制冷技术课程设计资料.docx

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制冷技术课程设计资料

制冷技术课程设计

一，设计任务

本设计为西安某五层酒店空调用制冷系统及机房设计。

房间的总冷负荷如下所示：

管段

1楼立管

2楼立管

3楼立管

4楼立管

5楼立管

冷负荷kw

480.4

393.6

306.8

216.1

125.5

为一楼总立管的冷负荷，为480.4kw采用的供冷方式为简介供冷，冷冻水供水温度为7摄氏度，回水温度为12摄氏度，采用独立空调制冷机房，因为该建筑没有地下室，所以制冷机房设于地面，距建筑正西方距离为200m，

二，原始资料

（1）空调夏季室外计算干球温度：

35.1℃

（2）夏季空调室外计算湿球温度：

25.8℃

（3）夏季空调室外日平均温度：

30.7℃

（4）夏季大气压力：

0.100530MPa

三、制冷压缩机型号与数量的选择

1、确定机房总制冷量

制冷系统的总制冷量为用户实际所需的制冷量以及制冷系统本身和供冷系统冷损失，而对于间接供冷系统而言，空调制冷量小于174kw时，选择冷损失为0.15-0.20，当制冷量为174-1744kw时，系统冷损失为0.10-0.15，本系统系统总冷负荷为480.4kw，为保证建筑在最不利情况下得到充分补充，该设计选择最大冷损失，即取15%的冷损失，计算如下：

2、确定制冷剂种类

因为该建筑为宾馆，对卫生和安全要求较高，因此选择R22为制冷剂，R22的具体情况如下：

3、确定制冷系统设计工况

根据空调系统对冷冻水的要求及当地冷却剂的条件，确定蒸发温度t0、冷凝温度tk、压缩机排气温度trp、冷却剂进口温度t1，

3.1、冷凝温度tk的确定

夏季空调室外计算湿球温度：

25.8℃，冷却水进水温度即湿球温度，为25.8℃，冷却水温升，对于卧式壳管冷凝器，根据《实用制冷工程设计手册》，取值范围为3-5摄氏度，本设计取4℃，则可知冷却水出口温度为：

，

冷凝器中平均传热温差根据下表要求取5℃

综上可知，冷凝温度：

=℃

3.2、蒸发温度t0的确定

蒸发温度是制冷剂液体在蒸发器中气化时的温度，蒸发温度的高低取决于被冷却物体的温度，另外蒸发温度还与蒸发器的型式有关，本系统选用满液卧式蒸发器，由设计任务可知：

载冷剂进口温度为12摄氏度，出口温度为7摄氏度，对于氟利昂系统，取蒸发器中平均传热温差为7摄氏度。

按照下表，可得蒸发温度

℃

3.3、过冷温度tg的确定

根据《实用制冷工程设计手册》，可得如下数据：

所以本设计取过冷温度为5℃

3.4、压缩机吸气温度trp的确定

压缩机的吸气温度一般与制冷剂种类，吸气管的长短。

和保温情况有关，以氟利昂为制冷剂的制冷系统一般希望有一定的吸气过热度，一则可以提高循环的经济性，同时避免液击事故的发生，保证系统的正常运行，过热度的大小根据《实用制冷工程设计手册》，当采用热力膨胀阀时，蒸发器出口气体过热度为3-8摄氏度，本设计取5摄氏度，所以可得压缩机的吸气温度：

℃

4、制冷循环理论lgp—h图

综上，可得各数据：

冷凝温度tk：

32.8℃、蒸发温度t0=4.5℃，

压缩机吸气温度trp=9.5℃、过冷温度tg=5℃则制冷系统理论循环lgp-h图如下所示：

根据绘制的p-h图查表可求出各状态参数：

蒸发压力p0=0.59pa，冷凝压力pk=1.28mpa

比容：

v1=0.043m3/kg，v1’=0.0414m3/kg，v2=0.0207m3/kg。

比焓：

h1=411.09kJ/kg，h1’=407.43kJ/kg，h2=430.70kJ/kg，h3=h4=234.17kJ/kg，

h3’=240.85kJ/kg，h4’=206.59kJ/kg，

5、制冷系统热力计算

（1）、单位质量制冷量q0的计算

=176.92kJ/kg

（2）、单位容积制冷量qv的计算

=4114.42kJ/m3

（3）、制冷剂质量流量Mr

=3.12kg/s

（4）、制冷剂体积流量Vr

=0.134m3/s

（5）、冷凝负荷

=3.12x（430.70-234.17）

=613.17kw

（6）、压缩机理论耗功量

=3.12x（430.70-411.09）

=61.18kw

（7）、理论制冷系数

=

（8）、制冷效率

=

=

6、制冷压缩机和电动机的选择

压缩机的选择计算，主要是根据制冷系统的总制冷量及系统的设计工况，确定压缩机的种类，型号和台数，最后要校核压缩机所配置电机的功率

6.1压缩机类型的选择

根据《实用制冷工程设计手册》当制冷量在116-700kw时，宜选用螺杆式制冷压缩机，本建筑总冷负荷为552.5kw，即使选择两台，依然在该范围内，所以本设计选择螺杆式制冷压缩机，又因为半封闭式螺杆压缩机维修方便，无泄漏问题的出现，且不需要轴封，噪音小，在市场上有80%的占有率，是市场上的主流产品，所以本设计选择半封闭式螺杆压缩机

6.2压缩机级数的选择

级数的选择应根据设计工况的冷凝压力与蒸发压力之比来确定，

根据规范，当上式小于10时，应采用单级制冷压缩机，否则采用两级压缩机，

综上，本设计采用单机制冷压缩机。

6.3压缩机台数和型号的确定

选择压缩机太数不能太多，本系统因为在西安，非全年连续使用，所以不考虑备用，本系统选择两台压缩机，则每台压缩机的制冷量为：

压缩机的容积效率：

（R22的n=1.18）

=0.86

系统所需理论输气量：

=

=270.60m3/h

综上，根据所需理论输气量，查《实用制冷工程设计手册》选择两台型号为的螺杆式制冷压缩机。

具体见下表：

4、冷凝器的选择计算

1、冷凝器的选择原则

冷凝器的选择取决于当地的水温，水质，水源，气候条件，以及压缩机房布置要求等因素，一般在冷却水水质较好，水温较低，水量较充足的地方，宜采用卧式冷凝器，西安地区可选用卧式壳管冷凝器。

2、确定冷凝器的换热面积

冷凝器热负荷：

（-冷凝器热负荷系数，其随蒸发温度的降低和冷凝温度的升高而增加，取1.16.）

冷凝器传热温差的计算：

式中：

------冷却水出冷凝器的温度

----冷却水进冷凝器的温度

-----冷却水进冷凝器的温度

冷凝器传热面积的计算：

式中：

K----冷凝器的传热系数，由于是氟利昂卧式壳管冷凝器，其传热系数1000-1500之间，这里取1100.

因为需要两台压缩机，所以初步选定两台冷凝器，其实际所需理论面积为

3、冷凝器型号的选择

由于冷凝器在使用一段时间后会产生污垢，降低传热系数，因此在选择冷凝器型号前，应将上面计算值放大5%-10%，以保证液态制冷剂有3-5摄氏度的过冷度，综合上述，放大百分比取10%，不设再冷却器放大百分比取10%。

=74.68m2

综上，选择的冷凝器如下：

牌子为江苏昊阳的型号为GLCQ6的氟利昂卧式壳管冷凝器2台

4、冷却水计算

冷凝器所需冷却水量的确定：

=0.0383m3/s

=137.88m3/h

压缩机需要的冷却水量的确定：

=2.08m3/h

式中pe-----压缩机轴功率，

----冷却水带走热量占全部压缩机耗功量的百分比，取0.13-0.18，

----冷却剂出口温差

综上，得总冷却水量为：

137.88+2.08=139.96m3/h

5、动力设备

冷却塔的选择：

冷却塔的选择主要由所需的冷却水的水量和室外的温度决定的，冷却水流量为139.96m3/hx（1+0.10）=153.96m3/h，又因为先的室外湿球温度为25.8℃。

综上，选择华强牌圆形玻璃钢冷却塔，型号为10T-1000T系列的DBNL3-150型号，具体见下表

冷却水泵的选择：

根据冷却水的流量确定水泵的型号，由前面可知，冷却水总量为153.96m3/h，，楼高由前面可知为17m，则水泵的选择可根据所需的流量和杨程，确定水泵的型号和数量，可多选一台作为备用的水泵，综上可选择上海良益泵业的ISW型卧式管道离心泵中的100-125（I）

5、蒸发器的选择计算

1、确定蒸发器的形式

本系统采用水冷式表面冷却器做空气处理室，以R22为制冷剂，查阅《实用制冷工程设计手册》，宜采用卧式壳管式蒸发器，所以，本设计制冷系统中，采用卧式壳管式蒸发器。

2、蒸发器传热面积的计算

蒸发器传热温差：

传热面积：

其中，传热系数查《实用制冷工程设计手册》可知，k为500-600，本设计取550.同样考虑12%的富裕量，所以可得

=283.7m2

取两台卧式蒸发器，则一台蒸发器所需的传热面积为

综上所诉，可选择青岛海和制冷空调设备有限公司的型号为WZA-160的蒸发器两台

3、冷冻水量

循环水量：

=0.031m3/s

=111.6m3/h

系统补水量取总水量的2%

111.6X2%=2.232m3/h

总冷冻水量：

111.6+2.232=113.8m3/h

4、冷冻水管径及水泵选择

查《实用制冷工程设计手册》，得冷冻水流速的取值范围为1-1.5m/s，本设计取1.5m./s的冷冻水水流速。

冷冻水管径的确定：

=0.16m

所以确定管径为160mm的管道。

选择塑料管作为运输冷冻水的管道。

冷冻水水泵的选择：

前面已知，冷冻水的流量为113.8m3/h，再增加20%的流量附加率，所以可得管道的流量为113.8x120%=136.56m3/h，考虑存在两台蒸发器和一台备用，所以选择3台水泵，

则每台水泵的流量为：

136.56/2=58.28m3/h

具体型号为：

上海良益泵业，型号为65-160（I）

6、膨胀阀的选择

膨胀阀的选择应考虑蒸发温度，膨胀阀液体进出口温度和膨胀阀前后的压差等因素，而热力膨胀阀是通过蒸发器出口气态制冷剂过热度控制膨胀阀开度的，广泛用于氟利昂系统，因此，本设计的膨胀阀选择热力膨胀阀。

选择热力膨胀阀时，应考虑其容量比蒸发器负荷大20%-30%。

即制冷量为：

640.9/2x120%=384.54kw

综上,选择的膨胀阀如下：

上海恒温集团的TCLE系列热力膨胀阀，型号TRFE-120H

7、其他辅助设备的选择

1、油分离器

油分离器简体直径：

式中：

Vh---压缩机的理论排气量

--压缩机的容积效率

Wo--油分离器内蒸汽的流速，取1m/s。

综上，选择

2、高压储液器

储液器的容积按制冷剂循环量进行计算，其储存量可容纳系统最大的小时制冷量对应循环工质的1/3.而且整个储液量不超过整个容积的70%。

则可得储液器的容积为：

=4.54m3

上式中：

M为制冷系统制冷剂小时循环量，根据本系统，查表可得为0.0008496m3/kg

本系统选择两台高压储液器，则每一台的容积为：

综上，可选择上海臻杭公司的ZH-102型储液器

3、气液分离器

该设备用来分离蒸发器出口的低压蒸汽中的液滴，防止制冷压缩机发生湿压缩甚至液击现象。

简体直径：

气液分离器的选择：

选择时应保证简体横截面积的气流速度不超过0.5m/s，故可得：

即

综上，选择两台气液分离器。

选择

4、不凝性气体分离器

本系统只配一个不凝性气体分离器，又因为本系统制冷量小于1160kw，所以可采用一台小号的分离器，即选择一台桶体直径为108mm