毕业设计(论文)-家用分体立式空调结构优化设计.doc

商 丘 工学院2016-JXLW080202-204本科毕业设计家用分体立式空调结构优化设计学 院机械工程学院专 业机械设计制造及其自动化学 号学生姓名指导教师提交日期2016年05月15日诚信承 诺 书本人郑重承诺和声明:我承诺在毕业设计撰写过程中遵守学校有关规定,恪守学术规范,此毕业设计中均系本人在指导教师指导下独立完成,没有剽窃、抄袭他人的学术观点、思想和成果,没有篡改研究数据,凡涉及其他作者的观点和材料,均作了注释,如有违规行为发生,我愿承担一切责任,接受学校的处理,并承担相应的法律责任。 毕业设计作者签名： 年 月 日摘 要在当前世界范围内节能降耗的大趋势下，立式空调器以其节能、舒适性好等特点引起了世界各国的重视，也符合了消费者在生活水平提高后对生活空间舒适性的要求。空调器是通过蒸发器和节流装置对制冷系统进行能量调节的。它通过制冷剂流量变化来调整系统制冷量从而达到节能的目的。本文设计的是立式空调结构优化设计，它适用于较大的空间，适合家庭居室的使用。本文首先阐述空调的原理及优点，介绍空调的性能特性。然后通过方案确定空调内部结构的优化设计，为空调结构的优化打下基础。随后通过热力计算进行蒸发器的设计；并在此基础上，设计出相匹配的蒸发器。节流机构直接选用市场成品，不再另行设计。最后，对装置的整体布局进行优化，使装置整体结构布局合理、紧凑。关键词：结构;空调器;分体式;蒸发器IABSTRACTEnergy crisis becomes an urgent problem for every country all over the world and energy saving request is getting more and more attention of every government. The air-conditioner with control meets the demands of people in terms of living in a comfortable space, and it also has great advantage of energy saving and lower electricity consumption. Air-conditioner achieves energy saving purpose by the use of compressor and orifice set which carry out energy adjustment on refrigerant system.This thesis designs a 0ptimization design of standing type air conditioner. It is suitable for a room which it is big space Firstly, the thesis explains the principle and the advantages of Air-conditioner, so that we can understand the properties of the Air-conditioner. After that, through the scheme introduction, difference forms of each part of refrigerant system are chosen which is prepare for the design of the project. Then, an appropriate compressor is designed through the thermodynamic calculation. On this basis, evaporator are calculated and designed which adapts to the compressor. The throttle mechanism is chosen from market products directly. At last, the overall system is designed to be reasonable and compact.Key-words: Structure ; Air-conditioner ; Split ; EvaporatorI目 录摘 要IABSTRACTII1 绪 论11.1 研究的目的和意义11.2 产品设计的基本思路和基本手段22 空调的原理32.1设计的基本原则32.2 立式柜机空调的优势32.3 空调的基本工作原理42.3.1 空调的结构组成62.3.2 空调的原理过程73 空调的优化设计93.1箱体的结构设计93.2蒸发器的方案说明113.3蒸发器的设计113.4蒸发器风机的计算及选择234 总结与展望244.1 总结244.2 展望24致谢25参考文献26III1 绪论1 绪 论1.1 研究的目的和意义随着经济的快速发展，能源紧缺的问题在全球大部分地区已越来越显著，而在发展中国家，这样的问题也更加的显著。而发达的国家采用先进的技术来减少能源的消耗，并逐步的改进落后的设备和技术流程，真正实现科学发展已成为我国能源工作的重点核心。根据科技水平的不断提高和国家的急速发展,广大人民群众对要求建筑发展的呼声逐年增高,已逐步的进入我们的生活。但在不断的发展建筑的同时,智能建筑的发展也出现了一些问题,譬如建筑的能耗情况也愈来愈成为老百姓茶余饭后的热点话题,而空调的则是建筑内的首要的能耗大户。占能源消耗问题的60%-70%源于空调。根据国家总的耗电情况报告,大约每年有1/5消耗在空调上。而在发达国家,社会能耗中25%-29%源于空调和供暖系统,因此,建设节能型社会首要举措便是改造中央空调中央空调的最大负载能力和最小负载能力等一系列的参数,国家一定的标准。每个地方气候的差异各不相同,因此每个地方制定的标准也不尽相同，而中央空调的大部分时间在66%的负载上下波动的,实际的负荷达不到满负荷,系统的设计也有很大的余量,所以在这种情况下只会产生资源的浪费。所以对中央空调的节能控制的方法和策略的研究就有很大的意义,一方面既可以提高中央空调的使用的优良性另一方面还能响应国家节能减排的号召。目前拖动设备、蒸发器和制冷机组是我国空调研究的主要方面，其中制冷机组是控制空调耗能的主要环节，通过采用估算过大的负荷要求来对制冷机组的进行选择。同时中央空调的好多设计还有很多不合理之处。 水系统回路的阻力相差太大，冷冻系统的水力和热力严重失调，从而导致室内热环境的失调和能耗的增加，然而其中的一些水系统，尽管安装了动态平衡阀设备，也仍然会造成局部的失调现象。 很多水系统没有任何的装置来调节流量的大小，而是通过控制系统存在系统的闲置，导致水流量定量的运行。而在一般的系统设计中选择水泵经常留较大的余量 冷冻水系统，存在很多依赖阀门来实现节流调节作用，而这样，调节阀的压降可能要占系统压降的35%以上，而实际的系统只占50%-65%；所以有大部分的能量被浪费掉了。 冷冻水的流量调节不能及时的跟随系统内的负荷变化，从而使系统的参数稳定性大大的降低，甚者还会影响空调的正常使用。生活中空调已经成为人们不可或缺的一部分，虽然可以协助广大百姓改善生活水平，但是在使用过程中会消耗很多的能源。在建设能源节约型社会的前提下,为了降低空调对能源的损耗量,广大用户的空调进行优化改造已成为大势所趋,如此一来既可以节约能源同时也可以满足生活上的需要。在空调发展历程上不得不说美国是走在世界前列,风管系统在美国强大的科学技术的支持下得到了有力的改善和飞速发展,最基础的系统莫过于WRAC,人们也容易买到并能自行安装,随后不久在美国的帮助下日本也开始发展起没有风的SPAC系统 ,后来鉴于改革开放的巨大成功,这种设备的制作方法也传到了中国。1990年,我国从世界发达国家进口较为先进的设计设备以及相关技术和人员,如今我国已经成为了世界上最大的发展中国家,可以自己制作不少的SPAC一方面满足内需另一方面用来外贸。不得不说我国的地位已变得今非昔比,从一个进口国变成出口为主的国家。经过市场的分析和研究表明,市场预测报告对空调行业现状、发展变化、竞争格局等情况的分析,对未来空调行业的发展做出了明确的判断,空调作为新生的力量将逐渐的走向世界。随着空调行业的发展,大的产业布局开始发生变化,例如格兰仕在利用自身的优势后已经成为了21世纪新生力量的代表,整合发达国家先进的技术优势和运营模式,如今的产品品质愈来愈好,判断能否快速发展优先看重以下三个目标,物品质量、科技含量,当联合国机构认证委员会颁发给格兰仕的证书通过时,说明空调行业已在全世界中布局完成。1.2 产品设计的基本思路和基本手段要进行产品的设计,首先需要对产品的设计要有相应的理念和基本的设计思路,这是进行产品设计的必要的原则,只有合适的设计才能满足人们生活的需求,同时也是设计的最基本的原则,必须把杂乱的问题简单化，例如工程师首先得清楚的知道空调知识以及具备相关专业技能,满足相关的工艺要求以及运输采购售后等等多方面要求，这就要求工程师多想多做，将可实践的想法投入试验，不断创新，只有这样就可以在广泛的市场中立于重中之重的地位。 系统设备机组、管路基本参数测量； 冷热源及水管路系统的调节控制； 节能控制，节省电能永远是空调设计的一个课题； 基本的能量调节控制。72 空调的原理2 空调的原理2.1 设计的基本原则设计空调时要对选择合适的压缩机,并计算出换热器的面积合理的选择其他的配件,设计师首先需要有良好的设计思路,通过深思熟虑的思考后,搭配出最佳的设计方案和设计思路,做出优良的产品以及在市场中占有重要的地位。因此,良好的设计方案和设计思路是生产高质量产品的必要条件和关键性因素。 在空调产品的制造过程中,许多复杂的单元都是由很多基础的单元联合而构成的,把产品设计的更简单些并在满足广大客户的需求的前提下并不断地把产品的品质外观和其他的各种功能设计的更加的合理,同时在产品的各项功能达到广大人们群众的需求时,考虑企业的综合实力,把产品的复杂的问题简易化,使产品更易符合客户的需要,同时采用最合理的设计方法和加工的思路,一遍更好的降低成本的消耗,研发出高科技含量的产品。现在很多的家庭都选择装立柜式空调，它不仅使用起来方面方便而且可以随意的挪动空调的位置，让顾客更好的选择风力的方向，使整体显得更加时尚，同时，空调的使用效果的好坏与安装设计方案有很大的的关系，如果设计不够专业，对房屋的整体装修布局和空调的使用寿命都会产生一定的影响。2.2 立式柜机空调的优势立式柜机空调具有风力大、左右摆风和上下摆风等优势并可通过遥控的方式来手动的控制风力的方向，它不仅具有舒适、便利、高档次的的特点，而且简单、灵活的优势，适用于各种房屋、别墅和大型建筑。其次它有更加舒适的节能，而且在装饰能更好的与室内的装饰融为一体，展现出时尚大气的风格，另外它也有较高的技术含量，需要专业的设计师进行安装方案的设计，要求能够从使用的角度出发，使空调有良好的使用效果，另一方面能将时尚的理念融入进去，体现出美观性和观赏性。空调一般采用立柜式空调,选择的时候可以优先选用带有负离子发送的功能,一方面它可以清除房间内污染的空气并且可以自由的操作,对家庭中的人群不会造成太大的伤害。立式柜机空调能快速的把房间的温度调节下来,因此更适合安装在那些大空间范围的场所内,而且大办公室集中了大量的人群能,例如聚会、吸烟产生的灰尘及病毒危害我们的健康,所以在选择空调的时候更要考虑是否有健康的功能,是否可以清除空气里面的污染物以及对人体的危害,此外还要考虑它的送风的范围是否广阔,立柜式空调的优点主要在于他可以把风量送到更广的空间范围,让不在空调范围的人们也能享受到它的舒适感,立柜式空调能达到各种突破性的技术,譬如智能感应、节能导航技术、纳米粒子技术从而实现除菌、抑制细菌、和除尘三大效果,创新制暖、制暖的效率大大提高,让客户在体验上有更大的提升。其次采用了创新的理念,温度调节块其次也不影响室内的其他的装修,既能清除家里不好的空气又能防止其他病害的产生,同时房间空间分布均匀,温度波动小,人体舒适感好,出风口的位置可以按照主人的意愿确定,用起来更合理更舒服,而它在净化空气和快速冷暖的方面有更好的优势,细菌除去率也达到了97%左右,再者就是它的节能和静音设计,能让你安然入睡,如若有辅助加热功能,就能保证在低温的环境下也能快速的制热。立柜式空调在外观造型和款式方面也有很多,选择比较丰富,价位合理、价位也适当。空调市场的产品越来越琳琅满目,各式各样的空调都有各自的优势,对于天气逐渐变暖的今天,立柜式空调也会越来越多的受公司和家庭的欢迎。2.3 空调的基本工作原理1.制冷原理图2.1 空调的制冷原理空调工作时，制冷系统内的低压低温制冷剂蒸汽被压缩机吸入，经压缩为高压、高温的过热蒸汽后排至冷凝器；同时室外侧风扇吸入的室外空气流经冷凝器，带走制冷剂放出的热量，使高压、高温的制冷剂蒸汽凝结为高压液体。高压液体经过节流毛细管降压降温流入蒸发器，并在相应的低压下蒸发，吸取周围热量；同时室内侧风扇使室内空气不断进入蒸发器的肋片间进行热交换，并将放热后的变冷的气体送向室内。如此，室内外空气不断循环流动，达到降低温度的目的。2.制热原理 图2.2 空调制热原理空调热泵制热是利用制冷系统的压缩冷凝热来加热室内空气的，如图2.2所示。低压、低温制冷剂液体在蒸发器内蒸发吸热，而高温高压制冷剂气体在冷凝器内放热冷凝。热泵制热时通过四通阀来改变制冷剂的循环方向，使原来制冷的工作时可做为蒸发器的室内盘管变成制热时的蒸发器，这样制冷系统可在室内放热，实现制热的目的。3.功能介绍 制冷 设定温度范围：1630，默认设定温度为24； 具有防霜冻保护功能。 除湿 在除湿运转模式下，设定温度由遥控器决定，温度设定范围：1630。控制器根据室内温度和设定温度的差值决定运转模式。 制热 设定温度范围：1630； 具有防冷风功能； 具有化霜功能； 具有高温保护功能。 送风模式 风速可在高、中、低档之间转换，不受设定温度所控制。 定时开/关机功能 定时开/关机时间以10分钟为最小单位进行设置，定时时间到达，空调启动和停止工作。 风门片工作情况 遥控器可设置风门片工作于连续方式或固定方式； 制冷、除湿、送风和自动摆风在150105之间大约45做周期摆动； 制热摆风在90150之间大约60做周期摆动。空调系统的根本原理是经过压缩机把水蒸气由低压状态转换成高压状态, 而后液态在蒸发器中由低温下蒸发再通过冷凝器变为液体,最后通过压缩机吸收和排除气体,最终使这种冷冻循环不断地进行,就会不断地把室内的热空气排出室内从而达到制冷的目的,而线圈中的电流备切断时,阀芯由于自身的重量的作用下降,从而使压缩机的出气口和室外的冷凝器相连接,而吸气的出口与蒸发器连接空调的制热循环系统,当阀门变换时,由于电流发生的电磁场,阀芯被磁铁吸到上方,吸气口再次与蒸发器相连接,而排口与热交换器相连接,这时,水蒸气的流动方向发生改变,外面的热交换器变成蒸发器,房间的热交换器变成冷却箱,水蒸气蒸发吸收外面的热量。立柜式定频空调是通过对压缩机的调节控制,在房间的温度达到一定的某个值后,压缩机停止工作,要不,压缩机继续工作。变频家用立式柜机空调而是通过反方向的电路调节压缩机的运转速率,通从而来实现既可以变频率又可以变电压,当频率不断变化时同时改变电动机的初始电压,经过调节压缩机吸收空气的量从而达到制冷降温的目的,当空调刚刚运转时,室内的空间大,房间稍微冷,调节空调的运转速率可以使空调快速的制冷使房间内达到合理的温度,在房间内的冷量逐渐的降低时,压缩机的工作也慢慢地趋向平稳,从而不需要调节空调来使这种能量平衡,因此,也增加了空调的使用寿命以及温度的反复波动。2.3.1 空调的结构组成空调系统一般主要包括风机盘管系统、制冷机组、冷冻水系统、冷却水系统四个组成部分。如图2.3所示。图2.3 空调的系统由图2.3可知,空调的制冷进程,就是不时地把室内的热量输送到室外,频繁的进行热交换的过程。而且,制冷水和冷却水系统都是制冷的重要因素,负责热量之间的传递,但也是系统主要的耗能环节。2.3.2 空调的原理过程物理学中的热力学定律是空调系统的制冷理论基础。而逆卡诺循环是卡诺循环的反过程,而空调制冷的基本原理就是遵循逆卡诺循环的原理过程,如图2.4是一个完整的的逆卡诺循环过程。 图2.4逆卡诺循环图2.4中的横坐标表示制冷剂的熵,纵坐标代表制冷剂的温度。图中的制冷剂有1、2、3、4四个状态。在制冷剂状态1的作用下经过绝热压缩的过程使温度从升高到变为状态2;然后通过等温压缩的过程释放热量从状态2变为状态3;随后制冷剂又经过绝热膨胀从状态3变为状态4,温度也随即从下降到;最后在状态4下从从低温热源吸收热量经过等温膨胀后又回到状态1,这就是一个完成的逆卡诺循环,逆卡诺循环能够用来评估制冷的合理水平,而逆卡诺循环只是一个理想的制冷系统,并不能做到等温条件下的压缩和膨胀,尽管如此,它也并不影响逆卡诺循环作为所有的制冷循环的理论基础和评价标准。在冷冻水循环和空气循环中，空调系统的风机盘管是冷冻水循环和室内空气循环的主要交换设备。在冷冻水泵的作用下进行热量交换。这样，空气的温度变降低了而冷冻水的温度则升高了。最后低温的空气被输送到房间中，就完成了室内的降温过程。此外冷冻水还被带到蒸发器中与制冷剂的交换。制冷循环是制冷的关键的环节，通过压缩机的压缩制造冷空气。在整个过程中，液态的制冷剂通过节流阀进入到蒸发皿中同冷冻水交换热量。然后从冷冻水中吸收大量的热量变为气体，冷冻水温度随即降低。接着制冷剂气体从蒸发器出来后经过压缩被逮到冷凝器中，制冷剂在冷凝器中将从冷冻水中获得热量和工作产生的热量传递给冷却水后再次的变为低温液态的制冷剂，接着制冷剂又会进入蒸发器中开始下一个制冷循环，如此反复的进行制冷循环，如图2.5所示图2.5 制冷循环在冷却水循环和空气循环中，冷却塔是主要的热交换设备。水泵将冷却水带到冷却塔中，接着冷却塔中的冷却水和室外的空气充分接触来进行热交换，这样冷却水的热量便被释放到室外的空气中。空调就是通过上面的几个部分来协调并完成整个空调系统的整个制冷过程。在整个工作的过程，空调的动力来源于压缩机、风机、水泵，而系统的热交换设备完成了各种介质的换热过程。因此风机、压缩机、水泵是空调的主要耗能部分。3 空调的优化设计3 空调的优化设计3.1 箱体的结构设计立式柜机的箱体结构，是整个柜机的基本框架。主要包括底盘组件设计、接水盘组件设计、背板设计、前面板设计、出风框部件设计、左右侧板设计、电控盒设计、回风格栅设计、装饰条设计、顶盖板设计等等。设计师在设计的过程中，必须充分的考虑房屋空间的大小、空调的大小和装饰位置的要求，此外还要考虑机组的实用寿命和功能要求以及加工的工艺要求，做到符合以上的要求的情况下，尽可能的简单清晰，提高可靠性降低成本。随着国家的不断发展和人民生活水平的日益提高，人们对空调的需求也越来越广泛，它对各种能源的需求也加速增长的趋势。 1底盘部件；2接水盘；3立柱； 1底盘部件；2立柱；3蜗壳风机； 4蒸发器；5风机；6出风口； 4接水盘；5蒸发器；6出风口； 7顶盖板；8立柱；9背板部件； 7顶盖板；8背板部件；9导流板； 图3.1 优化前立柜箱体内部结构 图3.2 优化后立柜箱体内部结构图3.1是第一代的立式空调结构内部示意图（拆除右侧板及前面板后）。它的主要的特点是：蒸发器放置在机身的下方，采用单电机双轴双离心风机的吸风模式。图3.2是优化后的第二代的高效率立柜式空调箱体内部结构示意图（拆除右侧板及前面板）。它的主要特点是：蒸发器放置在机身的上方，采用下置式双电机双涡轮壳双离心风轮的直吹模式。这两结构形式的空调通过对比：都要在满足机组性能的匹配要求的最低风量的前提下，离心风机的大小主要由箱体的结构尺寸决定的（宽度及厚度）。图3.1中整机的厚薄由离心机直径的大小所决定的，整机的宽窄由离心机的长短决定的;而图3.2则与图3.1的不同，整机的厚度由风轮蜗壳高度所决定的，双峰轮直径决定风机的宽度。在通过实验的对比下，直吹式结构比吸风式结构在厚度上可以减薄16%左右，高度和宽度跟吸风式结构是一致的。功能方面的对比：研究表明，吸风式结构更易产生气体的偏流现象，也就是通过蒸发器后风速在各方面的不均匀现象，在离心机的中上部分最高风速可以达到3,在距离离心机远点的地方进风不均匀的底部部分，它的风速只有1左右，对空调来说，风速不能均匀的流通，那么它的热交换能力还是很差的，所以整机的效率和制冷能力都是很低的，因此很难达到国家对节能产品的认证，所以风速不均匀和不通畅是造成第一代空调的效率低的关键因素。第二代所采用的直吹型结构，可以消除局部气体不通畅的缺陷，也明显的改善了气体的偏流现象，实验表明，它的最高风速是2.3，最低风速达到1.3。与此同时，还可以通过改变背板部件上的导流板的形状、数量和高矮，来进一步调节并改善空气流场的分布，通过实验表明箱体结构在性能上有很大的提升，蒸发器的效率也大大的提高，整机的效率和制冷能力也大大的提高，并超出了国家对空调的节能认证产品的要求。1-风机； 2-风机安装版 ；3-风箱图3.3 优化前所配的风箱部件成本要求：吸风式结构的风机加工工艺复杂，加工技术要求和加工难度要求高，产品的一致性差，劣质产品率高，离心风机采用的是钣金薄板材料冲压成型再焊接而成的，它的风机本身的成本就很高，而直吹式结构的蜗壳和风轮都是由模具注塑而成，质量好并且适合大批量生产，成本相当廉价，吸风式结构的离心风机便宜很多，吸风式结构风机由于结构和安装的特殊性，必须配备一个大的风箱和独立的风机安装板，如图3.3所示，同时，直吹式结构箱体尺寸比吸风式结构箱体尺寸小了约16%，所以吸风式结构的空调在运输和包装上费用也更高些，通过以上各个方面的对比，直吹式结构和吸风式结构相比，无论在成本上还是功能上都优于吸风式结构，所以直吹式结构的空调更适合人们的需求。噪声的要求：吸风式结构的离心风机的转速较高，所以风轮噪声和电机噪声叠加起来的噪声就更高，高风挡测试的结果是65.1dB（A）（声级测量噪音计）；而直吹式空调的结构由于蜗壳及其风轮的直径更大，风速离心机的转速相对小些，所以其噪音也小高风测试档位测试结果是59dB(A)。3.2 蒸发器的方案说明蒸发器是依靠制冷剂液体的蒸发来吸收被冷却介质热量的换热设备。要考虑处理量的大小、被蒸发物料的沸点升高值，以及设备的多少。处理量大宜采用多效操作；效数越多，蒸汽消耗越小，设备投资越高；沸点升高值大，则有效温差小，采用的效数应减小。按种类分为冷却液体的蒸发器和冷却空气的蒸发器。对于本次设计，采用冷却空气的干式蒸发器。这类蒸发器按空气的运动状态分有冷却自由空气的蒸发器和冷却强制流动空气的蒸发器两种形式。它的基本原理和上述的冷凝器的基本相同，为了获得更好的换热效果，使用肋片管簇，相同的我们采用冷却强制流动空气的蒸发器，使空气流过肋片管簇时获得较大的传热系数，从而增强换热效率，减小蒸发器的体积。 3.3 蒸发器的设计蒸发器主要是利用液态低温制冷剂在低温的作用下蒸发的作用，转化为蒸汽并吸收冷却介质的热量，从而起到降温的作用。蒸发器的种类有很多种类，按制冷剂在蒸发器中的充满程度及蒸发情况进行分类主要有三种形式：干式蒸发器、再循环式蒸发器和满液式蒸发器。 1.干式蒸发器干式蒸发器就是制冷剂在管内完全汽化的蒸发器。干式蒸发器主要用于冷库，以直接对库房进行冷却，也用于间接式制冷系统，如空调制冷站，制冷系统等。干式蒸发器主要用于冷却液体的干式壳管式蒸发器和板式蒸发器，以及形式多样的冷却空气的蒸发器。干式蒸发器即非满液式蒸发器的制冷剂在管内流动，水在管簇外流动。制冷剂流动通常有几个流程，由于制冷剂液体的逐渐气化，通程越向上，其流程管数越多。为了增加水侧换热，在筒体传热管的外侧设有若干个折流板，使水多次横掠管簇流动。其优点是： 润滑油随制冷剂进入压缩机，一般不存在基友问题； 充灌的制冷剂少，一般只有满液式的1/3左右； 在0附近时，水不会冻结。使用干式蒸发器必须注意： 制冷剂有多个流程，在端盖转弯处如处理不好会产生积液，从而使进入下一个流程的液体分配不均匀，影响传热效果； 水侧存在泄漏问题，由于折流板外缘与壳体间一般有13mm间隙，与传热管之间有2mm左右的间隙，因而会引起水的泄露。实践证明，水的泄露会引起水侧。(1) 干式壳管式蒸发器干式壳管蒸发器主要用于对液体进行冷却，按管组的排列方式分为直管式和U型管式两种，作为一种传统的换热器型式在风冷热泵和中低效的冷水机组中有着非常广泛的应用，它的优点是既可以节省制冷剂的充注量同时又具备良好的回油性能。干式蒸发器应用相对成熟，不需要单独的换热器回油设计，缺点是系统的效率降低。如图3.4所示。 图3.4 干式壳管式蒸发器(2) 板式换热器板式换热器的优点： 传热系数高。板式换热器的流道小，板片是波形，截面变化复杂，使流体的流动方向和流速不断变化，增加了流体的扰动，因而能在很小的流速下达到紊流，具有较高的传热系数； 适应性大。可通过增减板片达到所需要的传热面积。一台换热器可分成几个单元，可适应同时进行几种流体间的加热或冷却； 结构紧凑，体积小，耗材少。每立方米体积间的传热面积可达250，每平方米传热面仅需金属15kg左右； 传热系数高和金属消耗少，使其传热有效度可达85%一90%以上 ； 污垢系数小。由于流动扰动大，污垢不易沉积；所用板片材质较好，很少有腐蚀，这些都使其污垢系数值较小； 板式换热器主要用金属板材，因而原材料价格比同种金属的管材要低廉。 板式换热器的缺点： 密封性较差，易漏泄。需常更换垫圈，较麻烦； 使用压力受一定限制，一般不超过1MPa； 使用温度受垫圈材料耐温性能的限制； 流道小，不适宜于气一气换热或蒸汽冷凝； 易堵塞，不适用于含悬浮物的流体。如图3.5所示。图3.5 板式换热器(3) 冷却空气型蒸发器冷却空气的蒸发器广泛用于冰箱、冷藏柜、空调器及冷藏库中。这类蒸发器多做成蛇形管式，制冷剂在关内流动沸腾，空气在管外流过而被冷却。按引起空气流动的原因又分为自然对流式和强迫对流式两大类型。自然对流式蒸发器按其结构又分为管板式、吹胀式、单脊以及冷却排管等，下面以管板式为例其优点主要是工艺简单、不易破损泄漏，常用于冰箱冷冻室。如图3.6所示。图3.6 冷却空气型蒸发器(4) 再循环式蒸发器再循环式蒸发器中的制冷剂需要经过几次的循环才能完全汽化。再循环式蒸发器又可分为立管式冷水箱式蒸发器、螺旋管式冷水箱型蒸发器等，其优点主要是提高传热能力有利于氨液的流动，缺点是立管与上下的焊接点较多而螺旋管式蒸发器可以克服这一缺点从而大大的减少了焊接点。下面仅以立管式蒸发器作代表如图3.7所示。图3.7 再循环式蒸发器3.满液式蒸发器满液式蒸发器在管内走水，制冷剂在管簇外面蒸发，所以传热面基本上都是与液体制冷剂接触。一般壳体内充注的制冷剂量约为筒体的有效容积的55%65%，制冷剂液体吸热气化后经筒体顶部的液体分离器，回入压缩机。其优点是结构紧凑，操作管理方便，传热系数较高。水垢在铜管内避，打开端盖容易清洗及水处理。其缺点是： 制冷系统蒸发温度底于0时，管内水易冻结，破坏蒸发管； 制冷剂充灌量大； 受制冷剂液注高度影响，筒体底部的蒸发温度偏高，会减小传热温差； 蒸发器筒体下部会积油，必须有可靠的回油措施，否则影响系统的安全运行。如图3.8所示。图3.8 满液式蒸发器小型房子及模块化风冷热泵冷热机组的水侧换热器的形式有：立管式、板式及套管式。而整体机组大都用壳管式换热器。套管式换热器的主要是结构简单、传热性能好、价格便宜，缺点是水垢不容易清除，而且阻力也较大，因此加工的时候要注意不要把内部管道破裂或者损伤，否侧，水进入冷却系统就会导致压缩机的损坏或者系统故障。立式盘管式换热器，价格低结构简单，但应注意的的问题是制冷回油的问题。板式换热器传热的效率好，体积小，结构合理，需要注意的是板间间隙太小，容易结垢，所以对水质的要求也很高，一旦水堵塞，蒸发器的温度就会降低，板间结冰冻裂，板壁厚也，如若水质较差，会产生机械损伤，换热器的问题也较多，其价格相对较高。大型整体机组的使用的干式壳管换热器，管外流水，管内流制冷剂，夏季水不易冻结安全性高，结构合理，腐蚀缓慢，但冬天作为冷凝剂，在管内易凝结，其传热系数比制冷剂在管外小，所以热泵型冷水机组一般采用波纹管内螺纹管更适合。各种换热器有其各自的特点，对于立式盘管式换热器和套管式，要注意在设计方面存在的差异，并同时了解各自的特点，重视水质问题，以做到更好的防冻保护。以延长水侧换热器的寿命。空调系统性能的优化设计中，蒸发器的结构和换热面积结构参数以及流路的布置设计是是影响空调性能的关键因素，特别是那些效率高的整机，流路的合理设计分配明显的改善了换热的效果，从而提高空调的效率，同时在满足人们对冷量需求的前提下，蒸发器设计的尽量小些，用以提高产品在市场中竞争，这就需要设计师在流路均配上必须科学、合理，从而保证每个流路能合理的分配到制冷剂，以高效率发挥蒸发器的整体效率，从而实现能效的最大化和换热效率的最大化。同时也要顾及到空调的大小和结构的整体要求，做到安全可靠、功能优越、经济合理、安全操作、安装操作方便。空调蒸发器换热面积大小的计算，可以采用经验公式作初步的计算：A=Q0/KTM A表示蒸发器的传热面积，单位m2 Q0表示蒸发器的总热交换量，单位W K表示蒸发器的传热系数，单位W/（m2 0C） 表示蒸发器的对数平均温差，单位0C。4.蒸发器的设计参数(1) 初步规划蒸发器结构传热管选用9.530.35mm纯铜管，采用连续整体式铝套片，铝片厚度，肋片节距铝片热导率，条缝高度，条缝宽度，管簇为正三角形排列，管间距，排间距，设沿气流方向的管排数n=2，(2）蒸发器进出口空气状态参数：蒸发器进口处空气：干球温度,湿球温度查空气的图，得出蒸发器进口处湿空气状态值：比焓值,含湿量,相对湿度 5.蒸发器的设计计算1 肋片管部分传热面积的计算(1) 管外肋片面积 (3.1）(2) 肋间基管表面积 (3.2)(3) 管外总表面积 (3.3)(4) 管内表面积 (3.4)(5) 肋化系数 (3.5)(6) 当量直径 (3.6)(7) 最窄流通面积与迎风面积之比 (3.7)2 确定空气流经蒸发器时的状态变化过程（如图3.9）图3.9 空气处理过程h-d图查空气的图,得出蒸发器进口处湿空气的比焓值，含湿量，相对湿度 在空气调节装置中，空气冷却器风量选择，可按冷风比（即冷量、风量比，单位m3、W）计算： (3.8) (1) 风量qVa由于所选择的压缩机的额定制冷量，所以在此按照实际选择的压缩机的额定制冷量来计算，0.180.25取0.22。则： (3.9)(2) 进口湿空气的比体积1(3.10)(3) 空气的质量流量qma (3.11)(4) 进出口空气的比焓差 (3.12)(5) 由此可得出口空气的比焓 (3.13)设传热管壁面温度,，取，得到空气处理过程的饱和状态点w，连接与线相交2点，得到蒸发器出口处空气状态下干球温度, 含湿量。(6) 空气的平均温度