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1、 郑州轻工业学院郑州轻工业学院 本科毕业设计（论文）题 目 2.02.0 匹壁挂式变频空调器设计匹壁挂式变频空调器设计 学生姓名 专业班级 热能热能 学 号 院 （系） 机电工程学院机电工程学院 指导教师（职称） 完成时间 目 录摘 要IAbstractAbstract .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
2、 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 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 133.3.空调压缩机设计空调压缩机设计 .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 194.4. 空调系统的设计空调系统的设计 214.1 冷凝
3、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
4、.475.5.变频空调的控制系统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 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22335m: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；
5、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 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 22335m:advantages of inverter air conditioner,
6、to understand the inverter air conditioner performance. And then through 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 compre
7、ssor and the condenser and the evaporator; selected matched with the compressor 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 reasona
8、ble structure and layout.Key words: air conditioner; inverter; compressor; 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
9、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 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
10、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
11、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(GTR)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
12、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
13、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
14、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
15、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
