风冷热泵性能设计计算 - 图文

本 科 毕 业 设 计 计 算 说 明 书

题 目 风冷热泵性能设计计算 系 别 机 械 工 程 系 专 业 热能与动力工程 班 级 能动901 学号 学生姓名 指导老师

2013 年 06 月

摘要

摘 要

风冷热泵型热水机组发展迅速，1996年比1995年增长近二倍。我国的能源政策和环境保护政策是促进热泵技术迅速发展的主要因素热泵空调系统在中国的应用迅速增长，目前家用空调器总量60%为热泵型甚至在较为寒冷的北京地区，有许多用户也喜欢在集中采暖期前后应用热泵型空调机组来采暖，冬季供应热水，夏季供应冷水的电动风冷机组在集中式空调系统中得到了广泛的应用，今后的应用将更为普及。本设计为风冷热泵设计，结合所学知识以及工程实际设计资料（经济效益、环境效益），要求优化管路流程，充分发挥换热能力。

该设计详细介绍了系统方案的确定和该系统循环热力计算、压缩机的选型计算、冷凝器的选型校核、蒸发器的选型校核、节流机构的选型、经济性分析。

关键词：热泵；风冷；循环

I

致谢

ABSTRACT

Air-cooled heat pump hot water unit developed rapidly in 1996 than in 1995, an

increase of nearly tripled. China's energy policy and environmental policy is to

promote the rapid development of heat pump technology is a major factor in heat

pump air conditioning system in China is rapidly growing, currently 60% of total

household air-conditioner heat pump even in the colder regions of Beijing, there are

many users Like the centralized heating period before and after the application of heat

pump type air conditioning units for heating, hot water in winter, summer, supply of

cold water in an electric air-cooled central air conditioning system has been widely

used, future applications will be more popular. air conditioning system has been

widely used, future applications will be more popular. The design for the air-cooled

heat pump design, combined with the knowledge and practical engineering design

information (economic and environmental benefits), requires optimization of process .

The design details of the system and the system determines the program cycle

thermodynamic calculation, sizing the compressor, condenser selection checking,

evaporator selection, throttle bodies selection, economic analysis.

KEY WORDS: heat pump; air; circulation

3

西安交通大学城市学院城市学院本科生毕业设计计算

液体普朗特数Prl??lcpl?2.329 ?54R410a在管内蒸发的表面传热系数可由文献①P115式（4-5）计算。

?i??l[C1(C0)C(25Fr1)C?C3(B0)CFfl]

2?l?0.023(g(1?x)D?l)0.8Prl0.4?l Di1?x0.8?g0.5C0?()()

x?lB0?q grg2 Fr1?29.8?lDi式中，?i—管内沸腾的两相表面传热系数，单位为W/(m2?K)； ?l—液相单独流过管内的表面传热系数，单位为W/(m2?K)； C0—对流特征数； B0—沸腾特征数； Frl—液相弗劳德数；

g—质量流率，单位为kg/(m2?s)；

x—干度；

Di—管内径，单位为mm； ?l—液相动力粘度，单位为Pa?s； ?l—液相热导率，单位为W/(m?K)； Prl—液相普朗特数；

?g—气相密度，单位为kg/m3； ?l—液相密度，单位为kg/m3；

q—热流密度，单位为W/m2； r—气化潜热，单位为J/kg。

Ffl取决于制冷剂性质的无量纲系数，按文献1表4-2 各种制冷剂Ffl值的取值，

所以取Ffl?2.20

致谢

上式中C1、C2、C3、C4和C5为常数，它们的值取决于C0的大小 当C0?0.65

C1?1.1360 C2??0.9 C3?667.2 C4?0.7 C5?0.3 当C0?0.65

C1?0.6683 C2??0.2 C3?1058.0 C4?0.7 C5?0.3 以下开始代数计算：

首先计算R410a进入蒸发器时的干度x1，可由文献⑥P218式7-5计算

hs?hgx1?(1?x1)hl

R410a在蒸发器入口处的hs?277.9kJ/kg，t0?7.2℃，则

hs?hl237.9?212.29x1???0.13

hg?hl424.51?212.29又知出口干度x2?1.0，则R410a的总质量流量为

qm?Q0?360012.8?3600??249.89kg/h

?(x2?x1)212.21?(1?0.13)2作为迭代计算的初值，取qi?12000W/m。R410a在管内的质量流速

g?125kg/(m2?s)，则总流通截面为

qm249A???5.5?10?4m2

g?3600125?3600

每根管子的有效流通截面

Ai??di24???0.00924m2?6.35?10?5m2

蒸发器的分路数

A5.5?10?4Z???8.6 ?5Ai6.35?10取Z=9，则每一分路中R410a的质量流量为

qm,d?

qm275?kg/h?28.64kg/h Z9每一分路中R410a在管内的实际质量流速

qm,d28.6422gi??kg/(m?s)?125.30kg/(m?s) ?53600?Ai3600?6.35?1025

西安交通大学城市学院城市学院本科生毕业设计计算

于是，

B0?qi12??4.513?10?4 gi?125.30?212.21x1?x21??g0.51?x0.8?g0.50.82C0?()?()?()?() x1?x2x?l?l21?0.6240.826.460.5)?()?0.131?0.65 ?(0.6241261所以

C1?1.1360 C2??0.9 C3?667.2 C4?0.7 C5?0.3

gi2125.302Frl?2??0.137 2?lgdi1140?9.81?0.009Rel?gi(1?x)di?l?125.30?(1?0.605)?0.009?3014.0 ?41.4779?10?l?0.023(Rel)0.8(Prl)0.4?ldi

0.0932?214.99 0.0094 ?0.023?(3014.0)0.8?2.4890.4?25?i??l[C1(C0)C(25Fr1)C?C3(B0)CFfl]

?i?214.99?[1.1360(0.09659)?0.9?(25?0.11265)0.3?667.2(4.831?10?4)0.7?2.2]W/m2?K

?3626.88W/m2?K

11、传热温差的初步计算

ta1?ta227?16.5?m??℃?13.89℃

ta1?t027?7.2lnln16.5?7.2ta2?t012、传热系数的计算

K0?1?1?rf??i?j

式中，rf—考虑外表面积灰等所形成的附加热阻，对于 热泵用蒸发器，可取

致谢

取rf=0.0008m2?K/W，故

1W/(m2?K)?44.41W/(m2?K)

K0?19.111?0.0008?3626.8862.0413、核算设定的qi值

q0?K0?m?44.41?13.89W/m2?616.85W/m2 qi???q0?19.11?616.85?11788W/m2

qi?qi?12000?11788偏差?100%??100%?1.8%

qi12000计算表明，设定的qi初值12000W/m与核算值11788W/m较接近，偏差

22小于2.5%，故设定有效。 14、蒸发器结构尺寸的确定 蒸发器所需的表面传热面积

Ai????A0Q0128002?m?1.066m2 qi12000Q0128002?m?20.75m2 q0616.85蒸发器所需传热管总长

lt???A020.75??38.53m aof0.5385迎风面积 Af=

qv,a?f=

2939m2?0.33m2

3600?2.5取蒸发器长（即每根肋管的有效长度）L?950mm，蒸发器高H?350mm。 已选定垂直于气流方向的管间距为S1子数为

?25mm ，故垂直于气流方向的每排管

N?

H350??14 取为14 S125深度方向（沿气流流动方向）为4排，共布置56根传热管，传热管的实际总长

27

西安交通大学城市学院城市学院本科生毕业设计计算

度为

lt?0.95?56?53.2m

本设计采用强制对流的直接蒸发式蒸发器。结构与蒸发器相近。 参数如下：

传热管:紫铜管，?10mm?0.5mm 翅片: 厚度，连续整体式铝套片

节距:1.8mm 迎风面管心距S1?25mm 管簇排列采用正三角形叉排 蒸发器长：550mm 蒸发器宽：43.3mm 蒸发器高：237.5mm

空气流通方向上的管排数n:2 迎风面上管排数N：14 蒸发器分路数：3路

蒸发器传热系数：44.41W/m2.K

2.2.4节流装置

毛细管是最简单的节流装置，它无运动部件，不易发生故障，运行可靠。适合用于蒸发温度变化范围很小、负荷比较稳定的制冷设备，如家用冰箱、房间空调器、除湿机等小型全封闭式制冷装置。因此，本设计选用毛细管作为节流装置。 1、毛细管的选择计算

为制冷设备选配节流用毛细管时，一定要使毛细管的长度、内径与制冷装置的工况条件相匹配。目前选配毛细管的方法，一般用计算法或图解法初步估算毛细管的内径和长度，然后用实验方法确定毛细管最佳尺寸。在本设计中由于条件有限，不能够进行实验，所以只能选用图解法进行初步估算 ① 初步估算毛细管的内径和长度

实际应用中，选择毛细管时，首先应计算毛细管的相对流量系数?，?表示每根毛细管的实际流量qm与标准毛细管流量qma之比值，即?式中，?—毛细管的相对流量系数； qm—每根毛细管的实际流量；

?qm/qma。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/apqt.html