制冷装置设计课件CH3

1、CH3 制冷压缩机与设备的选型计算本章主要内容：u制冷压缩机的选型计算制冷压缩机的选型计算u换热设备的选型计算换热设备的选型计算u辅助设备的选型计算辅助设备的选型计算3.1 制冷压缩机的选型l一般的选型原则一般的选型原则l主要计算参数的确定主要计算参数的确定l压缩机选型压缩机选型3.1.1 制冷压缩机的选型原则p型号型号 尽可能选用大型压缩机，大型压缩机比小型尽可能选用大型压缩机，大型压缩机比小型压缩机效率高；压缩机效率高；选大不选小选大不选小 同一机房选配的压缩机型号不宜超过两个系同一机房选配的压缩机型号不宜超过两个系列，以便零部件的互换，当仅有两台机器时列，以便零部件的互换，当仅有两台机器

2、时，则尽量选用同一系列；，则尽量选用同一系列；系列不过二系列不过二 采用双级压缩循环时，应采用双级压缩循环时，应优先选用单机双级优先选用单机双级压缩机压缩机，因其与配组式双级压缩机相比，制，因其与配组式双级压缩机相比，制冷系数大，初投资低，占地少等优点。冷系数大，初投资低，占地少等优点。3.1.1 制冷压缩机的选型原则p台数台数 为简化系统，压缩机台数应尽量少，但机器为简化系统，压缩机台数应尽量少，但机器总台数不宜少于总台数不宜少于2台台，以适应负荷变化及备用，以适应负荷变化及备用。 压缩机总制冷量以满足生产要求为准，压缩机总制冷量以满足生产要求为准，不考不考虑备用机虑备用机。p压缩机的工作条

3、件不得超过允许使用条件。压缩机的工作条件不得超过允许使用条件。3.1.2 制冷压缩机主要 计算参数的确定p蒸发温度蒸发温度p冷凝温度冷凝温度p吸气温度吸气温度p过冷温度过冷温度蒸发温度的确定p原则：原则：根据储存物品的种类及冷藏工艺确定（保证根据储存物品的种类及冷藏工艺确定（保证物品冷加工质量）；系统不要划分过细。物品冷加工质量）；系统不要划分过细。p确定方法：确定方法：直接冷却系统：直接冷却系统：tn房间温度（冷间温度，库温），房间温度（冷间温度，库温）， 。0(810)ntt蒸发温度的确定间接冷却系统：间接冷却系统：t2蒸发器中载冷剂的出口温度，蒸发器中载冷剂的出口温度，。02(4 6)t

4、t冷凝温度的确定p冷凝温度与冷凝器的形式、冷却介质及其冷凝温度与冷凝器的形式、冷却介质及其温度有关。温度有关。12(5 7)2kttt211.534 68zttt立式卧式壳管式套管式1( )3stt 水源温度一次供水系统循环供水系统水冷式冷凝器水冷式冷凝器冷凝温度的确定水冷式冷凝器水冷式冷凝器1111s(6 9)(7 10)(9 11)= +ktttttt水源温度一次供水系统立式循环供水系统卧式壳管式套管式（ ）3冷凝温度的确定s+(5 10)ktt蒸发式冷凝器：蒸发式冷凝器：1+(10 15)ktt风冷式冷凝器：风冷式冷凝器：压缩机吸气温度的确定p 吸气温度对压缩机的影响吸气温度对压缩机的影

5、响 过低过低液击液击 过高过高排气温度过高排气温度过高p 吸气温度的主要影响因素吸气温度的主要影响因素 供液方式供液方式 吸气管长度吸气管长度 冷间负荷冷间负荷压缩机吸气温度的确定p 氨制冷系统氨制冷系统根据蒸发温度确定，允许有一定的过热度。根据蒸发温度确定，允许有一定的过热度。过冷温度的确定p氨制冷系统氨制冷系统 水冷式过冷器：比过冷器进水温度高水冷式过冷器：比过冷器进水温度高3； 中冷器：比中间温度高中冷器：比中间温度高57 。关于压缩机的几个概念p工况工况压缩机的工作状况，通常用制冷量、温度压缩机的工作状况，通常用制冷量、温度、功率等性能参数来表征。、功率等性能参数来表征。p名义工况与名

6、义制冷量名义工况与名义制冷量p使用工况使用工况p压缩机分类压缩机分类压缩机名义工况p压缩机规范压缩机规范活塞式单级制冷压缩机活塞式单级制冷压缩机（GB/T 10079-2001）p名义工况（额定工况）名义工况（额定工况） 定义：定义：性能工况中的一种，在此工况下，压缩机性能工况中的一种，在此工况下，压缩机按规定条件进行试验，并作为性能比较的按规定条件进行试验，并作为性能比较的基准性能工况。基准性能工况。 规范之规定规范之规定压缩机名义工况 规范之规定规范之规定吸气温度吸气温度过冷温度过冷温度压缩机使用工况p使用工况使用工况压缩机分类p压缩机分类压缩机分类高温压缩机（高温压缩机（H2O，R21）

7、中温压缩机（中温压缩机（NH3、R22、丙烷）、丙烷）低温压缩机（低温压缩机（CO2、R23）压缩机分类p压缩机分类压缩机分类开启式压缩机（有轴封，大型压缩机）开启式压缩机（有轴封，大型压缩机）半封闭式压缩机（无轴封，可拆卸）半封闭式压缩机（无轴封，可拆卸）封闭式压缩机（无轴封，不可拆卸）封闭式压缩机（无轴封，不可拆卸）压缩机分类p压缩机分类压缩机分类单级压缩机单级压缩机双级压缩机双级压缩机多机头并联压缩机组多机头并联压缩机组单级压缩机选型选型方法：选型方法：p按理论输气量选型按理论输气量选型p按标准工况制冷量选型按标准工况制冷量选型p按性能曲线选型按性能曲线选型单级压缩机选型p按理论输气量选

8、型按理论输气量选型需冷量需冷量=制冷量制冷量041104q()/q()vtvjjvtvhhvQQ vhhv单级压缩机选型p按标准工况制冷量选型按标准工况制冷量选型0000qqqqqqBvtvbvbjvtv jvjvbvbBjv jvjQQQQ两式相比：单级压缩机选型p按性能曲线选型按性能曲线选型双级压缩机选型p制冷剂种类制冷剂种类确定中间冷却方式确定中间冷却方式氨：中间完全冷却氨：中间完全冷却R290及氟利昂：中间不完全冷却及氟利昂：中间不完全冷却p确定中间温度（经济性、安全性）确定中间温度（经济性、安全性）p双级压缩机的选型双级压缩机的选型双级压缩机选型中间温度的确定p中间压力与中间温度中间

9、压力与中间温度中冷器内，低压级排气被冷却为干饱和蒸中冷器内，低压级排气被冷却为干饱和蒸气时的压力称为中间压力，其相应的饱和气时的压力称为中间压力，其相应的饱和温度为中间温度。温度为中间温度。p确定方法确定方法制冷系数最大法制冷系数最大法理论输气量之比法理论输气量之比法中间温度的确定制冷系数最大法步骤：步骤：（1）初步确定）初步确定Pm及及tm；（2）对每组）对每组Pm及及tm所在的热力循环进行计算所在的热力循环进行计算，得到对应的制冷系数，得到对应的制冷系数=f（ tm ）。）。（3）作出）作出- tm 曲线，曲线， 最大值最大值max对应的温对应的温度即为所求的最佳中间温度度即为所求的最佳中

10、间温度tmopt，对应的饱，对应的饱和压力为最佳中间压力和压力为最佳中间压力pmopt0mkpp p01021e21010253727352735()mLLmLmLmHmHmLmLmHmHmLQqhhhhPqhhQhhq hq hq hq hqhhqhhqhhqhh低压级制冷剂循环质量：低压级压缩机功率：272703510352743eH430103501035eeH21352743()()()()()()()()()()() ()()mHmLmHLhhhhqqQhhhhhhhhhhPqhhQhhhhQhhhhPPhhhhhhhh高压级制冷剂循环质量：高压级压缩机功率：中间温度的确定理论输气量

11、之比法步骤：步骤：已知高、低压压缩机理论输气量之比已知高、低压压缩机理论输气量之比 。（1）初步确定）初步确定Pm及及tm；（2）对每组）对每组Pm及及tm所在的热力循环进行计算，所在的热力循环进行计算，得到对应的高、低压理论输气量之比得到对应的高、低压理论输气量之比= =f（ tm ）。）。（3）作出）作出 - tm 曲线，曲线， 从图中找出与给定从图中找出与给定 值相值相对应的值对应的值tm ，即为所求的最佳中间温度，即为所求的最佳中间温度 tmopt，对应的饱和压力为最佳中间压力，对应的饱和压力为最佳中间压力pmopt0mkpp p13253727352735/(1)/(2)(3)vtL

12、mLvLvtHmHvHmLmHmHmLmLmHmHmLvtHvtLqq vqqvq hqhqhq hqhhqhhqhhqhhqq双级压缩机选型理论输气量法步骤：步骤：（1）理论输气量计算）理论输气量计算（2）选型，确定台数）选型，确定台数0jvtLvtHvtLvLvLQqqqq复叠式循环压缩机选型p制冷剂组合形式制冷剂组合形式p确定中间温度确定中间温度p压缩机的选型压缩机的选型复叠式循环压缩机中间温度确定高温循环高温循环低温循环低温循环复叠式循环压缩机中间温度确定步骤：步骤：制冷系数最大法制冷系数最大法（1）初选冷凝温度）初选冷凝温度t3，对高、低循环进行热，对高、低循环进行热力计算力计算每个

13、循环压力比每个循环压力比10；冷凝蒸发器传热温差取；冷凝蒸发器传热温差取310 ；初选初选t3 ，则，则t6= t3 t热力计算得制冷系数热力计算得制冷系数01521e24K015K61076ek /()k /()maLmaLLmaHmaHHQqg hhhqhhkWhhQkWhhqg hhhqhhkWLLLH低温循环的质量流量：低温循环压缩机功率：P冷凝蒸发器的热负荷：QQ高温循环的质量流量：低温循环压缩机功率：Pee00ee+=+QQLHLH压缩机总耗功：P=PP总循环的制冷系数：PPP复叠式循环压缩机中间温度确定步骤：步骤：（2）取不同的冷凝温度）取不同的冷凝温度t3，重复步骤（，重复步骤

14、（1），计算，计算=f（ t3 ）；）；（3）作出）作出=f（ t3 ）曲线，）曲线， max对应的温度对应的温度即为所求的最佳冷凝温度即为所求的最佳冷凝温度t3opt；同时得到；同时得到t6opt；复叠式循环压缩机选型理论输气量法：理论输气量法：ma1ma6LvtLvLHvtHvHqvqqvq3.2 换热设备的选型计算l冷凝器的选型计算冷凝器的选型计算l蒸发器的选型计算蒸发器的选型计算l中间冷却器的选型计算中间冷却器的选型计算l冷凝蒸发器的选型计算冷凝蒸发器的选型计算3.2.1 冷凝器的选型计算l结构形式的选择（分类）结构形式的选择（分类）l选型计算选型计算 传热面积传热面积 冷却介质流量冷

15、却介质流量 流动阻力流动阻力冷凝器分类p冷凝器分类冷凝器分类冷却介质冷却介质空气冷却式冷凝器（缺水地区、小型、空气冷却式冷凝器（缺水地区、小型、运输式系统）运输式系统）水冷式冷凝器（水源丰富）水冷式冷凝器（水源丰富）蒸发式冷凝器（缺水、干燥地区）蒸发式冷凝器（缺水、干燥地区）冷凝器分类p水冷式凝器分类水冷式凝器分类结构结构立式壳管式冷凝器（大、中型，水质较差）立式壳管式冷凝器（大、中型，水质较差）卧式壳管式冷凝器（大型，水质较好）卧式壳管式冷凝器（大型，水质较好）板式冷凝器（中小型，水质较好）板式冷凝器（中小型，水质较好）套管式冷凝器（小型，水质较好）套管式冷凝器（小型，水质较好）冷凝器选型计

16、算传热面积计算p计算方法：计算方法：理论计算理论计算/经验计算经验计算tKKmFQQAKq经验计算法确定传热面积氨系统Fq经验计算法确定传热面积氟利昂系统理论计算法确定传热面积QK 冷凝器热负荷可用下列任一公式计算：冷凝器热负荷可用下列任一公式计算：0230()KemKmaKQQPQqhhQQ3-12冷凝负荷系数，可由表查得。理论计算法确定传热面积tm2112lnmkkttttttt1=ptts空气冷却式t +5水冷式水冷式理论计算法确定传热面积tm2112lnmkkttttttt21810- = 4623t t空气冷却式水冷式(卧式壳管式)蒸发式冷凝器选型计算冷却介质流量p计算方法：计算方法

17、：312/()KmpQqmsctt空气、水冷式冷凝器：kk%3蒸发式冷凝器：按经验数据选择空气流量：85 160m /hW循环喷淋水量：50 70kg/hW补水量：循环水量的510冷凝器选型计算流动阻力p自学自学冷凝器选型计算冷却塔p冷却塔管路系统冷却塔管路系统p冷却塔选型冷却塔选型冷凝器选型计算冷却塔选型p冷却塔的热负荷：冷却塔的热负荷：12122s=()/6- =35mwpmwQ qcttqkg sttt t被冷却水的质量流量，；、 被冷却水的进出口温度，一般冷幅冷幅冷却范围冷却范围冷凝器选型计算水泵选型p循环水量计算循环水量计算通常通常1kW热负荷的循环水流量为热负荷的循环水流量为0.1

18、50.2m3/h；p限定流速限定流速 2.4m/s，选用管材和管径；，选用管材和管径；p确定管路中的阀门和配件数量；确定管路中的阀门和配件数量；p计算管路的沿程阻力和局部阻力；计算管路的沿程阻力和局部阻力；p根据循环水量和阻力，进行水泵选型。根据循环水量和阻力，进行水泵选型。3.2.2 蒸发器的选型计算l蒸发器分类蒸发器分类l选型一般原则选型一般原则l选型计算选型计算 传热面积传热面积 风量及载冷剂流量风量及载冷剂流量蒸发器的分类冷却空气式蒸发器冷却空气式蒸发器冷却液体式蒸发器冷却液体式蒸发器冷却排管冷却排管冷风机冷风机干式壳管式干式壳管式满液壳管式满液壳管式蒸发器选型的一般原则保证冷加工对象

19、的质量，保证冷间保证冷加工对象的质量，保证冷间温度场均匀温度场均匀；冷却间、冻结间及冷却物冷藏间冷却间、冻结间及冷却物冷藏间应选用应选用冷风机冷风机；冻结物冷藏间冻结物冷藏间宜选用宜选用墙排管、顶排管墙排管、顶排管；当；当食品有食品有良好包装良好包装时，也可选用时，也可选用冷风机冷风机；包装间当包装间当室温低于室温低于-5 时应选用时应选用排管排管，当，当室温高室温高于于-5 时宜选用时宜选用冷风机冷风机；贮冰间贮冰间宜采用宜采用顶排管顶排管。蒸发器的选型计算传热面积的计算：传热面积的计算：Q0：蒸发器负荷：蒸发器负荷=冷却设备负荷冷却设备负荷=冷间负荷，冷间负荷，以每个冷间为单位进行选型以每

20、个冷间为单位进行选型。0tmQAK蒸发器的选型计算tmp冷却排管温差的确定冷却排管温差的确定取算术平均温差取算术平均温差，即，即p冷风机温差的确定冷风机温差的确定取对数平均温差取对数平均温差或算术平均温差或算术平均温差p冷却液体式蒸发器温差的确定冷却液体式蒸发器温差的确定取对数平均温差取对数平均温差010nttt 冷风机温差的确定1算术平均温差冷风机温差的确定2对数平均温差 空气流过蒸发器时温度由高降低；空气流过蒸发器时温度由高降低； 盘管内制冷剂由于阻力及液柱静压的影响盘管内制冷剂由于阻力及液柱静压的影响，制冷剂压力沿流动方向在变化；，制冷剂压力沿流动方向在变化； 故温差沿流动方向在变化故温

21、差沿流动方向在变化冷却液体式蒸发器温差的确定121020lnmttttttt干式壳管式：干式壳管式：t2-t0=24 ； t1-t2=48 冷却液体式蒸发器传热系数K冷风机传热系数K查表法冷却排管传热系数K理论计算法1 空气侧复合换热系数；空气侧复合换热系数； 考虑管外霜层或水层热阻的系数；考虑管外霜层或水层热阻的系数； 翅片总效率；翅片总效率； 自然对流换热系数；自然对流换热系数； 辐射换热系数；辐射换热系数； 析湿系数析湿系数； 曝光系数曝光系数。00000()frK 000 f0r冷却排管传热系数K理论计算法2KK123CCC、蒸发器的风量计算理论计算法qV通过蒸发器的空气量；通过蒸发器

22、的空气量；A1蒸发器中空气的净流通面积；蒸发器中空气的净流通面积；v空气的流速，空气的流速，45m/s1VqAv蒸发器的风量计算经验计算法00=8601030=520600VqQQ333蒸发器制冷量，kW；配风系数，m /h kW；冻结间：m /h kW冷却间、冷藏间：m /h kW载冷剂流量计算012()mpQqctt3.2.3 中间冷却器的选型计算p中冷器的作用中冷器的作用p中冷器的选型中冷器的选型 盘管冷却面积计算盘管冷却面积计算 筒体直径计算筒体直径计算中冷器盘管冷却面积计算57zlzl57()mLmmmLqhhQAK tK tQqhhK2中冷器的热负荷，W；低压级压缩机制冷剂流量，k

23、g/h；、进、出盘管的制冷剂比焓，kJ/kg；盘管的传热系数，600 700W/（mK）中冷器盘管冷却面积计算ln=57kmkmmkmmtttttttttttt冷凝温度，即制冷剂进入盘管的温度；过冷温度，即制冷剂流出盘管的温度，也称为盘管出液温度，中间冷却温度。中冷器筒体直径计算34/=0.5/VVtHVVtHqDvqmhvvm s高压级压缩机的容积效率；高压级压缩机的理论输气量，；中冷器内气体流速，。3.3 辅助设备的选型计算l液体储存设备液体储存设备l分离捕集设备分离捕集设备l节流机构节流机构l制冷剂泵制冷剂泵l干燥器和过滤器干燥器和过滤器3.3.1 液体储存设备的选型计算p高压储液器高压

24、储液器p低压储液器低压储液器p排液器排液器p低压循环储液器低压循环储液器作用及选型作用及选型高压储液器的选型计算作用：储存、调节、液封作用：储存、调节、液封容积应能容纳系统的大部分或者全部充液量；容积应能容纳系统的大部分或者全部充液量；最大储液量小于容积的最大储液量小于容积的70%，最小储液量大于，最小储液量大于容积的容积的10%；高压储液器的选型计算33k/ k=0.7mVVmmgmg高压储液器的容积，；系统总的制冷剂充灌量，；储液器的容积系数；冷凝温度下液体制冷剂的比容，；储液器的充满度，。高压储液器的选型计算1.2=1.0=0.80.53333储液器的容积系数；冷间公称容积20000m

25、,。低压储液器的选型作用：重力供液系统中，用于容纳机房气作用：重力供液系统中，用于容纳机房气液分离器分离出来的液体制冷剂液分离器分离出来的液体制冷剂特点：数量较少特点：数量较少容积：容积：0.251.0m3。排液桶的选型计算作用作用：重力重力（氨泵）供液系统中，用于容（氨泵）供液系统中，用于容纳冷间热气融霜产生的液体制冷剂纳冷间热气融霜产生的液体制冷剂容积计算容积计算根据冷库中根据冷库中最大一间冷间最大一间冷间的排液量确定。的排液量确定。排液桶的选型计算131=0.7VVVm冷库中最大一间冷间的蒸发器总容积，；蒸发器中的液体制冷剂充满度；排液桶的充满度，。 排液桶对于重力供液系统与氨泵供液系统

26、排液桶对于重力供液系统与氨泵供液系统的不同？的不同？低压循环桶的选型计算作用作用：氨泵供液系统氨泵供液系统中，用于容纳氨液供中，用于容纳氨液供给氨泵，调节蒸发器供液，及气液分离给氨泵，调节蒸发器供液，及气液分离选型计算选型计算容积计算容积计算桶径计算桶径计算低压循环桶的选型计算容积计算p下进上出系统下进上出系统3330.7=0.150.2/phVbphVbVVqVVmVmhqmh（0.2+0.6+）充灌制冷剂量最大的冷间的蒸发器总容积，；回气管容积，；氨泵自启动到液体从系统返回到低压循环桶的时间，；一台氨泵的流量，。低压循环桶的选型计算容积计算p上进下出系统上进下出系统z3z0.5hVVVVm

27、（+0.6 ）蒸发器总容积，；蒸发器的充满度。上进下出容积大于下进上出系统；上进下出容积大于下进上出系统；兼做排液桶时，容积需放大。兼做排液桶时，容积需放大。低压循环桶的选型计算桶径计算34/=0.5/=0.8/=1=0.3VVtVVtqDv nqmhvvm svm sn （低压级）压缩机的容积效率；（低压级）压缩机的理论输气量，；循环桶内气体流速，立式，卧式；循环桶的截面积系数，立式，卧式；循环桶气体进气口个数。3.3.2 分离捕集设备的选型计算p油分离器油分离器p集油器集油器p气液分离器气液分离器p空气分离器空气分离器作用及选型作用及选型油分离器的选型计算筒体直径34=0.01883600

28、/=0.30.5/=0.50.8/VVtVVtVVtqqDvvqmhvvm svm s压缩机的容积效率；压缩机的理论输气量，；油分离器内气体流速，填料式，其他形式。集油器的选型直径用于集中排放制冷系统中各设备的润滑油；用于集中排放制冷系统中各设备的润滑油；根据压缩机标准制冷量根据压缩机标准制冷量选型。选型。00023023011603251160,325QkWkWQkWQkW，选用桶径为 159mm的集油器1台；，选用桶径为mm的集油器1 2台；选用桶径为mm的集油器2台。氨液分离器的选型计算分为分为库房库房气液分离器和气液分离器和机房机房气液分离器气液分离器在在重力供液重力供液系统中，必须设

29、系统中，必须设库房库房氨液分离器氨液分离器存在下列情况之一，存在下列情况之一，应设机房气液分离器应设机房气液分离器：（1）服务于两层及两层以上的库房；）服务于两层及两层以上的库房；（2）设有两个或两个以上的制冰池；）设有两个或两个以上的制冰池；（3）库房的气液分离器与机房压缩机的水平）库房的气液分离器与机房压缩机的水平距离超过距离超过50m.氨液分离器的选型计算直径03043600/0.5/(3 4)mmqDvqkg hmkgvm sHDHm通过气液分离器的液体制冷剂量，；蒸发压力下饱和制冷剂蒸气的比容，；气液分离器内气体流速，取。桶身高度， 。库房氨液分离器库房氨液分离器每个蒸发温度设一个每

30、个蒸发温度设一个氨液分离器的选型计算直径343600/0.5/(3 4)VVtVVtqDvqmhvm sHDHm压缩机的容积效率；压缩机的理论输气量，；气液分离器内气体流速，取。桶身高度， 。机房氨液分离器机房氨液分离器 库房氨液分离器与机房氨液分离器的区别库房氨液分离器与机房氨液分离器的区别？空气分离器的选型冷却面积根据冷库规模根据冷库规模按压缩机标准工况总制冷量选按压缩机标准工况总制冷量选型型202011601160,QkWmQkWm，选用冷却面积为0.45的空气分离器1台；选用冷却面积为1.82的空气分离器1台。3.3.3 氨泵的选型计算p选型计算包括流量、扬程、吸入压头；选型计算包括流量、扬程、吸入压头；p扬程根据蒸发压力较高的蒸发器确定。扬程根据蒸发压力较高的蒸发器确定。氨泵的流量计算0 10330031/VPVeVPVenQ vqnqqqmhnqmhQkWqkJ kgvmkg氨泵的流量，；氨泵的循环倍率；氨泵所供蒸发器的制冷剂蒸发量，；氨泵所供蒸发器的制冷量，；单位质量制冷剂的制冷量，；该蒸发温度下液体制冷剂的比容，。冷剂泵循环倍率n值的确定p负荷稳定、蒸发器组数较少、不易积油的负荷稳定、蒸发器组数较少、不易积油的蒸发器，下进上出供液方式，蒸发器，下进上出供液方式，n=34；p负荷有波动、蒸发器组数较多、容易积油负荷有波