空調(diào)用制冷技術(shù)課程設(shè)計

1、目錄目錄1設(shè)計任務(wù)書2設(shè)計說明書3一、制冷機組的類型及條件3二、熱力計算6三、制冷壓縮機型號及臺數(shù)的確定7四、冷凝器的選擇計算8五、蒸發(fā)器的選擇計算12六、冷卻水系統(tǒng)的選擇14七、冷凍水系統(tǒng)的選擇14八、管徑的確定14九、其它輔助設(shè)備的選擇計算15十、制冷機組與管道的保溫17H一、設(shè)備清單18十二、參考文獻(xiàn)18空調(diào)用制冷技術(shù)課程設(shè)計任務(wù)書一、課程設(shè)計題目：本市某空調(diào)用制冷機房二、原始數(shù)據(jù)1. 制冷系統(tǒng)采用空冷式直接制冷，空調(diào)制冷量定為100KW2. 制冷劑為：氨（R717）。3. 冷卻水進(jìn)出口溫度為：28C/31C。4. 大連市空調(diào)設(shè)計干球溫度為28.4C,濕球溫度為25Co三、設(shè)計內(nèi)容1.

2、確定設(shè)計方案根據(jù)制冷劑為：氨（R717）確定制冷系統(tǒng)型式。2. 根據(jù)冷凍水、冷卻水的要求和條件，確定制冷工況并用壓始圖來表示。3. 確定壓縮機型號、臺數(shù)、校核制冷量等參數(shù)。4. 根據(jù)蒸發(fā)溫度、冷凝溫度選擇蒸發(fā)器（臥式殼管）冷凝器（水冷或空冷），并做其中一個設(shè)備（蒸發(fā)器或冷凝器）的傳熱計算。5. 確定輔助設(shè)備并選型6. 編寫課程設(shè)計說明書。空調(diào)用制冷技術(shù)課程設(shè)計說明書制冷機組的類型及條件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/12C,空調(diào)制冷量定為100KW。2）、制冷劑為：氨（R717）。3）、冷卻水進(jìn)出口溫度為：28C/31C。4）、大連市空調(diào)設(shè)計干球溫度為28

3、.4C,濕球溫度為25Co2、確定制冷劑種類和系統(tǒng)形式根據(jù)設(shè)計的要求，本制冷系統(tǒng)為100KW的氨制冷系統(tǒng)，一般用于小型冷庫，該制冷機房應(yīng)設(shè)單獨機房且遠(yuǎn)離被制冷建筑物。因為制冷總負(fù)荷為100KW,所以可選雙螺桿制冷壓縮機來滿足制冷量要求（空氣調(diào)節(jié)用制冷技術(shù)第四版中國建筑工業(yè)出版社P48）。冷卻水系統(tǒng)選用冷卻塔使用循環(huán)水，冷凝器使用立式殼管式冷凝器，蒸發(fā)器使用強制循環(huán)對流直接蒸發(fā)式空氣冷卻器（即末端制冷設(shè)備）。3、確定制冷系統(tǒng)設(shè)計工況確定制冷系統(tǒng)的設(shè)計工況主要指確定蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、壓縮機吸氣溫度和過冷溫度等工作參數(shù)。有關(guān)主要工作參數(shù)的確定參考制冷工程設(shè)計手冊進(jìn)行計算。確定冷凝溫度時，冷凝器冷卻

4、水進(jìn)、出水溫度應(yīng)根據(jù)冷卻水的使用情況來確定。冷凝溫度（4）的確定從制冷工程設(shè)計手冊中查到大連地區(qū)夏季室外平均每年不保證50h的濕球溫度（C）ts二250c對于使用冷卻水塔的循環(huán)水系統(tǒng)，冷卻水進(jìn)水溫度按下式計算:tw=ts+Y=25+3=28c式中冷卻水進(jìn)冷凝器溫度（C）；匕當(dāng)?shù)叵募臼彝馄骄磕瓴槐ＷC50h的濕球溫度（C）;-i安全值，對于機械通風(fēng)冷卻塔，M=24。冷卻水出冷凝器的溫度小（C）,與冷卻水進(jìn)冷凝器的溫度及冷凝器的形式有關(guān)。按下式確定：選用臥式殼管式冷凝器%=口】+（24）=28+3=31C注意：然通常不超過35Co系統(tǒng)以水為冷卻介質(zhì)，其傳熱溫差取46C,則冷凝溫度為tc=ts24=

5、35C式中冷凝溫度（C）。蒸發(fā)溫度（片）的確定蒸發(fā)溫度是制冷劑液體在蒸發(fā)器中汽化時的溫度。蒸發(fā)溫度的高低取決于被冷卻物體的溫度及傳熱溫差，而傳熱溫差與所采用的載冷劑（冷媒）有關(guān)。由于蒸發(fā)式空氣冷卻器不需要誰做冷媒，所以蒸發(fā)溫度等于制冷劑液體在蒸發(fā)器中的氣化溫度。若系統(tǒng)以水為載冷劑，其傳熱溫差為46c,即f"（4z6）=7-5=2c式中f載冷劑的溫度（C）。一般對于冷卻淡水和鹽水的蒸發(fā)器，其傳熱溫差取出=5。本制冷機房用風(fēng)冷式蒸發(fā)器，則制冷劑的蒸發(fā)溫度也應(yīng)為2c過冷溫度（4）的確定在冷凝壓力下，制冷劑液體的過冷溫度與冷凝溫度的差值，稱為過冷度。是否采用過冷應(yīng)進(jìn)行全面的經(jīng)濟技術(shù)分析。對于

6、一般的空氣調(diào)節(jié)用制冷裝置，不采用液體過冷；對于大型的蒸發(fā)溫度較低（%<5C）的制冷裝置，在條件許可時使用液體過冷。對于本設(shè)計系統(tǒng),if=2C,因此不采用液體過冷，即=0=0Co過熱溫度（t）的確定壓縮機吸氣口溫度（4）的確定壓縮機的吸氣溫度根據(jù)管道中的傳熱情況，或根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的過熱度確定通常&=4+&了=2+6=8。（式中對于一般氨壓縮機，&=58c）。制冷系統(tǒng)理論循環(huán)p-h圖根據(jù)繪制的p-h圖查表求得各狀態(tài)參數(shù)：確定壓力：Pe=429380PaPc=1351200Pa。比容：Vl=0.27m/kg,V2=0.096m/kg始值:h1=1464KJ/kg,h2=1

7、640KJ/kg,h3=h4=380KJ/kg,制冷系統(tǒng)熱力計算單位質(zhì)量制冷量（加）的計算q0=h1-h4=(1464-380)KJkg=1084KJ/kg2、單位冷凝負(fù)荷（qk）的計算qk=h2-h3=1640-380=1260KJ.kg3、單位理論壓縮功（Sc）的計算,c十力產(chǎn)1640-1464=176KJ.kg4、單位容積制冷量（，）的計算q010843q04015KJmqv-0.27m5、制冷劑質(zhì)量流量（Mr）的計算Q0100Mr=-=一q01084=0.0923kg/s6、壓縮機吸入制冷劑蒸汽的體積流量（Vr）的計算Vr二;二250.02m3s6、冷凝器熱負(fù)荷（*0）的計算40=Mr

8、Mqk=0.0923M1260=116.3kW8、壓縮機所需的理論耗功率（Pth）的計算pth=M;義0c=0.0923M176=16.245kW9、制冷系數(shù)（th）的計算th=q=6.16Pth16.24510、逆卡諾循環(huán)制冷系數(shù)（c）的計算:TeTcTe275=8.33308-27511、制冷系數(shù)"R）的計算,c8.33三、制冷壓縮機型號及臺數(shù)的確定1、壓縮機形式的選擇根據(jù)已知參數(shù)，預(yù)選螺桿式壓縮機。2、壓縮機型號的選擇查實用制冷工程設(shè)計手冊根據(jù)制冷機組冷負(fù)荷100KW選擇壓縮機，選用KA12.512型壓縮機，其標(biāo)準(zhǔn)工況下的制冷量為137KW大于100KW,符合要求。2、壓縮機臺

9、數(shù)的選擇壓縮機臺數(shù)應(yīng)根據(jù)總制冷量來確定:Qog137式中壓縮機臺數(shù)（臺）；每臺壓縮機設(shè)計工況下的制冷量（尿）。因此，選擇1臺KA12.5-12型壓縮機.4、壓縮機級數(shù)的選擇壓縮機級數(shù)應(yīng)根據(jù)設(shè)計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)時，應(yīng)采用單級壓縮機；當(dāng)時，則應(yīng)采用兩級壓縮機。Pc1351200c“.c=3.15-8對于本設(shè)計制冷系統(tǒng)中，Pe429380，因此，本設(shè)計制冷系統(tǒng)采用單級壓縮。5、電機的選擇由于使用KA12.5-12雙螺桿壓縮機，其配用電機型號為YW200L-2,標(biāo)準(zhǔn)工況功率55KW,電壓380V。四、冷凝器的選擇計算1、冷凝器的選擇原則冷凝器的選擇取決于當(dāng)?shù)氐?/p>

10、水溫、水質(zhì)、水源、氣候條件，以及壓縮機房布置要求等因素。立式殼管式冷凝器具有占地面積小，無凍結(jié)危險，對水質(zhì)要求不高，傳熱系數(shù)高的特點，在本系統(tǒng)中選用氨立式殼管冷凝器2、冷凝器熱負(fù)荷計算冷凝器熱負(fù)荷在熱力計算中已求出=116.3KW式中k冷凝器的熱負(fù)何(KW)3、冷凝器的已知參數(shù)氨制冷系統(tǒng)傳熱管采用無縫鋼管，九f=58.2w/(mk),肋管外徑d0=15.43mm,內(nèi)徑d=13.15mm,肋片外徑df=17.8mm,肋片厚度8t=0.232mm,0=0.354mm,平均肋厚f=0.3mm,肋片的節(jié)距e=1.029mm。4、計算肋管特性參數(shù)(以1米長肋管計算)肋管水平部分的面積：Ap=1do(e-

11、60)+ndf6t11000=44X10-3m2e212、，肋管垂直部分面積：Af='(f-0)1=119X10-3m22e肋管總外表面積：A=Ap+Af=163X10-3m2p肋化系數(shù)：.A“=3.15A、肋片的當(dāng)量高度:2.2、(df-d0)Q-3He=3.5X10m4df基管平均表面積:-一：ddA=d-'=44.9X10-3m22所以：Af/A=0.73Ap/A=0.27pA/A=3.65、計算平均傳熱溫差31-28-二5.36,35-28ln35-31ts2-ts1mln仁瓦tc%26、冷卻水流量查水在5.36C的物性參數(shù)：Cp=4.2kJ/(kg-k)116.310

12、00CPMtmM1000)(4.2x5.36x1000)=5.3kgs7、概算所需傳熱面積假設(shè)熱流密度=5500w/%貝UAc=k/1-=1163005500=21m28、初步規(guī)劃冷凝器結(jié)構(gòu)取管內(nèi)的流速v=2.7m/s,則每流程類管數(shù)m為=14.5取m=15這樣管束總長等于nl=A(Am)=8.6如流程數(shù)n=2,則冷凝器傳熱管有效長度為3.1m；傳熱總根數(shù)N=40根9、計算水側(cè)的換熱系數(shù)0.8二v:w正ditt08(1430+22ms1s2)、=1.094X104w/nf-k2d：“10、計算制冷劑測得冷凝換熱系數(shù)1）按公式（41）求水平光管管外冷凝換熱系數(shù)。由于tc=35C,查物性表可得：=

13、0.45w/(m-k),P=587.5kg/m3,Cp=3.56kj/(kg-k),N=1.255X10-4Ns/m2,丁=1100.3kj/kg所以3：2g13=1.36X1040.6513=2010w/-kc''do2）計算水平肋管外的冷凝換熱系數(shù)、Rc/-Im=_-=478m九f8fl=dfd01+0.8051g曳Lo.00124m2:【d。人肋片效率：，=th(m1)=0.8905(ml=0.603,查表的th(m'1)=0.5370)m1肋片的修正系數(shù)0.25AAAWe/A所以，%=sMac=1.5X2010=3014.5w/(m2-k)a=1.3”0.75A

14、f=1.53）計算水平肋管束外冷凝換熱系數(shù)0.167%.=%父外.=(0.6N°.5廠父稅=2442.7w/(m2-k)11、實際的熱流密度（里）取污垢熱阻Rfou=0.8父10-4(nfk)/w,按公式Kc=-+%+Rp=+Rfou+工I-=977.2w/(k-k)AAl<MA其中：油膜熱阻Roil取0.4X10-3itfk/w管壁熱阻Rp=2.86X10-5m2-k/w所以，實際熱流密度中=KAtm=5237w/nf中'-中“M100%=4.8%<5%,計算傳熱面積有效。12、計算實際傳熱面積布置管束Ac=%/(KcM$m)=21.8褶保持上面確定的m=15,

15、n=2,冷凝器的有效管長為：l=Ac.(Amn)=4.46m13、冷凝器的選型由冷凝器的計算知選LN-25型立式冷凝器即可符合要求。(由于沒有設(shè)備選型，此處為估計型號)。五、蒸發(fā)器的選擇計算1、蒸發(fā)器的預(yù)選由于此制冷系統(tǒng)用于小型冷庫，用強制對流式冷卻空氣干式蒸發(fā)器，來自節(jié)流裝置中的低壓制冷劑濕蒸氣通過分液器分成多通路吸熱蒸發(fā)后為氣態(tài)制冷劑，匯集到集管中流出；而空氣經(jīng)過風(fēng)機以一定流速從肋片管的肋片間掠過，將熱量傳給管內(nèi)流動的制冷劑，溫度降低。2、蒸發(fā)溫度與傳熱溫差的確定對于直接蒸發(fā)式空氣冷卻器，由于空氣側(cè)換熱系數(shù)低，為了不是結(jié)構(gòu)尺寸偏大，所以取較大的傳熱溫差。通常蒸發(fā)溫度上比冷卻空氣的出口溫度低

16、68C,就是說，平均傳熱溫差“m約為1113C,取12c.以外肋表面為基準(zhǔn)的熱流密度約450550w/m.蒸發(fā)溫度已知為卜=2,有5c過熱度，熱流密度K取35Wm2*K.3、換熱面積的計算傳熱面積：ac=QoKtm1000002238m3512m由換熱面積查手冊選一臺DL-250直接蒸發(fā)式空氣冷卻器，F(xiàn)=250m24、蒸發(fā)器風(fēng)量的確定0100_2Vc丁=1.00512=10msCp1m1.25、風(fēng)機的選擇選用與蒸發(fā)器配套的送風(fēng)機，（資料不夠，數(shù)據(jù)有偏差），選用QF36-380型其送風(fēng)量為36000m3/h。六、冷卻水系統(tǒng)的選擇1、冷卻塔冷卻塔冷卻水量在冷凝器計算中已知Mw=5.3Kg/s。根據(jù)

17、型號選HL6-30型。2、水泵的選型：水流量為G=Mw=5.3Kg/s=19m3h即：泵的流量為19m3/h。1）、水泵揚程冷卻水泵所需揚程Hp=hf+hd+hm+hs+ho式中hf,hd冷卻水管路系統(tǒng)總的沿程阻力和局部阻力，mH2O;hm冷凝器阻力，mH2O;hs冷卻塔中水的提升高度（從冷卻盛水池到噴嘴的高差）,mH2O;ho冷卻塔噴嘴噴霧壓力，mH2O,約等于5mH2O。2）、阻力計算管徑長約300,比摩阻選200Pa/m則hf=300X200Pa=6nHO局部阻力取0.5則hd=0.5>6=3mHO冷凝器阻力約為hm=4mHO冷卻塔在機房房頂，房頂距地面3m則hs=3mHO冷卻塔噴

18、嘴噴霧壓力，約等于5mbQho=5mHO安全系數(shù)%取1.5總揚程Hl=0Hf=1.263435=25.2mH2O根據(jù)流量和揚程，選用立式管道離心泵80-250B型水泵，額定流量：20n3/h,額定揚程：30mHO,額定功率為15kw,轉(zhuǎn)速：2900r/min,泵進(jìn)、出口公稱直徑DN80七、冷凍水系統(tǒng)的選擇因為本制冷系統(tǒng)選用直接蒸發(fā)式冷風(fēng)機作蒸發(fā)器，所以不需冷卻水系統(tǒng)。八、管徑的計算制冷劑在總管內(nèi)流量Mr=0.0923kg/s,v1=0.27m3/kg,v2=0.096m3/kg,排氣管內(nèi)制冷劑流速6P=11m/s,吸氣管內(nèi)流速o=13m/s,冷凝器內(nèi)水流速叫=1.3m/s,流量為Mw=5.3k

19、g/s,蒸發(fā)器風(fēng)速8z=0.8m/s,風(fēng)量為Mc=10kg/s。由公式：dn匹計算個管徑如下:吸氣水平管:dnx4Mrv140.09230.27=0.05m選用DN503.1413R717上升吸氣立管最小負(fù)荷圖得dnxl=0.138m選用DN150f.dnp4MrV240.09230.096小0.032m3.1411選用DN50在分管中的流量1.Mr0.0923=0.0462kg/s2排氣分管：dnp4MrV240.04620.096八0.0227m3.1411選用DN50吸氣分管：dnx4MrV140.04620.270.035m3.1413選用DN50由于采用直接風(fēng)冷式蒸發(fā)器，所以不用計算

20、管徑。肋片間距由蒸發(fā)器型號決定。九、其它輔助設(shè)備的選擇計算1、膨脹閥的選擇由于該制冷系統(tǒng)屬于小型氨制冷系統(tǒng)，毛細(xì)管做節(jié)流閥，它具有結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便的優(yōu)點，但不能根據(jù)工況調(diào)節(jié)流量，在它之前再加一電磁閥即可彌補這個缺點。根據(jù)經(jīng)驗選毛細(xì)管選用1.2mm內(nèi)徑，長為0.6m無縫鋼管，電磁閥選用DC80型。2、貯液器的選擇計算貯液器的容積按制冷劑循環(huán)量進(jìn)行計算，但最大貯存量應(yīng)不超過每小時制冷劑總循環(huán)量的1/31/2。同時，應(yīng)考慮當(dāng)環(huán)境溫度變化時，貯液器內(nèi)的液體制冷劑因受熱膨脹造成的危險，鼓其貯存量一般不超過整個容積的70%80%。%*3600貯液器的容積按下列公式計算：.0.09231.70.0013V

21、=0.436000.30.75m由配套的ZA-0.5B可知其容積為：0.5齊>0,3滿足要求。3、油氨分離器的選擇計算440150.30.096,二0.273600油分離器筒體直徑:=389mm壓縮機配套的YF40直徑為400mm>389mm滿足要求。4、氣液分離器的選擇計算汽液分離器的桶體直徑按下列公式計算:=653mmD4qv_440150.3一工：3600配套的AF65桶體直徑為：650mm>653mm滿足要求。5、集油器的選擇計算集油器的選擇是根據(jù)經(jīng)驗，當(dāng)冷凍站的制冷量為100300KW時，選用120mm的集油器一臺。型號為：JY-100O6、不凝性氣體分離器的選擇計算一般的，一個系統(tǒng)只選配一臺空氣分離器，當(dāng)冷凍站標(biāo)準(zhǔn)工況下的制冷量小于1163KW時，宜采用一臺小號（桶體直徑為108mm）空氣分離器。根據(jù)以上條件可知：KF-32B滿足要求。7、其余輔助設(shè)備其余輔助設(shè)備根據(jù)經(jīng)驗選得，具體型號見設(shè)備清單設(shè)備名稱設(shè)備型號緊急泄氨器KFA系列安全閥HPb59-1/H62過濾器QLJ1600-H-Z十、制冷機組與管道的保溫根據(jù)表和管徑數(shù)據(jù)加保溫層，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)驗選20