制冷系统部件的设计与选型1.docx

第四章系统部件的设计与选型

该制冷系统试验装置部件包括压缩机、冷凝器、节流机构、低温箱体（含蒸发器）、节流元件、冷凝-蒸发器等主要设备，还有回热器、气液分离器、干燥过滤器等辅助设备。本章主要介绍这些设备的设计及选型（或制作）等内容。

§4.1压缩机的选型计算[53]

压缩机是制冷系统中最主要部件，是实现蒸气压缩式制冷循环必不可少的部件，起着压缩及输送气体的作用。目前，在中、小型空调和冷柜机组中，容积式制冷压缩机为主要机种。随着制造和设计技术的进步，开启式压缩机在小冷量范围内已由半封闭式、全封闭式压缩机所代替。全封闭活塞式制冷压缩机的设计、制造相当成熟，在中小型制冷系统中广泛采用。该类压缩机的优点为：电机的工作性能较可靠，噪音低，使用方便[53-54]。

自上个世纪七十年代能源危机后，为得到较高的能量利用率，出现了一些新型的容积式压缩机，如：旋转活塞式、滑片式、涡旋式制冷压缩机。据本次设计蒸发温度较低的特点，将经验成熟的活塞式压缩机作为选型对象，按照制冷循环热力计算所求压缩机理论输气量进行选配，同时也应考虑压缩机结构性能上的要求。

活塞式制冷压缩机的制冷量与压缩机的工作容积、转速、吸气压力、排气压力、吸气温度等因素密切相关。各种型号压缩机的制冷量和蒸发温度、冷凝温度的关系曲线（性能曲线）一般由制造厂提供。应用这些曲线图，可确定在不同工况下压缩机的制冷量、功率消耗、能效比等数值。若无性能曲线作为参考，可按压缩机产品样本所提供的输气量选型。

§4.1.1压缩机吸气和排气状态参数吸气状态参数：

t=-20℃，P=1.5bar，h=391kJ/kg，s=1.875kJ/kg

1 1 1 1

v=0.2092m3/kg，制冷剂状态为过热气体。

1

排气状态参数：

t=114℃，P=18bar，h=473.7kJ/kg，s=1.875kJ/kg

2 2 2 2

v=0.019888m3/kg，制冷剂状态为过热气体。

2

§4.1.2压缩机的热力计算

压比

?=18÷1.5=12

制冷剂质量流量G低温箱的制冷量Q

0

设计要求Q=100W

0

二级节流毛细管制冷剂流量G

2

0Q

0

G=h ?h

? 100

292.3?152.6=0.7158g/s

2 10 8

一级节流毛细管制冷剂流量G

1

0.75?0.15?G

G=0.87?0.75

1

2=5×0.7158=3.579g/s

总制冷剂流量G

G=G+G=3.579+0.7158=4.295g/s

1 2

压缩机内实际体积流量V

h

V=G×v=4.295×0.2092×3.6=3.235m3/h

h 1

输气系数?a）容积系数?v

???m ?? ?p 1 ?

?

?

?

m ?

? ?1?c???(1? d1)? ?1?

?v ???

?

pdk ??

(4-1)

式中:c——相对余隙容积,现代中、小型压缩机c=0.015~0.06，低温机取较小的c值，本系统中取c=0.025；

m——多变膨胀指数,对氟利昂压缩机m=0.95~1.05,本系统中

m=1.05；

?——压比,?=12；

?p

d1

p ——排气压力损失,对氟利昂压缩机Δp

=(0.10~0.15)p

,本系统中取为

dk

0.10。

d1 dk

1?0.025???12??1?0.1??1 ??

v? ?? ?1.05 1?

v

p压力系数?

p

= ? ?=0.6965

?p

? 1?(1?c)??p s1?

p= d0? v

(4-2)

?p

s1

s

?p ——吸气压力损失，对氟利昂压缩机Δp=(0.06~0.08)p

，本系统取

d0

为0.06

s1 d0

? 1?(1?0.025)? 0.06

p=

1泄漏系数?

1

0.6965=0.9117

1?=0.98

1

T温度系数?

T

?

T

273.15?20

T

0

=T ??

=

k 1

(4-3)

T?=(273.15?32)?0.98=0.8465

T

=? ?? ??

=

v p 1 T

(4-4)

?=0.6965×0.9117×0.98×0.8465=0.5268

压缩机内理论体积流量V

p

Vh?

V=?

p

3.235

0.5268=6.141m3/s

压缩机单位理论功w

o

w=h-h=473.7-391.0=82.7kJ/kg

o 2 1

理论功率N

o

N=G×w=4.295×82.7=355.2W

o o

指示功率N

i

i指示效率?