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1、郑州轻工业学院本科毕业设计（论文）题 目 HX-3060 恒温循环器 学生姓名 尧 红 超 专业班级 热能与动力工程09-2班 学 号 540902020249 院（系） 机电工程学院 指导教师(职称) 胡春霞(讲师) 完成时间 2013年5月20日 HX-3060 恒温循环器目 录中文摘要I英文摘要II1 单级蒸汽压缩制冷系统概述31.1 单级蒸气压缩制冷系统31.1.1 单级蒸气压缩式制冷系统组成31.1.2 单级蒸气压缩式制冷系统中各部件的作用31.2制冷剂41.2.1制冷剂分类41.2.2制冷剂满足的要求51.2.3制冷剂的替代61.3换热器的选择71.4节流装置的选用81.5压缩机的
2、选择91.6制冷系统的过冷与过热92 循环的热力计算102.1 设计参数的确定122.2 循环热力计算123 系统主要设备选型133.1 压缩机选型133.1.1 计算压缩机在名义工况下的制冷量并校核143.2 冷凝器设计153.2.1 冷凝器结构规划及有关参数163.2.2 空气侧传热系数计算173.2.3 管内R410A冷凝时表面传热系数计算183.2.4 计算所需传热面积193.2.5 风侧阻力计算及风机选型203.3 蒸发器设计203.3.1 蒸发器的分类203.3.2 载冷剂选择243.3.3 蒸发器选择及有关参数263.4 节流装置293.5 管路系统344制冷装置辅助设备的选择3
3、44.1干燥过滤器344.2视液镜354.3电磁阀374.4压力控制器364.5单向阀374.6水泵384.7隔热层的选择40结束语43致谢44参考文献45HX-3060 恒温循环器HX-3060 恒温循环器摘 要本文的目的是为了设计一台采用环保制冷剂R404A的恒温循环器。恒温循环器又称低温浴槽，是自带制冷和加热的高精度恒温源。可在浴槽内进行恒温实验，或通过软管与其他设备相连，作为恒温源配套使用，如旋转蒸发器、电泳仪、粘度计、医用冷帽、降温毯等。或用于给其它设备进行循环冷却，如电镜、分子泵、离子泵、扩散泵、微波治疗机等。本次设计采用单级压缩蒸气制冷循环进行热力计算。根据制冷的基本原理知识，从
4、单级压缩的工作原理，本文较为详细的介绍了恒温循环器的设计计算过程，包括制冷剂、载冷剂的选择，工况基本参数的确定，制冷循环主要部件的设计计算，如压缩机的选型计算，节流结构的选型计算，蒸发器的设计，冷凝器的设计计算。为了完善制冷的技术性能，并保证其可靠的进行，还需要一些辅助设备，可以进行一些选型计算来选择所需要的辅助设备。此次设计关键在蒸发器、冷凝器的设计计算、压缩机的选型计算等。关键词 制冷剂R404A /换热器/节流装置/压缩机/冷凝器The HX-3060 constant temperature circulatorABSTRACTThe purpose of this paper is
5、to constant temperature circulator design a use of environmentally friendly refrigerant R404A. Constant temperature circulator is also called low temperature bath, is of high precision constant temperature source with refrigerating and heating. Can be constant temperature experiment in the bath, or
6、connected with other equipment supporting the use of hose, as a constant temperature source, such as a rotary evaporator, electrophoresis, viscometer, medical cold cap, cooling blanket. Or for other equipment cooling, such as electron microscopy, molecular pump, ion pump, diffusion pump, microwave t
7、herapy machine. This design adopts single stage vapor compression refrigeration cycle thermodynamic calculation. According to the basic principle of knowledge of refrigeration, from the working principle of single stage compression, this paper introduces in detail the design and calculation process
8、of constant temperature circulator, includes a refrigerant, refrigerant selection, to determine the basic parameters, design and calculation of main parts of refrigeration cycle, such as compressor selection calculation, calculation and selection of throttling structure the design calculation, evapo
9、rator, condenser design. In order to improve the technical performance of refrigeration, and ensure its reliable, also need some auxiliary equipment, can undertake some selection to select the auxiliary equipment needed. The design of the key in the evaporator, condenser, compressor design calculati
10、on of type selection calculation.KEY WORDS refrigerant R404A，heat exchanger，throttling device，compressor，condenserII1 单级蒸汽压缩制冷系统概述1.1 单级蒸气压缩制冷系统一个典型的单级蒸气压缩式制冷系统由压缩机、冷凝器节流元件和蒸发器四个部分组成。四个部件之间用管道连接起来就组成了一个简单的单级蒸汽压缩制冷系统。1.1.1 单级蒸气压缩式制冷系统组成单级蒸气压缩式制冷系统由压缩机、冷凝器、节流元件和蒸发器组成。其工作过程如下：制冷剂在蒸发压力下沸腾，蒸发温度低于被冷却物体或流体
11、的温度。压缩机不断地抽吸蒸发器中产生的蒸气，并将它压缩到冷凝压力，然后送往冷凝器，在冷凝压力下等压冷却和冷凝成液体，制冷剂冷却和冷凝时放出的热量传给冷却介质（通常是水或空气）与冷凝压力相对应的冷凝温度一定要高于冷却介质的温度，冷凝后的液体通过膨胀阀或其它节流元件进入蒸发器。当制冷剂通过膨胀阀时，压力从冷凝压力降到蒸发压力，部分液体气化，剩余液体的温度降至蒸发温度，于是离开膨胀阀的制冷剂变成温度为蒸发温度的两相混合物。混合物中的液体在蒸发器中蒸发，从被冷却物体中吸取它所需要的气化潜热1。混合物中的蒸气通常称为闪发蒸气，在它被压缩机重新吸入之前几乎不再起吸热作用。1.1.2 单级蒸气压缩式制冷系统
12、中各部件的作用在整个循环过程中，压缩机起着压缩和输送制冷剂蒸气并造成蒸发器中低压力、冷凝器中高压力的作用，是整个系统的心脏；压缩机是用来把低压制冷剂蒸汽变成高压的制冷剂蒸汽的一个机器。压缩机的吸气端和蒸发器相连，吸收低压的制冷剂蒸汽；另一端与冷凝器相连，把高压的制冷剂蒸汽排到冷凝器冷凝；制冷剂蒸汽通过压缩后温度和压力都升高了，压缩机消耗外界的功，把这部分功转变成了制冷剂蒸汽的能量，即制冷蒸汽的焓值2。 节流阀对制冷剂起节流降压作用并调节进入蒸发器的制冷剂流量。节流元件是将高温高压的制冷剂液体变成低温低压的制冷剂液体的一个元件，制冷剂在节流元件中流动的过程称为节流，节流过程可近似的看作绝热过程。
13、蒸发器是输出冷量的设备，制冷剂在蒸发器中吸收被冷却物体的热量，从而达到制取冷量的目的。蒸发器是低温低压的制冷剂液体与需要制冷的介质进行热交换的器件，需冷介质进行热交换后放出热量温度降低，制冷剂在蒸发器中吸热蒸发是在等温条件下进行的，相应的温度和压力称之为蒸发温度和蒸发压力，单位时间内制冷剂在蒸发器中从需要制冷的介质中吸收的热量称为蒸发器的制冷量，也是整个系统的制冷量。冷凝器是输出热量的设备，从蒸发器中吸取的热量连同压缩机消耗的功所转化的热量的冷凝器中被冷却介质带走。冷凝器是将高温高压的制冷剂蒸汽变成高温高压的制冷剂液体的一个换热设备，高温高压的制冷剂蒸汽在冷凝器中与冷却介质进行热交换而得到液化
14、。液化过程是在等温等压下进行的，此时的温度成为冷凝温度，压力成为冷凝压力。单位时间内制冷剂在冷凝器中向冷却介质排放的热量称为冷凝器的热负荷。根据热力学第二定律，压缩机所消耗的功（电能）起了补偿作用，使制冷剂不断从低温物体中吸热，并向高温物体放热，从而完整个制冷循环。1.2制冷剂制冷剂又叫冷媒、制冷工质，是指在制冷系统中实现制冷循环的工作介质。在压缩式制冷循环中，利用制冷剂的相变传递热量，即制冷剂在蒸发过程吸热，在冷凝过程放热。它是在制冷系统中不断循环并通过其本身的状态变化以实现制冷的工作物质。制冷剂在蒸发器内吸收被冷却介质（水或空气等）的热量而汽化，在冷凝器中将热量传递给周围空气或水而冷凝。1
15、.2.1制冷剂分类制冷剂又叫冷媒、制冷工质，是指在制冷系统中实现制冷循环的工作介质。在压缩式制冷循环中，利用制冷剂的相变传递热量，即制冷剂在蒸发过程吸热，在冷凝过程放热。常用的制冷工质可分为CFCs、HCFCs 、HFCs三大类，而前二者属于被替代类制冷剂3。制冷剂的具体分类如下所示：无机化合物H2O，NH3，CO2 饱和碳氢化合物的卤素（氟氯溴）衍生物（俗称氟利昂）,主要为甲烷和乙烷的衍生物。如R12，R22，R134a.饱和碳氢化合物 ,如丙烷C3H8，异丁烷。 不饱和碳氢化合物：乙烯C2H4，丙烯C3H6。共沸混合制冷剂 R502 非共沸混合制冷剂R404a1.2.2制冷剂满足的要求制冷工质或制冷剂的选择对制冷循环及制冷机的性能有重大影响。制冷剂根据其不同的应用场合有着不同的要求，通常需要满足以下要求：1） 制冷剂的热力性质好。2） 制
