空调用制冷技术课程设计

目 录目录⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1设计任务书⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2设计说明书⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3一、制冷机组的类型及条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3二、热力计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6三、制冷压缩机型号及台数的确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7四、冷凝器的选择计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8五、蒸发器的选择计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯12六、冷却水系统的选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯14七、冷冻水系统的选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯14八、管径的确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯14九、其它辅助设备的选择计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯15十、制冷机组与管道的保温⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯17十一、设备清单⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯18十二、参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯18空调用制冷技术课程设计任务书一、课程设计题目： 本市某空调用制冷机房二、原始数据1． 制冷系统采用空冷式直接制冷，空调制冷量定为 100KW。2． 制冷剂为：氨(R717)。3． 冷却水进出口温度为：28℃/31℃。4． 大连市空调设计干球温度为℃，湿球温度为 25℃。三、设计内容1． 确定设计方案 根据制冷剂为：氨(R717)确定制冷系统型式。2． 根据冷冻水、冷却水的要求和条件，确定制冷工况并用压焓图来表示。3． 确定压缩机型号、台数、校核制冷量等参数。4． 根据蒸发温度、冷凝温度选择蒸发器（卧式壳管）冷凝器（水冷或空冷），并做其中一个设备（蒸发器或冷凝器）的传热计算。5． 确定辅助设备并选型6． 编写课程设计说明书。空调用制冷技术课程设计说明书一、制冷机组的类型及条件1、初参数1）、制冷系统主要提供空调用冷冻水，供水与回水温度为：7℃/12℃，空调制冷量定为100KW。2）、制冷剂为：氨(R717)。3）、冷却水进出口温度为： 28℃/31℃。4）、大连市空调设计干球温度为℃，湿球温度为 25℃。2、确定制冷剂种类和系统形式根据设计的要求，本制冷系统为100KW的氨制冷系统，一般用于小型冷库，该制冷机房应设单独机房且远离被制冷建筑物。因为制冷总负荷为100KW,所以可选双螺杆制冷压缩机来满足制冷量要求（空气调节用制冷技术第四版中国建筑工业出版社P48）。冷却水系统选用冷却塔使用循环水，冷凝器使用立式壳管式冷凝器，蒸发器使用强制循环对流直接蒸发式空气冷却器（即末端制冷设备） 。3、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（ ）的确定从《制冷工程设计手册》中查到大连地区夏季室外平均每年不保证50h的湿球温度（℃）t 25oCs对于使用冷却水塔的循环水系统，冷却水进水温度按下式计算：ts1tsts25328℃式中 ——冷却水进冷凝器温度（℃）；——当地夏季室外平均每年不保证 50h的湿球温度（℃）；——安全值，对于机械通风冷却塔， =2~4℃。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形式有关。按下式确定：选用卧式壳管式冷凝器+（2~4）=28+3=31℃注意： 通常不超过35℃。系统以水为冷却介质，其传热温差取 4~6℃，则冷凝温度为tcts24=35℃式中 ——冷凝温度（℃）。②、蒸发温度（ ）的确定蒸发温度是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。由于蒸发式空气冷却器不需要谁做冷媒，所以蒸发温度等于制冷剂液体在蒸发器中的气化温度。若系统以水为载冷剂，其传热温差为 ℃，即℃式中 ——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 =5℃。本制冷机房用风冷式蒸发器，则制冷剂的蒸发温度也应为 2℃.③、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。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（ <—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，=2℃，因此不采用液体过冷，即 =0℃。④、过热温度（tr）的确定压缩机吸气口温度（ ）的确定压缩机的吸气温度根据管道中的传热情况，或根据标准规定的过热度确定。通常 = + = ℃。（式中对于一般氨压缩机， = ℃）。⑤、制冷系统理论循环 p-h图根据绘制的p-h图查表求得各状态参数：确定压力：Pe=429380Pa，Pc=1351200 Pa。33比容：1mkg，2mkg焓值：h11464KJkg，h21640KJkg，h3h4380KJkg，二、 制冷系统热力计算1、单位质量制冷量（ ）的计算q0 h1-h4（1464-380）KJkg=1084KJkg2、单位冷凝负荷（ qk）的计算qkh2-h31640-3801260KJkg3、单位理论压缩功（ c）的计算h2-h11640-1464176KJkg4、单位容积制冷量（ ）的计算q010843qv4015KJm10.275、制冷剂质量流量（ Mr）的计算MrQ0100q00.0923kgs10846、压缩机吸入制冷剂蒸汽的体积流量（ Vr）的计算Vr01003qv40150.025ms6、冷凝器热负荷（ 0）的计算0 Mrqk 0.0923 1260 116.3kW8、压缩机所需的理论耗功率（ pth）的计算pth Mr c 0.0923 176 16.245kW9、制冷系数（ th）的计算0100thpth6.1616.24510、 逆卡诺循环制冷系数（ c）的计算：Te2758.33cTcTe30827511、制冷系数（ R）的计算thRc

6.168.33

0.74三、制冷压缩机型号及台数的确定1、压缩机形式的选择根据已知参数，预选螺杆式压缩机。2、压缩机型号的选择查《实用制冷工程设计手册》根据制冷机组冷负荷100KW选择压缩机，选用—12型压缩机，其标准工况下的制冷量为137KW大于100KW，符合要求。2、压缩机台数的选择压缩机台数应根据总制冷量来确定：m Q0 100 0.73Q0g 137式中 ——压缩机台数（台）；——每台压缩机设计工况下的制冷量（ ）。因此，选择1台型压缩机.4、压缩机级数的选择压缩机级数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，当时，应采用单级压缩机；当时，则应采用两级压缩机。pc13512008对于本设计制冷系统中，pe3.15429380，因此，本设计制冷系统采用单级压缩。5、电机的选择由于使用双螺杆压缩机，其配用电机型号为YW200L-2,标准工况功率55KW,电压380V。四、 冷凝器的选择计算1、冷凝器的选择原则冷凝器的选择取决于当地的水温、水质、水源、气候条件，以及压缩机房布置要求等因素。立式壳管式冷凝器具有占地面积小，无冻结危险，对水质要求不高，传热系数高的特点，在本系统中选用氨立式壳管冷凝器。2、冷凝器热负荷计算冷凝器热负荷在热力计算中已求出。116.3KWk式中 k—冷凝器的热负荷（KW）3、冷凝器的已知参数氨制冷系统传热管采用无缝钢管，f=(m·k)，肋管外径d0=，内径di=,肋片外径df=，肋片厚度t=，0=mm，平均肋厚f=，肋片的节距e=。4、计算肋管特性参数（以1米长肋管计算）肋管水平部分的面积：Apd0e0dft1000=44×10-3㎡e肋管垂直部分面积：Af(df2d02)1-3㎡2119×10e肋管总外表面积：A=Ap+Af=163×10-3㎡肋化系数：Ａ＝3.15Ａｉ肋片的当量高度：He(d2fd02)=×10-3m4df基管平均表面积：A=d0di=×10-3㎡2所以：Af/A=；Ap/A=：A/A=5、计算平均传热温差ts2ts13128tmts1ln355.36lntc28tcts23531℃6、冷却水流量查水在 ℃的物性参数：Cp=kJ(kgk)Mwk116.31000tm10005.3kgsCP4.25.3610007、概算所需传热面积1163002假设热流密度=5500w/㎡，则Ack/21m55008、初步规划冷凝器结构取管内的流速v=s，则每流程类管数m为mMwdi2v4取m=15,这样管束总长等于nlAc(Am)=如流程数n=2,则冷凝器传热管有效长度为；传热总根数N=40根9、计算水侧的换热系数v0.8(143022ts1ts2)v0.8w0.20.2×104w/㎡·kdi2di10、计算制冷剂测得冷凝换热系数1）按公式（4—1）求水平光管管外冷凝换热系数。由于

tc=35

C，查物性表可得：

=(m·k)

，

=m3

，

Cp=(kg·k)

，，=×10-4N·s/㎡

，

=kg所以1321g334×1013c0.65=2010w/㎡·kd02）计算水平肋管外的冷凝换热系数。12c2m478m1ffdfd0df=l10.805lg2d0肋片效率：thml=（ml=，查表的thml=）ml肋片的修正系数Afd00.25f=1.30.75Ap=fAHeA所以，c?ffc×2010=(㎡·k)3）计算水平肋管束外冷凝换热系数c?f?zzc?f0.6N0.50.167c?f(㎡·k)11、实际的热流密度（ ）取污垢热阻Rfou0.810-4(㎡·k)/w，按公式11RoilA1AKcRpRfou=(㎡·k)c?f?zAwAi其中：油膜热阻Roil取×10-3㎡·k/w管壁热阻Rp=×10-5㎡·k/w所以，实际热流密度Ｋｔｃｍ=5237w/㎡-100% 4.8% 5%,计算传热面积有效。12、计算实际传热面积布置管束

Ac=

k/ Kc

tm

㎡保持上面确定的

m=15,n=2，冷凝器的有效管长为：

l

Ac

(Amn)

=13、冷凝器的选型由冷凝器的计算知选LN-25型立式冷凝器即可符合要求。（由于没有设备选型，此处为估计型号）。五、蒸发器的选择计算1、蒸发器的预选由于此制冷系统用于小型冷库，用强制对流式冷却空气干式蒸发器，来自节流装置中的低压制冷剂湿蒸气通过分液器分成多通路吸热蒸发后为气态制冷剂，汇集到集管中流出；而空气经过风机以一定流速从肋片管的肋片间掠过，将热量传给管内流动的制冷剂，温度降低。2、蒸发温度与传热温差的确定对于直接蒸发式空气冷却器，由于空气侧换热系数低，为了不是结构尺寸偏大，所以取较大的传热温差。通常蒸发温度te比冷却空气的出口温度低6~8℃，就是说，平均传热温差tm约为11~13℃，取12℃.以外肋表面为基准的热流密度约450~550wm.蒸发温度已知为te=2℃，有5℃过热度，热流密度K取235Wm?K.3、换热面积的计算传热面积：ACQ01000002Ktm3512238m由换热面积查手册选一台 DL-250直接蒸发式空气冷却器,F=250m24、蒸发器风量的确定c01002sVcP1.00512mtm1.25、风机的选择选用与蒸发器配套的送风机，（资料不够，数据有偏差），选用QF36-380型。3其送风量为36000m h。六、冷却水系统的选择1、冷却塔冷却塔冷却水量在冷凝器计算中已知Mw5.3Kgs。根据型号选HL6-30型。2、水泵的选型 :3水流量为G M 5.3Kgs 19m hw即：泵的流量为 19m3/h。1）、水泵扬程冷却水泵所需扬程Hp=hf+hd+hm+hs+ho式中hf，hd——冷却水管路系统总的沿程阻力和局部阻力，mH2O；hm——冷凝器阻力，mH2O；hs——冷却塔中水的提升高度（从冷却盛水池到喷嘴的高差），mH2O；ho——冷却塔喷嘴喷雾压力，mH2O，约等于5mH2O。2）、阻力计算管径长约300，比摩阻选200Pa/m则 hf=300×200Pa=6mHO局部阻力取则 hd=×6=3mH2O冷凝器阻力约为hm=4mH2O冷却塔在机房房顶，房顶距地面 3m则 hs=3mH2O冷却塔喷嘴喷雾压力，约等于 5mH2O。ho=5mH2O安全系数 0取总扬程Hl 0Hf 1.2 6 3 4 3 5 25.2mH2O根据流量和扬程，选用立式管道离心泵 80-250B型水泵，额定流量：20m3/h，径DN80。七、冷冻水系统的选择因为本制冷系统选用直接蒸发式冷风机作蒸发器，所以不需冷却水系统。八、管径的计算制冷剂在总管内流量Mr0.0923kg/s，v1=m3/kg，v2=m3/kg，排气管内制冷剂流速ms，吸气管内流速x13m/s，冷凝器内水流速p11/l1.3m/s，流量为Mw5.3kg/s，蒸发器风速z0.8m/s，风量为Mc10kg/s。由公式：dn4Mv计算个管径如下：吸气水平管：dnx4Mrv140.09230.27m选用DN503.14130.05x吸气立管：查R717上升吸气立管最小负荷图得dn.x.l0.138m选用DN150排气管：dnp4Mrv240.09230.096选用DN503.14110.032mp在分管中的流量Mr10.09230.0462kg/s2排气分管：dnp4Mrv240.04620.0960.0227m选用DN503.1411p吸气分管：dnx4Mrv140.04620.27m选用DN503.14130.035x由于采用直接风冷式蒸发器，所以不用计算管径。肋片间距由蒸发器型号决定。九、其它辅助设备的选择计算1、膨胀阀的选择由于该制冷系统属于小型氨制冷系统，毛细管做节流阀，它具有结构简单，安装方便的优点，但不能根据工况调节流量，在它之前再加一电磁阀即可弥补这个缺点。根据经验选毛细管选用内径，长为无缝钢管，电磁阀选用 DC80型。2、贮液器的选择计算贮液器的容积按制冷剂循环量进行计算，但最大贮存量应不超过每小时制冷剂总循环量的 1/3~1/2。同时，应考虑当环境温度变化时， 贮液器内的液体制冷剂因受热膨胀造成的危险，鼓其贮存量一般不超过整个容积的 70%~80%。贮液器的容积按下列公式计算：0.09231.70.0013V0.40.7536000.3m由配套的ZA—可知其容积为： ＞ 满足要求。3、油氨分离器的选择计算油分离器筒体直径：4qv2440150.30.096D0.27389mm13600压缩机配套的YF—40直径为400mm＞389mm满足要求。4、气液分离器的选择计算汽液分离器的桶体直径按下列公式计算：D4qv440150.3653mm3600配套的AF—65桶体直径为：650mm＞653mm满足要求。5、集油器的选择计算集油器的选择是根据经验，当冷冻站的制冷量为120mm的集油器一台。型号为：JY—100。

100~300KW时，选用6、不凝性气体分离器的选择计算一般的，一个系统只选配一台空气分离器，当冷冻站标准工况下的制冷量小于1163KW时，宜采用一台小号（桶体直径为 108mm）空气分离器。根据以上条件可知：KF—32B满足要求。7、其余辅助设备其余辅助设备根据经验选得，具体型号见设备清单。设备名称设备型号紧急泄氨器KFA系列安全阀HPb59-1/H62过滤器QLJ1600Ⅱ--Z十、制冷机组与管道的保温根据表和管径数据加保温层，由于这里是氨制冷系统，氨易燃易爆