制冷课程设计说明书

1、空气调节用制冷技术课程设计前言本次设计的目的是为了对空气调节用制冷技术进行巩固，通过前期上课的理论学习，进行实践。具体内容是针对乌鲁木齐地区，设计其适合的空调用冷冻站的。首先通过查阅当地的各项原始资料，然后，确定制冷机的工作工况，通过提供的冷负荷资料选定压缩机的型号和台数。综合冷负荷、工作工况、当地的水质和环境情况，选择合适的冷凝器和蒸发器。再根据已有的设备资料，结合设计具体要求选择合适的辅助设备：油分离器、高压贮液器、集油器、氨液分离器、紧急泄氨器、空气分离器、过滤器、阀门等。最后由工厂发展规划资料初步确定工厂尺寸，将设备进行合理的布局。以求做到最经济合理的布置。并根据设备布局确定管道的布局

2、,计算管道的直径，给管道配置相应的阀门。以上即是此次设计的流程，在设计过程中，应该注意统筹兼顾，有理有据。空气调节用制冷技术课程设计目录一设计题目4二设计目的4三原始资料=-4四设计内容41制冷压缩机的型号与台数的选择41.1 冷冻站的冷负荷的确定41.2 制冷装置型式的选择41.3 制冷工况的确定及理论计算51.4 制冷压缩机的型号及台数的确定62冷凝器的选择72.1 冷凝负荷的确定72.2 传热温差82.3 确定冷凝器的型号73蒸发器的选择94油分离器的选择105贮液器的选择106油器的选择117空气分离器的选择118急泄氨器的选择11空气调节用制冷技术课程设计9过滤器的选择1110冷冻站

3、设备及管路的平面布置1210.1 冷冻站房的设计1210.2 制冷设备的布置1311管路和阀件的选择计算1411.1 管路计算1411.2 排气管道1611.3 冷凝器到贮液器液体管道1811.4 贮液器到蒸发器液体管道2011.5 阀件的选择2212参考文献空气调节用制冷技术课程设计一设计题目空调用冷冻站的设计二设计目的课程设计是“制冷技术”的主要教学环节之一，通过这一环节来达到了解冷冻站设计的内容、程序和基本原则的目的，学习设计计算的步骤和方法，巩固所学的理论知识和实际知识，以培养我们运用所学知识解决工程的能力。三原始资料1基本资料：已知某厂空调楼所需总耗冷量为680kw,以喷淋室为末端装

4、置，要求冷冻水温为7C,空调回水温度为12C,制冷系统以氨为制冷剂。2设计地点：石家庄3水源：由于地区水源紧张，冷却水系统必须选用冷却塔使用循环水4室外气象资料：夏季空调干球温度为34.1C,湿球温度为18.5C四设计内容1制冷压缩机的型号与台数的选择1.1冷冻站的冷负荷的确定QT=(1+A)Qy；式中：Qt制冷系统的总制冷量(KW);Qy用户实际所需要的制冷量(KW);A冷损失附加系数；对于间接式制冷系统，A=0.10.15。本课程设计属于此类，取A=0.11Qt=(1+0.11)X550=610.5kw1.2 制冷装置型式的选择本冷冻站设计采用活塞式制冷机，氨制冷剂，单级压缩1.3 制冷工

5、况的确定及理论计算1.3.1 蒸发温度to空气调节用制冷技术课程设计当采用喷淋室处理空气，即冷冻水喷淋室使用时，宜采用水箱式蒸发器(包括直立管式蒸发器和螺旋管式蒸发器)。对于直立管式和螺旋管式蒸发器，蒸发温度宜比冷冻水出口干球温度低46C。所以to=6C(46C)=4C1.3.2 冷凝温度tK采用水冷式冷凝器时，冷凝温度tK可用下式计算:鼠=ts1；ts2十(57)C式中tsi冷却水进冷凝器的温度，C；ts2冷却水出冷凝器的温度，C0对于使用冷却塔的循环水系统，冷却水进水温度可按下式计算:ts1=ts+&s=18.5C+(34)C=21.5C式中ts当地夏季室外平均每年不保证50小时的湿球温度

6、，Cts安全值。选用机械通风冷却塔，Ns=34c立式壳管式冷凝器进、出水温差24cts2=21.5+3=24.5Cts1ts221.524.5铉二且%(57)=(57)=28C221.3.3 压缩机的吸汽温度t1压缩机的吸汽温度一般与压缩机吸汽管的长短和保温情况有关，通常以氨为制冷剂时,吸汽温度t1与蒸发温度t0的差值不大于58c。即t1=to+5=4+3=7C1.3.4 再冷温度tr.c空气调节用制冷技术课程设计对于立式壳管式冷凝器，均不考虑再冷。以上工况确定以后，就可在lgPh图上确定整个制冷的理论循环；并进行循环的理论计算。1.3.5 lgP-h上理论循环的计算1根据绘制的lgP-h图查

7、表求得各状态参数：图中点1为压缩机吸入状态点(ti=t0=3,5C)；1-1为过热过程(”=8.5C)；2为制冷剂出压缩机时状态点(由过1的等燧线和压力为Pk的等压线来确定)；4为制冷剂出冷凝器的状态点(t4=tk=35C)2确定压力：P1=Po=489.178kpa；P4=Pk=1353.146kp确定始值:h1=1460.250kJ/kg；h1=1472.635kJ/kg；h2=1621.733kJ/kg；h4=367.188kJ/kg;比容：v1=0.272135m3/kg；V2=0.118135m3/kg；3制冷系统热力计算单位质量制冷量q。的计算:q0=h1-h4=1472.635-

8、365.188=1105.477kJ/kg单位容积制冷量qv的计算:qv=q0/v1=1105.477/0.272135=4062.237kJ/kg制冷剂质量流量qm的计算:qm=QT/q0=1042/1105.477=0.9426kg/s单位理论压缩功W0的计算:W0=h2-h1=1621.733-1472.635=149.098kJ/kg压缩机所需的理论功率P0的计算:P0=qmW0=0.9426149.098=140.540kJ/kg压缩机吸入制冷剂蒸汽的体积流量qv的计算:qv=qmV1=0.94260.272135=0.25651n3/s；制冷系数Q的计算：0=q0/w0=1105.

9、477/149.095=7.41q单位冷凝负荷qk的计算:qk=h2-h1=1621.733-367.188=1254.545kJ/kg冷凝器热负荷Qk的计算:Qk=qmqk=0.94261254.545=1182.534kW;逆卡诺循环制冷系数：&=Tc/(Tk-Tc)=(3.5+273)/(35-3.5)=8.778;热力完善度刀=0/c=7.415/8.778=0.845;1.4制冷压缩机的型号及台数的确定择制冷压缩机时，台数一般选24台，且系列应相同，方便维修。0皿标准工况下的制冷量，换算公式Q标=上可查得Ki=2.19,MQ标=657/2.19=300kw=25.8*104kcal/

10、h由使用制冷工程设计手册166页查得空气调节用制冷技术课程设计选两台压缩机型号6AW12.5（上一冷）标况制冷15X104kcal/h=174.42kw气缸数6,气缸直径125mm,活塞行程100mm,主轴转速960r/min,理论容积Vh=424m3/h=0.12m3/s轴功率巳6缸：36KWP配用电动机JO2-91-6电功率P=（1.11.15）d取，=1.06缸P=1.1X36=39.6KW2冷凝器的选择2.1 冷凝负荷的确定冷凝器型式的选择应根据制冷剂和冷却介质（水或空气）的种类及冷却介质的品质优劣而定。在冷却水质较差、水温较高和水量充足的地区，宜采用立式壳管式冷凝器，因为冷却水使用循

11、环水，故采用立式壳管式冷凝器。冷凝器的台数参考压缩机的台数，暂取两台。QkQ0P式中Qk-冷凝器热负荷；Q0制冷机冷负荷；Pi压缩机指小一台压缩机的指示功率P=43=毁3*g22=74KWv1i0.260.91所以：Qk=174.42+74=248.42KW2.2 传热温差空气调节用制冷技术课程设计t2-t1At二t_tlntk-t2式中：tt2-冷却剂进、出口温度，C；，k冷凝温度，C所以:t=t2ttk-t1ln-1tkT224.5-21.5=4.84C28-21.5ln28-24.5冷却剂流量：M=一Q248.42Cpt2-t4.186(24.5-21.5)=19.78kg/s2.3确定

12、冷凝器的型号Cp为制冷剂定压比热容:4.187kJ/(kgK)根据推荐值假设冷凝器的单位热负荷qt=3700kcal/(m2h)=4303.1w/m2;F-QKFqt248420f2=57.73m2;4303.1查手册，选择立式冷凝器LN-70(上海第一冷冻机厂)2台;冷凝面积F=70m2则:q=248420/70=3548.85w/m2;喷淋密度：Un式中Kg/h;dn管子内径,N管子根数。m;则:-=19.8/3.14X0.032X125=1.58kg/m.s=5688kg/m.h1管内强制对流放热系数：w=513=9157.4w/m2.kNH3为37.9C时，查其热力性质表布:导热率入=

13、0.465w/(m-K);潜热T=1108.665kJ/kg;密度p=582.6kg/m3;动力粘度n=0.1315X10-3NS/m2gr=2.822;空气调节用制冷技术课程设计制冷剂侧放热系数冷凝器换热系数,otc入pAac=5：/=0.925(2.822*1015/3548.85*5.182)13=10005w/m2.k式中ac制冷剂的凝结放热系数，w/m2.k；aw冷却剂的对流放热系数，w/m2.k；6p一金属管壁的厚度，mm入p金属管壁的导热系数，w/m.k；A0、A、A分别为金属管的外、内和平均表面积，m2;Roil油膜的热阻，0.000350.0006m2.k/w;Rf水垢的热阻

14、。由传热课本查得Ron=0.00048m2k/w;Rf=5.28x10“m2k/w;九=36.7w/mkAd038A0d0_38Ad32Ad35代入得到K=613.37w/m2k(介于600700)（%-金属壁管的厚度，mm;九p-金属壁管的导热系数，w/m2,k;Ao,A,A-分别为金属管的外，内和平均表面积，m2;Roil-油膜的热阻，0.00035-0.0006,m2-K/w;Rf-水垢的热阻，m2K/w）;热流密度：qt=Kli=613.37X5.88=360相对误差：皿=3607一3548.85=1.6%hn2=0.0191hn2;3600.二.v1.wv1.w式中D油分离器汽管或筒

15、体直径，米；V h压缩机理论输汽量，米3/小时；入a压缩机输汽系数；V 1压缩机吸入汽体的比容，米3/公斤;V 2压缩机排出汽体的比容，米3/公斤;w汽管内或筒体内汽体流速，米/秒取6=0.9m/s6缸的:D4Vh.nV2,3600.二.v1.w4*424*0.81*0.00911,3600*3.14*0.26*0.9=0.069m由制冷与空调设备手册607页查得选择两台型号SYF-80北冷式5贮液器的选择贮液器的容积是按制冷剂循环量进行计算的。它应满足下述要求：（1）贮液器贮存制冷剂的最大量按每小时制冷剂总循环量1/21/3的计算；（2）考虑到制冷剂受热膨胀可能带来的危险，贮液器贮存制冷剂的

16、最大量不超过本身容积的80%。贮液器的容积可按下式计算:式中Mr液体制冷剂循环量，Kg/h;v液体制冷剂比容，m3/Kg;-10-空气调节用制冷技术课程设计B液体充满度，一般可取0.8。根据计算值的大小，可选用单台或多台并联使用的贮液器，本设计中采用一台贮液器V=0.4*=0.4m3249.17*2*1.57786*10，0.8由制冷与空调设备手册538页查得选才?ZA-0.5北冷式贮液器6集油器的选择在氨制冷系统中需要装置集油器，以收集和放出从冷凝器、贮液器、蒸发器等设备底部积存的润滑油。通常几套压缩机可共用一个集油器目前国内生产三种规格的集油器，当冷冻站标准工况下的制冷量小于250350K

17、W(2030X104kcal/h)时，采用直径为150mm的集油器一台；当标准工况下的制冷量为350600KW(3050X104kcal/h)时，采用直径为200mm的集油器一台；当标准工况下的制冷量大于600KW(50x104kcal/h)时，采用直径为300mm的集油器一台。本设计中QT标=258000kcal/h采用直径为150mm的集油器由制冷与空调设备手册626页选才?JY-150北冷集油器7空气分离器的选择对于氨活塞式制冷系统，为减少排出空气时氨的消耗量，一般均设置空气分离器(不凝性气体分离器)空气分离器的选择一般不进行计算，而是根据经验选用。当总制冷量在100X104kcal/h

18、(1163KW)以上时，采用Dg50(筒体直径219mm)的空气分离器；当总制冷量在1004X10kcal/h(1163KW)以下时，采用Dg32(筒体直径108mm)的空气分离器。本设计中Q=3001000mm立式冷凝器与外墙间距3182mm立式冷凝器出液口比贮液器进液口高260mm乌鲁木齐夏季通风温度高于34.132C的，在室外安装时应设置有遮阳设施10.3 管道布置1、管路布置应便于装设支架。一般管路应尽可能沿墙、柱、梁布置，而且应考虑到便于维修、不影响室内采光、通风及门窗的启闭。非沿墙敷设的架空水平管道，具安装高度（由室内地坪至管底）经过人行通道时，不应小于2米。管道距墙、柱的距离应考

19、虑安装和检修的方便，对保温管道还应考虑保温层的厚度。一般管道外表面或保温层最外层距墙、柱距离不小于150mm2、制冷压缩机的吸汽管道和排汽管道设置在同一支架或吊架上时，应将吸汽管道放在排汽管道的下面。数根平行管道之间应留有一定的间距，以便于管道的安装和检修。一般情况下管道间净间距不小于200mm。3、设置管道时，除特殊要求外，一般情况下液体管道不应有局部向上凸起的管段，汽体管道不应有局部向下的凹陷的管段，以免产生“汽囊”和“液囊”，阻碍流体的流通。4、从液体主管接出支管时，一般情况下应从主管底部接出。从汽体主管接出支管时，一-13-空气调节用制冷技术课程设计般情况下应从主管的上部接出5、在钢制

20、的支架或吊架上安装低温管道时，应根据保温层的厚度设置经过防腐处理的木垫块，以防止“冷桥”现象的产生。6、压缩机吸汽管和排汽管的坡度及坡向，应符合下列要求：(1)氨制冷压缩机吸汽管坡度，不得小于0.003,应坡向蒸发器；(2)制冷压缩机排汽管坡度，不得小于0.01,应坡向油分离器或冷凝器。7、壳管式冷凝器至贮液器之间的液体管内流速不应超过0.5m/s,在接管的水平管段上,应有不小于0.01坡度，坡向贮液器。8、所有贮存制冷剂且在压力下工作的制冷设备和容器，均应设置安全阀。氨制冷系统的排氨口必须装设排放管，排放管的出口，应高于周围50米内最高建筑物的屋脊5米9、大、中型氨制冷装置应装设紧急泄氨器，

21、泄氨阀应该装在冷冻站外及便于操作的地点。10、浮球阀的接管需要考虑正常运转时，液体能通过过滤器、浮球阀而进入蒸发器。在浮球检修或过滤器清洗时，液体由旁通管直接进入蒸发器。11管路和阀件的选择计算11.1 管路计算11.1.1 吸气管道6缸压缩机(1)初选管径d1式中qm流体质量流量，kg/s；U流体速度，m/s；d管子内径，m；V流体在工作压力和工作温度下的比容，m3/kg3其中吸气管流速u为1220m/S取u=15/Sv=0.24962m/kgqmQ0q0272.5.25g(1460.873371.411)/sdn4M0.2得0.24_97682mm3.1415由实用制冷工程设计手册P554

22、查得d外=83mm=3.5mmdn=76mm-14-空气调节用制冷技术课程设计(2)确定管路的当量总长最不利管路管长：480+2193+4995+2200+300=10173mm管路上两个直通截止阀的当量长度：由实用制冷工程设计手册P544查得上=340;dnLd=340276=51680mm管路两个焊接弯头当量长度:Ldn=60;Ld=60276=9210mm蒸发器出口管道缩小，其当量长度:由实用制冷工程设计手册P544查得d76D125Ld=9.272;Ld=705mmdn压缩机进口管道扩大，其当量长度;76LdD82dn=2.049;Ld=156mmLd=10173+51680+9120

23、+705+156=71934mm每米当量管长的允许压力降值氨吸汽管、排汽管和液体管，不宜大于0.5C蒸发温度4c对应饱和压力P=498.47kpa压缩机吸气温度3.5C对应饱和压力P=489.178Kpa二P92920P=9.292kpa;每米当量管长的允许压力降=M06pa/mLd71834-15-由实用制冷工程设计手册P547查得dn=69.5mm76mm选择合理空气调节用制冷技术课程设计6缸计算同4缸相似dn=98mm吸气母管直径d2,2,2d=159mm二d二dn4二dn64-44由实用制冷工程设计手册P554查得取d外=180mm=5mm11.2排气管道6缸压缩机(1)初选管径d其中

24、吸气管流速u为1525m/s取u=20m/s;v=0.12前kgqmQ0q0272.5.25g(1460.8-73371.411)/sdn丝0/t0_1羽.2mm3.1420由实用制冷工程设计手册P554查得d外=68mm=3mmdn=62mm(2)确定管路的当量总长最不利管路管长：6284+700+1588+500+4240+7650+1966=22928mm管路上4个直通截止阀的当量长度：由实用制冷工程设计手册P544查得上=340;dnLd=340462=84320mm管路3个焊接弯头当量长度:Ld-=60;dnLd=60362=9720mm-16-空气调节用制冷技术课程设计管路中一个逆

25、止阀当量长度:5=80;dnLd=80162=4960mm压缩机出口管道缩小，其当量长度：由实用制冷工程设计手册P544查得d62JD655=1.29;dnLd=81mm集油器进口管道缩小，其当量长度;d50JD62&=5.42;dnLd=336mm集油器出口管道扩大，其当量长度;d50JD62113.2;dnLd=816mm冷凝器进口管道扩大，其当量长度;d62D100J=18.56;dnLd=1151mmLd=10173+84320+4960+81+336+816+1151=125752mm每米当量管长的允许压力降值氨吸汽管、排汽管和液体管，不宜大于0.5C冷凝温度35.9C对应饱和压力P

26、=1388.383kpa压缩机吸气温度36.4C对应饱和压力P=1408.254KpaP=19.871kpa每米当量管长的允许压力降=19.781父103=158.18pa/mLd125752-17-由实用制冷工程设计手册P547查得dn=59mm40)截止阀，=7.2(d=48)二二=0.01+0.044+13+7.22=17.454,pc0力.454强65O222-818.05paLdP二:PmP（Z2-乙）：=240.91+818.05+260104585.65=1211.28pa每米当量管长的允许压力降值1211.28=21.5a56.316由实用制冷工程设计手册P547查得dn=45

27、mm48mm选择合理-20-冷凝器出液管汇合的母管直径空气调节用制冷技术课程设计二d2二d：=3d=83.14mm44由实用制冷工程设计手册P554查得取d外=95mm=3.5mm11.4贮液器到蒸发器液体管道(1)初选管径di其中液体管流速u为0.51.25m/s取u=0.8m/s33v=1.7072310m/kgqmQ0272.5408.75，=0.333q0(1460.8-73371.411)40.33351.70挖3300mm3.140.8(2)确定管路的当量总长最不利管路管长：708+1380+2930+800+2580+6628+2187+1412=17945mm管路上4个直通截止阀的当