制冷机房设计计算书.docx
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制冷机房设计计算书
制冷系统计算书
姓名：
牛凡
班级：
建环1301
学号：
201302440120
2016年5月
1．项目概况
某建筑的空调系统总需冷量300kW，要求供/回水温度7/12℃，已知现有冷却水，供/回水温度32/37℃，环境空气温度35℃。
2．项目要求
设计一套制冷系统来满足建筑需冷要求，并绘制制冷系统流程图。
3．制冷剂、润滑油和载冷剂
3.1.制冷剂：
R717（NH3）
纯氨对润滑油无不良影响，但有水分时，会降低冷冻油的润滑作用；氨在润滑油中的溶解度很小，油进人系统后，会在换热器的传热表面上形成油膜，影响传热效果，因此在氨制冷系统中往往设有油分离器。
氨液的密度比润滑油小，运行中油会逐渐积存在贮液器、蒸发器等容器的底部，可以较方便地从容器底部定期放出；
纯氨对钢铁无腐蚀作用，但当氨中含有水分时将腐蚀铜和铜合金（磷青铜除外），故在氨制冷系统中对管道及阀件均不采用铜和铜合金；
氨与水可以以任意比例互溶，形成氨水溶液，在低温时水也不会从溶液中析出而造成冰堵的危险，所以氨系统中不必设置干燥器。
但水分的存在会加剧对金属的腐蚀，所以氨中的含水量仍限制在≤0.2％的范围内
单位容积制冷能力大，蒸发压力和冷凝压力适中，制冷效率高；
ODP=0,GWP=0，LCGWP+LCODP×10^5=0<100，满足环境友好性，对大气臭氧层无破坏作用；
3.2润滑油：
CP-1009-68
适合用来润滑该制冷系统所使用的压缩机；
与制冷剂流体之间存在恰当的可混合性和可溶性。
有高度的化学稳定性，包含有抗氧化，耐腐蚀，低倾点及抗泡的添加剂。
3.3载冷剂：
水
性质稳定，安全可靠，无毒害和腐蚀作用，流动传热性较好，容易获得。
但是相对而言凝固点较高，适用于工作于工作温度在0℃以上的高温载冷系统中，如空调设备。
4.制冷设备选择
4．1制冷工况的确定
（1）蒸发温度：
4℃
蒸发温度取值理由：
用于冷却水或盐水的蒸发器，被冷却液体的温度降可取5~8℃，蒸发温度比被冷却液体的出口温度低2~3℃。
被冷却液的出口温度为7℃，故蒸发温度范围为4℃~5℃。
（2）冷凝温度：
40℃
冷凝温度取值理由：
对于水冷式冷凝器，冷凝温度和冷却水进口温度差取7~14℃，冷却水进出口温差取4~10℃；故冷凝温度范围为39~46℃，在此冷凝温度选择为40℃。
（3）压缩机的吸汽温度：
4℃
由于压缩机吸气管短且有保温材料，故压缩机吸气过热度可忽略。
即取压缩机的吸汽温度为4℃
（4）再冷度：
5℃
4.2压缩机型号的确定
该制冷系统的理论循环图如下:
关键状态点的热力参数:
蒸汽压缩式制冷系统
工况点
温度（℃）
绝对压力（MPa）
比焓（KJ/kg）
比熵[KJ/（kg/K）]
比容（m3/kg）
1
4
0.5
1467
5.60
0.25
2
90
1.6
1640
5.60
0.1042
3
40
1.6
391
1.55
0.001724
3'
35
1.6
372
1.65
0.00169
4
4
0.5
391
1.48
0.001739
4'
4
0.5
372
1.60
0.001709
制冷理论循环的热力计算：
单位质量制冷能力：
单位容积制冷能力：
制冷剂质量流量：
制冷剂体积流量：
冷凝负荷：
压缩机理论耗功率：
理论制冷系数：
制冷效率：
再冷器负荷：
实际循环热力计算：
容积效率：
假设以下参数都不发生改变：
轴功率：
指示功率：
电动机输出功率：
实际压缩存在损失，压缩机电动机的输入功率：
冷凝负荷:
实际制冷系数：
实际制冷效率：
根据系统的制冷量以及轴功：
压缩机选型:
JZLGA系列螺杆制冷压缩机组
型号：
16系列
该型号16系列的压缩机，相比12.5系列，制冷量大大超出了需要值，但是12.5系列不能满足轴功率的要求，相比计算所得轴功率偏小，为了使轴功率满足要求，故选择了16系列。
它的各个主要参数如下表所示：
制冷量
654.0kW
机组
轴功率
115.5kW
压缩机
压缩机形式
开启式喷油螺杆制冷压缩机
转子名义直径
160mm
理论输气量
580
吸气阀口径
100mm
排气阀口径
80mm
能量调节方式
无级调节
能量调节范围
10-100%
电动机
型号（空调工况）
功率（空调工况）
125kW
重量（空调工况）
700kg
电源
3P,380V,50Hz
4.3冷凝器型号的确定
冷凝负荷：
冷凝器形式:
水冷式卧式壳管式冷凝器。
平均传热温差：
冷凝器的传热系数：
传热面积：
冷凝器型号确定Ⅰ型DWN-90冷凝器，换热面积为90
，满足要求。
4.4蒸发器型号的确定
蒸发器形式：
满液式卧式壳管蒸发器
平均传热温差计算：
计算法得到K值，公式如下：
由课本表4-11，满液式卧式壳管，氨-水的传热系数范围为550~650
初步确定K=
传热面积：
q的范围为2300-3500
，这里初步定为3000
；
传热面积F=100m2
根据传热面积（蒸发面积）100m2,初步确定蒸发器型号DWZ-110（蒸发面积为110m2）
4.5其他辅助设备的选型
（1）油分离器的设计计算
查设计手册，取型号为YFA-125的油分离器，其缸径D=616mm..
（2）集油器：
制冷量为300kW.选择D219+D325.
（3）气液分离器设计计算
又，筒体气流速度小于0.5m/s，
得到外径：
；
选择气液分离器型号为：
AFA-100，外径为516mm，满足要求。
（4）贮液器设计计算
贮液器的容积是按制冷剂循环量进行计算的。
贮液器贮存制冷剂的最大量按每小时制冷剂总循环量1/2～1/3的计算；考虑到制冷剂受热膨胀可能带来的危险，贮液器贮存制冷剂的最大量不超过本身容积的80％。
故此处V=2m3,查设计手册，选用型号为ZA-2.5的贮液器一台。
（5）过滤器
氨液过滤网流速小于0.07~0.1m/s，氨气过滤网流速1~1.5m/s.
过滤器用来清除制冷剂中的机械杂质；过滤器、干燥器结构都比较简单，一般制造厂都成套配给，设计中也可按管径的大小来选用。
氨液过滤器型号为YG32。
（6）不凝性气体分离器：
空气分离器的选择一般不进行计算，而是根据经验选用。
系统总制冷量为300kw，在750KW以下，故采用空气分离器,型号为KF-12。
5.管路、阀件选择计算
5.1吸气管管径计算
初选管径
管径的初选值可以按流速来定，一般吸气管流速为12～20m/s，这里先假定吸气管制冷剂流速w=14m/s,由之前的计算可知单个制冷剂管道的制冷剂质量流量qm=0.274Kg/s,又密度为4Kg/m3，则得
初选管径80mm.
吸气管管路的当量总长为10m,10000mm.
吸气管单位当量管长允许压力将98Pa/m.
根据允许的每米当量管长的压力降和制冷剂流量查取有关附图，得管径d=32mm,故说明初选管径合适，即吸气管管径为80mm.
5.2排气管管径的计算
管径的初选值可以按流速来定，一般排气管流速为15～25m/s，这里先假定排气管制冷剂流速w=16m/s,由之前的计算可知单个制冷剂管道的制冷剂质量流量qm=0.274Kg/s,则由：
m
初选管径50mm.
排气管当量总长为20m，
排气管单位当量管长允许压力降为196pa/m.
根据允许的每米当量管长的压力降和制冷剂流量查取有关附图，得管径d=60mm,故说明初选管径不合适，排气管管径为60mm.
5.3液体管管径的计算
（1）从冷凝器到贮液器
管径的初选值可以按流速来定，一般供液管流速小于0.5m/s，这里假定供液管制冷剂流速w=0.3m/s,从冷凝器到贮液器相只有一个总管，由之前的计算可知单个制冷剂管道的制冷剂质量流量qm=0.274Kg/s,则由：
初选管径为50mm.
液体管路当量总长20m,
液体管单位当量允许压力降98pa.
根据允许的每米当量管长的压力降和制冷剂流量查取有关附图，得管径d=30mm,,即从冷凝器到贮液器管管径=50mm.
（2）从贮液器到蒸发器
管径的初选值可以按流速来定，一般供液管流速为0.5～1.25m/s，这里先假定供液管制冷剂流速w=0.8m/s,由之前的计算可知单个制冷剂管道的制冷剂质量流量q=0.274Kg/s，则由
初选管径30mm，
根据允许的每米当量管长的压力降和制冷剂流量查取有关附图，得管径d=30mm,说明所选管径合适,即从贮液器到蒸发器管管径=30mm。
管路压力降确定
根据实际所选管径，以及制冷剂流量，查线算图得到实际比摩阻，可以确定实际管路压力降。
管径mm
长度m
单位管长压力降Pa
管路压力降
吸气管
80
10
40
400
排气管
60
20
184
3680
冷凝器到贮液器
30
0
122.5
2450
贮液器到蒸发器
30
20
122.5
2450
5.4阀件的选择计算
浮球式膨胀阀的选择计算：
制冷剂种类：
氨；
蒸发器形式：
满液式卧式壳管
节流装置形式：
浮球式膨胀阀
蒸发器型号为DWZ-110；与其对应的浮球阀型号为：
FQ1-50.
6.制冷系统流程图
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