制冷設(shè)備的選型計算

1、制冷設(shè)備選型計算,?,本文主要講述制冷壓縮機、換熱設(shè)備、,輔助設(shè)備的選型依據(jù)和選擇計算方法。,制冷裝置設(shè)計,一、計算參數(shù)的確定,1.,蒸發(fā)溫度,t,o,的確定,?,根據(jù)儲存物品的種類、冷藏工藝的需要和對冷間溫、濕度的要求,，確定合理的計算溫差，從而確定蒸發(fā)溫度。,2.,冷凝溫度,t,k,的確定,?,冷凝溫度與冷凝器的形式、冷卻方式、冷卻介質(zhì)的溫度等有關(guān),，,3.,吸氣溫度,t,x,的確定,?,壓縮機的吸氣溫度是指壓縮機吸氣閥處的溫度，與系統(tǒng)的供液方,式、吸氣管的長度、吸氣管的管徑、隔熱情況、冷間內(nèi)的熱負荷,大小和系統(tǒng)供液量等因素有關(guān)。,4.,過冷溫度,t,g,的確定,?,制冷循環(huán)中液體在節(jié)流前

2、過冷，可以提高系統(tǒng)的經(jīng)濟性，但要考,慮具體條件，進行技術(shù)經(jīng)濟分析來確定是否采用液體過冷。,第一節(jié),制冷壓縮機的選型計算,第一節(jié),制冷壓縮機的選型計算,三、往復(fù)式壓縮機的選型,1.,結(jié)構(gòu)形式的選擇,（,1,）單級活塞式壓縮機,?,開啟型活塞式制冷壓縮機,?,主要用,NH,3,、,R22,、,R404A,、,R407C,和,R134a,等制冷工質(zhì)，,?,半封閉壓縮機,?,主要用,R22,、,R502,、,R404A,、,R407C,、,R134a,、,R290,、,R600a,和,CO,2,制冷工質(zhì),?,全封閉型活塞式壓縮機,?,主要用,R22,、,R404A,、,R407C,、,R134a,和,

3、R600a,等制冷工質(zhì),（,2,）雙級活塞式壓縮機,（,3,）壓縮機組,第一節(jié),制冷壓縮機的選型計算,2.,選型計算,（,1,）單級壓縮機的選型計算,按壓縮機的理論輸氣量選型,?,機械負荷,?,壓縮機的理論輸氣量,按壓縮機的標準工況制冷量選型,按壓縮機的性能曲線選型,按壓縮冷凝機組的性能選擇,b,Q,Q,/,j,?,0V,V,j,4,0,V,1,j,t,V,),(,q,Q,h,h,v,Q,q,?,?,?,?,?,圖,3-1,單級壓縮制冷循環(huán)壓焓圖,j,Q,q,q,Q,?,?,?,?,0Vj,Vj,0Vb,Vb,B,?,?,第一節(jié),制冷壓縮機的選型,計算,2.,選型計算,(2),雙級冷庫用低溫壓

4、縮機的選型計算,?,確定最佳中間溫度,的方法,從制冷循環(huán)的計算確定最佳中間溫度,按下式計算中間壓力近似值，對應(yīng)的飽和溫度即為中間溫度,在中間溫度的上、下按一定間隔選取若干個中間溫度，對每個中,間溫度的熱力循環(huán)，計算出理論制冷系數(shù)和高、低壓級壓縮機理,論輸氣量之比。,繪制,=f,（,t,m,）、,=f,（,t,m,）曲線。確定最佳中間溫度值。,根據(jù)給定的高、低壓級壓縮機,理論輸氣量之比,確定中間溫度,0,k,m,p,p,p,?,?,m,t,（,3,）復(fù)疊式循環(huán)壓縮機的選型計算,蒸發(fā)溫度,/,制冷劑（高溫循,環(huán),/,低溫循環(huán)）,制冷循環(huán)型式,-80,R22/R23,R22,單級或雙級壓縮循環(huán),/R

5、23,單級壓縮循環(huán),R507/R23,R507,單級或雙級壓縮循環(huán),/R23,單級壓縮循環(huán),R290/R23,R290,雙級壓縮循環(huán),/R23,單級壓縮循環(huán),-55,R290/CO,2,R290,單級壓縮循環(huán),/CO,2,單級壓縮循環(huán),NH,3,/CO,2,NH,3,單級壓縮循環(huán),/CO,2,單級壓縮循環(huán),第一節(jié),制冷壓縮機的選型計算,第一節(jié),制冷壓縮機的選型計算,圖,3-7 NH3/CO2,復(fù)疊式制冷系統(tǒng),第二節(jié),換熱設(shè)備的選,型計算,一、冷凝器的選型計算,（一）結(jié)構(gòu)形式的選擇,（,1,）風(fēng)冷式冷凝器,?,風(fēng)冷式冷凝器適用于水源極為缺乏或不能用水冷的場合,（,2,）水冷式冷凝器,?,立式殼管

6、式冷凝器適用于水質(zhì)較差、水源豐富的地區(qū)；,?,臥式殼管式冷凝器適用于水溫較低、水質(zhì)較好的地區(qū)；,?,板式冷凝器,適用于中、小型制冷裝置,?,套管式冷凝器,主要用于小型商用制冷裝置中,?,蒸發(fā)式冷凝器適用于缺乏水源或夏季室外空氣相對濕度較,低的地區(qū)；,第二節(jié),換熱設(shè)備的選,型計算,（二）選型計算,1.,冷凝器傳熱面積,(1),冷凝器的對數(shù)平均溫差,t,m,?,?,2,m,t,K,Q,q,Q,A,m,k,F,k,?,?,?,?,2,1,1,2,t,t,t,t,Ln,t,t,t,K,K,m,?,?,?,?,?,(K,或,),(2),冷凝器的傳熱系數(shù),K,由冷凝器的,結(jié)構(gòu)型式,、,制冷劑種類,、,冷卻

7、介質(zhì)的速度,、,溫度差,、傳熱,面上的,污垢系數(shù),、傳熱管的,材質(zhì),等因素所支配。,表,3-10,氟里昂冷凝器的,K,與,q,F,值選取范圍,冷凝器種類,傳熱系數(shù),W/,（,m,2,K,）,單位面積熱負荷,q,F,（,W/m,2,）,備注,水冷式冷凝器,臥式（翅片管）,800900,45005000,t,m,=5,套管式,1100,35004000,t,m,=5,空氣冷卻式冷,凝器,強制通風(fēng)式,2428,240280,t,m,=,812,自然對流式,5.89.3,蒸發(fā)式冷凝器,580750,14001800,t,m,=,23,第二節(jié),換熱設(shè)備的選型計算,(3),冷凝器的熱負荷,Q,k,第二節(jié),

8、換熱設(shè)備的選型計算,?,有以下三種計算方法：,e,m,0,k,P,Q,Q,?,?,?,),(,3,2,a,m,k,h,h,q,Q,?,?,0,k,Q,Q,?,?,圖,3-12 R717,冷凝器的負荷系數(shù),0,6,5,4,3,2,1,Q,E,E,E,E,E,E,Q,?,?,對于空氣冷卻式冷凝器，也可由下式計,算的名義制冷量來選擇：,第二節(jié),換熱設(shè)備的選,型計算,2.,冷凝器的冷卻介質(zhì)流量,?,冷凝器中制冷劑蒸氣釋放的熱量,Q,k,被冷卻介質(zhì)帶走。根,據(jù)熱平衡，對空氣冷卻式和水冷式冷凝器，冷卻介質(zhì)的,流量可由下式計算求出：,),(,2,1,p,K,m,t,t,c,Q,q,?,?,?,3.,流動阻力

9、,7,.,1,e,),/,(,?,D,L,A,p,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,),1,(,5,.,1,2,1,i,t,2,N,d,L,fN,p,?,臥式殼管,式冷凝器,空氣冷卻,式冷凝器,（三）水冷卻塔,1.,水冷卻塔的作用,?,使水冷式冷凝器中冷卻水吸收的制冷劑蒸發(fā)而吸收,的熱量，通過表面蒸發(fā)及與空氣接觸進行熱交換后,排放到環(huán)境當中，使冷卻水的溫度降低下來，供冷,凝器循環(huán)使用，以達到節(jié)約用水的目的。,2.,冷卻塔與水冷式冷凝器的管線連接見圖,3-13,、,圖,3-14,。,第二節(jié),換熱設(shè)備的選,型計算,圖,3-13,冷卻塔與水冷式冷凝器的管線連接圖,第二節(jié),換熱設(shè)備的選,

10、型計算,3.,冷卻水系統(tǒng)設(shè)備的選型計算,（,1,）冷卻塔的選型選型參數(shù),?,冷卻范圍,?,冷卻塔中進水溫度與出水溫度之差；,?,冷幅高,?,出水溫度與空氣濕球溫度之差；,?,熱負荷冷卻塔的熱負荷,Q,可由下式計算：,式中：,G,被冷卻水的質(zhì)量流量（,kg/s,）；,C,p,被冷卻水的比熱容（KJ/kgK）；,t,1,、,t,2,分別是被冷卻水的進出口溫度（）。,),(,2,1,p,mw,t,t,c,q,Q,?,?,第二節(jié),換熱設(shè)備的選型計算,3.,冷卻水系統(tǒng)設(shè)備的選型計算,（,2,）水泵的選型,根據(jù)冷卻塔的熱負荷確定循環(huán)水量，,?,通常冷卻塔的冷卻能力在（,0.15 m,3,/h,）,/,（,

11、kW,熱負,荷）（,0.2 m,3,/h,）,/,（,kW,熱負荷）之間（或是,0.68m,3,/h,0.91m,3,/h/,冷卻塔噸）。,選用管材和管徑。根據(jù)工作條件可以使用鍍鋅,鋼管、,L,型銅管和,CPVC,塑料管等，管徑的大,小以水在管內(nèi)的流速不超過,2.4m/s,為宜。,確定管路系統(tǒng)中的閥門和配件的數(shù)量。,計算管路中的沿程阻力損失和局部阻力損失。,第二節(jié),換熱設(shè)備的選,型計算,二、蒸發(fā)器的選型計算,1.,結(jié)構(gòu)形式的選擇,（,1,）冷卻空氣式蒸發(fā)器,在商用制冷裝置中自然對流型空氣冷卻蒸發(fā)器主要有,管板式、吹脹式和冷卻排管等幾種。,冷風(fēng)機,?,工作在空氣露點以下、,0,以上的冷卻空氣式蒸

12、發(fā)器,凝結(jié)水的處理方法之一,見圖,3-15.,（,2,）冷卻液體式蒸發(fā)器,?,這類蒸發(fā)器包括殼管式、水箱式和套管式三種型式。殼,管式蒸發(fā)器有滿液式與干式兩種，水箱式蒸發(fā)器也有直,立管式、螺旋管式及蛇管式等幾種型式。,第二節(jié),換熱設(shè)備的選,型計算,2.,選型計算,（,1,）蒸發(fā)器傳熱面積,F,蒸發(fā)器的傳熱溫差,t,?,直接冷卻：傳熱溫差為被冷卻空氣溫度與制冷劑蒸發(fā)溫,度之差,?,間接冷卻：傳熱溫差可按對數(shù)平均溫差進行計算,。,蒸發(fā)器的傳熱系數(shù),K,?,隨著蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)的不同而有不同的計算公式,F,0,0,q,Q,t,K,Q,F,?,?,?,0,2,0,1,2,1,m,ln,t,t,t,t,t,t,

13、t,t,?,?,?,?,?,?,?,第二節(jié),換熱設(shè)備的選,型計算,3.,通過蒸發(fā)器的風(fēng)量及載冷劑流量的計算,（,1,）,冷卻空氣式蒸發(fā)器的風(fēng)量,（,2,）,在冷卻液體式蒸發(fā)器中，載冷劑（水、鹽水等）的,循環(huán)量,?,1,V,A,q,?,),(,3600,2,1,p,0,m,t,t,c,Q,q,?,?,第二節(jié),換熱設(shè)備的選型計算,三、中間冷卻器的選型計算,中間冷卻器,用于雙級或多級壓縮制冷系統(tǒng)中，用來,降低低壓級的排氣溫度，使高壓液體進一步過冷，,以提高制冷系統(tǒng)的產(chǎn)冷量。,通過計算,內(nèi)部蛇形盤管,的,冷卻面積,和,筒體直徑,來選,型。,中間冷卻器的選擇應(yīng)滿足兩個條件：,氣體通過中間冷卻器橫截面的,

14、流速,應(yīng)滿足氣液分離的作,用，一般流速不大于（,0.5,0.8,）,m/s,；,傳熱面積,應(yīng)滿足液體制冷劑過冷的要求，且盤管內(nèi)的流,速不大于,0.4,0.7m/s,。,第二節(jié),換熱設(shè)備的選型計算,1.,冷卻面積,的計算,2.,中間冷卻器,筒體直徑,的計算,所選的中間冷卻器應(yīng)符合冷卻面積和筒體直徑兩項,指標的要求,。,m,zl,t,K,Q,F,?,?,j,z,zj,k,k,m,lg,3,.,2,t,t,t,t,t,t,t,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,3600,4,tH,V,q,D,V,壓縮機高壓,級的理論輸,氣量（,m,3,/h,）,中間冷卻器中,的氣體流速，,可取,0.

15、5m/s,。,蛇形管的出液溫度（,）,四、回?zé)崾綗峤粨Q器的選型,計算,回?zé)崾綗峤粨Q器,用于氟利昂制冷裝置中，從冷凝器,或中間冷卻器來的高壓制冷劑液體與流出蒸發(fā)器的,回氣進行熱交換，使液體過冷，蒸氣過熱。對小型,氟利昂制冷裝置，如電冰箱，將供液管與回氣管綁,或焊在一起構(gòu)成結(jié)構(gòu)簡單的回?zé)崾綗峤粨Q器。,第二節(jié),換熱設(shè)備的選型計算,第二節(jié),換熱設(shè)備的選型計算,回?zé)崾綗峤粨Q器的,傳熱面積,按下式計算：,m,t,K,Q,F,?,?,hr,1,2,2,1,1,2,2,1,m,lg,3,.,2,),(,),(,t,t,t,t,t,t,t,t,t,?,?,?,?,?,?,?,進熱交換器,的制冷劑液,體溫度,出熱

16、交換器,的制冷劑液,體溫度,進熱交換器,的制冷劑氣,體溫度,出熱交換器的制,冷劑氣體溫度,第三節(jié),輔助設(shè)備的選,型計算,第三節(jié),輔助設(shè)備的選型計算,一、液體儲存設(shè)備,1.,高壓儲液器,?,高壓貯液器的選擇主要是確定容積，保證制冷,裝置在運行時，最大貯液量小于容積的,70%,，,最小貯液量大于容積的,10%,。,?,?,?,?,?,?,m,V,大型,儲液器,中小型,儲液器,?,?,?,?,m,V,?,?,?,c,V,m,第三節(jié),輔助設(shè)備的選,型計算,2.,低壓循環(huán)貯液器,?,低壓循環(huán)貯液器是用制冷劑泵強制供液制冷系統(tǒng)的重要,設(shè)備，起著容納貯存制冷劑液體供給制冷劑泵，調(diào)節(jié)對,蒸發(fā)器的供液和氣液分離

17、，保證壓縮機安全地運行。,（,1,）低壓循環(huán)貯液器容積,下進上出系統(tǒng),上進下出系統(tǒng),（,2,）低壓循環(huán)貯液器直徑,7,.,0,/,),6,.,0,2,.,0,(,b,V,h,P,q,V,V,V,?,?,?,?,5,.,0,/,),6,.,0,(,h,z,V,V,V,?,?,?,n,q,D,?,?,3600,4,t,V,?,第三節(jié),輔助設(shè)備的選型計算,二、分離捕集設(shè)備的選型計算,1.,油分離器,：油分離器內(nèi)的氣體流速，,填料式油分離器，, =0.3,0.5 m/s,其他形式油分離器，,0.8 m/s,?,?,t,V,0188,.,0,q,D,V,?,第三節(jié),輔助設(shè)備的選,型計算,2.,氣液分離器

18、,?,氣液分離器的作用是使混合的氣體和液體制冷劑進行,分離，按照不同的蒸發(fā)系統(tǒng)分別設(shè)置，并按設(shè)置位置,的不同，分為機房氣液分離器和庫房氣液分離器。,?,機房氣液分離器,?,庫房氣液分離器,?,?,3600,4,t,V,q,D,?,?,3600,4,0,m,v,q,D,?,第三節(jié),輔助設(shè)備的選,型計算,三、節(jié)流機構(gòu),?,節(jié)流機構(gòu)的作用是為蒸發(fā)器提供適量的制冷劑液體，同,時又維持系統(tǒng)高、低壓側(cè)的壓力差，保證蒸發(fā)器中適宜,的蒸發(fā)壓力。,（,1,）常用節(jié)流機構(gòu),手動調(diào)節(jié),的節(jié)流裝置,手動膨脹閥；,用,制冷劑蒸氣過熱度,調(diào)節(jié)的節(jié)流裝置,包括熱力膨脹閥,及電子膨脹閥等；,不能調(diào)節(jié),的節(jié)流裝置,恒壓膨脹閥和

19、毛細管等；,浮球調(diào)節(jié)閥。,（,2,）應(yīng)用,第三節(jié),輔助設(shè)備的選,型計算,1.,熱力膨脹閥,?,熱力膨脹閥是反應(yīng)敏捷、應(yīng)用最廣泛的節(jié)流元件，可自,動調(diào)節(jié)閥的開度，其控制的方法取決于蒸發(fā)器出口上的,制冷劑蒸氣的過熱溫度和蒸發(fā)器中制冷劑的壓力。,?,熱力膨脹閥的閥體應(yīng)垂直布置在蒸發(fā)器入口的水平管路,上，感溫包放置在蒸發(fā)器出口的水平管路上，溫包應(yīng)與,回氣管路充分接觸，以便更好地感受管內(nèi)的制冷劑蒸氣,的溫度,。,?,熱力膨脹閥是根據(jù)蒸發(fā)器出口的制冷劑蒸氣的過熱度的,大小，成比例地調(diào)節(jié)閥的開度，改變制冷劑進入蒸發(fā)器,的流量，以達到改變制冷量的目的。,第三節(jié),輔助設(shè)備的選,型計算,（,1,）熱力膨脹閥的型式

20、選擇,?,內(nèi)平衡式熱力膨脹閥是通過閥體內(nèi)部的通道，將膨脹閥出,口（即蒸發(fā)器進口）的制冷劑的壓力傳遞給感應(yīng)元件，適,用于管內(nèi)流動阻力較小的小型蛇管蒸發(fā)器。,?,外平衡式熱力膨脹閥則通過外平衡管，將蒸發(fā)器出口的制,冷劑壓力傳遞給感應(yīng)元件，用于蒸發(fā)器管路較長、管內(nèi)制,冷劑流動阻力較大及帶有分液器的場合。,熱力膨脹閥的型式選擇可按照表,3-28,中規(guī)定的壓力損失值,來確定，當壓力損失小于規(guī)定值時采用內(nèi)平衡式，反之，,采用外平衡式。,多個熱力膨脹閥的并聯(lián)使用方法,第三節(jié),輔助設(shè)備的選型,計算,（,2,）熱力膨脹閥,容量,的選擇,?,熱力膨脹閥的容量（制冷能力），是指在某一壓力差作用下，處,于一定開度的膨脹閥通過的,制冷劑流量,，在一定蒸發(fā)溫度下,完全,蒸發(fā)時所產(chǎn)生的制冷量,。,?,影響熱力膨脹閥的容量的因素包括：,膨脹,閥前后的壓力差、蒸發(fā)溫度和制冷劑的過冷度。,(3),影響膨脹閥的因素,?,熱力膨脹閥前后壓力差的影響,?,蒸發(fā)溫度的影響,?,制冷劑液體過冷度的影響,?,熱力膨脹閥選用時必須根據(jù),制冷裝置的種類，蒸,發(fā)溫度范圍及蒸發(fā)器熱負荷的大小,選擇一定的,型,號、通徑和容量,。通徑選擇過小，不能滿足制冷,量的要求；而選擇過大，則又調(diào)試困難。,第三節(jié),輔助設(shè)備的選,型計算,2.,毛細管,（,1,）,毛細管的結(jié)構(gòu)特點,毛細管的管徑一般為,0.6,2