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岛型开启式商用制冷系统设计

摘 要 1
第一章 绪论 3
1.1冷藏陈列柜的简介 3
1.2本课题的发展趋势 5
第二章 制冷负荷计算 6
2.2开启式冰冻柜的热负荷计算 6
2.2.1通过柜体维护结构的传热量 7
2.2.2通过陈列室冰冻柜敞开口从外界辐射进入的热量 8
2.2.3风幕热负荷 8
2.2.4柜内热负荷 10
2.2.5岛型开启式冰冻柜柜内总热负荷计算 11
第三章 制冷系统热力计算 11
3.1制冷工况的确定 11
3.1.2运用压焓图求各参数 11
3.2制冷系统的热力计算 12
第四章 制冷设备的选型与热力计算 14
4.1压缩机的分类及选型 14
4.1.1 压缩机的分类 14
4.1.2压缩机的选型 15
4.2冷凝器的选型与热力计算 20
4.2.1冷凝器的结构形式选型 20
4.2.2冷凝器的选型计算 22
4.4毛细管的选型及热力计算 29
4.4.2毛细管的选型计算 30
4.5 制冷剂充注量计算 31
4.5.2求制冷剂最佳充注量 32
第五章 辅助设备的选型 32
5.1干燥过滤器的选择 32
5.2气液分离器选择 33
5.3压力控制器选择 34
第六章 陈列柜的节能性与环保性讨论 34
6.1节能性讨论 34
6.2环保性讨论 37
结 束 语 37
致 谢 38
参考文献 39

摘 要
为了满足市场对陈列柜的需求，本设计简要的介绍了1400L岛式食品冷藏陈列柜的设计情况，其中制冷剂采用R134a。探讨了食品冷藏陈列柜的分类以及其发展前景。为了更好的设计，首先对陈列柜行业发展的现状以及今后的发展趋势做了简要的阐述，然后进行了负荷计算和制冷系统热力计算，接着进行了制冷设备的热力计算和选型，最后对本设计产品的节能性和环保性做了简单的讨论。
本设计说明书重点介绍了1400L岛型商用陈列柜的制冷系统，以及其辅助设备的设计。制冷系统选用蒸气压缩式制冷循环系统，文中涉及了压缩机、冷凝器、毛细管和蒸发器的设计计算。这种制冷系统结构简单，在商用冷藏陈列柜中得到了广泛的应用。
关键词：制冷系统；压缩机；冷凝器 ；蒸发器

Abstract

This design-guides focuse on the 1400L Island-type commercial showcase refrigeration system and its auxiliary equipment design, which slects the vapor compression refrigeration system refrigeration cycle system. This paper discussed the designs and calculations of the compressor, condenser, evaporator and capillary.Because of its simple structure, the refrigerating system has gained a widely application in commercial areas.
Keywords: refrigeration system; compressor; condenser; evaporator

第一章 绪论
1.1冷藏陈列柜的简介
冷藏陈列柜顾名思义，也就是冷藏易腐败的食品的装置，样式是陈列放置所以叫冷藏陈列柜，作为食品冷藏链最后一个环节的制冷装置—冷藏陈列柜，具有有效的保存易腐败商品和食品的功能和展示与销售商品或食品的功能。在易腐败商品或食品的销售环节中，使其始终保持设定的低温环境下，最大程度地保证食品质量、减少食品损耗。冷藏陈列柜通常使用于酒店和超市的新鲜食品销售与展示，根据其用途、使用温度、适用场所等具有各种不同的结构和形式；其目的就是在陈列柜内维持适当的湿度和温度，以保证食品或商品的新鲜度和品质，为消费者提供良好的购物环境和可靠地食品品质保障。
在零售商店和超市内，为了提高商品的展示效果和品质保证，冷藏陈列柜应用与各种生鲜食品，包括蔬菜、水果、精肉、鲜鱼、乳制品、蛋糕、饮料等各种熟食品和半熟食品等的低温保鲜与销售。由于储存与展示的商品种类繁多，冷藏陈列柜的结构形式也有很多种类，准确的分类很困难，所以下面用按照陈列柜的使用温度、制冷机组布置、外形结构等，对其分类方法分别介绍。
1.根据冷藏陈列柜的使用温度分类
根据冷藏陈列柜的使用温度分类，冷藏陈列柜大体可分为冷却型、冷冻型、冷却冷冻型及温热型等。
⑴冷却型陈列柜 柜内温度为－6℃以上，主要用于储藏陈列蔬菜、鲜鱼、肉制品、猪肉、水果、饮料等。
⑵冷冻型陈列柜 柜内温度为－6℃以下，主要用于储藏陈列冰激凌、冻鱼、冻肉等冷冻食物。
⑶冷却冷冻型陈列柜 有冷藏和冷冻功能并存，同时保存不同的食物。
⑷温热型陈列柜 柜内温度35℃以上，用于储存陈列各种熟食。
2.按制冷机组的不置分类
陈列柜的制冷机组可分为内置式和分离式两种类型。由于大型制冷机组规模比较大，所以占用显示食品和商品空间是安装在柜，操作将产生的废热，噪声，振动，直接影响购物环境。为了避免这些不利的影响，大型制冷机组是放置在一个特殊的房间，称为分离式机组陈列。
分离单元柜制冷压缩机，冷凝器和电气控制柜，柜体内分别安装，制冷压缩机，房间里的橱柜，室外冷凝器放置在通风良好的地方。这套机组具有噪音低，振动小有助于创造一个良好的购物环境，易于实现压缩机，蒸发器制冷系统相结合，有助于降低设备成本和运行成本。缺点是密切相关的性能和施工质量，需要有专业的施工队伍安排，并再次定位，是很难打动。所以，它特别适合与大型超市使用。
内置式制冷机组与陈列柜体合成一体，缺点是对室内空气冷却冷凝器的制冷机组，增加室内空调冷负荷系统，和噪声大，适合中小型便利店和小商店。
3.按陈列柜的外形结构分类
冷藏陈列柜根据结构形式的不同可分类为封闭式和敞开式陈列柜。
⑴封闭型陈列柜 该陈列柜的四周封闭，并有多层玻璃做成门或盖，供展示食品或为顾客拿取商品之用。优点是柜内温度波动小、冷藏条件好、能耗低、制造成本低、对环境的敏感度低，所以该陈列柜适合于陈列对环境要求高、要求储存温度稳定、比较讲卫生的食品或商品，比如冰激凌、奶食品、医药品等。
⑵敞开型陈列柜 该陈列柜是拿取货物的部分是敞开的，顾客可以自由的拿取或放入商品或食品，即为消费者创造良好的购物条件同时满足商品或食品的存放要求。所以它适合于大型超市、酒店等场所。由于拿取商品的部分是敞开的所以外部热量很容易进入柜内，导致能源损失，为了防止热量不断地渗入柜内设计一层或多层风幕形成柜内与外界隔开的屏障达到防止外部热量渗入，但由于风幕会带走柜内一部分热量所以这样的陈列柜比封闭型陈列柜能耗大。
此外，陈列柜又可以按其结构形式分为立式陈列柜和卧式陈列柜。立式柜和卧式柜的机构形式上的差别大，而且在功能和种类也不同，立式陈列柜的柜内空气温度一般－10℃左右，多用于蔬菜、奶食品、水果等食品的冷藏与保鲜。而卧式陈列柜的柜内空气温度一般－15℃左右，因外形结构多为箱体式结构，对于双面卧式陈列柜又可称为岛式陈列柜。卧式陈列柜使用于存储商品时商品易于堆积，不如立式陈列柜存取方便；但卧式陈列柜的上开门方式可以减小冷量损失，结构比立式陈列柜简单，价格便宜。多用于周转量比较大的冻结商品、冰激凌等食品的冻藏。

1.2本课题的发展趋势
现代科学和技术的突飞猛进的发展在为人类带来巨大的利益和便利的同时，也带来极大地对环境和自然资源破坏。环境和自然资源是现代社会和全人类的生存和发展的基础与资本。环境污染问题、能源紧张问题和食品安全问题越来越引世界各国各界人士的关注。保护生态环境，节约自然资源，与自然和谐发展，是制冷行业面临的严峻挑战。采用新的制冷设备与技术工艺，对于提高制冷装置的效率、节约能源、保护环境、实现行业的可持性续发展具有重要意义。
1. 制冷压缩机技术
（1）应用变频制冷压缩机 用变频控制器根据设计的温度及热负荷的变化，自动的控制制冷压缩机的转速，实现制冷系统的制冷量供需的基本平衡和制冷系统的高效率运行，具有高效、节能和控温精度高等优点，比不变频制冷压缩机可节能30%以上，可以减轻制冷设备在非全负荷条件下工作及频繁开停机对电网电压造成的影响。
（2）应用并联制冷压缩机组 高效的油分离器和油位控制器的并联压缩机组，利用微电脑单片机控制器，可根据设计温度及负荷的变化实现分级能量调节，最高地发挥单台制冷压缩机的效率，同时多台并联，如果其中一台压缩机出现故障时不影响其他的制冷压缩机的正常工作，提高制冷压缩机的可靠性，增强了制冷机组的制冷能力。
（3）应用回转式制冷压缩机 涡旋式和螺杆式制冷压缩机由于没有吸气阀和排气阀，具有吸、排气连续，启动力矩低以及抗液击能力好的特性，将得到广泛的应用。
2.制冷装置的自动控制
制冷装置的自动控制，已从单机自动安全保护。单机自动运行发展到多机组自动控制，利用计算机检测和控制，有制冷压缩机自动控制系统、冷凝压力自动控制系统、供液自动控制系统、冷间温度自动控制系统、融霜自动控制系统及计算机集中监控系统组成的集散控制系统，实现运行工况最佳化，降低能源消耗。
4.利用自然工质
常规制冷装置中使用的人工合成制冷工质CFCs和HCFCs，引起的臭氧层破坏和全球温暖化，已经成为日益严峻的全球环境问题，对人类的生态环境造成去大的威胁。而R134a等若干人工合成的HFC机器混合物，大都有较高的温室效应并存在某些安全缺陷，未能达到“长期”替代要求。从对环境的长期安全来看，起用自然工质是一种非常安全的选择。
（1）氨的应用 氨具有优良的热力性质，广泛应用于带载冷剂的中央空调系统和间接制冷系统中。
（2）碳氢化合物的应用 目前作为制冷剂应用的碳氢化合物主要有丙烷（R290）、丁烷（R600）和异丁烷（R600a）等，碳氢化合物的优点是ODP=0，GWP很小，和所有带用的工程材料和润滑油都能兼容，且价格低廉，已广泛用于冷藏箱和冷冻箱中。

第二章 制冷负荷计算
2.1岛型开启式冰冻柜的设计参数
冷藏陈列柜的总体布置是设计陈列柜的一个重要环节。必须认真考虑这个问题。本设计的总体布置是以国家标准GB8059.1-3-78为依据。现根据所提出的任务给出如下设计条件；
1） 使用环境条件；环境温度 =25℃，相对湿度=55±5%。
2） 箱内温度：柜内的平均温度=—1℃。
3） 箱内有效容积：总容积为0.46
4） 制冷系统为单级蒸汽压缩式制冷系统，冷却方式采用直冷式，冷藏室蒸发器采用单脊翅片式。冷凝器选用丝管式冷凝器，选用毛细管为节流元件。
5） 箱体结构：外形尺寸为2000*1100*1180（宽*深*长）。绝热层用聚氨酯发泡，其厚度根据理论计算和冰箱厂家的实际经验选取。其值如表2-1所示。
表2-1.电冰箱各面的绝热层厚度

箱面
侧面
背面
底部
冷臧室
45
45
50

2.2开启式冰冻柜的热负荷计算
热负荷计算是冷臧陈列柜设计中的一个重要环节,与其相关的因素有陈列柜的柜体结构、陈列柜的内容积、柜体隔热层的厚度和隔热材料的隔热性能等。冷藏陈列柜的总热负荷包括：1）通过柜体支架结构的传热量；2）通过陈列柜敞开口从外界渗入柜内的热量；3）风幕热负荷，由于风幕吹时柜内外的热质交换引起的热损失；4）柜内热负荷，包括风机发热量、柜内照明辐射热量、融霜加热器热量等。即
（2-1）
式中，为总热量（W）；为通过柜体支架结构的传热量（W）；为通过陈列柜敞开口从外界渗入柜内的热量（W）；为风幕热负荷（W）；为柜内热负荷（W）。
2.2.1通过柜体维护结构的传热量
通过柜体围护结构的传热量，大约占总热量的10%～15%，可按式（2-1）作近似的计算，即
（2-2）
式中，为围护壁面传热系数[W/(㎡▪k)]；为围护壁面外表面积（㎡）；为环境温度（K）；
为柜内温度（K），=（+）/2；、为蒸发器进口温度和出口空气温度（K）。

表2-2冷冻室箱体各表面的传热
箱面
计算值
侧面
背面
底部
面积/㎡
1.062
1.800
2.360
传热系数//(㎡▪K)
0.333
0.299
0.322

箱面
计算值
侧面
背面
底部
传热温差/℃
29
29
10
传热量
10.25573
15.6078
7.5992

Q

(2-3)
2.2.2通过陈列室冰冻柜敞开口从外界辐射进入的热量
1．辐射热量
通过陈列柜的敞开口从外界辐射进入的热量，可由式（2-4）确定，即
（2-4）
式中，为柜内陈列食品的包装材料以及柜内壁的黑度（一般可取0.9～1.0）；为辐射系数； 为斯忒藩-波耳兹曼常量[W/(㎡▪k4)]，= 5.67W/(㎡▪k4)；为开口面积（m2），即照明面积；为环境温度（K）；为柜内最上层物品的表面温度或柜内侧壁面表面温度（K）。
2.辐射热流强度
由于辐射传递的热量数值不大，故计算时可取=1。辐射热流强度的数值，取决于室空气内温度和柜内货物表面温度。当==时，虽然辐射传递的热量提高了柜内货物的表面温度，但由于货物表面因导热方式吸收的热量的数值并不大，因而可以忽略不计。所以可以认为，所有的辐射热量均由风幕带走，则
（2-5)
式中，为风幕与货物表面间的传热系数[W/(㎡▪k)]；为柜内空气温度（K）。

2.2.3风幕热负荷
环境热空气通过风幕渗入柜内的热量，对于高温陈列柜约占总热量的60%～70%；对低温陈列柜约占总热量的50%～60%。假设：①风幕与环境存在的质量交换，有环境空气状态变为柜内空气状态，并形成显热负荷和潜热负荷；②空气风幕本身产生的热量热传导负荷完全传递到柜内。则风幕总的热负荷为
（2-6）
式中，为风幕总的热负荷（W）；为风幕的显热负荷（W）；为风幕潜热负荷（W）；为风幕的热传导负荷（W）。
1. 风幕同环境空气质量交换量（㎏/s）
由于影响风幕同环境空气质量交换量的因素很多，不易于计算求取。通常根据经验值确定，各企业针对不同的产品有不同的经验值，也可以应用相应的参考材料进行估算。
2. 空气风幕的显热负荷和潜热负荷
⑴空气风幕的显热负荷
（2-7）
式中，为空气比定压比热容[J/(kg·K)]。
⑵空气风幕的潜热负荷
（2-8）
式中，为水比定压热容[J/(kg·K)]；为融霜比定压热容[J/(kg·K)]；为水蒸发潜热（J/kg）；为水冻结潜热（J/kg）。
3．空气风幕的热传导负荷
⑴空气风幕单位面积换热系数
（2-9）
式中，为空气风幕同柜内货物之间的表面传热系数[W/(m2·K)]；为空气风幕同环境空气之间的表面传热系数[W/(m2·K)]；为空气风幕的厚度（m）；为空气风幕的导热率[W/(m2·K)]。
⑵空气风幕的热传导负荷
（2-10）
式中，为空气风幕的传热面积（m2）。
由式（2-6）得风幕热负荷，即

=12+67+100
=179
2.2.4柜内热负荷
冷臧陈列柜的柜内热负荷包括风机电动机的散热量、防结霜热负荷、融霜热负荷和照明热负荷等。即
（2-11）
1. 风机电动机的散热量
由于强迫空气循环的风机安装在陈列柜中，因而风机电动机工作时散发的热量是陈列柜的柜内热负荷的一部分，可按式（2-11）计算，即
(2-12)
式中，为柜内风机电动机的数量；为风机电动机消耗的功率（W）。
2. 柜体四侧壁面的绝热层厚度很薄，因此只要对它们进行露点校核即可。传热计算的温度系数，空气温度箱，盒体外部空气中的表面传热系数11.63 W／（m2·K），外表面温度
（2-13）
可见箱四侧不会凝露。查h-d湿空气焓湿图得，环境温度，相对湿度60%,其露点温度为，因此不会凝露，也不必设计融霜设备。
3．照明热负荷
(2-14)
式中为照明灯数量；为照明灯功率（W）；为照明灯和镇流器位置散入柜内的热量的影响系数。
由式（2-11）得柜内总热负荷等于各个部位的热负荷的总和，即
(2-15)
2.2.5岛型开启式冰冻柜柜内总热负荷计算
(2-17)

第三章 制冷系统热力计算
3.1制冷工况的确定
3.1.1确定制冷系统的额定工况

表3-1制冷系统额定工况

工况参数
冷凝温度
蒸发温度
回气温度
过冷温度
设计值
35
-6
25
（80）
10
参数来源
=25+10
环境温度加上传热温差
=-1-5
冷冻室温度减去传热温差
取为环境温度
括号值为实际吸入气缸前的过热蒸汽
= 25-15
环境温度减去过冷度
3.1.2运用压焓图求各参数
根据设计冰箱确定的工况和选用的制冷剂，运用压-焓图或热力性质表或计
算公式求取有关压力、各点比焓值和过热蒸气比体积。计算时采用图3-1的压-焓图。

=47℃ =-6℃ =25(80) ℃ =10℃

图3-1 R134a压焓图
3.2制冷系统的热力计算
3.2.1 热物性参数计算

表3-2 热物理性参数表

参数名称
符号
单位
参数来源
设计值
冷凝压力

查热力性质表
0.886
蒸发压力

查热力性质表
0.235
出蒸发器时饱和蒸汽比焓

查热力性质表
2432
进压缩机前过热蒸汽比焓

查热力性质图
280
进入压缩机前过热蒸汽比体积

查热力性质图
0.0126
进入气缸前过热蒸汽比焓

查热力性质图
320
进入气缸前过热蒸汽比体积

查热力性质图
0.13
排出过热蒸汽温度

℃
=(PK/P0)(t1＇+273)
155
冷凝温度下饱和蒸气比焓

=35℃查热力性质图
272
制冷剂过冷至10℃时比焓

=10℃
90
毛细管节流前液体比焓（10℃）

=10℃
60
蒸发器入口制冷剂比焓

=
60
定熵压缩蒸气比焓值（35℃）

=35℃
335
定熵压缩蒸气比焓值（80℃）

=80℃
375

循环各性能指标计算值如下：
(1) 单位制冷量
（3-1）
(2) 单位体积制冷量
（3-2）
(3) 单位等熵压缩功
（3-3）
(4) 制冷系数
（3-4）
(5) 单位冷凝热量
（3-5）
(6) 制冷剂循环量
（3-6）
式中陈列柜的总热负荷值。
(7) 冷凝器循环量
（3-7）
(8) 压缩机实际吸入过热蒸汽量
（3-8）

第四章 制冷设备的选型与热力计算
4.1压缩机的分类及选型
4.1.1 压缩机的分类
1.按提高气体压力的原理的不同，制冷压缩机分为容积型制冷压缩机和速度型制冷压缩机。
(1）.容积型制冷压缩
直接压缩制冷剂在一个封闭的容积可变容积，体积更小，从热压缩的目的。这种压缩机称为容积型压制冷缩机。
属于溶剂型压缩机的主要有往复式、螺杆式、涡旋式、滑片式、旋叶式和滚动转子式等形式。
(2).速度型制冷压缩机
速度型制冷压缩机提高制冷剂蒸汽压力的途径是先提高气体动能，在将动能转变为位能，提高压力。
速度型制冷压缩机有离心式和轴流式两种。由于轴流压缩机的压力小，不适用于制冷系统，使压缩机的转速，一般指的是离心式压缩机。
2. 按使用制冷剂种类分类
按制冷机剂种类不同，制冷压缩机可以分为有机制冷剂压缩机和无机制冷剂压缩机两大类。前者包含的制冷剂有氟利昂制冷剂和碳氢化合物，如R22、R404A、R134a、R410A、R600a、R290等；后者包含的制冷剂如R717、R744等。
3. 按密封方式分类
按密封方式的不同，可以分为开启式、半封闭式、全封闭式制冷压缩机等三类。
（1） 开启式制冷压缩机
开启式制冷压缩机是一种靠原动机驱动其伸出机壳外的轴或其他运行零件的压缩机。它的特点是容易拆卸、维修。因为原动机与制冷剂和润滑油不接触，原动机不需要具备耐制冷剂和耐油的要求，因此可用于氨制冷系统。
但是开启式制冷压缩的缺点是密封性能比较差，制冷剂容易通过轴承向外漏，因此必须有轴封装置。
（2）半封闭式制冷压缩机
半封闭式制冷压缩机是一种外壳可以在现场拆卸修理内部元件的无轴封的制冷压缩机。电动机和压缩机连城一体装在机体壳内，共用一根主轴。
（3）全封闭式制冷压缩机
全封闭式制冷压缩机是一种压缩机和电动机装在一个由熔焊或钎焊死的外壳内的制冷压缩机。焊接的外壳保证制冷剂不会外漏，但也因此使机壳不易拆卸、修理。
4. 按使用的蒸发温度范围分类
使用的蒸发温度范围与制冷压缩机的种类、规格和合适用的制冷剂有关。例如，国家标准GB/T10079—2001规定了活塞式单级压缩机的适用范围，该标准适用于有机制冷剂（R22、R404A、R134a、R407C、R410A等）无机制冷剂（R717），以及气缸直径不大于250mm的单级活塞式全封闭、半封闭、开启式制冷压缩机。
4.1.2压缩机的选型
电冰箱压缩机均采用全封闭式压缩机。对于冰箱厂，一般无制造冰箱压缩机的能力，只能在进行电冰箱设计时，直接根据设计任务书所提出的制冷量的大小从已有产品中选择压缩机。
压缩机选型时，主要的参考资料是各种压缩机的全性能曲线，全性能曲线见图4-1。
图中为蒸发温度,为冷凝温度。压缩机制造厂提供每种型号压缩机的全性能曲线。

图4-1.压缩机全性能曲线

1.设计工况下的输气系数
其输气系数等于容积系数，压力系数，温度系数和泄露系数 的乘积。
(1) 容积系数
（4-1）
其中相对余隙容积c取2.5%，膨胀系数m取1，冷凝压力pk取886.82kpa，蒸发压力p0取234.36kpa，排气压力损失Δpk为0.1pk，则容积系数
（4-2）
(2) 压力系数
（4-3）
其中进气阀的压力损失，其余取值同容积系数，则压力系数
（4-4）
(3) 温度系数
（4-5）
系数a取1.15，b取0.25，回气热力学温度了取353K，冷凝热力学温度取308K，蒸发温度取-6℃压缩机吸入前过热度
（4-6）
（4-7）
(4) 泄漏系数 取0.975
输气系数为
2.理论输气量
实际输气量 （4-8）
（4-9）
3.压缩机的制冷量
（4-10）
4.压缩机的功率
(1).理论绝热功率
（4-11）
(2).指示功率
（4-12）
式中指示效率，可以用下面公式计算
（4-13）
上式中的为采用摄氏温度为单位的蒸发温度系数b凭经验选取。则指示效率
（4-14）
(3).摩擦功率 摩擦功率按下式计算
（4-15）
式中为平均摩擦压力，取，
（4-16）
(4).压缩机的轴功率
（4-17）
(5).电功率和电机效率
（4-18）
取则
（4-19）
根据以上求得的数据，现选择压缩机型号为SC10C，额定制冷量945W，输入功率470w，电源电压220／240V、50Hz。压缩机外形如图4-2。

图4-2 压缩机外形图
通过选型计算和查压缩机全性能曲线图及压缩机型号表得出本课题采用螺杆式全封闭压缩机。
4.2冷凝器的选型与热力计算
4.2.1冷凝器的结构形式选型
制冷设备装置当中，按照冷却介质和冷凝方式的区别，分为空气冷却式、水冷却式、蒸发式等三种类型。
空气冷却式冷凝器是空气作为冷却介质，按其通风形式的不同，有自然对流式和强制通风式两种类型。强制通风空气冷却式冷凝器可用于冷藏柜、商用食物陈列柜、小型颗粒冰机、冰激凌机等商用制冷装置。自然对流空气冷却式冷凝器的传热效率低于强制通风空气式冷凝器，但由于不使用风机，节省风机的电耗，避免风机旋转引起的振动和噪声，适用于小型制冷装置。由于空气冷却式冷凝器安装、维修方便，目前在商用制冷装置中应用最广泛，特别是适用于缺水、干燥地区或运输式制冷系统，其应用范围甚至扩大到制冷量在350kW以上的制冷装置。

图4-3 冷凝器结构图

为了减少和降低焊接弯头和换热管的工作量，换热管（铜）宜采用U形管，所以，在弯头管端将传热管依次连接。弯头与传热管之间的连接方式见图4-4，小型制冷装置用空冷式冷凝器大多采用图4-4b、c所示连接方式。

图4-4 冷凝器弯头结构图
空冷式冷凝器的翅片管组是依靠左右固定端扳支撑，端板与上下封板采用螺栓或焊接连接。在特殊情况下，其中一块封板可以利用制冷装置上的框板代替。上下封板和左右端板能保证所需空气量全部流通过冷凝器的截面。封板与端板间的固定连接方式见图4-5。因为端板及封板材料都为较薄板不宜采用焊接方式连接。

图4-5端板与封板的连接方式 图4-6翅片翻边示意图

4.2.2冷凝器的选型计算
冷凝器的选型计算，主要是通过热力计算和传热计算，确定其传热面积，从而选定使用型号的冷凝器；以及通过流体动力计算，确定冷却介质的流量和流过冷凝器的阻力损失，从而选择泵或风机的容量及功率。
空冷式冷凝器的翅片管一般由紫钢管套铝片构成，也有铝管铝片结构。常用紫铜管规格有舶、、和等数种。为减少金属材料消耗量及减小冷凝器的重量，在强度允许条件下，应尽量避免使用厚壁铜管。所采用的铝片厚度及翅片节距依紫铜管管径不同而有所区别。表4-1列出目前空冷式冷凝器中常用的铝片厚度及翅片节距范围。同样，为减少金属材料消耗量及减轻整机重量，宜尽量使用厚度较薄的翅片
。
表4-1 铝片厚度及翅片节距范围
紫铜管规格
翅片厚度
翅片节距
8×0.5
0.15～0.2
1.8～2.2
10×0.5
0.15～0.2
1.8～2.2
12×1
0.2～0.3
2.2～3
由于空气通过又诽管簇时的扰动程度大于顺排管族，空气通过叉诽管簇时的表面传热系数较顺诽管族高10％以上，因而，空冷式冷凝器的管簇排列以叉排为好。为了使弯头的规格统一一般管簇都按等边三角形排列。为了使组片管有较高的翅片效率，保证弯头的加工工艺要求，管中心距h应是传热管外径的2.5倍。
表4-2 冷凝器温度参数表
项目
参数值/℃
项目
参数值/℃
冷凝温度
35
进出口空气温差
8
进口空气干球温度
25
出口空气干球温度
33

为了有效利用空冷式冷凝器的传热面积，沿空气流动方向上的管排数M一般为2＜M＜6。
(1) 有关温度参数及冷负荷确定 各有关温度参数见表4-2
（4-20）
(2) 翅片管簇结构参数选择及计算 选择的紫铜管为传热管，选用的翅片是厚度的波纹形整张铝制套片。取翅片节距，迎风面上管中心距，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

当地大气压，由空气（干空气）热物理性质表，在空气平均温度的条件下，、、，在进风温度条件下。
冷凝器所需空气体积流量
（4-21）
选取迎面风俗，则迎风面积
（4-22）
取冷凝器迎风面宽度即有效单管长，则冷凝器的迎风面高度
（4-23）
迎风面上管排数
（4-24）
(3) 进行传热计算，确定所需传热面积、翅片管总厂L及空气流通方向上的管排数n采用整张波纹翅片及密翅距的叉排管簇的空气侧传热系数由式乘以1.1计算
预计冷凝器在空气流通方向上的管排，则翅片宽度
（4-25）
微元最窄截面的当量直径
（4-26）
最窄截面风速
（4-27）
因为
（4-28）
（4-29）
（4-30）
（4-31）
（4-32）
（4-33）
则空气侧的传热系数
（4-34）
查表得，R134a在物性集合系数，氟利昂在管内凝结的表面传热系数
（4-35）
翅片相当高度计算
（4-36）
取铝片热导率
翅片参数
（4-37）
翅片效率
（4-38）
表面效率
（4-39）
忽略各有关污垢热阻及接触热阻的影响，则，将计算所得有关值代入下式

（4-40）

则R134a在管内的凝结表面传热系数
（4-41）
取管壁与翅片间接触热阻、空气侧尘埃够层热阻、紫铜管热导率
冷凝器的总传热系数
（4-42）
冷凝器的所需传热面积
（4-43）
所需有效翅片管总长
（4-44）
空气流通方向上的管排数
（4-45）
取整数，与计算空气侧表面传热系数时预计的空气流通方向上的管排数相符。
这样，冷凝器的实际有效总管长为，实际传热面积为，较传热计算所需传热面积大，能满足冷凝负荷的传热要求。此外，冷凝器的实际迎风面风速与所取迎风面风速相一直。
(4) 风机的选择计算 由于冷凝器的迎风面宽度、高度
动压 （4-46）

静压 （4-47）
风机采用电动机直接传动，则传动效率；取风机全压效率，则电动机输入功率
（4-48）
4.3蒸发器的选型及热力计算
4.3.1 蒸发器的结构形式选择
蒸发器是使液体制冷剂吸热汽化的一种热交换器。低温低压的液体制冷刑在电冰箱蒸发器内迅速蒸发转变为气体，同时吸收被冷却物体的热量，使冷藏食品的温度下降，从而达到食品保鲜的目的。
用冰箱常用的蒸发器都属于空气冷却式，按空气循环对流方式可分为自然对梳式和强制对流式两