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1、1毕业设计（论文）报告题 目： 电冰箱空调器制冷系统冷凝器蒸发器的优化设计 姓 名： 王聿飞 专 业： 制冷与空调技术 班 级： 1001 设计完成日期 2010 年 11 月 xx 日目录2第一节：中文摘要.2关键词. .2-3绪论.3电冰箱的发展趋势.4电冰箱蒸发器冷凝器的设计.4-5空调器的发展及强化传热措施.6冷凝器蒸发器的优化方法.7-13电冰箱空调器制冷原理图.14结束语.15参考文献.15中文摘要：近年来随着科技的飞速发展，社会进步和人民生活水平的不断提高，制冷设备的应用几乎遍及生产、生活的各个方面。同时也带动着制冷效果和冷藏技术的日益更新。电冰箱的出现越来越得到商业各领域的不断
2、需求。在当今社会随着国际间的贸易越来越成为经济的主体，地区与地区的合作交流越来越平凡。商品在此当中得到了很好的流通。一直以来我们都为食品存放时间一久就会变得不再新鲜甚至腐败而烦恼。那么靠什么来维持产品的新鲜从而达到不腐败的目的呢？电冰箱的制冷系统很好的发挥了这一作用。商用电冰箱的应用就是为了适应商业不同需要而研制的，根据不同的商业用途可分为冷藏柜、陈列柜、小型制冰机、冰淇淋机、小型冷饮机等装置。商用电冰箱是商业用小型制冷装置的总称，它与家用电冰箱相比较具有容积大、形式多、功能强的特点。商用电冰箱中的制冷系统和电气系统实用性强、能够循环制冷使产品能够长时间保持新鲜状态，从而使产品达到制冷保鲜的目
3、的。 关键词：电冰箱空调器的优化 制冷系统 电气系统3绪论一、电冰箱空调器冷凝器与蒸发器的发展背景随着经济发展，国际贸易和城市与城市之间的合作交流越来越平凡，由此引发的产品保鲜问题得到了多方的共同讨论话题。冷凝器蒸发器的出现很好的解决了电冰箱空调器的问题，电冰箱空调器让鲜货和新鲜生活随手可取。20 世纪以前，用冰箱保存食物是不可想象的，用空调保持室内恒温更是不可思仪的。在冰箱空调出现以前，我们一直在为食品存放时间一久就会变得不再新鲜甚至腐败而烦恼为生活更舒适而头疼。人们不堪很多食物总是在这个地区运往那个地区的途中就腐败掉。从而推动了人们对这一问题的共同研究。真正的电冰箱发明于20 年代，192
4、0 年，纽约布鲁克林一家平板印刷厂的一位名叫威利斯H. 卡里尔的工程师，设计出一种能控制温度和湿度的系统。1923 年，当弗雷基代尔还是美国通用汽车公司的分厂的时候，它引进了一种新的机械冰箱组件，并组装成电冰箱。弗雷基代尔电冰箱的设计是把储存易腐烂食品的“冰盒”和制冷机械部分装进一个特制的柜子。这种装置安静、方便，且结构紧凑。电冰箱空调器冷凝器蒸发的优化是制约电冰箱空调器发展的瓶劲。只有冷凝器蒸发器不段的优化才能有不同种类的电冰箱和空调来不段符合现代人的需求。一电冰箱4摘要：冷冻室蒸发器采用多层换热片的复合立体结构,在型制冷盘管壁外侧固定套装翅片,增加冷冻室顶部和低部两个高温区制冷量。将冷冻室
5、按 1:1 划分出变温室,通过其中温度传感器控制双稳态电磁阀通断实现制冷剂回路切换,将变温室按冷冻、软冷冻、冷藏使用,也可关闭。通过横、竖盘管混排结构的丝管式冷凝器设计,借助制冷系统压缩机、冷凝器、蒸发器负荷匹配及其与毛细管制冷剂流量匹配,通过防凝露管走向及位置设计、蒸发器管道位置及走向布置和回气换热器设计,研制的-186直冷电冰箱最大负荷日耗电 0.39 度,在变温室为节能状态时耗电在 0.35 度以下,最低达 0.31 度。 关键词：热工学 优化设计 理论分析 直冷电冰箱 制冷系统 1 前言电冰箱发展速度很快,我国电冰箱的产量由 1991 年的 470 万台增加到 2001 年的 1349
6、 万台,平均年增长 11.1%1。而电冰箱的耗电量占家用电器总耗电量的32%2,所以,节能降耗和环保是电冰箱研发工作的重要课题,而蒸发器和冷凝器的传热能力、软冷冻及变温技术优化设计则是关键因素。2 蒸发器的优化设计研制采取了以下措施。第一,减小冷藏、冷冻两蒸发器的面积比差值,在总面积一定情况下,尽量加大冷藏室蒸发器的面积,采用大内径蒸发管、增加蒸发管长度及双管并行排列结构等,保证在低温或高温环境下有最佳的开停比,从而保证在一定环境温度下耗电最少。第二,设计高效蒸发器。冷冻室蒸发器是由从上到下依次排列多个换热层片和连接所有换热层片的连接管组成的复合立体式结构3,换热层片由多个并列型制冷盘管构成,
7、且在其盘管壁外侧固定套装翅片,大大增加了制冷盘管与空气间接触面积,如图 1 示。该蒸发器在不改变电冰箱结构情况下,大幅度增加冷冻室蒸发面积,增加冷冻室顶部和低部两个高温区制冷量,使其快速达到规定要求,缩短压缩机工作时间,大幅降低能耗。冷藏室采用导热粘接胶膜将压扁铜管紧紧粘在传热铝板上,并通过高粘合双面胶粘贴在冷藏室内胆上,增强传热效果。第三,合理安排蒸发器位置和制冷剂走向。据箱内自然对流情况,制冷剂流向采用逆流式换热,毛细管和回气管采用较长的并行锡焊或热塑工艺等,以提高换热效果。第四,通5过理论计算和试验相结合方法,合理匹配蒸发器与冷凝器的传热面积,努力减小冰箱工作系数,避免过低蒸发压力和过高
8、冷凝压力,达节能目的。3冷凝器优化设计在优化冷凝器设计中除合理增大冷凝面积外,还应充分考虑以下几点:3.1设计横、竖盘管混排结构冷凝器:在冷凝器内为制冷剂气液两相状态,分析冷凝器中制冷剂流态变化和内、外部换热条件,横排管冷凝器的换热系数比竖排管冷凝器增加 3 倍以上,为加强流体扰动,破坏流动边界层,采用横、竖盘管相结合走向的冷凝器将会提高冷凝器换热效果,同时也可降低制冷剂流动噪声。3.2丝管式冷凝器代替百叶窗式冷凝器:在其它条件不变情况下,丝管式冷凝器传热性能好,对应的制冷循环效率提高,能耗减小。3.3改内藏式冷凝器为外挂式:外挂式冷凝器散热条件比内藏式冷凝器好得多,对降低冷凝温度和过冷温度十
9、分有利,可有效节能降耗。两大换热设备(蒸发器和冷凝器)中制冷剂管道的合理布置。两大换热设备换热能力的提高对提高系统制冷量,降低能耗十分重要,而换热能力的提高与其中制冷剂管道的合理布置紧密相关。项目研制中,冷藏室蒸发器双排并行盘管紧贴于内胆之上,冷冻室蒸发器采用分层立体结构。冷凝器设计为横、竖盘管混排结构,并采用外挂式。通过这些措施,大大增强了蒸发器与冷凝器的换热能力,经实测,电冰箱最大负荷时日耗电仅 0.39 度,而在节能状态下耗电在 0.35 度以下。二空调器摘要： 近年来，随着人民生活水平的不断提高，空调器产品已成为冬夏季节中人民生活不可或缺的产品。随着生活中电器的的增加，据报到：2004
10、 年国家电网公司拉闸限电 100 多万次，高峰时期电力缺口达 20003000 万 KW，我国电力需求年达 14%15%，仅家用空调一项为：400 亿 KW，年家电用量占约全国电力 10%，其年增长率与全国 GDP 增长接近,因此,空调节能势在必行。 6空调，就是对空气进行调节，空气调节需要能量，所以空调实质上是能量转换设备，是消耗电能来依靠压缩机对冷媒工质作功，通过换热设备来实现冷、暖调节的。既然是能量转换来实现空气调节，转换效率的高低，就是我们研究的问题。 在空调中，冷凝器、蒸发器实际上都是换热器，换热器约占 50%的份量；在中央空调中换热器约占 50%70%份量。在能量方面，换热器的好坏
11、直接影响到空调的 COP，若换热器传热效率高，制冷效果显著，空调压缩机耗功少，COP 就高。所以，通过优化设计蒸发器冷凝器来降低空调器的耗电量；通过热交换器的强化传热来改善空调的制冷效果。关键词：空调器 热交换器 耗电量 优化设计 强化传热换热器强化传热措施 人们在换热器的强化传热方面进行了大量的研究，在宏观上对换热器的结构采取了有效措施，而现在在微观的气流分子运动上进行大量强化传热的研究。 换热器传热计算通式为：Q=KFt。从该式可以看出，强化传热不外乎从传热系数 K、传热面积 F、冷热流体传热温差t 三方面进行。这只是单向流体传热常用公式，对于有沸腾、凝结换热应充分考虑传热系数的不同。 1
12、 换热器强化传热的方式 1.1 增大传热面积 F 扩展传热面积是增加传热效果,现在使用最多的是通过合理地提高设备单位体积的传热面积来达到增强传热效果的目的，如在换热器上大量使用单位体积传热面积比较大的翅片管、波纹管、板翅传热面等材料，通过这些材料的使用，单台设备的单位体积的传热面积会明显提高，充分达到换热设备高效、紧凑的目的。 1.2 增加传热温差 t 加大换热器传热温差 t 是加强换热器换热效果常用的措施之一。但是，增加换热器传热温差 t 是有一定限度的，我们不能把它作为增强换热器传热效果最主7要的手段，使用过程中我们应该考虑到实际工艺或设备条件上是否允许。依靠增加换热器传热温差 t 只能有
13、限度的提高换热器换热效果。 1.3 增强传热系数（K） K = 1/ (1/1 + 1/2 ) = (1 2) / (1 +2 ) 从上式可以看出 K 值必定小于 1 和 2 的值,而且它比二者中较小的一个还小。所以在增强传热的时候,必须增大 中较小的一项(即减小最大热阻项) 才能有效地增大传热系数，提高传热系数，增强换热器传热效果最积极的措施就是设法提高设备的传热系数（K）。换热器传热系数（K）的大小实际上是由传热过程总热阻的大小来决定，换热器在使用过程中，其总热阻是各项分热阻的叠加，所以要改变传热系数就必须分析传热过程的每一项分热阻。如何控制换热器传热过程的每一项分热阻是决定换热器传热系数
14、的关键。2 换热器管内强化传热措施 2.1 扩展表面法-内肋管 经研究证明，当换热管一侧是气体, 一侧是液体进行强制对流换热时, 最常用的强化手段是采用扩展表面的方法。因为气体的给热系数比液体的小得多, 一般小 1050 倍。传热系数 K 值的变化主要取决于较少给热系数侧的变化, 因此在气体侧采用异形扩展换热面, 可以使普通扩展换热面的换热系数再提高 50 %150 % 。 常用的异形扩展面形式较多,如交叉短肋型、波型翅多孔型、百页窗型、低翅片管型、销钉型等，实验表明：R12 的工质，内肋管强化传热凝结系数比光管增加 2040%，按管子表面积计算不考虑内肋表面积，凝结传热系数是光管的 12 倍。 2.2 插入纽带法 8据介绍，国外从 1896 年就开始研究和应用管内插入物的强化传热。管内插入物有:环式、拉希格图、盘式、螺旋线圈、螺旋带、螺旋片、扭带、静态混合器和径向混合器等。在强化传热技术中管内安装插入物的强化传热技术有显著的特点:不改变传热面形状;插入物加工简单,特别适合于现有设备改造,不需要更换原有管壳式 换热器。应用在管内插入纽带后，其凝结换热系数按管子的表面积计算时可比光管凝结
