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制冷系统设计原则

       空调是一个多变的复合型机电一体化系统,在设计过程中要考虑多方面的影响因素,今天跟大家分享一下在制冷系统设计中应该注意的几点设计原则,希望对大家在应用中有所帮助。

标准化设计:
       同一规格的冷凝器只分单冷和冷暖两种,蒸发器单冷和冷暖通用。单排冷凝器片距可选用为1.6 mm,1.7 mm,1.8 mm,1.9mm,2.0mm,为方便生产优先选用1.8mm,1.7 mm;双排热器可选用片距为1.9mm,2.0 mm,为方便生产优先选用1.7mm,蒸发器片距可选用为1.5 mm,1.6 mm,1.7mm,为方便生产优先选用1.5mm,1.7mm;此处可根据各个公司的加工工艺而定,对应每一个风量或风速,都有一个最佳片距、片型,使风量、翅片面积、噪音达到最佳配合;翅片片距的规定是基于生产工艺方便而制定的,过小或过大会造成生产工艺困难,同时片距过小易造成换热器脏堵,影响空调器的长期使用效果,另外对风机压头也会有不同的需求。

系统优化设计:
       为减低成本及提高空调器的综合性能,在室外风扇转速及风量确定的情况下,标准制冷运行时,冷凝器中部温度为48--50℃,过冷度为6--10℃,相对应的标准制热运行时,冷凝器中部温度为0--1℃;在室内风扇转速及风量确定的情况下,标准制冷运行时,蒸发器中部温度为8--11℃,相对应的标准制热运行时,蒸发器中部温度为44--48℃,过冷度为8--10℃;回气温度为蒸中温度+3--5℃,排气温度为冷中温度+30--40℃;在实际设计时应充分考虑上述特征温度,使蒸发器和冷凝器的面积、内容积、室内外循环风量、压缩机能力等相匹配,与以上标准参数相比如果有比较大的差异,必须更改设计方案。 特殊设计如高能效比、T3工况、特殊结构或噪音要求的另外考虑。

风量考虑:
       在室内机噪音满足方案设计要求的情况下,室内机循环风量以标况制冷时出风干球温度为13.5℃左右为宜, 标况制热时出风干球温度为40--43℃左右为宜 ,同时为保证空调器使用的舒适性,需考虑风速适宜;室外机在噪音满足要求的情况下,风量尽可能的大;
       室内机风量推荐:风量=3×名义能力×显热比÷(27-出风干球温度)。显热比一般情况为:分体机0.85 ,柜机、窗机为0.80 ,出风干球温度推荐12--14℃。

换热器流路考虑:
       对于冷暖机,标准制冷(热)工况下,蒸发器(冷凝器)中部和出口的饱和温度差不大于2℃,各出口间温度差不大于3℃;前者是考虑到冷媒流动阻力,充分发挥压缩机能力;后者是考虑到冷媒分配的均匀性,充分发挥蒸发器换热能力;对于双排换热器,建议采用‘U’型回路,以利于在不同工况下换热器都处于良好的换热状态;从配管简化角度考虑,也可以采用上进下出分段设计;对于必须采用分流管才能分流均匀的换热器,应尽量采用ф5×3.5以上的规格铜管,且尽量使分流管长短一致及尽量的短,以提高制冷系统在变工况下的使用性能;为强化换热,双排冷凝器可采用外排片距宽、内排片距密以提高风量及使内外排换热负荷均衡等,也可以采用内外U型管规格如管径、是否内螺纹等设计,在保证换热能力的前提下降低成本;原则上蒸发器输入管(制冷状态下)应在循环空气流的迎风面,有利于减少制热状态下的不可逆换热。对于单冷机,蒸发器设计与上相同,冷凝器采用上进下出回路,尽量有汇总管,以保证过冷度,减少冷媒充注量。

毛细管考虑:
       毛细管与充氟量毛细管的长度建议在500—1200mm之间,太短则影响系统的稳定性和一致性,太长则制造工艺性差,且浪费成本;建议尽量使用粗管径毛细管;毛细管绕制直径推荐ф50,ф60,过小的弯曲半径易造成弯制后的毛细管流量与直管状态下的流量变化较大,进而造成整机性能与样机差别大;一般随着制冷量的增加,毛细管规格也逐渐变大,而不是单单缩短毛细管长度增加制冷剂流量。若采用电子膨胀阀节流,建议电子膨胀阀开度控制在40%—60%之间,开度过大或则过小对系统的稳定性影响偏大,且精度低,不能保证空调系统在变工况的情况下正常运行。

压缩机使用:
       严格按照压缩机规格书要求设计制冷系统,在冷媒充注量超出压缩机使用要求时,须征得压缩机厂家同意或试验验证,同时反查换热器容量是否匹配;过负荷工况下,压缩机排气温度过高时,须排查系统压缩比及冷凝或蒸发压力、回气温度等是否合适;压缩机型号选用的一般原则为压缩机单体能力的85%为整机能力,压缩机单体能力差的60%为整机可以提高的制冷量;对应于高能效空调器,压缩机型号选用的一般原则为压缩机单体能力的95%--105%为整机能力。

其他:
       以上是以常规分体、柜机的制冷系统为标准来叙述的,不同形式和用途的空调器都有其不同的特点,参考以上要求,综合考虑空调器的结构、风量、换热器面积、噪音等是否满足系统要求,尽可能地提高风量,降低噪音,优化结构以加大换热器迎风面积且使风速分布均匀,达到整机性能提高、降低成本的目的。
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