第四章 系统部件的设计与选型
该制冷系统试验装置部件包括压缩机、冷凝器、节流机构、低温箱体（含蒸发器）、节流元件、冷凝-蒸发器等主要设备，还有回热器、气液分离器、干燥过滤器等辅助设备。本章主要介绍这些设备的设计及选型（或制作）等内容。
§4.1 压缩机的选型计算[53]
压缩机是制冷系统中最主要部件，是实现蒸气压缩式制冷循环必不可少的部件，起着压缩及输送气体的作用。目前，在中、小型空调和冷柜机组中，容积式制冷压缩机为主要机种。随着制造和设计技术的进步，开启式压缩机在小冷量范围内已由半封闭式、全封闭式压缩机所代替。全封闭活塞式制冷压缩机的设计、制造相当成熟，在中小型制冷系统中广泛采用。该类压缩机的优点为：电机的工作性能较可靠，噪音低，使用方便[53-54]。
自上个世纪七十年代能源危机后，为得到较高的能量利用率，出现了一些新型的容积式压缩机，如：旋转活塞式、滑片式、涡旋式制冷压缩机。据本次设计蒸发温度较低的特点，将经验成熟的活塞式压缩机作为选型对象，按照制冷循环热力计算所求压缩机理论输气量进行选配，同时也应考虑压缩机结构性能上的要求。
活塞式制冷压缩机的制冷量与压缩机的工作容积、转速、吸气压力、排气压力、吸气温度等因素密切相关。各种型号压缩机的制冷量和蒸发温度、冷凝温度的关系曲线（性能曲线）一般由制造厂提供。应用这些曲线图，可确定在不同工况下压缩机的制冷量、功率消耗、能效比等数值。若无性能曲线作为参考，可按压缩机产品样本所提供的输气量选型。 §4.1.1压缩机吸气和排气状态参数
吸气状态参数：
t1= -20℃，P1=1.5bar，h1=391kJ/kg，s1=1.875kJ/kg v1=0.2092m3/kg，制冷剂状态为过热气体。 排气状态参数：
t2=114℃，P2=18bar，h2=473.7kJ/kg，s2=1.875kJ/kg v2=0.019888m3/kg，制冷剂状态为过热气体。 §4.1.2压缩机的热力计算 （1）压比?
?=18÷1.5=12
（2）制冷剂质量流量G
低温箱的制冷量Q0 设计要求 Q0=100W
二级节流毛细管制冷剂流量G2
Q0100?G2=h10?h8292.3?152.6= 0.7158 g/s
一级节流毛细管制冷剂流量G1
0.75?0.15?G20.87?0.75G1= = 5×0.7158=3.579 g/s 总制冷剂流量G
G= G1+ G2=3.579+0.7158=4.295 g/s （3）压缩机内实际体积流量Vh
Vh= G×v1=4.295×0.2092×3.6=3.235 m3/h （4）输气系数? a）容积系数?v
1??m???p???v?1?c???(1?d1)??1?pdk??????
(4-1)
式中: c——相对余隙容积,现代中、小型压缩机c=0.015~0.06，低温机取较小
的c值，本系统中取c=0.025；
m——多变膨胀指数,对氟利昂压缩机m=0.95~1.05, 本系统中m=1.05；
?——压比,?=12； ?pd1pdk——排气压力损失,对氟利昂压缩机Δp =(0.10~0.15)p,本系统中取为
d1dk
0.10 。
1??1.05?11?0.025???12?1?0.1???????v=??=0.6965
b）压力系数
?p
?p1?(1?c)?=
?ps1?pd0??v
(4-2)
?ps1?pd0——吸气压力损失，对氟利昂压缩机Δp=(0.06~0.08) p，本系统取
s1d0
为0.06
0.061?(1?0.025)??p0.6965=0.9117 =
c）泄漏系数?1
?1=0.98 d）温度系数?T
T0?T=Tk??1 (4-3)
273.15?20?T=(273.15?32)?0.98=0.8465
?= ?v?p?1?T (4-4)
?=0.6965×0.9117×0.98×0.8465=0.5268
（5）压缩机内理论体积流量Vp
Vh3.235?Vp=?0.5268=6.141m3/s （6）压缩机单位理论功wo
wo= h2-h1=473.7-391.0=82.7 kJ/kg （7）理论功率No
No=G×wo=4.295×82.7=355.2 W （8）指示功率Ni
指示效率?i=0.8
N0Ni =?i?355.20.8=444.0 W
（9）轴功率Ne
轴效率?m=0.8
Ni
Ne=?m?444.00.8=555.0 W
（10）配用电动机功率Nel
配用电动机效率?mo=0.85
Ne
Nel =?mo?555.00.85=652.9 W
§4.2 风冷冷凝器的选型计算[2,55]
?采用φ8×1mm的纯铜管，肋片为平直套片(铝片)，片厚f=0.2mm，片宽L=66mm，进风温度ta1=30℃，出风温度ta2=40℃，冷凝温度tk=46℃。 (1)冷凝器负荷的确定 Qk=735+100=835 W
(2)冷凝器结构的初步规划及有关参数：管排方式采用正三角排列，管间距s1=25.4mm，排间距s2=22mm；肋片间距sf=1.8mm，沿气流方向的管排数n=4。
?2?1?ss?db??124?sf 肋片面积 f=2?f
(4-5)
2?(0.0254?0.022?(0.008?0.0004)2)4=0.0018=0.5593 m2/m
??f??db?1???s?f??肋间基管表面积 fb= (4-6)
0.2)1.8==0.02345 m2/m
肋管外表总面积 ft=ff+fb=0.5593+0.02345=0.5828 m2/m
?(0.008?0.0004)?(1?
计算及箱体制作
