制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：南京市某空調(diào)制冷機(jī)房姓名院系專業(yè)年級(jí)學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師年 月 日目 錄0設(shè)計(jì)任務(wù) 11前言 12課程設(shè)計(jì)題目及數(shù)據(jù) 23制冷機(jī)組的類型及條件 23.1 初參數(shù) 23.2確定制冷劑種類和系統(tǒng)形式 23.3 確定制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)工況 23.3.1 冷凝溫度的確定 23.3.2 蒸發(fā)溫度的確定 33.3.3 過冷溫度的確定 33.3.4 過熱溫度的確定 33.3.5 制冷系統(tǒng)理論循環(huán)p-h圖 44制冷系統(tǒng)熱力計(jì)算 55制冷壓縮機(jī)型號(hào)及臺(tái)數(shù) 65.1 壓縮機(jī)形式的選擇 65.2壓縮機(jī)臺(tái)數(shù)的選擇 75.3壓縮機(jī)級(jí)數(shù)的選擇 75.4電機(jī)的選擇 76冷凝器的選擇計(jì)算 76.1 冷凝器的選擇 76.2

2、冷凝器熱負(fù)荷計(jì)算 76.3冷凝器的已知參數(shù) 86.4計(jì)算肋管特性參數(shù) 86.5計(jì)算平均傳熱溫差 86.6冷卻水流量 96.7概算所需傳熱面積 96.8初步規(guī)劃冷凝器結(jié)構(gòu) 96.9計(jì)算水側(cè)的換熱系數(shù) 96.10計(jì)算制冷劑測(cè)得冷凝換熱系數(shù) 106.10.1求水平光管管外冷凝換熱系數(shù) 106.10.2 計(jì)算水平肋管外的冷凝換熱系數(shù) 106.10.3 計(jì)算水平肋管束外冷凝換熱系 116.11實(shí)際的熱流密度 116.12計(jì)算實(shí)際傳熱面積 116.13冷凝器的類型 127蒸發(fā)器的選擇計(jì)算 127.1 蒸發(fā)器的預(yù)選 127.2 蒸發(fā)溫度與傳熱溫差的確定 127.3 換熱面積的計(jì)算 127.4 蒸發(fā)器風(fēng)量的確

3、定 127.5 風(fēng)機(jī)的選擇 128冷卻水系統(tǒng)的選擇 138.1 冷卻塔 138.2 水泵的選型 138.2.1 水泵揚(yáng)程 138.2.2 阻力計(jì)算 139冷凍水系統(tǒng)的選擇 1410管徑的計(jì)算 1411其它輔助膨脹閥的選擇計(jì)算 1511.1膨脹閥的選擇 1511.2貯液器的選擇計(jì)算 1511.3 油氨分離器的選擇計(jì)算 1511.4 氣液分離器的選擇計(jì)算 1511.5集油器的選擇計(jì)算 1611.6不凝性氣體分離器的選擇計(jì)算 1612制冷機(jī)組與管道的保溫 1613設(shè)備清單及附圖 161714參考文獻(xiàn)0設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一南京地區(qū)用制冷系統(tǒng)，采用空冷式直接制冷，制冷量定為100K,制冷劑為氨，冷卻水進(jìn)出口溫

4、度為27/30 Co1前？?言近50年來，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，制冷技術(shù)以日新月異的 速度發(fā)生變化。并且，正在現(xiàn)代國民經(jīng)濟(jì)、人民生活、國防科研、文化藝 術(shù)等領(lǐng)域中發(fā)揮著日益重要的作用。我國是最早利用天然冷源的國家之 一，隨著社會(huì)進(jìn)步，制冷技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)，制冷技術(shù)的作用 更是不可替代的。因此設(shè)計(jì)制冷系統(tǒng)已成為重要的環(huán)節(jié)。制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，無論是廠家 裝配成的整體機(jī)組，還是現(xiàn)場(chǎng)組裝的系統(tǒng)，主要是選擇制冷壓縮機(jī)、冷凝 器、蒸發(fā)器、節(jié)流機(jī)構(gòu)以及風(fēng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)和自動(dòng)控制設(shè)備等。其步驟是根 據(jù)給定的冷凍水溫度（或被冷卻的空氣溫度）、流量和所采用的冷卻水（或 冷卻用空氣）入口溫度、流量，確定該

5、制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工況（即選定蒸發(fā)溫度和冷凝溫度等系統(tǒng)的內(nèi)在參數(shù)設(shè)計(jì)值），然后，按照設(shè)計(jì)工況選擇該制冷系統(tǒng)的各個(gè)組成設(shè)備，使之在運(yùn)行過程各個(gè)設(shè)備的相互匹配，以充分發(fā) 揮每個(gè)設(shè)備的工作能力。但是，一個(gè)制冷機(jī)組或制冷系統(tǒng)， 在實(shí)際運(yùn)行過程中，當(dāng)外在參數(shù)（既 冷凝器和蒸發(fā)器所通過的水流量或空氣流量，以及水或空氣的入口溫度等）在一定范圍內(nèi)改變時(shí)，該機(jī)組成系統(tǒng)的性能如何變化、選定的各個(gè)組成設(shè) 備是否匹配恰當(dāng)，都是在設(shè)計(jì)中要考慮的問題。此外，設(shè)計(jì)完成，制冷作業(yè)安全技術(shù)，正確操作制冷設(shè)備，是我們?cè)诰唧w操作時(shí)的必然選擇。2課程設(shè)計(jì)題目及數(shù)據(jù)課程設(shè)計(jì)題目：南京市某空調(diào)制冷機(jī)房制冷系統(tǒng)采用空冷式直接制冷，空調(diào)制冷量定

6、為100KW數(shù)據(jù)：制冷劑為：氨（R717）。冷卻水進(jìn)出口溫度為：27C/30 Co南京市空調(diào)設(shè)計(jì)干球溫度為 35.2 C,濕球溫度為28Co設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)一南京地區(qū)用制冷系統(tǒng)，采用空冷式直接制冷，制冷量定為100K, 制冷劑為氨，冷卻水進(jìn)出口溫度為27/30 Co3制冷機(jī)組的類型及條件3.1初參數(shù)1） 制冷系統(tǒng)主要提供空調(diào)用冷凍水，供水與回水溫度為：7C/12 C， 空調(diào)制冷量定為100KW2）制冷劑為：氨（R717） o3）冷卻水進(jìn)出口溫度為： 27C/30 Co4）南京市空調(diào)設(shè)計(jì)干球溫度為 35.2 C,濕球溫度為28Co3.2確定制冷劑種類和系統(tǒng)形式根據(jù)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)及要求，本制冷系統(tǒng)為100

7、KW的氨制冷系統(tǒng)。因?yàn)橹评淇傌?fù)荷為 100KW所以可選雙螺桿制冷壓縮機(jī)來滿足制冷量要求。3.3確定制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)工況3.3.1冷凝溫度：:的確定從制冷工程設(shè)計(jì)手冊(cè)中查到南京地區(qū)夏季室外平均每年不保證50h的濕球溫度C)對(duì)于使用冷卻水塔的循環(huán)水系統(tǒng)，冷卻水進(jìn)水溫度按下式計(jì)算：ts1“sts( 3-1 )式中冷卻水進(jìn)冷凝器溫度(C)；k當(dāng)?shù)叵募臼彝馄骄磕瓴槐ＷC50h的濕球溫度(C)；-.：安全值，對(duì)于機(jī)械通風(fēng)冷卻塔，-.：=240。則代入數(shù)據(jù)有冷卻水進(jìn)水溫度：ts產(chǎn)28 + 3 = 31 C冷卻水出冷凝器的溫度 V (C) 按下式確定：選用臥式殼管式冷凝器】：=打+ (24)(3-2 )代入上面算

8、出的數(shù)據(jù)有：=31+3=34C (注意：通常不超過35C), 系統(tǒng)以水為冷卻介質(zhì)，其傳熱溫差取46 Co則冷凝溫度為若系統(tǒng)以水為載冷劑，其傳熱溫差為 4 6 C，tc =ts2 + 4(3-3 )式中冷凝溫度(C) o332、蒸發(fā)溫度L的確定則蒸發(fā)溫度為te=tt(3-4)對(duì)于本設(shè)計(jì)系統(tǒng)，印=2C，因此不采用液體過冷，即:! =0C。式中:,載冷劑的溫度(C) 0一般對(duì)于冷卻淡水和鹽水的蒸發(fā)器，其傳熱溫差取二=5C。本制冷機(jī)房用空冷式蒸發(fā)器，則制冷劑的蒸發(fā)溫度te = 7-5=2 C .3.3.3、過冷溫度*的確定對(duì)于一般的空氣調(diào)節(jié)用制冷裝置，不采用液體過冷；對(duì)于大型的蒸發(fā)溫度較低(：5C)的

9、制冷裝置，在條件許可時(shí)使用液體過冷。 也就是不考慮過冷溫度。3.3.4、過熱溫度tr的確定壓縮機(jī)吸氣口溫度1的確定通常=【+工-(3-5)式中對(duì)于一般氨壓縮機(jī)，二- =1 Co代入數(shù)據(jù)有過熱溫度：1 = 一 - Co3.3.5、制冷系統(tǒng)理論循環(huán) p-h圖根據(jù)題意繪制的p-h圖，并查表求得各狀態(tài)參數(shù)：圖3-1查有關(guān)資料：確定壓力：Pe=436.34 kPa， Pc= 1472.4 kPa比容：i=o.27mkg，廠o.o87 mkg焓值：h1 = 1459 KJ . kg，1660 KJ kg， h3 = h380 KJ kg4制冷系統(tǒng)熱力計(jì)算1）單位質(zhì)量制冷量匚的計(jì)算(4-1 )q0 = hi

10、 - h4代入數(shù)據(jù)有：q。二(1459-380 ) KJ kg=1079 KJ kg2）單位冷凝負(fù)荷qk的計(jì)算(4-2)qhh3代入數(shù)據(jù)有：q =1660-380 =1280 KJ kg3）單位理論壓縮功 c的計(jì)算(4-3)4）代入數(shù)據(jù)有： We = 1660-1459 = 201 KJ / kg單位容積制冷量匚的計(jì)算5）V1代入數(shù)據(jù)有：qv = 107； = 3996 kJ m3制冷劑質(zhì)量流量M r的計(jì)算(4-4)Mrqo代入數(shù)據(jù)有：Mr 1000.0923 kgs1079(4-5)6）壓縮機(jī)吸入制冷劑蒸汽的體積流量Vr的計(jì)算VrQ0(4-6)qv代入數(shù)據(jù)有:Vr1003996-0.0257

11、）冷凝器熱負(fù)荷*的計(jì)算krMr qk(4-7)8)10)11)代入數(shù)據(jù)有：=0.0923 1280=118.1kwk壓縮機(jī)所需的理論耗功率Pth的計(jì)算Pth = MrC(4-8)代入數(shù)據(jù)有：卩點(diǎn)0.0923 20仁18.552kw制冷系數(shù);th的計(jì)算1hpth(4-9)代入數(shù)據(jù)有：超2 39逆卡諾循環(huán)制冷系數(shù)c的計(jì)算:TkC 一 Tc -Tk(4-10)代入數(shù)據(jù)有:2757.64311-275制冷系數(shù)R的計(jì)算thRc(4-11)代入數(shù)據(jù)有：邑9 =0.71 R 7.645制冷壓縮機(jī)型號(hào)及臺(tái)數(shù)的確定5.1壓縮機(jī)形式的選擇根據(jù)已知參數(shù)，預(yù)選螺桿式壓縮機(jī)5.2壓縮機(jī)臺(tái)數(shù)的選擇查實(shí)用制冷工程設(shè)計(jì)手冊(cè)

12、根據(jù)制冷機(jī)組冷負(fù)荷100KW選擇壓縮機(jī)， 選用KA12.5 12型壓縮機(jī)（其標(biāo)準(zhǔn)工況下的制冷量為 137KW大于100KV， 符合要求）。壓縮機(jī)臺(tái)數(shù)，應(yīng)根據(jù)總制冷量來確定：m（ 5-1）Q0g式中匸壓縮機(jī)臺(tái)數(shù)（臺(tái)）；二1 :每臺(tái)壓縮機(jī)設(shè)計(jì)工況下的制冷量（?.）0代入數(shù)據(jù)有：口二100， （臺(tái)）137因此，選擇1臺(tái)KA12.5-12型壓縮機(jī).5.3壓縮機(jī)級(jí)數(shù)的選擇選擇依據(jù)：壓縮機(jī)級(jí)數(shù)應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)工況的冷凝壓力與蒸發(fā)壓力之比來 確定。一般若以氨為制冷劑，當(dāng)-；-J時(shí)，應(yīng)采用單級(jí)壓縮機(jī)；當(dāng)PP電時(shí)，則應(yīng)采用兩級(jí)壓縮機(jī)。所以，對(duì)于本設(shè)計(jì)制冷系統(tǒng)中，R=3.37 0.3:/滿足要求。11.3、油氨分離器的

13、選擇計(jì)算油分離器筒體直徑:(11-2)代入數(shù)值計(jì)算有:選用壓縮機(jī)配套的D9287= 370mmV 兀匯0.27漢3600YF 40油分離器。 直徑為 400mm 370mm滿足要求。11.4、氣液分離器的選擇計(jì)算氣液分離器的桶體直徑按下列公式計(jì)算:D：4(11-3 )V 31代入數(shù)據(jù)計(jì)算有：D=. 4 3996 0.3 = 651mm.“：. 3600選用配套的AF 65桶體的氣液分離器。11.5、集油器的選擇計(jì)算集油器的選擇是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)冷凍站的制冷量為100300 KW時(shí),選用120mm的集油器一臺(tái)。因此，選用型號(hào)為：JY100集油器。11.6、不凝性氣體分離器的選擇計(jì)算當(dāng)冷凍站標(biāo)準(zhǔn)工況下

14、的制冷量小于1163KW時(shí)，宜采用一臺(tái)小號(hào)(桶體直徑為108mm空氣分離器。因此，根據(jù)以上條件可知：KF 32B，即可滿足要求。12、制冷機(jī)組與管道的保溫由于這里是氨制冷系統(tǒng)，氨易燃易爆，這里用自熄型聚苯乙烯泡沫塑料，由于管徑最大為 150mm最小為50mm按經(jīng)驗(yàn)選20mm厚的自熄型聚苯乙烯泡沫塑料，包裹在 DN50裸露管外，50mm厚的包裹在DN150管外。13、設(shè)備清單及附圖表 13-1名稱單位型號(hào)規(guī)格數(shù)量雙螺桿式制冷壓縮機(jī)臺(tái)KA12.5-12Q=137KW1配套電動(dòng)機(jī)臺(tái)YW200L-2P=55KW1立式冷凝器臺(tái)LN-25F=25 滬1直接烝發(fā)式空氣冷卻器臺(tái)DWZ-250JF=250陀1配

15、套風(fēng)機(jī)臺(tái)QF36-3803Q=36000m /hf1冷卻塔臺(tái)HL6-301立式管道離心泵型水泵，臺(tái)80-250B3Q=20m/h1電磁閥臺(tái)DC801節(jié)流閥臺(tái)毛細(xì)管D=1.2mmL=0.6m1貯液器臺(tái)ZA-0.5BV=0.5W31集油器臺(tái)JY-100D=200mm1油氨分離器臺(tái)YF-40D=400mm1空氣分離器臺(tái)KF-32BD=108mm1氣液分離器臺(tái)AF-65D=650mm1不凝氣體分離器臺(tái)KF 32B1緊急泄氨器臺(tái)KFA系列1安全閥臺(tái)HPb59-1/H621干燥過濾器臺(tái)QLJ1600- n-Z1圖13-1基本機(jī)構(gòu)示意圖14、 參考文獻(xiàn)1 嚴(yán)啟森 石文星 田長青空氣調(diào)節(jié)用制冷技術(shù)（第四版）北京：中國建筑工業(yè)出