題目 學(xué)院:信息科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè):自動(dòng)化學(xué)號(hào):學(xué)生姓名:指導(dǎo)教師:日期:基于單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)一、目的本文以AT89S51單片機(jī)為核心器件,設(shè)計(jì)了多功能交通燈控制系統(tǒng)。軟件仿真和硬件實(shí)現(xiàn)的結(jié)果表明該系統(tǒng)具有紅綠燈顯示功能、時(shí)間倒計(jì)時(shí)顯示功能、左轉(zhuǎn)提示和緊急情況發(fā)生時(shí)手動(dòng)控制等功能。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和人工智能技術(shù)不斷發(fā)展,城市交通的智能控制有了良好的技術(shù)基礎(chǔ),各種交通方案實(shí)現(xiàn)的可能性大大提高。城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、交通信號(hào)燈控制與交通疏導(dǎo)的計(jì)算機(jī)綜合管理系統(tǒng),它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)中最重要的組成部分。本文設(shè)計(jì)的交通燈管理系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代交通燈系統(tǒng)的基本功能的基礎(chǔ)上,增加了左轉(zhuǎn)提示和緊急情況(重要車隊(duì)通過、急救車通過等)發(fā)生時(shí)手動(dòng)控制等功能。二、交通方案交通燈控制系統(tǒng)控制東西、南北兩個(gè)方向信號(hào)燈，每個(gè)方向設(shè)置兩組紅綠燈，紅燈禁止通行，綠燈允許通行。每個(gè)方向的通行時(shí)間各由兩位LED數(shù)碼顯示，通行時(shí)間可設(shè)置，綠燈向紅燈轉(zhuǎn)換前綠燈閃爍三次共3秒鐘，紅燈向綠燈過渡時(shí)不閃爍。系統(tǒng)上電時(shí)的初始狀態(tài)為東西、南北兩個(gè)方向均為紅燈，持續(xù)2秒后為東西方向綠燈，南北方向紅燈，之后以定時(shí)方式控制兩個(gè)方向的汽車輪流通行。三、電路設(shè)計(jì)1、電源電路設(shè)計(jì)：由于單片機(jī)工作時(shí)需要的+5V電壓,所以在設(shè)計(jì)電源電路時(shí),需要一個(gè)電子元件能提供+5V電壓,本文采用7805提供5V的電壓，即在7805的1腳和公共接地端(即2腳)之間接入0.3μF的電容,在公共接地端和三腳+5V電壓輸出端之間接入0.1μF的電容。2、復(fù)位電路設(shè)計(jì)：MCS-51的復(fù)位輸入引腳RST為MCS-51提供了初始化的手段。有了它可以使程序從指定處開始執(zhí)行,即從程序存儲(chǔ)器中的0000H地址單元開始執(zhí)行程序。在MCS-51的時(shí)鐘電路工作后,只要RST引腳上出現(xiàn)10ms以上的高電平時(shí),單片機(jī)內(nèi)部則初始復(fù)位。只要RST保持高電平,則MCS-51循環(huán)復(fù)位。只有當(dāng)RST由高電平變低電平以后,MCS-51才從0000H地址開始執(zhí)行程序。3、時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)：MCS-51的時(shí)鐘可以由兩種方式產(chǎn)生,一種是內(nèi)部方式,利用芯片內(nèi)部的振蕩電路;另外一種為外部方式。本文根據(jù)實(shí)際需要和簡便,采用內(nèi)部振蕩方式.MCS-51內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器,引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端.這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器。MCS-51雖然有內(nèi)部振蕩電路,但要形成時(shí)鐘,必須外接元件所以實(shí)際構(gòu)成的振蕩時(shí)鐘電路.外接晶體以及電容C1和C2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路接在放大器的反饋回路中。對(duì)接電容的值雖然沒有嚴(yán)格的要求,但電容的大小會(huì)影響振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。晶體頻率可在1.2MHz～12MHz之間任選,電容C1和C2的典型值在20pF～100pF之間選擇,考慮到本系統(tǒng)對(duì)于外接晶體的頻率穩(wěn)定性要求不高,所以采取比較廉價(jià)的陶瓷諧振器。由于本系統(tǒng)應(yīng)用的機(jī)器周期為1μs,所以晶振選擇為12MHz,根據(jù)調(diào)試電容選擇30pF。在硬件電路焊接時(shí),晶體或陶瓷振蕩器和電容應(yīng)該盡可能地與單片機(jī)芯片靠近,以減少寄生電容,可以更好地保證振蕩器穩(wěn)定和可靠的工作。4、數(shù)碼時(shí)間顯示電路：七段LED數(shù)碼管是有八個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成,通過給其引腳不同的高低電平,從而顯出0～9的數(shù)字和小數(shù)點(diǎn)。本文的交通燈數(shù)字顯示部分,通過將四個(gè)一位數(shù)碼管并聯(lián)通過P1口控制作為個(gè)位實(shí)時(shí)顯示,四個(gè)數(shù)碼管并聯(lián)通過P3口控制作為十位實(shí)時(shí)顯示,但考慮到單片機(jī)的系統(tǒng)功耗問題以及焊接電路后的實(shí)際顯示效果等,本部分的電路中又引入一7805進(jìn)行單獨(dú)供電。交通燈的時(shí)間倒計(jì)時(shí)顯示部分是通過將數(shù)碼管分別與單片機(jī)的P1口和P3口連接,通過單片機(jī)內(nèi)部已經(jīng)燒錄好的程序,對(duì)P1口和P3口進(jìn)行電平輸出控制,從而實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管的倒計(jì)時(shí)時(shí)間顯示。5、信號(hào)燈電路設(shè)計(jì)：本部分電路設(shè)計(jì),應(yīng)用單片機(jī)的P0口對(duì)直行方向提示燈控制,P2口對(duì)左轉(zhuǎn)方向提示燈控制。其中P0.0、P0.1兩個(gè)輸出控制口,分別控制東西方向上的綠燈、紅燈。P0.2、P0.3兩個(gè)輸出控制口,分別控制南北方向上的綠燈、紅燈。四、軟件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)使用keil軟件完成該系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì).通過新建源文件、建立工程文件、編譯和連接,最后生成所需單片機(jī)燒錄的HEX文件。1、軟件設(shè)計(jì)程序流程圖：2、Proteus軟件仿真南北通行開始南北通行開始中斷？中斷程序 返回？K0=0？？K1=0？DX=0？東西通行中斷？中斷程序NB=0?K0=0?K1=0?返回？NYNYYNNYNNNNNNYYYYYY五、課程設(shè)計(jì)體會(huì)通過這次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，我深刻體會(huì)到自己實(shí)際操作能力的匱乏。從剛開始老師對(duì)單片機(jī)的整體介紹及其應(yīng)用前景，對(duì)單片機(jī)產(chǎn)生了濃厚的興趣，并利用自己的課余時(shí)間提前學(xué)習(xí)有關(guān)單片機(jī)的基本知識(shí)。但空有理路知識(shí)，卻無半點(diǎn)的實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)。后來在同學(xué)的建議下，選擇運(yùn)用單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)交通燈控制系統(tǒng)，從簡單開始，后期逐步復(fù)雜化。從給定電路圖的分析到后期的程序設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)調(diào)試，初步掌握了運(yùn)用單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)特定功能的設(shè)計(jì)步驟，也對(duì)單片機(jī)有了更深的體會(huì)。了解和掌握了一些簡單的編程思想，對(duì)單片機(jī)各管腳的功能，I/O口的使用條件都有了更深的理解。這次的課程設(shè)計(jì)讓我把單片機(jī)的理論知識(shí)運(yùn)用的實(shí)踐中，實(shí)現(xiàn)了理論與實(shí)踐的相結(jié)合，從中更懂得了理論是實(shí)踐的基礎(chǔ)，實(shí)踐更能檢驗(yàn)理論的真實(shí)性，讓我受益匪淺。附錄1源程序代碼 //#include<REG51.H> #include<AT89X51.H> //對(duì)單片機(jī)的口進(jìn)行了定義#defineuintunsignedint#defineucharunsignedcharucharcodea[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};//段碼組合,共陰極ucharcodeb[4]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7};//位碼組合 低有效ucharcode c[4]={0xcc,0xd4,0x78,0xb8};/*P1綠紅、黃紅、紅綠、紅黃*/ //12MHz //*************************************************************************************ucharNB=25,DX=30,NBG=25,DXG=15,H=5; /*數(shù)碼管顯示值設(shè)置*/uchari,k=0,cnt=0,j=0;sbitK0=P3^5; /*支干道通行*/sbitK1=P3^6; /*主干道通行*/sbitK4=P3^7; /*返回*/sbitK3=P3^2; /*設(shè)置時(shí)間*/sbitK2=P3^3; /*緊急剎車*/voiddelay(uchart); /*定義延時(shí)程序*/voidkey(); /*定義鍵盤程序*/voiddisplay(); /*定義顯示程序*/voidsettime(); /*定義時(shí)間設(shè)置顯示程序*///*************************程序初始*********************************************voidinit(void){ TMOD=0x01; /*使用定時(shí)器0模式一*/ TH0=0x3c; /*(65536-5000)/256*/ TL0=0xb0; /*(65536-5000)%256*/ IT0=1; //開中斷 ET0=1; TR0=1; EA=1; EX0=1; EX1=1; P1=c[k]; //開啟交通燈}//*************************中斷0處理程序***************************************voidint0(void)interrupt0 // 通行時(shí)間設(shè)置{ EA=0;P1=0xd8; /*紅燈全亮*/for(;;) { settime(); if(K1==0) /*P3^6=0設(shè)置主干道通行時(shí)間*/ {delay(40);if(K1==0) {while(!K1){settime();} NBG++; /*主干道通行時(shí)間加1*/if(NBG==100)NBG=0; } } if(K0==0) /*P3^5=0設(shè)置支干道通行時(shí)間*/ {delay(40);if(K0==0) {while(!K0){settime();} DXG++; /*支干道通行時(shí)間加1*/if(DXG==100)DXG=0; } } if(K4==0) /*P3^7=0返回*/{ delay(40); if(K4==0) { while(!K4) { } k=0;P1=c[k]; NB=NBG,DX=NBG+H; display(); EA=1; break; } }}}/***********************************中斷1處理程序********************voidint1(void)interrupt2 //緊急情況{ /*東西南北紅燈亮*/ EA=0; TR0=!TR0; /*停止計(jì)數(shù)*/ for(;;) /*主支干道顯示全為0*/ {P1=0xd8,P0=a[0]; P2=0xfe; delay(20); P2=0xfd; delay(20); P2=0xfb; delay(20); P2=0xf7; delay(20); if(K4==0) /*返回*/ { delay(20); EA=1; P1=c[k]; /*返回緊急前狀態(tài)開始計(jì)數(shù)*/ TR0=!TR0; /*重啟計(jì)數(shù)*/ break; } }}voidtime1(void)interrupt1 /*交通燈控制程序*/{ TH0=0x3c; /*定時(shí)50ms*/ TL0=0xb0; cnt++; if(cnt>=20) /*每20*50ms=1s自減一*/ { NB--; DX--; cnt=0; if(NB==0||DX==0) { k++; if(k>3) /*k取0,1,2,3*/ k=0; switch(k) { case0:NB=NBG,DX=NBG+H;j=0;P1=c[k];break; case1:NB=H;j=1;P1=c[k];break; case2:NB=DXG+H,DX=DXG;j=0;P1=c[k];break; case3:DX=H;j=2;P1=c[k];break; } } }}voiddelay(uchart) //延時(shí)程序延時(shí)0.1*nms{uchari;do{for(i=0;i<20;i++);;;}while(t--);}第二學(xué)期制冷課程設(shè)計(jì)分體式冷暖房間空調(diào)器設(shè)計(jì)教師姓名：學(xué)院：動(dòng)力工程學(xué)院專業(yè)：熱能與動(dòng)力工程

目錄《制冷及低溫原理》課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 3空調(diào)用制冷技術(shù)課程設(shè)計(jì)說明書 4一、工況 41.制冷 42.制熱 5二、壓縮機(jī)的選擇 6三、蒸發(fā)器 7四、冷凝器 15五、毛細(xì)管的設(shè)計(jì) 23六、管路設(shè)計(jì) 23七、輔助設(shè)備 24八、附圖 25九、參考文獻(xiàn) 28《制冷及低溫原理》課程設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)類型：《制冷及低溫原理》課程設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)任務(wù)：分體式冷暖房間空調(diào)器設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一拖一分體式冷暖房間空調(diào)器設(shè)計(jì)（不采用電輔助加熱）。進(jìn)行制冷系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)和熱力計(jì)算，選配制冷壓縮機(jī)（定頻），設(shè)計(jì)室外和室內(nèi)換熱器，完成輔助設(shè)備的計(jì)算和選用，制冷系統(tǒng)管路設(shè)計(jì)。根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范命名空調(diào)器的型號(hào)，并確定其能效等級(jí)。三、設(shè)計(jì)依據(jù)：1.《房間空氣調(diào)節(jié)器GBT7725-2004》2.《GB12021.3-2010房間空氣調(diào)節(jié)器能效限定值及能效等級(jí)》3.《壓縮機(jī)選型設(shè)計(jì)規(guī)范》4.《流路設(shè)計(jì)規(guī)范》5.《毛細(xì)管冷媒量匹配設(shè)計(jì)規(guī)范》6.《制冷系統(tǒng)保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范》7.設(shè)計(jì)原始資料空調(diào)用制冷技術(shù)課程設(shè)計(jì)說明書類型：氣候環(huán)境T1結(jié)構(gòu)形式：分體式F掛壁式G制冷機(jī)組代號(hào)W主要功能：熱泵型R冷卻方式：空冷式壓縮機(jī)控制方式：定頻型條件：房間空調(diào)器的額定冷量:3986W制冷劑:R134a型號(hào)命名：KFR-39GW/Bp一、工況：1.制冷:蒸發(fā)溫度:t0=5℃，冷凝溫度:tk=48℃,過熱度:7℃，過冷度:8℃制冷循環(huán)圖：點(diǎn)號(hào)p/Mpat/℃h/(kJ/kg)v/(m3/kg)00.34985400.0010.349812406.770.0602221.254258434.0331.254240256.23熱力計(jì)算1壓縮比：P2/p1=1.2542/0.3498=3.592單位質(zhì)量制冷量：q0=h1-h4=h1-h3=406.77-256.23=150.54kJ/kg3單位容積制冷量：qzv=q0/v1=150.54/0.06022=2499.83kJ/m34理論比功：w=h2-h1=434.03-406.77=27.26kJ/kg5指示比功：wi=w/ηi=h2s-h1=27.26/0.9=30.29kJ/kg6壓縮機(jī)排氣管處制冷劑氣體的比焓：h2s=wi+h1=30.329+406.77=437.10kJ/kg7理論性能系數(shù)：cop=q0/w=150.54/27.26=5.528指示性能系數(shù)：copi=q0/wi=150.54/30.289=4.979制冷劑循環(huán)的質(zhì)量流量：qm=?0/q0=3986/150.54=0.02648kg/s10實(shí)際輸氣量：qvs=qm*v1=0.026.48*0.06022=1.59*10-3m3/s11理論輸氣量：qvh=qvs/λ=1.59*10-3/0.98=1.62*10-3m3/s12壓縮機(jī)消耗的理論功率：P=qm*w=26.48*10-3*27.26=722.10w13壓縮機(jī)指示功率：Pi=P/ηi=722.10/0.9=802.30w14卡諾循環(huán)性能系數(shù)：copc=TL/(TH-TL)=(273+5)/(48-5)=6.4615指示循環(huán)效率：η=copi/copc=4.97/6.46=78%2.制熱：蒸發(fā)溫度:t0-3℃，冷凝溫度:tk46℃,過熱度:7℃，過冷度:8℃，點(diǎn)號(hào)p/Mpat/℃h/(kJ/kg)v/(m3/kg)00.2627-3395.4710.26274401.830.079321.189457434.1731.189438253.12熱力計(jì)算1壓縮比：P2/p1=1.1894/0.2627=4.5282單位質(zhì)量吸熱量：q0=h1-h4=h1-h3=148.71kJ/kg3單位容積吸熱量：qzv=q0/v1=148.71/0.0793=1875.3kJ/m34冷凝器單位制熱量：qk=h2s-h3=437.83-253.12=184.64kJ/kg5理論比功：w=h2-h1=434.17-401.83=32.34kJ/kg6指示比功：wi=w/ηi=h2s-h1=32.34/0.9=35.93kJ/kgh2s=wi+h1=35.93+401.83=437.83kJ/kg7理論性能系數(shù)：cop=qk/w=184.64/32.34=5.718指示性能系數(shù)：copi=qk/wi=184.64/35.93=5.149制冷循環(huán)的制熱量：Qk=qk*qm=184.64*26.48*10-3=4889.27W10實(shí)際輸氣量：qvs=qm*v1=26.8*10-3*0.0793=2.126*10-3m3/s11理論輸氣量：qvh=qvs/λ=2.126*10-3/0.98=2.17*10-3m3/s12壓縮機(jī)消耗的理論功率：P=qm*w=26.8*10-3*32.34=866.7w13壓縮機(jī)指示功率：Pi=P/ηi=866.7/0.9=963w二、壓縮機(jī)的選擇初選谷輪渦旋壓縮機(jī)型號(hào)：ZB19KQE臺(tái)數(shù)1臺(tái)冷凝溫度：45℃蒸發(fā)溫度：5℃制冷量：4500W輸入功率：1270W渦輪式壓縮機(jī)容積效率λ高達(dá)95%以上，取λ=0.98，ηi=0.9三、蒸發(fā)器選擇表面式蒸發(fā)器：選用翅片管式換熱器、雙排選定蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)參數(shù)選用?10x0.7mm的紫銅管，翅片選用厚為δf=0.2mm的鋁套片，熱導(dǎo)率為λf=237W/(m·K)，翅片間距sf=1.8mm。管束按正三角形叉排排列，垂直于流動(dòng)方向的管間距s1=25mm，沿流動(dòng)方向的管排數(shù)nL=4，迎面風(fēng)速uf=2.5m/s。計(jì)算幾何參數(shù)翅片為平直套片，考慮套片后的管外徑為db=d0+2δf=0.0104m沿氣流流動(dòng)方向的管間距為s2=s1cos30°=0.02m沿氣流方向套片的長度L=4s2=0.08m每米管長翅片的外表面面積af=2(s1*s2-π4db2)1sf每米管長翅片間的管子表面面積ab=πdb(sf–δf)1sf=0.03每米管長的總外表面面積aof=af+ab=0.44m2/m每米管長的外表面面積abo=πdbx10.03m2/m每米管長的內(nèi)表面面積ai=πdix1=0.03m2/m每米管長平均直徑處的表面面積am=πdmx1=0.03m2/m由以上計(jì)算得aof/abo=13.61計(jì)算空氣側(cè)干表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)空氣的物性空氣的平均溫度為ta=ta1+ta22=22.25在此溫度下的物性約為ρa(bǔ)=1.1966kg/m3，cpa=1.005kJ/(kg·K)，Pra=0.7026，νa=0.00001588m2/s最窄界面處的空氣流速ωmax=ωfs1*sfs1-db(sf-δf)=4.7空氣側(cè)干表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)j=0.0014+0.2618Red-0.4h0=jρ確定空氣在蒸發(fā)器內(nèi)的狀態(tài)變化過程根據(jù)給定的空氣進(jìn)出口溫度，由濕空氣的h–d圖可得h1=，h2=40.7kJ/kg，d1=11.1g/kg，d濕空氣的狀態(tài)變化在圖上連接空氣的進(jìn)出口狀態(tài)點(diǎn)1和點(diǎn)2，并延長與飽和空氣線相交于ω點(diǎn)，該點(diǎn)的參數(shù)是hω''=29.5kJ/kg，tω=9℃，在蒸發(fā)器中，空氣的平均比焓為hm=hω''+在h–d圖上按過程線與hm=47.11線的交點(diǎn)讀得tm=，dm=。析濕系數(shù)可由下式確定：ξ=1+2.46dm循環(huán)空氣是指計(jì)算qm=進(jìn)口狀態(tài)上空氣的比體積可上上式確定：V1=RaT1(1+0.0016故循環(huán)空氣的體積流量為qv,a=qm*v1=834.09m3/h空氣側(cè)當(dāng)量表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的計(jì)算當(dāng)量表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)hj=ξh0對(duì)于正三角菜叉排排列的平直套片管束，翅睛效率ηf叉排翅片可視為正六角形，且此時(shí)翅片的長對(duì)邊距離和短對(duì)邊距離之比為AB=1，且ρm=ρ’=1.28ρmA肋片折合高度為h,=dm=2ξh0δ故在凝露工況下的翅片效率為ηf=th管內(nèi)制冷劑蒸發(fā)時(shí)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的計(jì)算R143a在t0=5℃時(shí)的物性為：飽和液體的比定壓熱容cp,l=1.34kJ/(kg·K)，飽和蒸氣的比定壓熱容cp,g=0.94kJ/(kg·K)，飽和液體的密度：ρl=1278.61kg/m3飽和蒸氣的密度：ρg=17.24kg/m3，汽化潛熱：r=193.4kJ/kg，飽和壓力ps=349.63kPa,表面張力σ=1.12N/m，液體的動(dòng)力粘度μl=0.000256Pa·s，蒸氣的動(dòng)力粘度μg=0.00000842Pa·s，液體的導(dǎo)熱率λl=0.092715103W/(m·K)，蒸氣的導(dǎo)熱率λg=0.012706055W/(m·K)，液體的普朗特?cái)?shù)：Prl=2.87，蒸氣的普朗特?cái)?shù)Prv=0.735R134a在管內(nèi)蒸發(fā)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)可由式（6-28）計(jì)算。已知R134a進(jìn)入蒸發(fā)器時(shí)的干度x1=0.16，出口干度x2=1，側(cè)R134a的總質(zhì)量流量為99.72kg/h作為迭代計(jì)算的初值，取qi=7.85kW/m2A=qm3600q每根管子的有效流通截面面積為Ai=πd蒸發(fā)器的分路數(shù)Z=A/Ai=對(duì)Z向下取整為Z=4，則每一分路中R134a的質(zhì)量流量為qm，d= 每一個(gè)分路中R134a在管內(nèi)的實(shí)際質(zhì)量流速為Gi=qm，于是B0=qiG計(jì)算hi時(shí)采用式（6-28），其中Co<0.65，C1=1.136，C2=-0.9，C3=667.2，C4=0.7，C5=0.3，對(duì)于R134a。hl=傳熱溫差的初步計(jì)算先不計(jì)R134a的阻力對(duì)蒸發(fā)溫度的影響，則有Δtm,傳熱系數(shù)的計(jì)算k0=由于R134a與聚酯油能互容，故管內(nèi)污垢熱阻可忽略。據(jù)文獻(xiàn)介紹，翅片側(cè)污垢熱阻、管壁導(dǎo)熱熱阻及翅片與管壁間接觸熱阻之和（rw+rs+atamrt）可取為4.8x10核算假設(shè)的qi值q0=q計(jì)算表明，假設(shè)的qi初值11800W/m2與核算值11918W/m2較接近，偏差小于1%，故假設(shè)有效。蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)尺寸確定蒸發(fā)器所需的表面?zhèn)鳠崦娣eAi’=?Ao’蒸發(fā)器所需傳熱管總長lt'=A迎風(fēng)面積A取蒸發(fā)器寬B=0.98m，高H=0.28m，則實(shí)際迎風(fēng)面積Af=0.27m2。已選定垂直于氣流方向的管間距s1=0.025m，故垂直于氣流方向的每排管數(shù)為n1=深度方向?yàn)?排，共布置48根傳熱管，傳熱管的實(shí)際總長度為Lt=43.12m傳熱管的實(shí)際內(nèi)表面?zhèn)鳠崦娣e為Ai=（3）計(jì)算結(jié)果如下：狀態(tài)參數(shù)h0400kJ/kgh1406.77kJ/kgh2434.03kJ/kgh3256.23kJ/kgv10.06022m3/kg循環(huán)制冷量?03.986kW容積效率ηv0.98單位質(zhì)量制冷量q0143.77kJ/kg單位容積制冷量qzv2387.41282kJ/m3理論比功ω27.26kJ/kg指示效率ηi0.9指示比功ωi30.28888889kJ/kg冷凝器入口的制冷劑比焓h2s437.0588889kJ/kg性能系數(shù)COP5.27402788COPi4.746625092冷凝器的單位熱負(fù)荷qk180.8288889kJ/kg制冷劑循環(huán)的質(zhì)量流量qm0.027724838kg/s實(shí)際輸氣量和理論輸氣量qvs0.00166959m3/sqvh0.001703663m3/s壓縮機(jī)消耗的理論功率和指示功率P0.755779092kWPi0.839754546kW冷凝器熱負(fù)荷Фk5.013451701kW熱力學(xué)完善度COPc制熱循環(huán)狀態(tài)參數(shù)h0395.47kJ/kgh1401.83kJ/kgh2434.17kJ/kgh3253.12kJ/kgv10.0793m3/kgpk1.1894MPap00.2627MPa指示效率ηi0.9容積效率ηv0.98壓力比π4.527598021單位質(zhì)量制熱量q0142.35kJ/kg單位容積制熱量qzv1795.081967kJ/m3理論比功ω32.34kJ/kg指示比功ωi35.93333333kJ/kg性能系數(shù)COP4.401669759COPi3.961502783理論輸氣量qvh0.002243449m3/s實(shí)際輸氣量qvs0.00219858m3/s制冷劑的質(zhì)量流量qm0.027724838kg/s理論制熱量?03.94663073kW壓縮機(jī)理論功率和指示功率P0.89662127kWPi0.996245856kW冷凝器熱負(fù)荷h2s437.7633333kJ/kg?k5.119206557kW蒸發(fā)器的計(jì)算干球溫度ta127℃濕球溫度ts119℃出口空氣的干球溫度ta217.5℃出口空氣的濕球溫度ts214.6℃空氣的氣體常數(shù)Ra287.4J/(kg·K）當(dāng)?shù)卮髿鈮毫B101320Pa制冷量?03.986kW翅片厚度δf0.0002m銅管直徑d00.01mdi0.0086m熱導(dǎo)率λf0.237kW/(m·K)翅片間距sf0.0022m垂直于流動(dòng)方向的管間距s10.025m沿流動(dòng)方向的管排數(shù)nL2迎面風(fēng)速uf2.5m/s考慮套片后的管外徑db0.0104m沿氣流流動(dòng)方向的管間距s20.02m沿氣流方向套片的長度L0.08m每米管長翅片的外表面面積af0.41m2/m每米管長翅片間的管子表面面積ab0.03m2/m每米管長的總外表面面積aof0.44m2/m每米管長的外表面面積abo0.03m2/m每米管長的內(nèi)表面面積ai0.03m2/m每米管長平均直徑處的表面面積am0.03m2/maof/abo13.61空氣的平均溫度ta22.25℃空氣的物性參數(shù)ρa(bǔ)1.1966kg/m3cpa1.005kJ/(kg·K)Pra0.7026νa0.00001588m2/s最窄界面處的空氣流速ωmax4.71m/s空氣側(cè)干表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)j0.008516283h00.061021033kW/(m2·K)空氣參數(shù)h155.6kJ/kgh240.7kJ/kgtw9℃hw''29.5kJ/kgd111.1g/kgd29.2g/kgdw''7.13g/kghm47.11184481tm21.4℃dm10g/kg析濕系數(shù)ξ1.569370968循環(huán)空氣量qm963.0604027kg/h進(jìn)口狀態(tài)下空氣的比體積v10.866080411m3/kg循環(huán)空氣的體積流量qv,a834.087749m3/h當(dāng)量表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)hj0.083770528kW/(m2·K)ρ'2.574338543肋片折合高度h'0.01mm63.571/m翅片效率ηf0.866管內(nèi)R134a蒸發(fā)時(shí)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的計(jì)算at0.4445m2/mt05℃飽和液體的比定壓熱容cp,l1.34346411kJ/(kg·K)飽和蒸氣的比定壓熱容cp,g0.943782325kJ/(kg·K)飽和液體的密度ρl1278.61kg/m3飽和蒸氣的密度ρg17.23841kg/m3汽化潛熱r193.4kJ/kg飽和壓力ps349.63kPa表面張力σ1.12N/m液體的動(dòng)力粘度μl0.000256Pa·s蒸氣的動(dòng)力粘度μg0.00000842Pa·s液體的熱導(dǎo)率λl0.092715103W/(m·K)蒸氣的熱導(dǎo)率λg0.012706055W/(m·K)液體的普朗特?cái)?shù)Prl2.87蒸氣的普朗特?cái)?shù)Prv0.735進(jìn)口干度x10.16出口干度x21制冷劑的總質(zhì)量流量qm88.33kg/h迭代計(jì)算的初值qi11.8kW/m2管內(nèi)的質(zhì)量流速qi'100kg/(m2·s)總的流通截面面積A0.000245359m2每根管子的有效流通截面面積Ai5.8088E-05m2蒸發(fā)器的分路數(shù)Z4.22391096對(duì)Z取整Z4第一分路中制冷劑質(zhì)量流量qm,d22.0822869kg/h第一分路中制冷劑的實(shí)際質(zhì)量流速Gi105.597774kg/(m2·s)Bo0.000577791Co0.089688465Frl0.080929863Rel1489.918593hl130.6359357取值規(guī)則見書P249C11.136C2-0.9C3667.2C40.7C50.3對(duì)于R134aFfl2.2hi2643.657251W/(m2·K)傳熱溫差的初步計(jì)算值Δtm'16.80482565℃?zhèn)鳠嵯禂?shù)的計(jì)算ko43.11W/(m2·K)核算假設(shè)的qi值q0724.4560339W/m2qi11917.86481W/m2蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)尺寸的確定蒸發(fā)器所需的表面?zhèn)鳠崦娣eAi'0.34m2A0'5.50m2蒸發(fā)器所需傳熱管總長lt'12.38m迎風(fēng)面積Af0.09m2蒸發(fā)器寬B0.98m蒸發(fā)器高H0.28m實(shí)際迎風(fēng)面積Af0.27m2垂直于氣流方向的每排管數(shù)n111深度方向排數(shù)4傳熱總數(shù)48傳熱管的實(shí)際總長度lt'43.12m傳熱管的實(shí)際內(nèi)表面?zhèn)鳠崦娣eAi1.16m2（4）蒸發(fā)器風(fēng)機(jī)的選擇？四、冷凝器（1）翅片管簇結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇及計(jì)算選擇φ9.52mm×0.35mm的紫銅管為傳熱管，選用的翅片是厚度δf=0.115mm的波紋形整張鋁制套片。取翅片節(jié)距sf=2mm,迎風(fēng)面上管中心距s1=25.4mm,s2管簇排列采用正三角形叉排。翅片式冷凝器側(cè)面管間距：s2=312*s12翅片式冷凝器翅片根部外沿直徑:db=d0+2*δf=9.750mm每米管長各有關(guān)傳熱面積分別為:af=2s1s2-πdbab=πdbsf-δfsf=0.484aof=af+ab=0.513m2/mai=πdi=0.028m2/m取當(dāng)?shù)卮髿鈮簆b=101.32kPa,由干空氣熱物理性質(zhì)表，在空氣平均溫度tw=45.5℃條件下，Cpa=1013.00J/(kg·k)、λB=0.027W/(m·k)、空氣的運(yùn)動(dòng)粘度υa=0.0000190m/s,ρa(bǔ)=1.135kg/m3。對(duì)數(shù)平均溫差θmθm=ta2-ta1ln?(tk-ta1tk-ta2制冷劑質(zhì)量流量qmqm=?0q0=0.026冷凝負(fù)荷?k=qm*qk=4.889kw冷凝器所需空氣體積流量qv=?k/ρa(bǔ)Cpa(ta2-ta1)=2551.27m3/h選取迎風(fēng)風(fēng)速ωy=2.0m/s,則迎風(fēng)面積Ay=qv/ωy=0.354m2冷凝器迎風(fēng)面寬度即有效單管長l=540.0mm，則冷凝器的迎風(fēng)面高度H=Ay/l=0.66m迎風(fēng)面上管排數(shù)N=H/s1-0.5≈25.334排冷凝器在空氣流通方向上的管排數(shù)n=2（2）進(jìn)行傳熱計(jì)算，確定所需傳熱面積Aof、翅片管總長L及空氣流通方向上的管排數(shù)n,采用整張波紋翅片及及密翅距的叉排管簇的空氣側(cè)傳熱系數(shù)由式αof=CΨλaRef^n(b/de)/dc乘以1.1再乘以1.2計(jì)算取冷凝器在空氣流通方向上的管排數(shù)n=2，則翅片寬度b=n×s1×cos30°=43.994mm微元最窄截面的當(dāng)量直徑dc=2(s1-db)(sf-δf)/((s1-db)+(sf-δf))=3.365mm最窄截面風(fēng)速ωmax=s1×sf/(s1-db)(sf-δf)ωy=3.444m/s因?yàn)閎/de=13.075故雷諾數(shù)為：Ref=ωmax×de/νr=609.908查《小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表3-18和3-19，用插入法求得空氣側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)式中各系數(shù)為Ψ=0.284、n=0.536,c=1.214,m=-0.231,則空氣側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)αof=CΨλaRef^n(b/de)/dc×1.1×1.2=63.667W/（㎡·k）查《小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表3-11，R134a在tk=48.0℃物性集合系數(shù)B=1325.40，R134a在管內(nèi)凝結(jié)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)計(jì)算αki=0.55Bdi^-0.25(tk-twi)^-0.25=1908.92翅片相當(dāng)高度計(jì)算h’=0.5d0(s1/do-1)[1+0.35ln(cs1/d0)]取鋁片熱導(dǎo)率λ=203W/(m·K),計(jì)算翅片參數(shù)m，即m=(2αof/λδf)?翅片效率ηf=th(mh’)/mh’表面效率計(jì)算η0=(afηf+ab)/(af+ab)=0.850忽略各有關(guān)污垢熱阻及接觸熱阻的影響，則twi=two=tw,聯(lián)立以上公式，并將計(jì)算所得有關(guān)各值代入αkiαi(tk-tw)=αofη0αof(tw-tm)則R134a在管內(nèi)的凝結(jié)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)αki=0.555*B*di-0.25*（tk-tw）-0.25=1908.920W/(㎡·K)取管壁與翅片間接觸熱阻rb=0.005㎡·K/W、紫銅管熱導(dǎo)率λ=393.0W/（m·K）,計(jì)算冷凝器的總傳熱系數(shù)紫銅管每米管長的平均面積am=πdi+d02=28.794Ko=1/(aof*ai/αki+δaof/(λ*am)+rb+1/αofηo)=W/(㎡·K)=30.306冷凝器所需的傳熱面積Aof=Qk/（koθm）=16.644㎡所需有效翅片管總長L=Aof/aof=32.447m空氣流通方向上的管排數(shù)n=L/lN=2.372排取整數(shù)n=2排，與計(jì)算空氣側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)是預(yù)計(jì)的空氣流通方向上的管排數(shù)相符。冷凝器的分路數(shù)n1=3R134a的質(zhì)量流量qm=0.026kg/s紫銅管內(nèi)截面積SiSi=3.14*（di/2）2=61.07m㎡R134a質(zhì)量流速qmq=qm/（Si*n1）=144.53kg/（s*m2）（3）計(jì)算結(jié)果如下：波紋翅片冷凝器設(shè)計(jì)計(jì)算說明：該換熱器為波紋翅片，風(fēng)與氟進(jìn)行交差流動(dòng)換熱，按純逆流換熱情況進(jìn)行計(jì)算；管簇排列為正三角形叉排。序號(hào)名稱計(jì)算公式參數(shù)單位1制冷量Q03.986kW2冷凝溫度tk48.000℃3蒸發(fā)溫度t05.000℃4冷凝前溫度tsh57.000℃5冷凝后溫度tsi38.000℃6過冷度△tk過冷度△tk=tk-tsi10.000℃7蒸發(fā)前溫度te5.000℃8蒸發(fā)后溫度ti12.000℃9過熱度△t0過熱度△t0=ti-t07.000℃10回風(fēng)溫度ta135.000℃11出風(fēng)溫度ta241.000℃12空氣平均溫度tmtm=(ta2+ta1)/238.000℃13進(jìn)出風(fēng)溫差△ta△ta=ta2-ta16.000℃14單位質(zhì)量制熱量qk（冷凝前后焓差，查壓焓圖）184.640kJ/kg15單位質(zhì)量制冷量q0（蒸發(fā)前后焓差，查壓焓圖）150.540kJ/kg16翅片式冷凝器銅管外徑d09.520mm17翅片式冷凝器銅管壁厚δ00.350mm18翅片式冷凝器銅管內(nèi)徑didi=d0-2*δ08.820mm19翅片式冷凝器鋁箔片厚δf0.115mm20翅片式冷凝器鋁箔片間距sf2.000mm21翅片式冷凝器迎風(fēng)面上管中心距s125.400mm22翅片式冷凝器側(cè)面管間距s2s2=31/2*s1/221.997mm23翅片式冷凝器翅片根部外沿直徑dbdb=d0+2*δf9.750mm24每米管長翅片側(cè)面面積afaf=2*（s1*s2-π*db2/4）/sf0.484m2/m25每米管長翅片間管面面積abab=π*db*（sf-δf）/sf0.029m2/m26每米管長翅片側(cè)總面積aofaof=af+ab0.513m2/m27每米管長管內(nèi)面積aiai=π*di0.028m2/m28空氣的比定壓熱容cpa（根據(jù)tm查空氣熱物理性質(zhì)表）1013.000J/(kg*K)29空氣的熱導(dǎo)率λa（根據(jù)tm查空氣熱物理性質(zhì)表）0.027W/（m*K）30空氣的運(yùn)動(dòng)粘度υa（根據(jù)tm查空氣熱物理性質(zhì)表）0.0000190m/s31空氣的密度ρa(bǔ)（根據(jù)tm查空氣熱物理性質(zhì)表）1.135kg/m332對(duì)數(shù)平均溫差θmθm=（ta2-ta1）/（ln（（tk-ta1）/（tk-ta2）））9.692℃33制冷劑質(zhì)量流量qmqm=Q0/q00.026kg/s34冷凝負(fù)荷Qk=qm*qkQk=qm*qk4.889kW35空氣體積流量（即風(fēng)量）qvqv=Qk/（ρa(bǔ)*cpa*（ta2-ta1））2551.274m3/h36冷凝器迎面風(fēng)速wy（根據(jù)設(shè)計(jì)要求?。?.000m/s37冷凝器迎風(fēng)面積AyAy=qv/wy0.354m238冷凝器迎風(fēng)面寬度l（即有效單管長，根據(jù)機(jī)型取）540.000mm39冷凝器迎面管排數(shù)NN=Ay/（l*s1）-1/225.334排40冷凝器在空氣流通方向上的管排數(shù)n2.000列41冷凝器翅片的寬度bb=n*s1*cos30043.994mm42微元最窄截面的當(dāng)量直徑dede=2*（s1-db）*（sf-δf）/（（s1-db）+（sf-δf））3.365mm43最窄截面風(fēng)速wmaxwmax=s1*sf*wy/（（s1-db）*（sf-δf））3.444m/s44比值b/de13.075—45雷諾數(shù)ReRe=wmax*de/υa609.908—46空氣側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)式中的系數(shù)C查表1.214—47空氣側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)式中的系數(shù)ψ查表0.284—48空氣側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)式中的指數(shù)n查表0.536—49空氣側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)式中的指數(shù)m查表-0.231—50空氣側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)αofαof=C*ψ*λa*Ren*（b/de）m*1.1*1.2/de63.667W/（m2*K）51翅片表面效率η00.850—52壁面溫度tw（取tw需保證熱平衡式1≈熱平衡式2）45.500℃53物性集合系數(shù)B查表1325.400—54在管內(nèi)凝結(jié)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)αkiαki=0.555*B*di-0.25*（tk-tw）-0.251908.920W/（m2*K）55熱平衡式11=αki*ai*（tk-tw）132.168—56熱平衡式22=αof*η0*aof*（tw-tm）208.197—57管壁與翅片間的接觸熱阻rb0.005m2*K/W58紫銅管的熱導(dǎo)率λ393.000W/（m*K）59紫銅管每米管長的平均面積amam=3.14*（di+d0）/228.794mm60冷凝器的總傳熱系數(shù)KK=1/（aof/（αki*ai）+δ0*aof/（λ*am）+rb+1/（αof*η0））30.306W/（m2*K）61冷凝器所需的傳熱面積AofAof=Qk/（K*θm）16.644m262冷凝器有效翅片總管長LL=Aof/aof32.447m63空氣流通方向上的管排數(shù)n=L/（l*N）(要求此處n接近上面假定的n)2.372排64冷凝器的分路數(shù)n13.000路65R134a的質(zhì)量流量qmqm=Q0/q00.026kg/s66紫銅管內(nèi)截面積SiSi=3.14*（di/2）261.07mm267R134a質(zhì)量流速qq=qm/（Si*n1）144.53kg/（s*m2）68風(fēng)機(jī)動(dòng)壓△p/△p/=ρa(bǔ)*wy2/22.27Pa69風(fēng)機(jī)靜壓△p//△p//=0.108*b*（ρa(bǔ)*wmax）1.7/de14.33Pa70電機(jī)對(duì)風(fēng)機(jī)的傳動(dòng)效率ηm1.00—71風(fēng)機(jī)的全壓效率ηfan0.60—72電機(jī)輸入功率PP=qv（△p/+△p//）/（ηfan*ηm）19.