空气调节用制冷技术课程设计说明书

- 1 -前 言课程设计是专业课程实践教学的重要环节。课程设计是专业课程实践教学的重要环节。随生产生活水平的日益提高，建立稳定舒适的气候环境显得日益必要，降温除湿的空气调节方案中采取冷冻喷淋是切实可行的，在天然水源水温尚不能足量保质地满足使用要求条件下，通过人工制冷方案获取低温冷冻水是目前广为选用的空调冷却用水方案。开设本课程设计可使学生在遵循有关设计规范规定，广为利用天然资源基础上，参考有关设计资料，掌握并提高对空调用制冷机房的设计定案、计算、绘图等方面的能力，以为着手进行实际施工图设计奠定可靠基础。设计制冷系统，主要是选择制冷压缩机、冷凝器、蒸发器、节流机构以及风机、电动机和自动控制设备等。其步骤是根据给定的冷冻水温度(或被冷却的空气温度)、流量和所采用的冷却水(或冷却用空气)入口温度、流量，确定该制冷系统的设计工况，然后，按照设计工况选择该制冷系统的各个组成设备，使之在运行过程各个设备的能力能相互匹配，以充分发挥每个设备的工作能力。但是，一个制冷机组成或制冷系统，在实际运行过程中，当外在参数在一定范围内改变时，该机组成系统的性能如何变化、选定的各个组成设备是否匹配恰当，也是设计者必须考虑的问题。关键字：制冷压缩机、冷凝器、蒸发器，节流机构、设计- 2 -目 录目 录 .- 2 -一、 基本资料 .- 3 -二、制冷压缩机型号与数量的选择 .- 3 -2、确定制冷剂种类和系统形式 .- 4 -3、确定制冷系统设计工况 .- 4 -4、制冷系统理论循环 lgp-h 图 .- 6 -5、制冷系统热力计算 .- 7 -6、选择制冷压缩机和电动机 .- 8 -三、冷凝器的选择及冷却水系统计算 .- 13 -1、冷凝器的选择原则 .- 13 -2、确定冷凝器的换热面积 .- 13 -3、选择产品型号 .- 14 -4、冷凝器校核 .- 15 -5、冷却水计算 .- 15 -6、动力设施 .- 15 -四、蒸发器的选择及冷冻水系统计算 .- 16 -1、确定蒸发器的型式 .- 16 -2、蒸发器传热面积计算 .- 17 -3、冷冻水系统 .- 17 -五、其他辅助设备的选择 .- 19 -1、油分离器选择计算 .- 19 -2、高压贮液器选择计算 .- 19 -3、气液分离器选择计算 .- 20 -4、空气分离器选择 .- 21 -5、集油器选择 .- 21 -六、机房布置 .- 22 -1、制冷机房的设计原则 .- 22 -2、制冷设备的布置原则 .- 23 -3、制冷剂管路的布置原则 .- 23 -参考文献 .- 25 - 3 -1、基本资料1.原始资料：某工厂空调制冷机房设计。该工厂空调所需要的冷冻水要求供水温度为 7，平均回水温度为 12。采用集中冷源，空调用房较多且分散，因此，冷冻水管网较长，总耗冷量 200 万 kcal/h（2326kw）。该工厂附近有河流通过，可用河水或自来水作为冷却水源；水源平均最高温度为 31。采用直流供水或循环水。该机房规定采用氨活塞式制冷装置。制冷机房可依工艺需要进行确定。2.气象资料：湘潭夏季空调干球温度 33.9，湿球温度 28.0二、制冷压缩机型号与数量的选择冷源设备的选择计算主要是根据工艺的要求和系统的总制冷量确定，是在制冷量的基础上进行的。冷源设备选择的恰当与否，将会影响到整个制冷源装置的运行特性。1、确定机房的总制冷量制冷系统的总制冷量，应该包括用户实际所需要的制冷量，以及制冷系统本身和供冷系统冷损失，应考虑备有 15%20%的富裕量，可按下式计算： Q0=(1+A)Q=(1+0.10)2326=2558.6KW- 4 -式中 Q0制冷系统的总制冷量（KW），Q用户实际所需要的制冷量（KW），A富裕量，本设计取 10%一般对于间接供冷系统，当空调制冷量小于 174KW 时，A=0.150.20；当空调制冷量为 1741744KW 时，A=0.100.15；当空调制冷量大于 1744KW 时，A=0.050.07；对于直接供冷系统，A=0.050.07。为保证候冷负荷在最不利情况下得到充分补充，这里选取最大值 15%。2、确定制冷剂种类和系统形式考虑到对卫生及安全的要求较高，本设计制冷剂选用 R717，冷凝器宜采用水冷立式冷凝器。载冷剂、冷却剂选用水，蒸发器宜采用满液卧式壳管式蒸发器。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 、0tkt压缩机吸气温度 t1和过冷温度 等工作参数。有关主要工作参数的gt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。、冷凝温度（t k）的确定- 5 -从实用供热空调设计手册中查到湘潭地区夏季室外平均每年不保证 50h 的湿球温度（）t s=28.0 ，本制冷系统采用直流式冷却水系统，冷却水进水温度按下式计算：ts1=ts+2=30 冷却水出冷凝器的温度 ts2，与冷却水进冷凝器的温度及冷凝器的形式有关。选用立式壳管式冷凝器，其冷却水进出口温差为410。考虑最不利情况，其进、出口水温差取 6，则：ts2= ts1+7.0=28.0+7.0=36.0系统以水为冷却介质，冷凝温度 tk比冷却水进口温度 ts1高约714，比出口温度 ts2高约 24，综合考虑，取冷凝温度 tk =40。、 蒸发温度（t 0）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，另外蒸发温度还与蒸发器的型式有关。选用满液卧式蒸发器，蒸发温度 t 0比冷冻水出口温度低 23，取 t0=5。、 过冷温度（t g）的确定是否采用过冷应进行全面的经济技术分析。节流前液体的过冷- 6 -可在系统中设置再冷却器，或当系统中使用立式壳管式冷凝器时，增大冷凝器的传热面积 5%-10%来实现，一般会提高制冷循环的经济性，但会增加设备的投资，所以要考虑具体条件，合理选择过冷度。本系统不进行过冷处理。、 压缩机吸气口温度（t 1）的确定压缩机的吸气温度一般与制冷剂种类、吸气管的长短和保温情况有关。以氨为制冷剂的制冷系统一般希望有一定的吸气过热度，一则可以提高循环的经济性，同时避免液击事故的发生，保证系统正常运行。氨过热度为 815，这里取 10。故：t1=t0+10=154、制冷系统理论循环 lgp-h 图lgp (MPa)3 40 24 5 1 / 1h4 h1/ h1 h2 h(kJ/kg)- 7 -根据绘制的 p-h 图查表求得各状态参数：蒸发压力 p0=0.5165MPa，冷凝压力 pk=1.5577MPa ； 比容：v 1=0.2410m3/kg ，V 1/=0.25267 m3/kg ，v 2= m3/kg ；焓值：h 1/=1461.5kJ/kg ，h 1=1486.4kJ/kg ，h 2=1680.1kJ/kg ，h 3=h4= 390.9kJ/kg。5、制冷系统热力计算单位质量制冷量（q 0）的计算q0=h1h4= 1486.4390.9=1095.5kJ/kg单位容积制冷量（q v）的计算qv= = = 4335.8 kJ/m3 /102567.9制冷剂质量流量（M R）的计算MR = =2.34kg/s0qQkgJ/5.19286w制冷剂的体积流量（V R）的计算VR = = =0.59 m3/svqQ03/8.4562kJw压缩机所需的理论功率（ ）的计算thp- 8 -Pth= MR(h2h1)=2.34(16801486.4)=452.9kw制冷系数（ 0）的计算 0= =5.66124hPqth86.4-039.单位冷凝负荷（q k）的计算qk=h2h3=1680-390.9=1289.1 kJ/kg冷凝器热负荷（Q k）的计算Qk=MRqk=2.341289.1=3016.5kw逆卡诺循环制冷系数的计算 c/= =7.950Tk541.273热力完善度（）的计算= = =0.7/0c95.736、选择制冷压缩机和电动机压缩机的选择计算，主要是根据制冷系统的总制冷量及系统的设计工况，确定压缩机种类、型号和台数，最后要校核压缩机所配- 9 -置电机的功率。、 压缩机类型的选择参考相关设计规范：制冷量大于 1758kw 时宜选用离心式；制冷量在 10541758kw 时宜选用螺杆式或离心式；制冷量在 7001054kw时宜选用螺杆式；制冷量在 116700kw 时宜选用螺杆式或往复式；制冷量小于 116kw 时宜选用活塞式或涡旋式。考虑到压缩机的运行管理方便，尤其是起动和维修间的影响关系，压缩机选择的数量应是同型号且数量不少于两台，但不设备用机器。综合考虑经济制冷要求、选用的制冷工质运行管理及对制冷量调节等方面的因素，本制冷系统选用活塞式制冷压缩机。 、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 Pk/P08 时，应采用单级制冷压缩机；否则应采用两级压缩机。对于本设计制冷系统中，P k/P0= =3.028，因此，本MPa516.7设计制冷系统采用单级压缩。 、压缩机台数和型号的选择选择压缩时，台数不宜过多，全年连续使用的除外，一般不考虑备用。对于大中型制冷系统，压缩机台数不应少于两台，而且宜选- 10 -用相同系列的制冷压缩机，这样不仅便于调节制冷量外，而且压缩机的备用零件可以通用，也便于维护管理。压缩机台数应根据总制冷量来确定：m= ogQ0式中：m压缩机台数（台）；Q og每台压缩机设计工况下的制冷量（kw）。、 压缩机的选择计算压缩机的容积效率： =1)(085.94.nkP81.0)2.3(085.948.1式中：P o