制冷机房工艺设计word版.docx

资源描述

制冷机房工艺设计word版.docx

《制冷机房工艺设计word版.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《制冷机房工艺设计word版.docx（21页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

制冷机房工艺设计word版.docx

制冷机房工艺设计word版

《制冷技术》课程设计说明书

设计题目

某制冷机房工艺设计

设计者

同组成员

指导教师

能源与机械工程学院

2014年6月

第一章设计原始资料

1.1参数条件

某制冷机房空调冷负荷。

1.2土建资料

　　机房建筑平面图（附后）。

1.3室外气象参数

　　南京地区地理位置：

北纬32°00′东经118°48′；

　　夏季空调室外计算干球温度：

35.0℃；

　　夏季空调室外计算湿球温度：

28.3℃；

　　室外风速：

夏季2.6m/s；风向：

夏季SE

1.4空调负荷和冷热源

　　本建筑空调计算冷负荷：

3663kW；

　　根据负荷要求选用冷水机组作为空调冷热源；

　　空调冷冻水参数：

供水7℃，回水12℃；

　　冷却方式可按水冷或风冷考虑。

第二章方案确定

2.1制冷系统型式

制冷系统型式确定是多种因素综合考虑的后果，一般应根据用途、总制冷量、当地环境条件等来确定。

本设计为大型集中空调系统的冷冻站，周围无废气余热可供利用，故采用单机压缩式制冷系统，并优先选用冷水机组。

制冷压缩机一般包括活塞式、螺杆式、离心式等，由《制冷设计规范》可得制冷量为580~1750kW（50x104-150x104kcal/h）的制冷机房，当选用活塞式或螺杆式制冷机时，其台数不宜少于两台。

本设计选用螺杆式，即采用螺杆式水冷冷水机组。

螺杆式与活塞式压缩机相比，具有结构简单，易损部件少，重量轻，单机压缩比大，对湿行程不敏感，振动小，对基础要求低，通常无需采用隔震措施，输气系数高，排气温度低，热效率高，加工件少，压缩机的零件总数只有活塞式的1/10，检修周期长，无故障运行时间可达3~5万小时，制冷量可在10~100%的范围内无极调节，运行稳定、安全。

2.2冷却方式

冷却系统的方式上有水冷、风冷、蒸发冷却等，应以当地自然条件及综合经济指标为原则加以考虑。

考虑南京地区靠近长江且雨量丰富，而且冷凝负荷较大因此考虑水冷。

2.3冷量输送方式

在冷量输送方式上有冷风、冷水、直接供冷、间接供冷等，本次设计考虑到实际的工艺要求，采用间接供冷方式。

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。

2.4制冷系统循环图

图1制冷系统循环图

制冷循环系统：

压缩机吸入蒸发器中的低温低压的制冷剂气体，经压缩为高温高压的气体并将其排入壳管式水冷冷凝器；在冷凝器内，高温高压的制冷剂气体与冷却水进行热交换，冷凝成为常温高压的制冷剂液体，升温后的冷却水被冷却水泵输送到冷却塔经空气冷却后循环使用。

具有一定过冷度的制冷剂液体经由干燥过滤器、电磁阀、再经过热力膨胀阀降温降压后进入水冷式蒸发器；在蒸发器内，低温低压的制冷剂液体与冷冻水进行热交换，吸收冷冻水的热量后成为具有一定过热度的低温低压的制冷剂气体，再被压缩机吸入压缩，开始了新的循环。

这样，经过蒸发器的冷冻水被冷却、降温并通过冷冻水泵输送到末端设备换热器，与室内空气进行热交换从而不断送出冷风。

第三章冷水机组的型号与数量的选择

3.1机房总制冷量

制冷系统的总制冷量，应该包括用户实际所需要的最大制冷量，供给单位及系统的冷量损耗。

用户实际耗冷量可由工艺部分给定，亦可由计算得出。

冷量损耗一般由设备和管道等有关情况计算。

工程中一般可按附加系数确定。

因为间接供冷系统附加系数为7%~15%，本次设计取中间值11%。

则总制冷量可按下式计算：

Q=（1+A）×Q0=（1+0.11）×3663=4066kW（3-1）

式中：

Q—制冷系统的总制冷量（kW）

Q0—用户实际所需要的制冷量（kW）

A—冷损失附加系数，间接供液，取11%。

3.2制冷剂选取

氟利昂是一种透明、无味、无毒、不易燃烧和爆炸以及化学性能稳定的制冷剂，与空气混合遇火也不爆炸，因此适用于公共建筑或实验室。

不同的化学组成和结构的氟利昂制冷剂热力性质相差很大，可适用于高温、中温和低温制冷压缩机，以适应不同制冷温度的要求。

常用的氟利昂制冷剂有R12、R22、R502及R134a等。

其中，R22是家用空调中应用较多的一种氟利昂制冷剂，它的热力学性能与氨相近，但不燃、不爆，中低温冷水机组使用中比氨更安全可靠。

R22是一种良好的制冷剂，在空调装置使用R22已很普遍。

它的蒸发温度（-40.0℃）比R12低。

R22的单位容积制冷量比R12的高60%，稍小于氨，其导热系数比R12的稍高，比氨的小得多。

R22稳定性也好，若R22与金属接触则在135~150℃范围内开始分解；R22不燃烧，也不爆炸；故常用在窗式空调器、冷水机组、立柜式空调机组中。

R22破坏臭氧层能力是R12的1/20。

所以，在中近期内仍不失为一种可靠代用制冷剂。

目前国内外已生产和使用R22的离心式冷水机组。

所以，本设计选用R22作为冷水机组制冷工质。

3.3确定制冷系统设计工况

确定制冷系统的设计工况主要指确定冷凝温度、蒸发温度、过冷温度、吸气温度。

有关主要工作参数的确定参考《制冷工程设计手册》进行计算，冷冻水要求参数及冷却剂参数应作为选择确定制冷剂系统型式及设计工况参数的依据。

3.3.1冷凝温度tk的确定

冷凝温度取决于所采用的冷却介质（水或空气）和冷凝器的结构形式。

由于冷凝负荷大，故选用水作为冷却介质并设有冷却塔。

则冷凝温度为：

tk=（t1+t2）/2+（3~5）℃（3-2）

式中：

t1—冷凝器冷却水进口温度（℃）

t2—冷凝器冷却水出口温度（℃）

一般取t1≤32℃，冷凝器进出口温差取：

立式冷凝器：

t2-t1=2~4℃

卧式冷凝器：

t2-t1=4~8℃

当冷却水进水温度偏高时，温度取下限；进水温度较低，温度取上限。

一般根据冷却塔进出水温度t2取37℃，t1取32℃。

本设计中，冷却系统采用循环水冷却，卧式冷凝器，设置冷却塔，t1取32℃，t2取37℃，则冷凝温度tk=（t1+t2）/2+5=（32+37）/2+4=38.5℃

3.3.2蒸发温度t0的确定

蒸发温度主要取决于被冷却物体的温度和蒸发器的型式，一般根据用户工艺要求确定。

对于冷却液体的蒸发器：

t0=t2-（3~4℃）（3-3）

式中：

t2—蒸发器中被冷却液体的出口温度（℃）。

本设计中冷水供水温度为7℃，回水温度为12℃，所以蒸发温度

t0=t2-3=7-3=4℃

3.3.3过冷温度tg的确定

过冷温度取决于冷却介质的温度和过冷器的传热温差。

由于过冷器的热负荷较小，可选用较小的温差。

通常取过冷温度较相同压力下的冷凝温度低2~3℃，则过冷温度tg=tk-3=38.5-3=35.5℃

3.3.4压缩机吸气温度t1的确定

压缩机的吸气温度根据低压蒸汽离开蒸发器时的状态及吸气管道中的传热情况来确定。

对于氟利昂制冷压缩机通常定为15℃，本设计的压缩机吸气温度t1取15℃。

3.4设计工况制冷循环及循环p-h图

将设计工况主要参数输入到Solkane8.0中，得到R22制冷循环p-h图，如图1所示，其中点0为饱和蒸汽点，点1为压缩机吸气口（蒸发器出口），点2为压缩机排气口（冷凝器入口），点3为冷凝器出口，点4为蒸发器进口

根据绘制的p-h图查表求得各状态参数，表1列出了循环各点参数

图2设计工况制冷循环lgp-h图

表1设计工况循环各状态点参数

状态点

P/MPa

0.566

1.478

0.566

t/℃

4.00

15.00

64.66

71.96

35.50

4.00

v/L·kg-1

41.54

44.02

18.52

19.21

0.87

8.68

h/kJ·kg-1

406.36

414.63

439.79

446.08

243.78

3.5名义工况制冷循环及循环p-h图

查螺杆式制冷压缩机（GB/T19140-2008）及其机组名义工况得到：

℃℃℃

压缩机吸气温度不变即℃

将上述温度分别输入到Solkane8.0中查得焓值、压力和比体积

将算出的制冷量和名义工况参数输入到Solkane8.0，得到完整的各状态点参数表格和名义工况下的R22制冷循环p-h图。

图3名义工况制冷循环lgp-h图

表2名义工况循环各状态点参数

状态点

p/Mpa

0.584

1.534

0.584

t/℃

5.00

15.00

65.20

72.43

40.00

5.00

v/L.kg-1

40.29

42.50

17.75

18.43

0.886

9.38

h/kJ·kg-1

406.71

414.28

439.46

445.76

249.63

3.6冷水机组选型

根据名义工况，并且考虑到制冷机组运行的稳定性、安全性、产品的可信赖程度及过渡季节的使用特性，我们小队在网上查找了大量冷水机组型式，最终确定了选用两台格力双螺杆式水冷冷水机组，型号为LSBLG2050（名义工况制冷量为2088kw）

格力双螺杆式水冷冷水机组，主要由高效半封闭双螺杆压缩机、高效壳管式冷凝器及壳管式蒸发器、电气控制系统等组合而成。

3.6.1特点

⑴．结构紧凑、体积小、噪音低、冷量大、寿命长、操作简便。

⑵．采用使用范围宽、高效率、高可靠性和运行平稳的双螺杆压缩机，运转及维修费用均大大低于其它类型冷水机组。

⑶．机组运行由微电脑控制系统进行控制，能自动地按照负荷的大小进行压缩机卸载、加载，并采用容量控制装置，单压缩机机组具有0~25%~50%~75%~100%能量调节功能，双压缩机机0~12.5%~25%~37.5%~50%~62.5%~75%~87.5%~100%多级能量调节运行功能。

四压缩机机组具有多达16级的多级能量调节运行功能。

在负荷由小至大变化过程中，机组的输出与负荷均能保持最佳匹配，整个系统可达最高效率，真正达到了最佳节能运行。

⑷．多项安全保护功能：

电源逆（缺）相保护、电机过载保护、冷冻水防冻结保护、高低压压力保护、排气高温保护、水流开关保护等。

3.6.2主要性能参数

1．制冷量以GB/T18430.1-2001标准为依据。

冷冻水入口温度12℃

冷冻水出口温度7℃

冷却水入口温度30℃

冷却水出口温度35℃

2．工作范围

冷却水入口温度22℃至37℃

冷却水水温差值3.5℃至8℃

冷冻水出口温度5℃至15℃

冷冻水出入温差值2.5℃至8℃

表3选型参数表

型号

LSBLG2050

制冷量调节

100～0（16级）

制冷量（kw）

2088

制冷剂

R22

压缩机

型式

半封闭双螺杆压缩机

油加热器功率（kw）

275x4

转速rpm

2900

蒸发器

型式

干式壳管式

水流量m3/h

358.8

水压降kPa

接管尺寸mm

DN250

冷凝器

型式

壳管式

水流量m3/h

437.6

水压降kPa

接管尺寸mm

DN200×2

外型尺寸mm

长

4450

宽

2200

高

2420

机组重量kg

净重

10800

噪音dB（A）

说明：

1．制冷量以GB/T18430.1-2001标准为依据，机组制冷量是在名义工况下测定的。

2．噪声按JB/T4330-1999有关规定测量和计算。

3.6.3机组结构简介

格力双螺杆式水冷冷水机组采用叠加式组合结构，包括双螺杆压缩机、壳管式冷凝器及蒸发器等（见机组外形图）。

图4机组外形图

标记

名称

标记

名称

①

螺杆压缩机

⑤

冷冻水水进出水

②

蒸发器

⑥

冷却水进水

③

冷凝器

⑦

冷却水出水

④

电控箱

第四章制冷机房的布置

4.1机房的布置

1、制冷机房的设备布置和管道连接，应符合工艺流程，并应便于安装、操作，并应留有适当的设备部件拆卸检修所占用的面积。

尽可能地使设备安装紧凑，并充分利用机房的空间，以节约建筑面积，降低建筑费用。

2、制冷机突出部分与配电盘之间的距离和主要通道的宽度，不应小于1.5m，制冷机突出部分之间的距离，不应小于lm；制冷机与墙壁之间的距离和非主要通道的宽度，不应小于0.8m。

制冷机房的高度，应根据设备情况确定，对于氟利昂压缩式制冷，不应低于3.6m；

注：

①兼作检修用的通道宽度，应根据设备的种类及规格确定。

②布置卧式壳管式冷凝器，卧式壳管式蒸发器，冷水机组和嗅化锉吸收式制冷机时，应考虑有清洗或更换管簇的可能。

3、制冷机房内压缩机间宜与辅助设备间和水泵间隔开，并应根据具体情况，设备值班室、维修间、贮藏室以主厕所等生活设施。

制冷站站房内采用大、中型制冷机时，应考虑在厂房内留有支撑三叉杆或其他起重方法的空间，以确保安装、运输与检修工作的进行。

4.2制冷机组安装

4.2.1．安装基础

⑴、机组的安装基础必须是水泥或钢制结构，应能承受机器的运行重量，且上平面是水平的，机组的安装基础最好能预留排水槽。

⑵、参考机组的安装基础示意图，在基础上准确地安放钢板及防振胶垫，待机组与地脚螺栓一起安装就位后再二次灌浆。

地脚螺栓的安装一般露出安装平面约60mm。

4.2.2．安装环境

⑴、留出机组安装、操作、维修所需空间。

（见安装及运行空间示意图）

⑵、机组安装处应能确保机器免受曝晒和雨淋；应尽量免受火、易燃物、腐蚀性气体或废气的影响；应预留通风空间；应采取适当的措施，尽可能减小噪音和振动。

图5安装及运行空间示意图

单位：

机组名称

LSBLG2050

4380

2380

2600

4-M26

500

600

200

2400

1100

2200

4.3水泵配管配置

进行水泵的配管布置时，应注意以下几点：

1）安装软性接管：

在连接水泵的吸入管和压出管上安装软性接管，有利于降低和减弱水泵的噪声和振动的传递。

2）出口装止回阀：

目的是为了防止突然断电时水逆流而时水泵受损。

3）水泵的吸入管和压出管上应分别设进口阀和出口阀；目的是便于水泵不运行能不排空系统内的存水而进行检修。

。

4）水泵的出水管上应装有温度计和压力表，以利检测。

如果水泵从地位水箱吸水，吸水管上还应该安装真空表。

5）水泵基础高出地面的高度应小于0.1m，地面应设排水沟。

4.4仪表的设置

制冷装置中，下列主要参数宜设置检测仪表：

一、蒸发器的冷水进出口温度；

二、冷凝器的冷却水进出口温度：

三、压缩机排气和吸气的压力和温度；

四、离心式压缩机的轴承温度；

五、吸收式制冷机发生器的蒸汽人口温度和压力，凝结水的出口温度；

六、吸收式制冷机屏蔽泵的压力

注：

当制冷装置自带检测仪表时，可不另行设置。

第五章水系统计算与选型

设计各种管道系统，对于空调制冷机房主要是，主要是冷冻水和冷却水管道系统。

根据管内介质的流动速度计算水系统管径；根据制冷系统设备和管道实际布置的几何尺寸，计算各部分沿程阻力和局部阻力；根据泵的流量及扬程选择合适的泵；计算膨胀水箱的溶剂；选择相应的冷却塔。

本设计为水冷冷水机组

5.1冷冻水系统的计算

5.1.1循环水量计算

循环水量（5-1）

式中：

—每个蒸发器的热交换热量（kW）

t2—冷冻水回水温度（℃）

t1—冷冻水供水温度（℃）

对于本设计，。

5.1.2系统补水量

按循环水量的2~4％计，本设计取3％，故系统补水量W补=W×3％=5.83L/s。

5.1.3冷冻水泵选型

水泵按全系统综合选用，考虑到20％的附加流量，水泵输送总流量W=（194.22+5.83）×（1+20％）×3.6=864.22m3/h。

选取3台上海上诚泵阀制造有限公司生产的200-315（I）A型水泵，额定流量486m3/h，扬程23mH2O，并联布置，二用一备。

泵的出口依次连接软连接、调节阀、单向阀、调节阀，入口依次连接软连接、调节阀。

ISG型泵安装尺寸表

型号

流量（m3/h）

扬程（m）

效率（%）

转速r/min

电机功率（kw）

外型尺寸

C1*B1

200-315（I）A

486

1450

860

630

1210

300*370

图6泵尺寸图

5.1.4分水器和集水器的构造和用途

分水器和集水器实际上是一段大管径的管子，在其上按设计要求焊接上若干不同管径的管接头，在集中供水（供冷和供热）系统中，采用集水器和分水器的目的是有利于空调分区的流量分配和调节，亦有利于系统的维修和操作。

确定分水器和集水器的原则是使水量通过集管时的流速大致控制在0.5～0.8m/s范围之内。

分水器和集水器一般选择标准的无缝钢管（公称直径DN200～DN500）。

5.1.5分水器和集水器的尺寸

供水集管又称分水器（或分水缸），回水集管又称集水器（或回水缸），它们都是一段水平安装的大管径钢管。

冷水机组生产的冷水送入供水集管，再经供水集管向各支系统或各分区送水，各支系统或各分区的空调回水，先回流至回水集管，然后由水泵送入冷水机组。

供回水集管上的各管路均应设置调节阀和压力表，底部应设置排污阀或排污管（一般选用DN40）。

供回水集管的管径按其中水的流速为0.5～0.8m/s范围确定。

管长由所需连接的管的接头个数、管径及间距确定，两相邻管接头中心线间距为两管外径+1200mm，两边管接头中心线距集管断面宜为管外径+60mm。

根据《中央空调设备选型手册》[4]P650，分水器和集水器尺寸确定方法如下：

1）分水器的选型计算

取其中的流速为0.6m/s，循环水量为240.06l/s，由公式可计算缸体内径为714.76mm,拟选用DN750的无缝钢管。

2）集水器的选型计算

集水器的直径、长度、和管间距与分水器的相同，只是接管顺序相反。

根据以上原则，分水器和集水器选择DN750，长度为5000mm的尺寸。

5.1.6补给水箱的选型和计算

补给水箱的作用是收容和补偿系统中的水量，因此，膨胀水箱已经成为空调系统中的主要部件之一。

空调水系统的补给水量△V可以按照下列公式计算：

△V=（）·

·F公式（7-1）

式中：

——系统运行前水密度，kg/l；

——系统运行后水密度，kg/l；

——水容量概算值，l/m2；

F——建筑总面积，m2。

查表得=0.993925（t=35℃），=0.99974（t=7℃），查表可得

=1.0建筑面积约为40000m2。

则

△V=（）·

·F=231L

因膨胀水量较小，而一般膨胀水箱有效容积为0.5-1.0m3，则本系统的膨胀水箱有效容积可取0.5m3。

注意：

膨胀水箱应加盖和保温，常用带有网格线铝箔帖面的玻璃棉作保温材料，保温层厚度为25mm。

5.2冷却水系统的计算

5.2.1循环水量计算

冷凝器冷却水量（5-2）

式中：

Q—每个冷凝器热负荷（kW）

t2—冷却水出水温度（℃）

t1—冷却水进水温度（℃）

对于本设计，

5.2.2冷却塔

按冷却水量的1.1倍选择冷却塔，冷却水量W=1.1×230.00×3.6=910.8m3/h。

冷却塔噪声较大，应尽量选择低噪音型，以避免影响空调房间；冷却塔的出水管必须是依靠重力返回水泵，且吸入口处最好能有5倍管径长度的直管段。

选取浙江温州双峰生产的BL-500型逆流式圆形冷却塔（标准水量500m3/h）二台。

不考虑备用。

图7冷却塔尺寸图

型号

参数

流量

（m3/h）

风机

直径

（m）

理论

风量（m3/h）

电机

功率（Kw）

电机

额定

电流I（A）

外形尺寸（mm）

标准型

低噪音型

塔高

最大外径

重量（kg）

Dmax

净重

进行重

净重

进行重

BL-500

500

3400

342000

31.4

5145

6800

3860

10970

4276

11643

5.2.3系统循环阻力计算

查《动力管道手册》得到的推荐流速如表4所示：

表4各管道推荐流速

部位

水泵出口

水泵入口

主干管

一般管道

排水管

向上立管

推荐流速（m/s）

2.4~3.6

1.2~2.1

1.2~4.5

1.5~3.0

1.2~2.1

1.0~3.0

取值

3.0

1.7

1.8

1.5

1.6

1.9

则各管道选径与确定流速如表5所示，草图布置及管道选择见附图1

表5各管道选径与确定流速

类别

流量m3/s

推荐流速m/s

计算管径mm

选径mm

流速m/s

一般

0.1265

1.5

0.32777

350

1.32

主干

0.253

1.8

0.42314

450

1.59

向上立管

0.1265

0.28385

300

1.79

水泵压出口

0.1265

0.23177

250

2.58

水泵吸入口

0.1265

1.7

0.30788

350

1.32

向上立管

0.253

1.9

0.41186

450

1.59

1.沿程阻力计算如下：

最不利环路设计的长度为80m，各管段的沿程阻力系数如下：

表6沿程阻力损失系数表

管子内径mm

100

125

150

175

200

225

0.0455

0.0418

0.038

0.0352

0.0332

0.0316

0.0304

0.0293

管子内径mm

250

275

300

325

350

400

450

500

0.0284

0.0276

0.027

0.0263

0.0258

0.025

0.0241

0.0234

则各管道沿程阻力计算如表7所示：

表7沿程阻力计算表

管道长度

L（m）

阻力（mH2O）

包括的管段

DN250

0.0284

0.1136

DN300

0.027

9.2

0.828

*2、

DN350

0.0258

29.372

2.165136

*2、

、

*2、

、

*2、

DN450

0.0241

55.22

2.957338

、

经过计算，则总的沿程阻力为3.106

展开阅读全文