Word版可编辑-双源型全新风除湿机风量设计报告书蒸发冷凝Ra改精心整理.doc

15000m3 h 风量双源型全新风除湿机风量双源型全新风除湿机 设计报告书设计报告书 南京五洲制冷集团有限公司南京五洲制冷集团有限公司 二零一零年二零一零年 八月八月 目目 录录 1 设计要求设计要求 1 2 空气处理过程空气处理过程 1 3 设计计算设计计算 2 3 1 进风状态参数进风状态参数 2 3 2 热管换热器设计热管换热器设计 2 3 3 表冷器设计表冷器设计 3 3 4 冷冻除湿各元件的设计冷冻除湿各元件的设计 4 3 5 机组最低出风参数的校核机组最低出风参数的校核 7 3 6 最大补水量的计算最大补水量的计算 8 3 7 确定风口尺寸及风机的选配确定风口尺寸及风机的选配 8 4 其他季节工况下机组的校核计算其他季节工况下机组的校核计算 10 4 1 夏季最恶劣工况夏季最恶劣工况 10 4 2 过渡季节工况过渡季节工况 11 4 3 冬季工况冬季工况 12 5 机组框架和面板机械强度校核机组框架和面板机械强度校核 12 6 技术参数表技术参数表 12 7 配置清单配置清单 13 8 成本核算成本核算 14 15000m3 h 风量双源型全新风除湿机设计报告书 1 设计要求设计要求 1 夏季室外计算工况为 DB33 WB27 2 高温冷冻水供回水温度为 15 20 3 工作电源 AC380V 3P 50Hz 4 机组夏季设计送风含湿量不高于 8g kg 干 5 机组夏季送风温度在 16 22 之间可调 6 机组运行补水由自来水提供 7 送风量 V1 15000m3 h 8 回风量 V2 12000m3 h 2 空气处理过程空气处理过程 由设计边界条件可知 夏季进风工况 DB33 WB27 焓值为 84 9kJ kg 含湿量为 20 1g kg 干 要求出风工况 16 送风温度 22 送风含湿量 8g kg 干 图 1 设计条件分析焓湿图 从设计条件分析焓湿图上我们知道 含湿量 8g kg 干 16 送风温度 22 如 焓湿图中的阴影区域所示 为了保证送风含湿量 8g kg 干 从焓湿图上查得送风含湿量 8g kg 干的蒸发器极限出风状态点应位于等含湿量线 AB dAB 8g kg 干 的左侧区域 内 我们以相对湿度 95 作为机器露点的参考基准 可得蒸发器极限出风状态点为 L 点 具体位置如图 1 中的 L 点所示 其相关参数如下 表 1 蒸发器极限出风状态点 L 点 参数 干球温度湿球温度露点温度焓相对湿度含湿量空气密度 kJ kg 干 g kg 干 kg m3 11 611 14710 72831 8589581 234 L 点即为满足出风含湿量 8g kg 干的蒸发器极限出风状态点 为了充分保证机组夏 季设计出风工况的要求 系统设计时考虑足够的安全余量 同时本着既能满足用户要求 又兼顾设计经济型的原则 我们根据上述焓湿图分析 以相对湿度 90 作为机器露点机器露点的参 考基准 确定双冷源全新风除湿机的蒸发器出风状态点为 L2 点 具体位置如焓湿图中的 L2 点所示 其相关参数如下 表 2 蒸发器实际出风状态点 L2 点 参数 干球温度湿球温度露点温度焓相对湿度含湿量空气密度 kJ kg 干 g kg 干 kg m3 1211 1610 4332 13907 931 232 夏季室外新风首先通过空气过滤器过滤 再经热管换热器的蒸发段预冷降温 然后经 过表冷器初步降温除湿 机器露点达到 19 而后再经过直接蒸发冷深度降温除湿 使出 风的机器露点达到 12 最后经过再热冷凝器加热 通过调节再热冷凝的热负荷 使机组 送风参数连续可调 从而达到设计要求的温湿度参数 tDB 16 22 送入房间 新风处 理过程及焓湿图分析如图 2 图 3 所示 图 2 新风处理过程图 图 3 夏季新风处理焓湿图 而室内排风将经过蒸发冷凝器降温 热管换热器冷凝段及散热冷凝器升温后排出机组 S1 L2 W W N S2 1 2 L1 A 排风的利用使热管换热器的热回收得以实现 排风的空气处理过程及焓湿图分析如图 4 图 5 所示 图 4 排风处理过程图 图 5 夏季排风处理焓湿图 3 设计计算设计计算 3 1 进风状态参数进风状态参数 新风状态参数 W W 表 3 BtW W WiWdWtwbWtdpW kPa kg m3kJ kgg kg 10133631 285 5920 412725 18 回风状态参数 N 表 4 BtN N NiNdNtwbNtdpN kPa kg m3kJ kgg kg 10127501 256 0311 2819 515 72 3 2 热管换热器设计热管换热器设计 经热管热回收器预冷后空气状态 A 为 表 5 BtA A AiAdAtwbAtdpA kPa kg m3kJ kgg kg 10129 676 71 282 0320 4126 2825 17 计算显热回收量 QA V1 1 2 tW tA 1 05 3600 1 15000 1 2 33 29 6 1 05 3600 17 8kW 热管换热器设计 2 B N C D 初步设计热管换热器为 表 6 迎风面 长 宽 排数列数间距 总传热 面积 风量 迎面 风速 mm排列mmm2m3 hm s 蒸发段2200 10646282 6316150001 78 冷凝段2200 10646282 6316120001 42 3 3 表冷器设计表冷器设计 经表冷器冷却去湿后空气状态参数 L1为 表 5 BtL1 L1 L1i L1d L1twb L1tdp L1 kPa kg m3kJ kgg kg 10119951 252 7513 2418 5418 2 计算表冷制冷量 Q L1 V1 1 2 iW iA 3600 1 15000 1 2 82 03 52 75 3600 146 4kW 计算表冷除湿量 W L1 V1 1 2 d1 d2 1000 2 15000 1 2 20 41 13 24 129 06kg h 计算表冷冷冻水流量 3 机组冷水供回水温度为 15 20 则冷冻水流量为 GL1 3600 twitwoCpw Q 1520 179 4 4 1463600 25223kg h 25 2t h 表冷器设计 4 表冷器逆流设计 空气侧进出风温度 29 6 19 水侧进出水温度 15 20 则传热温 差为 6 4 4 6 9 ln 46 9 1519 20 6 29 ln 1519 20 6 29 m t 取传热系数为 55W m2 K 则所需面积为 FL1 146 4 1000 55 6 4 416m2 初步设计表冷器 表 7 迎风面长 宽排数列数间距总传热面积迎面风速 mm排列mmm2m s 项 目 单 位 热管 2200 10648282 64221 78 铜管采用 15 6 0 75 型 满足设计要求 3 4 冷冻除湿各元件的设计冷冻除湿各元件的设计 经蒸发器降温去湿后空气状态参数 L2为 表 8 BtL2 L2 L2i L2d L2twb L2tdp L2 kPa kg m3kJ kgg kg 10112901 232 127 9311 1610 43 计算蒸发冷量 QL2 V1 1 2 i L1 i L2 3600 1 15000 1 2 52 75 32 12 3600 103 2kW 计算蒸发除湿量 W L2 V1 1 2 dL1 dL2 1000 2 15000 1 2 13 24 7 93 1000 95 58kg h 压缩机的选配 3 a 蒸发器出风温度 t2 12 据此确定蒸发温度 to 3 采用蒸发冷凝器冷凝 确定 冷凝温度 tk 40 b 按制冷量 Qo 103kW 工质为 R134a 选择 Refcomp SRC S 163 一台 在 to 3 tk 40 时的制冷量为 111kW 对应压缩机输入功率为 24 7kW 蒸发器设计 4 蒸发器逆流设计 空气侧进出风温度 19 12 蒸发温度为 3 传热温差为 tm 12 12 9 16 ln 7 312 319 ln 1219 取传热系数为 35W m2 K 则所需面积为 F L2 103 1000 35 12 12 243 3m2 初步设计蒸发器 表 9 迎风面长 宽排数列数间距总传热面积迎面风速 mm排列mmm2m s 2200 10646283 5239 21 78 采用单系统 铜管为 15 6 0 5 型 满足设计要求 再热冷凝器设计 5 按照蒸发温度 t0 3 冷凝温度 tk 40 查 制冷原理与设备 第 210 页图 8 2 得 冷凝负荷系数 C0 1 2 冷凝热负荷 Qk CoQo 1 2 103 2 124kW a 当机组出风温度 16 时 空气温升 t1 16 12 4 则需再热量为 QS1 CP V1 1 2 t 3600 1 05 15000 1 2 4 3600 21kW 这样 空气经再热冷凝器加热升温 达到要求的机组出风 状态参数 S1 为 表 10 BtS1 S1 S1i S1d S1twb S1tdp S1 kPa kg m3kJ kgg kg 1011669 381 236 227 9312 810 43 b 当机组出风温度 22 时 空气温升 t2 22 12 10 则需冷凝再热量为 QS1 CP V 1 2 t 3600 1 05 15000 1 2 10 3600 52 5 kW 这样 空气经再热冷凝器加热升温 达到要求的机组出风 状态参数 S2 为 表 11 BtS2 S2 S2i S2d S2twb S2tdp S2 kPa kg m3kJ kgg kg 1012247 71 242 377 9315 0910 43 按最大热负荷设计再热冷凝器 逆流布置 空气侧进出风温度 12 22 冷凝温度为 40 传热温差为 tm 22 6 18 28 ln 10 2240 1240 ln 1222 取传热系数为 30W m2 K 则所需面积为 F S2 52 5 1000 30 22 6 77 4m2 初步设计再热冷凝器 表 12 迎风面长 宽排数列数间距总传热面积迎面风速 mm排列mmm2m s 2200 10642283 5801 78 采用单系统 铜管为 15 6 0 5 型 满足设计要求 蒸发冷凝器的设计 6 机组制冷系统包括再热冷凝器 蒸发冷凝器和散热冷凝器 三个冷凝器串联连接 当 再热冷凝器热负荷最小时 即当机组送风温度为 16 时 蒸发冷凝器热负荷最大 这时蒸 发冷凝器热负荷为 Qk 124 21 103 kW 回风经过蒸发冷凝器前的湿球温度 19 5 根据热 负荷 进风湿球温度和冷凝温度 确定蒸发冷凝器 总排热量以热负荷为 103kW 的蒸发式冷凝器为例 水膜表面的温度介于冷凝温度 40 与进风湿球温度 19 5 之间 假设水膜温度一般比进风湿球温度高 5 6 度 取水蒸 发汽化的最终温度为 26 即水在 26 完全汽化时 最大理论耗水量计算为 26 时水的 汽化热值为 2440kJ kg 103 3600 2430 153kg h 而机组的总除湿量为 224 6 kg h 水温为 16 即夏季机组不需要补水 蒸发冷凝器的出风参数 B 为 表 13 BtB B BiBdBtwbBtdpB kPa kg m3kJ kgg kg 10127951 282 821 7826 4526 24 热管换热器的校核 7 由热管蒸发段的显热回收量计算热管冷凝段的出风参数 考虑有 3 的热损失 则出 风干球为 tc 27 17 8 1 3 1 3 3600 12000 1 2 1 05 27 4 31 等湿加热后 空气的出风参数为 表 14 Btc c cicdctwbctdpc kPa kg m3kJ kgg kg 1013175 381 28721 7827 3726 25 这样 热管的热效率为 h 7 66 6 4 2733 27 31 散热冷凝器的设计 8 在蒸发冷凝器的前面增加两排的散热冷凝器 使高压气态制冷剂首先在此部分被冷却 至接近饱和温度 再进入蒸发冷凝器的冷凝盘管冷凝成液态 这样 一方面可充分利用空 气带走雾状水滴进行冷却 同时还可以减轻盘管上的结构现象 在冷凝温度 40 过热 5 的情况下 过热区的热负荷约为总热负荷的 15 即 QD Qk 0 15 124 0 15 18 6kW 空气被等湿加热 则出风干球为 tD 31 18 6 3600 12000 1 2 4 65 35 65 等湿加热后 空气的出风参数为 表 15 BtD D DiDdDtwbDtdpD kPa kg m3kJ kgg kg 10135 6558 081 291 8921 7828 3926 25 则散热冷凝器的传热温差为 tm 21 6 35 19 24 ln 65 4 65 3555 3155 ln 3165 35 取传热系数为 30W m2 K 则所需面积为 F D 18 6 1000 30 21 4 29m2 则初步设计散热冷凝器 表 16 迎风面长 宽排数列数间距总传热面积迎面风速 mm排列mmm2m s 2200 10641282 652 61 78 采用单系统 铜管为 15 6 0 5 型 满足设计要求 热力膨胀阀的选配 9 按 Qo 103 kW 因有分液头 系统压降较大 故选用外平衡式热力膨胀阀 根据 tk to p Q0的具体数值 制冷系统采用单系统 选用 ALCO 的 TRAE 30H 型热力膨 胀阀一个 3 5 机组最低出风参数的校核机组最低出风参数的校核 当室外新风温度很低时 表冷器失去意义 机组按 50 的能量运行 校核机组的最低 出风参数 制冷量 Q00 5 Q0 2 111 2 55 5 kW 保证蒸发器出风参数 L2不变 机组进风焓值为 1 i0 5 55 5 3600 15000 1 2 32 12 11 1 32 12 43 22 kJ kg 查焓湿图 可得在相对湿度 95 的情况下 机组进风 w0 5的参数为 表 17 Btw0 5 w0 5 w0 5i w0 5d w0 5twbw0 5tdp w0 5 kPa kg m3kJ kgg kg 10115 8951 243 1910 7715 3815 01 这时候蒸发器的传热温差为 tm0 5 9 8 12 ln 8 3 312 3 8 15 ln 12 8 15 10 8 取传热系数为 35W m2 K 则所需面积为 F 0 5 55 5 1000 35 10 8 146 8 m2 远小于蒸发器设计面积 239 2 m2 机组可以正常运 行 当蒸发器出风参数为保证不结霜的状态时 即 2 表 18 BtL2min L2min L2mini L2mind L2mintwpL2mintdpL2min kPa kg m3kJ kgg kg 1018901 223 296 057 276 54 这时候压缩机 SRC S 163 在蒸发温度 0 冷凝温度 35 时 制冷量为 104 8kW 对 应的输入功率为 22 1 kW 这样机组进风焓值为 i0 5 104 8 2 3600 15000 1 2 23 29 10 48 23 29 33 77 kJ kg 查焓湿图 可得在相对湿度 90 的情况下 机组进风 wmin的参数为 表 19 Bt wmin w min wmini wmind wmintwbwmintdpwmin kPa kg m3kJ kgg kg 10112 5921 233 788 3911 8411 25 这样 蒸发器的传热温差为 tmmin 10 3 8 5 12 ln 8 5 12 取传热系数为 35W m2 K 则所需面积为 Fmin 104 8 2 1000 35 10 3 145 4 m2 远小于蒸发器设计面积 239 2 m2 机组可以正常 运行 3 6 最大补水量的计算最大补水量的计算 当机组工作在进风很干燥的工况 这时表冷器的进 出风露点接近冷冻水的进水温度 15 表冷器进行干降温过程 机组全部的冷凝水来自蒸发器 压缩机 蒸发器全负荷运 行 蒸发器出风参数不变 这样 由露点 15 焓值 52 75 kJ kg得出表冷器的出风参数 即蒸发器的进风参数为 表 20 BtL1 L1 L1i L1d L1twb L1tdp L1 kPa kg m3kJ kgg kg 1012553 961 252 7510 818 5415 05 这时 机组的冷凝水量 即蒸发除湿量为 W L2 V1 1 2 dL1 dL2 1000 15000 1 2 10 8 7 93 1000 51 66kg h 而蒸发冷凝器的理论最大蒸发量为 151kg h 这样机组的最大补水量为 W补 153 52 100 kg h 3 7 确定风口尺寸及风机的选配确定风口尺寸及风机的选配 风口尺寸及风速如下表 1 表 21 风量风速限制实际风速尺寸 风量 m3 hm sm smm mm 新风口150003 44 21000 1000 送风口150005 65 21000 800 回风口120005 64 21000 800 排风口150003 44 21000 1000 按照要求 2 a 工作电源 AC380V 3P 50Hz b 蜗壳风机 c 机外余压 400Pa 送风机 15000 m3 h 全压 900Pa 选用 rosenberg 的 DKNB09 630 如图 6 所示 1 图 6 送风机曲线参数图 排风机 12000 m3 h 全压 500Pa 选用 rosenberg 的 DKNB09 630 如图 7 所示 2 图 7 排风机曲线参数图 4 其他季节工况下机组的校核计算其他季节工况下机组的校核计算 在夏季最恶劣工况 过渡季节 冬季对机组进行校核计算 保证机组在不同的进风参 数下正常运行 4 1 夏季最恶劣工况夏季最恶劣工况 变表冷器冷冻水流量 定出水温度 定风量 1 表 22 夏季最恶劣工况下新风处理过程一中各状态点参数表 ttwbtdpi d 状态点 kJ kg g kg 干kg m3 W3230 6430 33103 419027 781 2 W 3230 6430 33103 419027 781 2 A30 3330 3330 33101 5310027 781 2 L11918 5418 252 759513 241 2 L21211 1610 4332 13907 931 2 S11612 810 4336 2269 387 931 2 S22215 0910 4341 3747 77 931 2 表 23 夏季最恶劣工况下排风处理过程一中各状态点参数表 ttwptdpi d 状态点 kJ kg g kg 干kg m3 N2719 515 756 025011 281 2 B2726 4526 2482 89521 781 2 C2926 9126 2584 984 5521 781 2 D33 6527 9626 2589 7964 921 781 2 表 24 夏季最恶劣工况下机组的主要参数表一 型 号 性 能 数 据 CS15X A 12 总 冷 量kW356 总除湿量kg h357 显热回收量 kW8 9 表冷制冷量 kW245 蒸发制冷量 kW103 冷凝热回收量 kW 20 70 冷冻水流量 t h 42 2 压缩机功率 kW24 7 由上分析可知 在夏季最恶劣进风参数下 机组可以正常运行 这时表冷器的负荷加 大 冷冻水流量增加 定表冷器冷冻水流量 变出水温度 定风量 2 如果在保证表冷器最大负荷及最大冷冻水流量不变 再重新校核机组如下 当状态 A 的空气经过表冷器降温除湿后 L1 的焓值为 i 101 53 146 3600 15000 1 2 101 53 29 2 72 33 kJ kg 表冷器全负荷运行 取传热系数为 55W m2 K 换热面积为 422 m2 则传热温差为 tm 146 1000 55 422 6 29 这样 计算表冷器的出风温度 t 表 25 夏季最恶劣工况下新风处理过程二中各状态点参数表 ttwbtdpi d 状态点 kJ kg g kg 干kg m3 W3230 6430 33103 419027 781 2 W 3230 6430 33103 419027 781 2 A30 3330 3330 33101 5310027 781 2 L124 523 9823 7372 39518 691 2 L2141 2 S11612 810 4336 2269 387 931 2 S22215 0910 4341 3747 77 931 2 表 26 夏季最恶劣工况下排风处理过程二中各状态点参数表 ttwptdpi d 状态点 kJ kg g kg 干kg m3 N2719 515 756 025011 281 2 B2726 4526 2482 89521 781 2 C2926 9126 2584 984 5521 781 2 D33 6527 9626 2589 7964 921 781 2 表 27 夏季最恶劣工况下机组的主要参数表二 型 号 性 能 数 据 CS15X A 12 总 冷 量kW356 总除湿量kg h357 显热回收量 kW8 9 表冷制冷量 kW146 蒸发制冷量 kW103 冷凝热回收量 kW 20 70 冷冻水流量 t h 25 2 压缩机功率 kW24 7 定表冷器冷冻水流量 定出水温度 变风量 3 4 2 过渡季节工况过渡季节工况 表 25 过渡季节工况下新风处理过程中各状态点参数表 ttwbtdpi d 状态点 kJ kg g kg 干kg m3 W1817 0116 3547 949011 751 2 W 1817 0116 3547 949011 751 2 A1817 0116 3547 949011 751 2 L11817 0116 3547 949011 751 2 L21211 1610 4332 13907 931 2 S11612 810 4336 2269 387 931 2 S22215 0910 4341 3747 77 931 2 表 26 过渡季节工况下排风处理过程中各状态点参数表 ttwptdpi d 状态点 kJ kg g kg 干kg m3 N2719 515 756 025011 281 2 B2726 4526 2482 89521 781 2 C D 表 27 过渡季节工况下机组的主要参数表 型 号 性 能 数 据 CS15X A 12 总 冷 量kW79 1 总除湿量kg h68 8 显热回收量 kW0 表冷制冷量 kW0 蒸发制冷量 kW79 1 冷凝热回收量 kW 20 70 冷冻水流量 t h0 压缩机功率 kW30 2 该工况下 热管换热器 表冷器不工作 压缩机部分负荷运行 通过调节制冷剂管路 上的比例三通阀 来调节再热量 从而保证要求的出风参数 4 3 冬季工况冬季工况 冬季热管换热器 表冷器 压缩机不工作 送风机和排风机工作 机组运行通风功能 表 28 冬季工况下新风参数表 ttwbtdpi d 状态点 kJ kg g kg 干kg m3 W52 890 2714 62703 871 2 W 52 890 2714 62703 871 2 5 机组框架和面板机械强度校核机组框架和面板机械强度校核 6 技术参数表技术参数表 CS15X A 12 双源型全新风除湿机技术参数表双源型全新风除湿机技术参数表 型 号 性 能 数 据 CS15X A 12 总 冷 量kW250 总除湿量kg h224 总 功 率kW33 7 空气过滤器型式初效板式 中效袋式 类型铜管套铝片 显热回收量kW17 8 热管换热器 热回收效率 类型铜管套铝片 制冷量kW146 冷冻水量m3 h25 2 表 冷 器 接管管径mmDN65 蒸发冷凝器补水量kg h100 类型铜管套铝片 制冷量kW103 蒸 发 器 除湿量kg h95 类型铜管套铝片 再热冷凝器 冷凝热回收 量 kW20 70 类型R134a 充注量kg35 制 冷 剂 节流方式热力膨胀阀 型式半封闭螺杆式 压 缩 机 功率kW24 7 型式无涡壳 送 风 机 功率kW5 5 送 风 量m3 h15000 型式无涡壳 回 风 机 功率kW3 8 回 风 量m3 h12000 补 风 量m3 h3000 机外余压Pa400 噪 音dB A 85 电 源型式380V 50Hz 三相四线制 长mm3800 宽mm2500 外形尺寸 高mm2500 重 量kg4400 7 配置清单配置清单 CS15X A 12 双源型全新风除湿机配置表双源型全新风除湿机配置表 序号序号部部 件件 名名 称称品品 牌牌 备备 注注 1压缩机 Refcomp 半封螺杆 2热力膨胀阀 Alco 3干燥过滤器 Alco 可拆卸式 4电磁阀 Castel 5单向阀 Castel 6压力控制器 Sanginomiya 7热管换热器 五洲 美国 OAK 设备加工 8表冷器 五洲 美国 OAK 设备加工 9蒸发冷凝器 BAC 10蒸发器 五洲 美国 OAK 设备加工 11再热冷凝器 五洲 美国 OAK 设备加工 12散热冷凝器 五洲 美国 OAK 设备加工 13外壳部件 五洲 日本 AMADA 设备加工 14风机 rosenberg 15风机电机 siemens 16风阀执行器 Belimo 17变频器 schneider 18初效过滤器 Camfil 19中效过滤器 Camfil 20 电动比例积分调节器 及执行机构 sc