差10℃. 回热器温差△t=5℃.
由蒸发器冷凝器端部温差蒸发温度t0=-45℃,p0=.
冷凝温度tk=45℃,pk=.

, 选两级压缩一级节流中间完全冷却系统。
参数:h1=, h5’=, h1’=
h5= , v1’=.
1、确定中间压力

对应的中间温度为-℃。
在-℃上下取-5,-7,-9,-11,-13,-15℃进行计算,取中间冷却器温差

计算结果于下表:
参数
-5℃
-7℃
-9℃
-11℃
-13℃
-15℃
s






Pm






h3






h7






h2






h4s






由计算公式
,此时对应的最佳温度 tm=-7℃,相应的参数见上表.
高压级与低压级的压力比分别是
热力计算
1、单位制冷量

低压压缩机制冷剂流量

低压压缩机理论输气量

其中 c=4%,m=1,ε=.(由《制冷压缩机》得)
低压压缩机等熵压缩功率

低压压缩机轴功率

低压压缩机实际排气焓值

高压压缩机制冷剂流量

高压压缩机理论输气量

υ3= λG= (由《制冷压缩机》得)
高压压缩机等熵压缩功率

高压压缩机功率

高压压缩机实际排气焓值

理论性能系数

理论输气量比

冷凝器热负荷

3冷凝器设计
计算中用下标“1”表示制冷剂侧参数,用下标“2”表示空气侧参数。
1、确定冷凝器的热负荷及空气流量:由热力计算得Φk=,取进出口的空气温差t2’’-t2’=℃,则空气流量为
V2=== m³/s
2、结构初步规划:选迎面风速cy= m/s,沿气流方向排数nL=6,冷凝器选用顺排套片式结构,管用φ8×,、片间距b=,纵向和横向管间距相等S=20mm。据该初步规划,可计算下列参数:
每米管长的肋片面积Af2
Af2=== m2/m
每米管长的肋片间基管外表面积Ab2
Ab2== m2/m
(3) 每米管长的总外表面积 A2
A2=Af2+Ab2=+= m2/m
每米管长内表面积 A1
A1=πdi=π×= m2/m
肋化系数β
β===
最小截面与迎风面积之比ε
ε===
(7) 当量直径de
de===
3、空气侧换热系数α2计算:
α2=
式中 Re2=c2de/ν2,C=A(-),
n=+(L/de),m=-+(Re2/1000),
A=-(L/de)+(L/de)2-3×10-6(L/de)3
L=nL·S
据已知条件,空气最小截面处的流速c2为
c2=== m/s
按空气的进出口温度的平均值t2=()/2=(35+43)/2=39℃查取空气物性参数值得Re2=832。并经计算得A=,C=,n=,m=-
α2== W/m2·K
4、计算肋片效率及表面效率:肋片效率ηf2=,表面效率η02则有
η02=1-==0