冷风机系统的拟定和制冷循环的热力计算

一，冷风机系统的概述
单元式冷风机是一种不带加湿器的非热泵型单元式空气调节机，只能用于夏季降温，按标准 GB/T 17758-1999《单元式空气调节机组》的规定1，单元式冷风机应能使室内温度保持在(18℃-25℃)±1℃，相对温度 (40~70%) ±10%，制冷能力一般在7kW以上，新风比 15%.
单元式冷风机应用蒸汽压缩制冷的原理: 其制冷系统采用 R22 作为制冷剂，热发器为翅片管束直接蒸发式表面冷却器，节流装置可采用毛细管或膨胀阀二种;冷凝器按其冷却方式分水冷和风冷二类，风冷冷凝器为翅片管束风冷式，水冷冷凝器有壳管式和套管式二种型式。压缩机可以选配全封闭式、半封闭式或开启式，其中小型冷风机以全封闭压缩机为主。
空调系统的主要设备是离心通风机，它使空调室内循环空气加上 15%室外新风通过冷风机的蒸发器时得到降温去湿，并将冷风送至被调节的房间。
电器系统主要是保证空调机的安全运行，同时还起自动调节和控制的作用。此外系统还必须配置管道和一些辅助设备。
二，制冷循环的热力计算
(一)制冷循环的热力计算
制冷循环热力计算主要算出循环的性能指标，压缩机的容量、功率以及换热器的热负荷，为压缩机及换热器的设计或选配提供原始数据。在进行热力计算时首先需确定循环的工质，循环的型式和工作参数。
(二) 循环的工作参数
循环的工作参数包括冷凝温度、蒸发温度、过冷温度和吸气温度
1.冷凝温度(f)冷凝温度一般取决于冷却介质的温度以及冷凝器中冷却介质与制冷剂的传热温差，传热温差与冷凝器的结构型式、容量以及冷却介质种类有关。根据标准，对于风冷冷凝器的名义工况规定: 进风温度(室外空气温度) 为干球35℃，湿球24℃，冷凝温度h=50℃，进口温差tk -t 1≥15℃
对于水冷冷凝器，规定的名义工况为，进水温度 tw1=30C，进出水温差△tw=5C冷凝温度为tk=40℃，要求进口温差tk -tw≥10℃
2.蒸发温度(in)蒸发温度同样取决于被冷却物体的温度以及慕发器中的传热温差。根据标准]规定，冷风机设计时应取新风比为 15%，室外空气参数取 35℃(干球)和24℃ (湿球 )，进风参数取 27℃ (干球)和19.5℃ (湿球 )，蒸发器的蒸发温度取t=5℃.过冷温度(t)
水冷与风冷式机组出口过冷度 At 按标准[2]规定取 5℃
4.吸气温度(i;)
吸气温度需根据蒸汽离开蒸发器时的状态、吸气管道长度和绝热好坏来定。柜式空调机蒸发器出口工质的过热度为 5℃，即出口温度为 10℃，压缩机的吸气温度则根据吸气管路的长度和保温情况而定，一般取管路过热度为 5℃左右，而对毛细管和全封闭压机所配套的系统蒸发器出口工质可以无过热度。按照空调工况规定，氯里昂制冷压缩机的吸气温度t取 15℃，对于全封闭压缩机是以进入机壳的状态为吸气状态。由于全封闭压缩机壳内电机发热和摩擦发热，压缩机实际的吸气温度在空调工况下要超过 15℃，据有关资料介绍，在封闭式压缩机中，吸气过热度的实测值比开启式高 20~30℃.

热力计算

1.已知条件冷风机制冷量，冷凝器冷却介质温度(进水或风温度 )，蒸发器进风参数，
2.计算步骤
在选定制冷循环的工质、循环型式，确定循环工作参数后，绘出循环的 lgp-h 图。再由工质的热力图表确定各状态的有关参数，
图中：
点0一蒸发器出口制冷剂状态;
点1一压缩机的吸气状态;
点4一节流元件前的制冷剂状态。
计算项目
(1)单位制冷量qo (kJ/kg)
qo=h0-h3
(1-1)
(2)单位容积制冷量qv (kJ/m”)
qv=q0/v1
(1-2)
(3)单位理功 wo (kJ/kg
wo=h2-h1
(4)理论制冷系数ε0
ε0=q0/w0=(h0-hs)/(h2-h1)
(5) 制冷剂流量 G (kg/s)
G=Q0/q0=Q0/(h0-h5)
(6)压缩机的实际体积输气量 V( m3/s )
V=Gv1=Q0v1/q0=Q0/qv
(7)压缩机的理论体积输气量 Va (m3/s)
Vh=V/λ
上式中 入 为压缩机的输气系数(也称容积效率)，一般可按制造厂的试验值选用，或根据理论分析所推导的公式进行计算。
(8)压缩机的理论功率N(kW)
N0=Gw1=G(h2-h1)
(9)压缩机的指示功 N i(kW)
Ni=N0/ηf
式中ηf为压缩机指示效率，ηf值可按有关经验数据或经验公式计算。
(10)压缩机的轴功率 Ne(kW)
Ne=Ni/ηm
式中ηm为压缩机的机械效率。
(11)实际制冷系数εpr
εpr=εoηs
上式中1,ηs为压缩机的绝热效率，ηs=ηf*ηm
(12)实际循环效率ηcg
ηcg=εpr/εe
εe 为卡诺循环的制冷系数
(13)冷疑器的热负荷 Ok (kW)

开启式 Qk=Q0+Ni
封闭式Qk≤Q0+Ni
式中N为电机输入功率
N=Ne/ηc/ηmo
式中: ηc为传动效率，当压缩机与电机直接传动时ηc=1;用三角皮带传动时ηc=0.90~0.95;用平皮带传动时 ηc=0.96
ηmo为电机效率，一般封闭式制冷机配用的三相电机其效率为80-85%,小型单相电机，其效率一般为60%。