制冷站設(shè)計(jì)指導(dǎo)書

制冷站設(shè)計(jì)指導(dǎo)書第一頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二

制冷設(shè)備的選擇計(jì)算

制冷站工藝設(shè)計(jì)是制冷技術(shù)課程中很重要的一項(xiàng)綜合性實(shí)際訓(xùn)練項(xiàng)目。在進(jìn)行制冷站工藝設(shè)計(jì)之前，必須了解和收集以下原始資料：（1）用戶要求：包括用戶需要的冷量及其變化情況，供冷方式，冷水的供回水溫度，用戶使用場所及其安裝方面的要求。第二頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二（2）水源資料：是指制冷站附近的地表水、地下水的水量、水溫、水質(zhì)等情況。（3）氣象條件：指當(dāng)?shù)氐淖罡吆妥畹蜌鉁亍⒋髿庀鄬穸?、?dāng)?shù)乇鶅鼍€的深度以及全年主導(dǎo)風(fēng)向和當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Φ?。?）地質(zhì)資料：是指制冷站所在地區(qū)土壤等級、承壓能力、地下水位和地震烈度等資料。（5）發(fā)展規(guī)劃：設(shè)計(jì)制冷站時(shí)，應(yīng)該了解制冷站的近期和遠(yuǎn)期發(fā)展規(guī)劃，以便在設(shè)計(jì)中考慮制冷站的擴(kuò)建余地。第三頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二

一、制冷設(shè)備的選擇計(jì)算

制冷設(shè)備的選擇計(jì)算主要是根據(jù)工藝的要求和系統(tǒng)總制冷量來確定的，是在耗冷量計(jì)算的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。制冷設(shè)備選擇的恰當(dāng)與否，將會影響到整個(gè)制冷裝置的運(yùn)行特性、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)以及運(yùn)行管理工作。制冷設(shè)備的選擇計(jì)算一般按下列步驟進(jìn)行：

第四頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二

1．確定制冷系統(tǒng)的總制冷量制冷系統(tǒng)的總制冷量，應(yīng)包括用戶實(shí)際所需要的制冷量，以及制冷系統(tǒng)本身和供冷系統(tǒng)冷損失，可按下式計(jì)算：

Q0=（1+A）Q

Q0—制冷系統(tǒng)的總制冷量(kW)；

Q—用戶實(shí)際所需要的制冷量(kW)，（1kcal/h=1.163W，美國冷噸1USRt=3.517kW，英國冷噸

1JRt=3.861kW，1P馬力=2500W）；

A—冷損失附加系數(shù)。

一般對于間接供冷系統(tǒng)，當(dāng)空調(diào)制冷量小于174kW時(shí)，A=0.15～0.20；當(dāng)空調(diào)制冷量為l74～l744kW時(shí)，A=0.10～0.15；當(dāng)空調(diào)制冷量大于l744kW時(shí)，A=O.05～O.07；對于直接供冷系統(tǒng)，A=0.05～0.07。第五頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二

2．確定制冷劑種類和系統(tǒng)形式

制冷劑的種類、制冷系統(tǒng)形式以及供冷方式，一般根據(jù)系統(tǒng)總制冷量、用戶所需的冷水流量、水溫以及使用條件來確定。

一般說來，對于空調(diào)工況制冷量大于350kW，而且對衛(wèi)生、安全沒有特殊要求時(shí)，均宜采用氨為制冷劑。當(dāng)空調(diào)工況制冷量小于350kW，而且對衛(wèi)生、安全要求較高的系統(tǒng)，或直接供冷系統(tǒng)，均應(yīng)采用對大氣環(huán)境無公害或低公害的氟利昂類制冷劑或替代工質(zhì)。在熱源條件合適或有廢熱可供利用的情況下，也可考慮采用吸收式或蒸汽噴射式制冷方式。

第六頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二

所謂制冷系統(tǒng)形式，是指使用多臺制冷壓縮機(jī)時(shí)，采用并聯(lián)系統(tǒng)還是單機(jī)組系統(tǒng)。制冷系統(tǒng)形式除與使用條件和使用要求有關(guān)外，還與整個(gè)系統(tǒng)的能量調(diào)節(jié)與自動控制方案有關(guān)。一般說來，對于制冷量較大，連續(xù)供冷時(shí)間較長，自動化程度要求較高的系統(tǒng)，均應(yīng)采用多機(jī)組并聯(lián)系統(tǒng)。

供冷方式是指直接供冷還是間接供冷，一般根據(jù)工程的實(shí)際需要來確定。例如，大中型集中式空調(diào)系統(tǒng)，均宜采用間接供冷方式；而冷庫的冷排管，則宜采用直接供冷方式。

此外，應(yīng)根據(jù)總制冷量的大小和當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件及水源情況，初步確定冷凝器的冷卻方式以及冷凝器的形式，并根據(jù)供冷方式和使用冷媒的種類，初步確定蒸發(fā)器的形式。

第七頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二

3．確定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工況

制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工況包括蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、以及壓縮機(jī)的吸氣溫度和過冷溫度。（1）冷凝溫度tk

冷凝溫度是指制冷劑在冷凝器中液化時(shí)的溫度，其值與冷卻介質(zhì)、冷凝器的形式以及傳熱溫差有關(guān)。

①采用水冷式冷凝器時(shí)

tk=ts2+(4~6)(℃)

ts2=ts1+△t(℃)

或：

(℃)公式中：

ts1—冷卻水進(jìn)冷凝器的水溫(℃)，根據(jù)冷卻水的使用情況確定，對于使用冷卻塔的循環(huán)水系統(tǒng)，ts1

=ts+△ts第八頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二

ts—當(dāng)?shù)叵募臼彝馄骄磕瓴槐ＷC50h的濕球溫度(℃)；

△ts—安全值，對于自然通風(fēng)冷卻塔，△ts=

5~7(℃)；對于機(jī)械通風(fēng)冷卻塔，△ts=3~4(℃)。

ts2—冷卻水出冷凝器的水溫(℃)，一般不超過35℃，并且與冷卻水在冷凝器中的溫升△t有關(guān)，△t值因冷凝器結(jié)構(gòu)不同而異。立式殼管式冷凝器：△t=2~4(℃)臥室或組合式冷凝器：△t=4~8(℃)

淋激式冷凝器：△t=2~3(℃)②采用風(fēng)冷式或蒸發(fā)式冷凝器時(shí)冷凝溫度可用下式計(jì)算：

tk=ts+(5~10)(℃)第九頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二

（2）蒸發(fā)溫度to

蒸發(fā)溫度是指制冷劑在蒸發(fā)器中沸騰時(shí)的溫度，其值與所采用的冷媒種類以及蒸發(fā)器的形式有關(guān)。

①以淡水或鹽水為冷媒，采用螺旋管或直立管水箱式蒸發(fā)器時(shí)，to=tl2-(4~6)(℃)采用臥式殼管式蒸發(fā)器時(shí)，

to=tl2-(2~4)(℃)tl2—冷媒出蒸發(fā)器的溫度(℃)；

②以空氣為冷媒，采用直接蒸發(fā)式空氣冷卻器時(shí)

to=t’2-(8~12)(℃)t’2—空氣冷卻器出口空氣的干球溫度(℃)；

③冷藏庫用冷排管

to=t-(5~10)(℃)

t—冷庫溫度，庫溫越低，溫差越小。第十頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二

（3）過冷溫度tu

過冷溫度是指系統(tǒng)中設(shè)置過冷器，或當(dāng)系統(tǒng)中使用臥式殼管式或套管式冷凝器時(shí)，用增大冷凝面積5%~10%的方法過冷，使制冷劑在冷凝壓力下，其溫度低于冷凝溫度的溫度。

tu=tk-(3~5)(℃)

對于立式殼管式冷凝器，則不考慮過冷。

（4）壓縮機(jī)吸氣溫度t1

壓縮機(jī)吸氣溫度一般與壓縮機(jī)吸氣管的長短和保溫程度有關(guān)。一般以氨為制冷劑時(shí)：

t1=to+(5~8)(℃)以氟利昂為制冷劑，采用回?zé)嵫h(huán)時(shí)，則應(yīng)根據(jù)回?zé)崞髦袩崞胶怅P(guān)系式，確定吸氣溫度，或取

t1=15(℃)

工況確定后，就可在制冷劑的P-h圖上確定整個(gè)制冷的理論循環(huán)，并進(jìn)行理論循環(huán)的熱力計(jì)算。第十一頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二4．選擇制冷壓縮機(jī)和電動機(jī)壓縮機(jī)的選擇計(jì)算，主要是根據(jù)制冷系統(tǒng)總制冷量及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工況，確定壓縮機(jī)的臺數(shù)、型號和每臺壓縮機(jī)的制冷量以及配用電動機(jī)的功率。

（1）壓縮機(jī)的選擇原則1）壓縮機(jī)型式的選擇常用的制冷壓縮機(jī)有活塞式、離心式和螺桿式等不同型式。對一般小型冷藏庫、小型空調(diào)冷凍站的設(shè)計(jì)多采用活塞式和螺桿式；用作空調(diào)冷源的大、中型冷凍站的設(shè)計(jì)，一般采用離心式和螺桿式制冷壓縮機(jī)。第十二頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二

2）壓縮機(jī)臺數(shù)的選擇

壓縮機(jī)臺數(shù)應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)總制冷量來確定：

m一壓縮機(jī)臺數(shù)；QOg一每臺壓縮機(jī)設(shè)計(jì)工況下的制冷量(kW)。選擇壓縮機(jī)時(shí)，臺數(shù)不宜過多，除全年連續(xù)使用的以外，一般不考慮備用。對于制冷量大于l744kW的大、中型冷凍站，壓縮機(jī)不宜少于兩臺，而且應(yīng)選擇相同系列的壓縮機(jī)。這樣壓縮機(jī)的備件可以通用，也便于維護(hù)管理。第十三頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二

3）壓縮機(jī)級數(shù)的選擇

壓縮機(jī)級數(shù)應(yīng)根據(jù)沒計(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)

時(shí)，應(yīng)采用單級壓縮機(jī)；當(dāng)

時(shí)，則應(yīng)采用兩級壓縮機(jī)，若以Rl2、R22或Rl34a為制冷劑，當(dāng)

時(shí)，應(yīng)采用單級壓縮機(jī)；當(dāng)

時(shí)，則應(yīng)采用兩級壓縮機(jī)。第十四頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二（2）壓縮機(jī)制冷量的計(jì)算每臺活塞式制冷壓縮機(jī)在設(shè)計(jì)工況下制冷量的計(jì)算方法有三種：

1）根據(jù)壓縮機(jī)的理論輸氣量計(jì)算制冷量

壓縮機(jī)的制冷量Q0g可由壓縮機(jī)的理論輸氣量qv.th乘以設(shè)計(jì)工況下的輸氣系數(shù)λ及單位容積制冷量qV求得：

Q0g=qv.thλqV

第十五頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二

2）由冷量換算公式計(jì)算壓縮機(jī)的制冷量

同一臺壓縮機(jī)在不同的工況下，制冷量是不同的。壓縮機(jī)銘牌上的制冷量，一般是指名義工況或標(biāo)準(zhǔn)工況下的制冷量。工況改變后的制冷量可進(jìn)行換算。冷量的換算公式是根據(jù)同一臺制冷壓縮機(jī)在不同工況下理論輸氣量不變的原則推導(dǎo)的，即

qv.th(A)=qv.th(B)(A)、(B)分別表示兩種不同的工況。設(shè)(A)為名義工況（或標(biāo)準(zhǔn)工況），則壓縮機(jī)在該工況下的制冷量為：Q0(A)=qv.th(A)λ(A)qV(A)第十六頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二

設(shè)(B)為設(shè)計(jì)工況，則壓縮機(jī)在該工況下的制冷量為：Q0(B)=qv.th(B)λ(B)qV(B)

由于qv.th(A)=qv.th(B)，則

如果已知工況(A)的制冷量，則工況(B)時(shí)的制冷量為

Ki一壓縮機(jī)制冷量換算系數(shù)，可查制冷工程設(shè)計(jì)手冊，或空調(diào)工程設(shè)計(jì)手冊。第十七頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二

每一種型號的制冷壓縮機(jī)都有其特定的性能曲線，因此可以根據(jù)設(shè)計(jì)工況，在性能曲線圖上查得該工況下的制冷量。利用壓縮機(jī)的性能曲線圖，不但能求出不同工況下的制冷量，而且還能確定不同工況下的軸功率。

3）根據(jù)壓縮機(jī)的特性曲線確定壓縮機(jī)的制冷量第十八頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二（3）壓縮機(jī)軸功率及配用電動機(jī)功率的計(jì)算每臺活塞式制冷壓縮機(jī)在設(shè)計(jì)工況下制冷量的計(jì)算方法有三種：制冷壓縮機(jī)的軸功率Pe(kW)可按第12章有關(guān)公式計(jì)算：

pt—壓縮機(jī)的理論功率(kW)。制冷壓縮機(jī)配用電動機(jī)的功率P(kW)可按第12章有關(guān)公式計(jì)算：

第十九頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二（4）壓縮機(jī)氣缸套冷卻水量的計(jì)算冷卻壓縮機(jī)氣缸套的冷卻水量可按下式計(jì)算：

Gy—壓縮機(jī)氣缸套冷卻水量(kg／s)；

ξ一冷卻水帶走的熱量占全部熱量的百分比，一般取0.13~0.18；△t

—?dú)飧姿走M(jìn)、出水的溫度差，一般為5～10℃。此外，對于氨和R22壓縮機(jī)的冷卻水量，還可以按壓縮機(jī)理論排氣量計(jì)算，即1m3／h排氣量需冷卻水約5kg／h。第二十頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二

二、冷凝器的選擇計(jì)算

冷凝器的選擇計(jì)算主要是確定冷凝器的傳熱面積，選定適當(dāng)型號的冷凝器，并計(jì)算冷凝器的冷卻水用量。1.冷凝器的選擇原則冷凝器的選擇取決于當(dāng)?shù)氐乃疁?、水質(zhì)、水源、氣候條件，以及壓縮機(jī)房布置要求等因素。一般在冷卻水水質(zhì)較差、水溫較高、水量比較充裕的地區(qū)，宜采用立式冷凝器；水質(zhì)較好且水溫較低的地區(qū)，宜采用臥式殼管式或組合式冷凝器；在缺乏水源或夏季室外空氣濕球溫度較低的地區(qū)，可采用蒸發(fā)式冷凝器。如果冷卻水采用循環(huán)冷卻供水方式，可根據(jù)制冷設(shè)備布置的要求進(jìn)行合理選擇。第二十一頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二

2.冷凝器熱負(fù)荷計(jì)算冷凝器的熱負(fù)荷可按下式進(jìn)行計(jì)算：Qk=qm(h2-h3)

Qk一冷凝器的熱負(fù)荷(kW)；

qm一冷凝器的制冷劑質(zhì)量流量(kg／s)；

h2一壓縮機(jī)排氣的比焓(kJ／kg)；h3一制冷劑液體出冷凝器的比焓(kJ／kg)。冷凝器熱負(fù)荷也可近似按下式進(jìn)行計(jì)算：

Qk

=Q0+Pi=(1.15~1.20)

Q0Q0

—制冷劑在計(jì)算工況下的制冷量(kW)；

Pi—壓縮機(jī)在計(jì)算工況下的指示功率(kW)。

第二十二頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二

3.冷凝器傳熱面積計(jì)算冷凝器的傳熱計(jì)算公式如下：Qk=kAK△tm

Qk一冷凝器的熱負(fù)荷(kW)；

k一冷凝器的傳熱系數(shù)[W／(m2.K)]；

AK一冷凝器的傳熱面積(m2)；

△tm一制冷劑與冷卻介質(zhì)之間的對數(shù)平均溫差(℃)，計(jì)算公式如下：

ts1

—冷卻水進(jìn)冷凝器的溫度(℃)；

ts2—冷卻水出冷凝器的溫度(℃)。

第二十三頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二所以，只要知道了Qk、k、

△tm就可以計(jì)算出所需要的傳熱面積AK了。此外，冷凝器的傳熱面積還可以根據(jù)冷凝器的熱流密度來計(jì)算：

qA一冷凝器的單位面積熱負(fù)荷(W／m2)。

第二十四頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第二十五頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二鑒于冷凝器使用一段時(shí)間后，由于污垢的影響，會降低其傳熱性能，因此，選擇冷凝器時(shí)，其計(jì)算面積應(yīng)有10％～15％的裕量。此外，若系統(tǒng)中不設(shè)過冷器時(shí)，臥式殼管式冷凝器的傳熱面積也可再加大5％～10％，以保證液態(tài)制冷劑有3～5℃的過冷度。根據(jù)所確定的冷凝器的傳熱面積，并參考壓縮機(jī)臺數(shù)及系統(tǒng)形式等因素，確定冷凝器的臺數(shù)，并查有關(guān)設(shè)計(jì)手冊或設(shè)備樣本，選擇合適型號的冷凝器。第二十六頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二

4.冷凝器冷卻水量計(jì)算冷凝器的冷卻水量是根據(jù)冷凝器的熱負(fù)荷和冷卻水的進(jìn)出口溫差來確定：

Gs一冷凝器的冷卻水量(kg/s)；

Cp一冷卻水的定壓比熱[kJ／(kg.K)]，淡水的

Cp=4.186[kJ／(kg.K)]，海水的Cp=4.312

[kJ／(kg.K)]p

根據(jù)冷凝器的冷卻水量Gs和壓縮機(jī)氣缸套的冷卻水量Gy之和，查制冷工程設(shè)計(jì)，或空調(diào)工程設(shè)計(jì)，或設(shè)備樣本，即可選擇出合適型號的冷卻塔或其他冷水設(shè)備。第二十七頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二三、蒸發(fā)器的選擇計(jì)算

蒸發(fā)器的選擇計(jì)算主要是確定蒸發(fā)器的傳熱面積，選擇適當(dāng)型號的蒸發(fā)器，并計(jì)算載冷劑的循環(huán)量。1.蒸發(fā)器的選擇原則蒸發(fā)器型式的選擇，應(yīng)根據(jù)制冷劑和載冷劑的種類，以及空調(diào)系統(tǒng)空氣處理室的結(jié)構(gòu)型式而確定。若空氣處理室使用水冷式表面冷卻器，以氨為制冷劑時(shí)，宜采用臥式殼管式蒸發(fā)器；以氟利昂為制冷劑時(shí)，宜采用干式殼管式蒸發(fā)器。采用臥式殼管式蒸發(fā)器以淡水作載冷劑時(shí)，應(yīng)注意控制好蒸發(fā)溫度，以防止載冷劑水凍結(jié)損壞蒸發(fā)器。如果空氣處理室采用噴淋冷水處理空氣時(shí)，則宜采用直立管式或螺旋管式蒸發(fā)器。當(dāng)蒸發(fā)器被用來直接冷卻空氣時(shí)，則應(yīng)采用冷卻排管或冷風(fēng)機(jī)。第二十八頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二

2.蒸發(fā)器傳熱面積計(jì)算蒸發(fā)器的傳熱面積計(jì)算公式如下：

k一蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)[W／(m2.K)]；

A0一蒸發(fā)器的傳熱面積(m2)；

qA一蒸發(fā)器的單位面積熱負(fù)荷(W/m2)；

△tm一制冷劑與載冷劑之間的對數(shù)平均溫差(℃)，計(jì)算公式如下：

tl1

—冷水進(jìn)蒸發(fā)器的溫度(℃)；

tl2—冷水出蒸發(fā)器的溫度(℃)。第二十九頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第三十頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二

一般若以鹽水作載冷劑，進(jìn)出蒸發(fā)器的鹽水溫差約取tl1-tl2=2～3℃；若以淡水作載冷劑，則取tl1-tl2=5℃。根據(jù)計(jì)算出的蒸發(fā)器傳熱面積，并考慮10％～15％的裕量，再參考壓縮機(jī)臺數(shù)、系統(tǒng)形式、運(yùn)行要求等，確定蒸發(fā)器臺數(shù)，并選擇合適型號的蒸發(fā)器。第三十一頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二

3.載冷劑水循環(huán)量計(jì)算

載冷劑水循環(huán)量是根據(jù)蒸發(fā)器的熱負(fù)荷和載冷劑水的進(jìn)出口溫差來確定的：

GL一載冷劑水循環(huán)量(kg/s)；

Cp一載冷劑水的定壓比熱[kJ／(kg.K)]，與冷卻水相同，淡水的Cp=4.186[kJ／(kg.K)]，海水的Cp=4.312

[kJ／(kg.K)]。第三十二頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二四、其他輔助設(shè)備的選擇計(jì)算

1.油分離器的選擇計(jì)算一些壓縮機(jī)組配套生產(chǎn)廠家已提供了油分離器，例如125系列及100系列的制冷壓縮機(jī)，大都配有油分離器，因而不必另行選配。如果壓縮機(jī)本身沒有配套的油分離器，則需要另行選配油分離器。油分離器的尺寸，可以根據(jù)進(jìn)、出氣管管徑選擇，也可以根據(jù)所需要的桶體直徑選擇。兩種選擇方法均可按下式進(jìn)行計(jì)算：第三十三頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二d一油分離器進(jìn)、出氣管管徑(m)；

D一油分離器筒體直徑(m)；

qv.th一壓縮機(jī)理論輸氣量(m3／s)；

v1一壓縮機(jī)吸人氣體的比體積(m3／kg)；

λ一壓縮機(jī)的輸氣系數(shù)；

v2一壓縮機(jī)排出氣體的比體積(m3／kg)；

ω一油分離器進(jìn)氣管內(nèi)氣流速度，一般ω=10~25m／S。

ω一可以表示油分離器簡體內(nèi)氣流速度，填料式油分離器氣流通過填料層的速度為0.4～0.5m／s，其他型式的油分離器筒體內(nèi)氣流速度要求不超過0.8m／s。第三十四頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二根據(jù)計(jì)算出的油分離器筒體直徑D或進(jìn)氣管管徑d，查有關(guān)制冷工程設(shè)計(jì)手冊，即可選擇出合適型號的油分離器。此外，對于單臺壓縮機(jī)的油分離器，也可按壓縮機(jī)排氣管管徑直接進(jìn)行選配。2.貯液器的選擇計(jì)算貯液器容積按制冷劑循環(huán)量進(jìn)行計(jì)算，但最大貯存量應(yīng)不超過每小時(shí)制冷劑總循環(huán)量的1/3～1/2。同時(shí)，應(yīng)考慮當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，貯液器內(nèi)的液體制冷劑因受熱膨脹造成的危險(xiǎn)，故其貯存量一般不超過整個(gè)容積的70％～80％。第三十五頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二貯液器的容積可按下式計(jì)算：

V

一貯液器的容積(m3)；

qm一系統(tǒng)內(nèi)制冷劑質(zhì)量流量(kg／s)；vR一冷凝溫度下液態(tài)制冷劑的比體積(m3／kg)；

β一液體充滿度，一般取0.7～0.8。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，并參考系統(tǒng)型式，可選用單臺或幾臺并聯(lián)使用的貯液器。幾臺貯液器并聯(lián)使用時(shí)，應(yīng)選用同一型號的產(chǎn)品。應(yīng)該指出，并不是所有的制冷系統(tǒng)都必須設(shè)置貯液器。對于小型制冷系統(tǒng)，由于系統(tǒng)內(nèi)制冷劑量較少，當(dāng)選用臥式殼管式冷凝器時(shí)，可利用冷凝器下部空間貯存部分制冷劑，在這種情況下可不再單獨(dú)設(shè)置貯液器。第三十六頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二

3.氣液分離器的選擇計(jì)算氣液分離器的桶體直徑可按下式計(jì)算：

D一氣液分離器筒體直徑(m)；

qv.th一壓縮機(jī)理論輸氣量(m3／s)；

λ一壓縮機(jī)的輸氣系數(shù)；

ω一氣液分離器內(nèi)氣流速度，一般ω=0.5m／S。第三十七頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二

4.集油器的選擇除了氟利昂制冷系統(tǒng)中不單獨(dú)設(shè)置集油器外，氨制冷系統(tǒng)中均應(yīng)設(shè)置集油器。集油器一般不進(jìn)行計(jì)算，而是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來選用。目前國內(nèi)生產(chǎn)的集油器有三種規(guī)格，其桶體直徑分別為159mm、219mm和325mm。當(dāng)冷凍站的制冷量小于250～300kW時(shí)，采用159mm的集油器一臺即可；當(dāng)制冷量為300～600kW時(shí)，宜選用219mm的集油器一臺；當(dāng)制冷量大于600kW時(shí)，則應(yīng)選用一臺325mm的集油器。第三十八頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二

5.不凝性氣體分離器的選擇一般蒸發(fā)溫度比較低，蒸發(fā)壓力小于大氣壓力的制冷系統(tǒng)，都應(yīng)設(shè)置不凝性氣體分離器；對于空調(diào)用氨制冷系統(tǒng)，由于運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)壓力總是高于大氣壓力，所以可以不設(shè)不凝性氣體分離器。但由于制冷系統(tǒng)排空不徹底，充灌制冷劑或補(bǔ)充潤滑油，以及設(shè)備檢修、更換零件等過程中，都會有空氣殘留或混入系統(tǒng)，因而，氨制冷系統(tǒng)一般均應(yīng)設(shè)置不凝性氣體分離器。對于中小型氟利昂制冷系統(tǒng)，不凝性氣體排放是用冷凝器上的放空閥，很少單獨(dú)設(shè)置不凝性氣體分離器。第三十九頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二不凝性氣體分離器一般不進(jìn)行計(jì)算，而是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選用。目前生產(chǎn)的不凝性氣體分離器主要有兩種規(guī)格，其筒體直徑分別為108mm(小號)和219mm(大號)。當(dāng)冷凍站總制冷量小于1163kW時(shí)，宜采用一臺小號不凝性氣體分離器；當(dāng)冷凍站制冷量大于1163kW時(shí)，則應(yīng)采用一臺大號不凝性氣體分離器。6.緊急泄氨器目前生產(chǎn)的緊急泄氨器品種較少，多為SA-25型，簡體直徑D=108mm，任何規(guī)模的氨制冷系統(tǒng)均可采用。

第四十頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二

冷凍站的設(shè)計(jì)要求

及制冷設(shè)備的布置原則

1．冷凍站的設(shè)計(jì)要求

1)冷凍站應(yīng)盡量靠近空調(diào)機(jī)房，以便縮短載冷劑水管道，減少冷損失和節(jié)省基建投資。規(guī)模較小的氟利昂制冷設(shè)備可以設(shè)置在空調(diào)機(jī)房內(nèi)；小型氨冷凍站可以附設(shè)在一些不重要的廠房的一端，但需要用墻隔開，機(jī)器設(shè)備問不宜與廠房直接連通，并且應(yīng)盡量避免西曬；規(guī)模較大的冷凍站，特別是氨冷凍站，應(yīng)該單獨(dú)修建。

2)冷凍站應(yīng)布置在全廠廠區(qū)夏季主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)。在動力站區(qū)域內(nèi)，一般應(yīng)布置在乙炔站、鍋爐房、煤氣站、堆煤場等散發(fā)塵埃建筑物的上風(fēng)側(cè)，以保證冷凍站的清潔和安全。

第四十一頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二

3)冷凍站的位置應(yīng)盡量靠近冷卻水源和電源，以節(jié)省管線。

4)氨冷凍站應(yīng)遠(yuǎn)離人員密集的場所，以及有貴重設(shè)備的房間，以免在發(fā)生事故時(shí)造成重大損失。

5)規(guī)模較小的冷凍站一般不分間。規(guī)模較大的冷凍站可按不同情況分別設(shè)置機(jī)器問、設(shè)備間、水泵間、變電間，以及維修室、值班室、貯存室等。機(jī)器間用以布置制冷壓縮機(jī)、電動機(jī)和調(diào)節(jié)站。設(shè)備間用以布置臥式冷凝器、蒸發(fā)器及貯液器等輔助設(shè)備。水泵間用以布置載冷劑水泵和冷卻水泵。變電間用以布置專用變壓器等。機(jī)器間和設(shè)備問考慮設(shè)備安裝及拆修時(shí)的起吊高度，氟利昂制冷機(jī)房的凈空高度應(yīng)不小于3.6m；氨制冷機(jī)房不小于4.8m。

第四十二頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二

6)冷凍站一般要求為單層建筑，采用二級耐火材料或不燃材料建造，并設(shè)有兩個(gè)不相鄰的出人口，其中一個(gè)出入口應(yīng)考慮設(shè)備安裝要求的凈面積。冷凍站的門窗均應(yīng)向外開啟。氨冷凍站一般不宜設(shè)置在樓內(nèi)地下室中。

7)冷凍站應(yīng)有每小時(shí)不少于3次換氣的自然通風(fēng)。氨冷凍站還應(yīng)有每小時(shí)不少于7次換氣的事故通風(fēng)設(shè)備。

8)氨制冷壓縮機(jī)配用的電動機(jī)必須采用防爆型，同時(shí)應(yīng)在站房內(nèi)設(shè)置必要的消防和安全器材。第四十三頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二

2．設(shè)備布置原則

1)

冷凍站內(nèi)的設(shè)備布置應(yīng)保證操作、檢修方便，同時(shí)盡可能使設(shè)備布置緊湊，以節(jié)省建筑面積。

2)

壓縮機(jī)必須設(shè)置在室內(nèi)，并應(yīng)有減振基礎(chǔ)。若有數(shù)臺壓縮機(jī)，可根據(jù)壓縮機(jī)的臺數(shù)，在機(jī)器間排成一列或雙列。機(jī)器間的操作通道不宜過長，一般不大于12m。兩臺壓縮機(jī)之間的距離應(yīng)滿足抽出壓縮機(jī)曲軸所需要的地方，一般不小于1m。其他制冷設(shè)備可根據(jù)具體情況，設(shè)置在室內(nèi)、室外或敞開式建筑物內(nèi)。第四十四頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二

3)

立式、蒸發(fā)式、淋激式冷凝器，應(yīng)設(shè)置在室外并離機(jī)房出入口較近的地方。冷凝器的冷卻水水池離機(jī)房等建筑物墻面的距離，一般應(yīng)不小于3m，以避免冷卻水外濺時(shí)損壞墻面。冷凝器布置在室外時(shí)，應(yīng)盡量避免陽光的直接照射。蒸發(fā)式冷凝器的冷凝排管宜垂直于該地區(qū)夏季的主導(dǎo)風(fēng)向，以增強(qiáng)冷凝效果。臥式冷凝器和蒸發(fā)器通常布置在室內(nèi)。在布置臥式殼管式冷凝器和蒸發(fā)器時(shí)，應(yīng)留有清洗和更換傳熱管子的空間位置。第四十五頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二

4)

輔助設(shè)備的布置應(yīng)符合工藝流程。貯液器的位置應(yīng)靠近冷凝器，其安裝高度應(yīng)能保證制冷劑液體依靠重力從冷凝器自行流入貯液器。貯液器應(yīng)盡量設(shè)置在室內(nèi)，若布置在室外時(shí)，應(yīng)特別注意防止陽光的直接照射。第四十六頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二

集油器應(yīng)設(shè)置于各放油設(shè)備的附近或室外。不凝性氣體分離器一般靠墻設(shè)置。集油器和不凝性氣體分離器布置在室內(nèi)時(shí)，其放油管和放空氣管均應(yīng)用金屬管或橡膠管連于室外，以保證操作安全。緊急泄氨器及緊急泄氨器的泄氨閥，均應(yīng)設(shè)置在外門附近便于操作的地方。

5)制冷壓縮機(jī)及其他設(shè)備的布置，必須符合流程順序，并應(yīng)盡可能使連接管路簡短，流向通暢。設(shè)備及管路上的壓力表、溫度計(jì)等儀表，應(yīng)設(shè)置在光線比較好且便于觀察的地方。

6)設(shè)備布置的間距應(yīng)符合下表的要求。

第四十七頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第四十八頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二

制冷系統(tǒng)管路的設(shè)計(jì)

1．制冷系統(tǒng)管路計(jì)算

制冷劑管道直徑的確定，應(yīng)綜合考慮經(jīng)濟(jì)、壓力損失和回油等因素。從初投資的角度來看，管徑小則比較經(jīng)濟(jì)，但是，管徑的減小將增加壓力損失，從而引起壓縮機(jī)的吸氣壓力降低，排氣壓力升高，導(dǎo)致壓縮機(jī)制冷能力降低和單位制冷量耗電量增加。對氟利昂系統(tǒng)，如果吸氣管徑選擇不當(dāng)，會使?jié)櫥突赜筒涣?，從而給系統(tǒng)的運(yùn)行帶來不良影響，因此不希望管路的壓力損失過大。

第四十九頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二

通常氨制冷壓縮機(jī)的吸氣管路壓力損失，不宜超過相當(dāng)蒸發(fā)溫度降低0.5℃；排氣管壓力損失，不宜超過相當(dāng)冷凝溫度升高0.5℃

。氟利昂制冷系統(tǒng)的吸氣管壓力損失，不宜超過相當(dāng)蒸發(fā)溫度降低1℃；排氣管壓力損失，不宜超過相當(dāng)冷凝溫度升高1℃。第五十頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二制冷系統(tǒng)的管徑可按下式計(jì)算：

di一制冷劑管道的直徑(m)；

qm一制冷劑的質(zhì)量流量壓縮機(jī)理論輸氣量(kg／s)；vR一制冷劑的比體積(m3／kg)；

ω一制冷劑在管道中的流速，見下表。第五十一頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二

根據(jù)上述公式計(jì)算出制冷劑管徑后，還應(yīng)該參照上表校核其壓力損失是否超過允許的數(shù)值。如果壓力損失大于允許值，則應(yīng)選取較低的流速重新計(jì)算，直至符合要求為止。第五十二頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二制冷劑管路的壓力損失，包括直管段的沿程阻力損失和管件的局部阻力損失兩部分。為了計(jì)算方便，常把各管件的局部阻力損失折合成某一管長的沿程阻力損失，所折合成的長度稱為當(dāng)量長度。這樣，管路系統(tǒng)某管段的總計(jì)算長度，等于直線管段的長度與各管件的當(dāng)量長度之和。因此，該管段的壓力損失為：第五十三頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二制冷系統(tǒng)管段的壓力損失可按下式計(jì)算：

△p一計(jì)算管段的壓力損失(Pa)；

fm一摩擦阻力系數(shù)；

ρ一制冷劑的密度(kg/m3)；

L一直線管段長度(m)；Ld一局部管件的當(dāng)量長度(m)，常用管件的當(dāng)量長度可參照下表計(jì)算。第五十四頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第五十五頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二

摩擦阻力系數(shù)fm與制冷劑流態(tài)有關(guān)，當(dāng)雷諾數(shù)Re=2300～105時(shí)，

當(dāng)Re＜2300時(shí)，

當(dāng)Re＞2300時(shí)，

光滑的純銅管或黃銅管，fr=1；新鋼管，fr=1.11；舊鋼管，fr=1.56。第五十六頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二

氟利昂制冷系統(tǒng)的吸氣管徑，除應(yīng)滿足以上要求外，還有一個(gè)重要問題必須注，這就是應(yīng)能保證潤滑油順利地返回制冷壓縮機(jī)。壓縮機(jī)工作過程中，被壓縮機(jī)排氣帶人冷凝器的那部分潤滑油溶解在液態(tài)制冷劑中。然而在蒸發(fā)器中，由于液態(tài)氟利昂吸熱氣化，而潤滑油仍為液態(tài)，這樣就使?jié)櫥团c氟利昂幾乎完全分離開來，低壓氣態(tài)制冷劑過熱度越大，分離就越完全。因此，設(shè)計(jì)壓縮機(jī)吸氣管路時(shí)，應(yīng)考慮如何使分離出的潤滑油順利返回壓縮機(jī)。第五十七頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二向下的吸氣管或水平吸氣管，潤滑油可靠重力流回壓縮機(jī)。對于上升的吸氣管，只有當(dāng)管內(nèi)氣流速度足夠大時(shí)，才能把潤滑油帶回壓縮機(jī)。為了攜帶潤滑油，R22上升立管中的最低氣流速度如下圖所示。實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，上升立管的氣流速度應(yīng)為圖中所列數(shù)值的1.25倍。

第五十八頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第五十九頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二

為了簡化管路計(jì)算，制冷系統(tǒng)管徑的確定也可應(yīng)用線算圖進(jìn)行。一些制冷設(shè)計(jì)手冊和資料都給出了氨和氟利昂的線算圖，可供制冷管徑計(jì)算時(shí)使用。第六十頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二

2．制冷系統(tǒng)管路的布置原則

管路的布置力求簡捷，符合工藝流程，縮短線路，減少部件，以達(dá)到減少阻力、冷損失、泄漏及降低材料消耗的目的。此外，還應(yīng)考慮切換的靈活性、運(yùn)行的可靠性及切斷檢修的可能性。1)氨制冷系統(tǒng)的管道一律采用無縫鋼管，禁止使用銅或銅合金管及其管件。氟利昂制冷系統(tǒng)管道通常采用銅管。當(dāng)管徑超過25mm時(shí)，為了節(jié)約有色金屬材料，一般也采用無縫鋼管。第六十一頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二

2)為了縮短管線，減少系統(tǒng)的壓力降和制冷劑的充灌量，配管應(yīng)盡可能短而直。同時(shí)應(yīng)考慮操作和檢修方便，不妨礙對壓縮機(jī)和其他沒備的正常觀察和管理，不妨礙設(shè)備的檢修和交通通道及門、窗的開關(guān)。3)氨制冷系統(tǒng)的管路一律采用焊接接口。設(shè)備或閥門帶有法蘭的可用法蘭連接。在氟利昂制冷系統(tǒng)中，管道一般也采用焊接連接。管道與設(shè)備或閥件之間可用法蘭連接，但注意不得使用天然橡膠墊料，也不能涂礦物油，必要時(shí)可涂甘油。管徑在20mm以下的銅管需要拆卸部位，應(yīng)采用帶螺紋和喇叭口的接頭螺紋連接。第六十二頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二

為了避免泄漏，應(yīng)盡量減少連接管件。各種管路原則上均采用煨制彎頭，彎曲半徑一般不小于4倍管道外徑。如因敷設(shè)地方尺寸限制，對管徑較大的管路，允許彎曲半徑不小于其外徑的2.5倍。4)管道布置時(shí)，除特殊要求之外，一般情況下液體管道不應(yīng)有局部向上凸起的彎曲現(xiàn)象，氣體管道不應(yīng)有局部向下凹陷的彎曲現(xiàn)象，以免產(chǎn)生“氣囊”和“液囊”，阻礙液體和氣體通過。5)管道一般應(yīng)用支架、吊架固定在梁、柱、樓板和墻上。支、吊架的最大允許間距見下表。在布置需要保溫的冷管路時(shí)，應(yīng)考慮保溫層的厚度。一般管道外表面或保溫層最外層距墻、柱不小于150mm。第六十三頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第六十四頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二

6)壓縮機(jī)的吸氣管和排氣管敷設(shè)在同一支架或吊架上時(shí)，應(yīng)將吸氣管道敷設(shè)在排氣管道的下面。數(shù)根平行管之間應(yīng)留有一定的安裝、檢修距離。一般情況下，管道間凈距離不應(yīng)小于200～250mm。7)管道的敷設(shè)高度應(yīng)符合下表的要求，管路和支架、吊架布置時(shí)，應(yīng)考慮壓縮機(jī)排氣管路的熱膨脹，一般均利用管路彎曲部分進(jìn)行自然補(bǔ)償，不設(shè)置伸縮器。第六十五頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二8)從液體主管接出支管時(shí)，一般應(yīng)從主管的底部接出。從氣體主管接出支管時(shí)，一般應(yīng)從主管的上部或者從側(cè)面接出。9)管道穿過墻壁和頂棚時(shí)，應(yīng)設(shè)置套管，以便管道因溫度變化而伸縮。如系低溫管道，還應(yīng)考慮留有足夠厚度的隔熱層。對于壓縮機(jī)排氣管道，在穿過易燃墻壁和樓板時(shí)，應(yīng)采用不燃材料進(jìn)行隔離。10)管道布置在地溝內(nèi)時(shí)，溝底應(yīng)有不小于0.01的排水坡度，并應(yīng)在溝底的最低點(diǎn)設(shè)置地漏或其他排水裝置。11)制冷設(shè)備之間連接管道的敷設(shè)坡度、坡向應(yīng)符合下表的要求。第六十六頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二第六十七頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二

12)當(dāng)兩臺壓縮機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，在壓縮機(jī)的排氣管上或在油分離器的出口處，應(yīng)裝有止回閥，防止一臺壓縮機(jī)工作時(shí)，在未工作的壓縮機(jī)出口處有較多的氨氣不斷冷凝成液態(tài)，起動時(shí)造成液體沖缸事故。

13)如果兩臺氟利昂壓縮機(jī)并聯(lián)運(yùn)行，為了保證潤滑油的均衡，兩臺壓縮機(jī)曲軸箱之間的上部，應(yīng)裝有均壓管，下部應(yīng)裝有均油管，如圖所示。

第六十八頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二14)對于不設(shè)油分離器的氟利昂壓縮機(jī)，當(dāng)冷凝器高于壓縮機(jī)2.5m以上時(shí)，在壓縮機(jī)的排氣管上應(yīng)設(shè)置一個(gè)分油環(huán)，如圖所示，以防止壓縮機(jī)停止運(yùn)行時(shí)，較多的潤滑油經(jīng)排氣管返回壓縮機(jī)，致使再起動時(shí)造成沖缸事故。第六十九頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二15)當(dāng)蒸發(fā)器高于制冷壓縮機(jī)時(shí)，為了防止停機(jī)時(shí)液態(tài)制冷劑從蒸發(fā)器流人壓縮機(jī)，蒸發(fā)器的出氣管應(yīng)首先向上彎曲至蒸發(fā)器的最高點(diǎn)，再向下通至壓縮機(jī)如圖所示。第七十頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期二16)當(dāng)冷凝器高于蒸發(fā)器時(shí)，為了防止停機(jī)后液體進(jìn)入蒸發(fā)器，供液管至少應(yīng)抬高2m以后再通至蒸發(fā)器，如圖所示。但是，如果膨脹閥前設(shè)有電磁閥時(shí)，可不必如此連接。第七十一頁，共