分水器和集水器的选择P17讲诉.docx
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分水器和集水器的选择P17讲诉
嘉兴学院
《冷热源工程》课程设计
题目：
嘉兴市华荣商场制冷机房设计
学院：
建筑工程学院
专业：
建筑环境与设备工程
班级：
建环061
学号：
06
学生姓名：
汤余妹
指导教师：
阳季春、吴晓艳
完成日期：
2009.06.26
目录
1.设计原始资料………………………………………………...............2
2.确定冷源方案……………………………………………………….3
2.1方案一…………………………………………………………….....3
2.2方案二…………………………………………………………….....4
2.3方案三…………………………………………………………….....5
2.4方案四………………………………………………………….......6
2.5技术性分析…………………………………………………….......7
2.6经济性分析……………………………………………………….....8
3.制冷机房水系统设计计算……………………………………....9
3.1冷冻水系统选型和计算……………………………………………..9
3.1.1冷冻水泵的选型和计算…………………………………………..9
3.1.1.1水泵流量和扬程的确定…………………………………….........9
3.1.1.2水泵型号的确定...........................................................................11
3.2冷却水系统的选型和计算………………………………………...12
3.2.1冷却塔的选型…………………………………………………….12
3.2.2冷却水泵的选型计算……………………………………………...13
4.膨胀水箱配置与计算……………………………………….......16
4.1膨胀水箱的容积计算…………………………………………….....16
4.2膨胀水箱的选型………………………………………………….....16
5.分水器和集水器的选择………………………………………..17
5.1分水器和集水器的构造和用途.……………………………….......17
5.2分水器和集水器的尺寸……………………………………...........17
5.2.1分水器的选型计算……………………………………………....17
5.2.2集水器的选型计算……………………………………………....18
6.参考资料……………………………………………………………..19
7.个人小结…………………………………………………………......20
1、原始资料
1、空调冷负荷：
分别为：
3.6MW（空调总面积30000m2）
2、当地可用的能源情况：
电：
价格：
0.5元/度
天然气：
价格：
2.5元/m3；热值：
33.45MJ/m3；
蒸汽：
价格：
180元/吨；蒸汽压力为：
0.8MPa
燃油：
价格：
3.76元/升；低位发热量均为：
42840kJ/kg
3、冷冻机房外冷冻水管网总阻力为0.45MPa
4、土建资料
制冷机房建筑平面图（见附图），其中水冷式冷水机组冷却塔高度分别为：
30m
2、确定冷源方案
2.1方案一：
采用19XR系列半封闭式离心式冷水机组
表119XR650半封闭式离心式冷水机组性能参数
型号
19XR650
制冷量（KW）
2286
台数
2
单价（万元）
136
电机功率（KW）
448
冷冻水
水量（M3/h）
393
压降（Kpa）
103
冷却水
水量（M3/h）
474
压降（Kpa）
85
1）固定费用
设备初投资：
2
136=272（万元）
安装费用：
25%
272=68（万元）
系统总投资费用L=272+68=340（万元）
银行年利率
=5.94%
使用年限n=15年
=34.83万元
式中：
—每年系统折旧费用
—系统总投资费用，包括设备初投资和安装费用
—银行年利率
2）年度使用费用
设备额定供冷功率为448KW，台数2台，电费0.5元/度，供冷月为6-9月份，按照每天24小时供冷计算
年度运行费用=单台供冷功率
台数
时间
电费=448
2
122
24
0.5=131.17万元
3）设备年度费用
设备年度费用=固定费用+年度使用费用=34.83+131.17=166万元
2.2方案二：
采用SXZ8系列双效蒸汽型溴化锂吸收式冷水机组
表2SXZ8-145D双效蒸汽型溴化锂冷水机组性能参数
型号
SXZ8-145D
制冷量（KW）
1450
台数
3
单价（万元）
186
蒸汽耗量（Kg/h）
1815
冷冻水
水量（M3/h）
250
压降（Kpa）
110
接管直径（DN）
150
冷却水
水量（M3/h）
381
压降（Kpa）
110
接管直径（DN）
200
1）固定费用
设备初投资：
3
186=558（万元）
安装费用：
25%
558=139.5（万元）
系统总投资费用L=558+139.5=697.5（万元）
银行年利率
=5.94%
使用年限n=15年
=71.45万元
2）年度使用费用
单台设备蒸汽耗量为1815kg/h，台数3台，蒸汽价格为180元/吨，供冷月为6-9月份，按照每天24小时供冷计算
年度运行费用=蒸汽耗量
台数
时间
单价=1.815
3
180
122
24=287万元
3）设备年度费用
设备年度费用=固定费用+年度使用费用=71.45+287=358.45万元
2.3方案三：
采用ZXLR系列燃油型溴化锂冷水机组
表3ZXLR-145燃油型溴化锂冷水机组性能参数
型号
ZXLR-145
制冷量（KW）
1454
台数
3
单价（万元）
215
轻油耗量（Kg/h）
101
低位热值（KJ/Kg）
43054
冷冻水
水量（M3/h）
250
压降（Kpa）
85
接管直径（DN）
200
冷却水
水量（M3/h）
381
压降（Kpa）
88
接管直径（DN）
250
1）固定费用
设备初投资：
3
215=645（万元）
安装费用：
25%
645=161.25（万元）
系统总投资费用L=645+161.25=806.25（万元）
银行年利率
=5.94%
使用年限n=15年
=82.6万元
2）年度使用费用
单台设备轻油耗量为101kg/h，台数3台，轻油密度为0.84公斤/升，低位发热量为42840KJ/Kg,轻油价格为3.76元/升，供冷月为6-9月份，按照每天24小时供冷计算年度运行费用=轻油耗量
台数
时间
单价=3
122
24
3.76=399.1万元
3）设备年度费用
设备年度费用=固定费用+年度使用费用=82.6+399.1=481.7万元
2.4方案四：
采用ZXLR系列燃气型溴化锂冷水机组
表4ZXLR-145燃气型溴化锂冷水机组性能参数
型号
ZXLR-145
制冷量（KW）
1454
台数
3
单价（万元）
215
天然气耗量（Nm3/h）
93
高位热值（KJ/Nm3））
46000
冷冻水
水量（M3/h）
250
压降（Kpa）
85
接管直径（DN）
200
冷却水
水量（M3/h）
378
压降（Kpa）
88
接管直径（DN）
250
1）固定费用
设备初投资：
3
215=645（万元）
安装费用：
25%
645=161.25（万元）
系统总投资费用L=645+161.25=806.25（万元）
银行年利率
=5.94%
使用年限n=15年
=82.6万元
2）年度使用费用
单台设备天然气耗量为93Nm3/h，台数3台，天然气价格为3.76元/m3，热值为33.45MJ/m3,供冷月为6-9月份，按照每天24小时供冷计算
年度运行费用=轻油耗量
台数
时间
单价=3
122
24
3.76=422.4万元
3）设备年度费用
设备年度费用=固定费用+年度使用费用=82.6+422.4=505万元
2.5技术性分析
离心式冷水机组
a．优点：
①叶轮转速高，输气量大，单机容量大；②易损件少，工作可靠，结构紧凑，运转平稳，振动小，噪声低；③单位制冷量重量指标小；④制冷剂中不混有润滑油，蒸发器和冷凝器的传热性能好；⑤EER值高，理论值可达6.99；⑥调节方便，在10%-100%内可无级调节。
b．缺点：
①单级压缩机在低负荷时会出现“喘振”现象，在满负荷运转平稳；②对材料强度，加工精度和制造质量要求严格；③当运行工况偏离设计工况时效率下降较快，制冷量随蒸发温度降低而减少幅度比活塞式快；④离心负压系统，外气易侵入，有产生化学变化腐蚀管路的危险
c．可用冷热源情况：
电力
双效蒸汽型溴化锂吸收式制冷机组：
基于溴化锂水溶液在常温下强烈的吸收水蒸气，而在高温下又将其吸收的水分释放出来。
同时，水在真空状态下，其沸腾温度在7度以下，蒸发时具有较低的蒸发温度，因而可以采用水作为制冷剂。
双效蒸汽型溴化锂吸收式制冷机组部件组成是在单效机组上增加一个高压发生器、高温热交换器和凝水换热器，目的是维持高压发生器中的压力在大气压下运转，以确保机组的安全，因此，所需的冷却水量较大，机组造价高，溴化锂溶液充注量大，初投资增加。
但是热效率高，运转费用低。
直燃型溴化锂吸收式冷热水机组：
它是在蒸汽溴化锂吸收式冷水机组上发展起来的，以燃油或燃气为能源取代燃煤，以火管锅炉（自带）取代蒸汽锅炉，以直燃方式取代间接供热方式等“三个取代”，完成了溴化锂吸收式冷水机组一次质的飞跃。
直燃型机组以水-溴化锂为工质对，实现了吸收式制冷循环喝采暖循环的交替，达到了一机两用的目的。
发展直燃型机组，有利于多种能源的使用和补充，有利于缓解部分地区电力的暂时紧张状态，有利于减少供热的中间环节，提高机组效率（热力系数），有利于节省单独的锅炉房设置，给中央空调的设备选型提供了新的选择对象。
2.6经济性分析
通过比较各个方案的设备年度费用，可以发现方案一的设备年度费用最低，所以设计采用两台19XR650半封闭式离心式冷水机组。
3、制冷机房水系统设计计算
3.1冷冻水系统选型和计算
板式换热器的选择：
工程设置了空调冬季热负荷，利用板式热交换器的传热系数高、对数平均温差大、占地面积小等特点。
利用板式你换热器，可分成一级与二级冷水泵系统，两个系统的冷却站集中设置在地下室二层，这样降低了设计实施费用，减少了管理上的难度。
在冷却水设计的工程中实施中可采用一级泵环路，冷却水直接供给一级冷却水到中区各用户，并为二级泵环路的板式水-水换热器提供冷源，供高层区和超高压区使用。
一级冷却水的供、回水温度分别为7度和12度，水泵扬程40M.H2O，并放置膨胀水箱在标高10.72M的副楼的顶面上。
3.1.1冷冻水泵的选型和计算
3.1.1.1水泵流量和扬程的确定
选择水泵所依据的流量Q和压头（扬程）H按如下确定：
Q=β1Qmax（m³/s）
式中Qmax—按管网额定负荷的最大流量，m³/s；
β1—流量储备系数，对单台水泵工作时，β1=1.1；两台水泵并联工作时，β1=1.2。
H=β2Hmax（kPa）
式中Hmax—管网最大计算总阻力，kPa；
β2—扬程（压头）储备系数，β2=1.1-1.2。
制冷机房的布置平面简图如下：
取最不利环路如下所示，由L1、L2、L3、L4组成。
图1冷冻水系统最不利环路图
从机房平面图上可以看出，冷冻水供回水管路都由两段不同管径的管路组成。
L1=7800mm,L2=8600mm,L3=7500mm,L4=9000mm.
L1管段直径D1=200mm,管段流量V=343m³/h,v1=
=3.48m/s.
取L2管段流速v2=2.7m/s,管段流量V=786m³/h,则D2=
=0.32m,取D2公称直径为DN320.
L3管段直径D3=200mm,管段流量V=343m³/h,v3=
=3.48m/s.
取L4管段流速v4=2.7m/s,管段流量V=786m³/h,则D4=
=0.32m,取D4公称直径为DN320.
根据各段管径、流速查水管路计算图，计算各管段局部阻力如下：
表5冷冻水管段局部阻力计算表
管段
名称
个数
（KPa）
L1
截止阀
1
2
15.7
90
弯头
3
0.6
L2
四通
2
2
35.7
90
弯头
9
1.8
截止阀
3
6
L3
截止阀
1
2
21.8
90
弯头
3
0.6
三通
1
1
L4
90
弯头
5
1
10.9
截止阀
1
2
各管段的沿程阻力和总阻力计算如下：
表6冷冻水管段阻力汇总表
管段
管长（mm）
直径（mm）
流速（m/s）
比摩阻（Pa/m）
沿程阻力（KPa）
局部阻力（KPa）
总阻力（Kpa）
L1
11000
200
3.48
378.74
4.16
15.7
19.86
L2
10100
320
2.7
137.37
1.38
35.7
37.08
L3
10000
200
3.48
378.74
3.78
21.8
25.58
L4
9000
320
2.7
137.37
1.24
10.9
12.1
冷冻水压降为103KPa，冷冻机房外冷冻水管网总阻力为0.45MPa，则
最不利环路的总阻力△P=19.86+37.08+25.58+12.1+103+450=647.62KPa
根据H=β2Hmax，取β2=1.1，则H=712.4KPa，即扬程H=72m.
根据Q=β1Qmax，Qmax=393m³/h，两台水泵并联工作时，β1=1.2，
则Q=471.6m³/h.
3.1.1.2水泵型号的确定
根据流量和扬程查暖通空调常用数据手册，查得水泵型号如下：
表7冷冻水泵性能参数
型号
12Sh-6B
流量Q
m³/h
540
L/s
150
总扬程H（m）
72
转速n（r/min）
1470
功率N（kW）
轴功率
151
电动机功率
225
泵效率η（%）
70
允许吸上真空高度HN
5.6
叶轮直径D（mm）
475
泵重量W（kg）
857
3.2、冷却水系统的选型和计算
3.2.1冷却塔的选型
根据所选制冷机组的性能参数选择冷却塔，进出口温度为37℃→32℃，拟选用2台冷却塔，则单台冷却塔流量为474m³/h。
通过查找中央空调设备选型手册，选择LBCM-LN-400低温差标准型逆流式冷却塔。
其规格如下表：
表8冷却塔性能参数
机型
LBCM-LN-500
标准水量（m3/h）
WB28℃
500
WB27℃
575
外形尺寸（mm）
高度H
6210
外径D
7600
送风装置
电机KW
22.38
风叶直径D
4270
配管尺寸（DN）
温水入管
250
冷水出管
250
排水管
80
溢水管
100
补给水管
自动
50
手动
50
3.2.2冷却水泵的选型计算
取最不利环路如下所示，由L1、L2、L3、L4组成。
图2冷却水系统最不利环路图
从机房平面图上可以看出，冷却水供回水管路都由两段不同管径的管路组成。
L1=6500mm,L2=47900mm,L3=8100,L4=43800mm.
L1管段直径D1=250mm,管段流量V=474m³/h，v1=
=2.7m/s.
取L2管段流速v2=2.7m/s,管段流量V=948m³/h，则D2=
=0.35m,
取D2公称直径为DN350.
L3管段直径D3=250mm,管段流量V=474m³/h，v3=
=2.7m/s.
取L4管段流速v4=2.7m/s,管段流量V=948m³/h，则D4=
=0.35m,
取D4公称直径为DN350.
根据各段管径、流速查水管路计算图，计算各管段局部阻力如下：
表9冷却水管段局部阻力计算表
管段
名称
个数
（KPa）
L1
截止阀
1
2
11.7
90
弯头
1
0.2
三通
1
1
L2
四通
2
2
33.5
90
弯头
6
1.2
截止阀
3
6
L3
截止阀
1
2
8.7
90
弯头
2
0.4
L4
90
弯头
1
0.2
11．7
三通
1
1
截止阀
1
2
各管段的沿程阻力和总阻力计算如下：
表10冷却水管段阻力汇总表
管段
管长（mm）
直径（mm）
流速（m/s）
比摩阻（Pa/m）
沿程阻力（KPa）
局部阻力（KPa）
总阻力（Kpa）
L1
6500
250
2.7
159.11
1.03
11.7
12.73
L2
47900
350
2.7
109.17
5.23
33.5
38.73
L3
8100
250
2.7
159.11
1.29
8.7
9.99
L4
43800
350
2.7
109.17
4.78
11.7
16.48
冷却水压降为85KPa，冷却塔高度分别为30m，则最不利环路的总阻力
△P=12.73+38.73+9.99+16.48+85+294=371.93KPa
根据H=β2Hmax，取β2=1.1，则H=409.1KPa，即扬程H=41.7m.
根据Q=β1Qmax，Qmax=474m³/h，两台水泵并联工作时，β1=1.2，
则Q=568.8m³/h.
根据流量和扬程查暖通空调常用数据手册，得水泵型号如下：
表11冷却水泵性能参数
型号
12Sh-9B
流量Q
m³/h
684
L/s
190
总扬程H（m）
43
转速n（r/min）
1470
功率N（kW）
轴功率
102.5
电动机功率
132
泵效率η（%）
82
允许吸上真空高度HN
4.5
叶轮直径D（mm）
378
泵重量W（kg）
770
4、膨胀水箱配置与计算
4.1膨胀水箱的容积计算
根据V
=
，其中
=30
V
=1
30000/1000=30m
则V
=0.0006
30
30=0.54m
4.2膨胀水箱的选型
对应采暖通风标准，查得膨胀水箱的尺寸如下：
表12膨胀水箱性能参数
水箱形式
圆形
型号
3
公称容积
0.5m
有效容积
0.54m
外形尺寸（mm）
内径（d）
900
高H
1000
水箱配管的公称直径DN
溢流管
40
排水管
32
膨胀管
25
信号管
20
循环管
20
5、分水器和集水器的选择
5.1分水器和集水器的构造和用途
用途：
在中央空调及采暖系统中，有利于各空调分区流量分配和灵活调节。
构造如图所示：
图3分水器和集水器构造图
5.2分水器和集水器的尺寸
5.2.1分水器的选型计算
根据Q=CM
制冷量Q=2286
2=4572KW,水的比热C=4.2,温差
=5
则M=
=217.7kg/s
换算成体积流量V=
=0.218m
/s，水的密度
=1000m
/Kg.
取流速v为0.8m/s,
则D=
=0.589m,取公称直径为DN630.
将分水器分3路供水，分管流速取1.2m/s,则3个供水管的尺寸计算如下：
D1=D2=D3=
=0.278m,取公称直径为DN280.
L1=D1+60=340mm,L2=D1+D2+120=680mm,L3=D2+D3+120=680mm,L4=D3+60=340mm.
5.2.2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。
6、参考资料
1、采暖通风与空气调节设计规范GB50019－2003
2、实用供暖空调手册·陆耀庆编·中国建筑工业出版社
3、【中央空调设备选型手册】（周邦宁）·中国建筑工业出版社
4、暖通空调常用数据手册·中国建筑工业出版社（02年第二版）
5、空调冷热源·机械工业出版社
6、暖通空调制图标准GB/T50114-2001
7、个人小结
在这次课程设计之前，我对制冷系统的流程只停留在初步阶段，能够了解冷冻水系统和冷却水系统的流程，但对于管路的连接及机房的具体布置还比较生疏。
在设计过程中，我从理解这次设计的目的和任务到确定设计方案，以及机房的设备布置，从迷茫到清晰，从翻阅各种规范和图集到计算分析，从同学之间互相讨论到一次一次地更改，期间真的很累，这让我深刻体会到原来做设计这么不容易。
这无疑是一次重要实践训练，通过这一实践性教学环节，我掌握了《冷热源工程》课程的基本理论和基本设计程序和步骤，加深了对制冷系统的理解，同时也学会了查阅和使用设计资料的方法，培养和提高了运用所学课程知识分析并解决工程问题的能力。
不仅如此，也培养了团队之间的合作精神。
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