【供暖設備設計及選擇綜述3400字】

供暖設備設計及選擇綜述4.1供暖系統(tǒng)前端設備選擇供暖系統(tǒng)前端設備主要包括壓縮機，冷凝器和蒸發(fā)器等，首先根據(jù)建筑物所需要的熱量，在本次設計中螺桿式制冷壓縮機組，螺桿式壓縮機組廣泛應用于食品冷凍冷藏，工藝冷卻，氣體液化，科研實驗和運動場館等需要人工改變溫度的地方，機組根據(jù)用戶需求個性化選配，具有能量調節(jié)裝置（內容積比可調，變頻），所以在本次設計中選用半封閉螺桿式壓縮機組。關于熱泵；熱泵是一種充分利用低品位熱能的高效節(jié)能裝置，熱量可以自發(fā)地從高溫物體傳遞到低溫物體中去，但不能自發(fā)地沿相反方向進行，熱泵的工作原理就是以逆循環(huán)方式迫使熱量從低溫物體流向高溫物體的機械裝置，它僅消耗少量的逆循環(huán)凈功，就可以得到較大的供熱量，可以有效地把難以應用的低品位熱能利用起來達到節(jié)能目的，空氣源熱泵在運行中，蒸發(fā)器從空氣中的環(huán)境熱能中吸取熱量以蒸發(fā)傳熱工質，工質蒸氣經壓縮機壓縮后壓力和溫度上升，高溫蒸氣通過黏結在貯水箱外表面的特制環(huán)形管時，冷凝器冷凝成液體，將熱量傳遞給空氣源熱泵貯水箱中的水。

空氣源熱泵傳熱工質是一種特殊物質，常壓下其沸點為零下40℃，凝固點為零下100℃以下，該物質冷的時候是液體，但很容易被蒸發(fā)成氣體，反之亦然。在實際運行中，空氣源熱泵中傳熱工質的蒸發(fā)極限溫度為零下20℃左右，因此5℃的環(huán)境溫度對如此低的溫度也是“熱”的，甚至下雪的溫度，比如說0℃，相比之下也是熱的，因此，仍可交換一些熱能。冷凝器是空調裝置中的重要裝置，它的作用是將壓縮機排出的制冷劑的過熱蒸汽冷卻，并使之液化，同時也使過熱蒸汽經冷凝器的放熱面，使之熱量傳遞給周圍介質（水或空氣），冷凝器按照其冷卻介質和冷卻方式，可以分為水冷式、空氣冷卻式和蒸發(fā)式三中類型。蒸發(fā)器在空調裝置中是一種吸收熱量的裝置，在蒸發(fā)器中，制冷劑可以在很低溫度下沸騰，轉化為蒸氣，并且吸收被冷卻物體所散發(fā)出來的熱量，從而達到制冷目的，所以蒸發(fā)器是空調裝置中制造和輸送冷量的設備。4.1.1壓縮機的選型壓縮機包括活塞式壓縮機，滾動子壓縮機，渦旋壓縮機和螺桿壓縮機。本設計中末端采用的是風機盤管的設備，以下計算壓縮機的相關數(shù)值。1.壓縮機的輸氣量理論上，活塞式壓縮機的理論輸氣量：（4-1）式中n----壓縮機轉速，r/min;---氣缸數(shù)；---氣缸直徑，m;---活塞行程，m;實際上，由于活塞壓縮機的實際工作過程中有諸多因素的影響，實際的輸氣能力遠不及理論輸氣量，兩者之間的關系可表示為：（4-2）式中-----實際容積輸氣量，-----容積效率。在活塞式壓縮機在實際壓縮過程中，余隙容積，吸排氣阻力，吸氣過程和壓縮過程泄露等均是影響實際輸氣量的主要因素。因此，容積效率可表示為;（4-3）式中----余隙系數(shù)----節(jié)流系數(shù)----預熱系數(shù)----泄露系數(shù)其中，余隙系數(shù)是影響活塞壓縮機實際輸氣能力的最關鍵因素，而其他系數(shù)的大小則與壓縮機的形式。空調用活塞式壓縮機容積效率就可由以下經驗公式概算：（4-4）式中，m----多變壓縮系數(shù)（又稱：多變指數(shù)）各個系數(shù)計算的方法，容積系數(shù)（4-5）壓力系數(shù)（4-6）溫度系數(shù)（4-7）泄露系數(shù)活塞式壓縮機的泄露系數(shù)主要取決于制造工藝，一般而言，=0.97-0.99壓縮機的功耗壓縮機的輸入功率可表示為：（4-8）式中，----輸入功率，W：----單位絕熱理論功率，J/kg；----指示效率，表征壓縮過程的熱力學完善程度；----機械效率，表征機械傳動過程中摩擦等影響；----傳動效率，對于直連壓縮機為1，三角皮帶連接為0.90-0.95；----電動機的電動效率；壓縮機的能效比（4-10）根據(jù)建筑所需制冷量和熱負荷選用比澤爾壓縮機，選用兩臺R134a的壓縮機型號為KFR-120TW的半封閉式壓縮機。表4-1壓縮機具體參數(shù)型號功率（W）排氣量（L/min）制冷量（W）壓力（Bar）KFR-120TW44004001207.0因為建筑實際需要制冷量為為132kw,壓縮機所能提供的制冷量為為240kw，＜，所以符合空調裝置中的設備要求。4.2冷凝器換熱計算本設計規(guī)劃完成冷卻水--過冷水的熱量交換設計壓力為管程1.5MPa（表壓），殼程壓力為0.75MPa,殼程冷卻水進、出口溫度分別為35℃和50℃，管程過冷水進、出口溫度60℃和40℃，管程冷水的流量為80t/h。該冷凝器采用不銹鋼板作為換熱器的材料，不銹鋼板的導熱系數(shù)為14.4，選用的無縫鋼管。若假定流程數(shù)N為：水為,R134a為根據(jù)不同流程的管長和殼體內徑，流程數(shù)N為6時，參數(shù)為為4.77m,殼體內徑為0.70m,實際管長為4.87m。 取水的流速，得每流程管數(shù)Z為：==47.8（4-11）式中為管內徑，取整后Z=481.傳熱的基本方程式：（4-12）式中：——傳熱系數(shù)，W/(m·k)；——與值對應的傳熱面積，m——有效平均溫差，K;——交換的熱量，W。2.總傳熱系數(shù)：式中：——對數(shù)平均直徑，取0.0225mm；——傳熱管壁厚，m?！獙嵯禂?shù)；——換熱管外徑，單位mm。3.流量：（4-13）4.對數(shù)平均溫差:（4-14）5.換熱面積：（4-15）式中：u－裕度系數(shù)或污垢系數(shù)，1.05-1.18K－總傳熱系數(shù)，單位,當板間流速在0.3-0.6m/s時，可按下面數(shù)值選取水-水、水-蒸汽：3000-5000機油（液壓油）-水：400-1000機油-機油：200-5006.換熱器流道內介質流速：（4-16）式中：－液體介質的流量，單位A－一對板片之間所形成的換熱流道的橫截面積，單位㎡。0N－每一流程內的流道數(shù)：n為板片總數(shù)，M為流程數(shù)。7.進、出口管：管程進、出口<3300取，得進、出口流通面積為：（4-17）進、出口管道直徑：（4-18）取用：的熱軋鋼管或水輸送管。殼程進、出口管<2200取殼程浸出口管處質量流速，得進、出口流通面積為：（4-19）殼程進、出口管徑為：（4-20）取用的熱軋鋼管或水輸送管。8.殼體：殼體內徑：；材質Q235A鋼。殼體厚度：<100℃=0.7；C=2mm（厚度附加量）；P=1.2（P為設計壓力要大于工作壓力）所以，實取管板：根據(jù)其他參數(shù)得查取，管板上開孔數(shù)與孔間距與管排列應一致。9.折流板：因為無相變，采用通用的弓形折流板，Q235A鋼板。拱高：h=140mm,板間距：B=230mm；板數(shù)：塊；板厚：；臥式布置，水平切口流動方向。管內冷凝時的表面系數(shù)為：（4-21）或（4-22）當量雷諾數(shù)，由下式計算：（4-23）管程傳熱系數(shù)計算雷諾數(shù)：式中：——雷諾數(shù)；——換熱管內徑，單位mm。則雷諾數(shù)：=27441計算管程換熱系數(shù)初選傳熱面積上面已說明選用的無縫鋼管作換熱管管子外徑；管子內徑；管子長度取為；管子總數(shù)：管程流通截面積：管程流速：計算雷諾數(shù)：（4-24）式中：——雷諾數(shù)；——換熱管內徑，單位mm。則雷諾數(shù)：=27441>>則管程換熱系數(shù)：=4852.49W/(m·k)殼程傳熱系數(shù)假設殼程的傳熱系數(shù)λ0=390W/(m2·℃)污垢熱阻：熱水側的熱阻＝0.000344m2·℃/W冷卻水側的熱阻＝0.000172m2·℃/W鋼的導熱系數(shù)λ＝45W/(m·℃)水與R134a的物性參數(shù)：水；；；Pr=1.75R134a溶液；；；Pr=3.25將數(shù)值依次代入得平均溫差℃總傳熱系數(shù)K=2735.15W/()總傳熱面積A=48.9根據(jù)以上參數(shù)，根據(jù)熱力計算所決定在本次設計中采用殼方單程，管方兩程的1-4型換熱器，管程分程隔板采取丁字型結構，其優(yōu)點是布管緊密，所以選用一臺山東晟輝換熱設備有限公司型號為SHGK-1的管殼式換熱器。4.3蒸發(fā)器換熱設計（1）求冷水質量循環(huán)的單位質量制冷量為為（4-25）式中：－初始溫度時制冷劑的飽和蒸汽的質量焓；－飽和蒸汽過熱吸收的熱量；－過冷液的質量焓。蒸發(fā)器換熱器進口溫度為45℃，出口溫度為55℃，制冷劑R134a的進口溫度為65℃，出口溫度為45℃。由R134a壓-焓圖以及相關的熱力性質參數(shù)表查得，，，將以上參數(shù)代入上式得。制冷劑的質量流量為：=（4-26）熱水的體積流量為（4-27）蒸發(fā)器結構的規(guī)劃設計由于制冷劑在管內流動的流動阻力會造成流體工作壓力改變，為減少影響，本次設計采用順流傳熱，小直徑光管選擇6個流程，因為在本次設計中載冷劑為水，所以載冷劑側污垢熱阻為2.12×，傳熱管選用mm，管束按正三角形排列，管距取16mm,殼體內徑，流程數(shù)N=6，總管數(shù)Z=217,則每一流程平均管數(shù)，管長,折流板數(shù)，折流板間距，，管板厚，折流板厚，折流板上缺口高，折流板下缺口高，上缺口內含管數(shù)，下缺口內含管數(shù)，殼體直徑附近含管數(shù)。蒸發(fā)器外側總面積為有效傳熱面積為根據(jù)以上數(shù)據(jù)，所以本設計中采用鄭州予達儀器科技有限公司型號為RE-2000E的干式殼管式蒸發(fā)器，干式殼管式蒸發(fā)器流體方式一般是制冷劑在管外蒸發(fā)，載冷劑（水）在管內流動，干式殼管式蒸發(fā)器傳熱性能好，結構緊湊，節(jié)省空間。4.4風機盤管臺數(shù)計算風機盤管機組簡稱風機盤管。它是由小型風機、電動機和盤管（空氣換熱器）等組成的空調系統(tǒng)末端裝置之一。盤管管內流過冷凍水或熱水時與管外空氣換熱，使空氣被冷卻，除濕或加熱來調節(jié)室內的空氣參數(shù)。它是常用的供冷、供熱末端裝置。功能作用：(1)風機盤管要創(chuàng)造出適合人體舒適感的室內空氣環(huán)境。由于室內空氣環(huán)境對人體的舒適感有著非常重要的作用，因此創(chuàng)造人體舒適感所要求的室內空氣環(huán)境，就成為空調工作的首要任務。以101教室為例，其他房間計算方法相同。其房間熱負荷Q=9880W，供水溫度為，。查《供熱工程》附錄2-1得表4