制冷机器设备的选型计算.docx
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制冷机器设备的选型计算
制冷机器设备的选型计算
计算出制冷系统的冷却设备负荷和机械负荷并根据需要选出制冷压缩机、冷凝器、冷却设备、节流阀以及必要的辅助设备（中间冷却器、高压贮液器、油氨分离器、气液分离器、低压循环桶等）,是本章要讨论的主要问题。
第一节制冷活塞式压缩机的选型计⑴
制冷压缩机的选择是否合理,对于制冷装置的建造费用、运行的经济性以及运行调节的灵活性都有很大的影响。
因此,必须科学合理
的确定制冷压缩机的容量和数量。
一、制冷压缩机选型的一般原则
1、压缩机选型应满足冷库生产旺季高峰冷负荷的要求，应根据各蒸发温度的机器负荷分别选定,以满足冷库各种不同蒸发温度的机械负荷的要求。
2、单机容量和台数的确定。
应按利于节能的原则来选用。
压缩机用机总台数不宜少于2台，便于能量调节和使用；否则相反。
对于生活服务性小冷库,也可选用1台。
3、不同的蒸发系统配备的压缩机,应考虑各系统之间的相互替代尽可能采用相同系列的压缩机,便于控制、管理及零配件互换。
4、压缩机带有能量调节装置的,可以对单机制冷量作较大幅度的
调节
5、选用活塞式氨压缩机时,当冷凝压力与蒸发压力之比大于8
时,应采用双级压缩形式。
当冷凝压力与蒸发压力之比小于或等于8
时,应采用单级压缩形式。
6、制冷压缩机的工作条件,不得超过制造厂家规定的压缩机使用条件。
二、制冷压缩机的选型计算
1、确定工作参数
1蒸发温度
一般采用比载冷剂温度低5C，比冷间温度低10C。
目前，为减少
干耗,有降低温差的趋势。
2冷凝温度
冷凝温度主要取决于冷凝器的型式、冷却方式和冷却介质的温度以及制冷压缩机允许的排气温度和压力。
立式、卧式、淋浇式和组合式冷凝器的冷凝温度较冷却水出水温度高4C~6C;
3中间冷却温度
中间冷却温度是由中间压力所决定的。
4吸气温度吸气温度高低随冷却设备至压缩机吸入管道的长短和环境温度
的高低以及蒸发温度的高低而不同，其影响压缩机排气温度的高低。
5过冷温度
制冷剂过冷对于提高系统的单位制冷量有重要意义。
中间冷却器
蛇形管出液温度比中间冷却温度高5C-7C。
6排气温度压缩机排气温度的高低直接影响压缩机的工作条件和系统运行效率。
压力比越大,吸气过热度越大,则排气温度就越高。
排气温度还与压缩机的性能和操作有关,且与运行工况的变化有直接关系。
通常氨压缩机排气温度应<150°C,正常运行时一般在100C-130C°之间。
2、活塞式压缩机选型计算的一般步骤是:
1汇总各蒸发系统的机械负荷。
2确定工作参数和性能参数。
3将设计工况下的机械负荷换算成名义工况下的制冷量或计算出所需的理论输气量。
④根据压缩机厂家提供的技术参数和性能,结合选机原则,最后确定压缩机的型号、台数
下面介绍压缩机选型计算的具体方法。
A、单级压缩机的选型计算
1）依据压缩机的理论输气量选型
a、单级活塞式压缩机制冷循环在压烙图上的表示。
b、利用压缩机理论输气量公式选配压缩机时，压缩机制冷量应和计算所得的机械负荷©j相匹配
V=3.6-©j•u2/（h2-15）•入
=3.6-©j/入•qr
c、求得理论输气量后，从产品样本选取压缩机的型号和台数。
2）根据压缩机的标准工况下制冷量选型压缩机的制冷量随工况的变化而不同,步骤为：
1将已知设计工况下的机器负荷换算为标准工况下的机器负荷,
2根据标准工况下的机器负荷，从产品样本中选择合适的压缩机型号并确定台数。
根据压缩机在不同工况下工作时,其理论排气量Vp等于定值的条件,有
©c标=（入q标qr标/入qqr）©j（4-2）
式中：
©c标一压缩机在标准工况下的制冷量（W）；©j一压缩机在
设计工况下的机器负荷（W）；qr标、qr一分别为标准工况下与设计工况下的氨单位容积制冷量（K）/m3）,见表
入q标、入q分别为在标准工况下和设计工况下压缩机的输气系数，见表。
需要说明，常用的压缩机输气系数值一般按制造厂给定值选用。
例1已知某氨制冷系统，蒸发温度为-10°C,冷凝温度为35°C机
械负荷©j=300000W试对制冷压缩机进行选型计算。
解
（1）理论输气量法
1）确定设计工况下的qr和A值。
根据蒸发且度tz=-10。
C,冷凝
温度ti=35°C查表4-3和图4-4分别得qr=2588.2kJ/m?
入二0.75。
2）将已知数据代入式（4-1）,得
v=3.6©j/qrX入
=[3.6X300000/（0.75X2588.2）]m3/h
3
=556.37m3/h
3）确定压缩机的型号和台数。
由表4-7查出，一台4AVI2.5型制冷压缩机的理论输气量为283.00m3/h,结合选机原则,选两台4AVl2.5型制冷
压缩机可满足需要,即
v=2X283.00m3/h=566m3/h
第一节制冷活塞式压缩机的选型计⑵.双级压缩机的选型计算
一、配组双级压缩机的选型计算
配组双级压缩机的选型计算原则：
以中间冷却温度作为低压级的冷凝温度,对低压级制冷压缩机进行选型计算,实际上是采用了单级
压缩机的选型计算过程；低压级压缩机确定后再根据高、低压机的理论输气量之比,确定高压级压缩机。
其步骤为:
1）确定高、低压机理论输气量之比Z。
目前我国通常采用的Z=
0.5-0.33即1/2〜1/3）;
2）根据tz、tl和Z，查图4-2确定中间冷却温度tzj;
3）根据中间冷却温度,确定过冷温度,一般采用比中间冷却温度高3-5°C;
4）根据蒸发温度和中间冷却温度,查表4-9确定低压级压缩机的输气系数入，或根据产品样本确定。
5）根据蒸发温度和过冷温度,查表4-10确定低压级压缩机单位容积制冷量;
6）计算出低压级压缩机所需的理论输气量（公式3-3-5）;
7）根据计算出的低压级压缩机理论输气量和压缩机的选型原则从单级压缩机产品样本中确定低压级压缩机的型号和台数;
8）根据选定的高低压机理论输气量之比Z=Vg/Vd，确定高压级压缩机的理论输气量,再从制冷压缩机的产品样本中确定高压级压缩机的型号和台数。
氟利昂双级压缩制冷系统压缩机的选型也可参照氨压缩机的选型方法。
例4-2氨制冷系统蒸发温度tztz=-33°C冷凝温度tlti=30°C,采用配组双级压缩，取Z=13,机械负荷。
①j=90000W试进行压缩机选型。
解1）根据tz=-33°C,ti=30°C和Z=1/3,查图4-2得中间冷却温度与=-3.4°C。
2）根据中间冷却温度,确定过冷温度tg=（-3.4+4）°C=0.6°C;
3）根据蒸发温度tz=-33°C和中间冷却温度tzj=-3.4°C查表4-9得低压级压缩机的输气系数入=0.77;
4）根据蒸发温度tz=-33°C和过冷温度tg=06C查表4-10得低压级压缩机单位容积制冷量qr=1011kJ/m3;
5）计算低压级压缩机的理论输气量:
Vd=3.6X①j/入xqr=（3.6X90000/0.77X1011）=416.2m3/h
6）选择低压级压缩机。
根据计算出的低压级压缩机理论输气量,
从压缩机产品样本中选出6AW-12.5压缩机一台作为低压级压缩机,其理论输气量Vd=424.5mF/h,可满足要求。
7）选择高压级压缩机。
根据选定的高低压级压缩机理论输气量之
比Z=1/3、Vd=424.5m3/h,得
Vg=VdVd/3=424.5/3=141.5m3/h从压缩机产品样本中选出
2AV-12.5型压缩机一台作为高压级压缩机，其理论输气量V二141.5
/h
8）核对理论输气量比
Z=%/Vd=141.5/424.5=13
实际选配1台6AW-12.5压缩机作低压级压缩机,1台2AV-12.5压缩机作高压级压缩机,形成一组配组双级机。
国产的单机双级制冷压缩机的理论输气量的比值是一定的,其工
作温度范围蒸发温度在-25〜-50°C之间，冷凝温度在30〜40°C之间。
在实际中设计工况虽然不一定与标准工况完全相同，只要不
超过其适用范围，选型时可参照工况条件近似选型。
根据负荷和设计工况,可从压缩机性能曲线中查出压缩机在设计工况下的制冷量,确定压缩机的型号和台数。
例3某氨制冷系统有2间相同的冻结间组成,蒸发温度tz=-33°
C冷凝温度tl=35°C机械负荷©j=120kW试根据选型原则，利用性能曲线选择单机双级压缩机的型号和台数。
解1）首先根据tz=-33°C、l=35°C从压缩机性能曲线图4-15-2中查出机器在设计工况下的制冷量。
即:
s612.5压缩机,制设计工况下的冷量为61kW;
2）确定制冷压缩机的型号和台数。
因系统机械负荷©j=120kW，故选用S612.5压缩机2台;核算总制冷量为61X2=122>120kW,1间配1台；其机器制冷量能满足系统机器负荷要求。
第一节制冷活塞式压缩机的选型计⑶三、压缩机电机功率的选配和校核计算
1）电机功率的选配
压缩机的轴功率是随工况而变的,故所需电动机功率大小决定于使用工况。
为了使所配电动机不仅能在使用工况下具有较高的效率,又能使压缩机通过最大功率工况,选配压缩机电动机时,应综合考虑压缩机的大小、压缩机有元卸载装置、使用工况及运行要求等情况,合理地确定压缩机轴功率。
我国生产的压缩机配用电动机功率,在旧标准中单级压缩机是按"标准工况"和"最大轴功率工况"来选配的,单机双级压缩机是按tz=-35°,tl=35°C的工况来选配的。
这种匹配，实际适应性较差，易造
成电动机负荷效率偏低而浪费电能的现象。
在新标准中,单级压缩机的电动机功率是按高温、中温、低温三种工况匹配的,单机双级机是按-25°C/40°C、-35°C/35°C、一45°C/40°C三种工况来匹配的。
这样,可尽量选用与实际工况相接近的压缩机,大大减少了电动机功率与实际需要不相匹配的情况,从而提高了电动机的运行效率。
2）电动机功率的校核计算
在实际使用中,为了节约用电,降低制冷成本,有时还对配置的电动机功率进行校核,以防止出现"大马拉小车"或超载运行。
校核计算方法如下:
A、压缩机所需轴功率计算
a、理论功率Pl
Pl=qrn•（h3-h2）/3600
（4-3）
式中，qrn为通过压缩机的氨循环量（kg/h）;h?
、h3为压缩机吸入口、排出口气体的比焓（kJ/kg）;Pl为理论功率（kW）。
b）指示功率Ps
PS=PL/ns（4-4）
式中，ns为压缩机指示效率，ns=TZ/Ti+btz；;Tz是蒸发温度（K）;T是冷凝温度（K）;b为系数,立式氨压缩机取0.001,卧式氨压缩机取0.002,立式氟利昂压缩机取0.0025。
c）摩擦功率Pm
Pm=
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