空調(diào)用制冷技術(shù)課程設計

目錄目錄……………………1設計任務書…………………2設計說明書…………………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、其它輔助設備的選擇計算……………15十、制冷機組與管道的保溫………………17十一、設備清單……………18十二、參考文獻……………18空調(diào)用制冷技術(shù)課程設計任務書課程設計題目：本市某空調(diào)用制冷機房原始數(shù)據(jù)制冷系統(tǒng)采用空冷式直接制冷，空調(diào)制冷量定為100KW。制冷劑為：氨(R717)。冷卻水進出口溫度為：28℃/31℃。大連市空調(diào)設計干球溫度為℃，濕球溫度為25℃。設計內(nèi)容確定設計方案根據(jù)制冷劑為：氨(R717)確定制冷系統(tǒng)型式。根據(jù)冷凍水、冷卻水的要求和條件，確定制冷工況并用壓焓圖來表示。確定壓縮機型號、臺數(shù)、校核制冷量等參數(shù)。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），并做其中一個設備（蒸發(fā)器或冷凝器）的傳熱計算。確定輔助設備并選型編寫課程設計說明書。空調(diào)用制冷技術(shù)課程設計說明書一、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：7℃/12℃，空調(diào)制冷量定為100KW。2）、制冷劑為：氨(R717)。3）、冷卻水進出口溫度為：28℃/31℃。4）、大連市空調(diào)設計干球溫度為℃，濕球溫度為25℃。2、確定制冷劑種類和系統(tǒng)形式根據(jù)設計的要求，本制冷系統(tǒng)為100KW的氨制冷系統(tǒng)，一般用于小型冷庫，該制冷機房應設單獨機房且遠離被制冷建筑物。因為制冷總負荷為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（即末端制冷設備）。3、確定制冷系統(tǒng)設計工況確定制冷系統(tǒng)的設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《制冷工程設計手冊》進行計算。確定冷凝溫度時，冷凝器冷卻水進、出水溫度應根據(jù)冷卻水的使用情況來確定。①、冷凝溫度（）的確定從《制冷工程設計手冊》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（℃）對于使用冷卻水塔的循環(huán)水系統(tǒng)，冷卻水進水溫度按下式計算：℃式中——冷卻水進冷凝器溫度（℃）；——當?shù)叵募臼彝馄骄磕瓴槐ＷC50h的濕球溫度（℃）；——安全值，對于機械通風冷卻塔，=2~4℃。冷卻水出冷凝器的溫度（℃），與冷卻水進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=+（2~4）=28+3=31℃注意：通常不超過35℃。系統(tǒng)以水為冷卻介質(zhì)，其傳熱溫差取4~6℃，則冷凝溫度為4=35℃式中——冷凝溫度（℃）。②、蒸發(fā)溫度（）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℃，即℃式中——載冷劑的溫度（℃）。一般對于冷卻淡水和鹽水的蒸發(fā)器，其傳熱溫差取=5℃。本制冷機房用風冷式蒸發(fā)器，則制冷劑的蒸發(fā)溫度也應為2℃.③、過冷溫度（）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。是否采用過冷應進行全面的經(jīng)濟技術(shù)分析。對于一般的空氣調(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（<—5℃）的制冷裝置，在條件許可時使用液體過冷。對于本設計系統(tǒng)，=2℃，因此不采用液體過冷，即=0℃。④、過熱溫度（）的確定壓縮機吸氣口溫度（）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)標準規(guī)定的過熱度確定。通常=+=℃。（式中對于一般氨壓縮機，=℃）。⑤、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=429380Pa，Pc=1351200Pa。比容：，焓值：1464，1640，380，二、制冷系統(tǒng)熱力計算1、單位質(zhì)量制冷量（）的計算（1464-380）=10842、單位冷凝負荷（）的計算3、單位理論壓縮功（）的計算4、單位容積制冷量（）的計算5、制冷劑質(zhì)量流量（）的計算6、壓縮機吸入制冷劑蒸汽的體積流量（）的計算6、冷凝器熱負荷（）的計算8、壓縮機所需的理論耗功率（）的計算9、制冷系數(shù)（）的計算10、逆卡諾循環(huán)制冷系數(shù)（）的計算：11、制冷系數(shù)（）的計算三、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)，預選螺桿式壓縮機。2、壓縮機型號的選擇查《實用制冷工程設計手冊》根據(jù)制冷機組冷負荷100KW選擇壓縮機，選用—12型壓縮機，其標準工況下的制冷量為137KW大于100KW，符合要求。2、壓縮機臺數(shù)的選擇壓縮機臺數(shù)應根據(jù)總制冷量來確定：式中——壓縮機臺數(shù)（臺）；——每臺壓縮機設計工況下的制冷量（）。因此，選擇1臺型壓縮機.4、壓縮機級數(shù)的選擇壓縮機級數(shù)應根據(jù)設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，當時，應采用單級壓縮機；當時，則應采用兩級壓縮機。對于本設計制冷系統(tǒng)中，，因此，本設計制冷系統(tǒng)采用單級壓縮。5、電機的選擇由于使用雙螺桿壓縮機，其配用電機型號為YW200L-2,標準工況功率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?shù)氐乃疁?、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、冷凝器熱負荷計算冷凝器熱負荷在熱力計算中已求出。式中—冷凝器的熱負荷（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，=(m·k)，肋管外徑=，內(nèi)徑=,肋片外徑=，肋片厚度=，=mm，平均肋厚=，肋片的節(jié)距e=。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：=44×㎡肋管垂直部分面積：119×㎡肋管總外表面積：A=+=163×㎡肋化系數(shù)：肋片的當量高度：=×m基管平均表面積：==×㎡所以：/A=；/A=：A/=5、計算平均傳熱溫差℃6、冷卻水流量查水在℃的物性參數(shù)：=7、概算所需傳熱面積假設熱流密度=5500w/㎡，則8、初步規(guī)劃冷凝器結(jié)構(gòu)取管內(nèi)的流速v=s，則每流程類管數(shù)m為取m=15,這樣管束總長等于=如流程數(shù)n=2,則冷凝器傳熱管有效長度為；傳熱總根數(shù)N=40根9、計算水側(cè)的換熱系數(shù)×w/㎡·k10、計算制冷劑測得冷凝換熱系數(shù)1）按公式（4—1）求水平光管管外冷凝換熱系數(shù)。由于=35，查物性表可得：=(m·k)，=，=(kg·k)，，=×N·s/㎡，=kg所以×=2010w/㎡·k2）計算水平肋管外的冷凝換熱系數(shù)。=肋片效率：=（=，查表的=）肋片的修正系數(shù)==所以，×2010=(㎡·k)3）計算水平肋管束外冷凝換熱系數(shù)(㎡·k)11、實際的熱流密度（）取污垢熱阻(㎡·k)/w，按公式=(㎡·k)其中：油膜熱阻取×㎡·k/w管壁熱阻=×㎡·k/w所以，實際熱流密度=5237w/㎡計算傳熱面積有效。12、計算實際傳熱面積布置管束Ac=㎡保持上面確定的m=15,n=2，冷凝器的有效管長為：=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。（由于沒有設備選型，此處為估計型號）。蒸發(fā)器的選擇計算蒸發(fā)器的預選由于此制冷系統(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。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)溫度比冷卻空氣的出口溫度低6~8℃，就是說，平均傳熱溫差約為11~13℃，取12℃.以外肋表面為基準的熱流密度約450~550.蒸發(fā)溫度已知為=2℃，有5℃過熱度，熱流密度K取35.換熱面積的計算傳熱面積：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=2504、蒸發(fā)器風量的確定風機的選擇選用與蒸發(fā)器配套的送風機，（資料不夠，數(shù)據(jù)有偏差），選用QF36-380型。其送風量為36000。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。根據(jù)型號選HL6-30型。2、水泵的選型:水流量為即：泵的流量為19m/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=300×200Pa=6mH2O局部阻力取則hd=×6=3mH2O冷凝器阻力約為hm=4mH2O冷卻塔在機房房頂，房頂距地面3m則hs=3mH2O冷卻塔噴嘴噴霧壓力，約等于5mH2O。ho=5mH2O安全系數(shù)取總揚程根據(jù)流量和揚程，選用立式管道離心泵80-250B型水泵，額定流量：20m3/h，額定揚程：30mH2O，額定功率為15kw，轉(zhuǎn)速：2900r/min，泵進、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)式冷風機作蒸發(fā)器，所以不需冷卻水系統(tǒng)。管徑的計算制冷劑在總管內(nèi)流量，=，=，排氣管內(nèi)制冷劑流速，吸氣管內(nèi)流速，冷凝器內(nèi)水流速，流量為，蒸發(fā)器風速，風量為。由公式：計算個管徑如下：吸氣水平管：選用吸氣立管：查R717上升吸氣立管最小負荷圖得選用排氣管：選用在分管中的流量排氣分管：選用吸氣分管：選用由于采用直接風冷式蒸發(fā)器，所以不用計算管徑。肋片間距由蒸發(fā)器型號決定。其它輔助設備的選擇計算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)驗選毛細管選用內(nèi)徑，長為無縫鋼管，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)量進行計算，但最大貯存量應不超過每小時制冷劑總循環(huán)量的1/3~1/2。同時，應考慮當環(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%。貯液器的容積按下列公式計算：由配套的ZA—可知其容積為：＞滿足要求。3、油氨分離器的選擇計算油分離器筒體直徑：壓縮機配套的YF—40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：配套的AF—65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，當冷凍站的制冷量為100~300KW時，選用120mm的集油器一臺。型號為：JY—100。6、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，當冷凍站標準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。其余輔助設備其余輔助設備根據(jù)經(jīng)驗選得，具體型號見設備清單。設備名稱設備型號緊急泄氨器KFA系列安全閥HPb59-1/H62過濾器QLJ1600-Ⅱ-Z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20mm厚的自熄型聚苯乙烯泡沫塑料，包裹在DN50裸露管外,50