冷热源课程设计.doc

嘉 兴 学 院 南湖学院 冷热源工程（N）课程设计计算书 题 目： 姓名： 学 院： 专业： 班级： 学 号： 指导教师： 2012年9月23日 目录1.设计原始资料.22.确定冷源方案 .32.1技术性分析 . 32.1方案一 .32.2方案二 .42.3方案三 .52.4 方案四 . 72.5经济性分析 .83. 分水器和集水器的选择 .173.1分水器和集水器的构造和用途 . .173.2分水器和集水器的尺寸 .173.2.1分水器的选型计算 .173.2.2集水器的选型计算 .184. 膨胀水箱配置与计算 .164.1膨胀水箱的容积计算 .164.2膨胀水箱的选型 .165.制冷机房水系统设计计算 .95.1 冷冻水系统选型和计算 .95.1.1冷冻水泵的选型和计算 .95.1.1.1水泵流量和扬程的确定 .95.1.1.2 水泵型号的确定 .115.2 冷却水系统的选型和计算 .125.2.1冷却塔的选型 .125.2.2冷却水泵的选型计算 .136.参考资料.207.个人小结.21设计题目嘉兴市世贸大楼制冷机房设计1、原始资料1、空调冷负荷：为：2.0 MW（空调总面积15000m2）2、当地可用的能源情况：电：价格：0.7元/度天然气：价格：2.5元/m3；热值：33.45MJ/m3；蒸汽：价格： 80元/吨；蒸汽压力为：0.8MPa燃油：价格： 4.76元/升；低位发热量均为：42840kJ/kg3、冷冻机房外冷冻水管网总阻力为：0.35 MPa4、土建资料制冷机房建筑平面图（见附图），其中水冷式冷水机组冷却塔高度为：20 m2、确定冷源方案2.1 技术性分析 (一)离心式冷水机组(1)优点：1.结构简单，运动部件少，易损件少，仅是活塞式的1/10，故障率低，寿命长2.圆周运动平稳，低负荷运转时无“喘振”现象，噪音低，振动小3.压缩比可高达20，EER值高4.调节方便，可在10%100%范围内无级调节，部分负荷时效率高，节电显著5.体积小，重量轻，可做成立式全封闭大容量机组6.对湿冲程不敏感7.属正压运行，不存在外气侵入腐蚀问题(2)缺点1.价格比活塞式高2.单机容量比离心式小，转速比离心式低3.润滑油系统较复杂，耗油量大4.大容量机组噪声比离心式高5.要求加工精度和装配精度高 (二)双效蒸汽型溴化锂吸收式制冷机组：基于溴化锂水溶液在常温下强烈的吸收水蒸气，而在高温下又将其吸收的水分释放出来。同时，水在真空状态下，其沸腾温度在7度以下，蒸发时具有较低的蒸发温度，因而可以采用水作为制冷剂。双效蒸汽型溴化锂吸收式制冷机组部件组成是在单效机组上增加一个高压发生器、高温热交换器和凝水换热器，目的是维持高压发生器中的压力在大气压下运转，以确保机组的安全，因此，所需的冷却水量较大，机组造价高，溴化锂溶液充注量大，初投资增加。但是热效率高，运转费用低。(三)直燃型溴化锂吸收式冷热水机组：它是在蒸汽溴化锂吸收式冷水机组上发展起来的，以燃油或燃气为能源取代燃煤，以火管锅炉（自带）取代蒸汽锅炉，以直燃方式取代间接供热方式等“三个取代”，完成了溴化锂吸收式冷水机组一次质的飞跃。直燃型机组以水-溴化锂为工质对，实现了吸收式制冷循环喝采暖循环的交替，达到了一机两用的目的。发展直燃型机组，有利于多种能源的使用和补充，有利于缓解部分地区电力的暂时紧张状态，有利于减少供热的中间环节，提高机组效率（热力系数），有利于节省单独的锅炉房设置，给中央空调的设备选型提供了新的选择对象。2.2方案一：采用19XL系列半封闭式R22离心式冷水机组表1 19XL300半封闭式R22离心式冷水机组性能参数型号19制冷量(KW)1055台数2单价(万元）150电机功率（KW)211冷冻水水量(M3/h)181压降(Kpa)67冷却水水量(M3/h)219压降(Kpa)571）固定费用设备初投资：2150=300（万元）安装费用：25%300=75 (万元)系统总投资费用L=300+75=375 (万元)银行年利率=5.94%使用年限n=15年=38.46万元式中： 每年系统折旧费用系统总投资费用，包括设备初投资和安装费用 银行年利率2）年度使用费用设备额定供冷功率为211KW，台数2台，电费0.7元/度，供冷月为6-9月份，按照每天24小时供冷计算年度运行费用=单台供冷功率台数时间电费=110万元3)设备年度费用设备年度费用=固定费用+年度使用费用=38.46+98=136.46万元2.3方案二: 采用SXZ8系列双效蒸汽型溴化锂吸收式冷水机组表2 SXZ8-116D双效蒸汽型溴化锂吸收式冷水机组性能参数型号SXZ8-116D制冷量(KW)1160台数2单价(万元）186蒸汽耗量（Kg/h)1450冷冻水水量(M3/h)200压降(Kpa)100接管直径（DN)150冷却水水量(M3/h)305压降(Kpa)90接管直径（DN)2001）固定费用设备初投资：2186=372（万元）安装费用：25%372=93 (万元)系统总投资费用L=372+93=465 (万元)银行年利率=5.94%使用年限n=15年=47.69万元2）年度使用费用单台设备蒸汽耗量为1450kg/h，台数2台，蒸汽价格为80元/吨，供冷月为6-9月份，按照每天24小时供冷计算年度运行费用=蒸汽耗量台数时间单价=85.03万元3）设备年度费用设备年度费用=固定费用+年度使用费用=47.69+85.03=132.72万元2.4方案三：采用ZXLR系列燃油型溴化锂吸收式冷水机组表3 ZXLR-115燃油型溴化锂冷水机组性能参数型号ZXLR-115制冷量(KW)1163台数2单价(万元）215轻油耗量（Kg/h)81低位热值（KJ/Kg)43054冷冻水水量(M3/h)200压降(Kpa)88接管直径（DN)150冷却水水量(M3/h)301压降(Kpa)88接管直径（DN)2001）固定费用设备初投资：2215=430（万元）安装费用：25%430=107.5(万元)系统总投资费用L=430+107.5=537.5 (万元)银行年利率=5.94%使用年限n=15年=55.13万元2）年度使用费用单台设备轻油耗量为81kg/h，台数2台，轻油密度为0.84公斤/升，低位发热量为42840KJ/Kg,轻油价格为4.76元/升，供冷月为6-9月份，按照每天24小时供冷计算年度运行费用=轻油耗量台数时间单价=336.83万元3）设备年度费用设备年度费用=固定费用+年度使用费用=55.13+336.83=391.96万元2.5方案四：采用ZXLR系列燃气型溴化锂吸收式冷水机组表3 ZXLR-115燃气型溴化锂冷水机组性能参数型号ZXLR-115制冷量(KW)1163台数2单价(万元）215天然气耗量（Nm3/h)74低位热值（KJ/Kg)46000冷冻水水量(M3/h)200压降(Kpa)88接管直径（DN)150冷却水水量(M3/h)301压降(Kpa)88接管直径（DN)2001）固定费用设备初投资：2215=430（万元）安装费用：25%430=107.5(万元)系统总投资费用L=430+107.5=537.5 (万元)银行年利率=5.94%使用年限n=15年=55.13万元2）年度使用费用单台设备天然气耗量为74Nm3/h，台数2台，天然气价格为2.5元/m3，热值为33.45MJ/m3,供冷月为6-9月份，按照每天24小时供冷计算年度运行费用=轻油耗量台数时间单价=187.23万元3）设备年度费用设备年度费用=固定费用+年度使用费用=55.13+187.23=242.36万元2.6 经济性分析通过比较各个方案的设备年度费用，可以发现方案二的设备年度费用最低，所以设计采用两台SXZ8-116D双效蒸汽型溴化锂吸收式冷水机组。3、分水器和集水器的选择3.1分水器和集水器的构造和用途用途：在中央空调及采暖系统中，有利于各空调分区流量分配和灵活调节。构造如图所示：图3 分水器和集水器构造图3.2分水器和集水器的尺寸3.2.1分水器的选型计算根据Q=CM,制冷量Q=11602=2320KW,水的比热C=4.2, 温差=5 ,则M=138.1kg/s换算成体积流量V=0.1381m/s，水的密度=1000 m/Kg.取流速v为0.8m/s,则 D=0.469 m因取公称直径为DN500.将分水器分3路供水，分管流速取1.2 m/s,则3个供水管的尺寸计算如下：D1=D2=D3=0.22 m因此取公称直径为DN250.L1=D1+60=310mm,L2=D1+D2+120=620mm,L3=D2+D3+120=620mm,L4=D3+60=310mm.3.2.2集水器的选型计算集水器的直径、长度、和管间距与分水器的相同，只是接管顺序相反。4、膨胀水箱配置与计算4.1膨胀水箱的容积计算根据V=，其中=30 根据暖通空调常用数据手册有关规定：取系数为1.3L/V=1.315000/1000=19.5mV=0.35m4.2膨胀水箱的选型对应采暖通风标准，查得膨胀水箱的尺寸如下：表12 膨胀水箱性能参数水箱形式圆形型号1公称容积0.3 m有效容积0.35m外形尺寸(mm)内径（d ）900高 H700水箱配管的公称直径DN溢流管40排水管32膨胀管25信号管20循环管20水箱自重（Kg)1275、制冷机房水系统设计计算5.1 冷冻水系统选型和计算5.1.1冷冻水泵的选型和计算5.1.1.1水泵流量和扬程的确定选择水泵所依据的流量Q和压头（扬程）H按如下确定：Q=1Qmax （m/s）式中 Qmax按管网额定负荷的最大流量，m/s； 1流量储备系数，对单台水泵工作时，1=1.1；两台水泵并联工作时，1=1.2。H=2Hmax (kPa)式中 Hmax管网最大计算总阻力，kPa； 2扬程（压头）储备系数，2=1.1-1.2。制冷机房的布置平面简图如下：取最不利环路如下所示，由L1、L2、L3、L4组成。图1 冷冻水系统最不利环路图从机房平面图上可以看出，冷冻水供回水管路都由两段不同管径的管路组成。L1=8424mm,L2=5423mm,L3=19454mm,L4=8190mm.L1管段直径D1=250mm, 管段流量V=200 m/h,则v1=1.34m/s取L2管段流速v2=1.85m/s,管段流量V=400 m/h,则D2=0.3m因此取D2公称直径为DN300.L3管段直径D4=300mm, 管段流量V=400 m/h,则v3=1.85m/s取L4管段流速v4=1.34m/s, 管段流量V=200m/h,则D4=0.25m因此取D4公称直径为DN250.根据各段管径、流速查水管路计算图，计算各管段局部阻力如下：=pvv/2表5 冷冻水管段局部阻力计算表管段名称个数（KPa）L1三通11.57.1890弯头11截止阀15蝶阀10.2变径管10.3L2三通11.519.6890弯头11蝶阀10.2截止阀210变径管10.3L3三通34.567.0890弯头66四通24截止阀420蝶阀10.2止回阀17.5水泵入口11L490弯头117三通11.5截止阀15蝶阀10.2变径管10.1各管段的沿程阻力和总阻力计算如下：表6 冷冻水管段阻力汇总表管段管长（mm）流量 m/h直径(mm)流速(m/s)比摩阻 (Pa/m)沿程阻力（KPa)局部阻力(KPa)总阻力（Kpa）L184242002501.3469.290.587.187.76L254234003001.85103.760.5619.6820.24L3194544003001.85102.98267.0869.08L481902002501.3468.630.5677.56冷冻水压降为110 KPa，冷冻机房外冷冻水管网总阻力为0.35MPa，则最不利环路的总阻力P=564.6 KPa根据H=2Hmax ，取2 =1.1，则H=621.06KPa，即扬程H=62.2m.根据Q=1Qmax ，Qmax =200 m/h，两台水泵并联工作时，1=1.2，则Q=240 m/h.5.1.1.2水泵型号的确定 根据流量和扬程查暖通空调常用数据手册，查得水泵型号如下：表7 ISG冷冻水泵性能参数型号250-500B流量Qm/h250L/s91.4总扬程H（m）65.2转速n（r/min）1450电动机功率132泵效率（%）73必需汽蚀余量5.5泵重量W（kg）7805.2、冷却水系统的选型和计算5.2.1冷却塔的选型根据所选制冷机组的性能参数选择冷却塔，进出口温度为3732，拟选用2台冷却塔，则单台冷却塔流量为305m/h。通过查找中央空调设备选型手册，选择LBCM-LN-300低温差标准型逆流式冷却塔。其规格如下表：表8 冷却塔性能参数机型LBCM-LN-300标准水量（m3/h）WB28300WB27345外形尺寸(mm)高度H5310外径D5580送风装置电机KW11.2风叶直径D3380配管尺寸（DN）温水入管200冷水出管200排水管50溢水管100补给水管自动50手动505.2.2冷却水泵的选型计算取最不利环路如下所示，由L1、L2、L3、L4组成。图2 冷却水系统最不利环路图从机房平面图上可以看出，冷却水供回水管路都由两段不同管径的管路组成。L1=8019.6mm,L2=16718.9mm,L3=15672.4,L4=7359mm.L1管段直径D1=300mm,管段流量V=305 m/h ，则v1=1.41m/s取L2管段流速v2=2m/s, 管段流量V=610m/h ，则D2=0.34m因此取D2公称直径为DN350.L3管段直径D3=350mm, 管段流量V=610 m/h ，则v3=2m/s取L4管段流速v4=1.41m/s, 管段流量V=305 m/h ，则D4=0.29m取D4公称直径为DN300.根据各段管径、流速查水管路计算图，计算各管段局部阻力如下：表9 冷却水管段局部阻力计算表管段名称个数（KPa）L1三通11.57.9590弯头11截止阀15蝶阀10.2变径管10.3L2三通11.532.490弯头44蝶阀10.2截止阀210变径管10.3L3三通34.572.4四通2490弯头44截止阀315蝶阀10.2止回阀17.5水泵入口11L490弯头117.75三通11.5截止阀15蝶阀10.2变径管10.1各管段的沿程阻力和总阻力计算如下：表10 冷却水管段阻力汇总表管段管长（mm）流量 m/h直径(mm)流速(m/s)比摩阻 (Pa/m)沿程阻力（KPa)局部阻力(KPa)总阻力（Kpa）L180203053001.4159.060.477.958.42L216719610350293.7115732.433.97L315672305350293.301.4672.473.86L473596103001.4158.750.437.758.18冷却水压降为110KPa，冷却塔高度分别为20m，则最不利环路的总阻力P