空调制冷课程设计.docx
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空调制冷课程设计
安徽建筑工业学院
设计说明书
空调用制冷技术设计计算书
专业
班级
学号
姓名
课题空调用制冷技术
指导教师
2012年6月12日
一设计题目与原始条件…………………………………………………………3
二方案设计…………………………………………………………………………3
三负荷计算…………………………………………………………………………3
四冷水机组选择……………………………………………………………………4
五水力计算…………………………………………………………………………6
1冷冻水循环系统水力计算………………………………………………7
2冷却水循环系统水力计算………………………………………………7
六设备选择…………………………………………………………………………8
1冷冻水和冷却水水泵的选择……………………………………………8
2软化水箱及补水泵的选择………………………………………………9
3分水器及集水器的选择…………………………………………………11
4过滤器的选择………………………………………………………………12
5冷却塔的选择及电子水处理仪的选择………………………………12
6定压罐的选择……………………………………………………………13
七制冷机房的工艺布置…………………………………………………………14
八设计总结……………………………………………………………………15
九参考文献………………………………………………………………………16
一设计题目与原始条件；
某空调系统制冷站工艺设计
1、工程概况
本工程为合肥市某建筑体集中空调工程，建筑单体共15层，建筑面积约30000m2，主要功能及使用面积为：
商场10000m2，办公7500m2，会议中心1000m2，客房为2500m2，多功能厅500m2。
二方案设计；
该机房制冷系统为四管制系统，即冷却水供/回水管、冷冻水供/回水管系统。
经冷水机组制冷后的7℃的冷冻水通过冷冻水供水管到达分水器，再通过分水器分别送往房间的各个区域，经过空调机组后的12℃的冷冻水回水经集水器再由冷冻水回水管返回冷水机组，通过冷水机组中的蒸发器与制冷剂换热实现降温过程。
从冷水机组出来的37℃的冷却水经冷却水供水管到达冷却塔，经冷却塔冷却后降温后再返回冷水机组冷却制冷剂，如此循环往复。
考虑到系统的稳定安全高效地运行，系统中配备补水系统，软化水系统，电子水处理系统等附属系统。
三负荷计算；
1.面积热指标（查民用建筑空调设计）
商场：
q=230（w/
）;办公：
q=120（w/m2）;会议中心：
q=180（w/m2）;客房：
q=80（w/m2）;多功能厅：
q=200（w/m2）
建筑物类型
商场
办公
会议中心
客房
多功能厅
总冷负荷Kw
冷负荷指标w/m2
230
120
180
80
200
3680
空调面积m2
10000
7500
1000
2500
500
冷负荷量w
2300000
900000
180000
200000
100000
2.根据面积热指标计算冷负荷
商场：
Q=10000*200=2300（Kw）;
办公:
Q=100*7500=900（Kw）;
会议中心:
Q=180*1000=180（Kw）;
客房:
Q=2500*100=200（Kw）;
多功能厅：
Q=500*200=100（Kw）
考虑到同时工作系数取0.8，则：
总负荷：
Q=（2300+900+180+200+100）*0.8=2944（Kw）
四冷水机组选择；
方案A
方案B
方案C
方案D
直燃机
蒸汽机
离心机
螺杆机
机组型号
16DN040
16DEH6150
LSBLX1600G
30XW1452
使用台数
2
2
2
2
制冷量（KW）
1407
1500
1600
1438
耗气量（Nm3/h）
82.7*2=165.4
-
-
-
蒸汽量（Kg/h）
-
6000*2=12000
-
-
冷冻水流量（m3/h）
242*2=484
907*2=1814
275*2=550
247*2=494
冷却水流量（m3/h）
366*2=732
1321*2=2642
344*2=688
289*2=578
冷冻水进出口温度（0C）
7/12
7/12
7/12
7/12
冷却水进出口温度（0C）
32/37.5
32/38
32/38
30/35
机组尺寸（长*宽*高）
4791*2296*2630
6924*3600*3850
1730*4150*2150
4695*1231*2064
重量（Kg）
14079
49500
7800
7549
制冷剂
水
水
R134a
R123
冷水（热泵）机组的单台容量及台数的选择，应能适应空调负荷全年变化规律，满足季节及部分负荷要求。
当空调冷负荷大于528kW时，机组的数量不宜少于2台。
冷水机组的台数宜为2～4台，一般不必考虑备用。
选择冷水机组时，不仅应保证其供冷量满足实际运行工况条件下的要求，运行时的噪声与振动符合有关标准的规定外，还必须考虑和满足下列各项性能要求：
1热力学性能：
运行效率高、能耗少（主要体现为COP值的大小）；
2安全性：
要求毒性小、不易燃、密闭性好、运行压力低；
3经济性：
具有较高的性能价格比；
4环境友善性：
具有消耗臭氧层潜值ODP（OzoneDepletionPotential）低、全球变暖潜值GWP（GlobalWarmingPotential）小、大气寿命短等特性
通过上述四种机组的比较，可以发现：
方案A,B均为吸收式制冷机组，它加工简单，成本低，制冷量调节范围大，可以实现无极调节，运行费用低，利用余热，废热，使用寿命低于压缩式冷水机组，蒸汽耗量大，热效率低，制冷运行时，负荷变化时，易发生溶液结晶,机组较重，体积庞大，占地面积大。
方案D螺杆式制冷机组，COP值高，单机制冷量大，容积效率高，结构简单，对湿压缩不敏感，无液击危险，运行可靠，实现无极调节，但润滑油系统比较大，耗油量较大。
方案C采用离心式制冷机组，COP值高，结构紧凑，调节方便，在10%——100%范围内能较经济的实现无极调节。
离心式制冷压缩机作为一种速度型压缩机,具有以下优点:
1.在相同冷量的情况下,特别在大容量时,与螺杆压缩机组相比,省去了庞大的油分装置,机组的重量及尺寸较小,占地面积小;
2.离心式压缩机结构简单紧凑,运动件少,工作可靠,经久耐用,运行费用低;
3.容易实现多级压缩和多种蒸发温度,容易实现中间冷却,使得耗功较低.
4离心机组中混入的润滑油极少,对换热器的传有较高的效率。
但是也有其缺点1转子转速较高,为了保证叶轮一定的宽度,必须用于大中流量场合,不适合于小流量场合；单级压比低,为了得到较高压比须采用多级叶轮,一般还要用增速齿轮；喘振是离心式压缩机固有的缺点,机组须添加防喘振系统;一台机组工况不能有大的变动,适用的范围较窄。
螺杆式制冷机组属于中型制冷机组，与活塞式相比，运动部件少，无往复运动的惯性力，转速高，单机制冷量大；无余隙容积和吸排气阀，有较高的容积效率；调节方便，制冷量可以通过滑阀进行无级调节；要求加工精度和装配精度高，单级容量比离心式小。
综合考虑选择离心式制冷机组。
根据标准，属于中型规模建筑，宜取制冷机组2台，而且2台机组的容量相同。
所以每台制冷机组制冷量Q’=2944÷2=1472kW
根据制冷量选取制冷机组具体型号如下：
名称：
格力C系列离心式冷水机组
型号：
LSBLX1600G
名义制冷量KW
1600
冷凝器
型式
卧式壳管式
压缩机
数量
2
水压降Kpa
﹤70
配给功率Kw
283
水流量m³/h
344
使用制冷剂
R134a
管径mm
2-DN200
制冷剂填充量Kg
575
蒸发器
型式
满液壳管式
外型尺寸
长mm
4150
水压降Kpa
﹤75
宽mm
1730
水流量m³/h
275
高mm
2150
管径mm
2-DN200
注：
①名义制冷量按如下工况确定：
②工作范围
冷冻水进口温度：
12℃冷却水出口温度：
22～37℃
冷冻水出口温度：
7℃冷却水进口温差：
3.5～10℃
冷却水进口温度：
30℃冷冻水出口温度：
5～20℃
冷却水出口温度：
35℃冷却水进口温差：
2.5～10℃
五水力计算
根据规范查得数据，管内流速的假定依据如下:
DN/mm
<250
>=250
出水管的流速m/s
1.5~2.0
2.0~2.5
进水管的流速m/s
1.0~1.5
1.5~2.0
1冷冻水循环系统水力计算；
两台机组水泵进水管：
假定冷冻水的进口流速为1.5m/s
d=103
L=0.0764×2=0.1528m3/s,2台机组总管d1=360mm,取400mm,则管段流速为v=1.22m/s
水泵出水管：
假定冷冻水的出口流速为2.0m/s
d=103
L=0.0764×2=0.1528m3/s,2台机组总管d1=311.6mm,取350mm,则管段流速为v=1.59m/s
单台机组时
水泵的进水管：
假定流速为1.0m/s
d=103
L=0.0764m3/s,单台机组管d1=312mm,取350mm,则管段流速为v=0.82m/s
水泵的出水管：
假定流速为1.5m/s
d=103
L==0.0764m3/s,单台机组管d1=256.2mm,取300mm,则管段流速为v=1.1m/s
流量
m3/s
管径
长度
（m）
ν
（m/s）
R
（Pa/m）
△Py
（Pa）
ξ
动压
（Pa）
△Pj
（Pa）
管段阻力
（Pa）
0.1528
DN400
50
1.8
250
12500
24
1824
45675
58192
即管段阻力为5.98m水柱。
2冷却水循环系统水力计算；
水泵进水管：
假定冷却水的进口流速为1.5m/s
d=103
L=0.0956×2=0.1912m3/s,2台机组总管d1=402mm,取400mm,则管段流速为v=1.52m/s
水泵出水管
假定冷却水的出口流速为2.0m/s
d=103
L=0.0956×2=0.1912m3/s,2台机组总管d1=352.8mm,取350mm,则管段流速为v=1.98m/s
单台机组时
水泵的进水管：
假定流速为1.0m/s
d=103
L=0.0956m3/s,单台机组管d1=348.8mm,取350mm,则管段流速为0.99m/s
泵的出水管：
假定流速为2.0m/s
d=103
L=0.0956m3/s,单台机组管d1=246.8mm,取250mm,则管段流速为v=1.95m/s
流量
m3/s
管径
长度
（m）
ν
（m/s）
R
（Pa/m）
△Py
（Pa）
ξ
动压
（Pa）
△Pj
（Pa）
管段阻力
（Pa）
0.1606
DN400
50
1.8
250
12500
24
1944
46656
59156
即管段阻力为6.04m水柱。
3补给水泵的水力计算
水泵进水管：
假定补给水泵的进口流速为1.5m/s
d=103
L=2×0.0764×1%=0.001528m3/s=5.5m3/h,2台机组总管d1=36.2mm,取35mm,则管段流速为v=1.59m/s
水泵出水管：
假定补给水泵的进口流速为2.0m/s
d=103
L=2×0.0764×1%=0.001528m3/s,2台机组总管d1=31.2mm,取30mm,则管段流速为v=1.98m/s
单台机组时
水泵的进水管：
假定流速为1.0m/s
d=103
L=0.0764×1%=0.000764m3/s单台机组管d1=31.2mm,取30mm,则管段流速为v=1.08m3/s
泵的出水管：
假定流速为1.5m/s
d=103
L=0.0764×1%=0.000764m3/s,单台机组管d1=25.9mm,取25mm,则管段流速为v=1.56m/s
六设备选择
1冷却塔的选择
冷却塔的选择：
冷却塔选用开放式逆流式冷却塔，特点是安装面积小，高度大，适用于高度不受限制的场合，冷却水的进水温度为30℃，出水温度为35℃，冷却塔的补给水量为冷却塔的循环水量的1%—3%
冷却塔的冷却水量和风量的计算
G=3600Qc/CP（tw1-tw2）
△tw=tw1-tw2=35-30=5℃
Qc=1.2Q
其中Qc—冷却塔冷却热量（KW）,对压缩机制冷机取1.25-1.3Q0（Q0为制冷量）这里取1.3；
CP——为水的比热容4.2（KJ/（Kg.K））
则Qc=1.3×1600=2080KW
每台制冷机配一台冷却塔，所以冷却塔冷却水量为：
G=3600Qc/（CP△tw）=3600×2080/（4.2×5）=356571kg/h=356.571m3/h
风量计算：
Q=
其中Is1Is2对应于下列温度的饱和空气焓；
ts2ts1为室外空气的进出口湿球温度；
ts2—合肥市夏季空气调节室外计算湿球温度,查得28.2℃。
ts1=ts2+5=33.2℃
Is1=117.5KJ/KgIs2=90.5KJ/Kg
G=3600×2080/4.2×（117.5-90.5）=66031.7kg/h=55026.5m3/h（空气密度1.2kg/m3）
选用两台同型号CDBNL3系列超低噪声逆流玻璃钢冷却塔，参数如下：
型号
冷却水量（m3/h）
总高
mm
风量
（m3/h）
风机直径
mm
进水压力
（kpa）
直径
m
CDBNL3-350
350
5963
187400
6400
37.5
5
2冷冻水和冷却水水泵的选择；
（一）冷却水泵的选择（开式系统）
（1）扬程的计算：
H=H1+H2+H3+H4
H—冷却水泵的扬程
H1—冷却水系统的沿程及局部阻力水头损失6.04m（由上面计算）
H2—冷凝器内部阻力水头损失（m）,这里取7m（冷凝器水压降＜69kpa）
H3—冷却塔中水的提升高度（m）,这里取24.5m
H4—冷却塔的喷嘴雾压力水头，常取5m
因此冷却水泵所需的扬程H=H1+H2+H3+H4=42.54m。
Hmax=（1.05～1.10）H则Hmax=1.1×42.54=46.79m
（2）流量的确定：
由制冷机组性能参数得卧式壳管式式冷凝器水量为344m3/h，考虑到泄漏，附加10%的余量即为，344×（1+10%）=378.4m3/h
（3）冷却水泵的选择：
根据以上所得流量和扬程，选择三台（二用一备）IS系列型号为200-150-400水泵：
型号
流量
扬程
效率
转速
功率kw
电机型号
汽蚀余量
吸入口直径
mm
m3/h
m
r/min
轴功率
电动机功率
IS200-150-400
400
50
81%
1450
67.2
90
280M-4
3.8
200
外形尺寸
mm×mm×mm
安装尺寸
压出口直径
mm
a
H
H1
H2
L1
L5
B1
B2
8-φd
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
2060×730×915
160
465
915
825
1840
2060
670
730
8-φ22
150
（三）冷冻水泵的选择
（1）扬程的计算：
H=H1+H2+H3
H—冷冻水泵的扬程
H1—冷冻水系统的沿程及局部阻力5.98m（上述计算可知）
H2—蒸发器内部阻力水头损失（m）,这里取7m（蒸发器水压降＜69kpa）
H3—冷冻水的提升高度（m）,这里取24.5m
因此冷冻水泵所需的扬程H=H1+H2+H3=37.48m。
Hmax=（1.05～1.10）H则Hmax=1.1×37.48=41.23m
（2）流量的计算
由制冷机组性能参数得卧式壳管式蒸发器水量275m3/h，考虑到泄漏，附加10%的余量即为，275×（1+10%）=302.5m3/h
根据以上所得流量和扬程，选择上海奥利泵业制造有限公司的卧式离心泵，具体参数如下：
（㎜）
型号
外型尺寸
安装尺寸
进出口法兰尺寸
长
高
底长
底宽
a
h
L
DN
D
D1
冷冻水泵
200-315（I）A
1060
865
790
560
168
461
600
200
340
295
型号
流量（m³/h）
扬程（m）
效率
电机功率（kw）
转速（r/min）
必需的汽蚀余量（m）
重量（kg）
200-315（I）A
262
74.4
75
110
1450
4.0
1254
每组使用使用三台泵，两用一备
3软化水器的选择
根据补水流量选用MHW系列全自动软水器
型号
产水量（m3/h）
树脂填量
（t）
周期盐耗
（mm）
安装尺寸
（mm）
进出管径mm
MHW-IR-AT600
5-6
0.79
47
500×760×1200
100
4软化水箱及补水泵的选择；
（1）冷冻水的补给水量为冷冻水总循环水量的≤1%取1%则补水量
Q1=275×2×1%=5.5m3/h,软化水箱的大小满足补水泵能连续运行1.5~2.5h,这里取2h,则V=Q1×2=11m3
补给水泵的流量Q2=275×2×1%=5.5m3/h，扬程H≤冷冻水泵的扬程所以选择两个如下的泵：
（一用一备）
型号
流量
扬程
效率
转速
功率kw
电机型号
汽蚀余量
吸入口直径
mm
m3/h
m
r/min
轴功率
电动机功率
IS50-32-200
5.75
13.1
75%
1450
0.75
802-4
2.0
50
外形尺寸
mm×mm×mm
安装尺寸
压出口直径
mm
a
H
H1
H2
L1
L5
B1
B2
4-φd
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
850×360×415
80
235
415
325
820
850
320
360
4-φ17.5
32
5分水器及集水器的选择；
（1）分集水器——多用于多回路的空调水系统，直径应按总流量通过时的断面流速（0.5—1.0m/s）初选，并应大于最大接口管开口直径的2倍。
（2）过滤器——冷水机组、水泵、电动调节阀等设备的入口管道上应安装过滤器或除污器，以防杂质进入。
（3）压力表——分集水器、冷水机组的进出水管、水泵出口应设压力表。
（4）温度计——分集水器、冷水机组的进出水管影射温度计。
膨胀水箱的选择
膨胀水箱一般按照冷冻水系统管路总水容量的2～3%选择
一般，一万平方米左右建筑空调水系统膨胀水箱的容积为2～4立方。
2.软化水箱及补水泵的选择
（1）
假定集水器的流速为s1.0m/
d=103
L=2×275=550m3/h=0.1528m3/s,D=443mm,取450mm，分集水器内流速为v=0.96m/s
支管流量Ll=0.1528/2=0.0764m3/s,
假定分水器的流速为1.0m/s,L=2×344=688m3/h=0.1911m3/,D=457mm取450mm,则速度为1.2m/s
所选集水器和分水器的特性：
内径
（mm）
管壁厚
（mm）
封头壁厚（mm）
支架（角钢）
支架（圆钢）
450
10
16
L60×5
D18
（2）分水器和集水器的长度计算
（3）集水器的长度：
D1=400mm，D2=250mm，D3=250mm，D4=100mm（D1为冷冻水泵
（4）进水管直径，D2和D3为用户管路直径，D4为旁通管直径）
L1=D1+60=410mm，
L2=D1+D2+120=670mm，
L3=D2+D3+120=620mm，
L4=D3+D4+120=470mm，
L5=D4+60=160mm
总长度为L=L1+L2+L3+L4+L5+18×2=2366mm
分水器的长度：
D1=400mm，D2=250mm，D3=250mm，D4=100mm（D1为冷冻水泵出水管直径，D2和D3为用户管路直径，D4为旁通管直径）
L1=D1+60=46mm，
L2=D1+D2+120=620mm，
L3=D2+D3+120=620mm，
L4=D3+D4+120=470mm，
L5=D4+60=160mm
总长度为L=L1+L2+L3+L4+L5+18×2=2330mm
集水器和分水器一般会设置排污口的直径取DN40mm
6过滤器的选择；
根据管路直径选择对应的Y型过滤器。
冷冻水泵进水口直径d=350mm,所以过滤器选Y-350mm
冷却水泵进水口直径d=400mm,所以过滤器选Y-400mm
补给水泵进水口直径d=35mm,所以过滤器选Y-35mm
7电子水处理仪的选择；
根据冷却水泵压出管直径d=400mm选用电子水处理仪
型号
输水管径
（mm）
处理流量范围（t/h）
设备外形尺寸
净重
（kg）
连接形式
面积
直径
SYS-400C1.0M/C
400
280-440
850
420
150
法兰
8定压罐的选择
可根据冷冻水补水量进行选择，由上面可得补水量为5.5m3/h，可选择NDB-60定压罐。
其具体性能参数如下
补水流量
m3/h
系统压力
气压水罐
D×H（mm）
定压泵型号
进口管径
mm
出口管径mm
净重量KG
6.0
<=0.5
1600×2700
IS65-60-20
65
65
1600
七．制冷站工艺布置
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