《空气调节用制冷技术》课程设计说明书Word格式文档下载.docx
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ts2=ts1+5.0=27.0+5.0=32.0℃
系统以水为冷却介质，冷凝温度tk比冷却水进口温度ts1高约7~14℃，比出口温度ts2高约2~4℃，综合考虑，取冷凝温度tk=35℃。
②、蒸发温度（t0）的确定
蒸发温度是制冷剂液体在蒸发器中汽化时的温度。
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。
选用满液卧式蒸发器，蒸发温度t0比冷冻水出口温度低2~3℃，取t0=4.5℃。
③、过冷温度（tg）的确定
是否采用过冷应进行全面的经济技术分析。
节流前液体的过冷可在系统中设置再冷却器，或当系统中使用卧式壳管式冷凝器时，增大冷凝器的传热面积5%-10%来实现，一般会提高制冷循环的经济性，但会增加设备的投资，所以要考虑具体条件，合理选择过冷度。
一般情况下，过冷温度比冷凝温度低3~5℃，这里取过冷度为5℃。
④、压缩机吸气口温度（t1）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。
以氨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，保证系统正常运行。
氨过热度为8~15℃，这里取12℃。
故：
t1=t0+12=16.5℃
4、制冷系统理论循环lgp-h图
lgp（MPa）
3/335℃2
4/45℃11/
h4/h4h1h1/h2h（kJ/kg）
根据绘制的p-h图查表求得各状态参数：
蒸发压力p0=0.5747MPa，冷凝压力pk=1.3548MPa；
比容：
v1=0.04098m3/kg，V1/=0.04365m3/kg，v2=0.02022m3/kg；
焓值：
h1=406.98kJ/kg，h1/=415.81kJ/kg，h2=438.62kJ/kg，h3=h4=243.10kJ/kg，h3/=h4/=236.78kJ/kg。
5、制冷系统热力计算
⑴单位质量制冷量（q0）的计算
q0=h1—h4/=406.98—236.78=170.20kJ/kg
⑵单位容积制冷量（qv）的计算
qv=
=
=3899.20kJ/m3
⑶制冷剂质量流量（MR）的计算
MR=
=8.11kg/s
⑷制冷剂的体积流量（VR）的计算
VR=
=0.354m3/s
⑸压缩机所需的理论功率（
）的计算
Pth=MR（h2—h1/）=8.11×
（438.62—415.81）=184.99kw
⑹制冷系数（ε0）的计算
ε0=
=7.46
⑺单位冷凝负荷（qk）的计算
qk=h2—h3/=438.62-236.78=201.84kJ/kg
⑻冷凝器热负荷（Qk）的计算
Qk=MRqk=8.11×
201.84=1636.92kw
⑼逆卡诺循环制冷系数的计算
εc/=
=9.10
⑽热力完善度（η）的计算
η=
=0.82
6、选择制冷压缩机和电动机
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，确定压缩机种类、型号和台数，最后要校核压缩机所配置电机的功率。
1、压缩机类型的选择
参考相关设计规范：
制冷量大于1758kw时宜选用离心式；
制冷量在1054~1758kw时宜选用螺杆式或离心式；
制冷量在700~1054kw时宜选用螺杆式；
制冷量在116~700kw时宜选用螺杆式或往复式；
制冷量小于116kw时宜选用活塞式或涡旋式。
考虑到压缩机的运行管理方便，尤其是起动和维修间的影响关系，压缩机选择的数量应是同型号且数量不少于两台，但不设备用机器。
综合考虑经济﹑制冷要求、选用的制冷工质﹑运行管理及对制冷量调节等方面的因素，本制冷系统选用活塞式制冷压缩机。
②、压缩机级数的选择
压缩机级数应根据设计工况的冷凝压力与蒸发压力之比来确定。
一般若以氟利昂为制冷剂，当Pk/P0≤10时，应采用单级制冷压缩机；
否则应采用两级压缩机。
对于本设计制冷系统中，Pk/P0=
=2.36≤10，因此，本设计制冷系统采用单级压缩。
、压缩机台数和型号的选择
选择压缩时，台数不宜过多，全年连续使用的除外，一般不考虑备用。
对于大中型制冷系统，压缩机台数不应少于两台，而且宜选用相同系列的制冷压缩机，这样不仅便于调节制冷量外，而且压缩机的备用零件可以通用，也便于维护管理。
压缩机台数应根据总制冷量来确定：
m=
式中：
m——压缩机台数（台）；
Qog——每台压缩机设计工况下的制冷量（kw）。
④、压缩机的选择计算
压缩机的容积效率：
Po—压缩机的吸气压力，MPa；
Pk—压缩机的排气压力，MPa；
n—制冷剂的压缩指数，制冷剂为R717时，n=1.28，制冷机为R12时，n=1.13，制冷剂为R22时，n为1.18。
系统所需理论输气量计算：
Vh=
根据制冷所需理论输气量，初步选定枣庄市冰霸公司170系列压缩机，型号为8AS17，其主要技术参数如下表：
制冷剂
理论排气量m3/h
空调工况制冷量（30℃/-15℃）kw
空调工况电机功率kw
电机转速r/min
电源V
能量调节范围
进气管直径mm
出气管直径mm
进出水管直径mm
冷却水量m3/h
气缸直径r/min
主轴转速mm
R
717
1116
512
250
750
380
0~1/4
DN150
DN125
DN25
3500
170
720
由其技术参数表可知该型号压缩机的排气量为1116m3/h，1116×
2m3/h＞1610.76m3/h，故确定压缩机的台数为两台。
在确定压缩机型号的情况下，校核压缩机在设计工况下的制冷量，若压缩机在设计工况下的制冷量不满足要求，则重新选定压缩机的型号，再进行校核，直到选定的压缩机的制冷量满足设计要求后，再进行压缩机轴功率、压缩机配用电机功率的计算。
压缩机在设计工况下的实际排气量：
m3/h=0.2452m3/s
压缩机在设计工况下的制冷量：
=956.08kw
则两台压缩机的制冷量Q0=2×
Q0g=1912.16kw＞1380kw，可以满足要求
压缩机设计工况下的理论功率：
kw
—压缩机内单位质量制冷剂所消耗的理论功，kJ/kg
压缩机设计工况下的指示功率：
当压缩比为Pk/P0=2.36，查压缩式制冷压缩机指示功率关系图可知
=0.80。
则：
Pi=
=160.1625kw
压缩机设计工况下的轴功率：
Pe=
=177.96kw
——蒸汽式制冷压缩机的机械效率，通常在0.75~0.9之间。
这里取
=0.9。
压缩机设计工况下的配用电动机功率：
—传动效率，直联时，
=1.0，皮带传动时，
=0.97～0.99。
本设计系统采用直联。
8AS17压缩机标准工况下配用电动机功率250kw。
250kw＞186.858kw符合要求。
三、冷凝器的选择及冷却水系统计算
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、水量比较充足的地方，宜采用卧式冷凝器。
桂林地区满足上述条件,所以选用卧式壳管式冷凝器。
2、确定冷凝器的换热面积
冷凝器热负荷计算：
—冷凝器热负荷系数，它与蒸发温度、冷凝温度、气缸冷却方式以及制冷剂种类有关，其值随蒸发温度的降低和冷凝温度的升高而增加。
=1.16
冷凝器传热温差
的计算：
—冷却水出冷凝器的温度，℃；
—冷却水进冷凝器的温度，℃；
—冷凝温度，℃。
冷凝器传热面积的计算：
m2
K—冷凝器的传热系数，
/（
·
k），由于采用氨卧式壳管式冷凝器，其传热系数1000~1500W/（㎡·
K），在这里K取1000W/（㎡·
K）。
由于前面已经确定需要两台压缩机，故初步选定两台冷凝器，
其实际所需理论面积为：
A/K/2=320.96÷
2=160.48m2
3、选择产品型号
计算出所需冷凝器的理论传热面积后，考虑到冷凝器使用一段时间后，由于污垢的影响传热系数会降低，因此在选择冷凝器型号前，应将上面计算值放大5%～10%。
此外系统中不设再冷却器，选用卧式壳管式冷凝器时，应将传热面积再放大15%～20%，以保证液态制冷剂有3～5℃的过冷度。
综合各方面考虑，因污垢影响需放大百分比取10%，不设再冷却器放大百分比取10%。
则冷凝器的实际传热面积：
AK=AK/×
（1+0.10）×
（1+0.10）=160.48×
1.10×
1.10=194.18m2
由此可选择冷凝器型号为：
武汉新世纪制冷公司的DWN200B冷凝器；
具体参数见下表：
型号
冷凝面积
容器类别
筒体直径
外型尺寸
安装尺寸
质量
m2
EM
DN（mm）
（L）
（H）
（B）
B1
B2
B3
bxl
kg
DWN200B
202.82
二
650
5936
1240
775
590
430
20
25
3750
主要尺寸
L1
L2
L3
L4
H1
H2
974
674
4172
1639
533
200
4、冷凝器校核
冷却水量w确定：
W=
=0.0782m3/s
—冷却剂的定压比热，水为4.186KJ/Kg.℃；
ρ—水的密度，为1000kg/m3。
5、冷却水计算
①、冷凝器需要的冷却水量:
W=0.0782m3/s=281.52m3/h
②、压缩机需要的冷却水量：
W=0.86Peξ/△t=0.86×
177.96×
0.15÷
5=4.59m3/h
Pe—压缩机轴功率；
ξ—冷却水带走热量占全部压缩机耗功量的百分比，取ξ=0.13～0.18；
△t—冷却剂出口温差，取5℃。
所以需要的总冷却水量为：
281.52+4.59=286.11m3/h
6、动力设施
①、冷却塔的选择：
冷却塔的选择主要由所需要的冷却水的水量和室外的温度决定的。
冷却水流量V=286.11×
（1+0.1）=314.721m3/h，式子中已加了附加系数0.1，桂林的室外湿球温度为27.0℃，所以选用衡水市枣强玻璃钢集团的圆形逆流式玻璃钢冷却塔，型号为DBNL3-80。
T=27℃冷却水量（m3/h）
主要尺寸（mm）
风量
（m3/h）
风机直径
（mm）
电机功率
（kw）
△t=5℃
△t=8℃
总高度
最大直径
92
70
3344
2629
43400
1600
11
②、冷却水泵的选择：
同样根据冷却水的流量确定水泵的型号
V=314.721×
（1+0.1）=346.193m3/h
水泵的选择可根据所需的流量和扬程，确定水泵的型号及数量。
水泵的扬程由输水高度和管道的总压力损失确定，制冷系统的供水系统常用离心水泵。
由于水泵的损失较大所以其流量应还要大一点，同时考虑运行故障等问题的出现，每类水泵必须多选一台作为备用。
本设计选择两台上海虹兴泵业制造有限公司的ISWD型管道离心泵，其性能参数如下表：
流量Q
扬程（m）
效率（%）
转速
（r/min）
电机功率（kw）
允许汽蚀余量（m）
ISWD200-315（I）A
440
24
78
1450
45
4.0
四、蒸发器的选择及冷冻水系统计算
1、确定蒸发器的型式
蒸发器形式的选择，应根据制冷剂和载冷剂的种类，以及空调系统处理室的结构形式而确定。
若空气处理室使用水冷式表面冷却器，以R717为制冷剂时，宜采用卧式壳管式蒸发器。
所以，本设计制冷系统中采用满液式卧式壳管式蒸发器。
2、蒸发器传热面积计算
蒸发器传热温差：
℃
传热面积：
Ac/=
=545.45m2
传热系数K:
查《空气调节用制冷技术》P113表4-11知：
K为550～650这里取K=550。
考虑到10%～15%的富裕量Ac=545.45×
（1+0.12）=610.90㎡，选用两台烟台冰轮公司生产的卧式蒸发器，型号为WZ—420，其传热面积为420×
2㎡＞610.90㎡，满足要求。
其参数如下表：
型
号
换热面积（m2）
外型尺寸mm
壳体尺寸mm
接管通径mm
重量Kg
L
D1
H
D
d
d1
d2
d3
WZ-420
420
7252
1760
3528
5910
1628
50
300
15920
3、冷冻水系统
循环水量W/：
W/=
=0.66m3/s=237.6
总需冷冻水量为：
W=W/+W/×
2%=242.352
；
其中2%为系统补水量。
冷冻水管径的确定：
d=
=239.05mm
——载冷剂的流速，参照《空气调节用制冷技术》P113表4-11，得水速v=1～2m/s，这里取1.5m/s。
查水管路比摩阻图可得冷冻水管的阻力为：
87Pa/m。
冷冻水管选用ABS塑钢管。
故选用Φ273x6管径
冷冻水泵的选择：
同样根据冷冻水的流量确定水泵的型号W=242.352
，考虑流量的附加率为20%，所以V=W×
（1+20%）=290.8
。
考虑前面已采用两台蒸发器和运行故障等问题的出现，冷冻水泵又必须多选一台作为备用。
所以选择三台上海虹兴泵业制造有限公司的ISWD型管道离心泵，其性能参数如下表：
流量Q（m3/h）
转速（r/min）
ISWD150-315（I）B
173
75
18.5
3.0
备注：
膨胀阀由蒸发器自带，Φ=150mm
五、其他辅助设备的选择
1、油分离器选择计算
油分离器筒体直径：
式中:
—压缩机的理论排气量，一台为1116
，两台为2232
；
—压缩机的容积效率，为0.791；
w0—油分离器内蒸汽的流速，为0.8～1.0m/s，这里取1.0m/s。
则选择一台型号为HQ-100的油分离器，，其筒体直径为900mm，其规格参数如下表：
处理气量m3/min
成品气含油量mg/m3
除水效率%
简体尺寸DN
进出口管径DN
重量kg
HQ-100
100
≤1
≥99
900
125
600
2、高压贮液器选择计算
贮液器的容积按制冷剂循环量进行计算，其贮存量可容纳系统最大的小时制冷量对应循环工质的1/3~1/2。
同时，考虑当环境温度变化时，贮液器内的液体制冷剂因受热膨胀造成的危险，其贮液量一般不超过整个容积的70%~80%。
贮液器的容积按下列公式计算：
V=（
）
=10.34m3
M—系统制冷剂小时循环量kg/h；
—
温度下的液态工质比容，查表得知
=0.0008496m3/kg。
所以选用两台ZA—8型高压贮液器，其规格为8m3,两台16m3＞10.34m3，满足要求。
参数见下表：
内径
筒体长度
容量
设计温度
设计压力
最高工作压力
安全阀开启压力
φ1200mm
7283mm
8m³
55℃
2.0MPa
1.65MPa
1.8MPa
3、气液分离器选择计算
气液分离器是用来分离蒸发器出口的低压蒸气中的液滴，防止制冷压缩机发生湿压缩甚至液击现象。
气液分离器的筒体直径按下列公式计算：
0.787m=787mm
而选择气液分离器时，应保证筒体横截面积的气流速度不超过0.5m/s，故由
V
推出D
0.790m=790mm
综合以上，选择两台南通艾尔气体设备有限公司生产的气液分离器，型号为QHF-100。
压力降MPa
QHF-100
≤0.02
500
4、空气分离器选择
一般的，一个系统只选配一台空气分离器，当制冷系统在标准工况下的制冷量小于1160kw时，宜采用一台小号（桶体直径为108mm）空气分离器。
制冷量在1160kw以上时选用大号不凝性气体分离器一台。
该系统的制冷量大于1160kw，所以选择烟台冰冻设备总厂生产的KFA-50,其Φ=50x3mm。
5、集油器选择
查资料可知，当制冷量为1380kw时，可选用JY300型，容积：
70升。
六、机房布置
1、制冷机房的设计原则
1.制冷机房应位于冷负荷的中心，靠近冷却水水源和电源，同时应避免日晒。
机房的设计应符合《采暖通风与空气调节设计规范》、《建筑设计防火规范》等的有关规定。
2.机房严禁设在人员密集的场所和重要部门的上面、下面及主要通道的两旁。
3.制冷机房应以非易燃材料建筑，就地取材，符合国家的有关规定。
4.制冷机房的屋架下弦标高取3.6~4.8m.。
5.机房必须有良好的天然采光，其窗孔投光面积和机房地面的比例不应小于1：
6。
6.冬季设备停止运行时，机房内值班室的温度不宜低于5℃，采暖地区冬季工作的机房，其采暖温度不宜低于16℃。
7.制冷机房内的机器间和设备间应保持良好的自然通风状况。
8．制冷机房的机器间和设备间内，应设有冲洗地面的给水排水设施。
9.各用水设备停止运行后，必须将水排干净，以防止腐蚀或冻裂。
2、制冷设备的布置原则
1.符合制冷工艺流程，流向通畅、连接管路要短、便于设备的安装、操作管理，且应留有适当的空间，以便设备部件拆卸检修。
2.尽可能的使设备安装紧凑，并充分利用机房空间，以节约建筑面积，降低投资。
3．制冷压缩机一般布置在室内，并有减振基础；
冷凝器、油分离器、集油器布置在室外；
蒸发器、贮液器等布置在室内。
4.制冷压缩机的主轴拔出端、壳管式换热器的轴向一侧应留有足够的拔出检修空间。
所有低温设备在布置时均应注意避免“冷桥”的产生。
3、制冷剂管路的布置原则
1.符合工艺流程，力求简单，缩短管线，减少部件，以达到减少阻力、泄漏以及降低材料消耗的目的。
还应注意切换的灵活性，运行的可靠性和切断检修的可能性。
2.管路的布置应便于装设支架，一般管路尽可能沿墙、柱、梁布置，而且应考虑便于维修，不影响室内采光、通风以及门窗的开闭。
3.制冷压缩机的吸气管和排气管设置在同一支架或者吊架上时，应将吸气管放在排气管的下面，数根平行管道之间应留有一定的间距，以便管道的安装和检修。
一般下管道间的净间距不小于200mm。
4.除特殊要求外，一般液体管路上不应有局部向上凸起的管段，气体管路上不应有局部向下凹陷的管段，以避免产生“气囊”和“液囊”，影响管内流体的流动。
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