挂式空调多少钱一台

湘潭大学

毕业设计说明书

题目：KFR-26GW分体壁挂式无氟家用冷暖空调设计计算

学院：机械工程学院

专业：热能与动力工程

一、设计任务：设计一台KFR—32GW分体挂壁式无氟家用冷

暖空调器，名义制冷量Q0=2600W，名义制热量Q1=3600W，工质为

R410A。

二、设计目的：通过房间空调器的设计，综合应用所学的基础

理论和专业知识，分析和解决问题，掌握家用空调产品设计和

开发的基本方法和技能，了解家用空调器的发展趋势，为今后

更好的从事相关工作和学习打下良好基础。

三、设计步骤：

1）设计工况和设计参数的确定

2）制冷循环的热力计算

3）压缩机的选择

4）热泵循环热力计算

5）冷凝器设计计算

6）蒸发器设计计算

7）毛细管的选择计算

8）四通换向阀的选择

9）风机及配用电机的选择

10）制冷剂充灌量的计算

11）无氟家用冷暖空调热力经济性指标核算

12）管路及辅助设备的选择

四、设计成果：

1、压缩机

本设计选用西安庆安制冷设备股份有限公司的空调用A系

列YZC-A090RY2全封闭滚动转子式压缩机。

参数如下：

名义制冷量：3580W

电源：DC3600rpm

能效比：

2、冷凝器

本设计采用强迫对流式空冷冷凝器。其结构示意如图2所

示。

参数如下：

传热管：紫铜管，φ10×

翅片：厚度，波纹行整张铝制套片

节距：2mm

迎风面管心距S1=25mm

管簇排列采用正三角形叉排

冷凝器厂：500mm

冷凝器宽：

冷凝器高：

空气流通方向上的管排数：4

迎风面上管排数：10

冷凝器传热系数：2·K

图2空冷式冷凝器主题结构示意图

3、蒸发器

本设计采用强制对流的直接蒸发式蒸发器。结构与冷凝器相

近。

参数如下：

传热管：紫铜管，φ10×

翅片：厚度，连续整体式铝套片

节距：

迎风面管心距S1=25mm

管簇排列采用正三角形叉排

蒸发器长：550mm

蒸发器宽：

蒸发器高：

空气流通方向上的管排数n:2

迎风面上管排数N：9

蒸发器分路数：3

蒸发器传热系数：2·K

4、节流装置

本设计选用毛细管作为节流装置。

参数如下：

di，L=1.7mm（图解法选型）

5、四通换向阀

本设计选用型号为DFH5的四通换向阀。

参数如下：

名义容量：4500W

进气接管外径尺寸：8mm

排气接管外径尺寸：10mm

6、风机及配用电机

（1）室外风机，本设计选择轴流式风机。FZL型系列轴流

式通风机，型号为350FZL-02型。

参数如下：

风机：

台数：1台

风量：18000m3/h（30m3/min）

全压：100Pa

风叶直径：350mm

配用电机：

转速：1400r/min

电动机输入功率：100W

电压：220V

相数：1相

频率：50Hz

（2）室内风机，本设计选择贯流式风机。型号为GL40×260

型。

参数如下：

风机：

台数：2台

叶轮名义直径：40mm

叶轮长度：260mm

配用电机：

电机输入功率：15W

室内风机与室外风机的大致结构分别如图3和图4

图3轴流风机示意图

图4贯流风机示意图

五、设计计算

（一）设计工况选定

1、房间空调器工作的环境温度的确定

根据GB/T7725-2004中的，对于热泵型空调器通常工作的环境

温度为-7℃-43℃（T1气候类型），取参数如下：

2、室内外空气状态参数的确定

制冷运行：

室内干求温度27℃室内湿球温度19℃

室外干球温度35℃室外湿球温度24℃

制热运行：

室内干球温度20℃室内湿球温度15℃（最大）

室外干球温度-7℃室外湿球温度-8℃

3、房间暖空调运行参数的确定

根据文献[2]P289表7-11和P290表7-14，选取参数如下：

蒸发温度t0℃

冷凝温度t0℃

有效过热度5℃

有效过冷度5℃

吸气温度20℃

（二）制冷循环的热力计算

1、循环参数及压焓图

名义工况下，制冷循环参数及室内。外空气参数如下：

蒸发温度℃，冷凝温度℃，膨胀阀前液体温度℃，出口温度15℃，

吸气温度20℃；

室内干球温度27℃，湿球温度℃，

室外干球温度35℃，湿球温度24℃。

根据条件回执循环的p-h图，如图所示。

图2-1循环过程在p-h图上的表示

各点参数值，根据软件制冷剂物性参数，输入已知参数值，计

算，得循环个特点的状态参数如下表1：

状态点p/MPat/℃h/(kJ/kg)v/(m3/kg)

1

1′15433

1″20439

2475

3304

4284

5

2、热力计算

（1）基本性能指标的计算

○

1

单位质量制冷量q0(kJ/kg)

q0=h1′-h5=h1′-h4=433-284kJ/kg=149kJ/kg

○

2

单位理论功ω0(kJ/kg)

ω0=h2-h1″=475-439kJ/kg=36kJ/kg

○

3

制冷系数ε0

ε0=

q

0

ω

0

=

149

36

○

4

容积系数λv

λv=1-c[(

p

k

p

0

)1/k-1]

式中，c——相对余隙容积，取为1.2%

pk——冷凝压力（排气压力）（Pa）

p0——蒸发压力（吸气压力）（Pa）

k——工质等熵指数，取

λv

○

5

压力损失系数λp

λp=1

○

6

温度系数λT

λT=ATk-B（T1-T0）

式中，Tk——冷凝温度

T0——蒸发温度

T1——压缩机前吸气温度

对R410A：×10-3，×10-3，所以，

λT

○

7

泄露系数λl

近似取λl=λv

○

8

输气系数λ

λ=λvλpλTλl

○

9

压力比ε

ε=

p

k

p

0

(2)当总制冷量Q0已给定，设计或选配压缩机

○

1

制冷剂的循环量qm

qm=

Q

0

q

0

=

2.6

149

○

2

压缩机的实际输气量qv,s

qv,s=qmv1″××10-3m3/s

○

3

压缩机的理论输气量qv,th

qv,th=

qv,

s

?

=×10-4m3/s

求出的qv,th的数值可作为设计或选配压缩机的依据。

（3）计算压缩机的功率

○

1

压缩机的理论功率Pt

Pt=qmω0×

○

2

压缩机的指示效率ηi

ηi=

式中，v1″——吸入点比体积，单位m3/kg

ε——压力比

Δpsm、Δpdm——吸、排气阀平均压力降，单位Pa

h1″、h2——压缩开始及终了时的比焓，单位为J/kg

k——工质的等熵指数

取k=1.33,Δpsm=0,Δpdmk则

ηi=0.8127

○

3

压缩机的机械效率ηm

取ηm

○

4

压缩机的指示功率Pi

Pi=

P

t

η

i

=

0.63

0.8127

○

5

压缩机的轴功率Pe

Pe==

○

6

电动机效率ηmo

取ηmo

○

7

电效率ηel

ηel=ηiηmηmo

○

8

输入电功率Pel

Pel=

P

t

?

el

=

0.63

0.679

（4）实际制冷系数εs的计算

εs=ε0ηiηm××0.95=

（三）压缩机的选择

1、压缩机类型的选择

由于滚动转子式压缩机效率高，可靠性高，零部件少。功耗

小，省电，综合起来，更适合空调器的需要。因此，本设计选用

滚动转子式压缩机。

2、压缩机型号选择

因为本设计的设计工况与压缩机的测试工况一致，所以所选

压缩机不用在经过测试。根据额定制冷量，查文献，选用西安庆

安制冷设备股份有限公司的空调用A系列YZC-A090RY2全封闭滚

动转子式压缩机，针对工质R410A，额定制冷量为2850W，电源

为DC3600rpm，均能满足设计要求。

（四）热泵循环热力计算

空调机由制冷向制热的转变主要是靠四通换向阀改变制冷

剂在系统中的流路，故其计算参照制冷循环热力计算。计算方法

参照文献[8]P21。

1、单位吸热量

qe(kJ/kg)

qe=h1′-h5=433-284=149kJ/kg

2、单位理论功ω

0(kJ/kg)

ω0=h2-h1″=475-439=36kJ/kg

3、单位实际功ω

e(kJ/kg)

ωe===46.61kJ/kg

4、电机输入单位理论功ω

el

ωel==

46.61

0.88

=52.97kJ/kg

5、压缩机实际排气状态焓值h2′(kJ/kg)

h2′=h1″+ωelƒ×0.9=486.7kJ/kg

6、单位制热量qh′(kJ/kg)

qh′=h2′-h4-284=202.7kJ/kg

7、循环制热系数εh′

εh′==

202.7

52.97

8、压缩机质量流量qma(kJ/kg)

qma=

q

vt

?

v

v

se

=

9、热泵制热量Qh(W)

Qh=qmaqh′×202.7=4.054KW=4054W

10、压缩机的轴功率Pe(W)

Pe=qmaωe×

11、电动机输入功率Pel(W)

Pel=qmaωel×52.97=1.059KW=1059W

(五)冷凝器设计计算

1、冷凝器类型选择

本次设计选用强迫对流空冷式冷凝器（如图2）。其原因如下：

首先，空冷式冷凝器不需要用水，冷却系统更为简单，省去

了水处理及除水垢方面的费用。因此，随着近年来，水资源日趋

紧张，所以已经大量使用空冷式冷凝器。

其次，强制对流用于小型空调制冷装置，空气以2~3m/s的

迎面风速横向掠过管束带走制冷剂的冷凝热，由于空气侧的放热

系数极低，为强化传热，在传热管上加有肋片。

2、冷凝器计算

○

1

由有关温度参数及冷凝热负荷确定各有关温度参数

其取值见表二

表2冷凝器温度参数表

项目参数值（℃）项目参数值（℃）

冷凝温度tk进出口空气温差ta2-ta110

进口空气干球温度ta135出口空气干球温度ta245

对数平均温差

θm=(ta2-ta1)/㏑[(tk-ta1)/(tk-ta2)]

=(45-35)/㏑[(54.4-35)/(54.4-45)]

℃

根据R410A的压焓图，将冷凝的焓差与蒸发的焓差相比得到冷凝

负荷系数，C0，则冷凝负荷

Qk=C0Q0×

○

2

翅片管簇结构参数选择及计算

选择φ10㎜×㎜的紫铜管为传热管，选用的翅片是厚度δƒ

㎜的波纹型整张铝制套片。取翅片节距Sƒ=2㎜，迎风管心距S1=25

㎜，管簇排列采用正三角形叉排。

每米管长各有关传热面积分别为：

1、每米管长翅片侧面面积aƒ

af=2[S1S2-(π/4)Dd

2]/Sf

2×

√

3

2

-×222/m

注：翅片一般有一次翻边，且利用翻边保证均匀的翅片节距，则

翅片根部外沿直径db=d0+2dƒ=10+2×㎜㎜;又波纹片侧面积

与平片侧面积误差很小，按平面计算。

2、每米管长翅片间管面面积ab

ab=πdb(Sf-δf)/Sf

=π××2/m

2/m

3、每米管长翅片侧总面积a0f

因翅片厚度δf较小，翅顶面积忽略不计，则

a0f=af+ab

22/m

4、每米管长管内面积ai

ai=πdi=π×22/m

由文献[5]P201附录8干空气的热物理性质（×105）查得空气在

平均温度tm=4℃，该条件下，Cpa=1005J/(kg·k)、λ

a=0.0276W/(m·k)、γa×10-6m2/s,在进风温度ta1=35℃条件下，

ρa

3

冷凝器所需空气体积流量

qv=Qk/[ρaCpa(ta1-ta2)]

×1005×10)

3/s

选取迎面风速ωy,则迎风面积

Ay=qv/ωy

2

取冷凝器迎风面宽度即有效单管长l，则冷凝器的迎风面高度

H=Ay/l,对叉排管簇，迎风面上的管排数分别为N=H/S1-1/2

由于冷凝器有效单管长l、迎风面高度H、迎风面排管数N

这三个量互相联系，且它们的值影响到后面流通方向管排数n的

校核，所以留到后面与流通方向管排数n一起计算，这里只列出

公式。

○

3

进行传热计算

确定所需传热面积Aof、翅片总管长L及空气流通方向上管

排数n，若采用整张波纹翅片及密翅片的叉排管簇，则空气侧传

热系数由文献[3]公式（6-11）乘以再乘以进行计算。

预计冷凝器在空气流通方向上的管排数n=4，则翅片宽度

b=4S1cos30°=4××

√

3

2

微元最窄截面的当量直径

de=[2(S1-db)(Sf-δf)]/[(S1-db)+(Sf-δf)]

=[2×(25-10.3)(2-0.15)]/[(25-10.3)+(2-0.15)]

㎜

最窄截面风速

ωmax=S1Sfωy/[(S1-db)(Sf-δf)]

=25×2×2.5/[(25-10.3)(2-0.15)]

因为b/de

Ref=ωmaxde/γa××10-6

查文献[3]表6-25和表6-26，用插入法求得Ψ，

n=0.623,C=1.151,m=-0.210,则空气侧表面传热系数

aef=CΨRef

n(

b

d

e

)m××

××

0.0276

0.0033

××(26.4)××

=64.09W/(m2·k)

因为tk℃，通过软件制冷剂物性参数计算可得R410A的饱和

液物性：λ（m·℃），ρ3,

γ×103J/kg,μ×10-4Pa·s

则物性集合系数B

B=（λ3ρ2gγ/μ）

式中，λ——冷凝液的导热系数

ρ——冷凝液的密度

γ——制冷剂的比潜热

μ——冷凝液的动力黏度

所以，

B=（3×2×××103／×10-4）

则制冷剂在管内凝结的表面传热系数

αkii(tk-twi)

×××(54.4-twi)

=3510（54.4-twi)

翅片相当的高度由文献[3]公式6-16计算得，

h′=d0/2(S1/d0㏑(CS1/d0)]

式中，是由于按等边三角形叉排排列

h′=

0.01

2

(

0.025

2

-1㏑

0.025

2

取铝片热导率λ=203W/m·K,由文献[3]公式6-15计算翅片

参数m，即

m==-1

由文献[3]公式6-14计算翅片效率

即ηf=

th(mh

'

)

mh'

=

表面效率由文献[3]公式6-13计算得

即η0=（afηf+ab）/(af+ab)

×0.88+0.0299)/(0.4579+0.0299)

忽略各有关污垢热阻及接触电阻的影响，则twi=tw0=tw,将计

算所得有关各值代入文献[3]公式6-20

αkiai(tk-tw)=αofη0aof(tw-tm)

式中，tw——壁面平均温度

tw0——外壁面温度

twi——内壁面温度

tm——空气进出口平均温度

tm=（ta1+ta2）/2=(35+45)/2=39℃

所以，

3510×（w）××0.4878(tw-39)

w)=0.2826(tw-39)

选取适当的tw，使上式左右两边相等，

用试凑法，解上式得tw℃

代入文献[3]公式6-17中，则R410A在管内的凝结表面传热

系数为

αki=3510(54.4-49.9)W/m2·K=2409W/m2·K

取管壁与翅片间接触电阻rb

2·K/W,空气侧尘埃垢层热阻

r0=0.0001m2·K/W,紫铜管热导率λ=393W/（m·K）

文献[3]公式6-21计算冷凝器的总传热系数

K0=1/[(1/αki)(aof/ai)+(δ/λ)(aof/am)+r0+rb+1/(αofη0)

式中，δ——紫铜管壁厚

am——紫铜管每米管长平均面积

am=

π

2

(di+d0)=

π

2

所以

K0=

W/m2·K

=34.64W/m2·K

冷凝器的所需传热面积

Aof=Qk/(K0θm×2

所需有效翅片管总长

L=Aof/aof

空气流通方向上的管排数

n=

L

lN

对有效单管长l、迎风面高度H、迎风面管排数N、空气流

通方向管排数n进行组合计算，计算结果，列于表3

表3组合计算结果

项目来源或计

算公式

方案1方案2方案3方案3方案5方案6

有效单管长l(m)选取

迎风面高度H（m）

H=

Ay

l

迎风面上管排数N

N=

H

S1

-1

2

6788910

空气流通方向管排数n

n=

L

lN

分析组合计算所得出的结果和实际生产经验可知，为了保证

室外机组的轴流式风机给冷凝器送风均匀，宜选取方案6，

且方案6的外形更加美观。因此，迎风面上的管排数为10，

所以最终所设计的冷凝器迎风面高H=10×

(六)蒸发器设计计算

本设计采用直接蒸发式空气冷却器，并采用强制对流方式。

其主要优点如下：

1、结构紧凑，安装尺寸小；

2、不用载冷剂，而直接靠液态制冷剂的蒸发来冷却空气，

冷损失少，且房间降温速度快，启动运行时间短。

3、管理方便，易于实现运行过程自动化。

1、蒸发器进口空气状态参数

蒸发器进口处空气干求温度t1g=27℃，湿球温度t1s℃，查得，空

气的h-d图，得蒸发器进口处湿空气的相对湿度φ=48%，比焓值

h1=56kJ/kg（干空气），含湿量d1（干空气）。

2、风量及风机的选择

蒸发器所需风量一般按每KW冷量取3/s的风量，故蒸发器风

量为qv×3/s=513m3/h

3、蒸发器进、出口空气焓差及出口处空气焓差值

蒸发器进、出口空气焓差

Δh=h1-h2=Q0/(ρqv′×

蒸发器出口处空气焓值

h2=h1-Δ

设蒸发器出口处空气的相对湿度φ2=90%，则蒸发器出口处空气

的干球温度t2g=17.05℃，含湿量d2。将h-d图上空气的进、出

口状态点1、2相连，并延长与饱和线相交，得t3=℃，h3=kJ/kg。

4、选定蒸发器的机构参数

采用强制对流的直接蒸发式蒸发器，连续整体式铝套片。紫铜管

为φ10×，翅片选用δf的铝套片，翅片间距Sf。管束按正三角

形叉排排列，垂直于流动方向管间距S1=25mm,铝片热导率λ

=203W/（m·K）。

5、计算几何参数

翅片为平直套片，考虑套片后的管外径为

db=D0+2δf=(10+2×

以图6-1示出的计算单元为基准记性计算，沿气流流动方向的管

间距为

S2=S1cos30°=25×

√

3

2

每米管长翅片的外表面积

af=2(S1·S2-

π

4

db

2)×

=2[25×

π

4

×(10.3)2]×m2/m

=0.5088m2/m

每米管长翅片间的管子表面积

ab=πdb(Sf-δf)×

1

1000Sf

=π××(1.8-0.15)×m2/m

=0.0321m2/m

每米管长的总外表面积

aof=af+ab=0.5088+0.0321m2/m=0.5409m2/m

每米管长的外表面积

ab0=πdb×1=π××1m2/m=0.0324m2/m

由以上计算可得

aof/ab0

每米管长的内表面积

ai=πdi×1=π××1m2/m=0.0283m2/m

肋化系数

τ=aof/ai

肋通系数

它是指每米肋管外表面与迎风面积之比，即

a=aof/S1

净面比

它是指最窄流通断面积与迎风面积之比，即

ε=(S1-db)(Sf-δf)/（S1Sf）=

6、计算空气侧干表面传热系数

（1）空气的物性

空气的平均温度为

tf=(ta1+ta2)/2=(27+17.05)/2=22℃

由文献[6]附录5大气压力（×105Pa）下干空气的热物理性质查

得空气在22℃下的物性为：

ρf

3

Cpf=1005J/(kg·K)

prf

vf×10-6m/s

(2)最窄截面处空气流速

取迎风风速ωf=2.5m/s,则最窄面处流速为

ωmax=ωf/ε

(3)干表面传热系数

干表面传热系数可用文献[3]公式6-47计算

α4（ωmaxd0/vf）(aof/ab0)

××（×）/（×10-6）×

α0=α4ρfωmaxCpf/（prf）2/3

×××W/(m2·K)

=58.05W/(m2·K)

7、确定空气在蒸发器内的状态变化过程

根据给定的空气进出口温度湿空气的h-d图（图6-2）可得，

h1=56kJ/kg,h2=45.21kJ/kg,d1=11.3g/kg,d2=11.05g/kg。

在图6-2上连接空气的进出口状态点1和点2，并延长与饱和空

气线（φ）相交于ω点，该点的参数是hω″=43.3kJ/kg,tω℃，

dω″。

在蒸发器中空气的平均比焓为

hm=hω″+(h1-h2)/㏑[(h1-hω″)/(h2-hω″)]

=43.3+(56-45.21)/㏑

56-43.3

45.21-43.3

在h-d图上按过程线与hm线的交点读得tm℃，dm。析湿系数可由

下式确定

ζ（dm-dω″）/(tm-tω

11.1-10.7

20.5-15.4

8、循环空气量的计算

qm,da=Q0/(h1-h2)=kg/h=950.88kg/h

进口状态下干空气的比体积可由下式确定

v1=RaT11)/Pb=m3/kg

=0.865m3/kg

故循环空气的体积流量为

qv,a=qm,dav1×3/h=822.51m3/h

9、空气侧当量表面传热系数的计算

当量表面传热系数

αj=ζα0(ηfaf+ab)/(af+ab)

对于三角形叉排排列的平直套片管束，翅片效率ηƒ可由文献[3]

公式6-25计算，叉排是翅片可视为六角形，而且此时翅片的长

边距离和短边距离之比

A

B

=1。且

ρm=B/db=25/10.3=2.4,故

ρ′ρm

√

A

B

-0.3×25

10.3

√

1-0.3

肋片折合高度为

h′=

d

b

2

(ρ′㏑ρ′)

=

10.3

2

×㏑

m==m-1-1

故在凝露工况下的翅片效率为

ηf=

th(mh

'

)

mh'amb

=

当量表面传热系数为

α××()W/(m2·K)=60.72W/(m2·K)

10、管内R410A蒸发时表面传热系数的计算

查文献[5]附表8，得R410A在t0℃时的物性为：

饱和液体比定压热容Cpl·K

饱和液体焓hl

饱和蒸汽焓hg

饱和液体密度ρl=1140kg/m3

饱和蒸汽密度ρg=38kg/m3

汽化热γ

饱和压力Ps×103kPa

液体黏度μl×10-6Pa·s

液体热导率λl=0.099W/(m·K)

液体普朗特数Prl

R410A在管内蒸发的表面传热系数可由文献[1]P115公式4-5计

算

αi=αl[C1(C0)C2(25Fr1)C5+C3(b0)C4Ffl]

αl=0.023[]

C0=(

1-x

x

)()

B0=

q

gr

Fr1=

g

2

9.8?

l

2D

i

式中，αi——管内沸腾的两相表面传热系数，单位为W/（m2·K）

αl——液相单独流过管内的表面传热系数，单位为W/

（m2·K）

C0——对流特征数

B0——沸腾特征数

Frl——液相弗劳德数

g——质量流率，单位为kg/(m2·K)

x——干度

Di——管内径，单位为mm

μl——液相动力黏度，单位为Pa·s

λl——液相热导率，单位为W/（m·K）

Prl——液相普朗特数

ρg——气相密度，单位为kg/m3

ρl——液相密度，单位为kg/m3

q——热流密度，单位为W/m2

r——汽化潜热，单位为J/kg

Ffl取决于制冷剂性质的无量纲系数，按文献[1]表4-2，各种制冷

剂Ffl的取值，所以取Ffl

上式中C1、C2、C3、C4和C5为常数，它们的值取决于C0的大小

当C0＜

C1=1.1360C2=-0.9C3=667.2C4=0.7C5

当C0＞

C1=0.6683C2=-0.2C3=1058.0C4=0.7C5

以下开始代数计算：

首先计算R410A进入蒸发器是的干度x1，可由文献[7]P843-53

计算

hs=hgx1+(1-x1)h1

R410A在蒸发器入口处的hs=284kJ/kg,t0℃，则

x1=（hs-hl）/(hg-hl)

=(284-212.29)/(424.51-212.290)

又知出口干度x2，则R410A的总质量流量为

qm==

作为迭代计算得初值，取qi=12000W/m2。R410A在管内的质量流

速g=125kg/(m2·s),则总流通截面积为

A==×10-4m2

每根管子的有效流通截面

Ai==π×2/4m2×10-5m2

蒸发器的分路数

Z=

A

A

i

=

去Z=3，则每一分路中R410A的质量流量为

qm,d=qm

每一分路中R410A在管内的实际质量流速

gi==kg/(m2·s)=111.5kg/(m2·s)

于是，

B0==kg/(m2·×10-4

C0=()×()=()×()

=(

1-0.669

0.669

)×(

38

1140

)

＜

所以

C1=1.1360C2=-0.9C3=667.2C4=0.7C5

Frl==

Rel==

αl=0.023(Rel)(Prl)

×(2135.9)×(2.19)×

0.099

0.009

αi××(0.104)×(25×0.108349)××10-4)×2.2]W/(m2·K)

=3039.34W/(m2·K)

11、传热温差的初步计算

θm℃

12、传热系数的计算

K0=

式中，rf——考虑外表面积积灰等所形成的附加热阻，对于空调

用蒸发器，可取rf

2·K/W,所以取rf=0.0002m2·K/W,故

K0=W/(m2·K)=43.56W/(m2·K)

13、核算设定的qi值

q0=K0θm×2=620.73W/m2

qi′=τq0×620.73=11862W/m2

偏差×100%=

12000-11862

12000

×100%=1.15%

计算表明，设定的qi初值12000W/m2与核算的11788W/m2较接近，

偏差小于2.5%，故设定有效。

14、蒸发器的结构尺寸的确定

蒸发器所需的表面传热面积

Ai′=

Q

0

q

i

=

2850

12000

m2=0.2375m2

Ao′=

Q

0

q

o

=

2850

620.73

m22

蒸发器所需传热管总长

lt′==

4.6

0.5409

迎风面积

Af=

q

v,a

?

f

=m22

取蒸发器长（即每根肋管的有效长度）L=550mm，蒸发器高

H=230mm。已选定垂直于气流方向的管间距为S1=25mm,故垂直于

气流方向的每排管子数为

N=

H

S

1

=

230

25

=9.2取为9

则最终所设计的蒸发器的高为H=9×

实际迎风面积Af×2

深度方向（沿气流流动方向）为2排，共布置18根传热管，传

热管的实际总长度为

lt×

蒸发器宽（即沿气流方向的平板长）

B=2S2=2×

(七)节流装置的选择计算

毛细管是最简单的节流装置，它无运动部件，不易发生故障，运

行可靠。适合于蒸发温度变化范围很小、负荷比较稳定的制冷设

备，如家用冰箱、房间空调器、除湿机等小型全封闭式制冷装置。

因此，本设计选用毛细管作为节流装置。

1、毛细管的选择计算

为制冷设备选配节流用毛细管时，一定要使毛细管的长度、内径

与制冷装置的工况条件相匹配。目前选配毛细管的方法，一般用

计算法或图解法初步估算毛细管的内径和长度，然后用实验方法

确定毛细管最佳尺寸。在本设计中由于条件有限，不能够进行实

验，所以只能选用图解法进行初步估算

○

1

初步估算毛细管的内径和长度

实际应用中，选择毛细管时，首先计算毛细管的相对流系数φ，

φ表示每根毛细管的实际流量qm与标准毛细管流量qma之比值，

即φ=qm/qma。

式中，φ——毛细管的相对流系数

qm——每根毛细管的实际流量

qma——标准毛细管流量

qm的数值由热力计算中求得的制冷剂循环量除以蒸发器的分路

数而获得，由前面的计算可知，

制冷剂循环量

qm′×10-3

蒸发器分路数

Z=3

则，每根毛细管的实际流量

qm=

62.64

3

qma的数值由标准毛细管图可查得。在本设计中，pl×105Pa，Δ

to=5℃，查文献[3]P244图6-42，得qma=17kg/h

所以，

φ=20.88

17

在φ做一水平线，在图中找到A、B、C、D、E、F、G、H、I，9

个点，这9个点分别表示在供液能力相同的情况下的9组毛细管

尺寸，列表4如下

表4毛细管尺寸表

点号di(mm)L(mm)λ(mm)

A333

B500

C706

D944

E1158

F31500

G2182

H3083

I103846

经过比较，实际经验取值，选取D组的毛细管尺寸，di，。实际

调试后，在综合原材料规格及运行效果调整并确定毛细管尺寸。

（八）四通换向阀的选择

本设计为热泵型分体挂壁式空调，必须装有四通换向阀以实现夏

季制冷和冬季制热的转换。

1、四通换向阀的容量和选用

我们选用时要选用推荐最大容量略大于本设计制冷量、制热量的

产品。根据以上选用原则，查文献[8]P162表7-8四通换向阀型

号规格，选择型号为DFH5的四通换向阀，名义容量4500W，进

气接管外径尺寸8mm，排气管外径尺寸10mm。

（九）风机及配用电机的选择

1、概述

在房间空调器中，为了强化管外空气侧的换热，增加气侧换热系

数，对冷凝器和蒸发器均采用强迫对流，见表5。

表5风机列表

风机类型特点

轴流式风机效率较高，风量大，噪声大，

风压较低，适用于配用空冷式

冷凝器

贯流式风机它的转子较长，出风均匀，风

压低，噪声小，使用于分体式

空调机组中的室内机组

本设计的任务就是给室内、室外机组选择合适的风机及配用电

机。

○

1

室外风机（选择轴流式）

由于冷凝器的迎风面宽度为L=500mm，高度，所以平行安装一台

风机比较适宜。

查文献[1]P315表7-37FZL型系列轴流式通风机性能表选用

350FZL-02型轴流式通风机，主要技术参数，见表6。

表6轴流风机参数表

型号电动机风机

电压

V

相数频率

Hz

功率

W

转速

r/min

风量

m3/min

风压

Pa

声功率

级

dB

质量

kg

350FZL-4003010058

○

2

室内风机（选择贯流式）

由于蒸发器长L=550mm,宽，所以串联连接两台贯流式风机为宜，

中间以电动机相连

查文献[1]P316，选取GL40×260型贯流式通风机两台，叶轮名

义直径40mm，叶轮长度260mm。电机输入功率15W

（十）制冷剂充灌量的计算

采用毛细管后制冷系统的制冷剂充灌量一定要准确，因为毛细管

的阻力值与充灌量有密切关系。对于小型空调器而言，由于没有

贮液器，故系统内制制冷剂的充注量对制冷剂的经济、安全运行

起着重要作用。充注量过少，蒸发器只有部分管壁得到湿润，蒸

发器面积不能得到充分利用，蒸发量下降，吸气压力降低，蒸发

器出口制冷剂过热度增加，这不仅使循环的制冷量下降，而且还

会使压缩机的排气温度升高，传热温差减小，严重时甚至会产生

压缩机的液击现象，而且会使冷凝器内冷凝后的制冷剂液体不能

及时排出，使冷凝器的有效传热面积减少，导致冷凝压力升高，

压缩机耗功增加。由此可知，在一定工况下，系统内存在最佳充

注量问题。

根据文献[1]P331介绍，系统的制冷剂充注量可用下式估算：

HK

式中，G——系统制冷量充注量，单位为kg；

VK——蒸发器容积，单位为L；

VH——冷凝器容积，单位为L；

由前面的计算可知，蒸发器的总传热管长为，冷凝器的总传热管

长为，考虑到弯管等因素，现取蒸发器、冷凝器的总传热管长为

12m和20m，相应的各自容积为

VH=

π

4

d2LH=

π

4

×2×

VK=

π

4

d2LK=

π

4

×2×

所以，该系统的制冷剂充注量为

××

(十一)无氟家用冷暖空调热力经济性指标核算

评价压缩机能量消耗方面的先进性，可采用两个指标：制冷压缩

机的性能系数COP和能效比EER。EER考虑到驱动电机效率对能

耗的影响，从单位电动机输入功率的制冷量大小来评价。其定义

为空调器进行制冷时，制冷量与所对应消耗的功率之比。

热泵型空调在制冷和制热运行时的热力经济性分别为能效比EER

和性能系数COP。

本设计中制冷量为2600W，制热量为3600W根据文献[9]表3的

要求，EER≧，COP≧

1、能效比EER

EER=

式中，Q0——房间空调器制冷量

N0——房间空调器总输入功率

EER=

2600

928+100+30

＞，符合要求

2、性能系数COP

COP=

式中，Q1——房间空调器制热量

N1——房间空调器总输入功率

COP=

3600

1059+100+30

＞，符合要求

（十二）管路及辅助设备的选择

空调器的制冷系统中，除了前述的压缩机、冷凝器、节流机构、

蒸发器、离心风机和轴流（或贯流）风机外，尚有干燥器、气液

分离器、电磁阀的辅助设备，各设备之间用管道接通，构成一个

封闭系统。所以辅助设备和管道的选型是否合理，也将影响到空

调器的运行性能。

1、管路系统选型

制冷管路的设计原则是应合理选择管材、管径，尽量缩短管线长

度，以减少管路阻力损失，并防止产生制冷剂产生“闪气”现象。

为了简化计算，也可根据已知条件（冷凝温度、蒸发温度、制冷

量、管道当量长度、允许压力损失和制冷剂类型）直接从有关图

表中查出管道内径和管内制冷剂流速。

常用紫铜管的规格见表7。

制冷剂管道管径的配置也可根据各设备的进、出口口径的大小适

当选配。

表7常用连接管道用紫铜管规格

规格壁厚（mm）净断面积（cm2）每米长外表面积（m2）

6×

6×

6×11

8×

8×

8×11

10×

10×

10×11

12×

12×11

2、干燥器过滤选型

干燥器只适用于氟利昂制冷系统中，被撞在节流机构前的液体管

路上，用来吸附制冷剂中所含的水分。

3、气液分离器选型

在热泵式空调器中，为了防止压缩机发生液击现象，在压缩机入

口处都装有气液分离器。

参考文献

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社，2001

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/T7725-1996，房间空气调节器