低溫風(fēng)冷熱泵模塊機(jī)組設(shè)計(jì)計(jì)算書(KAW-025GRE)

設(shè)計(jì)計(jì)算書設(shè)計(jì)計(jì)算書10/14

設(shè)機(jī)型:

計(jì) 計(jì) 算 書風(fēng)冷低溫?zé)岜美錈崴畽C(jī)組KAW-25GRE審核:一、設(shè)計(jì)要求1、性能參數(shù)：制冷量：25kW；制熱量：28kW。2、功能模式：制冷、制熱。3、名義工況：A、室外環(huán)境-15℃下，機(jī)組制熱COP≥2.0。B、制冷：使用側(cè)出水溫度7℃，水流量為0.172m3〔h·k，室外干球溫度3℃；C、制熱：使用側(cè)出水溫度4℃，水流量為0.172m3h·k濕球溫度7/℃。4、相關(guān)法律法規(guī)要求A、GB/T18430.2-2023 蒸汽壓縮循環(huán)冷水〔熱泵〕機(jī)組B、GB/T10870-2023 容積式和離心式冷水〔熱泵〕機(jī)組性能試驗(yàn)方法C、JB8654容積式和離心式冷水〔熱泵〕機(jī)組安全要求5、構(gòu)造要求：在現(xiàn)有模塊機(jī)根底上更改。6、掌握要求：實(shí)現(xiàn)正常制冷、熱泵工況，并確保在室外環(huán)境-20℃下能安全運(yùn)行。72.2/臺(tái)。二、設(shè)計(jì)計(jì)算1、總體設(shè)計(jì)機(jī)組制冷系統(tǒng)主要由谷輪蒸氣噴焓壓縮機(jī)、翅片式冷凝器、殼管式蒸發(fā)器、板換式經(jīng)濟(jì)器、枯燥過濾器、熱力膨脹閥、氣液分別器以及保護(hù)掌握裝置等組成。機(jī)組制冷系統(tǒng)主要功能是實(shí)現(xiàn)制冷、制熱、高能效超低溫制熱功能。制冷系統(tǒng)依據(jù)能量調(diào)整的要求，考慮到產(chǎn)品運(yùn)行工況及穩(wěn)定性要求，承受2臺(tái)谷輪壓縮機(jī)，從而使整個(gè)機(jī)組具有較好的性價(jià)比與運(yùn)行的穩(wěn)定性。掌握方面臨時(shí)借用現(xiàn)有模塊機(jī)掌握器。2、壓縮機(jī)的選擇計(jì)算2臺(tái)谷輪蒸氣噴焓壓縮機(jī)ZW61KS-TFP-542，電源三相。整個(gè)機(jī)組的制冷設(shè)計(jì)參數(shù)按：5K；2℃；5K；吸氣過熱度11K，查壓縮機(jī)相關(guān)樣本選擇性能參數(shù)如下表：工況壓縮機(jī)型號(hào)冷凝溫度蒸發(fā)溫度制冷量輸入功率名義制冷ZW61KS-TFP-54250℃2℃14.15kW4.44kW室外-15℃制熱48℃-21℃6.68kW3.88kW由上表可知：1〕名義制冷時(shí)：總制冷量：14.15×2×90%=25.47kW>25kW，總耗功：4.44×2=8.88kW；2〕室外-15℃制熱時(shí)：總制冷量：6.68×2×90%=12.02kW，總耗功：3.88×2=7.76kW；3、系統(tǒng)選擇設(shè)計(jì)計(jì)算系統(tǒng)流程圖1系統(tǒng)流程圖系統(tǒng)由2臺(tái)壓縮機(jī)、風(fēng)冷冷凝器、膨脹閥、殼管式蒸發(fā)器、板換式經(jīng)濟(jì)器等部件組成。名義制冷工況A〕系統(tǒng)循環(huán)過程50℃，過冷度為5℃。機(jī)組承受殼管式蒸發(fā)器，2℃，5℃。2系統(tǒng)循環(huán)壓焓圖21234凝器出口處狀態(tài)點(diǎn)，5611各狀態(tài)點(diǎn)的狀態(tài)參數(shù)狀態(tài)點(diǎn)MPa溫度℃m3/kgkJ/kgkJ/(kg·℃)10.5317.000.04539409.371.760921.94386.140.01481452.591.788731.94386.140.01481452.591.788741.94345.000.0009256.261.187050.5312.000.01229256.261.204660.5317.000.04539409.371.7609B〕系統(tǒng)循環(huán)過程計(jì)算1—2whc 2

h＝452.59-409.37＝43.22kJ/kg1q hk 2

h＝452.59-256.26＝196.33kJ/kg45－6q h0 6

h＝409.37-256.26＝153.11kJ/kg5依據(jù)壓縮機(jī)制冷量為25.47kW2臺(tái)壓縮機(jī)，單臺(tái)壓縮機(jī)制冷量設(shè)定為Q＝14.15kW。則單臺(tái)壓縮機(jī)制冷劑的質(zhì)量流量為：q Q/q＝14.15÷153.11＝0.092kg/sm 0制冷劑體積流量為：qQ/q＝14.15÷153.11×0.04539＝0.0042m3/sv 0壓縮機(jī)耗功量為：

M wc R c

0.092×43.22＝3.97kW冷凝器的放熱量為：

Mk

q＝0.092×196.33＝18.06kWk部件壓縮機(jī)蒸發(fā)器冷凝器部件壓縮機(jī)蒸發(fā)器冷凝器功率〔kW〕3.9714.1518.06從數(shù)據(jù)來看，所選壓縮機(jī)能滿足設(shè)計(jì)要求。室外-15℃制熱工況A〕系統(tǒng)循環(huán)過程485℃，蒸發(fā)溫度為-21℃，過熱度為5℃。此時(shí)，開EVI6.6bar5℃，EVI25℃。整個(gè)循環(huán)定義為準(zhǔn)二級(jí)壓縮。3系統(tǒng)循環(huán)壓焓圖3123EVI的混合吸氣狀態(tài)點(diǎn)，4567EVI回路節(jié)流后狀態(tài)點(diǎn)，8EVI9101133各狀態(tài)點(diǎn)的狀態(tài)參數(shù)狀態(tài)點(diǎn)MPa溫度℃kJ/kgkJ/(kg·℃)10.236-18.000.09746398.571.792120.66240.670.04170432.251.818930.66239.510.04149431.381.816141.855105.850.01713470.911.842151.855105.850.01713470.901.842161.855430.00090253.591.178870.6629.040.00836253.591.190280.66234.040.04050427.251.802891.85514.040.00081216.911.0598100.236-21.000.01849216.911.0718110.236-18.000.09746398.571.7921B〕系統(tǒng)循環(huán)過程計(jì)算1—2w hcd 2

h＝432.55-398.57＝33.98kJ/kg13—4w hcg 4

h＝470.91-431.38＝39.53kJ/kg35-6q hk 5

h＝470.90-253.59＝217.31kJ/kg610－11q h0 11

h ＝398.57-216.91＝181.66kJ/kg10依據(jù)選取的2臺(tái)壓縮機(jī)，單臺(tái)壓縮機(jī)制冷量設(shè)定為Q＝6.68kW。則單臺(tái)壓縮機(jī)制冷劑的一級(jí)壓縮質(zhì)量流量為：

q Q/q＝6.68÷181.66＝0.037kg/sd 0一級(jí)壓縮制冷劑體積流量為：qQ/q＝6.68÷181.66×0.09746＝0.0036m3/sv 0一級(jí)壓縮耗功量為：

qwcd d

0.037×33.98＝1.26kW中間冷卻器的熱平衡式為：

(q q)hg d

q(hd

h)(q9 g

q)hd 8由此可得準(zhǔn)二級(jí)壓縮制冷劑質(zhì)量流量為89q qd(hh)0.037(427.25216.91)0.045kg/s89g hh8 6

427.25253.59準(zhǔn)二級(jí)壓縮耗功量為：

qwcg g

0.045×39.53＝1.78kW壓縮機(jī)整機(jī)耗功量為：c

cg

=1.26+1.78=3.04kW冷凝器的放熱量為：

qk g

q＝0.045×217.31＝9.78kWk*2 9.782COPCOP

c

fan

=2.25≥2.0，滿足設(shè)計(jì)要求。 2系統(tǒng)各部件的熱量部件部件壓縮機(jī)蒸發(fā)器冷凝器功率〔kW〕3.046.689.78從數(shù)據(jù)來看，所選壓縮機(jī)能滿足設(shè)計(jì)要求。4、蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)選型蒸發(fā)器借用現(xiàn)有風(fēng)冷模塊機(jī)組KAW-33GR的殼管式蒸發(fā)器。換熱管規(guī)格為φ7.94*0.4mm，傳熱面積為4m27.21145W/〔2·℃，則換熱量為：QKAT=1145×4×7.2÷1000=32.5kW>28.3kW。蒸發(fā)器選型滿足要求。05、冷凝器的設(shè)計(jì)選型冷凝器設(shè)計(jì)參數(shù)如下：名義制冷工況，作為冷凝器使用冷凝溫度：50℃；進(jìn)風(fēng)溫度：35℃；出風(fēng)溫度：45℃；散熱風(fēng)量：11000m3/h冷凝器以銅管套鋁翅式換熱器設(shè)計(jì)，初定3排管，36孔，銅管長(zhǎng)1850mm，銅管外徑為φ9.52mm，管25.4mm22mm2.15mm2V型放置。對(duì)數(shù)平均溫差為：

t

tt1t21lnt12

4535ln(5035)(5045)

＝9.1℃每米換熱管總傳熱面積為：

1 1a 2(SSof 12

d2)4 0 Sf

＋d(S0 f

) =0.49㎡/mf Sf總傳熱面積為：F=3×36×1.85×0.49×2=195.8㎡依據(jù)閱歷數(shù)據(jù)，K35W/m2*K計(jì)算換熱量為：QKFt=62.4kW計(jì)算結(jié)果大于18.06×2=36.12kW，符合要求。室外-15℃制熱工況，作為蒸發(fā)器使用蒸發(fā)溫度：-21℃；進(jìn)風(fēng)溫度：-15℃；出風(fēng)溫度：-19℃；對(duì)數(shù)平均溫差為：依據(jù)閱歷數(shù)據(jù)，K20W/m2*K計(jì)算換熱量為：

t

tt1t21lnt12

62ln62

＝3.64℃QKFt=14.25kW計(jì)算結(jié)果大于6.68×2=13.36kW，符合要求。通過計(jì)算確定冷凝器尺寸為：3排管，361850mm25.4mm三角形排列，列22mm2.15mm，呈V2個(gè)。p”

0.108

b(de

a max

)1.7=22.2Pa;p””

2a y2

=2.4Pa;2(sd)(s )其中d

1 o f f =3.562mm;e (s1

d)(so ss

)f 1f

=3.44m/smax

(sd1

) )yf f冷凝風(fēng)機(jī)承受電動(dòng)機(jī)直接傳動(dòng)，則傳動(dòng)效率

=1；取全壓效率m

=0.6，則電動(dòng)機(jī)輸入功率fanq(p”p””)q v

=147.6Wfan m11000m3/h147.6W25Pa選擇軸流風(fēng)機(jī)為：昌軸流風(fēng)機(jī)Φ6002個(gè)風(fēng)機(jī)參數(shù)：靜壓：60Pa375-6P2臺(tái)。6、其余零部件選擇1〕膨脹閥蒸發(fā)溫度：2℃ 對(duì)應(yīng)確定壓力：5.3bar冷凝溫度：50℃ 對(duì)應(yīng)確定壓力：19.42bar系統(tǒng)壓降： 3bar膨脹閥壓降：10.76bar機(jī)組制冷量：?jiǎn)蜗到y(tǒng)14.15kW依據(jù)熱力膨脹閥樣本參數(shù)選用：主膨脹閥ALCOBAE5HW100，EVI回路膨脹閥ALCO型號(hào)BAE2HC2個(gè)。2〕枯燥過濾器艾默生雙向枯燥過濾器BFK084S2個(gè)。3〕汽液分別器在制冷系統(tǒng)配置汽液分別器，初步考慮單個(gè)系統(tǒng)的充注量為4.0kg。其直徑：

4mvw40.0924mvw40.0920.045390.5m——通過氣液分別器的制冷劑質(zhì)量流量，kg/s；(mm)w——?dú)庖悍謩e器中，氣流通過橫斷面的速度，取w0.5m/s；v——蒸發(fā)壓力下，飽和制冷劑蒸汽比容，v0.04539m3/kg氣液分別器的有效容積V為:V=4×70%÷1.275=2.2L10kg,2℃時(shí)的飽和液體密度：1.275×103kg/m3)RF12WL166mm,高度314mm5.76L,滿足要求。0.5m/s,2℃22.63kg/m3，計(jì)算冷媒在筒體橫截面上的氣流速度：q qi4

0.092 =0.2m/s＜0.5m/s,22.63(166103)24所以選擇RF12WL4〕經(jīng)濟(jì)器承受舒瑞普板式換熱器BX8TH×14/1P-NC-S，力量為2.5kW。中間經(jīng)濟(jì)器的換熱量為：Q qm d

(h6

h)=0.037×〔253.59-216.91〕=1.5kW<2.5kW9所選板換滿足要求。7、機(jī)組性能參數(shù)表KAW-025GRE名義制冷量kW名義制冷量kW2510４kcal/h2.193名義制熱量kW10４kcal/h332.881名義制冷消耗總功率kW8.5名義制熱消耗總功率kW9.7機(jī)組噪音dB(A)63局部負(fù)荷調(diào)整范圍%0,50,100工作環(huán)境溫度范圍℃18～43-20～21℃；電源380V3N～50Hz主要掌握功能類型全封閉高效渦旋壓縮機(jī)類型全封閉高效渦旋壓縮機(jī)使用工質(zhì)臺(tái)2R22節(jié)流方式外平衡式熱力膨脹閥充注量kg2x3.8

機(jī)組承受模塊組合設(shè)計(jì)，一臺(tái)主機(jī)最多可以連接7臺(tái)輔機(jī)制冷劑制 類型空氣冷側(cè)換 風(fēng)機(jī)數(shù)量系統(tǒng) 熱器 類型水側(cè) 制冷水流量換熱 器 水壓降外型尺寸 重量注：

個(gè)m3/hm3/hkPammmmkg

內(nèi)螺紋銅管套鋁翅式2低噪音軸流風(fēng)機(jī)4.35.740DN1002245×940×2030600170.172m/(h·kW35℃；2450.172m3/(h·kW/7/6℃。8、機(jī)組主要配置及本錢分析計(jì)算機(jī)組主要配置KAW-025GRE序號(hào)名稱品牌規(guī)格型號(hào)單位數(shù)量1壓縮機(jī)谷輪ZK61WS-TFP-542臺(tái)22油加熱帶40W;L=520mm根23高壓開關(guān)曼淇威2.2MPaON2.8MPaOFF個(gè)24低壓開關(guān)曼淇威0.1MPaOFF0.25MPaON個(gè)25中壓開關(guān)曼淇威1.25MPaOFF1.8MPaON個(gè)26主膨脹閥ALCOBAE5HW100個(gè)27輔膨脹閥ALCOBAE2HCA個(gè)28枯燥過濾器昌SRS-084SG個(gè)29四通閥華鷺STF-0408個(gè)210板式換熱器舒瑞普BX8TH×14/1P-NC-S個(gè)211氣液分別器慶安RF12WL個(gè)212視液鏡三榮AKJ-15S個(gè)213儲(chǔ)液器慶安HLR12.13000007A個(gè)214針閥1/4“個(gè)815單向閥三榮SR-08個(gè)216電磁閥丹佛斯EVR6個(gè)217制冷劑R22Kg7.618殼管式蒸發(fā)器金舵AW032G3001個(gè)119冷凝風(fēng)扇組件昌三φ600軸流風(fēng)機(jī)組件AW032G3033套220冷凝器3Rowsx12FPIx36THx1850L個(gè)221電控局部套122鈑金件〔含噴涂〕套1機(jī)組本錢分析計(jì)算

KAW-025GRE風(fēng)冷低溫?zé)岜脵C(jī)組本錢預(yù)算序號(hào)名稱品牌規(guī)格型號(hào)單位數(shù)量單價(jià)〔元〕小計(jì)〔元〕1壓縮機(jī)谷輪ZK61WS-TFP-542臺(tái)21905.993811.982油加熱帶40W;L=520mm根211.1122.223高壓開關(guān)曼淇威2.2MPaON 2.8MPaOFF個(gè)214.128.24低壓開關(guān)曼