说明书《制冷课程设计》(共39页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上 制冷空调课程设计说明书( 2010-2011年度第 一 学期)名 称： 制冷空调课程设计 题 目：北京某办公楼制冷与空调系统课程设计院 系： 热能与动力工程 班 级： 动力0709 学 号： 学生姓名： 指导教师： 设计周数： 三周 成 绩： 日期：2011年1月12目录专心-专注-专业一、设计概况1.建筑设计资料建筑概况：此办公楼地处北京，建筑面积约为1672.32m2（不包括地下一层），坐北朝南。平面位置见建筑平面图。该办公楼地上共四层：首层至三层包括办公室，会议室，贵宾室，资料室，和服务员室；四层为办公室，会议室，资料室和服务员室等用房。地下一层有一间房间用作

2、制冷机房，其他主要为车库。 土建资料：建筑平面图。2.水、电、热源资料水源：建筑物的南面有市政给水干管且已入户。电源：有380V和220V电源，且用电容量足够。3.气象资料北京市区地处北纬39°48，东经116°28。二、 主要内容1.空调工程部分空调冷负荷计算；确定空调设计方案；空调系统的风量及空调房间的气流组织计算；确定空气处理方案，计算空气处理过程，选择设备；布置空调系统，进行水力计算；空调工程图纸绘制及相关说明。2.制冷工程部分在确定办公楼的冷负荷后，确定制冷方式（压缩式制冷）选择制冷剂（R22或R134a），进行制冷循环计算；冷凝器、蒸发器设计与校核计算，并绘制相

3、关图纸；其他设备的选型计算；确定制冷剂的充灌量；绘制制冷系统原理图。三、空调系统1.冷负荷计算1.1确定室内空气设计参数由于涉及的是舒适性空调设计，夏季供冷，此建筑是小型办公楼，为了节约成本，根据我国采暖通风与空气调节设计规范（GBJ19-87）中的规定：取夏季室内空气计算参数如下：温度 应采用2428；相对湿度 应采用40%65%;风速 应采用不大于0.3m/s;故取计参数为温度26，湿度60%，风速小于0.3 m/s。 确定室内空气设计参数，见表1。表1 室内设计参数夏 季房间名称温度 相对湿度 %办公室2660会议室2660贵宾室2660资料室2660服务员室26601.2计算房间空调冷

4、负荷办公楼空调属于舒适性空调，其目的是为员工提供良好的工作环境并有利于提高工作效率。办公楼负荷的主要特点是：一般都是非全天非连续使用或间断使用或集中在部分时间使用。办公室的作息基本上是以一周为周期的，有工作日和休息日的区别，而无季节性的变化。由于办公室中的设备主要是电脑，它和人的作息基本上是一致的，因此把办公室的人员和设备热扰一同考虑。对于灯光来说，它不但受到人员密度大小的限制，而且和一天中的阳光强度变化有密切的关系。因此办公人员负荷和灯光负荷占冷负荷的大部分，而建筑围护结构负荷所占比例很小。冬季外区由于围护结构负荷的存在导致热负荷较大，而内区由于受建筑围护结构的影响较小，而人员负荷和照明负荷

5、不变使其热负荷很小，甚至有可能是冷负荷。过渡季节室外温度低于室内温度，这个时期不存在围护结构冷负荷，送新风可以降低办公楼内的温度。说明：考虑该建筑为办公楼，空调的运行时间主要在上班时间，所以计算负荷时本设计取的时段为上午9时至下午5时。空调冷负荷计算方法有谐波反应法、冷负荷系数法、面积指标法。谐波反应法是依照根据室外空气综合温度呈周期性变化来计算房间冷负荷的一种方法。 室外空气综合温度呈周期性波动，使所通过的机构从外表面逐层地跟着波动，这种波幅是由外向内逐渐衰减和延迟的。冷负荷系数法是在传递函数法的基础上为便于在工程中进行手算而建立起来的一种简化方法。通过冷负荷温度与冷负荷系数直接从各种扰量值

6、求得各分项逐时冷负荷。当计算某建筑物空调冷负荷时，则可按条件查出相应的冷负荷温度与冷负荷系数，用稳定传热公式形式即可算出经围护结构传入热量所形成的冷负荷和日射得热形成的冷负荷。面积指标法是一种估算的方法即用面积乘以单位面积的冷负荷。在本设计中四层视频会议室采用冷负荷系数法计算，见表6；本次设计中，建筑冷负荷采用面积指标法估算，见表3和表4。总的冷负荷： 107.00825 kW1.2.1维护结构传热形成的冷负荷 Qcz=K*A*(tcz-tr) （1-1）建筑结构组成及传热系数确定 （北京）处于寒冷地区。外墙：砖墙（240mm）+ 外粉刷加喷浆（20mm）+保温层（塑料袋装膨胀蛭石）（110m

7、m）+钢板网抹灰加油漆（20mm）屋面：细石混泥土板（25mm）+通风层（200mm）+ 防水层 + 水泥沙浆找平层（20mm）+ 保温层（沥青膨胀珍珠岩120mm）+ 隔汽层 +承重层（现浇钢筋混凝土板 ）+ 内粉刷（25mm）由以上建筑结构查得传热系数：外墙K=0.49W/（m2·）屋面 K=0.52 W/（m2··）窗户K=2.69 W/（m2·） K=2.6 W/（m2·）内墙K= 2.37W/（m2·）内门K= 2.6W/（m2·）地下上楼板层K=0.52 W/（m2·）1.2.2过玻璃窗的日射得热引起的

8、冷负荷 （1-2）式中： 窗户面积，； 有效面积系数，双层钢窗取0.85； 窗玻璃的遮阳系数； 窗内遮阳设施的遮阳系数； 夏季各纬度带的日射得热因数最大值，W/ m2·。说明：以上修正值均可在教材暖通空调附录2中查得。以四层的视频会议室为例，采用冷负荷系数法计算此房间的冷负荷，计算结果见表6。1.3.计算湿负荷湿负荷是指空调房间的湿源（人体散湿、敞开水池表面散湿、地面积水等）向室内的散湿量，也就是为维持室内含湿量恒定需要从房间出去的湿量。本例只考虑人体散湿量，计算步骤如下:人体散湿量 (1-3)式中： 人体散湿量，kg/h； 室内全部人数； 群集系数； 成年男子的小时散湿量，g/h，

9、由教材暖通空调表2-13查得。详细计算结果见表5。2.空调系统2.1空调选型空调系统的方案确定与很多因素有关，在设计时，应与建筑、结构、工艺等专业密切配合，并与用户协商确定。考虑的因素有：外部环境和所设计的建筑物的特点。同时在工程上应考虑建筑物的用途和性质、热湿负荷特点、温湿度调节和控制的要求、空调机房的面积和位置、初投资和运行维修费用等许多方面的因素。各种系统的使用条件：(1) 仅需夏季降温、房间总面积较少宜采用窗式空调机、分体式空调机或带风管的整体式空调机；(2) 对于大面积空调的旅馆、办公楼等排风量少、要求舒适的房间，宜采用风机盘管系统，要求固定新风量的，应另设新风系统；一般采用两管制，

10、当两管制不能满足要求时，可采用四管制；(3) 对于允许温度波动±1或相对湿度允许波动范围±10%的系统，或具有大量排风，或室内风量按洁净度要求确定的洁净室宜采用单风管定风量系统；(4)对于室内温湿度有一定要求，房间内负荷变化较大，特别是多房间共用一个系统时，宜采用变风量系统；(5)负荷变化比较小或间歇供冷风、供热风的，如大型建筑的内区、影剧院、商场等，宜采用单风管集中式系统；小面积或认为经济合理时，亦可采用带风管的整体式空调机组。综上所述，本设计采用半集中式风机盘管系统，新风采用室内漏风方式处理。 2.2 送风量计算下面以一层办公室101为例计算：(1)计算室内热湿比：以一

11、层办公室101为例1.6767kw/1.1895*3600=5074.4783 kJ/kg （2-1)送风精度为1，选择送风温差为6 (2)确定送风状态点，过N点作5074.4786的直线与设定的T=20 的曲线相交得O点，终点含湿量10.34，终点焓46.4429.(3)求风量：G=Q/(-)=0.1351kg/s=392.3430/h （2-2）图1 空气焓湿处理过程各房间具体送风量见本章末表2.3 空调系统的气流设计气流组织是室内空调的一个重要环节，它直接影响着空调系统的使用效果，尤其是在有室温允许波动范围和洁净度要求以及高大空间的建筑中，合理的气流组织具有重要的作用。因为只有合理的气流

12、组织才能充分发挥送风的冷却或加热作用，均匀地消除室内热量，并能更有效地排除有害物和悬浮在空气中的灰尘。因此，不同性质的空调房间，需要不同气流组织。一般的空调房间，主要是要求在工作区域内保持比较均匀而稳定的温湿度而工作区风速有严格要求的空调，主要保证工作区域内风速不超过规定的数值。 有室内温湿度允许波动范围要求的空调房间，主要是在工作区域内满足气流的区域温差，室内温湿度基数及其允许波动范围的要求。气流的区域温差是指工作区域内无局部热源时。由于气流而引起的不同地点的温差有洁净度要求的空调房间，气流组织和风量计算，主要使工作区域内保持应有洁净度和室内正压。高大空间的空调气流组织和风量计算，除保证达到

13、工作区的温湿度，风速的要求外，还应合理地组织气流以满足节能的要求。（1）气流组织设计方法 1）按照房间（或分区）的尺寸布置百叶风口，计算每个散流器的送风量； 2）初选百叶风口，计算风速，计算射程； 3）计算工作区的平均风速是否满足要求，若不满足，应重新选择布置风口。（2）送风方式的选择国内空调房间常用气流组织的送风方式，按其特点主要可以归纳为侧送、孔板送风、散流器送风、条缝送风、喷口送风等。 1）侧送侧送是空调房间中最常用的一种气流组织方式一般以贴附射流形式出现，工作区通常是回流。对于室温允许波动范围有要求的空调房间，一般能够满足区域温差的要求因此，除了区域温差和工作区风速要求很严格，以及送风

14、射程很短，不能满足射流扩散和温差衰减的要求以外，通常宜采用这种方式。2）孔板送风孔板送风的特点是射流的扩散和混合较好。射流的混合过程很短，温差和风速衰减快，因而工作区温度和速度分布较均匀。按照送冷风还是送热风、送风温差和单位送风量大小等条件，在工作区域内气流流型有时是不稳定流，有时是平行流，且风速均匀而较小，区域温差亦很小。因此，对于区域温差和工作区风速要求严格、单位面积风量比较大、室温允许波动范围较小的空调房间，宜采用孔板送风的方式。3）散流器平送和下送散流器平送和侧送一样，工作区总是处于回流，只是送风射流的射程和回流的流程都比侧送短。空气由散流器送出时，通常沿着顶棚和墙形成贴附射流，射流扩

15、散较好，区域温差一般能够满足要求。由于应用散流器平送时，应当设置顶棚，管道暗装在顶棚间层内，一般都在已经设置或可以设置顶棚或技术层的一些空调房间中应用。散流器下送，只有采用顶棚密集布置向下送风时，工作区风速才能均匀，有可能形成平行流，对有洁净度要求的房间有利。单位面积风量一般都比较大由于下送射流的射程短。工作区内有较大的横向区域温差；又由于顶棚密集布置散流器，使管道布置较复杂因此，仅适用于少数工作区要求保持平行流和层高较高的一些空调房间4）喷口送风喷口送风是大型体育馆、礼堂、剧院，通用大厅以及高大空间(工业厂房与公共建筑)等建筑中常用的一种送风方式。由高速喷口送出的射流带动室内空气进行强烈混合

16、，使射流流量成倍地增加，射流截面不断扩大，速度逐渐衰减，室内形成大的回旋气流，工作区一般是回流。由于这种送风方式具有射程远、系统简单、投资较省，一般能够满足工作区舒适条件。因此，在高大空间以及要求舒适性的空调建筑中，宜采用喷口送风方式。5）条缝进风条缝送风属于扁平射流，与喷口送风相比，射程较短，温差和速度衰减较快。对于一些散热量大的只要求降温的房间，以及民用建筑中宜采用这种送风方式。在我国的纺织厂，目前绝大部分采用条缝型均匀送风方式。在一些高级民用和公共建筑中，还可与灯具配合布置应用条缝送风的方式。在选择空调房间合宜的气流组织方式时，应本着节约投资的原则，根据生产工艺的特点和建筑条件等因素，综

17、合以上因素本例采散流器平送风，即顶送风。（3）计算举例 以北京市一层办公室101为例，恒温精度为（26±1），房间长、宽、高分别为：A= 6m、B=3m、H=5.1m。室内显热冷负荷1676.7W1）选定送风口形式，确定过程拟采用双层百叶送风口，其紊流系数为=0.16，射程为 （0.5 m为射流末端宽度） （2-3）2）选取送风温差t根据办公室风机盘管选型计算中送风温差的确定方法，得出对应所需要的送风量和换气次数分别为：3）定送风口的出流速度假定送风速度 （2-4）。所取，说明假设的送风速度能满足要求4）确定送风口数目N取,则由 （2-5）查非等温受限射流轴心温度衰减曲线得无因次射程

18、，得风口数N为 （2-6）可取N=1个。5）确定送风口尺寸由下式算得每个风口面积 ( 2-7)选取风口长宽尺寸150mm150mm则定送风口的出流速度 ( 2-8)面积当量直径 (2-9)6）校核射流的贴附长度 (2-10)查相对贴附长度与的关系图得，因而 (2-11)因为7.35m>5.5m，满足贴附长度要求。7）校核房间高度设风口底边至顶棚距离为0.4m (2-12)因为 3.085m<3.5 m 符和要求用相同方法计算其他房间，房间风机盘管送风口结果见 附表22.4回风的布置选择回风口的布置方式应符合下列要求：(1)回风口不应设在送风射流区和人员经常停留的

19、地方。采用侧送时，设在送风口的同侧。(2)在有条件时，可采用走廊回风，但走廊的段面风速不宜过大。(3)以冬季送热风为主的空气调节系统，其回风口应设在房间的下部。(4)当室内采用顶送方式时，而且以夏季送冷风为主的空气调节系统，宜设与灯具结合的顶部回风口。根据上面的要求，本设计回风采用顶部回风。（计算书及主要数据参见附表）2.5空调水系统在本例中，由于本工程层高不搞，系统压力小，制冷量小，所以不进行水系统分区，只设一个水系统；水系统有定水量系统和变水量系统。1）定水量系统系统中循环水量为定值，或夏季和冬季分别采用两个不同的定水量，负荷变化时，减少制冷量或热量，改变供、回水温度的系统。定水量系统简单

20、，不需要变水量定压控制。用户采用三通阀，改变通过表冷器的水量，各用户之间不互相干扰，运行较稳定。其缺点是水量均按最大负荷确定的，而最大负荷出现时间很短，即使在最大负荷时，各朝向的峰值也不会在同一时间内出现，绝大多数时间供水量都大于所需要的水量，因此水泵无效耗能很大。另外，如采用多台冷冻机和多台水泵供水，负荷小时，有的冷冻机停止运行，而水泵却全部运行，则供水温度升高，使风机盘管等降湿能力降低，会加大室内相对湿度。通常，采用多台冷冻机和寥台水泵的系统，当冷冻机停止运行时，相应的水泵也停止运行。这样节约了水泵的能耗，但水量也随之变化，成为阶梯式的定水量系统。 2）变水量系绕保持供水温度在一定范围内，

21、当负荷变化时，改变供水量的系统为变水量系统。变水量系统的水泵能耗随负荷减少而降低。系统的最大水量亦可按综合最大负荷计算，因而水泵运行能量可大为降低，管路和水泵的初投资亦可降低。但需采用供、回水压差进行台数和流量控制，自控系统较复杂。变水量系统适用于大面积空调全年运行的系统。变水量系统的各用户流量应采用自动控制。综合建筑特点及使用特点，由于供回水温度不变，因而适宜采用变水量系统。根据本工程特点，为了减少管道与设备的腐蚀，投资省，系统简单，水系统采用闭式循环系统；对于本工程中，只用于供冷的风机盘管系统采用两管制；由于本系统采用风机盘管系统，末端装置多，因而采用同程式。供回水温度为：7/12；水系统

22、采用闭式循环系统，所以膨胀水箱设置在楼顶；四、制冷机房设计1.计算出建筑最大小时冷负荷制冷系统的总制冷量，应该包括用户实际所需要的制冷量，以及制冷系统本身和供冷系统冷损失，可按下式计算：Qo=（1+A）Q=（1+0.1）×107.0=117.7 kW 取 Qo=118kW （3-1）式中Qo制冷系统的总制冷量（kW）Q用户实际所需要的制冷量（kW）A冷损失附加系数。一般对于间接供冷系统，当空调制冷量小于174kW时，A=0.150.20；当空调制冷量为1741744kW时，A=0.100.15；当空调制冷量大于1744kW时，A=0.050.07；对于直接供冷系统，A=0.050.0

23、7。建筑最大冷负荷 118 kW，跟所给的条件：水源：建筑物的南面有市政给水干管且已入户。电源：有380V和220V电源，且用电容量足够。选择蒸汽压缩式制冷随着螺杆压缩机工作可靠性的不断改进，使之在中等制冷量范围内的制冷空调应用中得到较普遍的应用！它之所以能挤入原来一直有离心式压缩机主宰的领域（501500kW）是由于其部分负荷时的良好性能，其效率一般可高出8%10%；并且没有喘振问题。螺杆式压缩机是以其较高的可靠性和效率才成功跻身其中，这是因为其装配零部件少，螺杆型线的最新发展以及螺杆加工精度的提高。另外它还有尺寸小，重量轻和易于维护保养的优点。螺杆式压缩机的主要优点单机制冷量较大，由于缸内

24、无余隙容积和吸排气阀片，因此具有较高的容积效率，压缩比达20时，其容积效率的变化不大，COP高。螺杆式易损件少，零部件仅为活塞式的十分之一，运行可靠，易于维修；对湿冲程不敏感，允许少量液滴入缸，无液击危险；调节方便，制冷量可通过滑阀进行无级调节！综上所述选择螺杆式压缩机！ 2.确定制冷剂种类确定工作参数，进行制冷循环计算制冷剂的选择：R22与R134a的COP相差无几，但是R134a对温室效应的影响要比R22小，尤其是对臭氧层没有破坏，理论上R134a要比R22好，但是我国作为发展中大国必须有自己的国策与立场，不能成为外国在制冷剂和制冷机厂家的的倾销市场，由于生产公司不肯技术转让，鉴于R134

25、a的高价和有赖于进口，不管活塞式，螺杆式或者离心式压缩机，都采用我国能大量生产的而且价格低廉的R22工质。3.对蒸发器、冷凝器进行设计、校核计算，设计结构壳管式换热器是由一个壳体和包含许多管子的管束所构成，冷、热流体之间通过管壁进行换热的换热器。管壳式换热器作为一种传统的标准换热设备，在化工、炼油、石油化工、动力、核能和其他工业装置中得到普遍采用，特别是在高温高压和大型换热器中的应用占据绝对优势。通常的工作压力可达4 Mpa，工作温度在200以下，在个别情况下还可达到更高的压力和温度。一般壳体直径在1800mm以下，管子长度在9m以下,在个别情况下也有更大或更长的。管壳式换热器是换热器的基本类

26、型之一，19世纪80年代开始就已应用在工业上。这种换热器结构坚固,处理能力大、选材范围广，适应性强，易于制造,生产成本较低，清洗较方便，在高温高压下也能适用。但在传热效能、紧凑性和金属消耗量方面不及板式换热器、板翅式换热器和板壳式换热器等高效能换热器先进。 管壳式换热器按结构特点分为固定管板式换热器、浮头式换热器、型管式换热器、双重管式换热器、填函式换热器和双管板换热器等。前3种应用比较普遍。下图为定管板式换热器的构造。A流体从接管1流入壳体内，通过管间从接管2流出。B流体从接管3流入,通过管内从接管4流出。如果A流体的温度高于B流体,热量便通过管壁由A流体传递给B流体；反之，则通过管壁由B流

27、体传递给A流体。壳体以内、管子和管箱以外的区域称为壳程，通过壳程的流体称为壳程流体 (A流体)。管子和管箱以内的区域称为管程,通过管程的流体称为管程流体(B流体)。管壳式换热器主要由管箱、管板、管子、壳体和折流板等构成。通常壳体为圆筒形;管子为直管或U形管。为提高换热器的传热效能，也可采用螺纹管、翅片管等。管子的布置有等边三角形、正方形、正方形斜转45°和同心圆形等多种形式，前3 种最为常见。按三角形布置时，在相同直径的壳体内可排列较多的管子，以增加传热面积，但管间难以用机械方法清洗，流体阻力也较大。管板和管子的总体称为管束。管子端部与管板的连接有焊接和胀接两种。在管束中横向设置一些

28、折流板，引导壳程流体多次改变流动方向，有效地冲刷管子，以提高传热效能，同时对管子起支承作用。折流板的形状有弓形、圆形和矩形等。为减小壳程和管程流体的流通截面、加快流速，以提高传热效能，可在管箱和壳体内纵向设置分程隔板，将壳程分为2程和将管程分为2程、4程、6程和8程等。管壳式换热器的传热系数，在水-水换热时为14002850 W/(m·);用水冷却气体时,为10280W/(m·) ；用水冷凝水蒸汽时,为5704000 W/(m·)。图2 固定管板式换热器在本例中冷凝器设计成固定管板式，制冷剂在管外流动，冷却水在管内流动。所设计卧式壳管式冷凝器的主要结构及有关参数：

29、低翅片管16mm*1.5mm，总管数为108根，传热管的有效长度1560mm,板的厚度取30mm，考虑传热管与管板之间胀管加工时两端各伸出3mm，传热管的实际下料长度为1590mm,壳体长度为1560m,壳体规格为299mm*9mm无缝钢管。取端盖水腔深度50-60mm，端盖铸造厚度为10mm，则冷凝器外性总长度为1700-1800mm。冷却水流动的流程数为4。具体布置见附图。制冷装置中的蒸发器通常有两种分类方法。一是按制冷剂的蒸发是在壳侧还是在管内进行来分类，在壳侧进行的称为满液式蒸发器，在管内进行的称为干式蒸发器，另一种分类方法是根据蒸发器所冷却的介质来分，可以分为冷却空气式蒸发器和冷却液

30、体式蒸发器。冷却空气式蒸发器广泛用于冰箱、冷藏柜、空调器及冷库中。此类蒸发器多做成蛇管式，制冷剂在管内蒸发，空气在管外流过而被冷却。通常将制冷剂在管内蒸发的蒸发器统称为干式蒸发器或直接膨胀式蒸发器。为了强化空气侧的换热，管外侧常装有各类翅片，按引起空气流动的原因，又可分为自然对流式和强制对流式两大类型。冷却液体式蒸发器通常采用管壳式换热器的结构形式，其它一些结构形式如板壳式、套管式和盘管式等虽然也有应用，但应用场合尚不普遍。一般用水、盐水、有时还用三氯乙稀作载冷剂，制冷剂通过自身的蒸发吸收热量，冷却上述液体载冷剂，由液体载冷剂再向外输出冷量。此类蒸发器又可分为两类，一类为满液式蒸发器。它是制冷

31、剂在管束外蒸发，载冷剂在管内被冷却。此类蒸发器在小型制冷装置中应用较少，主要用于大中型制冷机中。另一类为管壳式蒸发器，制冷剂在管侧蒸发，载冷剂在壳侧被冷却。为了提高载冷剂的流速，增强传热，壳侧一般装有折流板。由于本设计中的制冷量较大，因此应用满液式蒸发器。所设计满液式蒸发器的主要结构及有关参数：低翅片管16mm*1.5mm，总管数为132根，传热管的有效长度2080mm,板的厚度取30mm，考虑传热管与管板之间胀管加工时两端各伸出3mm，传热管的实际下料长度为2116mm,壳体长度为2080m,壳体规格为325mm*10mm无缝钢管。取端盖水腔深度50-60mm，端盖铸造厚度为10mm，则冷凝

32、器外性总长度为2200-2300mm。冷却水流动的流程数为4。具体布置见附图。4.对压缩机、节流机构等设备进行选型计算4.1设计任务和已知条件根据要求，在北京地区，以风机盘管为末端装置，冷冻水温度为7，空调回水温度为11，总制冷量为107 kW，冷却水系统选用冷却塔使用循环水。4.2.1确定制冷系统的总制冷量制冷系统的总制冷量，应该包括用户实际所需要的制冷量，以及制冷系统本身和供冷系统冷损失，可按下式计算：Q0=1+A×Q=117.71(118.77) kW （3-2）式中Q0制冷系统的总制冷量（kW）Q用户实际所需要的制冷量（kW）A冷损失附加系数。一般对于间接供冷系统，当空调制冷

33、量小于174 kW时，A=0.150.20；当空调制冷量为1741744 kW时，A=0.100.15；当空调制冷量大于1744 kW时，A=0.050.07；对于直接供冷系统，A=0.050.07。4.2确定制冷系统设计工况确定制冷系统的设计工况主要指确定蒸发温度、冷凝温度、压缩机吸气温度和过冷温度等工作参数。有关主要工作参数的确定参考制冷工程设计手册进行计算。确定冷凝温度时，冷凝器冷却水进、出水温度应根据冷却水的使用情况来确定。（1） 冷凝温度（tc）的确定从已知条件知北京（南京）地区夏季室外平均每年不保证50h的湿球温度（）ts=20.9（28.3）对于使用冷却水塔的循环水系统，冷却水进

34、水温度按下式计算：ts1=ts+ts=20.928.3+3=23.9(31.3) （3-3）式中ts1冷却水进冷凝器温度（）；ts当地夏季室外平均每年不保证50h的湿球温度（）；ts安全值，对于机械通风冷却塔，ts =24。冷却水出冷凝器的温度ts2（），与冷却水进冷凝器的温度及冷凝器的形式有关。按下式确定：选用立式壳管式冷凝器 ts2=ts1+（24）=23.9(31.3)+3=26.9(34.3) (3-4)注意：ts2通常不超过35。系统以水为冷却介质，其传热温差取46，则冷凝温度为tc=ts2+46=32(40) (3-5)式中 tc冷凝温度（）。（2）蒸发温度（te）的确定蒸发温度是

35、制冷剂液体在蒸发器中汽化时的温度。蒸发温度的高低取决于被冷却物体的温度及传热温差，而传热温差与所采用的载冷剂（冷媒）有关。系统以水为载冷剂，其传热温差为46，即te=t'-46=7-5=2 (3-6)式中 t'载冷剂的温度（）。一般对于冷却淡水和盐水的蒸发器，其传热温差取t=5。（3） 过冷温度（tg）的确定在冷凝压力下，制冷剂液体的过冷温度与冷凝温度的差值，称为过冷度。是否采用过冷应进行全面的经济技术分析。对于一般的空气调节用制冷装置，不采用液体过冷；对于大型的蒸发温度较低（te<5）的制冷装置，在条件许可时使用液体过冷。对于本设计系统，te=2，因此不采用液体过冷，即

36、tg=0。（4）压缩机吸气口温度（t1）的确定压缩机的吸气温度根据管道中的传热情况，或根据标准规定的过热度确定。通常 t1=te+tr=2+8=10 (3-7)式中 对于一般压缩机，tr =310(吸气过热度)（5） 制冷系统理论循环p-h图tc=32(40)图3 制冷剂制冷循环压焓图根据绘制的p-h图查表求得各状态参数：确定压力：Pc=1255.2（1533.5）kPa Pe=530.83 kPa比容：1=0.04613 m3/kg 2=0.0213（0.01769）m3/kg焓值：h1=411.7m3/kg h2=433.8（439.2） m3/kg h3=h4=239.3（249.8）m

37、3/kg h1=406.084 m3/kg（6） 制冷系统热力计算1） 单位质量制冷量（q0）的计算q0=h1-h4=172.4(161.9) kJ/kg （3-8）2） 单位容积制冷量（qv）的计算 （3-10）3） 制冷剂质量流量（qm）的计算 （3-11）4） 单位理论压缩功（w0）的计算 （3-12）5） 压缩机所需的理论功率（Pt）的计算 （3-13）6） 压缩机吸入制冷剂蒸汽的体积流量（qV）的计算 qV=qm×1=0.03150.03384 m3/s （3-14）7） 制冷系数（0）的计算 0=q0w0=7.85.9 （3-15）8） 单位冷凝负荷（qc）的计算qc=h

38、2-h3=194.5189.4kJ/kg （3-16）9） 冷凝器热负荷（Qc）的计算 Qc=qm×qc=132.0196 kW （3-17）10） 热力完善度（）的计算逆卡诺循环制冷系数： （3-18）热力完善度: （3-19）4.3压缩机选型经过对比决定采用由意大利富士豪厂家生产的双螺杆压缩机，型号分别为：北京：R-TSH8-40 120Y南京：R-TSH8-50 150Y具体参数说明如下：图4 螺杆压缩机型号参数图型号说明如下：图5 螺杆压缩机型号说明书5.确定制冷剂的充灌量在设计制造中，制冷剂加入量过多或过少，对于设备的运行都是不利的。制冷剂量不足时，蒸发器未完全充满，蒸发压

39、力降低，压缩机吸气过热度增多，因此蒸发器的传热系数和制冷量减小。另一方面制冷量过多时，将导致冷凝器参与换热的有效面积减少，结果引起冷凝温度和压力增加，制冷量下降，能耗也增加，而且充灌量过多时，传热系数K值的下降速度比充灌量不足时更快。制冷剂注入量的精确计算，迄今还没有得到很好解决，目前归纳起来有下列几种：（1）经验估算法。它是按照制冷系统各容器容积乘以不同系数，相加后为系统内充注的容积。（2）观察法。这种方法是在压缩机运行的情况下边充制冷剂，边检查充注压力，边观察蒸发器的结霜情况、冷凝器的温度、低压吸气管的温度、压缩机的运转电流。知道蒸发器全部结霜，压缩机的运转电流不超过额定电流时，就停止充制

40、冷剂。（3）实验数据法。是根据实验方法得出的计算式和计算图。这种方法是从长期实践中总结出来的，在实验条件下使用是较为正确的（4）额定工况计算法。式根据制冷剂在制冷系统内的不同状态，查出它的密度和液体及蒸汽所占容积的比例，然后按运行时各容器的状态算出其质量。制冷剂充灌量计算结果如下：（1）冷凝器的充灌容积容积：Vk = 0.0332m3（2）蒸发器的充灌容积壳体截面积: A= 0.0829m2传热管总面积: a' = 0.0266m2容积: VH= 0.0925m3 （3）系统的制冷剂充灌量G(kg)制冷剂充罐量按下面公式估算：G=0.533VH+0.2247VK (3-20)则制冷剂的

41、实际充罐量G= 56.75kg.详细的计算过程见课程设计计算书。6.计算冷水量、水系统阻力、运行特点、选择水泵的机型、规格、型号及数量冷水量可按下式计算：mCpt=Q 其中t=5 查表的Cp=4200J/kg.m=Q/（Cpt）=/4200/5=5.606kg/s (3-21)m：冷水量，单位kg/sCp：水比热，单位J/kg.Q：需求制冷量，单位w水系统阻力、运行特点本工程中水系统为闭式循环系统，采用的是同程式变流量调节，供水采用一次泵系统。水系统阻力可按下式计算：h=h1+h2其中通过计算得：h1=10994.5 Pa h2=23033.7 Pa (3-22)所以：h=10994.5+23

42、033.7=34028.2 Pah: 水系统阻力，单位Pah1: 沿程阻力损失，单位Pah2：局部阻力损失，单位Pa水泵扬程计算及型号选择：根据本水系统特点，选择两台水泵，一台备用。h3=17水泵扬程计算：H=h/(.g)+17*1.1=34028.2/9.8/1000+17*1.1=22.52 m (3-23)流量取：Q=5.606 L/s = 20.2 m³/hh3:水管高度，单位m经过对比绝决定采用由长沙耐普泵业有限公司生产的管道泵，型号分为：北京：ISG 65160B具体参数说明如下：表2冷冻水泵型号参数序号型号流量扬程（m）效率（%）转速（r/min）电机功率(Kw)必需汽

43、蚀余量(m)重量(kg)01765-160B15.021.6284.176.07.78262420.6585929003.02.564 型号说明如下：图7 型号说明书用途： ISG型泵：适用于工业和城市给排水，高层建筑水塔增压送水、园林喷灌、消防增压、远距离输水、暖通空调冷热水循环等。输送介质为清水或物理化学性能类似于清水的液体，介质温度不高于80摄氏度。7.计算冷却水量、冷却水系统阻力、运行特点，选择冷却水泵的机型、规格、型号及数量冷却塔的作用是为从制冷机吸收出来的冷却水降温，使得冷却水可以循环使用，它有逆流式、横流式、喷射式和蒸发式等四种型，其型号主要依据工作温度条件和冷却水流量来选择。逆

44、流式冷却塔常用于制冷空调系统。冷却塔冷却水量W(Kg/s)的计算：W= (3-24)式子中Q冷却塔排走热量 单位 W本系统采用压缩式制冷机，取制冷机负荷的1.3倍左右， 南京地区：=1.3*118= 153.4 kW (3-25)C水的比热容，常温时取c=4.1868; 冷却塔的进出水温差（）；压缩式制冷机，取5；所以W=26.38 m³/h。冷却水进、出水温差=5，再结合环境温湿度、环境噪声要求所选冷却塔型号为：表9 冷却塔型号参数表机型标准水量(m³/h)外形尺寸(mm)送风装置WB28WB27高度外径电动机(KW)风叶直径(mm)LBCM-50502825652175

45、1.51170 配管尺寸(mm)温水入管冷水出管排水管溢水管补给水管自动手动100100502520208.冷却塔选择计算，根据冷却水量、冷却水温度及进、出水温差、环境温湿度、环境噪声要求，选择冷却塔的类型、规格、型号及数量冷却水泵扬程H=（Pj+Pm+P）/ (*g)+ hs+ Po/(*g) (3-26)局部阻力损失Pj=（6） (3-27)其中指冷却水流经管路阀件时候的阻力损失系数，取=5； 指冷却水流经弯头时候的阻力损失系数，取=0.3；指水的密度，取1000；指水的流速，取1.8m/s；所以Pj=(6*5+4*0.3)*1620=50544Pa；摩擦阻力损失Pm=RL， (3-28)

46、其中R指的是平均比摩阻，R=，常用取250;设计管路总长度L=50.6m， (3-29) 其中1.1为裕量系数，3.5为楼层高，3为地下室高度，6为地下室地面管路铺置长度， 指冷却水进、出管路。所以Pm=25050.6=12650Pa； 冷凝器阻力损失P，查设备阻力损失表可得P=65000Pa冷却塔中水的提升高度取hs=2m，可根据所选冷却塔的高度来确定;冷却塔的喷嘴雾压力水头Po/(*g)=50000/(10009.81)=5.10m; (3-30) 所以，冷却水水泵扬程H=（50544+12650+65000）/(10009.81)+2+5.10=20.18m考虑裕量，得 =1.2H=24

47、.216m根据中央空调常用设计手册可查得，所要选择冷却水泵的型号是：表10 冷却水泵型号参数表序号型号流量（m³/h)扬程(m)效率(%)KQL80-160B30.32669KQL109转速(r/min)电动机功率(kW)必须汽蚀余量(m)重量（kg）29005.53989.计算、选择其他附属设备、管道系统（1）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。水箱的容积也可以按照公式计算。当仅为冷水水箱时：。本设计按公式计算。则：膨胀水箱的容积为V=0.025m3膨胀箱的底部标高至少比系统管道的最高点高出1.5m；膨胀箱的接管应尽可能靠近循环泵的进口，以免泵吸入口内

48、液体气化造成气蚀。（2）风机盘管的冷凝水管管径选择风机盘管的冷凝水管管径，应根据冷凝水流量和冷凝水管的最小坡度确定，为计算方便，可按冷负荷确定冷凝水管径，每lkW冷负荷最大冷凝水量一般为0.40.8kg。故冷凝水管的管径选择: 32mm（3）全自动软化水装置的选择当工程所在地水质较硬或是系统较大的时候，系统的循环水和补水最好是软化水，该空调系统必须配置水软化装置，一般选用全自动软化水装置； 全自动软化水装置的选用一般按照系统补水量进行选择。补水装置可以根据实际情况来选（装置小，系统补水时间长；装置大，系统补水时间短）。（4）电子水处理仪空调水系统中使用到的电子水处理仪一般都按照设备所在管段的管

49、径进行选择。冷却水系统属开式系统，必须使用电子水处理仪；冷冻水系统属闭式系统，要求不是那么严格，可以在冷冻水系统管路中或膨胀水箱进水管路中安装电子水处理仪（5）补水泵的选择补水水泵扬程的计算：补水水泵扬程为系统最高点距补水泵接管处的垂直距离和补水管路的沿程阻力损失和局部阻力损失；沿程阻力损失和局部阻力损失一般为35mH。补水泵一般按照一用一备选取，选取结果见表15：表11 补水泵性能参数表型号流量扬程(m)效率(%)电机型号电机功率(KW)必须汽蚀余量m3/hl/sXA40-13A1535.54.29.91722.35665Y112M-24.02.23.110.制冷机房设计要求制冷机房最好为单

50、层建筑，设有两个不相邻的出入口，机房门窗应向外开启。机房高度应根据制冷机的种类及机房内各种管道的布置确定，且不应低于3.24.0m。机房应设置值班室、控制室、维修间等设施。机房内设备应保证操作、检修简便，布置间距可参照表16设计，并符合以下要求：设备样本提出的具体要求。吸收式制冷机组和设有卧式管壳式冷凝器、蒸发器的冷水机组，需在一端留出相当于热交换器长度的空间，以便清洗和更换管束，另一端留出有装卸端盖的空间。机房内留出必要的检修用地。机房设备布置间距见表16：表12 设备布置间距 项目间距（m）主要通道和操作通道宽度2.6制冷机突出部分与配电盘之间1.6制冷机突出部分与墙面之间的距离2非主要通

51、道1五、水管管径计算采用假定流速法计算，找出最不利环路，根据空调房间冷负荷，计算出各管段水流量，选取管径，校核水流速，计算值与假设值相差不大即可以，水管管道选型见表7，选型计算结果见表8。最不利管路如图：图8 最不利管路 六、管道保温、设备的消声减震设计1.保温设计空调管路系统保温的目的：一是为了减少管道系统的热损失（或冷损失），二是防止冷管路表面结露，本工程采用聚氨酯泡沫塑料管壳。按保温后的外表面温度确定保温厚度。对于平面（方管和400mm的圆管）其保温层厚度，可按下式计算：(4-1)对于小于400mm的圆管，可按下式计算：= (4-2)式中 twb 保温后的外表面温度，； 按保温后的外表面温度确定的保温层厚度，m； 保温材料的导热系数，W/（m·）； 保温层外表面换热系数