空调制冷机房课程设计说明书.docx
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空调制冷机房课程设计说明书
燕山大学
课程设计说明书
题目:
武汉市某办公楼空调用制冷站设计
学院(系):
年级专业:
建筑环境09
学号:
学生姓名:
指导教师:
教师职称:
教授
燕山大学课程设计(论文)任务书
院(系):
里仁学院基层教学单位:
建筑环境与设备工程
学号
0916********
学生姓名
陈加明
专业(班级)
09建环3班
设计题目
武汉市某办公楼空调用制冷站设计
设
计
技
术
参
数
1、冷冻水7/12℃2、冷却水32/37℃3、地点:
武汉市
4、建筑形式:
办公楼5、建筑面积15000m26、层高3.5m
7、层数:
58、冷水机组形式:
离心式冷水机组
9、机房面积:
140m210、机房位置:
地下室
设
计
要
求
1、说明书按燕山大学《课程设计说明书》规范撰写;
2、图纸共计两张,一张系统图,一张平面图。
平面图上至少含有两个主要剖面;
3、说明书用B5纸打印,页数在10页左右;
4、图纸用A3纸打印;
工
作
量
1、计算:
包括冷负荷计算(用面积冷指标法简单计算)、水力计算;
2、选择:
冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、补水泵、水箱大小、分水器、集水器、电子水处理仪、软化水系统等设备的选择;
3、绘图:
采用CAD绘图;
工
作
计
划
第一天:
布置设计任务
第二~四天:
结合说明书编写绘制完成系统图
第五~九天:
结合说明书编写绘制完成平剖面图
第十天:
答辩
参
考
资
料
[1]陆耀庆编实用供热空调设计手册中国建筑工业出版社,1999
[2]彦启森编空气调节用制冷技术(第四版)中国建筑工业出版社,2004
[3]电子工业部第十设计出版院编空气调节设计手册(第二版),2000
[4]陈沛霖编空气调节设计手册(第二版)同济大学出版社,1999
[5]付祥钊编流体输配管网(第三版)中国建筑工业出版社,2010
[6]龙天俞编流体力学(第五版)中国建筑工业出版社,2010
指导教师签字
基层教学单位主任签字
说明:
此表一式四份,学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。
2011年12月29日
武汉市某办公楼空调用制冷站设计
一、设计题目与原始条件
二、方案设计
三、负荷计算
四、冷水机组选择
五、水力计算
1、冷冻水循环系统水力计算
2、冷却水循环系统水力计算
六、设备选择
1、冷冻水和冷却水水泵的选择
2、软化水箱及补水泵的选择
3、分水器及集水器的选择
4、过滤器的选择
5、冷却塔的选择及电子水处理仪的选择
6、定压罐的选择
七、设计总结
八、参考文献
一、设计题目与原始条件
设计题目:
武汉市某办公楼空调用制冷站设计
原始条件:
1、冷冻水7/12℃
2、冷却水32/37℃
3、地点:
武汉市
4、建筑形式:
办公楼
5、建筑面积:
15000m2
6、层高:
3.5m
7、层数:
5
二、方案设计
本设计中机房制冷系统为四管制系统,即冷却水供-回水管系统,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到每栋办公楼,经过空调机组后的12℃冷冻水回水经集水器,再由冷冻水管返回冷水机组,通过冷水机组中的蒸发器与制冷剂换热实现换热过程。
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到32℃后再返回冷水机组冷凝器冷却制冷剂,如此往复循环。
最后考虑到系统的稳定安全有效的运行,系统中配备了电子水处理系统,软化水系统,补水定压系统等附属系统。
三、负荷计算
根据设计要求,设计建筑所需的冷负荷量为单位面积冷负荷量与建筑面积的乘积,再附上一定的富裕量,即,
Q=RA(1+0.10)
Q------设计所需的总负荷
R------设计中单位面的负荷量,本设计中取125[1]
A------建筑面积,本设计中取15000m2
注:
设计中取10%的富裕量[2]
因此,
Q=125×15000×1.10=2062.5KW
四、冷水机组选择
根据负荷量初定机组数量为2台,每台负荷量为1031.3KW,选用离心式制冷机组比较合适。
故根据要求,选择机组型号为:
LSLXR123-1050[3]机组数量:
2
LSLXR123-1050机组的参数见下表:
制冷量
1055KW
电功率/电压
224KW/380V
制冷剂
R123
制冷剂充注量
700kg
冷冻水系统
冷却水系统
进/出水温度(℃)
12/7
32/37
流量(m3/h)
181.4
266
流程
4
3
接管通经(mm)
150
150
污垢系数(m2℃/KW)
0.086
0.086
水阻损失(MPa)
0.12
0.083
机组尺寸(长×宽×高)
3860mm×1810mm×2766mm
查得冷水机组的两端界面图如下:
尺寸已标注,其中,1为冷却水进水接口,2为冷却水出水接口,3为冷冻水进口接口,4为冷冻水出水接口。
五、水力计算
1、冷冻水循环系统水力计算
已知推荐流速如下[4]:
部位
水泵压出口
水泵吸入口
主干管
一般管道
向上立管
流速(m/s)
2.4~3.6
1.2~2.1
1.2~4.5
1.5~3.0
1.0~3.0
确定水泵前后管径:
水泵吸入口假定流速为1.5m/s,根据流量公式:
Q=
得进水管内径为0.210m,差无缝钢管型号尺寸,选择最接近的无缝钢管型号为219×8,计算其内径为0.203m,再次带回流量公式,反算得到进水流速v为1.67m/s在推荐流速范围内,可用。
同理计算水泵出口流速,可选择出口钢管型号为168×8,其内径为0.152m,算得出水流速v为2.86m/s符合要求。
冷冻水泵进水钢管型号:
219×8;出水:
168×8
确定连接到机组的管径
已知机组出水管径为150mm,现确定两机组和水泵连接处干管直径。
此处流量为水泵流量之和,即187×2=374m3/h,根据推荐值,假定该处流速为2m/s,根据流量公式,计算得此处管径d=0.257m,选取最接近的钢管,其型号为273×10,内径为D=0.253m,反算流速2.07m/s,符合技术经济流速。
同样的,由机组出水到分水器的干管流量与进水接近,故选用统一型号的无缝钢管。
机组进出水干管钢管型号:
273×10
阻力计算
已知局部阻力损失ξ如下表:
止回阀
DN
40
50
200
250
300
ξ
3.9
3.4
0.1
0.1
0.1
焊接弯头90°
DN
200
250
300
350
ξ
0.72
0.18
0.87
0.89
截止阀
0.3
蝶阀
0.1—0.3
水泵入口
1.0
过滤器
2.0-3.0
除污器
4.0-6.0
水箱接管进水口
1.0
出水口
0.5
用到的三通
0.1
变径管
0.1-0.3
ΔP=ξ×ρv²/2
根据平面图可得弯头9个,三通4个,泵和机组前各有一个过滤器和一个截止阀,泵和机组后有2个蝶阀,2个止回阀和一个过滤器,机组损失为0.12MPa。
由于整套系统的流速基本保持在2m/s,故计算中,均采用2m/s的流速做标准,再由阻力计算公式将各个阻力叠加可得ΔP1=19.3m
沿程阻力阻力损失公式
ΔP=R*l=R×L
R为比摩阻,L为总管长。
粗算按平均比摩阻R=250mmH2O/m计算,机房内,该冷冻水系统总管约长为50m,所以沿程阻力损失为ΔP2=1.25m
综上,冷冻水系统的总阻力损失为:
ΔP1+ΔP2=20.55m
2、冷却水循环系统水力计算
确定水泵前后管径:
水泵吸入口假定流速为1.5m/s,根据流量公式:
Q=
得进水管内径为0.250m,差无缝钢管型号尺寸,选择最接近的无缝钢管型号为273×10,计算其内径为0.253m,再次带回流量公式,反算得到进水流速v为1.47m/s在推荐流速范围内,可用。
同理计算水泵出口流速,可选择出口钢管型号为203×10,其内径为0.183m,算得出水流速v为2.81m/s符合要求。
冷却水泵进水钢管型号:
273×10;出水:
203×10
确定连接到机组的管径
已知机组出水管径为150mm,现确定两机组和水泵连接处干管直径。
此处流量为水泵流量之和,即266×2=532m3/h,根据推荐值,假定该处流速为2m/s,根据流量公式,计算得此处管径d=0.307m,选取最接近的钢管,其型号为325×10,内径为D=0.305m,反算流速2.02m/s,符合技术经济流速。
同样,由机组出水到分水器的干管流量与进水接近,故选用统一型号的无缝钢管。
机组进出水干管钢管型号:
325×10
阻力计算
同理由冷冻水阻力计算,根据平面图可得弯头7个,三通4个,泵和机组前各有一个过滤器和一个截止阀,泵和机组后有2个蝶阀,2个止回阀和一个过滤器,机组损失为0.086MPa。
由于整套系统的流速基本保持在2m/s,故计算中,均采用2m/s的流速做标准,再由阻力计算公式将各个阻力叠加可得ΔP1=14.9m
沿程阻力阻力损失公式
ΔP=R*l=R×L
R为比摩阻,L为总管长。
粗算按平均比摩阻R=250mmH2O/m计算,机房内,该冷冻水系统总管约长为60m,所以沿程阻力损失为ΔP2=1.5m
综上,冷冻水系统的总阻力损失为:
ΔP1+ΔP2=16.4m
六、设备选择
1、冷冻水和冷却水水泵的选择
由已知的冷冻水和冷却水流量,初定泵给水方式为两用一备,而已定两台机组,现用两台泵给水,可近似选择水泵的流量为机组流量,水泵的杨程至少要满足层高和局部阻力。
综合考虑后,选择冷冻水泵的型号为:
200-400A,冷却水泵的型号为:
200-250(I)
两台水泵的性能参数如下:
型号
流量(m3/h)
杨程(m)
效率(%)
转速(r/min)
电机功率(kw)
必须气蚀余量(NPSH)
重量(kg)
200-400A
131
46.6
67
1450
37
3.5
462
187
44
74
234
38.3
70
200-250(I)
280
29.2
75
1450
30
4.0
475
400
24
80
520
20
72
下表为两台水泵的安装尺寸:
型号
外形尺寸
安装尺寸
进出口法兰尺寸
隔垫器
L
B
H
C1×B1
A
C2×B2
4-d1
D
D1
n-d
规格
H2
200-400A
860
595
1095
300×370
225
250×320
4-Φ22
Φ340
Φ295
12-Φ22
JGD3-3
345
200-250(I)
840
530
1110
300×370
240
250×320
4-Φ22
Φ340
Φ295
12-Φ22
JGD3-3
360
复核水泵扬程,冷冻水泵要求将水补给到楼层最高点,外加阻力损失,所以,最低扬程为17.5+20.55=38.05m选用的冷冻水泵扬程为44m,符合要求,同理复核冷却水泵扬程,也符合要求。
2、软化水箱及补水泵的选择
根据要求,补水量为系统冷冻水量的0.5%~1%,补水频率为8小时1一次,每次2小时。
因此,计算补水量为
q1=n×t×Q1×1%
q1------单次补水量
n------机组台数
t------单次补水时长
Q1------冷冻水流量
注:
本设计中选用0.5%的设计参数
因此,补水量即软化水箱的体积为:
q1=V=2×181.4×0.5%×24÷3=14.512m3
取软化水箱的体积为15m3,选择其尺寸为2m×2.5m×3m
关于补水泵,选用方式为一用一备共两台,补水泵的流量为:
q2=q1÷n
所以,q2=7.256m3/h
即补水泵的流量为7.256m3/h。
根据流量选择补水泵为40-250A,此型号的水泵性能参数如下:
型号
流量(m3/h)
杨程(m)
效率(%)
转速(r/min)
电机功率(kw)
必须气蚀余量(NPSH)
重量(kg)
40-250A
4.1
72
24
2900
5.5
2.3
98
5.9
70
28
7.8
65
27
安装尺寸:
型号
外形尺寸
安装尺寸
进出口法兰尺寸
隔垫器
L
B
H
C1×B1
A
C2×B2
4-d1
D
D1
n-d
规格
H2
40-250A
400
405
630
120×170
95
80×130
4-Φ14
Φ150
Φ110
4-Φ18
SD61-0.5
115
由冷冻水水力计算的方法,按假定流速法再次确定水泵安装前后干管尺寸和最终流速:
水泵进口:
流速1.73m/s钢管型号45×2.5(内径40mm)
水泵出口:
流速3.07m/s钢管型号34×2(内径30mm)
3、分水器及集水器的选择
集水器:
首先确定用户接管的管径大小,用户为三个,分三个支路,用假定流速法,假定每个用户出水流速均为2m/s,系统总流量为187×2=374m3/s,由流量公式,算得每个用户接管的内管径为d=0.1485m,由无缝钢管尺寸,选择型号为159×5的钢管,其内径为D2=0.149m,反算各管流速v=1.986m/s,用同样的方法,确定补水管,出水管的尺寸和流速列表如下:
补水管
用户回水管
进水泵管
旁通管
管径型号
30×2.5
159×5
273×10
40×2.5
管内流速
2.05
1.99
2.07
与阀门开度有关
再用假定流速法确定集水器截面积,假定集水器内流速为1.1m/s,流量仍为384m3/s,根据流量公式,可以确定集水器截面管径d=0.346m,取截面内直径为D5=0.350m,反算管内流速为1.08m/s,符合经济流速。
最后,确定集水器的长度如下图:
尺寸在图中已经标出,由此可以确定集水器的长度为:
L=75+215+280+280+335+275+80=1540mm
用同样的方法可以确定分水器的尺寸,如图:
尺寸在图中已经标出,由此可以确定分水器的长度为:
L=80+215+280+280+335+195=1385mm
4、过滤器的选择
根据管道直径选择对后的Y型过滤器
冷冻水泵进水口的直径为200mm,所以选择Y-200mm过滤器
冷却水泵进水口直径为250mm,所以选择Y-250mm过滤器
补给水泵进水口直径为40mm,所以选择Y-40mm过滤器
冷水机组进口直径为150mm,所以选择Y-150mm过滤器
5、冷却塔的选择及电子水处理仪的选择
根据“一塔对一机”的选择方案,标明冷却塔标准工况下的性能参数如下(注:
本设计中不考虑备用):
进水温度
出水温度
设计温度
湿球温度
大气压力
37℃
32℃
5℃
28℃
1045kPa
根据已知流量为266m3/h,选择冷却塔型号为CDBNL3-300,性能参数如下:
型号
t=28℃冷却水
主要尺寸(mm)
风机直径(mm)
电机功率(kw)
重量(kg)
进水压力(kPa)
△t=5℃
△t=8℃
总高度
宽度
自重
运转重
CDBNL3-300
300
225
5713
6400
3400
7.5
4132
9805
35
电子水处理仪器选型:
按流量为266×2=532m3/h,选择最合适的电子水处理器,选择的型号为SLDS-300,性能参数如下:
规格型号
进口管径(mm)
最大流量(m3/h)
设备长度(mm)
功率(W)
重量(KG)
SLDS-300
300
710
700
150
95
6、定压罐的选择
定压罐所定的压力为从集水器到用户最高处的水静压,根据层高和层数,确定最高点的压力,已知层高3.5m,共5层,所以,定压高度为:
3.5×5=17.5m,考虑到阻力损失,按20%备份,最终定压静水压力为17.5×1.2=21mH2O(约210kPa),选择定压罐的型号为:
SQL400-0.6,性能参数如下:
型号
容积(L)
工作压力(kPa)
直径(mm)
高度(mm)
SQL400-0.6
38
600
400
1200
七、设计总结
在本学期最后两周,我们进行了课程设计,通过这两周的学习,思考,设计,我对制冷机房的设计和制冷系统有了更深入的了解,由于这个课程设计是本专业的第一个课程设计,在经过辛苦的设计以后,我总结出了大量的经验,这将为以后的课程设计和将来的工作奠定良好的基础。
课程设计之初,由于对课程设计缺乏了解和对课本上学习的懵懂,对资料的准备略显不足,感觉无从下手,看着有准备的同学按部就班的顺利进行,心中不免有些失落,对自己能否独立完成这项艰巨的任务很不自信。
但不落人后的心态一直激励着我勇敢前行,我询问了专业内的“高手”,起步阶段总算有了眉目。
在随后几天的设计中,张永贵老师的耐心答疑给我的感觉就像是从迷雾中走出,奔向光明的大道。
由于资料的紧缺,在随后的设备选择时,我动用了网络这个好帮手,但是有的厂家只有型号,没有尺寸,搜索起来依然比较辛苦,好在同学们都是“神通广大”的,很多不好找的东西,也被大家搜索到了,我们互相交流,最终完成了资料的补全工作。
最后进入到了比较复杂的画图阶段,因为CAD的课程只有28学时,我们学到的CAD知识只是皮毛,而且很多有用的工具都有些淡忘了,最初画起来很费劲,但随着难度的增加,我在画图的过程中学到了很多新的东西,并且越做越顺手,再加上老师和同学们的耐心指导,我的系统图和平面图画的还算比较顺利,虽然在平面图的设计中遇到了标高相同和绕管的困扰,但经过我比较良好的空间想象力,最终完成了这项艰巨的任务。
在此也感谢老师和同学们的帮助。
整个课设结束了,我在这个过程中学到了很多知识,主要是关于设计方面和CAD方面,并且我深深的体会到:
在困难面前,不能退缩,要勇往直前。
一切能说出来的困难都算不上困难。
最后,总结一下自己的心得,在每一次学习的过程中,都要勇于锻炼自己的独立思考和团队配合能力,遇到繁琐的东西要耐心,并对自己有信心,只有这样,我才能在以后步入社会的工作站稳脚跟。
总而言之,这两周的工作中,我做到了很用心,很努力的完成了课设。
受益匪浅的同时感谢老师及同学的帮助。
八、参考文献
[1]陆耀庆编实用供热空调设计手册中国建筑工业出版社,1999
[2]彦启森编空气调节用制冷技术(第四版)中国建筑工业出版社,2004
[3]电子工业部第十设计出版院编空气调节设计手册(第二版),2000
[4]陈沛霖编空气调节设计手册(第二版)同济大学出版社,1999
[5]付祥钊编流体输配管网(第三版)中国建筑工业出版社,2010
[6]龙天俞编流体力学(第五版)中国建筑工业出版社,2010
2012年1月13日