間冷式冰箱設計說明書

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要III</b></p><p>　　ABSTRACTIV</p><p><b>　　第一章緒論1</b></p>

2、<p>　　§1.1 課題的提出1</p><p>　　§1.2 制冷劑的替代4</p><p>　　§1.3 國內外對HCFC22替代技術的研究6</p><p>　　§1.4 主要工作和內容9</p><p>　　第二章 制冷工質的熱力性質計算11</p><

3、p>　　§2.1 引言11</p><p>　　§2.2 混合制冷劑的特點11</p><p>　　§2.3 狀態(tài)方程的選取12</p><p>　　§2.4 CSD狀態(tài)方程14</p><p>　　§2.5 單工質熱力性質計算15</p><p>　　

4、§2.6 混合工質熱力性質計算17</p><p><b>　　第一章 前言</b></p><p><b>　　§1.1 背景</b></p><p>　　自美國工程師考布蘭于1918年發(fā)明了世界上第一臺家用電冰箱及1929年氟利昂12發(fā)現之后，電冰箱就成為人民生活中不可缺少的生活用品。隨著現代人民

5、生活水平的進一步提高，人們對各種制冷家電，特別是對電冰箱的需求亦越來越大，制冷行業(yè)（特別是冰箱行業(yè)）得到了迅速地發(fā)展。日本電冰箱的年產量早在在八十年代初，就已到達400萬臺左右。目前，國內電冰箱生產廠也有近百家之多。隨著新材料、新工藝的不斷革新與完善，制冷技術及自動控制技術的飛速發(fā)展，制冷行業(yè)各種產品的競爭日趨激烈。電冰箱的發(fā)展日新月異，電冰箱市場的需求變化也越來越快【1、2】。同時，人們對電冰箱的性能也提出了更高的要求。這就擺在冰箱生

6、產廠家面前一個新的問題：怎樣才能使自己的產品在市場中具有更大的競爭能力？怎樣才能使自己在競爭日益激烈的市場中繼續(xù)生存和發(fā)展？這就要求生產廠家必須加快新產品的開發(fā)與研制，縮短新產品的開發(fā)周期，同時能夠保證新產品的設計性能。</p><p>　　而現在國內的有些冰箱廠家為了滿足市場的需求，開發(fā)一個成熟的新產品，達到設計的性能指標，就不得不對試制的樣機進行一次又一次的實驗，同時對冰箱各個部件進行調整，以期達到設計的性能

7、要求，從而造成冰箱的設計、生產周期較長，影響了生產廠家在市場中的競爭。我們在上海某冰箱廠調研時，據該廠制冷系統(tǒng)的設計工程師介紹，他們廠的大部分冰箱型號均是在已有產品的基礎上，針對某種功能或設計性能要求進行改進、試制、實驗，而后對冰箱某些部件調整。如此反復，直至性能達到設計要求。這樣勢必造成生產成本升高、生產周期過長，且冰箱類型較為單一，從而影響了產品在市場上的競爭力。</p><p>　　隨著人們對冰箱的智能化要

8、求及自控、計算機技術的發(fā)展，許多冰箱廠家在自己的產品上增添了電腦控制裝置。這要求設計人員必須了解冰箱的運行特性，在此基礎之上，才能實現冰箱運行的自控制。如果在冰箱的設計階段不深入研究冰箱的運行機理，不與計算機技術相結合，僅僅依靠原有的設計手段，冰箱運行的自控制（冰箱智能化）就無從談起。</p><p>　　計算機技術的迅速發(fā)展和電冰箱實際生產的需要，使得冰箱CAD（計算機輔助設計）應運而生。一般來講，一套完整的冰

9、箱CAD系統(tǒng)具有以下幾個功能：</p><p>　　1.建立相應的數據資料庫，如壓縮機性能庫、換熱器性能庫等以及專家系統(tǒng)；</p><p>　　2.可以進行交互式冰箱制冷系統(tǒng)的熱力計算；</p><p>　　3.可進行制冷系統(tǒng)耗冷量的計算及制冷系統(tǒng)主要部件（壓縮機、蒸發(fā)器、冷凝器和毛細管等）的設計計算；</p><p>　　4.可進行制冷系統(tǒng)

10、的整體校核計算；</p><p>　　5.能夠對設計工況進行仿真；</p><p>　　6.利用相應的繪圖軟件，進行兩維和三維圖形的繪制。</p><p>　　國內、外已有關于制冷系統(tǒng)CAD方面的報道。文獻【3】概述了一種冷藏庫總體CAD系統(tǒng)的實現方案。文獻【4】則是CAD系統(tǒng)在制冷設計方面的具體應用。文獻【5】介紹了速凍裝置CAD系統(tǒng)的實現。文獻【6】介紹了一種冰

11、箱部件—毛細管的計算機輔助設計方法。文獻【7】是專門針對冰箱制冷系統(tǒng)CAD的研究報道。</p><p>　　毫無疑問，對冰箱制冷系統(tǒng)的計算機輔助設計，可以大大節(jié)省新型電冰箱的研制費用，縮短研制周期，減輕設計人員的工作負擔。但是，冰箱制冷系統(tǒng)計算機輔助設計應建立在什么的基礎之上才是正確的呢？如何才能使CAD系統(tǒng)對冰箱的設計生產有實用價值呢？這就涉及到冰箱CAD系統(tǒng)的關鍵與核心—冰箱制冷系統(tǒng)設計方法的研究。對冰箱CA

12、D系統(tǒng)來說，不僅僅是簡單的將冰箱結構設計出來，還要能夠對設計出來的冰箱進行性能預測。比如，壓縮機的開、停機時間（這就牽涉到冰箱的耗電量，而這也正是廠家和用戶最關心的），冰箱的冷卻速度、冷凍能力（產品是否合格）等。所以，一定要對冰箱制冷系統(tǒng)的設計方法進行認真地研究，深入探討冰箱的運行特性，在此基礎之上開發(fā)出的冰箱CAD系統(tǒng)，才能真正對廠家的實際設計生產起到指導作用。</p><p>　　§1.2 冰箱制冷

13、系統(tǒng)設計方法綜述</p><p>　　當前，制冷系統(tǒng)的設計方法主要有兩種。一種是傳統(tǒng)的設計方法，即所謂的靜態(tài)設計方法，它主要是考慮冰箱制冷系統(tǒng)處于穩(wěn)定工作時的參數匹配。這種方法的主要優(yōu)點是：模型簡單，易于計算，同時，設計出的產品其性能基本能滿足要求。</p><p>　　目前，大多數的生產廠家均是采用這種傳統(tǒng)的設計方法。從制冷設計的各種手冊到教材，亦只有靜態(tài)分析，在討論制冷設備的參數時，總

14、是把參數視作是集中參數，例如蒸發(fā)器、冷凝器的管內放熱系數、過熱溫度、過冷溫度，管壁壁溫總是取為常值。顯而易見，這是不符合實際情況的。實際的制冷過程是一個動態(tài)過程，狀態(tài)參數、物性參數等不是恒定的，是分布參數，是與物理位置、時間有關的函數。制冷系統(tǒng)中工質的狀態(tài)、部件的溫度分布都是不斷變化的，用傳統(tǒng)的靜態(tài)設計方法，僅僅是反映了冰箱實際運行的一種特殊情況，即設計工況下的穩(wěn)定運行。冰箱實際運行時，大都工作在這種情況下。但是，如果要對冰箱的運行進行

15、控制，特別是實現冰箱的“智能化”，采用原有的靜態(tài)設計方法就不夠了。</p><p>　　從事制冷工作的學者、工程師早已注意到這方面的問題，從七十年代開始，就從不同角度對傳統(tǒng)的設計方法進行改進，并形成了一門應用計算機工具，以制冷理論、傳熱學與流體力學、自控原理及計算方法為基礎手段的新學科：制冷系統(tǒng)熱動力學。挪威NTH研究所早在七十年代末就明確提出，要把制冷裝置熱動力學作為八十年代重要的課題進行研究【8】；前蘇聯(lián)對此

16、方面的研究亦開始的較早，1978年起就有涉及該領域的著作【9】；前西德自八十年代開始投入力量進行這方面的研究，前東德亦有人從事數學模擬方面的工作【10、11】；荷蘭人對蒸發(fā)器和熱力膨脹閥作了專門的研究，但其數學模型較為粗糙【12】；日本學者在該領域的研究工作起步較晚，但進展很快，1983年起，開始有此方面的文章發(fā)表，大都是關于制冷裝置各部件的動態(tài)特性試驗研究【13、14、15】。同時，美國、澳大利亞等國亦競相投入開始了這方面的工作【16

17、、17】。</p><p>　　從這幾年發(fā)表的文獻來看，國外已開始將理論研究與實際應用相結合，并取得了一定的成效。有文獻報道，新西蘭已建立了可進行實際運用的程序包【4】。該程序包含幾大塊程序，可以分別用于制冷系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)分析、動態(tài)模擬等，并將其用于肉類加工廠，取得了較好的效果。文獻【18】建立了供熱、通風、空調系統(tǒng)的一般模型，在探討微分方程解法的基礎上，將此模型用于一個1000噸的冷庫上，取得了較好的效果。<

18、/p><p>　　我國從八十年代初期開始了這一領域的研究工作。文獻【19】首先在國內提出了制冷系統(tǒng)熱動力學的概念，指出制冷系統(tǒng)的優(yōu)化設計要以動態(tài)理論為指導，并以此為基礎給出了制冷系統(tǒng)四大部件—蒸發(fā)器、冷凝器、節(jié)流閥和壓縮機的數學模型和微分方程。文獻亦同時指出，其建立的模型還不完善，需要作進一步的研究和修正。其他還有一些專門針對小型制冷系統(tǒng)此方面的研究報道。文獻【20、21】是針對小型制冷系統(tǒng)的動態(tài)研究，文獻【22、2

19、3】則是針對不同制冷工質小型制冷系統(tǒng)的動態(tài)研究。</p><p>　　總的來說，第二種方法就是以制冷系統(tǒng)熱動力學為理論基礎，進行制冷系統(tǒng)的設計計算。該方法主要是用以下三個基本觀點來進行制冷系統(tǒng)的設計：</p><p>　　1.動態(tài)的觀點，視所有參數均是時間的函數；</p><p>　　2.分布參數，視各參數又是物理位置的函數，可以是一維分布參數，也可是二、三維參數；

20、</p><p>　　3.參數間有一定的相互關系。</p><p>　　應用上述三個基本觀點，按照一般數學模型的推導方法，簡化次要因素，作一些必要的假設，然后利用能量、質量及動量守恒等基本定律導出冰箱制冷系統(tǒng)的數學模型，再作線性化等數學加工，對電冰箱部件足夠小的“微元”內部采用集中參數或線性分布參數代替分布參數。（“微元”的步長視計算精度及所用計算機容量和速度而定；此外，步長還和差分網格計

21、算的穩(wěn)定性與收斂性有關）。</p><p>　　有關電冰箱制冷系統(tǒng)此方面的研究和探討，國內、外亦有不少報道。文獻【24、25、26】是國外學者在制冷系統(tǒng)熱動力學理論基礎上，針對家用冰箱系統(tǒng)的研究。國內的報道中，文獻【27、28】主要集中在蒸發(fā)器和毛細管的動態(tài)特性及匹配特性研究上。文獻【29】對冰箱的保溫層模型進行了研究。在文獻【30】中，作者以動量、能量、質量守恒方程和傳熱方程為基礎，給出了直冷式電冰箱冷凍、冷藏

22、箱溫度場的微分方程組。雖然在該微分方程組中，體現了時間因素的影響，但給出的解亦只有某一時刻的溫度場分布。作者稱，要作進一步的研究。文獻【31】則在直冷式電冰箱制冷系統(tǒng)模擬的基礎上，對其冷凍箱內部三維溫度場、速度場進行了計算模擬。而文獻【32】是針對間冷式電冰箱系統(tǒng)動態(tài)特性的研究，從間冷式冰箱的部件關聯(lián)，到各部件數學模型的建立，都有詳盡的分析。文獻【33】是對間冷式冰箱風道阻力特性及流量分配的研究，文獻【34】則是針對間冷式冰箱空氣流道計

23、算方法的研究。</p><p>　　可以看出，前人對于冰箱制冷系統(tǒng)的設計方法已經作了大量研究，取得了不少的成果。</p><p>　　§1.3 本文所從事的工作</p><p>　　從前人的研究我們可以發(fā)現，制冷系統(tǒng)熱動力學的發(fā)展對冰箱制冷系統(tǒng)的設計計算有著很大的指導作用。但我們同時也應看到，盡管國內、外的學者都對其模型作了簡化，建立的微分方程仍較為復雜。

24、尤其對間冷式冰箱來說，其制冷過程是一個融合流動、傳熱、傳質的復雜過程，熱力參數是時間和位置的函數，而且參數間是相互關聯(lián)的。間冷式冰箱制冷系統(tǒng)的復雜性決定了建立符合實際情況的數學模型是較為困難的。</p><p>　　從另一方面來講，傳統(tǒng)的設計方法歷經制冷工作者的近百年發(fā)展和完善，已經非常成熟。他們對制冷系統(tǒng)的各個部件進行了廣泛而深入的研究，取得了大量的有益成果。理論分析表明該方法有其不足之處，但由于冰箱一般都是工

25、作在穩(wěn)定運行的工況下，所以采用此方法進行設計，冰箱性能亦能得到保證。</p><p>　　本文進行的研究，便是希望在傳統(tǒng)穩(wěn)態(tài)設計的基礎上，針對間冷式冰箱的設計計算，將間冷式冰箱部件的實測性能曲線代入到設計計算中去，以使冰箱設計更為貼近實際。同時通過試驗與理論分析，建立起間冷式冰箱的性能預測模型，并對模型進行簡化，從而對設計的間冷式冰箱其所具有的性能作出較為接近實際的預測，為冰箱廠家的設計和生產提供一定的依據。并在

26、此基礎上，開發(fā)出一套能夠對間冷式冰箱進行性能預測的CAD系統(tǒng)。</p><p>　　同時也希望本文的研究成果能夠為中國制冷行業(yè)的發(fā)展貢獻力量，亦能起到拋磚引玉的作用。</p><p>　　本文主要完成了以下幾方面的工作：</p><p>　　1.間冷式冰箱設計方法的研究。</p><p>　　將間冷式冰箱的主要部件，如壓縮機、風機等的實測性能

27、，代入到冰箱的設計過程中去，進行整體的考慮與設計。</p><p>　　2.間冷式冰箱性能預測的研究。</p><p>　　結合間冷式冰箱的設計，建立間冷式冰箱性能預測模型，對設計的冰箱其所具有的性能進行預測。</p><p>　　3.間冷式冰箱性能實驗及實驗數據的處理、結果分析。</p><p>　　4.計算程序的編制（采用FORTRAN7

28、7編寫）及冰箱CAD系統(tǒng)的實現（計算機輔助設計程序采用Microsoft Java 1.0編寫）。</p><p>　　第二章 間冷式冰箱設計</p><p>　　本文所從事的冰箱設計工作分為兩部分，即設計計算和校核計算。校核計算是建立在設計計算基礎之上的，因此本文將詳細介紹冰箱的設計計算，對于冰箱的校核計算僅作簡單的說明。筆者已用FORTRAN77將所有的計算編制成程序【53】，并在每節(jié)

29、的最后附上設計或校核計算的程序框圖。</p><p>　　本節(jié)設計中所用到的數據，若非特殊說明，均來自本文第四章的實驗。</p><p>　　§2.1 冰箱制冷系統(tǒng)工況條件的確定</p><p>　　本文是按照設計要求來確定電冰箱制冷系統(tǒng)工況條件的，即以冰箱箱內溫度和環(huán)境溫度為基準來確定冷凝溫度tK、蒸發(fā)溫度t0、回氣溫度（即過熱溫度）tG及過冷溫度tS值

30、。所以應該首先確定冰箱箱內溫度要求和環(huán)境條件。</p><p>　　國標SG215-84中，規(guī)定了冰箱的箱內溫度和環(huán)境溫度的要求，見下表：</p><p>　　表2-1 SG215-84標準中規(guī)定的參數</p><p>　　故對三星級冰箱（注：以下均以三星級間冷式BCD-208設計冰箱計算為例）來說，其冷凍室溫度要求為-18℃，冷藏室溫度要求為0～5℃，這里取3℃。

31、環(huán)境溫度為32℃。環(huán)境濕度根據國標T8059.2-1995中進行冰箱性能測試實驗對環(huán)境濕度的規(guī)定（45～75%），取其上限，所以=75%。</p><p>　　下面是確定冰箱制冷系統(tǒng)工況條件的一般原則：</p><p><b>　　1.冷凝溫度tK</b></p><p>　　根據冷凝器的冷卻方式和結構來確定冷凝溫度。一般300L以下電冰箱都采

32、用空氣自然對流冷卻方式，制冷劑的冷凝溫度要高于外界空氣溫度（即環(huán)境溫度）15～20【35】，稱“冷凝傳熱溫差”。如果冷凝器的傳熱性能好，則該量值可適當取小。大容積電冰箱采用強制風冷卻，當風速達2～3m/s時，傳熱溫差取8～10【35】。所以，冷凝溫度等于環(huán)境溫度加傳熱溫差。下表的數據是在環(huán)境溫度32℃、環(huán)境濕度45～75％的條件下，對BCD-208冰箱布置的采用自然對流冷卻的內藏式冷凝器側壁不同部位的溫度測量結果：</p>

33、<p>　　表2-2 布置冷凝器側的壁面溫度</p><p>　　在接觸熱阻和管壁熱阻很小的情況下，冷凝器側的壁面溫度基本能反映冷凝溫度的大小。從表中的數據可以看到，冰箱冷凝側的壁面溫度約在42～55℃之間，對采用內藏式冷凝器的冰箱來說，其冷凝溫差取15～20是較為妥切的。本文計算實例中，冷凝溫差實際取為15K。</p><p><b>　　2.蒸發(fā)溫度t0</

34、b></p><p>　　t0以箱內規(guī)定溫度為基本條件，以蒸發(fā)器內溫度為基準，再加上8～10傳熱溫差【35】。本人亦在BCD-208冰箱的蒸發(fā)器的兩個部位上，在不同時刻冷凍室溫度控制為-18℃時，對其外壁面溫度進行了測量。實驗數據見下表。時間以開始測量為零時刻。</p><p>　　表2-3 蒸發(fā)器外壁面溫度</p><p>　　表中第三組數據是在壓縮機停機時

35、測得的，所以測得的溫度很高。不考慮該組數據，蒸發(fā)器外壁面的平均溫度為-25.8℃，蒸發(fā)溫差取8～10K是恰當的。本文計算實例中，蒸發(fā)溫差實際取為8K。</p><p><b>　　3.進口溫度tG</b></p><p>　　tG可根據壓縮機所標示的工況條件來選取，該值越低，對壓縮機的運行越有利，并能取得較大的單位質量制冷量。提高進口溫度應以不引起排氣溫度過高為原則。

36、一般進口溫度不高于32℃。但由于壓縮機殼體的加熱作用，工質蒸氣在被壓縮之前，溫度已經和殼體溫度一致。下面表中的數據是我們在QDX35壓縮機正常工作，即連續(xù)運行24小時以上處于正常開、停機狀態(tài)時，對其殼體溫度測量的結果。共測試了三組數據，環(huán)境濕度均控制在45～75％：表2-4是環(huán)境溫度在25℃以下變化時，對壓縮機殼體溫度的測量；表2-5是在環(huán)境溫度25℃下測量的；表2-6則是在冰箱規(guī)定的運行工況下，即環(huán)境溫度為32℃時，對壓縮機殼體溫度的

37、測量。其中時間以開始測量壓縮機殼體溫度為零時刻。</p><p>　　表2-4 壓縮機殼體溫度測試數據之一</p><p>　　表2-5 壓縮機殼體溫度測試數據之二</p><p>　　表2-6 壓縮機殼體溫度測試數據之三</p><p>　　由以上數據可以知道，當環(huán)境溫度在23℃時，壓縮機殼體的溫度約在65℃左右；當環(huán)境溫度在25℃時，殼體

38、溫度約在67℃左右；而當環(huán)境溫度達到32℃時，我們測得的數據表明其殼體溫度已在77℃左右。文獻【36、37】中取壓縮機殼體溫度為80℃是可取的。因此，本文計算實例中，取80℃為工質蒸汽的壓縮機進口溫度。</p><p><b>　　4.過冷溫度tS</b></p><p>　　過冷溫度值以回氣管中過熱蒸汽所吸收的熱量qG大于毛細管內流動的液態(tài)制冷劑放出的熱量qS來確定

39、。一般情況下，過冷溫度等于環(huán)境溫度減15～20，或者在設計時，取qS為qG的三分之二值時所確定的過冷溫度tS【35】。</p><p>　　綜合以上，可以確定冰箱制冷系統(tǒng)的工況條件：</p><p>　　冷凝溫度為：tk=ta＋dtk=32+15=47℃；</p><p>　　蒸發(fā)溫度為：t0=tF－dt0=-18-8=-26℃；</p><p&

40、gt;　　回氣溫度為：t1=ta，t11=80℃；</p><p>　　過冷溫度為：tS=ta-15=17℃</p><p>　　§2.2 間冷式冰箱制冷量的確定</p><p>　　冰箱制冷量Q0包括箱體的泄漏熱量Qb、使用熱負荷Qy、配件熱負荷Qm及為達到性能指標而需的制冷量Qz0.需要說明的是，使用熱負荷Qy和Qz0并不是同時作用的，在計算時，應取兩

41、者中大的計入冰箱制冷量中去。</p><p>　　Q0=Qb+Qm+Max(Qy, Qz0) （W）</p><p>　　實際計算時，可將計算的值增加10％的安全率【35】。</p><p>　　§2.2.1 箱體壁厚的確定</p><p>　　設計箱體的絕熱層（即發(fā)泡層）時，可預先設定其厚度，并計算出箱體表面溫度

42、tb，使tb在電冰箱標準規(guī)定的環(huán)境溫度、相對濕度上限值的條件下大于環(huán)境露點溫度值，以保證箱體表面在該條件下不發(fā)生凝露現象（即tb>＋0.2）。tb的計算見下式：【35】</p><p>　　式中，ta—箱外空氣溫度，即環(huán)境溫度，℃；</p><p>　　tF—箱內空氣溫度，℃；</p><p>　　k—通過箱壁的傳熱系數，（）；</p><

43、p>　　1—箱壁外表面和空氣的換熱系數，（）。</p><p>　　k、1的具體計算見下節(jié)。并再按下式進一步驗算合理的絕熱層厚度：【35】</p><p>　　式中，—絕熱層厚度，m；</p><p>　　—絕熱層導熱系數，；</p><p>　　F—絕熱層傳熱面積，m2；</p><p>　　Q1—絕熱層傳熱量

44、，具體計算見下節(jié)，W；</p><p>　　tb、tF—含義同上，℃。</p><p>　　如預選的絕熱層厚度不合適，再給以修正，直至合適為止。實際計算時，根據SG215-84標準，冰箱運行環(huán)境條件為：溫度32℃1℃、最高相對濕度。如取濕度上限為80%，溫度取32℃，則此時環(huán)境露點溫度為28.2℃。一般情況下，tb值可比＋0.2提高一些為好。</p><p>　　&

45、#167;2.2.2 冰箱箱體泄漏熱量的計算</p><p>　　箱體漏熱量由三部分組成：箱體絕熱層的傳熱量、箱門和門封條的漏熱量和箱體結構件熱橋的傳熱量。以下式表示：</p><p><b>　?。╓）</b></p><p>　　1.箱體絕熱層傳熱量的計算</p><p>　　間冷式冰箱的箱體一般有三層結構，從外到內

46、依次為鋼板外殼、發(fā)泡層、內膽，見圖2-1。其中發(fā)泡層和內膽所用材料的導熱系數基本相同。</p><p><b>　　Q1</b></p><p><b>　　1</b></p><p><b>　　2</b></p><p>　　圖2-1冰箱箱壁結構</p>&l

47、t;p>　　通過冰箱箱壁的傳熱是一個多層平壁傳熱的過程【29】。但是由于鋼板外殼很薄，導熱系數很大，其熱阻很小，而內膽亦很薄，且其導熱系數和發(fā)泡層差不多，所以影響傳熱過程的主要因素是發(fā)泡層。同時不考慮箱壁內、外傳熱面積的差異。因而可將傳熱公式中傳熱系數的計算簡化：【38】</p><p><b>　?。ǎ?lt;/b></p><p>　　式中，k—傳熱系數，；<

48、;/p><p>　　1—箱體外表面和空氣的換熱系數，；</p><p>　　2—箱體內表面和箱內空氣的換熱系數，；</p><p>　　—發(fā)泡層厚度，,（亦可以將塑料內膽厚度計入發(fā)泡層厚度中）；</p><p>　　—發(fā)泡層的導熱系數，；</p><p><b>　　所以，</b></p>

49、<p><b>　　（）</b></p><p>　　式中，—箱體外表面，；</p><p>　　—箱外環(huán)境溫度ta與箱內空氣溫度ti差。</p><p>　　1）箱體外表面和空氣換熱系數1的計算</p><p>　　電冰箱箱體外表面對空氣的換熱系數1在各處是不同的，可以認為箱體表面與空氣之間是大空間自然對

50、流換熱。下式便是工程中廣泛使用的大空間自然對流換熱的關聯(lián)式：【38】</p><p>　　式中，Nu—努謝爾特準則；</p><p>　　Gr—格拉曉夫準則；</p><p><b>　　Pr—普郎特準則；</b></p><p><b>　　c—經驗常數；</b></p><p

51、><b>　　n—經驗常數。</b></p><p>　　其中,。式中，g為重力加速度；為容積膨脹系數，K-1（對于符合理想氣體性質的空氣，）。在上式里，通常定性溫度采用邊界層的算術平均溫度的值，指未受壁面影響的遠處的空氣溫度，即環(huán)境空氣溫度ta。tW指箱體外壁面的溫度。Gr數中的為與ta之差。為特性尺度。具體計算的關聯(lián)式見下表：</p><p><b&g

52、t;　　表2-7</b></p><p>　　要針對冰箱箱壁的不同部位，選用不同的關聯(lián)式計算1的值。</p><p>　　2）發(fā)泡層導熱系數的計算</p><p>　　發(fā)泡層所用材料的導熱系數一般可用下式計算：【35】</p><p>　　=at2+bt+c（）</p><p>　　式中，t—發(fā)泡層的平均

53、溫度，可以取內、外壁溫度的算術平均值，；</p><p>　　a、b、c—常數，對不同的發(fā)泡材料有不同的值。</p><p>　　3）箱體內表面和箱內空氣換熱系數2的計算</p><p>　　對于間冷式冰箱來說，其箱體內壁的換熱情況較為復雜。由于間冷式冰箱的冷量分配是由空氣流動來完成的，所以其風道出口處還裝有一只風扇，以帶動空氣的循環(huán)流動。</p>&

54、lt;p>　　從上面的分析可以知道，間冷式冰箱內壁與室內空氣的換熱有兩種形式：自然對流和強制對流。所以內壁和空氣的換熱系數2可按下面的方法計算：【39】</p><p><b>　　式中，</b></p><p>　　以上各式中，Nu—努謝爾特準則；</p><p><b>　　Re—雷諾準則；</b></p&

55、gt;<p><b>　　Pr—普郎特準則；</b></p><p><b>　　Ra—瑞利準則。</b></p><p>　　AF、AN、cF及cN為經驗常數，對冰箱箱體可取AF=0.677，AN=0.677，cF=0.0468，cN=0.492。以上各項中，下標F代表強制對流項，N代表自然對流項。</p><

56、p>　　由于冷凍室部分的發(fā)泡層（約65mm以上）比冷藏室和門壁厚，且室內空氣溫度不同、箱體各處的傳熱系數不同，所以計算箱體傳熱量時，要針對箱體的不同部位，分段計算傳熱量，再累加成，即：</p><p>　　式中，—箱體絕熱層傳熱量，W；</p><p>　　—通過箱體某部位的傳熱量，W；</p><p>　　—箱體該部位的傳熱系數，；</p>&

57、lt;p>　　Fi—箱體該部位的傳熱面積，m2；</p><p>　　Ti—冰箱間室內的溫度，℃；</p><p>　　Ta—環(huán)境溫度，℃。</p><p>　　注意，在計算用箱壁式（即內藏式）冷凝器的電冰箱的箱體傳熱量時，布置冷凝器處箱體壁的表面溫度應取冷凝溫度值，需單獨計算該部分的傳熱量，再與箱體其它部位的傳熱量累加成。BCD-208箱體各部位的傳熱量分段

58、的計算結果如下：</p><p>　　表2-8 箱體各部位的傳熱量計算值</p><p>　　所以，通過箱體絕熱層的傳熱量為：=36.81（W）</p><p>　　通過箱體各部位絕熱層的傳熱量直接用實驗的方法測出是較為困難的，但計算得到后，可以根據下式將冰箱的外壁面溫度求出：</p><p>　　式中各參數的含義，與本節(jié)前面所述的意義一致

59、。</p><p>　　因此，可以通過測量冰箱外壁面溫度的方法和理論計算得到的tw進行比較，來檢驗采取這種方法計算冰箱箱體絕熱層的傳熱量Q1的精度。下表是實驗測得的冰箱箱體外壁溫與本文理論計算值的比較：</p><p>　　表2-9箱體外壁溫測量值與計算值的比較</p><p>　　由表中可以看到，計算值與測量值的偏差很小，表明采用這種方法計算冰箱箱體的傳熱量Q1與

60、實際情況基本吻合。</p><p>　　2.箱門口與門封條的漏熱量</p><p>　　由于的值很難用計算法計算，可根據實測后推出，或根據生產廠家的經驗來確定。一般可取為的15％?！?5】</p><p>　　3.箱體結構部件的漏熱量</p><p>　　一般可取值為的3％左右【35】。目前采用聚氨酯發(fā)泡成型結構的箱體，因無支承架所形成的熱橋

61、，可不計入值。</p><p>　　將以上各項累加，即得箱體的漏熱量Qb。</p><p>　　§2.2.3 冰箱使用熱負荷的計算</p><p>　　冰箱使用熱負荷包括開門損失熱量和貯物熱量,即</p><p><b>　?。╓）</b></p><p>　　1.開門損失熱量的計算&l

62、t;/p><p>　　電冰箱開門次數，一般按每小時2～3次計算。在SG215-84標準規(guī)定的耗電量試驗項中，并未指出電冰箱開門次數。日本標準中的耗電量試驗規(guī)定了冷藏室每日開門50次，冷凍室每日開門15次。在計算開門損失熱量時，可按每小時開門的上限3次計算。假定箱內空氣已全部被置換成外界空氣，并以下式計算：【35】</p><p><b>　　（）</b></p>

63、;<p>　　式中，j—電冰箱門數；</p><p>　　—單位時間開門次數；</p><p>　　mi—冰箱各室中空氣的質量，kg；</p><p>　　cP—空氣定壓比熱，KJ/(Kg·K)；</p><p>　　ta—環(huán)境溫度，℃；</p><p>　　ti—冰箱各室的溫度要求，℃。<

64、;/p><p><b>　　2.貯物熱量的計算</b></p><p>　　電冰箱的貯物熱量無明確的規(guī)定標準，一般情況下，在計算時可按電冰箱標準中的“制冰能力”項為依據，即：“以體積為電冰箱內容積0.5%的25℃水，在2h內結成實冰”的條件來考慮。實冰溫度可按-2℃～-5℃?。ū疚挠嬎闳?3℃），并按下式計算：【35】</p><p>　　式中，—

65、水的質量，；</p><p>　　—凍結前的比熱（水的比熱為）；</p><p>　　—凝固潛熱（水的凝固潛熱為）；</p><p>　　—凍結后的比熱（冰的比熱為）；</p><p>　　—水的初始溫度，℃；</p><p>　　—凍結（凝固）溫度（水為0℃）；</p><p>　　—凍結終點

66、溫度，℃；</p><p>　　—結冰所用時間（2h）。</p><p>　　§2.2.4 冰箱配件熱負荷的計算</p><p>　　電冰箱內主要的散熱部件有照明燈、風機、化霜器等。冰箱配件的熱負荷QM就是這些配件在工作時的散熱量。下面是它們的具體計算方法：</p><p>　　1.照明燈發(fā)熱量的確定</p><

67、p>　　一般來講，對雙門電冰箱只在冷凍室內有一個15W照明燈，其發(fā)熱量很?。ㄖ挥性陂_啟箱門時才亮），在計算時一般取每小時產生4.19KJ熱量，亦可忽略。所以QL=4.19×103/3600?！?5】</p><p>　　2.風機散熱量QF的確定</p><p>　　風機散熱量即風機的功耗。該項散熱量只有間冷式電冰箱才有，對直冷式電冰箱來說，它沒有風道，箱內并沒有風機，也就不

68、存在該熱負荷。</p><p>　　3.化霜器熱負荷QH的確定</p><p>　　電冰箱內的化霜器其實就是電阻絲加熱器，只要知道電阻絲加熱器的功率和化霜器的化霜方式（比如一種定時化霜器，每八小時化霜30分鐘），就可以確定化霜器的熱負荷QH：</p><p><b>　?。╓）</b></p><p>　　式中，WH—加

69、熱器的電阻絲功率，W；</p><p>　　t—化霜器每次化霜所需時間，s；</p><p><b>　　T—化霜周期，s。</b></p><p>　　非無霜冰箱沒有化霜器，就不計算該熱負荷。</p><p>　　需要說明的是，如果冰箱還有其他散熱的部件，亦要將它們的散熱量折合到配件熱負荷QH中去。所以，</p&

70、gt;<p><b>　?。╓）</b></p><p>　　§2.2.5 冰箱性能要求所需制冷量QZ0的計算</p><p>　　QZ0的計算應考慮冷卻速度和冷凍能力的要求。因為冷卻速度和冷凍能力的指標不是同時要求的，所以取兩者所需冷量大者作為QZ0的計算值。按國標T8059.2-1995中的規(guī)定：</p><p>&

71、lt;b>　　考慮冷卻速度得出，</b></p><p>　　式中，j—電冰箱門數；</p><p>　　mi—冰箱各室中空氣的質量，kg；</p><p>　　cP—空氣定壓比熱，KJ/(Kg·K)；</p><p>　　ta—冰箱室內初溫，即環(huán)境溫度，℃；</p><p>　　ti—冰箱

72、各室的溫度要求，℃；</p><p>　　T—冷卻速度要求的時間，取2h。</p><p><b>　　考慮冷凍能力得出，</b></p><p>　　式中，—M包（瘦牛肉）質量，kg；</p><p>　　I—M包到達溫度要求時前后的焓差，KJ/Kg；</p><p>　　T—冷凍能力要求的時間

73、，取24h。</p><p>　　將以上各部分熱負荷相加，就可以得到冰箱箱體熱負荷，即冰箱所需的制冷量Q0。具體的計算程序框圖見下頁圖2-2。</p><p>　　輸入箱體的材料結構尺寸</p><p>　　如各室容積、外形尺寸等</p><p><b>　　輸入箱體各處壁厚</b></p><p&g

74、t;<b>　　重</b></p><p><b>　　調計算的子程序</b></p><p>　　計算通過箱壁各處的傳熱量，并累加為Q1</p><p><b>　　新</b></p><p><b>　　輸</b></p><p&g

75、t;<b>　　入</b></p><p><b>　　Yes</b></p><p>　　檢驗箱體表面是否有凝露現象</p><p><b>　　No</b></p><p>　　計算冰箱箱體漏熱量Qb</p><p>　　計算冰箱配件熱負荷QM<

76、;/p><p>　　計算冰箱使用熱負荷QY</p><p>　　計算冰箱性能要求所需的制冷量QZ0</p><p>　　取兩者大值累加到冰箱制冷量Q0中</p><p>　　Max(QY,QZ0)</p><p>　　Qb、QM和Max(QY,QZ0)相加即得冰箱制冷量Q0</p><p>　　圖2

77、-2 冰箱箱體熱負荷（冰箱制冷量）計算框圖</p><p>　　§2.3 制冷系統(tǒng)的熱力計算</p><p>　　考慮到越來越多的廠家均采用混合工質來替代氟利昂，我們編制的計算程序應對純工質或混合工質都適用。本文將已有的計算工質熱力性質的程序模塊（采用FORTRAN77語言，根據CSD方程編制），作為計算物性的子模塊，合成于制冷系統(tǒng)熱力循環(huán)計算模塊。該模塊可以計算多種純工質和二元

78、混合工質的熱力性質，如R12、R134a等純工質及由這些工質組成的二元混合工質。CSD狀態(tài)方程的形式如下：</p><p>　　式中，V是摩爾容積，R是氣體常數。方程右邊第一項是表征無相互作用的剛性球狀分子系統(tǒng)的Carnahan-Starling（1969）表示項，參數b是表征與剛性球分子相關聯(lián)的系數，第二項是由Densantis提出的（1976），該項考慮了分子間的長距離吸引力，參數a就是用來表征此引力。<

79、;/p><p>　　參數a、b是有關溫度T的關聯(lián)函數。根據制冷工質的飽和壓力、汽液相飽和比容實驗數據，即可確定該工質的a、b關聯(lián)函數中各常數值。a，b關于溫度T的關聯(lián)函數式為：</p><p>　　式中0、1、2及0、1、2六個參數是通過對某一溫度范圍內制冷工質的實驗數據回歸擬合而得出的經驗常數值?！?0、41】</p><p>　　以上是對單一工質即純工質的計算。計算

80、混合工質的熱力性質時，有許多混合法則。本文所使用的計算程序選用柏拉斯尼茲-崔（Prausnits-chuch）混合法則來計算混合工質的am、bm系數：</p><p>　　式中xi、xj是組分i、j的摩爾濃度，ai、aj及bi是組分的a、b常數，Fi,j是組分的相互作用系數，為一經驗值，它是通過對試驗結果進行分析而擬合出的【42】。對相同組分它為零，即Fi,j=0，N是組分數（對二元混合工質N=2）。</p

81、><p>　　二元混合工質的主要性能參數計算方法如下：</p><p>　　式中，c、s、h分別為工質的定壓比熱、比焓及比熵。</p><p>　　下圖是制冷工質熱力循環(huán)的lgP-h圖，按照編制的CSD計算程序，將設計工況代入程序即可將圖中各點狀態(tài)參數求出。</p><p><b>　　2</b></p>&l

82、t;p><b>　　4</b></p><p><b>　　3</b></p><p><b>　　lgp</b></p><p><b>　　1</b></p><p><b>　　5</b></p><p

83、><b>　　1’</b></p><p>　　圖2-3 工質理論循環(huán)壓焓圖</p><p>　　由此可得單位制冷量：（kJ/kg）</p><p>　　單位容積制冷量：（kJ/m3）</p><p>　　單位理論功：（kJ/kg）</p><p>　　將設計工況代入熱力計算程序，可得

84、圖中各點狀態(tài)參數：</p><p>　　Pk=1130.79 KpaP0=118.66 Kpa</p><p>　　0.1729 m3/kg0.2019 m3/kg</p><p>　　176.8 kJ/kg241.4 kJ/kg</p><p>　　277.6 kJ/kg55.9 kJ/kg</p><p>

85、　　41.2 kJ/kg</p><p><b>　　所以，</b></p><p>　?。?00.2 kJ/kg</p><p>　　=991.58 kJ/m3</p><p>　　=36.2 kJ/kg</p><p>　　§2.4 壓縮機選型</p><p>

86、;　　選擇壓縮機主要根據壓縮機的排氣量、輸入功率及運行時的制冷量來確定，即冰箱制冷系統(tǒng)對壓縮機的性能要求。將設計工況（冷凝溫度、蒸發(fā)溫度）代入壓縮機性能曲線，在壓縮機排氣量、制冷量符合要求的前提下，選用軸功率最小且滿足性能要求的型號。</p><p>　　§2.4.1 壓縮機的性能要求</p><p>　　1.壓縮機所要提供的制冷量</p><p>　　即

87、冰箱的制冷量Q0，2.2節(jié)中已經計算得到。</p><p><b>　　2.壓縮機排氣量</b></p><p>　　制冷量Q0及單位容積制冷量上節(jié)已經計算出，所以壓縮機實際排氣量為：</p><p><b>　?。╩3/s）</b></p><p><b>　　壓縮機理論排氣量為<

88、/b></p><p><b>　　（m3/s）</b></p><p>　　上式中，為輸氣系數，具體計算見下。</p><p>　　壓縮機選定后，可根據壓縮機的氣缸缸徑D（m）、行程S（m）及轉速n（rpm）來檢驗壓縮機的排氣量Vh’是否符合計算的理論排氣量Vh：</p><p><b>　　（m3/s

89、）</b></p><p>　　一般在進行壓縮機的選型時，都是根據生產廠家提供的壓縮機性能曲線來確定以上三個參數的。而在性能曲線上，以質量流量標示，故需將排氣量Vh（容積流量）化成質量流量G：</p><p>　　G=Vh·v1（g/s）</p><p>　　式中，v1是壓縮機進口工質蒸氣的比容。</p><p><

90、;b>　　3.壓縮機的軸功率</b></p><p>　　對小型的全封閉式氟利昂制冷壓縮機，軸功率可取指示功率的1.15～1.2倍，甚至可直接取理論功率值作為壓縮機的實際功率。單位理論功w0前面已經計算出。</p><p><b>　　壓縮機理論功率：</b></p><p><b>　　壓縮機指示功率：</b

91、></p><p><b>　　壓縮機軸功率： </b></p><p>　　式中i、e分別為指示效率、壓縮機機械效率。</p><p>　　§2.4.2 輸氣系數的確定</p><p>　　在壓縮機的實際工作過程中，存在著各種因素的影響，如氣缸的余隙容積、氣體泄漏等，使壓縮機的實際排氣量減小，從而影響

92、了壓縮機的制冷量。這些影響因素可以綜合起來用輸氣系數（又稱容積效率、吸氣系數）表示。輸氣系數就是壓縮機的實際排氣量VS和理論排氣量Vh的比值：</p><p>　　輸氣系數的計算是將影響壓縮機排氣量的因素歸納為下列四個系數，通過分別計算后得到的，即：</p><p>　　式中，V－容積系數，表示余隙容積對輸氣系數的影響；</p><p>　　P－壓力系數，反映吸氣終

93、了壓力降對輸氣系數的影響程度；</p><p>　　T－溫度系數，用以衡量氣體在吸氣過程中的溫升對輸氣系數的影響；</p><p>　　D－泄漏系數，反映氣體泄漏對輸氣系數的影響；</p><p>　　下面詳細介紹容積系數V、壓力系數P、溫度系數T、泄漏系數D的確定方法。</p><p><b>　　1.容積系數V</b>

94、;</p><p>　　容積系數考慮了壓縮機余隙容積內殘余的氣體，在壓縮機吸氣行程膨脹時對其排氣量的影響。計算公式如下：</p><p>　　式中，C—相對余隙容積，即余隙容積和氣缸工作容積之比。一般電冰箱用的小型全封閉壓縮機中，往復式可取C＝0.025～0.03；旋轉式取C＝0.01～0.02。</p><p>　　PK—壓縮機排氣壓力，KPa；</p>

95、;<p>　　—壓縮機排氣過程的壓力損失，KPa；</p><p>　　P0—壓縮機蒸發(fā)壓力，KPa；</p><p>　　m—多變膨脹指數，這里取為定值。</p><p>　　如果不計算排氣過程的壓力損失，則：</p><p>　　由上式可見，容積系數V與相對余隙容積C、壓力比及多變指數m三個因數有關，相對余隙容積越大、壓力比

96、越大，則容積系數越小。</p><p>　　電冰箱用全封閉壓縮機采用制冷劑R12時，可取Pk＝0.1Pk、m＝1值進行計算。</p><p><b>　　2.壓力系數P</b></p><p>　　壓力系數主要考慮了由壓縮機吸氣閥門阻力所引起的壓力損失對壓縮機排氣量的影響。計算公式如下：</p><p>　　式中，C—相

97、對余隙容積；</p><p><b>　　V—容積系數；</b></p><p>　　—壓縮機吸氣過程的壓力損失，KPa；</p><p>　　P0—壓縮機吸氣壓力，KPa。</p><p>　　從上式可以看到，比值是影響壓力系數的主要因素（是吸氣閥門的阻力損失）。因此，當吸氣壓力降低時，壓力系數也相應減少。當電冰箱采用

98、R12制冷劑的全封閉壓縮機時可?。?.05P0計算。</p><p>　　排氣壓力損失PK使壓縮機的實際壓力比增大，其增大的影響在計算容積系數時已考慮，它對排氣量的變化沒有明顯影響。</p><p><b>　　3.溫度系數T</b></p><p>　　制冷劑蒸氣在被壓縮過程中溫度升高，并不斷地將熱量傳給氣缸壁，使氣缸壁的溫度升高；在吸氣過程

99、時，低溫的制冷劑蒸氣遇到高溫的氣缸壁則受熱膨脹，蒸氣的比容增大，致使壓縮機的進氣量減少，所以引起質量排氣量減少，將其減少的程度稱為溫度系數，以下式表示：</p><p>　　式中，a－系數，取1.15；</p><p>　　b－系數，計算全封閉壓縮機時取0.25～0.3；</p><p>　?。瓰閴嚎s機吸入前的蒸氣過熱度，℃；</p><p>

100、;　　T11－為進入氣缸時的吸氣溫度，K（由于吸入壓縮機封閉殼內之前的回氣溫度t1已達32℃，實際吸入氣缸內的蒸氣，被封閉殼內電機、吸氣管、吸氣腔加熱，其溫度可達到80℃左右，所以在計算中取T11＝353K）；</p><p>　　Tk－為排氣溫度，K。</p><p><b>　　4.泄漏系數D</b></p><p>　　泄漏系數的大小通常

101、都是間接估算，不能直接測量。根據計算，電冰箱用全封閉壓縮機的泄漏系數D值可取0.97～0.99。</p><p>　　因而輸氣系數的計算便是綜合了上述四個系數求得，即：</p><p>　　§2.4.3 壓縮機選型</p><p>　　前面已經求出了壓縮機的軸功率、制冷量及工質流量（即壓縮機排氣量）。初選壓縮機以后，便可以在其性能曲線上查得相應設計工況下的

102、功率、制冷量及流量。然后與計算值進行對比，看是否滿足要求。如果不滿足設計要求，可重新進行壓縮機選型。壓縮機選型計算框圖見圖2-7。</p><p>　　我們已經根據某冰箱廠提供的資料，將該廠所用三種型號壓縮機（QDX、QDXII及MT系列）的性能曲線進行擬合，以方便計算程序的使用。下面是QDX35型壓縮機在不同蒸發(fā)溫度、冷凝溫度下的性能曲線。說明見圖例。</p><p>　　圖2-4 QD

103、X35流量性能圖</p><p>　　圖2-5 QDX35制冷量性能圖</p><p>　　§2.4.4 壓縮機選型結果</p><p>　　根據本文的壓縮機選型計算方法，筆者對上海某冰箱廠的四種型號的冰箱進行了壓縮機的選型設計，結果和該廠實際產品所選用的壓縮機類型完全一致。比較結果見下表：</p><p>　　表2-10 冰箱壓縮

104、機選型比較</p><p>　　根據熱力計算結果，確定壓縮機的性能要求即制冷量、排氣量和功耗</p><p><b>　　求解壓縮機輸氣系數</b></p><p>　　調用求解V、P、T、D的子程序</p><p><b>　　調用壓縮機性能庫</b></p><p>&l

105、t;b>　　壓縮機選型</b></p><p>　　檢驗壓縮機性能是否滿足要求</p><p><b>　　壓縮機選型計算結束</b></p><p>　　圖2-7 壓縮機選型計算框圖</p><p>　　§2.5 冷凝器設計</p><p>　　300L容積以下電冰箱

106、的冷凝器冷卻方式為空氣自然對流方式。300L容積以上采用風扇強制空氣對流冷卻方式。常見的冷凝器（主要介紹300L容積以下電冰箱所用的空氣自然對流冷凝器）有這幾種類型：平板式（內藏式）、百葉窗式和鋼絲盤管式。</p><p>　　§2.5.1 冷凝器設計計算</p><p>　　采用空氣自然對流換熱的冷凝器，其換熱能力較差，表面上一般涂黑色以增加輻射換熱。內藏式冷凝器現在為大多數冰

107、箱生產廠家所采用，下面就以內藏式為例，介紹一下冰箱冷凝器的一般設計計算過程：首先假定箱體壁溫為Tw（假設冷凝器管壁溫度與箱體壁溫一致），根據冷凝器熱負荷QK，確定冷凝器的散熱面積，從而求出所需冷凝管的長度。然后根據已求出的冷凝管的長度和冷凝器熱負荷QK，反算出冷凝管的管壁溫，亦即箱體壁溫Tw的計算值。檢驗假定的箱體壁溫和計算得到的箱體壁溫是否一致，或者誤差在要求的范圍內：如果一致就說明Tw假設正確，冷凝器設計合理；不一致，則將計算得到的

108、箱體壁溫代入到前面的計算中繼續(xù)計算，直至前后兩個值相差很小。具體計算步驟如下：</p><p>　　1) 輸入設計參數tK、ta，確定冷凝器的熱負荷</p><p>　　冷凝器的換熱量為：QK=Q0＋Ne－Qj</p><p>　　式中，Q0—電冰箱箱體的熱負荷，即冰箱制冷量，W；</p><p>　　Ne—壓縮機軸功率，W；</p&g

109、t;<p>　　Qj—壓縮機殼體的散熱功率，W。</p><p>　　其中，Q0、Ne前面已經得出，而壓縮機殼體的散熱量Qj則根據壓縮機類型的不同而不同。一般來說，Qj=·F·t</p><p>　　式中，—壓縮機殼體對其周圍環(huán)境的平均對流換熱系數；</p><p>　　F—壓縮機殼體的外表面積，m2；</p><

110、;p>　　t—壓縮機殼體與周圍環(huán)境的溫度差，K。</p><p>　　2)選定冷凝管結構尺寸，如管徑d、壁厚及管間距GJ，求得以下參數：</p><p>　　3)計算空氣側換熱系數0</p><p>　　空氣側的換熱主要是通過冰箱外殼進行的。如果不考慮鋼板外殼的熱阻，則通過冰箱外殼的傳熱形式包括自然對流和熱輻射兩種方式。自然對流換熱系數可采用下面的關聯(lián)式計算：

111、【38】</p><p>　　式中，Nu—努謝爾特準則；</p><p>　　Gr—格拉曉夫準則；</p><p><b>　　Pr—普郎特準則；</b></p><p>　　c—經驗常數，取0.59；</p><p>　　n—經驗常數，取0.25。</p><p>　　熱

112、輻射換熱系數R采用下式計算：【38】</p><p>　　式中，TW—管壁溫度，這里先取一假定值，K；</p><p>　　Ta—環(huán)境空氣溫度，K；</p><p><b>　　—冰箱外殼黑度。</b></p><p>　　所以，空氣側的換熱系數為：0=+R。則在假設壁溫下，每根冷凝管布置在箱體上的最小管長為：</

113、p><p><b>　?。╩）</b></p><p>　　式中，Ld—布置冷凝管的箱體側的寬度，對將冷凝管布置在兩側的冰箱來說，即為該冰箱的深度，m。</p><p>　　其它符號與本節(jié)前面所指含義一致。</p><p>　　所需冷凝管總長為：(m)</p><p>　　4)計算管內工質冷凝時的換

114、熱系數i</p><p>　　氟利昂蒸氣在空冷冷凝器管內冷凝時一般都處于液膜層流區(qū)，其換熱系數i可按下式求解：【43】</p><p>　　式中，tK—工質冷凝溫度，℃；</p><p>　　tW—冷凝管管壁溫度，℃；</p><p>　　rS—制冷劑的物性參數；</p><p>　　Bm—制冷劑液膜的組合物性參數；&

115、lt;/p><p>　　di—冷凝管內徑，m。</p><p>　　rS、Bm是和制冷工質種類和蒸發(fā)溫度有關的常數。需要指出的是，組合物性參數是以液膜平均溫度為定性溫度的，即以蒸發(fā)溫度和管壁壁溫的算術平均值作為其定性溫度。因此，在計算工質管內側冷凝換熱系數i時亦要用到前面假設的壁溫。</p><p>　　忽略冷凝管壁和冰箱殼體的熱阻及接觸熱阻，由管內外熱平衡關系可得：&

116、lt;/p><p>　　式中，F0—箱體布置冷凝管的外壁面面積，m2；</p><p>　　其它符號與本節(jié)前面所指含義一致。</p><p>　　求解上式，可以得到一個新的壁溫tW’，如果與所假設的壁溫非常接近（），可不必重新計算。若兩者誤差較大，則將計算得到的壁溫代入到步驟3中重新計算。</p><p><b>　　5)布置冷凝器&l

117、t;/b></p><p>　　對于內藏式冷凝器來說，當冷凝管長確定以后，布置冷凝器主要應考慮以下問題：</p><p>　　a.單根冷凝管的長度，不應超過冰箱箱體的總高度。一般在布置冷凝管時，箱體上部要保留0.1m、下部保留0.15m不布置冷凝管。</p><p>　　b.若冷凝管不能全部布置在箱體兩側，應考慮在箱體后部布置部分冷凝管。</p>

118、<p>　　冷凝器的計算程序框圖見圖2-8。</p><p>　　§2.5.2 冷凝器設計結果</p><p>　　本文將程序的計算結果與某冰箱廠兩種類型冰箱的冷凝器作了比較。比較結果見下表：</p><p>　　表2-11 冷凝器設計結果比較</p><p>　　冷凝器的設計計算結果與實際產品較為吻合。</p&g

119、t;<p>　　首先確定冷凝器熱負荷QK</p><p>　　輸入設計工況條件tK、ta及冷凝器結構尺寸d、等</p><p>　　假設壁溫tw，計算管外側換熱系數0，初步確定冷凝管管長</p><p>　　調計算N、R的子程序</p><p><b>　　代入tW’</b></p><

120、p><b>　　計算管內換熱系數i</b></p><p><b>　　由熱平衡求出tw’</b></p><p><b>　　No</b></p><p><b>　　Yes</b></p><p>　　最終確定冷凝管管長及冷凝器傳熱面積，合理布置