毕业论文范文——800kW 水源热泵机组设计——毕业论文

800kW水源热泵机组设计郑州轻工业学院本科毕业设计（论文） 题 目 800kW 水源热泵机组设计学生姓名 专业班级 热能与动力工程 学 号 院 （系） 机电工程学院指导教师(职称) 完成时间 郑州轻工业学院毕业设计（论文）任务书 题目 800kW水源热泵机组设计 专业 热能 学号 姓名 一原始资料及技术条件1. 制冷量：800kW2. 设计依据:GB 19577-2004 冷水机组能效限定值及能源效率等级3. 参照标准:ARI550-1999 离心式或螺杆式冷水机组试验的标准要求 二、主要内容1. 冷水机组性能：制冷量800kW制冷工况：冷水进水温度12，冷水出水温度7；冷却水进水温度30，冷却水出水温度35。冷水侧污垢系数0.0176m2./ kW，冷却水侧污垢系数0.044 m2./ kW。2. 设计图纸：机组装配图、蒸发器部件图、冷凝器部件图、零件图、制冷系统流程图。总图量不少于折合3.5张A0。三、基本要求1. 认真进行调研、完成调研报告。2. 阅读文献写出文献综述。3. 按统一格式完成开题报告。4. 阅读英文文献，并译成中文(不少于5000汉字)。5. 设计计算至少有两部分为上机计算。6. 规范绘制图样，上机绘图不少于3张A0。7. 英中文对照摘要，中文不少于400 字。8. 按统一格式编制设计说明书，不少于 30000字。9. 有全部设计的纸介质文档和电子文档。四、主要参考资料1 郑贤德主编，制冷原理与装置（第二版），机械工业出版社，2008.082 陈沛霖、岳孝芳主编，空调与制冷技术手册（第二版）。同济大学出版社，1999年3 蒋能照主编，空调用热泵技术及应用。机械工业出版社，1997年4 张祉佑主编，制冷原理与设备。机械工业出版社，1987年5 缪道平 吴业正主编，制冷压缩机。机械工业出版社，2006年6 制冷原理的应用与装置。机械工业出版社，2003年7 曹德胜主编，制冷剂使用手册。冶金工业出版社，1999年8 齐铭主编，制冷附件。航空工业出版社，1983年9 钱颂文，管壳式换热器的强化传热M。化工出版社，2003年10 唐汝宁，太阳能热泵J。太阳能学报，2002年第二期11 刘奎武，制冷空调设备安装、调试与维修M 冶金工业出版社12 制冷系统与热泵安全和环境要求， SB/T 10345.1-10345.4.200113 吴业正主编，制冷原理及设备M，西安交大出版社，1997年14 陆耀庆编.实用供热空调设计手册（第二版），中国建筑工业出版社，2008.0515 范际礼等.制冷与空调实用技术手册M，辽宁科技大学出版社，1995年16 钱颂文，换热器设计手册M，化学工业出版社 2002.817 俞炳丰，制冷与空调应用新技术M，化学工业出版社，2002年18 刘一民，螺杆式风冷热泵冷热水机组的性能优化，制冷与空调，2005,5（5）:61-64 完 成 期 限：2014年6月1日指导教师签章： 专业负责人签章： 2014年 6 月 1 日目录中文摘要I英文摘要II绪论11 水源热泵机组论述11.1 水源热泵机组的能源效率概况11.2 热泵机组的组成41.2.1 制冷剂41.2.2 压缩机41.2.3 换热器51.2.4 节流元件51.2.5 控制系统52 制冷剂的选择62.1 常用制冷剂种类和性质62.1.1 无机物R717（氨）62.1.2 R77（二氧化碳）62.1.3 卤代烷烃72.1.4 碳氢化合物82.1.5 混合制冷剂82.2 制冷剂选择92.2.1 考虑因素一 对环境的影响环保92.2.2 考虑因素二 热力学性质92.2.3 考虑因素三 安全可靠性102.2.4 考虑因素四 便宜易购103 制冷循环分析和热力计算103.1 理论制冷循环103.2 实际制冷循环103.3 热力计算113.31 确定制冷循环热力状态参数113.3.2 热力计算124 压缩机选型和校核135 冷凝器145.1 冷凝器热力、结构计算145.1.1 冷却水流量qvs确定145.1.2 对数平均温差的确定145.1.3 换热管的选型145.1.4 估算传热管总长155.1.5 确定每流程管数Z、有效单管长l及流程数N165.1.6 传热管的布置排列及主体结构165.1.7 传热计算及所需传热面积确定175.2 冷却水侧阻力计算216 冷凝器的配件计算和选型216.1 连接管管径的计算216.1.1 冷却水进出口连接管216.1.2 制冷剂连接管226.2 防冲板236.3 壳体236.4 管板236.5 端盖246.6 支座256.6.1 支座选型256.6.2 支座定位256.7 支撑板266.8 拉杆266.9 法兰类选择276.9.1 连接管法兰276.9.2 管板法兰286.9.3 端盖法兰297满液式蒸发器的设计307.1 载冷剂流量的确定307.2 对数平均温差的确定317.3 传热管的确定317.4 管程与有效管长317.5传热系数的确定327.5.1 蒸发器中的污垢热阻327.5.2 管内换热系数327.5.3 管外换热系数337.5.4 壁温和热流密度的估算337.5.5 传热系数347.6 传热面积和管长确定347.7 冷却水的流动阻力347.8 结构设计计算357.8.1 筒体357.8.2 管板367.8.3 法兰367.8.4 端盖377.8.5 连接管的确定378 节流装置和辅助设备的计算及选型388.1 节流装置388.2 干燥过滤器的选择398.3 除砂器408.4 膨胀水箱418.5 四通换向阀428.6 气液分离器的选择计算428.7 油分离器的选择计算428.8 油过滤器的选择计算438.9 截止阀的选择438.10 油冷却器448.11 止回阀448.12 电磁阀的选型448.13 视液镜的选型459 保温层和制冷剂的充注量计算469.1 蒸发器保温层计算469.2 冷冻水管保温层计算469.3 制冷剂的充注量组成479.4 冷凝器充注量的计算479.5 蒸发器充注量的计算489.6 液管充注量的计算489.7吸气充注量的计算499.8 排气充注量的计算499.9 制冷剂充注总量的计算4910 机组水系统的维护与保养5010.1 机组运行中的一般维护和保养5010.1.1 机组水系统的反冲清洗5010.1.2 机组水系统的设施5010.2 机组制冷系统的清洁和气密性试验5110.2.1 机组制冷系统的清洁5110.2.2 机组制冷系统吹污的一般要求5110.2.3 机组制冷系统的检漏5110.3 制冷运转的操作规程5210.3.1 制冷运转前的检查5210.3.2 制冷运转的启动程序5210.3.3 机组的的运行控制52结 论52致 谢53参考文献54摘 要水源热泵是以地下水（深井水、泉水、地下热水等）或地表水（河川水、湖水、海水等）作为热泵的低位热源，分为地下水水源热泵和地表水水源热泵。水源热泵装置利用热泵原理源源不断的将水中的低位热能向高位热能转移，与其他形式的热泵相比具有很多优点。本次设计是根据初始参数来设计水源热泵空调系统的。本文首先介绍了热泵的原理和分类、水源热泵的发展、原理、特点及其组成的空调系统。其次，详尽介绍了水源热泵系统机组的选择，再次，说明了设计过程，包括管壳式换热器的热力计算、结构设计、阻力校核，并按照设计题目完成计算说明书。在整个水源热泵空调系统设计过程中，热力计算是首要因素，它主要包括温差、传热系数、换热面积和阻力等的计算。结构设计主要是设计热泵系统的蒸发器和冷凝器。本系统蒸发器采用满液式壳管式，冷凝器采用卧式壳管式，同时要确定换热管数量以及其他相关尺寸等。随着我国经济的发展，水源热泵系统的应用会越来越广。怎样选择最经济的制冷方式，怎样使系统运行更节能是一个值得认真研究和实践的课题。关键词: 水源热泵；冷凝器；蒸发器；设计计算DESIGN OF 800KW WATER SOURCEHEAT PUMP UNIT ABSTRACTWater source heat pump regards groundwater (deep well water, spring water, underground water, etc.) or surface water (river water, lake water and sea water, etc.) as the low heat source of heat pump, which can be divided into groundwater and surface water source heat pump. A using the theory of heat pump device makes advantage of transferring the heat energy from low to high in the water. Compared with other forms of heat pump, it has many advantages. This design is based on the initial parameters to design the air conditioning system of water source heat pumpThis paper first introduces the principle and classification of heat pump, and the development, characteristics and composition of the air conditioning system of water source heat pump. Secondly, detailed descriptions the selection of water source heat pump system unit. Once again, the article illustrates the design process, which includes thermal calculation of shell and tube heat exchanger, structural design, resistance check and auxiliary equipment selection, and following the instructions to complete the calculation design topics.In the whole process of the water source heat pump air conditioning system design, thermodynamic calculation is the primary factor, which includes temperature, heat transfer coefficient, heat transfer area and resistance such calculations. Structure design is mainly design evaporator and condenser of heat pump system.The evaporator system adopts dry type shell and tube, while the condenser adopts horizontal shell and tube type, at the same time, they need to determine the number of heat exchange tube, and other related dimensions, etc. With the development of economy in our country, water source heat pump system will be more and more widely used. How to choose the most economical refrigeration system, and how to make the system run more energy efficient is a worthy subject to serious study and practice.KEY WORDS: water source heat pump system; the condenser; the evaporator; design calculationIII绪论1 水源热泵机组论述地球表面浅层水源（一般在1000 米以内），如地下水、地表的河流、湖泊和海洋，吸收了太阳进入地球的相当的辐射能量，并且水源的温度一般都十分稳定。水源热泵技术的工作原理就是：通过输入少量高品位能源（如电能），实现低品位能源向高品位能源转移。水体分别作为冬季热泵供暖的热源和夏季空调的冷源，即在夏季将建筑物中的热量“取”出来，释放到水体中去，由于水源温度低，所以可以高效地带走热量，以达到夏季给建筑物室内制冷的目的；而冬季，则是通过水源热泵机组，从水源中“提取”热能，送到建筑物中采暖。1.1 水源热泵机组的能源效率概况作为中央空调系统的冷热源主机，水源热泵机组近年来得到了快速发展，单机容量越来越大，机组性能不断提高。目前热泵机组主要采用R22或R134a作为制冷剂，在中大型热泵机组常采用开启式螺杆机组或离心式热泵机组，而大冷热量热泵机组为离心式热泵机组。目前我国建筑空调使用的热泵机组，冷热量大多为中等水平，螺杆热泵机组可以满足70-80空调系统中冷热负荷，特别是半封闭螺杆冷水机组，由于结构紧凑、维护方便、噪音低等优点，在空调领域得到广泛应用。中国国内目前有大小螺杆热泵机组生产厂家几十家，产品质量与性能良莠不齐，其中大多数为组装厂家，压缩机、换热器、节流元件、控制台等部分或全部采购，组装成机组销售，由于零部件的设计能力有限，因此性能指标差别很大。在国家标准水源热泵机组能效限定值及能源效率等级草案拟定之前，热泵机组的生产依据Bl95772004冷水机组能效限定值及能源效率等级国家标准，标准中规定的名义工况下的性能指标如表1.1,1.2所示。表1.1冷水机组能效限定值机组类别额定制冷量(CC)/KW性能系数风冷式或蒸发冷却式CC502.40CC502.60水冷式CC5283.8052811634.20表1.2冷水机组能源效率等级类型额定制冷量（CC）/KW能效等级（COP）/(W/W)12345风冷式或蒸发冷却式CC503.203.002.802.602.40CC503.403.203.002.802.60水冷式CC5285.004.704.404.103.8052811636.105.605.104.604.20这一指标不是很高，它的确立是根据国内热泵枫组的整体水平结合国内实际情况 制定的，它是这一行业的最低标准。考虑到成本因素，大多数生产厂家将达到这一国家标准指标为目标，而不想进一步提高机组效率。国家标准水源热泵机组能效限定值及能源效率等级草案拟定，使热泵机组生产厂家将提高热泵机组的能源效率提上日程来。国家标准水源热泵机组能效限定值及能源效率等级草案规定对于热泵机组的能源效率限定值如表1.3所示。表1.3 热泵机组能效限定值类型额定制冷量制冷制热综合性能参数冷热风型水环式/3.50地下水式/3.80地下环路式/3.55冷热水型水环式CC1503.65CC1503.70地下水式CC1503.95CC1504.20地下环路式CC1503.65CC1503.70这是热泵机组生产厂家的准入门槛，也是国家标准要求的最低标准，随着时间的推移、技术的进步，此限定值将要适当提高。目前大多数生产厂家都能达到这一标准。为了体现各个生产厂家的技术水平，标准同时又拟定了热泵机组的能源效率等级指标如表1.4所示。表1.4 水源热泵机组能效限定值类型额定制冷量（CC）/KW能效等级（制冷制热综合性能系数）123冷热风型水环式/4.554.153.50地下水式/4.904.503.80地下环路式/4.604.203.55冷热水型水环式CC1505.104.703.65CC1505.304.903.70地下水式CC1505.405.003.95CC1505.805.404.20地下环路式CC1505.104.703.65CC1505.304.903.70热泵机组的节能评价值为图1.3中能源效率等级2级，最低级3级为国家标准的限定值。评价一台冷水机组是否属于节能产品，关键看机组在名义工况下所测的性能系数是否达到表中规定的1级或2级指标。目前国内外资企业及大型国资企业的冷水机组产品，总的来说来产品质量稳定，性能指标处于市场上游，占热泵机组市场主流。1.2 热泵机组的组成热泵机组主要由制冷剂、压缩机、换热器(冷凝器、蒸发器)、节流元件、四通换向阀、控制系统及管路附件等构成。热泵机组的制冷循环如下图1.4所示。图 1.1 水源热泵典型制热循环图1.2.1 制冷剂对于采用蒸汽压缩循环的冷水机组，制冷剂是热泵机组赖以工作的介质。热泵机组的工作原理就是利用制冷剂的状态变能，将环境中的热量从需要冷却的区间转移到大气中。制冷剂的选择不仅影响热泵机组的工作效率、成本，而且还对环境有所影响。随着科技的进步以及环保的需要，制冷剂也有一个淘汰的过程，因此制冷剂的选择非常重要。1.2.2 压缩机压缩机由电动机驱动，对制冷剂做功，吸入在蒸发器中蒸发的低温低压制冷剂蒸汽，压缩为高温高压的过热制冷剂蒸汽，由于温度高，因此在冷凝器中与用户热循环水进行换热，才有可能。其工作过程如图1.1中C-B。压缩视的种类很多，目前主要有活塞式、螺杆式和离心式压缩机。1.2.3 换热器热泵机组系统中换热器主要为冷凝器与蒸发器。冷凝器主要有风冷式、水冷式及蒸发冷却式三种，冷水机组中主要采用风冷式与水冷式。蒸发器主要有干式、满液式及降膜式三种，常用蒸发器为干式与满液式。蒸发器的作用是将需冷空间的热量通过换热介质一冷水的传递，在蒸发器中与制冷剂进行热量交换，制冷剂由液态吸热后变为气态，被压缩机吸入，进行制热循环。其工作过程如图1.1中DC。冷凝器的作用是将需冷空间的热量通过换热介质一冷水与制冷剂的传递，再由制冷剂与用户的热循环水进行交换，最终将热量排向用户热循环水中。制冷剂由压缩机压缩后的高温高压气态，在冷凝器中与换热介质进行热量交换，放热后被冷却为常温高压的液态。其工作过程如图1.1中BA。1.2.4 节流元件节流元件的功能是将冷凝器中冷凝后的制冷剂液体节流降压为低温低压的制冷剂液体，从而在蒸发器中吸收冷水的热量，将冷水降温至需要的温度。其工作过程如图1.1中A一D。节流元件主要有手动节流阀、毛细管、热力膨胀阀、节流孔板、电子膨胀阀及电动膨胀阀。冷水机组常用热力膨胀闯与电子膨胀阀。图1.1所示为热力膨胀阀。节流元件的功能是节流降压、调节流量、控制过热度、控制蒸发器制冷剂液位等，不同形式的节流元件具有不同的功能。1.2.5 控制系统控制系统是冷水机组的重要组成部分，对制冷系统的运行起着调节、监控、傈护等功能。随着冷水机组的自动化控制水平的提高，控制系统的复杂程度亦同益增大。控制系统从早期的机电式发展为电子式，控制系统的核心也从最初的单板机发展到单片机、PLC及电子计算机，运算速度越来越高，控制精度也越来越好，用户界面十分友好。2 制冷剂的选择制冷剂是螺杆冷水机组制冷系统中的工作流体，通过其自身热力状态的循环变化不断与外界发生热量交换，达到制冷的目的，习惯上称制冷剂为制冷工质或简称为工质。2.1 常用制冷剂种类和性质2.1.1 无机物R717（氨）氨是应用较广的中温制冷剂。沸点-33.3oC,凝固点-77.9 oC。氨具有较好的热力学性质和热物理性质，在常温和普通低温范围内压力比较适中。单位容积制冷量大，粘性小，流动阻力小，传热性能好。氨对钢和铁无腐蚀作用，对黄铜或类似的合金有轻微的腐蚀作用。如果氨中有水分，对铜及其合金就有强烈的腐蚀作用。故在氨制冷装置中的阀门、管道、仪表等均不采用铜及铜合金材料。氨与空气混合，达到一定的浓度和温度时就会燃烧或爆炸。为了防止爆炸，要求氨压缩机的排气温度和压力不超过规定值，并必须经常从系统中放出不凝性气体。氨制冷剂的燃点高，大约700800，故氨制冷系统中允许使用普通电机而不必考虑外壳的密封。氨具有强烈的刺激性气味且有一定的毒性，在其安全性分类中属于BZ类制冷剂。若有泄漏，易污染食品;氨液飞溅到人的皮肤上会引起肿胀甚至冻伤;在空气中氨蒸汽的容积浓度达到0.5%一0.6%时，人停留半小时就会引起中毒。若 氨制冷系统内部含有空气，不仅造成系统制冷能力下降，功耗增加，并且容易引起爆炸等恶性事故。所以氨制冷系统中必须设空气分离器，及时排除系统内的不凝性气体。2.1.2 R77（二氧化碳）二氧化碳是一种古老的制冷工质，又是一种新兴的自然工质。干冰是固体二氧化碳的习惯叫法，干冰的三相点参数为：三相点温度-56.6，三相点压力520kPa。因此，在大气压力下，二氧化碳为固体或气体，不存在液态。干冰在大气压力下的升华热为573.6KJ/kg，升华温度为-78.5。二氧化碳作为制冷剂有着很多优点，例如：1. 良好的安全性和化学稳定性。二氧化碳安全无毒，不可然，适应各种润滑剂，常用机械零部件材料，即使在高温下也不产生有害气体。2.具有与制冷剂和设备相适应的热物理性质，单位容积制冷量相当高，运动粘度低。3.优良的流动和传热特性，可显著减少压缩机与系统的尺寸，使整个系统非常紧凑，而且运行维护也比较简单，具有良好的经济性能。4. 二氧化碳的制冷循环的压缩比要比常规工质制冷循环低，压缩机的容积效率可维持在较高的水平。2.1.3 卤代烷烃2.1.3.1 R134aR134a作为使用最广泛的中低温环保制冷剂，由于HFC-134a良好的综合性能，使其成为一种非常有效和安全的CFC-12的替代品，主要应用于在使用R12制冷剂的多数领域。R134a制冷剂是一种新型无公害制冷剂，属于氢氟化碳化合物（四氟乙烷）。它具有与R12相似的热物理性质，标准沸点为-26.1。但臭氧消耗潜能为零，温室效应潜能在0.240.29之间。常温常压下R134a无色，有轻微醚类气体味，不易燃，没有可测量的闪点，对皮肤眼睛无刺激，不会引起皮肤过敏，但暴露是会产生轻微毒气，工作场所应通风良好，R134a是不溶于矿物油的制冷剂，他采用脂类油、合成油（往复式压缩机用）或烷基苯油（旋转式压缩机用）来满足压缩机的润滑要求。相对于R12制冷剂，R134a制冷剂无毒、不可燃，R134a制冷剂化学性质稳定、热力性非常接近R12，但材料兼容性差，与矿物油不相容、易吸水。2.1.3.2 R22R22在常温下为无色，近似无味的气体，不燃烧、不爆炸、无腐蚀，毒性比R12略大，但仍然是安全的制冷剂，安全分类为A1；加压可液化为无色透明的液体。R22的化学稳定性和热稳定性均很高，特别是在没有水份存在的情况下，在200以下与一般金属不起反应。在水存在时，仅与碱缓慢起作用。但在高温下会发生裂解。R22 是一种低温制冷剂，可得到-80的制冷温度。R22有着很明显的缺点，破坏臭氧层，导致温室效应。目前南极出现臭氧空洞，该制冷剂功不可没。关于禁用：中华人民共和国国务院令（第573号）：消耗臭氧层物质管理条例已经2010年3月24日国务院第104次常务会议通过，自2010年6月1日起施行。按照议定书最新的调整案规定，2013年生产和使用分别冻结在2009和2010年两年平均水平，2015年在冻结水平上削减10%，2020年削减35%，2025年削减67.5%，2030年实现除维修和特殊用途以外的完全淘汰。2.1.4 碳氢化合物2.1.4.1 R600a常温常压下为无色可燃性气体。熔点-159.4。沸点-11.73。微溶于水，可溶于乙醇、乙醚等。与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限为1.9%8.4%（体积）。主要存在于天然气、炼厂气和裂解气中，经物理从分离等获得，亦可由正丁烷经异构化制得。主要用于与异丁烯经烃化制异辛烷，作为汽油辛烷值的改进剂。也可用作冷冻剂。2.1.4.2 R290高纯级R290 用作感温工质；优级和一级R290 可用作制冷剂替代R22、R502，与原系统和润滑油兼容，用于中央空调、热泵空调、家用空调和其它小型制冷设备，也可以用于金属氧割气。2.1.5 混合制冷剂2.1.5.1 共沸制冷剂R502氟制冷剂(R502)是一种低温制冷工质,具有冷冻容量高、致冷速度快的优异制冷性能。主要用途：可作为食品陈列、食品贮藏、制冷、冰淇淋、冰箱、低温冰箱以及低温冷冻压缩机用致冷剂。2.1.5.2 共沸制冷剂R507是由R125 /制冷剂R143制冷剂混合而成，是一种不破坏臭氧层的环保制冷剂。R507是作为R502的替代物推出的新制冷剂。凡是可采用R502的场合，都可以用R507来代替。能与原系统中的大多数材料兼容，但要求改变其中的干燥器和其他次要部分。2.1.5.3 非共沸制冷剂R407CR407C是一种三元非共沸混合物制冷剂，它是作为R22的替代物而提出来的。2.1.5.4 非共沸制冷剂R410AR410A：是一种新型环保制冷剂，工作压力为普通R22空调的1.6倍左右。 提高空调性能，不破坏臭氧层。R410A新冷媒由两种准共沸的混合物R32和R125各50%组成，主要有氢，氟和碳元素组成（表示为HFC）,具有稳定，无毒，性能优越等特点。同时由于不含氯元素，故不会与臭氧发生反应，即不会破坏臭氧层。另外，采用新冷媒的空调在性能方面也会有一定的提高。R410A是目前为止国际公认的用来替代R22最合适的的冷媒，并在欧美，日本等国家得到普及。2.2 制冷剂选择以往选择制冷剂往往将热力学性能放在第一位，由于近年来科学家们发现制冷剂对大气环境具有不良影响，特别是臭氧层破坏及温室效应，已引起世界各国的重视。蒙特利尔议定书与京都议定书的签署，对制冷剂的应用提如了淘汰、限制、替代的时间表。因此制冷荆的选择必须考虑制冷剂对当地环境可能产生的作用，更应考虑对全球环境的潜在影响，还要考虑制冷剂对特定制冷系统的适用性。主要考虑因素如下，2.2.1 考虑因素一 对环境的影响环保制冷剂对环境的影响，主要通过臭氧损耗潜能(ODP)与全球变暖潜能(GWP)两项指标值进行评价。臭氧损耗潜能(ODP)是用来评价化合物破坏臭氧能力的指标，对于给定的化合物，其ODP值是lkg该化合物释放到大气中损耗臭氧的程度，该值是一个相对值，即将R11的ODP值定为1.0，所有其它化合物就定出相对于R11的ODP值。全球变暖潜能(GWP)是反应化合物对全球气候变暖作用的能力，和ODP值一样，GWP值也是在一个相对的基础上计算得出的。将二氧化碳的GWP值定为1.0，且不考虑累计时闻水平(ITH)，所有其它温室气体都有一个相对于二氧化碳的GWP值。所用的ITH不同，GWP值也会发生变化。2.2.2 考虑因素二 热力学性质热力学性质满足制定的要求，运行效率离。在给定的工况下运行，单位容积制冷量及单位质量制冷量大；压力和压比适中；排气温度不过高：等熵压缩的比功小；制冷性能系数(COP)大；制冷剂的传热性能和流动性好。考虑到制冷剂对环境的影响，在低充装量与制冷效率发生矛盾时，应优先考虑制冷效率。2.2.3 考虑因素三 安全可靠性 制冷系统运行安全可靠。制冷剂的化学稳定性(高温高压时)和热稳定性好；对钢或其它金属无腐蚀作用；与润滑油相容。无毒、无刺激性气味、不燃、不爆或燃爆性很小，使用安全。2.2.4 考虑因素四 便宜易购基于以上综合考虑，此次机组设计采用R134a。3 制冷循环分析和热力计算3.1 理论制冷循环单级压缩蒸汽制冷循环的理论循环是建立在以下假设的基础上的：1压缩过程为等熵过程，即在压缩过程中不存在任何不可逆损失；2在冷凝器和蒸发器中，制冷剂的冷凝温度等予冷却介质的温度，蒸发温度等于被冷却介质的温度，且冷凝温度和蒸发温度都是定值；3离开蒸发器和进入压缩机的制冷剂蒸气为蒸发压力下的饱和蒸气，离开冷凝器和进入膨胀阀的液体为冷凝压力下的饱和液体；4制冷剂在管道内流动时，没有流动阻力损失，忽略动能变化，除了蒸发器和冷凝器内的换热管外，制冷剂与换热器外介质之间没有热量交换；5制冷剂在流过节流装置时，流速变化很小，可以忽略不计，且与外界环境没有热交换。3.2 实际制冷循环实际循环和理论循环有许多不同之处，除了压缩机中的工作过程以外，主要还有下列一些差别：1吸、排气、液体管道制冷剂流动存在压力损失；2制冷剂流经管道及阀门时同环境介质闻有热量交换，尤其是罱节流阀以后，制冷剂温度降低，热量便会从环境介质传绘制冷剂，导致漏热，引起冷量损失；3热交换器中存在温差，例如冷却水或空气的温度T低于冷凝温度TK，且T是变化的(进口温度低，出口温度高)；载冷剂或冷却对象的温度高于蒸发温度，通常载冷剂的温度也是变化的(进口湿度高，出口温度低)。3.3 热力计算在制冷工况下，制冷量800kW，蒸发温度设定2，冷凝温度设定40。过冷过热温度都设定5。3.31 确定制冷循环热力状态参数图 3.1 lgP-h 表3.1 各状态点参数P(bar)T(oC)V(l/kg)H(kJ/kg)13.157.0066.30404.102s10.1748.9321.20429.15210.1754.7421.95435.41310.1754.7421.95435.41410.1735.000.86249.0853.152.0015.81249.0863.157.0066.30404.103.3.2 热力计算单位质量制冷量 (3.1) =404.10-249.08=155.02单位容积制冷量 (3.2) =155.02/0.0663=2338.16 单位理论功 (3.3) =429.15-404.10=25.05单位冷凝热 (3.4) =435.41-249.08=186.33 制冷剂循环流量 (3.5) =800/155.02=5.16 ( kg /s) 制冷剂蒸气的体积流量 (3.6) =5.16制冷剂液体的体积流量 (3.7) =5.16压缩机理论功率 (3.8) =5.1625.05=129.27(kw)压缩机指示功率 (3.9) =129.27/0.82=157.65(kw)压缩机轴功率 (3.10) =129.27/0.92=140.51(kw)压缩机输入电功率 (3.11) =140.51/0.92=152.73(kw)理论制冷系数 (3.12) =155.02/25.05=6.19实际制冷系数 (3.13) =800/140.51=5.69卡诺循环制冷系数 (3.14) =(273.15+12)/18=15.84热力完善度 (3.15) c=15.84/5.69=0.523冷凝器热负荷 (3.16) =5.16186.33=961.57(kw)4 压缩机选型和校核机组设计制冷量是800kW,根据制冷量800kW选择复盛CSR1450的压缩机一台。压缩机该工况下制冷量是949.13kW。经校核计算:误差在5%以内，则所选压缩机合适。5 冷凝器5.1 冷凝器热力、结构计算5.1.1 冷却水流量qvs确定冷却水进出温度tw1=30,出口温度tw2=35,平均温度，由水的物性可知，在平均温度32.5的水的密度=994.3kg/m3，定压热容Cp=4179J/(kg.K)，则所需水量 (5.1) =0.046254(m3/s)5.1.2 对数平均温差的确定 (5.2) =7.215.1.3 换热管的选型根据小型制冷装置设计指导第71页表3-4，选用3号滚轧低翅片管为传热管,有关结构参数为:=1.2mm 0.4mm h=1.35mm 10.4 12.4mm 15mm单位管长的各换热面积计算如下:翅顶面积 (5.3) = 翅侧面积 (5.4) =翅间管面面积 (5.5) = (5.6) =管外总面积 (5.7) 5.1.4 估算传热管总长根据小型制冷装置设计指导书75页中指出，热流密度可以在中选择，所以假定按管外面积计算的热流密度 ，则应布置传热面积 (5.8) =则应布置的有效总管长 (5.9) =5.1.5 确定每流程管数Z、有效单管长l及流程数N 根据热交换器原理及设计第294页及小型制冷装置设计指导第68页表3-2有关年运行小时的规定：初选冷却水流速度，则每流程管数 (5.10) =取整数Z=218根。对流程数N，总根数NZ，有效单管长l壳体内径及长径比进行组合计算,组合计算结果所示。表5.1 不同的流程数各个参数情况流程数N总根数NZ有效单管长l/m壳内径Di/m长径比l/Di24362.360.544.3248721.180.771.52613080.780.940.83817440.591.090.54 其中壳体内径的选择根据冷库制冷设计手册第606页对壳体的规格进行选择。 分析上面的组合计算结果,由热交换器原理及设计第54页规定，对壳体的长径比一般在4-25之间,通常为6-10，故选择2流程作为冷凝器结构设计依据。5.1.6 传热管的布置排