制冷工艺设计第二章课件

1、主要内容制冷压缩机的选型计算冷却设备的选型计算冷凝器的选型计算附属设备的选型计算节流阀的选型学习目标了解制冷工况、计算参数的确定理解压缩机选机原则、辅助设备的选型计算掌握压缩机、冷凝器、蒸发器的选型计算第一节制冷压缩机的选型计算 一、压缩机选型的一般原则所选机器制冷量应计算机械负荷j，一般不设备用机器.机器台数合适.机器系列尽量少.制冷压缩机的工作条件，不超过制造厂家规定的压缩机使用条件。氨制冷系统PL / Pz8、氟制冷系统PL / Pz10时，采用双级压缩。 二、主要工作参数的确定 1蒸发温度 t z 间接冷却系统：蒸发温度一般比载冷剂温度 低5。 直接冷却系统：蒸发温度一般比库房温度低1

2、0左右。 2冷凝温度 t l 主要取决于冷凝器的形式、冷却方式和冷却 介质的温度. 3吸气温度 t x 影响吸气温度的因素很多，可通过蒸发温度确定。 4过冷温度t g 单级氨系统：有过冷器时比过冷器进水温度高3。 双级系统：比中间温度高35。 制冷剂液体在冷凝压力下冷却到低于冷凝温度时的温度称为过冷温度。 三、压缩机的选型计算1. 单级压缩机的选型计算一般步骤：汇总各蒸发系统的机械负荷j 。 确定工作参数。 计算出所需的理论输气量。 根据压缩机厂家提供的技术参数和性能曲线，结合选机原则，确定压缩机的型号、台数。 例：已知某氨制冷系统，蒸发温度为-10，冷凝温度为35，机械负荷j=185000W

3、，试对制冷压缩机进行选型计算。 解： (1) 理论输气量法 确定设计工况下的 qr 和的值。根据tz=-10，t1=35，查表、查图分别得qr=2588.2kJ/m3，=0.75。 将已知数据带入公式得 =3.6185000/(0.752588.2) m3/h =343.1m3/h 确定压缩机的型号和台数： 由相关资料查得，一台6AW10型制冷压缩机的理论输气量为190.2 m3/h，结合选机原则，选两台6AW10型制冷压缩机可满足需要，即：V=2190.2m3/h=380.4m3/h (2) 性能曲线法 由压缩机性能曲线可知，在设计工况下，8AS10压缩机制冷量为125kW,折合成6AW10

4、压缩机制冷量为93.75 kW；若选2台，制冷量为93.752 =187.5kW，也满足计算负荷的需要。2. 双级压缩机的选型计算(1) 配组双级压缩机的选型计算：确定高、低压级压缩机理论输气量之比。根据tz、tl和，确定中间冷却温度tzj。确定过冷温度。确定低压级压缩机的输气系数。确定低压级压缩机单位容积制冷量。计算出低压级压缩机所需的理论输气量。根据低压级压缩机理论输气量和压缩机的选型原则，确定低压级压缩机的型号和台数。根据高、低压级压缩机理论输气量之比和低压 级压缩机理论输气量Vd，确定高压级压缩机的理 论输气量，从而确定高压级压缩机的型号和台数。(2) 单机双级制冷压缩机的选型计算 单

5、机双级制冷压缩机选型时，可参照工况条件近似选型。在实际工程设计中，还可根据负荷和设计工况，从压缩机性能曲线中查出压缩机在设计工况下的制冷量，确定压缩机的型号和台数。 例：某水产冷库有冻结、冻藏两个蒸发系统，其中冻结系统由3间相同的冻结间组成，蒸发温度tz=-33，冷凝温度t1=35,机械负荷j=240kW。试根据选型原则、利用性能曲线确定选配的单机双级压缩机的型号和台数。 解： 1) 根据tz=-33、tl=35，从压缩机性能曲线中查出不同型号机器在设计工况下的制冷量填入下表，即：序号规格型号设计工况制冷量k8ASJ10S812.5.S612.58AS172) 分析选型方案。 方案1：8ASJ

6、10压缩机6台，实际制冷量为240kW； 方案2：S812.5压缩机3台，实际制冷量为265.5kW； 方案3：S612.5压缩机4台，实际制冷量为244kW； 方案4：S812.5压缩机1台和8AS17压缩机1台，实际 制冷量为275.5kW。根据选型原则，结合库房特性，可选择方案2，选用 S812.5型压缩机3台，1间配1台机器；也可考虑方案4， 大小搭配。第二节冷却设备的选型计算冷却设备是制冷系统中排管、冷风机和其他类型蒸发器的总称，是制冷系统中产生冷效应的低压换热设备。选型步骤：选择型式计算冷却面积确定具体的型号和台（组）数。 一、型式的选择冷却间、冻结间和冷却物冷藏间：应采用冷风机.

7、冻结物冷藏间：宜选用冷风机；食品无良好包装时，可采用顶排管、墙排管.根据不同食品的冻结工艺要求选用合适的冻结设备.包装间：室温高于-5时宜选用冷风机，低于-5时应选用排管。冰库：光滑顶排管。 二、冷却面积的计算 1冷却气体用冷却设备式中 A 冷却设备传热面积，单位为m2； s 冷却设备负荷，单位为； 冷却设备传热系数，单位为W / （m2）； t 库房空气温度与蒸发温度之差，单位为。 2冷却液体用冷却设备 主要有立管式、螺旋管式、蛇形盘管式和卧式壳管式蒸发器。 计算冷却面积：式中 td 载冷剂与制冷剂的对数平均温差， 单位为； qs 蒸发器热流密度，单位为W/m2； A 、s、K 同上式。 计

8、算出冷却设备的冷却面积后，即可根据相关条件，选出冷却设备的型号、数量。第三节冷凝器的选型计算 一、冷凝器选型的一般原则 冷凝器选型取决于建库地区的水温、水质、水量及气候条件，也与机房的布置要求有关，有时还要考虑运行费用和一次投资的问题。 一般根据下列原则来选择：立式冷凝器适用于水源丰富，水质较差，水温较高的地区。卧式冷凝器适用于水量充足，水温较低，水质较好的地区。淋浇式冷凝器适用于空气湿球温度较低，水源不足或水质较差的地区。蒸发式冷凝器适用于缺水地区，水质较差时须进行处理。空气冷却式冷凝器适用于水源比较紧张的地区、冷藏车及冷藏集装箱等移动式制冷装置和小型氟利昂制冷系统。当冷却水为循环用水时，立

9、式冷凝器和卧式冷凝器对水量的要求可以忽略。从设备费和维修费用看，蒸发式冷凝器最高，但运行时节水节能。此外，在满足系统要求的条件下，还要考虑换热效率，维护方便性，设备初投资等因素。 二、冷凝器的选型计算 (1) 冷凝器传热面积：式中 A 冷凝器传热面积，单位为m2； 1 冷凝负荷 ，单位为W； K 冷凝器传热系数，单位为 W/（m2）； ql 冷凝器热流密度，单位为W/m2； td 对数平均温度差，单位为。 (2) 冷凝负荷 单级压缩系统式中 qm 制冷剂循环量，单位为kg/h； h3、h4 制冷剂进、出冷凝器的比焓 单位为kJ/kg。 双级压缩系统冷凝器热负荷：式中 qmg 高压机制冷剂循环量

10、，单位为kg/h； h5、h6 制冷剂进、出冷凝器的比焓， 单位为kJ/kg。 (3) 冷凝器热流密度ql制冷剂型式ql/（w/m2）相应条件氨立式35004000氨卧式40005000氨蒸发式18002500氟利昂卧式50008000氟利昂蒸发式16002200氟利昂空气冷却4585自然对流氟利昂空气冷却250300强制对流 根据上述方法，求出冷凝器冷却面积后，即可利用产品样本或说明书直接确定出冷凝器的型号、台数。 第四节辅助设备的选型计算1中间冷却器根据桶径和冷却面积选型。 用于双级压缩制冷系统，冷却低压级压缩机排出的过热蒸气，将冷凝后的饱和液体过冷，分离低压级压缩机排气所夹带的润滑油及液

11、滴。 (1)中间冷却器桶径式中 高压机输气系数； V 高压机理论输气量，单位为m3/h； W 中间冷却器内的气体流速，一般 不大于0.5m/s； dZj 中间冷却器内径，单位为m。 (2)蛇形盘管冷却面积式中 A 蛇形盘管所需的传热面积，单位 为 m2； Zj 蛇形盘管的热流量，单位为W； td 蛇形盘管的对数平均温度差， 单位为； K 蛇形盘管的传热系数。 (3)中间冷却器选型 根据计算求得的djz、A，从产品样本中选取同时满足djz、A的中间冷却器的型号、台数 。 2储液器 储液器以体积选型。 又称高压储液桶，用于储存由冷凝器来的高压液体制冷剂，以适应冷负荷变化时制冷系统中所需制冷剂循环量

12、的变化，并起到液封的作用。式中 V 储液器体积，单位为m3； qm 制冷装置中每小时制冷剂液体的总循 环量，单位为kg； v 冷凝温度下液体的比体积，单位为 m3/kg； 储液器的体积系数； 储液器的液体充满度，宜取70%。大系统可选多台储液器并联使用，并联时应选用相同型号的。 3油分离器式中 dy 油分离器的直径，单位为m； 压缩机输气系数，双级压缩时为高压级 压缩机的； V 压缩机理论输气量，单位为m3/h （双级压 缩时为高压级压缩机的）; W 油分离器内气体的流速。 主要是确定油分离器的直径，以保证制冷剂在油分离器内的流速符合分油的要求，达到良好的分油效果。 4氨液分离器 氨液分离器有

13、机房、库房之分，均以桶径选型。 气液分离，防止压缩机发生液击现象。 机房氨液分离器: 式中 d 机房氨液分离器的直径，单位为m； 压缩机输气系数，双级压缩时为低压级压缩机； V 压缩机理论输气量，双级压缩时为低压级压缩 机，单位为m3/h； W 氨液分离器内气体流速，一般采用0.5m/s。 气液分离，防止压缩机发生液击现象；将蒸气分离，只让液氨进入蒸发器；保持一定的液位，利用高差向蒸发器供液。库房氨液分离器: 式中 d 库房氨液分离器直径，单位为m； v 蒸发温度相对应的饱和蒸气比体积， 单位为3/kg； qm 通过氨液分离器的氨液量，单位为 kg/h； w 氨液分离器内气体流速，一般采用 0

14、.5m/s。5低压循环桶低压循环桶的选型需计算桶径和体积。 液泵供液系统的专用设备，储存并给液泵提供低压液体，对库房回气进行气液分离，兼作排液桶。式中 dd 低压循环桶的直径，单位为m； V 压缩机理论输气量，双级压缩时为 低压级压缩机，单位为m3/h； 压缩机输气系数，双级压缩同上； w 低压循环桶内气体流速； 截面积系数； n 低压循环桶气体进气口的个数。 (2) 体积 1）上进下出式供液系统式中 V 低压循环桶体积，单位为m3； q冷却设备设计注氨量体积的百分比(%)； Vq冷却设备的体积，单位为m3； Vh回气管体积，单位为m3。 2）下进上出式供液系统式中 V/q 各冷间中冷却设备注

15、氨量最大一间 蒸发器的总体积，单位为m3； qv 一台氨泵的流量，单位为m3/h； tb 氨泵由启动到液体自系统返回低压 循环桶的时间; Vh 回气管体积，单位为m3。 6排液桶 以体积选型，使其能容纳各冷间中排液量最多的1间蒸发器的排液量。其体积计算：式中 V 排液桶体积，单位为m3； V1 冷却设备制冷剂容量最大一间的冷却 设备的总体积，单位为m3； 冷却设备灌氨量的百分比； 排液桶液体充满度，一般取0.7。 暂时存放蒸发器冲霜和其他设备的排液。 7氨泵 氨泵的选型应从三方面考虑 (1)流量 式中 qv 氨泵的体积流量， 单位为m3/h； nx 再循环倍数； qz 氨泵所供同一蒸发温度的氨

16、液蒸发量， 单位为kg/h； vz 蒸发温度下饱和氨液的比体积，单位 为m3/kg。 (2)扬程 氨泵的排出压力必须克服泵出口至蒸发器进液口的沿程及局部阻力损失、泵中心至最高蒸发器进液口的静压阻力损失、加速度阻力损失等。 蒸发器节流阀前应维持足够的压力，以克服蒸发器及回气管的阻力损失，并有一定裕量使多余氨液顺利流回低压循环桶。 (3)氨泵的吸入压头 各种型式的氨泵根据自身的结构有各自的气蚀余量。气蚀余量为泵不发生气蚀所必须的吸入压头，称为净正吸入压头(NPSH)。NPSH是泵性能中一个重要参数，数据由制造厂提供。 第五节节流阀的选型计算 节流阀位于冷凝器（或储液器）和蒸发器之间，从冷凝器来的高压制冷剂液体经节流阀后进入蒸发器中。节流阀起节流降压，调节制冷剂流量的作用。 节流阀的选型主要以阀门的容量为依据，选型时考虑到阀前后压力差的大小及其他因素，以制冷能力选定其型号。 1. 手动节流阀 选型时根据阀前后压力差、阀门所处制冷回路的制冷量(稍大于实际制冷量，下同)，确定阀门的通径，选择与之相对应的