分享
分享赚钱 收藏 举报 版权申诉 / 63

类型2.0匹壁挂式变频空调器设计.doc

  • 上传人:wo7103235
  • 文档编号:6153258
  • 上传时间:2019-03-30
  • 格式:DOC
  • 页数:63
  • 大小:1.08MB
  • 配套讲稿:

    如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。

    特殊限制:

    部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。

    关 键  词:
    2.0匹壁挂式变频空调器设计.doc
    资源描述:

    1、 郑州轻工业学院本科毕业设计(论文)题 目 2.0匹壁挂式变频空调器设计 学生姓名 专业班级 热能 学 号 院 (系) 机电工程学院 指导教师(职称) 完成时间 目 录摘 要 IAbstract.II1.变频空调的概述 11.1 变频技术 11.1.1 变频简介 11.1.2 变频器 21.2 变频空调的工作原理 21.3 变频空调的类型及区别原理 31.4 变频空调的性能特点 41.5变频空调的现况及发展趋势 .51.5.1变频空调现状 51.5.2变频空调的发展趋势 62.2.0匹变频空调的结构方案说明 72.1 空调形式的方案说明 72.2 制冷剂的方案说明 72.3 冷凝器的方案说明

    2、92.4 蒸发器的方案说明 .102.5 两器风机 的选择说明 .112.6 压缩机的方案说明 .122.6.1 压缩机在制冷系统中的作用 122.0匹壁挂式变频空调器2.6.2 压缩机的分类 122.6.3 空调常用的压缩机 132.6.4 本次设计选择的压缩机 133.空调压缩机设计 .153.1 制冷剂的计算及选择 .153.1.1 初选制冷剂 153.2 热力计算及压缩机的设计 .163.2.1 热力计算 163.2.2 压缩机选型 194. 空调系统的设计 214.1 冷凝器的设计 .214.1.1 冷凝器的结构参数的选择 214.1.2 冷凝器的设计计算 224.1.3 冷凝风机计

    3、算及选择 274.2 蒸发器的设计 .284.2.1 蒸发器的设计参数 284.2.2 蒸发器的设计计算 294.2.3 蒸发器风机的计算及选 择 354.3 制冷装置的节流机构 .364.3.1 节流机构的概述 364.3.2 节流机构的分类 374.3.3本次设计节流机构的选型 .412.0匹壁挂式变频空调器4.4 制冷装置的连接管道 .424.5 制冷系统的其它辅助设备选型 .444.5.1 干燥过滤器 444.5.2 四通换向阀 454.5.3 截止阀 464.5.4分配器 .475.变频空调的控制系统 .48结 论 .50致 谢 .52参考文献 .532.0 匹壁挂式变频空调器I摘

    4、要本次毕业设计的题目是 2.0匹壁挂式变频空调器,它适用于 家庭居室235m:使用。本文从变频空调的基本原理及优点,来简绍变频空调的性能等。然后通过方案论证来确定空调各部件的形式,为进一步空调设计打下基础;对压缩机进行选型,并进行热力计算确定压缩机的设计;并选出与压缩机相匹配的冷凝器和蒸发器以及合适的风机等。对于节流机构直接在市场上进行选取成品,不再进行设计。最终,对系统装置的其余零部件进行补充,并对整体布局进行优化,使成品装置结构布局合理。关键词:空调器;变频;压缩机;冷凝器;蒸发器;2.0匹壁挂式变频空调器IIThe Design of A 2HPwall-mounted Inverter

    5、 Air-conditionerAbstractThe graduation design topic is 2 horses hanging variable frequency air conditioner, which is suitable for household use. Based on the basic principles and the 235m:advantages of inverter air conditioner, to understand the inverter air conditioner performance. And then through

    6、 the demonstration program to determine the air-conditioning to all parts of the form, to lay the foundation for the further design of air conditioning; selection of compressor, and the design calculation to determine the compressor and the condenser and the evaporator; selected matched with the com

    7、pressor and blower suitable etc The throttle mechanism selects products on the market, no design. Finally, the remaining parts of the system are added, and the overall layout is optimized, so that the finished device has reasonable structure and layout.Key words: air conditioner; inverter; compresso

    8、r; condenser; evaporator;2.0 匹壁挂式变频空调器11.变频空调的概述空调作为创造舒适环境的家用电器,越来越受到家庭的重视,成为了居民消费的新亮点。近年来,新技术、新材料、新工艺的应用,厂商开发出高技术、高性能、低能耗的健康空调产品。市面上的变频空调就是新技术的代表。变频空调器以其优异控温精度,高效的节能技术受到各行业的关注。自 90年代初开始,变频空调器开始进入国内市场。一些著名的空调生产厂家先后从国外引进变频空调器生产技术,如海尔、春兰、海信、长虹、美的等。从第一台变频空调器诞生至今,变频空调技术得到了充分地发展,尤其在控制系统方面。进入90年代以来,以 IGBT

    9、 为代表的复合型功率模块和以 IPM为代表的智能型功率模块的诞生,PWM 控制技术、智能控制在其他领域的成功应用以及微处理器技术的迅速发展等,极大地推动了变频调速技术本身的发展,同时也加快了变频调速技术在家用空调器中的应用步伐。本次设计本着以节能减排、绿色环保的主题,采用变频压缩机实现 2HP 空调的变频设计,对换热器、节流阀、制冷剂管道等进行优化设计选择,对制冷剂、润滑油等进行比较选择,实现空调的高效节能的目的。1.1 变频技术1.1.1 变频简介空调器的变频调速技术主要由变频器、微控制器、PWM 的生成以及变频压缩机的电机等四个方面的关键技术组成。从第一台变频空调器诞生至今,变频空调技术得

    10、到了充分的发展。变频技术在空调领域的应用,按压缩机是采用交流还是直流马达驱动方式来划分,变频空调经过了交流变频空调和直流变频空调到全直流数字2.0匹壁挂式变频空调器2变频空调等三个过程。其中交流方式的变频控制过程是:50/60Hz 交流电直流电交流电(30120Hz)交流压缩 1。1.1.2 变频器变频空调的核心部件是变频器,其主电路采用交-直-交电压型方式。交-直过程一般采用单相二极管不可控直接整流,直-交过程一般采用 6 管三相逆变器,另有一个辅助电源,一个逆变器控制器和相应的驱动电路 2。早期的空调变频器采用分立元件构成,整流器采用单相倍压整流电路,逆变器由 6 只分立的功率晶体管(GT

    11、R)构成。这种主电路复杂,可靠性差。目前大部分厂家采用的逆变桥由 6 个绝缘栅极晶体管(IGBT)组成,其综合了 MOSFET 和 GTR 的优点,开关频率高、驱动功率小。随着智能功率模块( IPM)技术的发展应用,IPM正在逐步取代普通 IGBT 模块。由于 IPM 内部既有 IGBT 的棚极驱动和保护逻辑,又有过流、过( 欠) 压、短路和过热探测以及保护电路,提高了变频器的可靠性和可维护性 3。另外,IPM 的体积与普通 IGBT 模块不相上下,价格也比较接近,因此目前应用较为广泛。比较成功的产品如:日本三菱 电机公 司所生产的 PM20CSJO60 型以及 日本新电元公司生产的 TM 系

    12、列 IPM 模块等。1.2 变频空调的工作原理简单地说变频空调是在常规空调的结构上增加了一个变频器。 压缩机是空调的心脏,其转速直接影响到空调的使用效率,变频器就是用来控制和调整压缩机转速的控制系统,使之始终处于最佳的转速状态,从而提高能效比(比常规的空调 节能 20% 30%)。变频空调具有以下特点: 启动电流小,转速逐渐加快,启动电流是常规空调的 1/7;2.0匹壁挂式变频空调器3 没有忽冷忽热的毛病,因为变频空调是随着温度接近设定温度而逐渐降低转速,逐步达到设定温度并保持与冷量损失相平衡的低频运转,使室内温度保持稳定; 噪声比常规空调低,因为变频空调采用的是双转子压缩机,大大降低了回旋不

    13、平衡度,使室外机的振动非常小,约为常规空调的 1/2; 制冷、制热的速度比常规空调快 12 倍。变频空调采用电 子膨胀节流技术,微处理器可以根据设置在膨胀阀进出口、压缩机吸气管等多处的 温度传感器 收集的信息来控制 阀门的开启度,以达到快速制冷、制热的目的。 变频是直流电经过斩波器的开关控制,形成波长振幅不变,但周期可调的数字矩形波也就是所谓的类交流电,从而直接可以通过控制波形从而控制提供的能量大小。直流变频则是把变成矩形波的类交流电重新经过整流后再变成直流,从而驱动直流压缩机工作,形成不同转速从而控制制冷量,带来变频空调的优质享受。1.3 变频空调的类型及区别原理变频空调跟住压缩机采用的是交

    14、流电机还是直流电机可分为交流变频空调和直流变频空调。它们的区别在于使用何种压缩机(交流变频压缩机还是直流变频压缩机),以及因压缩机的不同而带来控制器的变化。 交流变频压缩机转子采用了交流感应电机转子结构,其工作原理为:定子产生旋转磁场,转子在定子旋转磁场作用下感应电流产生感应磁场,经定子磁场与转子磁场相互作用使转子旋转。交流变频压缩机旋转的基础是定子与转子的电磁感应,使压缩机旋转的同时也带来了电磁感应噪音与转子损耗等负面作用。 直流变频压缩机转子采用稀土永磁材料制作而成,其工作原理为:定子产生旋转磁场与转子永磁磁场直接作用,实现压缩机运转 4。可以通过改变送给电机的直流电压来改变电机2.0匹壁

    15、挂式变频空调器4的转速,直流变频压缩机不存在定子旋转磁场对转子的电磁感应作用,克服了交流变频压缩机的电磁噪音与转子损耗,具有比交流变频压缩机效率高与噪音低特点,直流变频压缩机效率比交流变频压缩机效率高 10%-30%,噪音低 5 分贝-10 分贝。但是,直流变频空调的成本要高于交流变频空调。 交流变频空调的工作原理是:通过变频器先进行交流到直流的变换,再通过变频器进行直流到交流的变换,从而控制交流电机的转速。而对变频器的控制是通过传感器将室内温度信息传递给微电脑,输出一定频率变化的波形,控制变频器的频率。当室内急速降温或急速升温时,室内空调负荷加大,压缩机转速加快,制冷量按比例增加。相反,当室

    16、内温度与所设定的温度温差缩小或相同后,压缩机正常运转或减速,维持室内温度不变。 直流变频空调的工作原理是把 50Hz 工频交流电源转换为直流电源,并送至功率模块主电路,功率模块也同样受微电脑控制,所不同的是模块所输出的是电压可变的直流电源,压缩机使用的是直流电机,所以直流变频空调也可以称为全直流变速空调。直流变频空调没有逆变环节,在这方面比交流变频更加省电。1.4 变频空调的性能特点首先是很省电,比普通空调要省电 20%30%;另外更加舒适,不会忽冷忽热,可以在超低温时运行,寿命长。:变频空调省电,这是不用怀疑的,这点从市面上空调的能效比上面很容易能看出来,变频空调的能效比普遍要比定速空调要高

    17、,一般来说变频空调较定速空调要省电 20%30%。变频空调省电在实际使用中也得到验证,这是通过科学的试验方法检测出来的结果,证明变频空调的确省电。理论上也可以解释,压缩机在中低频率运行时效率最高,定速空调频率不可调节,一直以中高频运行,效率很低;而变频空调达到设定温度后一直以低频运行,效率很高 ;这方面变频2.0匹壁挂式变频空调器5比定速的效率要提高 20%左右;另外,定速空调需要频繁地开关,而启动时能耗很大,变频就不存在这个问题,效率进一步提高 5。1.5变频空调的现况及发展趋势1.5.1变频空调现状随着世界范围内能源危机的到来,各国政府都在为经济可持续发展的目的积极地推广节能降耗技术.作为

    18、家庭用电的主要设备 ,传统空调器由于其运行效率低下正在逐渐退出市场。新一代的变频空调器因为具有节能效果明显的特点而大受市场的关注。以日本 1992 年推出的空调器为例,三菱电机公司采用了 AS 变频器,三菱重工推出了 PMV 变频系列空调以及夏普的 AYC40F 型、日电的 RCV8B/V25B 型、富士通的AS28TPR 型等都运用了变频调速技术。有些公司还运用了无速度传感器的矢量变换控制和模糊控制技术,以提高空调器变频驱动系统的运行性能。据有关资料报道,日本东芝公司生产的 RAV-46HT 型空调器和未采用变频调速技术的空调器相比节能20%以上 6。正是由于具有高效、节能和控温精度高的优点

    19、,变频空调器迅速占有了市场,成为家用空调器市场的主导产品。1994 年底的调查结果表明,日本变频空调器的普及率已达 50%,且有逐年上升的趋势 6。到 1998 年日本的变频空调器市场占有率已达 90%以上 6。自 90 年代初开始,变频空调器开始进入国内市场。一些著名的空调生产厂家先后从国外引进变频空调器生产技术,如海尔、春兰、海信、长虹、美的等。在消化和吸收这些技术的同时,积极开发研制国产变频空调器,并且有不少研制成功的报道。应该说我国的变频空调器起步虽晚,但是发展很快,形成了市场需求旺盛、生产能力充足、价格基本平稳、消费者购买理智、市场竞争多元化的趋势。价格竞2.0匹壁挂式变频空调器6争

    20、进入有序阶段。强化技术指标成为众多厂家的共同追求。对消费者而言,节能、低噪、能效比高的空调器最受青睐。1998 年二月份的家电市场调查结果表明,市场占有率最高的(达 22.3%)空调器为海尔变频空调器。由此可见,变频空调器具有极大的市场。从第一台变频空调器诞生至今,变频空调技术得到了充分地发展,尤其在控制系统方面。进入 90 年代以来,以 IGBT 为代表的复合型功率模块和以 IPM 为代表的智能型功率模块的诞生,PWM 控制技术、智能控制在其他领域的成功应用以及微处理器技术的迅速发展等,极大地推动了变频调速技术本身的发展,同时也加快了变频速技术在家用空调器中的应用步伐。 1.5.2变频空调的

    21、发展趋势 目前,我国对空调器评价的效率指标是能效比,其中制冷工况以 EER 表示,制热工况用 COP 值来表示。空调器的能效比是指在国标规定的室内、外环境温度和湿度条件下按额定功率运行时的稳态能效比。生产厂家都在这一规定的环境下优化空调器,使其达到最佳值。因此,能效比就自然成为空调器性能优劣的重要评价标准之一。在实际运行过程中,环境条件会不断化,加之空调器会出现开)停过程功率损失,因此能效比并不能反映实际的运转效率。变频空调器的能效比与普通非变频空调器的能效比相差无几,但是变频空调器在动态运转过程中的节能优势是非常明显的,其实际运转效率远高于普通空调器。为了推动变频空调器的发展,一些发达国家制

    22、定了新的标准)季节能效比(SEER)作为空调器的效率标准 7。SEER 不仅考虑了稳态效率,同时还考虑了变化的环境和开关损失因素,是一个较为合理的指标。制定一个适应我国气候条件的季节能效比国家标准,是变频空调器技术进一步发展的前提。我国在这方面的研究工作势在必行。2.0匹壁挂式变频空调器72.0匹壁挂式变频空调器82.2.0匹变频空调的结构方案说明2.1 空调形式的方案说明根据空调类型,我们将空调分为窗式空调、分体式空调、家庭中央空调三大类,分体式空调有分为分体壁挂式和分体立柜式两种。本次毕业设计采用分体壁挂式空调,分体壁挂式空调安装位置局限性小,易与室内装饰搭配,具备超宁静工作特性,噪音低,

    23、具有多重净化功能,操作方便,美观大方,适合一般家庭使用。分体式空调器具有如下几个优点: (1)外形美观、式样多、占地小、噪声低、使用灵活。(2)由于分成室内机组和室外机组,室内机组安装位置灵活,可以由多个室内机组和一个室外机组配套使用。室外机组的外形尺寸不受限制。(3)噪声很低,可以低于 4050dB,窗式空调器的噪声在 60dB 左右。(4)分体式空调器不影响室内采光,不会产生窗户随空调器振动的现象。(5)安装检修方便。2.2 制冷剂的方案说明制冷剂又称制冷工质,是制冷循环中的工作介质,制冷剂在制冷机中循环流动,通过自身热力状态的变化与外界发生能量交换,从而实现制冷的目的。当前,能用作制冷剂

    24、的物质有 80 多种,最常用的是氨、氟里昂类、水和少数碳氢化合物等 9。制冷剂性质要求:(1)临界温度要高,凝固温度要低。这是对制冷剂性质的基本要求。临界温度2.0匹壁挂式变频空调器9高,便于用一般的冷却水或空气进行冷凝;凝固温度低,以免其蒸发温度下凝固,便于满足较低温度的制冷要求。 (2)在大气压力下的蒸发温度要低。这是低温制冷的一个必要条件。 (3)压力要适中。蒸发压力最好与大气压相近并稍高于大气压力,以防空气渗入制冷系统中,从而降低制冷能力。冷凝压力不宜过高(一般大于 1215 绝对大气压) ,以减少制冷设备承受的压力,以免压缩功耗过大并可降低高压系统渗漏的可能性。 (4)单位容积制冷量

    25、 qv要大。这样在制冷量一定时,可以减少制冷剂的循环量,缩小压缩机的尺寸。 (5)导热系数要高,粘度和密度要小。以提高各换热器的传热系数,降低其在系统中的流动阻力损失。 (6)制冷剂的电绝缘性,在封闭式压缩机中,电动机的线圈与制冷机直接接触,要求制冷剂应具有良好的电绝缘性能。电击穿强度表示制冷剂电绝缘性能的一个指标。值得说明的是杂质、润滑油的存在会使制冷剂的电绝缘强度下降。(7)具有化学稳定性。(8)环境性能及指标:臭氧消耗潜能值、全球变暖潜能值、总体温室效应值、大气寿命、寿命期气候性能对于本次设计所使用制冷剂,蒸发温度 7.2,冷凝温度 54.4,根据设计要求应该选用 R22、R407C 或

    26、者 R410A。(1) R22R22 的标准蒸发温度为-40.8,凝固温度为-160。饱和压力特性与氨相近,单位容积制冷量也与氨差不多,但压缩终温没有氨高,而且 R22 无色、无味、无毒、不燃烧不爆炸、使用安全。R22 因为其优良的热力性质、传热性质和理化性质,被2.0匹壁挂式变频空调器10广泛应用于家用空调器以及中型冷水机组中。但 R22 属于 HCFC 类物质,ODP 不为零,GWP 值较高,属于温室气体,它只是过渡性替代物,根据 蒙特利尔议定书 ,我国应在 2020 年全面禁止使用。(2) R407CR407C 是一种三元非共沸混合制冷剂,它是作为 R22 替代物而提出的。在标准压力下,

    27、其饱和温度为-43.4,露点温度为-36.1,与 R22 的沸点较接近。(3) R410AR410A 由 HFC32 和 HFC-125 混合而成,分子式:HFC32/HFC-125,分子量 72.58,沸点-51.6,临界温度 72.5,临界压 4.95 Mpa 在常温下为无色气体,在自身压力下为无色透明液体,是 R22 的替代品,主要应用于家用空调和小型单元式空调中。在本课题中,至于选择哪一种制冷剂,无法从制冷剂的性质上直接的进行取舍,还需要结合本课题给定的工况温度,进行必要的计算比较,才能决定选择更加适合本课题设计的制冷系统的制冷剂。2.3 冷凝器的方案说明冷凝器是制冷设备中主要的热交换

    28、设备之一,它的作用是使压缩机排出的制冷剂过热蒸汽凝结成饱和液体或过冷液体。冷凝器是制冷设备向制冷系统外放热量的换热装置。从压缩机出来的高压过热蒸气进入冷凝器后,将热量传递给周围的空气,或将热量先传递给水,再由水把热量传递到周围的空气中去。制冷剂在冷凝器中放出的热量包括两部分:一是在蒸发器中吸收的被冷却物体的热量;二是制冷剂蒸气在制冷压缩机中被压缩时,由压缩机消耗的机械功转化的能量。由以上选择的壁挂式家用空调形式,所以选择空气式冷凝器。空气冷却式冷凝器,这种冷凝器以空气为介质,制冷剂在管内冷凝,空气在管2.0匹壁挂式变频空调器11外流动,吸收管内制冷剂放出的热量。由于空气的换热系数较小,管外常常

    29、设置肋片,以强化管外换热。按空气流动方式不同,这类冷凝器分为空气自由运动和空气强制运动两种型式10。(1)空气自由运动的空冷冷凝器:该冷凝器利用空气在管外流动时吸收制冷剂排放的热量后,密度发生变化引起空气的自由流动而不断带走制冷剂蒸汽的冷凝热。它不需要风机,没有噪声,多用于小型制冷装置。目前应用最广泛的式丝管式结构的空气自由运动式冷凝器。(2)空气强制流动的空冷冷凝器;它由一组或几组带有肋片的蛇管组成。制冷剂蒸汽从上部集管进入蛇管,其管外肋片用以强化空气测换热,补偿空气表面传热系数过低的缺陷。这种冷凝器的传热系数较空气自由流动型冷凝器高。适用于中小型氟利昂制冷装置中。它具有结构紧凑,换热效果好

    30、,制造简单等优点。通过对本装置的实际设计要求,以及设备的安装条件,选用强制风冷冷凝器。1-下封板 2-出液集管 3-弯头 4-左挡板 5-进气集管6-上封板 7-翘片 8-传热管 9-装配螺钉 10-进风口面板图 2-3 空气强制流动冷凝器结构图2.0匹壁挂式变频空调器122.4 蒸发器的方案说明蒸发器是依靠制冷剂液体的蒸发来吸收被冷却介质热量的换热设备。它在制冷系统中的功能是吸收热量。为了保证蒸发过程能稳定持久的进行,必须不断的用制冷压缩机将蒸发的气体抽走,以保证一定的蒸发压力。根据被冷却介质的种类不同,蒸发器可以分为两大类,冷却液体的蒸发器和冷却空气的蒸发器 10。对于本次设计,采用冷却空

    31、气的干式蒸发器。这类蒸发器按空气的运动状态分有冷却自由空气的蒸发器和冷却强制流动空气的蒸发器两种形式。它的基本原理和上述的冷凝器的基本相同,为了获得更好的换热效果,使用肋片管簇,相同的我们采用冷却强制流动空气的蒸发器,使空气流过肋片管簇时获得较大的传热系数,从而增强换热效率,减小蒸发器的体积。 2.5 两器风机的选择说明在空调器中常用的风机,根据作用原理可分为离心式、轴流式和贯流式三种。离心式风机工 作 原 理 : 风 机 在 工 作 中 , 气 流 由 风 机 轴 向 进 入 叶 片 空 间 , 然 后 在 叶 轮 的 驱动 下 一 方 面 随 叶 轮 旋 转 ; 另 一 方 面 在 惯 性

    32、 力 的 作 用 下 提 高 能 量 , 沿 半 径 方 向 离 开叶 轮 , 靠 产 生 的 离 心 力 来 做 功 15。离心式风机特点:噪声低,产生的压头较高,适用于通风系统(如蒸发器中使用的风机) 。轴流式风机效率较高,风量大,噪声大,风压较低,适用于配用空冷式冷凝器。贯流式风机转子较长,出风均匀,风压低,噪声小,适用于分体式空调机组中的室内机组。2.0匹壁挂式变频空调器13在设计中,从风量和实际设计因素考虑,在设计的分体式空调中室内壁挂式蒸发器中采用横流风机,室外冷凝器中采用轴流式风机。2.6 压缩机的方案说明2.6.1 压缩机在制冷系统中的作用如果把制冷系统比作人的身体系统,制冷压

    33、缩机是制冷系统中最主要的部件之一,是蒸气式制冷系统的核心和心脏。那么他的主要用途(作用)就要从下面这几方面来说了:从蒸发器中吸取制冷剂蒸气,以保证蒸发器内一定的蒸发压力。提高压力,将低压低温的制冷剂蒸气压缩成为高压高温的过热蒸气,以创造在较高温度(如夏季 35左右的气温)下冷凝的条件。输送并推动制冷剂在系统内流动,完成制冷循环。由此可见,制冷剂蒸气从低压提高为高压以及汽体的不断流动、输送,都是借助于制冷压缩机的工作来完成的。2.6.2 压缩机的分类曲轴滑管式往复活塞式 连杆活塞式 曲轴连杆活塞式 曲柄连杆活塞式容积型 电磁振动活塞式(线性式) 滚动转子式回转式 滑片式2.0匹壁挂式变频空调器1

    34、4 单螺杆式 双螺杆式 涡旋式速度型离心式2.6.3 空调常用的压缩机空调器中的全封闭式压缩机目前多采用往滚动转子式或涡旋式压缩机。(1)滚动转子式压缩机这类压缩机广泛用于家用电冰箱和空调器中。它在结构上看主要使因为不需要吸气阀而显得可靠性更高。同样的原因亦使它适用于变速运行,在家用空调中其变速比可达 10:1(从 1015Hz 到 100150Hz).机器的零部件少,尺寸紧凑,重量轻也是它的明显优点。其主要缺点是:至利用了气缸的月牙形空间,空间的利用率较低;因单缸的转矩峰值较大,故需要较大的飞轮转矩;滑片做旺夫运动,易损坏,影响压缩机的寿命;存在不平衡的转矩质量,需要较大的平衡块。(2)涡旋

    35、式压缩机涡旋式压缩机是由一个固定的渐开线涡旋盘和一个呈偏心回旋平动的渐开线运动涡旋盘组成可压缩容积的压缩机。涡旋压缩机的独特设计,使其成为当今世界节能压缩机。涡旋压缩机主要运行件涡盘只有龊合没有磨损,因而寿命更长,被誉为免维修压缩机。现多用于新型的家用空调中,在变频方面,能适应任何频率变频器的变频。在相同条件下,涡旋式压缩机与滚动转子式压缩机相比具有更大的优点:1) 效率高。2) 气缸的利用度较高,多月牙形空间的利用,利用到气缸的 80%90%。3) 力矩变化小,振动小,噪声小。2.0匹壁挂式变频空调器154) 结构简单,体积小,质量轻,易损件几乎没有,可靠性高。2.6.4 本次设计选择的压缩

    36、机基于本次 2HP 变频空调设计,从上面的比较中我们可以看出涡旋式压缩机在各方面的优势明显,所以选择涡旋式压缩机作为空调的心脏。再加上变频器,组成涡旋变频压缩机 11。涡旋变频压缩机是基于涡旋定速压缩机结构而开发的,所以除具有与结构相对应的涡旋压缩机所固有的优点,如结构简单、高效、高可靠性、振动噪声小外,还具有如下优点:(1)可以软起动,起动电流小,降低对供电系统的干扰。 (2)能力调节范围广,能实现空调的连续调节,提高了空调的舒适运行和温度控制精度,并达到节能运行的目的。 (3)避免了经常开停压缩机,振动、噪声更小,压缩机的使用寿命更长。 (4)独特的压差供油方式,使压缩机内在不同频率运行时

    37、,均能确保充足的润滑,压缩机的可靠性更高了。涡旋式压缩机在低温制热工况下的优势:工程应用中较多地采用涡旋变频压缩机设计系统弥补热泵在低温环境下制热能力的不足。有资料表明当室外气温低于 5 /7 时,其制热能力与标称能力相比将大大降低,制热效果难如人意。这时可通过提高涡旋变频压缩机的运行频率,增加压缩机单位时间内的排气量,从而使更多的制冷剂参与循环,使其制热能力与房间负荷相适应。采用涡旋变频压缩机结合电子膨胀阀的系统方式来提高机组的工况适应能力。涡旋压缩机在运行效率、过热损失及余隙容积损失、压缩平衡、振动、噪声及工况适应性等方面都具有先天的优势,优于活塞式、旋转式压缩机。另外,变频压缩机在能量调

    38、节、适应范围、运行效率等方优于定频压缩机,能很好的适应环境温度变化而引起的房间负荷的变化,在室外环境温度较低时,可以使变频压缩机在高频率2.0匹壁挂式变频空调器16下工作,使热泵空调器产生较大的供热量,维持室内的供暖需求。而且采用电子膨胀阀在除霜时可开大流量,从而缩短除霜时间。2.0匹壁挂式变频空调器173.空调压缩机设计3.1 制冷剂的计算及选择3.1.1 初选制冷剂由制冷和空调设备名义工况一般规定(JB/T 76661995)可以查的空调在名义工况下制冷循环的参数及室内、室外空气参数如下表:表 3-1 空调名义工况参数表蒸发温度 7.2 冷凝温度 54.4膨胀阀前液体温度 50.9 吸气温

    39、度 35室内干球温度 27 湿球温度 19.5室外干球温度 35 湿球温度 24由上表计算可得:过冷度: 过热度: 54.613.5lt 357.2.8rt制冷剂是空调的冷媒,在空调中贯穿各大部件,由于它的相变吸放热而制冷和供暖。对于制冷剂的选自要从各个不同的方面考虑,对于本次设计要求R22、 R407C 和 R410A 均符合。R407C是一种三元非共沸混合制冷剂,它是作为 R22 的替代物而提出的。在压力为标准大气压时,其泡点温度为-43.4,露点温度为-36.1 ,与 R22 沸点比较接近。在空调工况下,R407C 容积制冷量以及制冷系数比 R22 低约 5%,因此,将R22 的系统换成

    40、 R407C,只要将润滑油和制冷剂改换就可以了,而不需要更换制冷压缩机,这是 R407C 作为 R22 替代物的最大优点。但在低工况(蒸发温度小于30%)下,虽然其制冷系数比 R22 低的不多,但它的容积制冷量比 R22 要低的多。2.0匹壁挂式变频空调器18R410A 也是作为 R22 的替代物提出来的,虽然在一定的温度下它的饱和蒸汽压力比 R22 和 R407C 均要高一些,但它的其他性能比 R407C 要优越,它的容积制冷量在低温工况时比 R22 还要高约 60%,制冷系数也比 R22高约 5%,但 R410A 不能直接替换 R22 的制冷系统,再使用 R410A 时要对空调压缩机重新设

    41、计, R410A 的饱和压力高,设备及管路材料应相应加强,压缩机结构应作相应调整。通过以上分析比较,如果运用 R407C 制冷剂的制冷系统如果同时对房间空调器的蒸发器和冷凝器也进行优化设计,并充分发挥非共沸制冷剂的优势,就有可能达到甚至超过 R22 的制冷效果。且当前的形势来看, R407c 制冷剂代替 R22 制冷剂已成趋势。因为 R407c 对环境的污染比 R22 小的多。绿色环保是当前的大趋势,所以,采用制冷剂 R407c 替代制冷剂 R22 是可行的。本设计是采用制冷剂为 R407c 的制冷系统。3.2 热力计算及压缩机的设计3.2.1 热力计算图 3-1 制冷循环 p-h 图R407

    42、C 各状态点的参数如表 3-2:2.0匹壁挂式变频空调器19表 3-2 R407C各状态点的参数P/bar T/ V/(m3/kg) H/(kJ/kg) S/(kJ/kg)0 5.89 7.2 0.03992 412.85 1.7851 5.89 18 0.04237 423.21 1.8181 5.89 35 0.04603 439.30 1.8582 22.13 101.72 0.01279 485.99 1.88292s 22.13 77 0.01195 461.45 1.742v 22.13 54.4 434.96 1.2723 22.13 54.4 282.714 22.13 50.

    43、9 270.85 1.2755 5.89 7.2 270.85R407C 在制冷工况下的热力循环计算:1)单位制冷量 q0、单位容积制冷量 qv 及单位理论功 w0。1439.027.85/168.45(kJ/g)kJgh33149m.v02859.0(kJ/g)/46.kJgwh2)单位冷凝热及 qk 冷凝器的热负荷 Qk 且 为冷凝负荷系数C24.27.851.(J/)2.0匹壁挂式变频空调器200215.40976.45kw=C6.5kmQq k3)制冷剂的循环流量 qm 0.297kg/s168.455) 压缩机的理论功率 P0和指示功 .297.13867kwmqw压缩机的指示功率取

    44、值范围为 0.600.85,对于本次设计去指示功率 i=0.801.386.74kiiP5)机械效率 m 及轴功率 Pe制冷压缩机中 m 一般在 0.80.9 之间,本次设计取值 m=0.85 。(3-1)ime1.7342.09kw85ieP6)轴效率 e 068eim7)电效率 el 及电功率 Pel对于单相和三相内置电动机在名义工况下,在 el 的取值范围一般在 0.600.95之间,对于大功率的电动机取上限,小功率的取下限。本次实验采用单相的内置电动机,可取 el=0.90。 0.6890.12me137.kw.ellP8)性能系数 COP2.0匹壁挂式变频空调器21为了最终衡量制冷压

    45、缩机的动力经济性,常采用性能系数 COP 来表示,它是在一定的工况下制冷压缩机的制冷量与所消耗功率只比。对于封闭式压缩机而言: 052.4.396ellQCOP9)实际制冷系数 s 052.81.734siP10)卡诺循环制冷系数 s 02.5.947ckT11)热力完善度 3.510.94sc12)压缩比 02.13.76589kP3.2.2 压缩机选型压缩机是空调的心脏,是整个装置的核心部件,对于本次设计我们采用直流变频电机驱动的压缩机。选取市场上已有的压缩机 ZR22K3E-PEI 型压缩机。表 3-2 为此型号压缩机的相关技术参数。2.0匹壁挂式变频空调器22表 3-2 压缩机技术参数

    46、表型号 单位 ZR22K3E-PEJ制冷量 kW 5.05功率 kW 1.82COP W/W 2.78电流 A 8.8质量流量 kg/h 122.4放热 kW 6.602.0匹壁挂式变频空调器234. 空调系统的设计4.1 冷凝器的设计4.1.1 冷凝器的结构参数的选择空冷式冷凝器的翅片管一船由紫铜管套铝片构成,也有铝管铝片结构。常用紫铜管规格有 8mm0.5mm、10mm0.5mm 和 12mm1mm等数种。为减少金属材料消耗量及减小冷凝器的重量,在强度允许条件下,应尽量避免使用厚壁铜管。所采用的铝片厚度 f及翅片节距 sf依紫铜管管径不同而有所区别。表 4-1 列出目前空冷式冷凝器中常用的

    47、铝片厚度及翅片节距范围。同样,为减少金属材料消耗量及减轻整机重量,宜尽量使用厚度较荫的翅片 11。表 4-1 铝片厚度及翅片节距范围(单位为 mm)铜管规格 翅片厚度 f 翅片节距 sf8mm0.5mm 0.150.2 1.82.210mm0.5mm 0.150.2 1.82.212mm1mm 0.20.3 2.23由于空气通过叉排管簇时的扰动程度大于顺排管簇,空气通过叉排管簇时的表面传热系数较顺排管簇高 10以上,因而,空冷式冷凝器的管族排列以叉排为好。为了使弯头的规格统一,一般管簇都按正三角形排列。为了使翅片管有较高的翅片效率,保证弯头的加工工艺要求,管中心距、应是传热管外径的 2.5 倍

    48、。为了有效利用空冷式冷凝器的传热面积,沿空气流动方向上的管排数 n 一般为2n6。2.0匹壁挂式变频空调器24对于本次设计,冷凝器的初步规划及有关参数如下:管排方式采用正三角形排列,采用 10mm0.5mm 的纯铜管。管间距 s1: 12.50(m)s排间距 s2: 213sin6025()铝片宽度 b=224=88mm取翅片厚度 f=0.17mm,翅片 sf =3mm 节距,沿气流方向的管排数为 n=4。4.1.2 冷凝器的设计计算1管外肋片的计算: 202.10.7.103(m/)bfd1)管外肋片单位面积 ff 21 22()410.5.0.3).079(m/)f bfsds2)肋间管外单位表面积 fb 2(1)0.5.3)09(m/)fbfds3)肋管外总单位表面积 ft

    展开阅读全文
    提示  道客多多所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
    关于本文
    本文标题:2.0匹壁挂式变频空调器设计.doc
    链接地址:https://www.docduoduo.com/p-6153258.html
    关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服 - 联系我们

    道客多多用户QQ群:832276834  微博官方号:道客多多官方   知乎号:道客多多

    Copyright© 2025 道客多多 docduoduo.com 网站版权所有世界地图

    经营许可证编号:粤ICP备2021046453号    营业执照商标

    1.png 2.png 3.png 4.png 5.png 6.png 7.png 8.png 9.png 10.png



    收起
    展开