空调制冷课程设计

1、安徽建筑工业学院 设计说明书 空调用制冷技术设计计算书 专 业 班 级 学 号 姓 名 课 题空调用制冷技术 指导教师 2012年6月12日 目录 一设计题目与原始条件 3 二方案设计 3 三负荷计算 3 四冷水机组选择4 五水力计算6 1冷冻水循环系统水力计算 7 2冷却水循环系统水力计算 7 六设备选择 8 1 冷冻水和冷却水水泵的选择 8 2软化水箱及补水泵的选择 9 3分水器及集水器的选择 11 4 过滤器的选择12 5 冷却塔的选择及电子水处理仪的选择 12 6 定压罐的选择 13 七制冷机房的工艺布置14 八设计总结 15 16 九 参考文献 设计题目与原始条件; 某空调系统制冷站

2、工艺设计 1、工程概况 本工程为合肥市某建筑体集中空调工程，建筑单体共 15层，建筑面积约30000吊，主要 功能及使用面积为：商场10000卅，办公7500卅，会议中心1000卅，客房为2500卅，多功 能厅500 m2。 二方案设计； 该机房制冷系统为四管制系统，即冷却水供/回水管、冷冻水供/回水管系统。 经冷水机组制冷后的7C的冷冻水通过冷冻水供水管到达分水器， 再通过分水器分别送往 房间的各个区域，经过空调机组后的12C的冷冻水回水经集水器再由冷冻水回水管返回冷水 机组，通过冷水机组中的蒸发器与制冷剂换热实现降温过程。 从冷水机组出来的37C的冷却水经冷却水供水管到达冷却塔，经冷却塔冷

3、却后降温后再 返回冷水机组冷却制冷剂，如此循环往复。 考虑到系统的稳定安全高效地运行，系统中配备补水系统，软化水系统，电子水处理系 统等附属系统。 三负荷计算; 1. 面积热指标(查民用建筑空调设计) 商场：q=230(w/m2); 办公：q=120(w/m2);会议中心：q=180 (w/m2);客房：q=80(w/m2); 多 功能厅：q=200(w/m2) 建筑物类型 商场 办公 会议中心 客房 多功能 厅 总冷负荷 Kw 冷负荷指标 w/m2 230 120 180 80 200 3680 空调面积m 10000 7500 1000 2500 500 冷负荷量w 2300000 900

4、000 180000 200000 100000 2根据面积热指标计算冷负荷 商场：Q=10000*200=2300(Kw); 办公:Q=100*7500=900(Kw); 会议中心：Q=180*1000=180(Kw); 客房:Q=2500*100=200(Kw); 多功能厅：Q=500*200=100(Kw) 考虑到同时工作系数取0.8,贝 总负荷：Q=(2300+900+180+200+100)*0.8=2944(Kw) 四冷水机组选择; 万案A 万案B 万 C 万案D 直燃机 蒸汽机 离心机 螺杆机 机组型号 16DN040 16DEH6150 LSBLX 1600G 30XW1452

5、 使用台数 2 2 2 2 制冷量（KW） 1407 1500 1600 1438 耗气量（Nm3/h） 82.7*2=165.4 - - - 蒸汽量（Kg/h） - 6000*2=12000 - - 冷冻水流量 （m3/h） 242*2=484 907*2=1814 275*2=550 247*2=494 冷却水流量 （m3/h） 366*2=732 1321*2=2642 344*2=688 289*2=578 冷冻水进出口温 度（0C） 7/12 7/12 7/12 7/12 冷却水进出口温 度（0C） 32/37.5 32/38 32/38 30/35 机组尺寸（长* 宽*高） 479

6、1*2296*2630 6924* 3600*3850 1730*4150*2150 4695*1231*2064 重量（Kg） 14079 49500 7800 7549 制冷剂 水 水 R134a R123 冷水（热泵）机组的单台容量及台数的选择，应能适应空调负荷全年变化规律，满足季节 及部分负荷要求。当空调冷负荷大于 528kW时，机组的数量不宜少于2台。 冷水机组的台数宜为24台，一般不必考虑备用。 选择冷水机组时，不仅应保证其供冷量满足实际运行工况条件下的要求，运行时的噪声与振 动符合有关标准的规定外，还必须考虑和满足下列各项性能要求： 1热力学性能：运行效率高、能耗少（主要体现为C

7、OP值的大小）; 2 安全性：要求毒性小、不易燃、密闭性好、运行压力低； 3 经济性：具有较高的性能价格比； 4 环境友善性：具有消耗臭氧层潜值 ODP(Ozone Depletion Potential) 低、全球变暖潜值 GWP(Global Warmi ng Pote ntial)小、大气寿命短等特性 通过上述四种机组的比较，可以发现： 方案 A,B 均为吸收式制冷机组，它加工简单，成本低，制冷量调节范围大，可以实现无极调 节，运行费用低，利用余热，废热，使用寿命低于压缩式冷水机组，蒸汽耗量大，热效率低， 制冷运行时，负荷变化时，易发生溶液结晶 , 机组较重，体积庞大，占地面积大。 方案

8、D螺杆式制冷机组，COP值高，单机制冷量大，容积效率高，结构简单，对湿压缩不敏 感，无液击危险，运行可靠，实现无极调节，但润滑油系统比较大，耗油量较大。 方案C采用离心式制冷机组，COPfi高，结构紧凑，调节方便，在10%100%围内能较经 济的实现无极调节。离心式制冷压缩机作为一种速度型压缩机 , 具有以下优点 : 1.在相同冷量的情况下 ,特别在大容量时 ,与螺杆压缩机组相比 , 省去了庞大的油分装置 , 机组 的重量及尺寸较小 , 占地面积小 ; 2. 离心式压缩机结构简单紧凑 ,运动件少 ,工作可靠 ,经久耐用 , 运行费用低 ; 3. 容易实现多级压缩和多种蒸发温度 ,容易实现中间冷

9、却 , 使得耗功较低 . 4 离心机组中混入的润滑油极少 , 对换热器的传有较高的效率。但是也有其缺点 1 转子转速较 高, 为了保证叶轮一定的宽度 , 必须用于大中流量场合 , 不适合于小流量场合；单级压比低 , 为了得到较高压比须采用多级叶轮 , 一般还要用增速齿轮；喘振是离心式压缩机固有的缺点 , 机组须添加防喘振系统 ; 一台机组工况不能有大的变动 , 适用的范围较窄。 螺杆式制冷机组属于中型制冷机组，与活塞式相比，运动部件少，无往复运动的惯性力，转 速高，单机制冷量大；无余隙容积和吸排气阀，有较高的容积效率；调节方便，制冷量可以 通过滑阀进行无级调节；要求加工精度和装配精度高，单级容

10、量比离心式小。 综合考虑选择离心式制冷机组。 根据标准，属于中型规模建筑，宜取制冷机组2 台，而且 2 台机组的容量相同 所以每台制冷机组制冷量Q =944十2=1472 kW 根据制冷量选取制冷机组具体型号如下： 名称：格力 C 系列离心式冷水机组 型号： LSBLX1600G 名义制冷量KW 1600 冷 凝 器 型式 卧式壳管式 压 缩 机 数量 2 水压降Kpa V 70 配给功率Kw 283 水流量m3/h 344 使用制冷剂 R134a 管径mm 2-DN200 制冷剂填充量Kg 575 蒸 八、 发 器 型式 满液壳管式 外 型 尺 寸 长mm 4150 水压降Kpa V 75

11、宽mm 1730 水流量m3/h 275 高mm 2150 管径mm 2-DN200 注：名义制冷量按如下工况确定：工作范围 冷冻水进口温度： 12C 冷却水出口温度： 22 37 r 冷冻水出口温度： 7C 冷却水进口温差： 3.5 10r 冷却水进口温度： 30 r 冷冻水出口温度： 5 20 r 冷却水出口温度： 35 r 冷却水进口温差： 2.5 10r 五水力计算 根据规范查得数据，管内流速的假定依据如下 DN/mm =250 出水管的流速m/s 1.52.0 2.02.5 进水管的流速m/s 1.01.5 1.52.0 1冷冻水循环系统水力计算； 两台机组水泵进水管： 假定冷冻水的

12、进口流速为1.5m/s d=103 v L=0.0764 送=0.1528 m3/s, 2台机组总管 di=360mm,取400mm,则管段流速为 v=1.22m/s 水泵出水管： 假定冷冻水的出口流速为2.0m/s 4L d= 103v L=0.0764 送=0.1528 m3/s,2台机组总管 di=311.6mm取350mm,则管段流速为 v=1.59m/s 单台机组时 水泵的进水管：假定流速为1.0 m/s L=0.0764 m3/s,单台机组管 di=312mm,取350mm,则管段流速为 v=0.82m/s 水泵的出水管：假定流速为1.5 m/s L=0.0764m3/s,单台机组

13、管 di=256.2mm取300mm,则管段流速为 v=1.1m/s 流量 m3/s 管径 长 度 (m) V (m/s) R (Pa/m) Py (Pa) E 动压 (Pa) Pj (Pa) 管段阻力 (Pa) 0.1528 DN400 50 1.8 250 12500 24 1824 45675 58192 即管段阻力为5.98m水柱 2冷却水循环系统水力计算; 水泵进水管： 假定冷却水的进口流速为1.5m/s 4L d=103v L=0.0956 送=0.1912 m3/s,2台机组总管 d1=402mm,取400mm则管段流速为 v=1.52m/s 水泵出水管 假定冷却水的出口流速为2

14、.0m/s L=0.0956 送=0.1912 m3/s,2台机组总管 d1=352.8mm取350mm,则管段流速为 v=1.98m/s 单台机组时 水泵的进水管：假定流速为1.0 m/s 4L d=103v L=0.0956m3/s,单台机组管 d1=348.8mm,取350mm,则管段流速为 0.99m/s 泵的出水管：假定流速为2.0 m/s 4L d=103v L=0.0956m3/s,单台机组管 di=246.8mm,取250mm,则管段流速为 v=1.95m/s 流量 m3/s 管径 长 度 (m) V (m/s) R (Pa/m) Py (Pa) E 动压 (Pa) Pj (P

15、a) 管段阻力 (Pa) 0.1606 DN400 50 1.8 250 12500 24 1944 46656 59156 即管段阻力为6.04m水柱 3补给水泵的水力计算 水泵进水管： 假定补给水泵的进口流速为1.5m/s L=2X0.0764 K%=0.001528 m3/s=5.5 m3/h , 2 台机组总管 d仁36.2mm,取35mm,则管段流速为 v=1.59m/s 水泵出水管： 假定补给水泵的进口流速为2.0m/s d=103 L=2 X0.0764 1%=0.001528 m3/s,2台机组总管 di=31.2mm,取30mm,则管段流速为 v=1.98m/s 单台机组时

16、水泵的进水管：假定流速为1.0 m/s 3 d=103 L=0.0764 X1%=0.000764m3/s单台机组管 di=31.2mm,取30mm,则管段流速为 v=1.08m3/s 泵的出水管：假定流速为1.5 m/s d=103 L=0.0764 1%=0.000764m3/s，单台机组管 d1=25.9mm,取25mm,则管段流速为 v=1.56m/s 六设备选择 1冷却塔的选择 冷却塔的选择：冷却塔选用开放式逆流式冷却塔，特点是安装面积小，高度大，适用于 高度不受限制的场合，冷却水的进水温度为 30 E，出水温度为35 C,冷却塔的补给水量为冷 却塔的循环水量的1% 3% 冷却塔的冷

17、却水量和风量的计算 G=3600Qc/Cp （twi-tw2） tw= twi- tw2=35-30=5C Qc=1.2 Q 其中Qc冷却塔冷却热量（KW）,对压缩机制冷机取1.25-1.3Q0 （ Qo为制冷量）这里取1.3; Cp-为水的比热容4.2（ KJ/（Kg.K） 则 Qc=1.3 X600=2080KW 每台制冷机配一台冷却塔，所以冷却塔冷却水量为： 3 G=3600 Qc/ （CpAtw） =3600X080/（4.2 5）=356571kg/h=356.571nf/h 风量计算： 3600Qc Q= C（1 Is2） 其中Is1 Is2对应于下列温度的饱和空气焓； ts2 t

18、s1为室外空气的进出口湿球温度； ts2合肥市夏季空气调节室外计算湿球温度,查得28.2C。 ts1 = ts2 + 5 =33.2 C Is1 =117.5KJ/Kg Is2 =90.5KJ/Kg G=3600X2080/4.2 X 117.5-90.5） =66031.7kg/h=55026.5 m?/h （空气密度 1.2kg/m3） 选用两台同型号CDBNL3系列超低噪声逆流玻璃钢冷却塔，参数如下： 型号 冷却水 量 （m3/h） 总高 mm 风量 (m3/h) 风机直径 mm 进水压力 （kpa） 直径 m CDBNL3-350 350 5963 187400 6400 37.5 5

19、 2冷冻水和冷却水水泵的选择； （一）冷却水泵的选择（开式系统） （1）扬程的计算： H=H1 + H2 + H3+ H4 H冷却水泵的扬程 H1冷却水系统的沿程及局部阻力水头损失 6.04m（由上面计算） H2冷凝器内部阻力水头损失（m）,这里取7m （冷凝器水压降v 69kpa） H3冷却塔中水的提升高度(m),这里取24.5m H4冷却塔的喷嘴雾压力水头，常取 5m 因此冷却水泵所需的扬程H=H i + H2 + H3+ H4 =42.54m。 Hmax= (1.051.10 ) H 贝U Hmax=1.1 42.54=46.79m (2) 流量的确定： 由制冷机组性能参数得卧式壳管式式

20、冷凝器水量为344m3/h,考虑到泄漏，附加10%的 余量即为，344 X( 1+10%) =378.4m3/h (3) 冷却水泵的选择： 根据以上所得流量和扬程，选择三台(二用一备)IS系列型号为200-150-400水泵： 型号 流 量 扬 程 效率 转速 功率kw 电机型 号 汽蚀 余量 吸入口直径 mm m3/ h m r/mi n 轴 功 率 电动机 功率 IS200-150-400 400 50 81% 1450 67.2 90 280M-4 3.8 200 外形尺寸 mnX mnX mm 安装尺寸 压出口直径 mm a H H1 H2 L1 L5 B1 B2 8- d mm mm

21、 m m m m mm mm mm mm mm 2060 X30X 915 160 465 91 5 82 5 1840 206 0 670 730 8- 22 150 (三)冷冻水泵的选择 (1) 扬程的计算： H=H1 + H2 + H3 H冷冻水泵的扬程 H1冷冻水系统的沿程及局部阻力 5.98m(上述计算可知) H2蒸发器内部阻力水头损失(m),这里取7m (蒸发器水压降v 69kpa) H3冷冻水的提升高度(m),这里取24.5m 因此冷冻水泵所需的扬程H=H 1 + H2 + H3 =37.48m。 Hmax= (1.051.10 ) H 贝U Hmax=1.1 X37.48=41

22、.23m (2) 流量的计算 由制冷机组性能参数得卧式壳管式蒸发器水量275m3/h，考虑到泄漏，附加10%的余量即为, 275 X( 1+10%) =302.5m3/h 根据以上所得流量和扬程，选择上海奥利泵业制造有限公司的卧式离心泵，具体参数如下: (mm) 型号 外型尺寸 安装尺寸 进出口法兰尺寸 长 高 底长 底 宽 a h L DN D D1 冷冻水泵 200-315(l)A 1060 865 790 560 168 461 600 200 340 295 型号 流量 (m3 /h ) 扬程 (m 效 率 电机功 率(kw) 转速 (r/min ) 必需 的汽 蚀余 量(m 重量 (

23、kg) 200-315(I)A 262 74.4 75 110 1450 4.0 1254 每组使用使用三台泵，两用一备 3软化水器的选择 根据补水流量选用MHW系列全自动软水器 型号 产水量(m3/h) 树脂填 量 (t) 周期盐 耗 (mm) 安装尺寸 (mm) 进出管径 mm MHW-IR-AT600 5-6 0.79 47 500X760X20 0 100 4软化水箱及补水泵的选择; 冷冻水的补给水量为冷冻水总循环水量的 %取1%则补水量 Q仁275X2 X1%=5.5m3/h,软化水箱的大小满足补水泵能连续运行1.52.5h,这里取2h,则 3 V=Q1 X 2=11m3 补给水泵的

24、流量 Q2=27X 2X%=5.5m3/h，扬程HW冷冻水泵的扬程所以选择两个如下的泵: (一用一备) 型号 流 量 扬 程 效 率 转速 功率kw 电机型 号 汽蚀 余量 吸入口直径 mm m3/h m r/mi n 轴 功 率 电动 机功 率 IS50-32-200 5.75 13.1 75% 1450 0.75 802-4 2.0 50 外形尺寸 mnX mnX m m 安装尺寸 压出口直径 mm a H H1 H2 L1 L5 B1 B2 4- d mm mm mm m m mm m m mm mm mm 850X360X415 80 235 415 32 5 820 85 0 320

25、 360 4- 17. 5 32 5分水器及集水器的选择; (1) 分集水器一一多用于多回路的空调水系统，直径应按总流量通过时的断面流速 (0.5 1.0m/s )初选，并应大于最大接口管开口直径的 2倍。 (2) 过滤器一一冷水机组、水泵、电动调节阀等设备的入口管道上应安装过滤器或除污 器，以防杂质进入。 (3) 压力表分集水器、冷水机组的进出水管、水泵出口应设压力表。 (4) 温度计一一分集水器、冷水机组的进出水管影射温度计。 膨胀水箱的选择 膨胀水箱一般按照冷冻水系统管路总水容量的23%选择 一般，一万平方米左右建筑空调水系统膨胀水箱的容积为24立方。 2. 软化水箱及补水泵的选择 (1

26、) 假定集水器的流速为s1.0m/ d=103 L=2X275=550m3/h=0.1528m3/s ,D=443mm取450mm,分集水器内流速为 v=0.96m/s 支管流量 LI=0.1528/2=0.0764 m3/s, 假定分水器的流速为 1.0m/s, L=2X344=688m3/h =0.1911m3/, D=457m m 取450mm,则速度 为 1.2m/s 所选集水器和分水器的特性: 内径 (mm) 管壁厚 （mm） 封头壁厚 （mm） 支架（角钢） 支架（圆钢） 450 10 16 L60X 5 D18 （2）分水器和集水器的长度计算 （3）集水器的长度：D1=400 m

27、m，D2=250 mm，D3=250 mm，D4=100mm（D1 为冷冻水泵 （4）进水管直径，D2和D3为用户管路直径，D4为旁通管直径） L仁D1+60=410mm， L2=D1+D2+120=670 mm， L3=D2+D3+120=620 mm， L4=D3+D4+120=470mm， L5=D4+60=160mm 总长度为 L=L1+L2+L3+L4+L5+1X 2=2366mm 分水器的长度：D1=400 mm，D2=250 mm，D3=250 mm，D4=100mm（D1为冷冻水泵出水管 直径，D2和D3为用户管路直径，D4为旁通管直径） L仁D1+60=46mm， L2=D1

28、+D2+120=620 mm， L3=D2+D3+120=620 mm， L4=D3+D4+120=470mm， L5=D4+60=160mm 总长度为 L=L1+L2+L3+L4+L5+1X 2=2330 mm 集水器和分水器一般会设置排污口的直径取DN40 mm 6过滤器的选择； 根据管路直径选择对应的丫型过滤器。 冷冻水泵进水口直径 d=350mm,所以过滤器选 Y-350mm 冷却水泵进水口直径d=400mm,所以过滤器选Y-400mm 补给水泵进水口直径d=35mm,所以过滤器选Y-35mm 7电子水处理仪的选择; 根据冷却水泵压出管直径d=400mm选用电子水处理仪 型号 输水管径

29、 (mm) 处理流量 范围 (t/h) 设备外形尺寸 净重 (kg) 连接形 式 面积 直径 SYS-400C1.0M /C 400 280-440 850 420 150 法兰 8定压罐的选择 可根据冷冻水补水量进行选择，由上面可得补水量为5.5m3/h,可选择NDB-60定压罐 其具体性能参数如下 补水流 量 m3/h 系统压力 气压水罐 DXH (mm) 定压泵型号 进口管 径 mm 出口管 径mm 净重量 KG 6.0 2700 IS65-60-20 65 65 1600 七.制冷站工艺布置 1.对制冷机房的要求 制冷机房应布置在全区夏季主导风向的下风侧；在动力站内，一般应布置在乙炔站

30、、锅 炉房、煤气站、堆煤场上风侧，以保证制冷机房的清洁。位置应尽可能靠近冷负荷中心以缩 短冷冻水和冷却水管网。 空调用制冷机房主要包括主机房、水泵房、变配电间和值班室等。高度不应低于3.6 4m设备间也不应低于2.5m。 由于设备运行时如变压器、开启式离心冷水机组、溴化锂吸收式制冷机组等都有较大 的热量产生，水泵房还有余湿，制冷机房应有良好的通风，制冷机房应有每小时不少于3次 换气的自然通风。此外对电动型冷水机组、燃气型溴化锂吸收式制冷机组还应考虑事故通风。 制冷机房应米用二级耐火材料建造，机房最好设为单层建筑，设有两个出入口，机房 门窗应向外开启，机房应预留能通过最大设备的安装口。 2.制冷机房的设备布置 机房内设备布置应保证操作和检修的方便，同时应尽可能使设备布置紧凑，以节省建 筑面积，制冷机组的主要通道宽度；制冷机组与配电柜距离不应小于1.5m ;制冷机组之间或 与其他设备之间净距离不小于1.2m；机组与墙壁之间以及与其上方管道或电缆桥架的净距离 不小于1m 冷却塔应布置在通风散热条件良好的屋面或地面上，并远离热源和尘源，冷却塔之间 及冷却塔与