一种热泵干衣柜及其设计制作方法_2

文档序号:8219285阅读:来源:国知局
率相平衡,使得衣柜本体内的气温上升一定幅度(例如 25C )之后达到稳定,保证压缩机的连续运行,可防止热粟干衣柜因为衣柜内气温持续上 升导致冷凝压力、冷凝温度、压缩机排气温度持续升高、压缩机工况恶化。衣柜柜输入净功 率与衣柜对环境传热功率相平衡,即衣柜柜输入净功率=衣柜对环境传热功率Pi。
[0037] 由于:
[0038] 衣柜柜输入净功率=冷凝器放热功率-蒸发器吸热功率=压缩机功率;
[0039] 衣柜对环境传热功率Pi =衣柜内表面面积S X衣柜壁面单位面积传热功率P 2 = 衣柜内表面面积S X衣柜内外传热温差^ T X衣柜内外总传热系数K ;
[0040] 因此,压缩机功率=衣柜内表面面积SX衣柜内外传热温差^ TX衣柜内外总传 热系数K。
[0041] 其中,衣柜内外传热温差^ T即为干衣工况,衣柜内外传热温差^ T过低会导致干 衣速度太慢,衣柜内外传热温差^ T过高,易导致衣柜壁板变形,并且甲酵释放速度加快。 ^ T的取值范围,也会因地域、季节W及干衣柜的摆放位置而有所不同;在缔度高的寒冷地 区^ T取值较大,反之较小;在冬季使用^ T取值较大,夏季^ T取值较小;干衣柜放置在北 阳台使用取值较大,放置在南阳台使用取值较小;为使干衣柜干衣空间的工作温度 达到5(TC左右,^ T的大致范围为10-4(TC,优选地衣柜内外传热温差^ T取25C。
[0042] 衣柜内外总传热系数K的计算公式为: 116 1
[0043] V = _ + T + _ K 巧 乂
[0044] 其中,a 1为衣柜内侧空气传热系数,a 2为衣柜外侧空气传热系数,b为衣柜柜板 的厚度,^为衣柜柜板的导热系数。当衣柜本体的尺寸确定时,衣柜柜板厚度b即可确定, 当衣柜的材料确定时,衣柜柜板导热系数A即可确认;
[0045] 参照图1,为干衣柜H段式传热沿热流方向的温度分布图,由图中可知,衣柜内部 气温高于衣柜外部环境空气温度,热量自内而外沿热流方向H段式接力向外传递:
[0046] 1、衣柜内部热空气对流区
[0047] 第一段为衣柜内部热空气对流区,对流传热系数为〇1,热空气在衣柜壁面附近形 成层流底层Fi-Fi,并且通过层流底层Fi-Fl向壁面漏热。
[0048] 如按自然对流条件下空气进入瑞流的对流传热系数公式a 1= 1. 33( ^ T)°33来 计算柜内空气对柜壁的对流漏热,则a 1值很小,只有2W/( nf ),计算误差较大;
[0049] 衣柜内侧热空气在风机推动下做强制对流,对流传热系数a 1,按照热工手册,空 气强制对流条件下的表面传热系数的大致范围为15?120W/( nf ),因为衣柜的截面积 较大,因而空气流速较小,空气流态介乎层流与瑞流之间,因此a 1可取15W/( nf *°C );
[0050] 衣柜本体内侧空气传热系数a 1= 15W/( nf *°C ),比柜外空气自然对流系数a要 高出一个数量级,所W从热阻的角度看,柜内空气对柜壁的对流传热热阻可W忽略,柜壁内 表面的温度接近柜内空气的温度。柜壁内表面的温度接近柜内空气的温度,好处是可W抑 制水蒸汽在柜体内表面上的冷凝。
[0051] 2、衣柜柜壁导热
[0052] 第二段为衣柜柜壁导热,衣柜柜壁的厚度为b,导热系数为A,衣柜柜壁W热传导 方式将来自衣柜内部热空气的热量传递给衣柜外冷空气;
[0053] 柜体壁面导热由衣柜柜板的导热系数A、衣柜内表面面积S、衣柜柜板厚度b和 衣柜内外传热温差T四个因子决定,在稳定的漏热状态下,柜体壁面导热强度Q = A *s/ b* ^ T =衣柜内部空气对衣柜壁面的对流传热强度=衣柜外部空气对衣柜壁面的对流吸 热强度。而柜体壁面导热系数A,是由柜体壁面材料自身决定的,中纤板取0. 14W/(m*°C); 厚度b-般在18mm左右。
[0054] 3、衣柜外冷空气对流区
[0055] 第H段为衣柜外冷空气对流区,对流传热系数为a 2,冷空气在衣柜壁面附近形成 层流底层F2-F2,热量通过层流底层F2-F2将壁面对冷空气的漏热传递到冷空气对流区;
[0056] 柜外空气吸收柜体壁面外表面的热量,升温上浮,形成自然对流,按照热工手册, 空气自然对流条件下的表面传热系数的大致范围为3. 5?7. 5W/( nf *°C ),因此为衣柜外 侧空气传热系数a 2可取5W/ ( nf *°C )。
[0057] 因此,可根据衣柜的尺寸W及材料所给出的A、b W及a 1、a 2的值,计算出衣柜 内外总传热系数K,又由于衣柜内外传热温差^ T是确定的,因此可计算出衣柜对环境传热 功率Pi;衣柜对环境传热功率P 1 =压缩机功率,因此可根据衣柜对环境传热功率P 1来选择 相应功率的压缩机,来保证衣柜输入净功率与衣柜壁面对外漏热相平衡。
[005引下面W具体数据进行说明,具体如下:
[0059] 一种8kg容量的衣柜本体,其净空间为1000mm*500mm*2000mm,衣柜内表面面积 S为7 nf,衣柜柜板的厚度b大约为18mm,衣柜本体内侧空气传热系数a 1约为15W/( nf *°C),衣柜柜板的导热系数A由衣柜材料来决定,如选用中纤板则A取0. 140W/(m*°C) 左右;衣柜本体外侧空气传热系数a 2约为5W/( nf *°C );将a 1、b、A、a 2的数值代入 116 1 ^二―+ 了+77该式中,得出 K = 2. 5W/(m2*°C);
[0060] 在衣柜内外传热温差^ T为2(TC条件下,衣柜壁面对环境传热功率Pi= 2. 5W/(rif *°C )*2(TC *7 nf = 350W,本发明据此来选择功率为350W左右的压缩机。
[00川 实施例二
[0062] 本发明提供的一种热粟干衣柜的设计制作方法,用于在干衣工况、W及压缩机功 率确定的情况下,来选择衣柜的尺寸和材料,使该热粟干衣柜满足衣柜输入净功率与衣柜 壁面对外漏热相平衡的要求;衣柜柜输入净功率与衣柜对环境传热功率相平衡,即衣柜柜 输入净功率=压缩机功率=衣柜对环境传热功率。
[0063] 衣柜对环境传热功率的计算公式为:
[0064] 衣柜对环境传热功率Pi
[0065] =衣柜内表面面积S X衣柜壁面单位面积传热功率P2
[0066] =衣柜内表面面积SX衣柜内外传热温差^ TX衣柜内外总传热系数K ;
[0067] 因此,衣柜内表面面积S =衣柜对环境传热功率Pi/(衣柜内外传热温差^ TX衣 柜内外总传热系数K)=压缩机功率/(衣柜内外传热温差^TX衣柜内外总传热系数K);
[0068] 其中,衣柜内外传热温差^ T即为干衣工况,通常热粟干衣柜的衣柜内外传热温 差^ T的取值范围为10-40°C,衣柜内外传热温差^ T过低会导致干衣速度太慢,衣柜内外 传热温差^ T过高,易导致衣柜壁面变形,并且甲酵会释放得很多,衣柜内外传热温差^ T 优选25°C。
[0069] 衣柜内外总传热系数K的计算公式为: 116 1
[0070] 苦二是+!+石
[0071] 其中,a 1为衣柜本体内侧空气传热系数,a 2为衣柜本体外侧空气传热系数,b为 衣柜柜板的厚度,A为衣柜柜板的导热系数。衣柜柜板厚度bW衣柜本体制作的材料可根 据具体情况进行选定,衣柜本体的材料又决定了衣柜柜板导热系数A,因此衣柜柜板厚度 b和衣柜柜板导热系数入即可确认;a 1、a 2的取值参照实施例一中所述,此处不再费述。
[0072] 因此,可根据衣柜壁面材料A、b和a 1、a 2的值,计算出衣柜内外总传热系数K ; 再根据确定的衣柜内外传热温差^ T和压缩机功率,即可算出衣柜内表面面积S ;衣柜内表 面面积S决定了衣柜的尺寸,因此可调整设计出衣柜的尺寸,来保证衣柜输入净功率即压 缩机功率与衣柜壁面对外漏热相平衡。当衣柜对环境传热功率与压缩机功率相平衡,使得 衣柜本体内的气温上升一定幅度之后达到稳定,保证压缩机的连续运行,可防止热粟干衣 柜因为衣柜内气温持续上升导致冷凝压力、冷凝温度、压缩机排气温度持续升高、压缩机工 况恶化。
[0073] 下面W具体数据进行说明,具体如下:
[0074] 设计制作一种8kg容量的热粟干衣柜,压缩机功率为350W左右,衣柜内外传热温 差^ T为2(TC,由此确定衣柜的尺寸和材料,可W先选定材料再确定尺寸。
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