柜设计计算书学院：能源与环境学院 专业：热能与动力工程系 班级：热能103班 姓名：学号：目录整体计算流程图 -2 -1冰柜的总体布置 -3 -2冰柜热负荷计算 -3 -2.1箱体漏热量 -3 -2.2开门漏热量 -4 -2.3储物热量 -5 -2.4其它热量 -5 -2.5总热负荷 -5 -3箱体绝热层厚度校核 -5 -4制冷系统热力计算 -6 -4.1制冷系统额定工况 -6 -4.2热物性参数列表 -6 -4.3循环各性能指标计算 -8 -5压缩机选型及热力计算 -8 -5.1压缩机参数计算 -8 -5.2压缩机选取 -11 -5.3压缩机工作系数校核 -11 -5.4冰柜耗电量预算 -11 -6翅片管式冷凝器设计计算 -11 -6.1有关温度参数及冷凝热负荷确定 -11 -6.2翅片管簇结构参数选择及计算 -12 -6.3传热计算 -13 -6.4冷凝器外形尺寸确定 -14 -6.5 风机的选择计算 -15 -7蒸发器的设计 -15 -7.1冰柜蒸发器设计计算 -15 -7.2制冷剂在管内的表面传热系数 -15 -7.3管板式蒸发器空气表面传热系数 -16 -7.4冷冻室蒸发器蒸发面积确定 -18 -8毛细管的计算及选型 -18 -8.1毛细管的长度计算 -18 -8.2毛细管校核 -19 -9制冷剂的充注 -19 -9.1按额定工况法计算 -19 -9.2制冷剂充注量校核 -20 -10 结果 -21 -11 总结 -22 -参考文献 -23 -附图一 -24 -外观尺寸图 -24 -附图二 -25 -控制电路图 -25 -整体计算流程图1冰柜的总体布置根据所提出的任务给出设计条件：1） 使用环境条件:冰柜周围环境温度ta=32°C，相对湿度W=75±5%2） 箱内温度:不高于-18C.3） 箱内有效容积:302.5L4） 制冷系统为单级蒸汽压缩式制冷系统,冷却方式采用直冷式，蒸发器采 用暗盘管（类似于板管式），冷凝器采用翅片管式冷凝器，采用毛细管作 为节流元件.制冷系统图见附件5） 箱体结构：外形尺寸1200mm X 670mm X 950mm（宽X深X高）。
绝热层用 聚氨酯发泡，其厚度根据理论计算和冰箱厂的实践经验选取，其值如 表1-1,箱体结构见附图表1-1箱面门体侧面底面冷冻室70601006） 润滑油选用合成聚酯油作为系统润滑油7） 干燥过滤器选取由课本关于R134a系统干燥过滤器的经验，选取XH7型干燥过滤器2冰柜热负荷计算冰柜热负荷在冰柜设计中是一个重要参数，它与冰柜的箱体结构、冰柜的内 容积，箱体绝热层的厚度和绝热材料的优劣等因素有关热负荷包括：箱体漏热量Q、开门漏热量Q、贮物热量Q和其它热量Q即1 2 3 4Q=Q1+Q2+Q3+Q42.1箱体漏热量箱体漏热量Q1箱体漏热量包括，通过箱体隔热层的漏热量Qa，通过箱门和门封条的漏热 量Qb，通过箱体结构形成热桥的漏热量Qc即Q=Qa+Qb+Qc1（1）箱体隔热层的漏热量Qa，由于箱体外壳钢板很薄，而其热导率入值很 大，所以热阻很小，可忽略不计内壳多用ABS或HIPS塑料板真空成形，最薄 的四周部位只有1.0mm塑料热阻较大，可将其厚度一起计入隔热层，因此箱体 的传热可视为单层平壁的传热过程即Q =KA（t -t ）a 1 2式中A---箱体外表面积，单位为m2传热系数K(单位为W / (m2・K))为1 1—81 a 人 a1 2式中a1箱外空气对箱体外表面的表面传热系数，单位为W/(m2・K)；a2——内箱壁表面对箱内空气的表面传热系数，单位为W/ (m2 • K)； 5——隔热层厚度，单位为m；入一一隔热材料的热导率，单位为W/(m・K)。
在进行箱体隔热层捕热量计算时，要注意到冷冻室和冷藏室的隔热层厚度是 不一样的，应采用分段计算相加后的另外，采用壁板盘管式冷凝器的冰 柜，箱体后壁面的表面温度近似取为冷凝温度tk，也需另外计算该部分漏热量2) 通过箱门与门封条进入的漏热量Qb由于Qb值很难用计算法计算，一般根据经验数据给出，可取Qb%Qa的15% 值3) 箱体结构部件的漏热量Qc箱体内外壳体之间支撑方法不同，Qc值也不同，因此同样也不易通过公式计 算一般可取Qc值为Qa值的3%左右目前采用聚氨酯发泡成型隔热结构的箱体， 无支撑架形成的冷桥，因此Qc值可不计算2.2开门漏热量开门漏热量Q2根据家用冰箱使用情况，近似取开门次数每小时1次，假定每次开门箱内空 气全部被置换成箱外空气，则开门漏热量Q2可按下式计算Q=K2 3.6va式中V一电冰箱内容积，单位为m3 Bn一开门次数；△ h—进入箱体空气达到规定温度时的比焓差，单位为kj/kgva一空气的比体积，单位为m3/kg由各值计算的Q2 =9.9666W2.3储物热量储物热量Q3冰柜的储物热量无明确规定的标准，一般按电冰箱标准的“制冰能力”项提 出的“以电冰箱的内容积0.5%的25°C水，在2h内结成实冰”的规定进行计算。
实冰的具体温度按-2°C至-5°C取值储物热量Q3按下式计算(mct + mr — mc t )1 2 x 3.6Q =3式中m一水的质量，单位kgc一水的比热容，c=4.19kJ/(kg - K)r一水的凝固热(冰的融解热)，r=333kJ/kgcb一冰的比热容，cb=2 kJ/(kg - K)ti匕一水的初始温度和冻结终了温度，单位为C 计算得 Q 3=92.798W2.4其它热量其它热量Q4这里所说的其他热量，是指各种加热器、冷却风扇电机的散发热量，可将其 电耗功率折算热量计入另外，还要考虑开门时漏入的热量，因此，在冰柜箱体 热负荷计算时，为了安全起见一般还增加10〜15%的余度，即以1.1〜1.15Q的热 负荷进行设计2.5总热负荷总热负荷=Q +Q +Q +Q=175.034W12 3 43箱体绝热层厚度校核 设计箱体绝热层时，预先参照国内外冰箱的有关资料设定其厚度，并计算 出箱体表面温度如果箱体表面温度t低于露点温度，则会在箱体表面一 、 一 一 . . 、 w .、 .一 、 -.. 、上产生凝露现象，因此箱体表面温度t必须高于露点温度td，最低限度 t>02C+td w d在达到稳定1传热状态后的表面温度tw可以由下式计算：t = t - — (t -t ) =30.476C>27C w 1 a 12式中t一箱体外表面温度，单位为Ct一箱外空气温度，单位为Ct1一箱内空气温度，单位为C"一箱外空气对箱体外表面的表面传热系数，单位为W/(m2 - K)K一传热系数，单位为W/(m2・K)查设计气候条件下冰箱的露点温度为27C，计算如下式所示0.244 一 一t = 32 — (32 +18)=30.476C>27C w 8所以箱体厚度合适4制冷系统热力计算4.1制冷系统额定工况表2-1制冷系统的额定工况工况参数冷凝温度tk蒸发温度t0回气温度tG过冷温度ts设计例值54.4-2532(80)17参数来源t = 32 + 22.4 k环境温度加上冷凝传热 温差10 =-18 - 7冷冻室温度减 去传热温差蒸气进入压缩机壳体 前状态，括号值为实际 吸入气缸前的过热蒸 气t = 32 -15环境温度减 去过冷度4.2热物性参数列表根据设计冰柜确定的工况和选用的制冷剂，运用压焓图或热力性质表或计算 公式求取有关压力、各点比焓值和过热蒸气比体积，将各参数列于表2-2中，制 冷系统压焓图如图2-1。
Igp.- kPa A图2-1冰柜制冷系统压焓图表2-2热物性参数列表(工质R134a)参数列表单位参数来源设计值冷凝压力p kMPa'=54.4C查热力性质表1.4644蒸发压力p 0MPat =-25C查热力性质表 00.1064出蒸发器时饱和蒸气比焓h1kJ / kgt =-25C查热力性质表 0383.45进压缩机前过热蒸气比焓hikJ / kg32C查热力性质图430.43进压缩机前过热蒸气比体积，Vim 3 / kg32C查热力性质图0.229进气缸前过热蒸气比焓〃 h ikJ / kg80C查热力性质图473.62进气缸前过热蒸气比体积"Vim 3 / kg80C查热力性质图0.267排出过热蒸气温度t2 sCT =[ p f t" * •（，+273） 2 " P ^ 1181.99冷凝温度下饱和蒸气比焓h2kJ / kgtk = 52C查热力性质表424.91排出过热蒸气比焓值〃 h 2kJ / kg，"h "=h 〃 + h2 s - h12 1 门1592.17制冷剂过冷至32°C时比焓h3kJ / kgtk = 52C查热力性质图244.59毛细管节流前液体比焓 (17C)h3kJ / kgt广52C查热力性质图223.38蒸发器入口制冷剂比焓h4kJ / kg， ，' h = h223.38定熵压缩蒸气比焓值(32C)h2 skJ / kgtk = 52C查热力性质图500.63定熵压缩蒸气比焓值（80煽）h2 skJ / kgtk = 52°C查热力性质图556.014.3循环各性能指标计算(1) 单位制冷量q0 = h1 - h4 =(383.45— 223.38)kJ / kg = 160.07J / kg(2) 单位体积制冷量V1160.07 [(3)单位等熵压缩功kJ / m3 = 698.74kJ / m30.229w = h2 - h： =(500.63-430.43)kJ/ kg = 70.2kJ / kg(4) 制冷系数q 160.07 1 山£=金= =1.94① 82.390(5) 单位冷凝热量qK = h" h； =(584.7175 - 223.38)kJ / kg = 361.3375kJ / kg(6) 制冷剂循环量175 x 3.6160.07kg / h = 3.94kg / h式中Q----冰柜的总热负荷值。
7）冷凝器热负荷Qk = G q^ = 3.94x 361.3375kg / h = 395.04W(8) 压缩机实际吸入过热蒸气量V = Gv ' = 3.94x 0.229m3 / h = 0.90163m。