60KW模块式风冷冷水机组设计

郑州轻工业学院本科毕业设计（论文）题目60KW模块式风冷冷水机组学生姓名何伟专业班级热能与动力工程101班学号541002020112院（系）机电工程学院指导教师职称李春艳（副教授）完成时间2014年5月25日60KW模块式风冷冷水机组目录中文摘要I英文摘要II1绪论12原始设计资料和技术条件33方案论证431制冷方式4311蒸气压缩式制冷的适用场合4312吸收式制冷的适用场合5313吸附式制冷的适用场合5314热电制冷的适用场合632压缩机6321活塞式压缩机7322螺杆式压缩机8323旋涡式压缩机9324离心式压缩机10325压缩机的选择1333换热器13331间壁式换热器的类型13332混合式换热器15333蓄热式换热器16334换热器的选择1660KW模块式风冷冷水机组34节流机构16341手动膨胀阀17342自动膨胀阀（恒压膨胀阀）17343热力膨胀阀17344毛细管18345浮球调节阀1835制冷剂19351制冷剂种类19352制冷剂性质的要求20353制冷剂的选择2136风冷式冷水机组目前遇到的问题2337目前研究现状2338模块式风冷式冷水机组发展方向24381提高COP24382制冷剂新工质244热力计算245压缩机的选择2851压缩机初步选择2852设计工况下主要性能参数3053压缩机校检306冷凝器的设计计算3161翅片管式冷凝器的设计计算32611冷凝器设计参数32612翅片管簇参数选择及计算18233360KW模块式风冷冷水机组613冷凝器管排数的计算34614风机的计算及选择377蒸发器3971常见的蒸发器3972蒸发器结构设计42721初步结构设计42722管外水的换热系数43723计算管内沸腾表面传热系数44724计算阻力及传热温差45725计算热流密度及传热系数46726计算传热面积478节流装置计算选型489辅助设备计算选型4991干燥过滤器的计算选型4992气液分离器的计算选型51921气液分离器计算选型5293压力控制器的选型5494分液器选型5495电磁阀选型55951电磁阀的工作原理及作用55952电磁阀的安装和使用55结束语57致谢5860KW模块式风冷冷水机组参考文献5960KW模块式风冷冷水机组I60KW模块式风冷冷水机组摘要本文主要介绍了60KW模块式风冷冷水机组的设计思路及主要部分的设计计算。包括目前市场上常用制冷剂的介绍，常见压缩机介绍。先后对制冷剂的选择、压缩机的选用、冷凝器的风冷换热方式的确定、蒸发器换热方式的确定、节流机构的选择以及相关辅助设备的选择进行了分析。详细介绍了热力计算、冷凝器的设计计算、蒸发器的设计计算、压缩机的选择计算、节流机构的选择计算、以及其他辅助设备的选择过程。关键词模块式/风冷式/冷水机组60KW模块式风冷冷水机组II60KWMODULARAIRCOOLEDWATERCHILLERSABSTRACTTHISPAPERMAINLYINTRODUCESTHEDESIGNIDEAOF60KWMODULARAIRCOOLEDWATERCHILLERS,ANDTHECALCULATIONINTHEDESIGNOFMAINPARTSINCLUDINGTHEINTRODUCTIONONTHEMARKETATPRESENTCOMMONLYUSEDREFRIGERANTS,COMMONCOMPRESSORISINTRODUCEDSUCCESSIVELYFORTHESELECTIONOFREFRIGERANT,THESELECTIONOFCOMPRESSOR,AIRCOOLEDCONDENSERHEATTRANSFERMODE,THEEVAPORATORHEATTRANSFERMODE,THESELECTIONOFTHROTTLEBODYANDRELATEDAUXILIARYEQUIPMENTSELECTIONAREANALYZEDTHERMODYNAMICCALCULATION,THEDESIGNCALCULATIONOFCONDENSERWASINTRODUCEDINDETAIL,THEDESIGNCALCULATIONOFEVAPORATOR,COMPRESSORSELECTION,THECHOICEOFTHETHROTTLEBODYCALCULATION,ANDOTHERAUXILIARYEQUIPMENTSELECTIONPROCESSKEYWORDSMODULAR,AIRCOOLED,WATERCHILLER60KW模块式风冷冷水机组11绪论所谓风冷式冷水机组，是一种向空气释放热量的制冷装置。由于机械能的输入，使得压缩机推动制冷剂在制冷系统中流动，并且发生冷凝和蒸发，使得低温热源（冷媒水）中的热量传递到高温热源（空气）中，得到一定温度的冷媒水，进而可以实现制冷的效果。之所以称为风冷式，是由于其冷凝热向空气释放。风冷式冷水机组，顾名思义，就是用风来冷却，送冷水进用户的机组。传统的中央空调，是用水来冷却，有冷却塔，每天要消耗大量的水，假设一个1千千瓦制冷量的机组，如果每天开10小时，85的使用率，每天消耗水大约12吨。一般这样的系统，冷却水管道里总水量大约5吨，若自来水停水，大约1小时，就会由于冷却水泵抽空而不得不停机。而且冷却水还要做水质处理，否则，在水质较硬的地区，一般水冷机组使用三个月，就开始报高压故障。而风冷机组，就没有以上问题，比较合适使用在缺水、水质十分恶劣的地区。风冷冷水机普遍比较小，500千瓦以下，能效比一般在3左右，水冷冷水机组，能效比一般在4以上。风冷机组特别是热泵机组，管道系统比较复杂，故障率比水冷机组高。风冷式冷水机组，主要包括制冷剂循环系统，载冷剂（水）循环系统，电器自控系统。制冷剂通过冷凝器向空气释放热量，通过蒸发器冷却载冷剂（水），被冷却的水为用户提供冷量1。冷水机组按照压缩机的不同又可分为往复式冷水机组，涡旋式冷水机组，离心式冷水机组，螺杆式冷水机组。所谓模块式是指机组的制冷设备全部封闭在立柜内，柜内一般有一个或两个独立的制冷系统，称为模块，每个立柜（模块）能够提供一定的冷量，可以根据用户的需冷量灵活的选用模块个数。此外还可以通过特定的连接方式将各个模块中的冷却水管和冷媒水管相互连接。先进的模块式冷水机组装有一套微机处理机，制冷装置的有关运行参数可从液晶显示屏上显示出来，该微机具有保护和监视双重作用。这种机电一体化的方式，是现代所有制冷机组的发展方向2。在二十世纪六、七十年代，美国地区发生罕见的干旱天气，使得水冷式冷水机组由于水的缺乏而无法使用。为解决干旱缺水地区的空调冷热源问题,美国率先研制出用空气散热代替冷却塔的风冷式冷水机。小型风冷式冷水机的制冷能力可以很小，范围一般在350HP,属于商用空调范围,又称为单元机。欧美的小型风冷式冷水机一般都设计成卧式结构，如约克1995年就开始在中国生产的阳光系列中小型中央空调，60KW模块式风冷冷水机组2就是来自意大利的设计，麦克维尔1999年投产的风冷冷水机就是来自法国的设计。大约在20多年前，空调业根据地区的住宅条件设计开发出了一种用于家庭的立式风冷冷水机（又称阳台机），能力范围在330HP。随着外资空调企业进入中国，这种立式风冷冷水机很自然的就进入了中国市场，如天津开利，太仓特灵，上海新晃，福建国本等台资或有台湾市场经历的美资公司，七、八年前就已经在中国大陆生产这种立式风冷冷水机了。遗憾的是虽然他们带着立式风冷冷水机技术很早就进入了中国市场，但只注重了开发商用市场，忽略了庞大的家用空调市场。1995年YORK公司推出的阳光系列中小型中央空调，第一次大胆地将小型风冷冷水机命名为中小型中央空调而进入了家用空调市场，获得了巨大的成功。国内的企业也纷纷跟随，猛然间在1999年短短的一年时间内，所谓“别墅中央空调”,“家用中央空调”,“户用中央空调”，“家用中央空调”等等名称的空调产品如雨后春笋般地在中国大地冒出来了。60KW模块式风冷冷水机组32原始设计资料和技术条件1、制冷量60KW2、制冷量输出方式输出冷媒水冷媒水出口温度7；冷媒水进口温度12；3、冷凝器冷却方式强制风冷风进口温度32；风出口温度40；4、控温精度2；5、气候环境类型空气干球温度32，空气湿球温度278；6、使用环境温度038；7、使用环境相对湿度858、电源380V50HZ9、制冷剂自选60KW模块式风冷冷水机组43方案论证本设计的题目为60KW模块式风冷冷水机组的设计。风冷冷水机组是一种应用非常广泛的制冷装置，机构简单，使用方便，特别是在干旱缺水、水质恶劣的地区尤为适合。风冷模块式冷水机组是以空气源为冷热源，采用电驱动制冷，可实现全年性气候运行的一种机型。它是一种能够提供冷源的独立完整机组，又可充分利用空气这个自然能源，因此较之传统的冷水机组更具有优势和特点首先，由于采用风冷模块式，可省去传统空调系统中一般都需要的冷却水系统，即不需要设计安装冷却塔、冷却水泵及相关管道，系统设计简单，施工方便，安装快捷；其次，机组可放置于屋顶、阳台、庭院及其它适合的露天位置，不必专门建造冷冻机房，可为投资者节约宝贵的建筑空间；第三，机组为模块化结构，可灵活组合，形成不同的机组容量，满足用户不同的需要；最后，因为机组制冷制热均使用电力这一清洁的能源，避免了由于燃煤、燃油与燃气所带来的排放污染或消防问题，也无冷却塔的噪音和飞水污染，是典型的“环境友好”产品；由于上述优点，近些年来，风冷模块式冷热水机组在宾馆、写字楼、商场、中高档住宅等各类场所都得到了广泛的应用，并且随着城市能源结构的改变，电力供应的日趋充沛，风冷模块式冷热水机组的市场占有率正日趋增长。31制冷方式目前常用的制冷方式有蒸气压缩式制冷、吸收式制冷、吸附式制冷、热电制冷、空气膨胀制冷、涡流管制冷、蒸气喷射式制冷、磁制冷高温磁制冷，低温磁制冷、绝热放气制冷GM制冷机、脉管制冷机、电化学制冷等。尽管任何伴随有吸热的物理现象在原则上都有可能用来制冷，但不同的制冷方式所获得的制冷效果，或者同样的制冷效果所需的经济代价是不同的。所以，在不同的场合采用何种最合适的制冷方式已成为当今制冷行业研究的焦点。当今应用最为广泛的蒸气压缩式制冷、吸收式制冷、吸附式制冷、热电制冷方式的各自性能、特点分析适应性，从制冷设备占地面积、初期投资、动力配套和运行费用四个方面，分析评价经济效益，为不同场合下选择最佳制冷方式、减少能源浪费提供依据。311蒸气压缩式制冷的适用场合60KW模块式风冷冷水机组5蒸气压缩式制冷方式具有悠久的应用历史，技术十分成熟。根据在标准工况下单机制冷量不同，将蒸气压缩式制冷分为小型蒸气压缩式制冷制冷量小于25KW，主要用于商业零售，公共饮食，科研，卫生和一般民用小型制冷装置和空调；中型蒸气压缩式制冷制冷量是25KW550KW，主要广泛应用于冷库，冷藏运输，一般工业和民用制冷和空调装置；大型蒸气压缩式制冷制冷量大于550KW，用于石油化工物质恒温储藏、大型空调。312吸收式制冷的适用场合与蒸气压缩式制冷一样，吸收式制冷也是利用制冷剂汽化潜热制取冷量。两者主要区别在于前者依靠消耗热能作为补偿实现制冷，后者是通过消耗机械能作为补偿实现制冷。吸收式制冷有多种分类方法，按驱动热源可分为蒸气型、热水型、直燃型；按驱动热源利用方式可分为单效、双效、多效按溶液循环流程可分为串联流程、并联流程、串并联流程。在化工业、冶金业及轻工业中可依靠大量废弃蒸气或热水做为驱动能源进行制冷，不仅提高能源综合利用率，而且也能减轻环境污染，还能降低运行成本。在电力资源紧张且燃料充足的场合，如气矿、油矿、煤矿等可以采用直燃型的吸收式制冷机组，可以就地取材，减少燃料的运输费用，也避免能量之间转换浪费。在太阳能充足场合，通过改变工质对的使用可以直接利用太阳能进行驱动，如使用水一溴化锂硫氰酸锂三元溶液、硫氰酸钠一氨、R22E818等工质对。在氨、乙醇作为制冷剂时，可以实现低温制冷0以下。吸收式制冷的热力系数比蒸气压缩式制冷低，在有多余的驱动能源场合使用，可通过降低运行成本体现经济效益。所以应该因地制宜选择合理、高效方式。313吸附式制冷的适用场合吸附式制冷是依靠太阳能进行工作，在太阳能充足场合使用最为理想，既没有污染，又是一次性投资。此种制冷方式的效率低且间断性大，也受天气影响，不适用于需要连续大制冷量场合。对于个体家庭来说，使用吸附式制冷，在提供制冷同时，还可以利用吸附剂吸附吸附质时放出的吸附热，提供家庭热水或充当冬季采暖热源。使用化学吸附工质对以及对吸附床进行热传递强化改造，可以实现利用吸附式制冷制冰，若将此方法与冰蓄冷方法结合，作为空调系统冷源，可以实现全天性提供冷量。吸附式制冷在采用不同的固体吸附剂如低温热源的硅胶一水系统，较高温热源的60KW模块式风冷冷水机组6沸石一水系统后可进行大部分低品位余热资源回收，进行制冷，如车辆尾气、渔船柴油机尾气、锅炉烟气等方面。这样提高了燃料的综合利用，也减少了环境的污染。314热电制冷的适用场合热电制冷是一种利用温差电效应即帕尔贴效应来实现制冷。由于体积较小，使崩在微型场合，发挥其它制冷方式所不能发挥到的作用。热电制冷在电子器件上使用，使其能够在恒温及较小精度中工作；热电制冷在工业上的运用，可以提供高真空场合，以及对工业气体含水量测定与控制；热电制冷在医学上应用，如手术麻痹、冷冻止血、冷冻切除白内障等，还可以制作药用的热电冷藏箱，用于保存血浆、疫苗、血清、药品等；在电源充足，运行经济性不作为首要考虑问题的应用场合，取热电制冷可靠、简单、无噪声、无振动、无工质泄漏长处，用以空调或冷藏装置，如核潜艇、卫星站、飞机、地下建筑的空调器。经过分析可知在电力资源比较丰富的区域可采用蒸气压缩式制冷；在拥有丰富的燃料或是温度较高的废弃蒸气、热水场合可以考虑使用吸收式制冷；在太阳能比较丰富或环保要求较高的区域可以采用吸附式制冷；在空间微小或是温度要求比较低的场合可以采用热电制冷。因此本装置选用蒸气压缩式制冷。32压缩机目前常见的压缩机主要有往复式、螺杆式、涡旋式、滚动转子式、离心式。滚动转子式压缩机属于回转式压缩机，其历史非常悠久。20世纪60年代以后，精密加工技术的迅速发展，使得滚动转子式压缩机技术也逐渐完善起来，特别是70年代以后在国内外有了很大的发展。涡旋式制冷压缩机是20世纪70年代发展起来的一种新型容积式压缩机，以其效率高，体积小，重量轻，噪声低，结构简单且运转平稳等特点，广泛用于各类空调和制冷设备中。螺杆式压缩机最早由德国人在1878年提出，直到1934年瑞典皇家理工学院的ALYSHOLM奠定了螺杆式压缩机SRM技术后，才取得迅速发展。世界上第一台整体式离心式制冷机组，是在1922年由美国开利博士设计，由开利建筑公司和德国一家制造公司合作试制成功的。1934年美国开利公司制造出以R11为制冷剂的空调用离心式冷水机组，为现代离心式制冷机组的发展奠定了基础3。目前常用于冷水机组的压缩机主要包括往复式、涡旋式，螺杆式、离心式。冷水机组的各类压缩机有各自的特点和使用范围。中小型制冷系统中，往复式，60KW模块式风冷冷水机组7涡旋式占主要地位，在大中型制冷量范围内主要使用螺杆式和离心式。由于往复式压缩机对“液击”敏感，因此相比涡旋式、螺杆式和离心式处于劣势。由于涡旋式压缩机没有吸气/排气阀，所以相比于螺杆式、离心式压缩机，涡旋式在于中小型制冷系统中具有优势。在中小型制冷设备中，常选用涡旋式压缩机，大型制冷设备中常使用螺杆式、离心式压缩机。制冷压缩机根据其对制冷剂蒸气的压缩热力学原理可以分为容积型和速度型两大类。也有按工作的蒸发温度范围分类对于单级制冷压缩机，一般可按其工作蒸发温度的范围分为高温、中温和低温压缩机三种，但在具体蒸发温度区域的划分上并不统一；也可按密封结构形式分类开启式压缩机、半封闭压缩机、全封闭式压缩机4,5。321活塞式压缩机按所采用的工质分类，一般有氨压缩机和氟利昂压缩机两种。按压缩级数分类，有单级压缩和双级压缩。单级压缩机是指压缩过程中制冷剂蒸气由低压至高压只经过一次压缩。而所谓的双级压缩，是指压缩过程中制冷剂蒸气由低压至高压要连续经过两次压缩。按作用方式分类，有单作用压缩机和双作用压缩机。其制冷剂蒸气仅在活塞的一侧进行压缩，活塞往返一个行程，吸气排气各一次。而双作用压缩机制冷剂蒸气轮流在活塞两侧的气缸内进行压缩，活塞往返一个行程，吸、排气各两次。所以同样大小的气缸，双作用压缩机的吸气量较单作用的大。但是由于双作用压缩机的结构较复杂，因而大都是采用单作用压缩机。按制冷剂蒸气在气缸中的运动分类，有直流式和逆流式。所谓直流式是指制冷剂蒸气的运动从吸气到排气都沿同一个方向进行，而逆流式，吸气与排气时制冷剂蒸气的运动方向是相反的。从理论分析来看，直流式与逆流式相比，由于蒸气在气缸中温度及比容的变化较少，故直流式性能较好。但是由于直流式压缩机的进汽阀需装在活塞上，这样便相对增加了活塞的长度和重量，因而功的消耗就增加、检修也麻烦，所以生产的压缩机大都采用逆流式。按气缸中心线的位置分类，有立式压缩机、卧式压缩机、V型压缩机、W型压缩机和S型压缩机等。立式压缩机气缸中心线呈垂直位置而卧式压缩机气缸中心线是水平的。V型、W型和S型是高速、多缸、现代型压缩机，其速度一般为9601440转/分，气缸数目多为2、4、6、8四种，其中，字母表示气缸的排列形式。活塞式制冷压缩机，根据其结构特征，还可分为开启式、半封闭式和全封闭式60KW模块式风冷冷水机组8三种。虽然构造各异，但它们之间也有许多共同之处，只是其结构特征不同。开启式制冷压缩机的结构特征在于压缩机的动力输入轴伸出机体外，通过联轴器或皮带轮与电动机联结，并在伸出处用轴封装置密封。氨压缩机和容量较大的氟利昂压缩机都采用这种结构形式。半封闭式制冷压缩机的结构特点是压缩机与电动机共用一主轴，并共同组装于同一机壳内，但机壳为可拆式，其上开有各种工作孔用盖板密封。全封闭式制冷压缩机的结构特点在于压缩机与其驱动电动机共用一个主轴，二者组装在一个焊接成型的密封罩壳中。这种压缩机结构紧凑，密封性好，使用方便；振动小、噪音小，广泛使用在小型自动化制冷和空调装置中。其工作原理是靠活塞的往复运动来改变汽缸的工作容积。依外部构造分为全封闭、半封闭、开启式。优点它应用比较广泛，制造技术成熟，结构简单，而且对加工材料和加工工艺要求较低，造价比较低，适应性强，能适应广阔的压力范围和制冷量要求，可维修性强。缺点无法实现较高转速，机器大而重，不容易实现轻量化，排气不连续，气流容易出现波动，而且工作时有较大的振动。由于曲轴连杆式压缩机的上述特点，已经很少有小排量压缩机采用这种结构形式，曲轴连杆式压缩机目前大多应用在客车和卡车的大排量空调系统中。322螺杆式压缩机螺杆式压缩机又称螺杆压缩机，分为单螺杆式压缩机及双螺杆式压缩机。单螺杆式压缩机是在70年代由法国辛恩开发出来，因其的结构更加合理，迅速的应用到国防领域，并被开发国家保护起来，技术一直都在相对独立。双螺杆式压缩机最早由德国人HKRIGAR在1878年提出，直到1934年瑞典皇家理工学院ALYSHOLM才奠定了螺杆式压缩机SRM技术，并开始在工业上应用，取得了迅速的发展。螺杆式压缩机常见的产品有螺杆式空气压缩机俗称螺杆空压机，螺杆式制冷压缩机及螺杆式工艺压缩机。螺杆式压缩机应用越来越广泛，各种开启式和半封闭式螺杆压缩机已形成系列，近几年又出现全封闭系列螺杆压缩机。双螺杆压缩机简称螺杆压缩机，由两个转子组成，而单螺杆压缩机由一个转子和两个星轮组成，它们制冷和制热的输入功率范围已发展到101000KW，基于螺杆式和单螺杆式压缩机一系列优点，其研究和开发领域十分广泛，性能优化潜力大。螺杆式压缩机是一种回转式容积式压缩机。它利用螺杆的齿槽容积和位置的变化60KW模块式风冷冷水机组9来完成蒸气的吸入、压缩和排气过程。螺杆式压缩机分为双螺杆和单螺杆两大类，双螺杆压缩机习惯上称为螺杆式压缩机。螺杆式压缩机的优点首先螺杆式压缩机只有旋转运动，没有往复运动，因此压缩机的平衡性好，振动小，可以提高压缩机的转速。其次螺杆式压缩机的结构简单、紧凑，重量轻，无吸、排汽阀，易损件少，可靠性高，检修周期长。第三在低蒸发温度或高压缩比工况下，用单级压缩仍然可正常工作，且有良好的性能。这是由于螺杆式压缩机没有余隙，没有吸、排汽阀，故这种不利工况下仍然有较高的容积效率。第四螺杆式压缩机对湿压缩不敏感。第五螺杆式压缩机的制冷量可以在10100范围内无级调节，但在40以上负荷时的调节比较经济。缺点为噪声较大，以及需要设置一套润滑油分离、冷却、过滤和加压的辅助设备，机组体积大。螺杆压缩机与活塞压缩机相同，都属于容积式压缩机。就使用效果来看螺杆空压机有如下优点首先，可靠性高。螺杆压缩机零部件少，没有易损件，因而它运转可靠，寿命长，大修间隔期可达48万小时。其次，操作维护方便。螺杆压缩机自动化程度高，操作人员不必经过长时间的专业培训，可实现无人值守运转。第三，动力平衡好。螺杆压缩机没有不平衡惯性力，机器可平稳地高速工作，可实现无基础运转，特别适合作移动式压缩机，体积小、重量轻、占地面积少。最后，适应性强。螺杆压缩机具有强制输气的特点，容积流量几乎不受排气压力的影响，在宽阔的范围内能保持较高效率，在压缩机结构不作任何改变的情况下，适用于多种工况。螺杆式压缩机和往复的重型水冷却式压缩机相比，每单位马力的原始投资要低30。这自然在操作上，螺杆压缩机是压缩机中最简单的类型之一。用喷油来控制压缩机排气温度是如此地有效，使得压缩机的负荷允计在宽广的范围内变化。常见品牌德BITZER比泽尔、GRASSO格拉索、意大利FRASCOLD富士豪、REFCOMP莱富康、DORIN多菱，日本HITACHI日立、DAKIN大金、MITSUBISHI三菱重工、KOBELCO神钢、MYCOM，韩国CENTURY，FRICK，HOWDEN，台湾复盛、汉钟，重庆嘉陵、大连冰山等。323旋涡式压缩机旋涡式压缩机的机理早在20世纪初由法国人所发明，但是由于当时加工精度不高和结构上存在问题，而一直未得到推广使用。到了20世纪70年代，这项技术在美国才开始得到应用。自20世纪80年代以来，涡旋压缩机以其机构紧凑、高效节能、微振低噪以及工作可靠性等特点，开始在小型制冷及空调领域获得越来越广泛的应60KW模块式风冷冷水机组10用，也因此成为压缩机技术发展的主要方向之一4。涡旋式压缩机的独特设计，使其成为当今世界最节能的压缩机。涡旋压缩机主要运行件涡盘只有龊合没有磨损，因而寿命更长，被誉为免维修压缩机。涡旋压缩机运行平稳、振动小、工作环境宁静，又被誉为超静压缩机。涡旋式压缩机结构新颖、精密，具有体积小、噪音低、重量轻、振动小、能耗小、寿命长、输气连续平稳、运行可靠、气源清洁等优点。被誉为新革命压缩机和无需维修压缩机是风动机械理想动力源，广泛运用于工业、农业、交通运输、医疗器械、食品装潢和纺织等行业和其它需要压缩空气的场合。涡旋式压缩机，包括驱动轴，可向顺时针或逆时针方向进行旋转，并具有既定大小的偏心部；气缸，形成既定大小的内部体积；滚轮，接触于气缸的内周面，并可旋转安装于偏心部的外周面，可沿着内周面进行滚动运动，并与内周面一同形成用于流体的吸入及压缩操作的流体腔室；叶片，弹性安装于气缸，使其与滚轮持续进行接触；上部及下部轴承，它们分别安装在气缸的上下部，用于可旋转支撑上述驱动轴，并封闭内部体积；机油流路，是设置于轴承及驱动轴之间，并使其之间均匀流动有机油；排出端口，它们连通于流体腔室；吸入端口，它们连通于流体腔室，并相互以既定角度进行隔离；阀门组件，它根据驱动轴的旋转方向，而选择性开放各吸入端口中的一个吸入端口。涡旋压缩机虽然是近十余年来才开始实用化的一种新型压缩机，但因其没有吸气阀和排气阀，因而工作可靠、寿命长久；其效率比活塞式压缩机高10以上，比转子式压缩机高5以上；对液击不敏感，可允许少量带液压缩；运转平衡，振动小；吸排气过程连续、大大降低排气脉冲等优点使其成为目前最先进的一种压缩机，其制冷量范围一般在440KW。涡旋式压缩机优点首先，容积效率高，因为相邻的月牙形空间之间的压差小，泄漏少，无吸汽和排汽阀，阻力小，无余隙容积的再膨胀。其次绝热效率高，在同样制冷量情况下，旋涡式比往复式约高10。第三动涡盘与主轴等运动部件的受力变化小，整机振动小。第四零部件少。约为往复式的40。第五驱动动涡盘运动的偏心轴可以高速旋转，因此涡旋式压缩机体积小、重量轻，约比往复式轻L5。最后涡旋压缩机运转可靠，而且容易实现变转速运动和变排量技术。缺点要求加工精度高。324离心式压缩机60KW模块式风冷冷水机组11离心式制冷机组是蒸气压缩式制冷机组中的一种。它是由离心式制冷压缩机为主机和包括冷凝器、节流装置、经济器、蒸发器等辅助设备一起组成的机组。这种机组大致可以分成两大类一类为冷水机组，其蒸发温度在5以上，大多用于大型空调或制取5以上冷水或略低于0盐水的工业过程用场合；另一类是低温机组，其蒸发温度为540，多用于化工过程。离心式制冷机组的主机是离心式制冷压缩机，它不同于当前大量生产的容积式制冷压缩机，而属于速度型制冷压缩机。由于该机械的流动是连续的，其流量比容积式机械要大得多。为了产生有效的动量转换，其旋转速度必须很高。一般都用于大容量的制冷装置中。离心式制冷压缩机吸气量00315M/S，转速180030000R/MIN，吸气压力14700KPA，排气压力小于2MPA，压缩比在230之间，几乎可采用所有制冷剂图31是典型的空调用离心式制冷压缩机。它由进口能量调节机构、叶轮转子、扩压器、蜗室、增速器、轴承等部件组成。气缸为垂直剖分型，由蒸发器来的气体从吸气管吸人，流经进口导叶1进入叶抡2，经无叶扩压器扩压后由蜗室6引出排至冷凝器。这是一种半封闭式结构，压缩机、增速器和主电动机均密封在同一个壳体中，省去了轴端密封，因此，气密性好、噪声低、振动小、结构紧凑。图31单级离心式制冷压缩机1进口导叶2叶轮3压缩机壳体4增速齿轮5电动机6蜗室7扩压器卤代烃类制冷剂的空调用离心式制冷机，每级叶轮的温度头（冷凝温度与蒸发温60KW模块式风冷冷水机组12度之差）大约为40。这恰好能满足空调的要求，因此空调用离心式制冷机大都是单级的。但如果要求更低的蒸发温度或制冷工质为低分子量时，则必须应用二级以上的压缩级。级是组成压缩机的一个基本单元。它由一个叶轮和与之相配合的固定元件构成。从构成来看，可分为中间级和末级二种。中间级由叶轮、扩压器、弯道和回流器等组成。末级是由蜗室取代中间级的弯道和回流器，有时还取代级中的扩压器。离心式制冷压缩机的各部件的作用原理吸气室每段第一级入口都有吸气室，将气体从进气管均匀地引人叶轮。进口导叶用来调节制冷量，当导叶旋转时，改变了进入叶轮的气流的流动方向和气流量的大小。叶轮它随主轴高速旋转，由于受旋转离心力和叶片的作用，气体在流经叶轮流道的整个过程中，压力和速度都不断得到了提高。叶轮是使气体提高能量的唯一元件，是压缩机中最主要的部件。扩压器气体从叶轮流出时，有很高的流动速度。为了将这部分动能充分地转变为压力能，同时为了使气体在进入下一级时有较低的合理的流动速度，在叶轮后面设置了扩压器。对于无叶扩压器，一般情况下它是由前、后隔板组成的通道，随着直径的增大，通流面积增加，使气体速度逐渐减慢，压力得到提高。弯道和回流器为了把扩压器流出的气体引导到下一级继续压缩，设有使气体拐弯的弯道和将气体均匀引入下一级叶轮入口的回流器。弯道是由隔板和气缸组成的通道，回流器则由两块隔板和装在隔板之间的叶片组成。蜗室它把从扩压器或从叶轮后的气体汇集起来，并引向机外。在大多数情况下，由于蜗室外径逐渐增大、通流面积也增大，对气体还起一定的降速扩压作用。其他部件除上述组成级的基本部件外，还有减少气体从叶轮出口倒流到叶轮入口的轮盖密封；减少级间漏气的级间密封；减少或杜绝气体向机外泄漏的轴端密封；减少轴向推力的平衡盘；承受转子剩余轴向推力的推力轴承以及支撑转子的径向轴承等。为了使压缩机持续、安全、高效率地运行，还必须设有一些辅助设备和系统，如增速器、油路系统、冷却系统、自动控制和监测及安全保护系统等。离心式压缩机制冷量最大可达30000KW，用于大型空调、制冷设备中。工作稳定，性能高寿命长，制冷能力大，可进行无级调节。常见品牌美TRANE特灵、CARRIER开利、YORK约克和MCQUAY麦克维尔，日本MITSUBISHI三菱重工、60KW模块式风冷冷水机组13HITACHI日立和EBARA，瑞士SULZER，韩国和中国厂家等325压缩机的选择目前螺杆式压缩机制冷量范围为150KW1400KW,离心式制冷量在350KW以上，涡旋式制冷量为440KW，活塞式制冷量为100W200KW，由于本冷水机组总制冷量为60KW，如果分为两个模块，每个模块制冷量为30KW，因此只有活塞式和涡旋式压缩机满足要求。由于活塞式体积巨大，笨重，排气不连续，气流容易出现波动，而且工作时有较大的振动。由于活塞式压缩机的上述特点，已经很少有小排量压缩机采用这种结构形式。因此选用涡旋式压缩机。33换热器换热器是化工,石油,动力,食品及其它许多工业部门的通用设备,在生产中占有重要地位在化工生产中换热器可作为加热器,冷却器,冷凝器,蒸发器和再沸器等,应用更加广泛换热器种类很多,但根据冷,热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类,即间壁式,混合式和蓄热式在三类换热器中,间壁式换热器应用最多11,12。331间壁式换热器的类型3311沉浸式蛇管换热器这种换热器是将金属管弯绕成各种与容器相适应的形状，并沉浸在容器内的液体中。蛇管换热器的优点是结构简单,能承受高压,可用耐腐蚀材料制造；其缺点是容器内液体湍动程度低,管外给热系数小。为提高传热系数,容器内可安装搅拌器。3312套管式换热器套管式换热器是由直径不同的直管制成的同心套管,并由U形弯头连接而成在这种换热器中,一种流体走管内,另一种流体走环隙,两者皆可得到较高的流速,故传热系数较大。另外,在套管换热器中,两种流体可为纯逆流,对数平均推动力较大。套管换热器结构简单,能承受高压,应用亦方便可根据需要增减管段数目。特别是由于套管换热器同时具备传热系数大,传热推动力大及能够承受高压强的优点,在超高压生产过程例如操作压力为3000大气压的高压聚乙烯生产过程中所用的换热器几乎全部是套管式3313管壳式换热器管壳式又称列管式换热器是最典型的间壁式换热器,它在工业上的应用有着悠久的历史,而且至今仍在所有换热器中占据主导地位。管壳式换热器主要有壳体,60KW模块式风冷冷水机组14管束,管板和封头等部分组成,壳体多呈圆形,内部装有平行管束,管束两端固定于管板上。在管壳换热器内进行换热的两种流体,一种在管内流动,其行程称为管程；一种在管外流动,其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。为提高管外流体给热系数,通常在壳体内安装一定数量的横向折流档板。折流档板不仅可防止流体短路,增加流体速度,还迫使流体按规定路径多次错流通过管束,使湍动程度大为增加。常用的档板有圆缺形和圆盘形两种,前者应用更为广泛。流体在管内每通过管束一次称为一个管程,每通过壳体一次称为一个壳程。为提高管内流体的速度,可在两端封头内设置适当隔板,将全部管子平均分隔成若干组。这样,流体可每次只通过部分管子而往返管束多次,称为多管程。同样,为提高管外流速,可在壳体内安装纵向档板使流体多次通过壳体空间,称多壳程。在管壳式换热器内,由于管内外流体温度不同,壳体和管束的温度也不同如两者温差很大,换热器内部将出现很大的热应力,可能使管子弯曲,断裂或从管板上松脱因此,当管束和壳体温度差超过50时,应采取适当的温差补偿措施,消除或减小热应力83314翅片管式换热器翅片管式换热器是人们在改进管式换热而的过程中最早也是最成功的发现之。直至目前，这一方法仍是所有各种管式换热面强化传热方法中运用得最为广泛的一种。它不仅适用于单相流体的流动，而对相变换热也有很大的价值。但20世纪60年代以前，普通的翅片管式换热器多采用表面结构未做任何处理的平翅片，这种形式的翅片除增大换热面积来达到强化传热的效果以外，再无其他强化传热的作用。由于空冷技术的发展，以及在换热器中使用气体介质的趋向日益增加，因此翅片管式换热器越来越受到了人们的重视。特别是在BERGLES关于强化传热的报告在第六次国际传热学会议上发表以来，大量的高效换热翅片表面结构不断地被研制出来。目前，大部分用于洁净气体的翅片管式换热器采用了新型高效的翅片表面结构，获得了显著的强化传热效果6。3315板（片）式换热器1878年德国人发明了板片式换热器，现在都通常称之为板式换热器，它经过了50余年的发展，上世纪30年代，由薄金属板压制的板片组装而成的板式换热器问世，并将该换热器应用于工业中，显示出了优异的性能，从此就迅速地得到了广泛的推广应用，成为紧凑、高效的换热设备之一，与螺旋板式和板翅式共称为紧凑式换热器6。板片是传热元件，一般由0608MM的金属板压制成波纹状，波纹板片上贴有密封垫60KW模块式风冷冷水机组15圈。板片按设计的数量和顺序安放在固定压紧板和活动压紧扳之间，然后用压紧螺柱和螺母压紧，上、下导杆起着定位和导向作用。固定压紧板、活动压紧板、导杆、螺柱、螺母、前支杆可统称为板式换热器的框架；众多的板片、垫片可称为板束。分析以上的结构和零部件的组成，可见其零部件品种少，且通用性极强，这十分有利于成批生产及使用维修7,9。332混合式换热器混合式热交换器是依靠冷、热流体直接接触而进行传热的，这种传热方式避免了传热间壁及其两侧的污垢热阻，只要流体间的接触情况良好，就有较大的传热速率。故凡允许流体相互混合的场合，都可以采用混合式热交换器，例如气体的洗涤与冷却、循环水的冷却、汽水之间的混合加热、蒸汽的冷凝等等。它的应用遍及化工和冶金企业、动力工程、空气调节工程以及其它许多生产部门中。按照用途的不同，可将混合式热交换器分成冷却塔、气体洗涤塔、喷射式热交换器、混合式冷凝器等。3321冷却塔或称冷水塔在这种设备中，用自然通风或机械通风的方法，将生产中已经提高了温度的水进行冷却降温之后循环使用，以提高系统的经济效益。例如热力发电厂或核电站的循环水、合成氨生产中的冷却水等，经过水冷却塔降温之后再循环使用，这种方法在实际工程中得到了广泛的使用。3322气体洗涤塔或称洗涤塔在工业上用这种设备来洗涤气体有各种目的，例如用液体吸收气体混合物中的某些组分，除净气体中的灰尘，气体的增湿或干燥等。但其最广泛的用途是冷却气体，而冷却所用的液体以水居多。空调工程中广泛使用的喷淋室，可以认为是它的一种特殊形式。喷淋室不但可以像气体洗涤塔一样对空气进行冷却，而且还可对其进行加热处理。但是，它也有对水质要求高、占地面积大、水泵耗能多等缺点所以，目前在一般建筑中，喷淋室已不常使用或仅作为加湿设备使用。但是，在以调节湿度为主要目的的纺织厂、卷烟厂等仍大量使用。60KW模块式风冷冷水机组163323喷射式热交换器在这种设备中，使压力较高的流体由喷管喷出，形成很高的速度，低压流体被引入混合室与射流直接接触进行传热传质，并同进入扩散管，在扩散管的出口达到同一压力和温度后送给用户。3324混合式冷凝器这种设备一般是用水与蒸汽直接接触的方法使蒸汽冷凝333蓄热式换热器蓄热式换热器用于进行蓄热式换热的设备。内装固体填充物，用以贮蓄热量。一般用耐火砖等砌成火格子（有时用金属波形带等）。换热分两个阶段进行。第一阶段，热气体通过火格子，将热量传给火格子而贮蓄起来。第二阶段，冷气体通过火格子，接受火格子所储蓄的热量而被加热。这两个阶段交替进行。通常用两个蓄热器交替使用，即当热气体进入一器时，冷气体进入另一器。常用于冶金工业，如炼钢平炉的蓄热室。也用于化学工业，如煤气炉中的空气预热器或燃烧室，人造石油厂中的蓄热式裂化炉。蓄热式换热器一般用于对介质混合要求比较低的场合。334换热器的选择在混合式换热器中，冷热两种流体通过直接接触，相互混合来实现换热；蓄在热式换热器中，高低温流体先后流过固体壁面；在间壁式换热器中，冷、热流体由壁面间隔开来而分别位于壁面的两侧。因此选用间壁式换热器。对于空冷式换热器，目前最常使用的是翅片管式换热器，因此，本冷水机组冷凝器采用翅片管式换热器。对于蒸发器，采用干式壳管式蒸发器。34节流机构在蒸汽压缩式制冷系统中，除了压缩机及各种热交换设备外，还需要有专门的膨胀机构，使制冷剂节流后降低温度和压力。低温、低压的制冷剂在蒸发器中汽化，吸收汽化潜热，进行制冷。膨胀机构位于冷凝器之后。从冷凝器来的髙压制冷剂液体流经膨胀机构后,压力降低，然后进入膨胀机构。除了起节流作用外,还起调节进入蒸发器的制冷剂流量的作用。通过膨胀机构的调节，使制冷剂离开蒸发器时有一定的过热度，保证制冷剂液体不会进入压缩机。液体在流经膨胀机构吋，由于时间很短，可着作是绝热节流。节60KW模块式风冷冷水机组17流后，液体变成湿蒸汽。其中蒸汽的含量约占总制冷剂质量的1030。液体节流产生的蒸汽是饱和然汽，又称闪发蒸汽，以区别于加热液体后产生的饱和蒸汽，膨胀机构的种类很多，根据它们的应用范围，可分为以下五种类型811首先，手动膨胀阀，用于工业用的制冷装置,其次，自动膨胀阀，用于小型商业用制冷装置；第三，热力膨胀阀，用于工业、商业和空气调节装置第四，毛细管，用于家用制冷装置；最后，浮球调节阀，用于工业、商业和生活用制冷装置341手动膨胀阀这是最老式的膨胀阀，用于干式或湿式蒸发器。在干式蒸发器中使用手动膨胀阀时，操作人员需频繁地调节流以适应负荷的变化，保证制冷剂离开蒸发器时有轻微的过热度。如果蒸发器出口处蒸汽的过热度太大，可以开大阀门，,使较多的制冷利进入蒸发器,从而降低过热度。加果过热度太小,或者没有过热度，需将阀门关小，使制冷剂蒸汽产生定的过热度。342自动膨胀阀（恒压膨胀阀）自动膨胀阀用来控制蒸发压力。通过控制进入蒸发器的制冷剂流量,使它与压缩机的吸气量相匹配，以维持一定的蒸发压力。当冷负荷增加时，蒸发器内液体的沸腾加剧，蒸发量增加,从而使蒸发器压力升髙，自动膨胀阀趋向关闭，蒸发器中的液体量减少，这祥就造成了蒸发器表面润湿不足的情况。相反地，当蒸发器冷负荷低于额定值时，蒸发器压力下降，自动膨胀阀开启过大，使更多的液体进入蒸发器内,蒸发器表面不足以蒸发全部液体，压缩机吸气中带有液滴。因此，用于恒压控制的自动膨胀阀只宜用于冷负荷变化不大的场合，例如用于储存冰淇淋，制冷机启动后储存室温度很快达到稳定值，接着由自动膨胀阀保持蒸发器内的压力恒定。自动膨胀阀在制冷机试验站中也是很有用的。因为它可以很方便地将压缩机吸气压力维持在试验要求的压力下。343热力膨胀阀这种型式的膨胀阀在所有的氟里昂制冷系统中得到普遍的使用，如风冷式冻结间、冰装置、冰淇淋保藏箱和空调设备等。其优点是在蒸发器负荷变化时，可以自动60KW模块式风冷冷水机组18调节制冷剂液体的流量，以控制蒸发器出口处制冷剂的过热度。热力膨胀阀由蒸发器出口处的温度控制，主要有两种类型内平衡式和外平衡式。3431内平衡式热力膨胀阀在内平衡式热力膨胀阀中，来自感温包（感温包装在蒸发器出口处，用来感受出口处热汽的温度）的蒸汽（或液体）压力作用在膜片的一侧，蒸发器入口处的制冷剂蒸汽压力作用在膜片的另一侧。膜片与阀针连接，以便按蒸发器出口处制冷剂的温度调节制冷剂流量。热力膨胀阀的特性取决于蒸发压力、弹簧压力和感温元件的性能。感温包内工质的充注形式有多种。如液体充注式、交叉充注式、气体充注式和吸附充注式等。3432外平衡式热力膨胀阀制冷剂流经蒸发器时产生压力降，使蒸发器出口处的制冷剂饱和温度低于入口处的饱和温度。如果使内平衡膨胀阀，随着制冷剂压力的下降，在出口处将有一个较大的过热度。这意味着蒸发器中有更多的传热面积用于产生过热蒸汽，降低了蒸发器传热面的利用率，为解决这个问题，发展了外平衡式热力膨胀阀。外平衡式热力膨服阀有一条外部连接管，将脱片下部的空间与蒸发器出口相连,从而使膨胀阀所提供的过热度与蒸发器出口处的饱和温度相适应。为了保证阀正常工作，膜片下的空间与蒸发器入口处隔绝，膜片的运动通过密封片传递给阀针。344毛细管这种类型的节流机构通常用于家用制冷装置,如冰箱、干燥器、空气调节器和小的制冷机纽。它是一种便宜、有效、没有磨损的节流机构。由于直径小，其通路容易被阻塞。为此，通常在毛细管的前面固定一种性能良好的过滤器，以防止脏东西进入。进入毛细管的制冷剂是过冷液体。过冷液体在毛细管内先经过线性压力降阶段，直到产生汽泡为止。在这个阶段中，制冷剂温度不变。此后,制冷剂再经过非线性压力降阶段，在此阶段中，压力与温度的关系为饱和压力与饱和温度之关系。345浮球调节阀浮球调节阀用于满液式制冷系统，安装在满液式蒸发器的端部或侧面，用来控制蒸发器内制冷剂的液面，使其保持定值。浮球阀由壳体、浮球、浮球杆、掏座、阀针和平衡块等组成壳体的上、下两个带法兰的孔分别与蒸发器的蒸汽空间和液体空间相连通，这样，浮球室与蒸发器具有相60KW模块式风冷冷水机组19同的液面。浮球阀中用以启闭阀门的动力是一钢制浮球，当蒸发器的负荷改变而引起液面发生变化时，浮球即随液面在浮球室中升降。浮球杆通过杠杆推动节流阀的阀针，因此阀门可随着蒸发器中液面的下降或上升，自动开大或关小，以保持大致恒定的液面。浮球阀的这种调节方式为比例调节。大容量的浮球一般不用针阀,而采用滑阀结构。手动膨胀阀调节方法太过落后，无法精确调节，毛细管不能调节流量，因此不选用。浮球调节阀适用于有自由液面的蒸发器，因此不适合。因此选用热力膨胀阀。35制冷剂351制冷剂种类由于臭氧层破坏和全球变暖，因此制冷剂新工质的使用成为了必然。可做制冷剂的工质被分为CFC、HCFC、卤素、HFC、FIC、碳氢化合物、其他物质、混合物1215。3511HFC包括了R23，R32，RL25,RL34A和RL52A。这些碳氢化合物分子中包括氟而不包括氯和溴。HFC的一个问题就是它们的化学性质稳定，而且释放后可以聚集。这最终可能加速导致全球变暖。3512碳氢化合物。至今为止，对于某些适合便用CFC的场合,没有被卤化的物质通常是碳氢化合物）也可以应用。这些物质包括链烷烃、酮类、酒精和醚类，它们中的一些有可能考虑作为制冷剂的替代物，但令人关心的问题是大多数碳氢化合物是可燃的。3513其他替代工质那些在半个世纪前已被CFC代替了的物质,如氨R717，水R718,空气R729和二氧化碳R744,现在重新成为可选用的替代工质。3514混合工质由于适合作CFC替代物的纯工质有限,所以混合工质可能是解决这一问題的有效途径。混合工质可以通过改变各组分的摩尔浓度配比得到所期望的特性。可以作为工质的混合物分为三类，共沸混合物，近沸混合物，非共沸混合物。首先，共沸混合物60KW模块式风冷冷水机组20共沸混合物通常是二元混合物，在制冷工业中已经应用了很长的时间。共沸混合工质发生相变时，每个组分在液相和气相中的浓度不变，就像单相一样。大多数普通共沸工质在定压下有着最低的泡点温度（这与定温有着最大压力联系在一起）。R500R502和R503已经被发现有重大的商业用途。R500是R12和RL52A组成的共沸工质，用50HZ的电流，R500的制冷能力与使用60HZ电流的R12相同，这就是它的重要性所。R503是R23和R13的共沸工质，沸点是85，大约比两种成分的沸点低6，R503用于低温制冷系统，和乙