制冷课程设计程序

1、制冷课程设计程序一、目的课程设计是“制冷技术”的主要教学环节之一。1、 了解冷冻站设计的内容、程序和基本原则；2、 学习设计计算的步骤和方法；3、 巩固所学的理论知识和实际知识，培养学生运用所学知识解决工程问题的能力。二、设计任务 空调用冷冻站的设计。 已知西安某厂空调楼所需总耗冷量420 kW，以风机盘管为末端装置，要求冷冻水温为7，空调回水温度为11，制冷系统以氨为制冷剂。三、其它原始资料 1水源：自来水，温度t=20，由于西安地区水源紧张，冷却水系统必须选用冷却塔使用循环水。 2室外气象参数：夏季空调干球温度31，湿球温度26.6。 3土建资料：制冷机房面积、高度、尺寸由学生设计决定，并

2、提资料给土建专业进行设计。四、设计内容及要求（一）制冷压缩机的型号与台数的选择1 确定制冷系统的总制冷量。制冷设备选择的依据。 式中 Q0设计冷负荷，制冷系统的总制冷量(kW)； Q空调冷负荷，用户实际所需要的制冷量(kW);A冷损失附加系数(主要考虑制冷设备、制冷剂管道和载冷剂管道等冷损失)。一般对于间接供冷系统，当空调制冷量小于174.4kW时，A0.150.20; 当空调制冷量为174.41744.2kW时，A0.100.15; 当空调制冷量大于1744.2kW时A0.050.07。对于直接供冷系统，A0.050.07。2 确定制冷剂种类和系统型式活塞式制冷系统，氨为制冷剂。系统型式：多

3、机组并联系统。3 确定制冷系统的设计工况根据空调对冷冻水或空气温度的要求和当地冷却水源、水质、水温及气象条件，确定蒸发温度te、冷凝温度tc，并根据选用的制冷剂，确定吸气温度t1、过冷温度tg。把以上确定的制冷机运行工况（即设计工况）画在压一焓图上。（1）蒸发温度te的确定蒸发温度即制冷剂在蒸发器中沸腾时的温度，其值与所采用的冷媒种类及蒸发器的型式有关。 以淡水或盐水为冷媒，当采用卧式壳管蒸发器时，蒸发温度按对数平均温差计算，即式中 对数平均温差（）；冷冻水或盐水出蒸发器的温度（）；冷冻水或盐水进蒸发器的温度（）；制冷剂在蒸发器中的蒸发温度（）。 以淡水或盐水为冷媒，当采用螺旋管式或直立管式蒸

4、发器时，蒸发温度可根据冷冻水出口温度决定，一般可取 式中： 制冷剂在蒸发器中的蒸发温度（）；冷冻水或盐水出蒸发器的温度（）。te要取整。（2）冷凝温度的确定确定冷凝温度时，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。对于使用冷却水塔的循环水系统，冷却水进水温度可按下式计算：式中： 冷却水进冷凝器的温度（）；当地夏季室外平均每年不保证50h的湿求温度（）；安全值，对自然通风冷却塔或冷却水喷水池，=57；对机械通风冷却塔，=24。冷却水出冷凝器的温度（），与冷却水进冷凝器的温度及冷凝器的型式有关。通常可按下式确定：立式壳管式冷凝器： ；卧式或组合式冷凝器： ；淋激式冷凝器： 蒸发温度按照

5、对数平均温差来计算：（3）压缩机吸气温度的确定压缩机的吸气温度根据管道中的传热情况，或根据标准中规定的过热度确定。如果采用回热循环，则应根据回热器中的热量平衡，确定压缩机的吸气温度。通常例如，对于一般氨压缩机，=58；以氟里昂为制冷剂时，可以高一些；采用回热循环时，吸气温度可取15。（4）过冷温度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。制冷剂液体的过冷度取决于冷却介质的温度与过冷器的传热温差。由于过冷器一般是以水作为冷却介质，而且过冷器的热负荷较小，所以选用较小的过冷度。通常取过冷温度比冷凝温度低35，即（5）状态点的确定注：012345表示设计工况，012345

6、表示标准工况。4 选择制冷压缩机的型号和台数，并校核压缩机配套的电动机的功率。（1） 压缩机型式的选择。常用的制冷压缩机有活塞式、离心式和螺杆式等不同型式。对一般小型冷藏库的设计，多采用活塞式和螺杆式；用作空调冷源的大、中型冷冻站的设计，一般采用离心式和螺杆式；中、小型冷冻站则普遍采用活塞式制冷压缩机。（2） 压缩机台数的选择。应根据系统总制冷量来确定：式中：m压缩机台数（台）：Qog每台压缩机设计工况下的制冷量（kW）。选择压缩机时，必须满足下面三个原则：制冷量满足制冷涉及负荷的要求；对大、中型之制冷装置，不宜少于2台，且应选择相同系列压缩机；台数不宜过多，除去连续数用外，一般不考虑备用。（

7、3） 压缩机级数的选择。应根据设计工况的冷凝压力与蒸发压力之比来确定。一般若以氨为制冷剂，若以R12、R22、R134a为制冷剂时，当时，应采用单级压缩机；时，应采用两级压缩机。（4） 压缩机制冷量的计算。每台活塞式制冷压缩机在设计工况下制冷量的计算方法有两种：1）根据压缩机的理论输气量计算制冷量。压缩机的制冷量Qog（kW）可由压缩机的理论输气量qv,th, 乘以设计工况下的输气系数及单位容积制冷量求得，即2）由冷量换算公式计算压缩机的制冷量。同一台压缩机在不同的工况下，制冷量是不同的。压缩机铭牌上的制冷量，一般是指名义工况或标准工况下的制冷量。将设计工况冷负荷换算成标准工况下的冷负荷。式中

8、：标准工况下的制冷量（kW）；标准工况下的输气系数；标准工况下的单位容积制冷量；设计工况下的制冷量（kW）；设计工况下的输气系数；设计工况下的容积制冷量。 （5） 校核冷冻站实际冷负荷（6）校核压缩机配用电动机功率。制冷压缩机的轴功率Pe（kW）可按下式计算制冷压缩机配用电动机的功率P（kW）可按下式计算：（7）压缩机气缸冷却水量的计算冷却压缩机气缸套的冷却水量可按下式计算：式中：压缩机气缸套冷却水量（kg/s）；冷却水带走的热量占全部热量的百分比，一般取0.130.18；气缸水套进、出水的温度差，一般为510。（二）冷凝器和蒸发器的选择 1冷凝器的选择计算出冷凝器的热负荷，根据所选的制冷剂种

9、类和压缩机的运行情况、冷却介质的种类、负荷变化情况等确定冷凝器的型式，然后计算冷凝器的传热面积，从而选定冷凝器的型号及其台数。（1）冷凝器热负荷计算式中：冷凝器的热负荷（kW）；冷凝器的制冷剂质量流量（kg/s）；制冷剂液体出冷凝器的比焓（kJ/kg）；压缩机实际排气的比焓（kJ/kg）。冷凝器的负荷也可以按照下式计算：式中：Q0制冷剂在蒸发器中吸收的热量，即计算工况下的制冷量（kW）；Pi压缩机在计算工况下的指示功率（kW）。（2）冷凝器传热面积的计算冷凝器的传热计算公式如下：式中：Ac冷凝器的传热面积（m2）；K冷凝器的传热系数W/(m2K),参见课本表8-1；制冷剂与冷却介质之间的对数平

10、均温差，同前面介绍。（3）根据冷凝器的结构型式计算冷却水的消耗量（或冷却空气量），单位为t/h或m3/h。式中：冷凝器的热负荷（kW）；冷却水密度（kg/m3）；冷却水比热（kJ/kg）；冷却水进、出口温差（）。2蒸发器的选择根据制冷量、制冷剂及载冷剂的种类、制冷系统的型式等，确定蒸发器的型式，计算出蒸发器的换热面积、并确定蒸发器的台数。如载冷剂为冷冻水或盐水，则应计算所需冷冻水量或盐水量，单位为t/h或m3/h。（1）蒸发器传热面积的计算蒸发器的传热面积可按下式计算：式中：Ac蒸发器的传热面积（m2）；K蒸发器的传热系数W/(m2K)；制冷剂与载冷剂之间的对数平均温差（）。（2）载冷剂水循环

11、量计算载冷剂水循环量是根据蒸发器的热负荷和载冷剂水的进出口温差来确定：式中：载冷剂水的循环量（kg/s）；载冷剂水的定压比热容（kJ/kg）。 本设计不包括冷冻水泵型号、台数、空调供水、空调回水管路的布置。（三）其它辅助设备的选择 根据制冷剂的种类和制冷工艺的不同，尚需选择下列设备中的部分设备。1油分离器；计算公式：式中：油分离器进、出气管管径（m）；油分离器筒体直径（m）；压缩机理论输气量（m3/s）；压缩机吸入气体的比体积（m3/kg）；压缩机的输气系数；压缩机排出气体的比体积（m3/kg）；油分离器进气管内气流速度。一般要求=1025m/s。2高压贮液器；计算公式：式中：贮液器的容积（m

12、3）；系统内制冷剂质量流量（kg/s）；冷凝温度下液态制冷剂的比体积（m3/kg）；液体充满度，一般取0.70.8。 3集油器的选择；目前国内生产的集油器有三种规格，其筒体直径分别为159mm、219 mm、325 mm。当冷冻站的制冷量小于250300kW时，采用159mm的集油器一台；当制冷量为300600kW时，宜选用219mm的集油器一台；当制冷量大于600kW时，则应选用一台325mm的集油器。4氨液分离器；气液分离器的桶体直径可按计算式中： 气液分离器筒体直径（m）；压缩机理论输气量（m3/s）；压缩机的输气系数；气液分离器内气体速度。一般要求=0.5m/s。5紧急泄氨器；目前生产

13、的紧急泄氨器品种较少，多为SA-25型，筒体直径D=108mm，任何规模的氨制冷系统均可采用。 6空气分离器；不凝性气体分离器一般不进行计算，而是根据经验选用。目前生产的不凝性气体分离器主要有两种规格，其筒体直径分别为108mm(小号)和219mm（大号）。当冷冻站总制冷量小于1163kW时，宜采用一台小号不凝性气体分离器；当冷冻站制冷量大于1163kW时，则应采用一台大号的不凝性气体分离器。 7干燥过滤器；过滤器用来清除制冷剂中的机械杂质，氨系统用的过滤器一般是由23层的网孔为0.4mm的钢丝网组成，结构简单，一般制造厂都成套配给。8. 调节站的图示。（四）冷冻站布置 冷冻站布置包括如下内容

14、： 1制冷设备布置； 2制冷工艺管路布置； 3管路上各种阀件及自控部件的布置； 4绘出平面布置及必要的系统原理、剖面简图。（五）制冷工艺管路及阀件选择 根据平面布置及系统原理简图估算各段工艺管路的总长度（包括直线长度和当量长度）以及不同的制冷剂、不同工艺管路的允许流速或压力降、蒸发温度、冷凝温度、制冷剂流量等确定工艺管路管径。根据制冷剂的流量，流速或管径选择截止阀、手动节流阀、电磁阀、热力膨胀阀和浮球调节阀等。（六）编写设计说明书 说明书应按设计程序编写，它应包括设计任务、原始资料、工况确定、负荷计算、设备选择、冷冻站布置方案的确定及说明、管路计算和有关设计草图等内容。（七）制图 课程设计图2

15、张 1制冷工艺热力系统图1张（1号图纸）。平面图。图中设备应有编号；管线和各种阀件应注明通径；并应附有图例和设备明细表。 2布置图1张（1号或2号图纸）。布置图应包括冷冻站平面布置图和主要的剖面图。在平面布置图中应画出设备底座和基础的外形及主要管路的布置，标明各设备的大小尺寸、相互间的位置尺寸、距墙尺寸等。冷冻机房的建筑图绘制时可以简化，但应说明建筑外形和主要结构型式，此外还应标明柱距、跨度、分隔间等的主要尺寸和屋架下弦标高、门窗位置、门的开向等。五、设计参考资料1采暖通风与空气调节设计规范，GBJ19-87，2004年版2空调用制冷技术，李树林主编，机械工业出版社，1995年3实用制冷工程设计手册，郭庆棠主编，中国建