制冷课程设计参考.doc

目目 录录 1设计资料 1 2设计说明 1 2 1确定制冷剂种类和系统形式 2 2制冷系统的设计工况确定 2 3制冷系统热力计算 2 4卧室壳管式蒸发器设计 2 5冷凝器计算 3设计过程 3 1确定制冷剂种类和系统形式 3 2制冷系统的设计工况确定 3 3制冷系统热力计算 3 4卧室壳管式蒸发器设计 3 5冷凝器计算 结束语 参考文献 1 1 1设计资料设计资料 冷冻水工艺需冷量 Q0 150 50 22 1250KW 载冷剂工质为冷媒水 冷冻水采用封闭系统 其供 水温度 t1 5 回水温度 t2 10 冷凝器采用水冷却式 冷却水进水温度 t1w 32 2 2设计说明设计说明 2 12 1 确定制冷剂种类和系统形式确定制冷剂种类和系统形式 制冷剂为氨 采用单级蒸汽压缩式制冷 供冷方式为直接供冷 冷凝器的冷却方式水冷却 2 22 2制冷系统的设计工况确定制冷系统的设计工况确定 确定蒸发温度 t0 冷凝温度 tk 过冷温度 trc 吸气温度 tx 绘制制冷 LgP h 图并查出个点参数 2 32 3制冷系统热力计算制冷系统热力计算 2 3 1各个参数计算 计算制冷过程的单位质量制冷量 单位容积制冷量 制冷剂质量流量 制冷剂体积流量 冷凝器的 热负荷 压缩机的理论功率和理论制冷系数 2 3 2选配制冷压缩机 由冷量换算公式计算制冷量 选择制冷压缩机并确定制冷压缩机配用的电动机功率 2 3 3计算节流阀公称直径 1 2 1 vl PACG 0 1 16 2 2 60 634 0 02005 0 vC l 式中G 质量流量 kg h A 通道截面积 cm2 l 截流阀前液体的密度 kg m3 Pv 截流阀前后的压力差 Pa Co 流量系数 6 节流阀出口状态下汽液混合物的比容 m3 kg 2 2 42 4卧室壳管式蒸发器设计卧室壳管式蒸发器设计 2 4 1计算冷冻水侧放热系数 2 2 3 33 0 6 0 33 0 6 0 22 0 22 0 r w w re w n p v ud d pR d 式中 水的导热系数 W m k dw 传热管外径 m u 冷却水流速 m s v 水的动力粘滞系数 m2 s Pr 普朗特常数 2 4 2计算制冷剂侧的放热系数 2 4 25 0 2 3 25 0 53 0 53 0 rw rr ww u w ptdg pG dd N 式中 g 重力加速度 m s2 氨的导热系数 W m k 体积膨胀系数 dw 传热管外径 m v 氨的动力粘滞系数 m2 s Pr 普朗特常数 t 壁面与蒸发温度的差值 2 4 3计算传热系数 K 1 1 nw 2 5 式中 w n 分别是管外和管内的放热系数 W m2k 管壁及管壁附着物热阻 氨侧污垢热阻为 4 3 10 4 m2 K W 水侧污垢 热阻为 1 23 10 4 m2 K W 肋片系数 可取管外径与管内径之比 即 nw dd 2 4 4计算蒸发器的传热面积 A 2 6 tK Q 0 式中 Q0 蒸发器的热负荷 KW K 蒸发器的传热系数 kW m2 K t 制冷剂与载冷剂的对数平均温差 3 其中传热温差 在蒸发器中制冷剂和载冷剂之间的温差按对数平均温差计算 02 01 21 ln tt tt tt t 2 7 式中 t1 载冷剂进蒸发器的温度 t2 载冷剂出蒸发器的温度 t0 蒸发温度 2 4 5 计算载冷剂循环量 2 8 3600 1000 21 0 ttc Q M p 式中 cp 载冷剂的比热容 kJ kg k t1 t2 载冷剂进出蒸发器的温度 2 52 5冷凝器计算冷凝器计算 2 5 1冷凝器热负荷计算 Qk MRqk MR h3 h5 2 9 式中 MR 制冷剂质量流量 kg s qk 冷凝器单位质量冷负荷 kJ m 2 5 2估算冷凝器传热面积与水量 2 10 tK Q A k 式中 Qk 冷凝器的热负荷 KW K 冷凝器的传热系数 取 K 700kW m2 K t 传热平均温差 传热温差 2 11 2wk 1wk 1w2w tt tt ln tt t 式中 tw1 冷却水进口温度 tw2 冷却水出口温度 tk 冷凝温度 冷却水循环量 2 12 21 k ttc Q M p 式中 cp 冷却水的比热容 kJ kg k 4 t1 t2 冷却水进出进出口温度 2 5 4水侧放热系数计算 2 2 13 2 0 8 0 n n d w B 2 14 w tB26 23 6 1395 2 15 2 21ww w tt t 式中tw1 冷却水进水温度 tw2 冷却水出水温度 B 系数 w 载冷剂流速 取 1 5m s dn 管道内直径 m 2 5 5制冷剂侧放热系数计算 2 16 25 0 25 0 725 0 woknw ttBd 2 17 4 32 g B 0wwonnwokw ttdttd 2 18 式中 冷凝潜热 由冷凝温度而定 kJ kg 密度 kg m3 g 重力加速度 g 9 8m s2 导热系数 W m k 动力粘滞系数 pa s B 系数 dn 管道内直径 m two 壁温 2 5 6传热系数计算与实际所需冷凝面积 K 2 19 1 21 1 1 nn w w R d d R 式中 w n 分别为制冷剂的凝结放热系数和水侧的放热系数 W m2 k R1 R2 分别为油膜热阻和水垢热阻 m2 K W dw dn 分别为传热管的外径和内径 m 5 3 3设计过程设计过程 3 13 1确定制冷剂种类和系统形式确定制冷剂种类和系统形式 制冷剂为氨 采用单级蒸汽压缩式制冷 供冷方式为直接供冷 冷凝器的冷却方式水冷却 其循环 原理图见图 1 图图 1 1 制冷系统循环原理图制冷系统循环原理图 3 23 2制冷系统的设计工况确制冷系统的设计工况确定定 1 蒸发温度 t0比冷冻水供水温度低 4 6 即 t0 5 5 0 2 冷凝温度 tk比冷却水进出口平均温度高 5 7 取立式壳管式冷凝器冷却水进出口温差为 3 则 6 tk 406 2 3632 3 过冷温度 trc比冷凝温度低 3 5 取过冷度为 5 则 trc 40 5 35 4 吸气温度 tx比蒸发温度高 5 即 tx 0 5 5 5 制冷系统采用间接式 取附加系数为 10 制冷系统的制冷量为 Q0 Q0 1 1 1250 1 11 1375 KW 图图 2 2 制冷循环制冷循环 LgP hLgP h 图图 3 33 3制冷系统热力计算制冷系统热力计算 3 3 1各个参数计算 1 单位质量制冷量 qo h1 h4 1790 660 1130 kJ kg 2 单位容积制冷量 qv kJ m3 3645 31 0 1130 2 1 v q 3 制冷剂质量流量 MR kg s1 1 31 0 1250 1 0 v Q 4 制冷剂体积流量 VR MRv2 1 1 0 31 0 344 m3 s 5 冷凝器的热负荷 Qk MR h2 h3 1 11 1980 660 1465 kJ kg 6 压缩机的理论功率 Pth MR h2 h1 1 11 1980 1790 211 Kw 7 理论制冷系数 75 4 8 237 1130 0 th P Q 7 3 3 2选配制冷压缩机 1 计算压缩机制冷量 查得冰山牌 6A W 17 型制冷压缩机的标准制冷量 Q02 384 kW 5 在 t0 0 tk 40 时 从换算系数 表查得冷量换算系数 ki 1 84 该台制冷机换算后的制冷量为 Q0b2 kiQ02 1 84 384 707kW 确定选用冰山牌 6W 17 型制冷压缩机各 2 台 其制冷量为 Q0 Q0b1 2 707 2 1414kW 1250kW 满足要求 2 确定制冷压缩机配用的电动机功率 1 理论功率 Pth Pth MR2wth kW 9 118 1790 1980 1130 707 2 指示功率 Pi 查 制冷技术 取得 i 0 756 3 4294 0 5549 1 0 P Pk Pi kW53 158 75 0 9 118 i th P 3 轴功率 Pe 从 制冷技术 取 m 0 85 则 Pe kW 5 186 85 0 53 158 m i P 查有关资料得 6W 17 型制冷压缩机配用的电动机功率为 200W 故满足要求 3 3 3计算节流阀公称直径 G 2 VC pCoA 式中 A 通道截面积 c 截流阀前液体的密度 pv 截流阀前后的压力差 Co 流量系数 取 0 35 Pv 15 3 3 0 12 3bar 12 3 10 Pa c 579 47kg m3 5 Gmax 10373 4D vcno PDC 2 4 2 4 103 1247 57914 3 35 0 2 5 2 n D n 2 又因为 Gmaxq0 Qo 所以 10373 4D11251250 n 2 Dn10 3 mm A 22 2 3 83 3 10 4 14 3 4 mmDn 选择 Dn 时 一般考虑使 Gmax 在 1 5 2 0Qo 之间 所以取 Dn 为 14mm 8 所以 G 10373 4 D 10373 4 14 2 2 03kg s 19 16m3 s n 2 3 10 由下表可确定浮球式膨胀阀的公称直径为 32mm 表表 1 1 浮球式膨胀阀规格浮球式膨胀阀规格 公称直径 Dg 1015202532 流量 L min 0 3 3 787 56 11 3 1518 9 28 4 3 43 4卧室壳管式蒸发器设计卧室壳管式蒸发器设计 采用满液式卧式壳管蒸发器 传热管采用 323 0mm 的无缝钢管 排列采用正三角形错排 冷冻水 流速为 1 5m s 6 3 4 1计算冷冻水侧放热系数 根据冷冻水平均温度 查水的物性参数为 5 7 2 105 2 21 tt t 999 8 kg m3 1 427 10 6m2 s 0 568 W m k Pr 10 56 cp 4 196kJ kg k 属于紊流 1000033637 10427 1 032 0 5 1 6 v wd R w e 则水侧放热系数为 442156 1033637 032 0 568 0 22 0 22 0 33 0 6 0 33 0 6 0 re w n pR d 2 kmW 3 4 2计算制冷剂侧的放热系数 根据 t0 0 查物性表得 0 551 W m2k v 1 789 10 6m2 s Pr 13 67 3 0 1066 3 0273 11 T 86 26 33 2 3 101039 5 10 1 789 67 13032 0 21066 3 81 9 rw rr ptdg pG 则制冷剂侧放热系数为 1 49 67 131039 5 53 0 53 0 25 0 625 0 rru pGN 849 032 0 1 495533 0 w u w d N 2 kmW 3 4 3计算传热系数 kW m512 4421026 0 032 0 000123 0 00043 0 849 1 1 21 1 nw K 9 3 4 4计算蒸发器的传热面积 传热温差 21 7 05 010 ln 510 ln 02 01 21 tt tt tt t 传热面积 2 3 5 365 21 7 4 474 101250 m tK Q A m o 3 4 5计算载冷剂循环量 hm ttc Q M p 2153600 510 186 4 1000 1250 3600 1000 3 21 0 3 4 6蒸发管计算 冷冻水流速对氨蒸发器一般取 1 0 到 1 5m s 所以取管内水流速 V 1 5m s 则每一流程的管子根数 n 为 取 n 756 74 36005 1026 0 4 215 4 22 n d M n 蒸发管总长度mL 5 3637 032 0 5 365 d A w 总根数 取6 559 5 6 5 3637 L l N560 N 流程数 取流程数5 7 75 560N n Z8 Z 实配蒸发面积 2 5 3555605 6032 014 3mlNdA w 选用 DWZ 360 型卧式蒸发器 传热面积为 360m2 水泵选用 200QJ 潜水泵 流量为 200m3 h 3 53 5冷凝器计算冷凝器计算 选用立式壳管式冷凝器 冷却水进水温度为 32 出水温度为 36 冷却水流速为 1 5m s 传热管 采用 323 0mm 的无缝钢管 排列采用正三角形错排 3 5 1冷凝器热负荷计算 Qk MR h2 h3 1 11 1980 660 1465KW 3 5 2估算冷凝器传热面积与水量 传热温差 5 78 3640 3240 ln 4 ln 2 1 12 tt tt tt t k k m 查表取 K 800W m2 K 则 10 2 3 k m 8 316 78 5 800 101465 tK Q A 管子根数 7 608 18 5 032 0 8 316 Hd A n w 3 5 3h m 0 3153600 3236186 41000 1465 3600 ttC1000 Q M 3 1w2wp k 水流量 水侧放热系数计算 2 0 8 0 n n d w B tB26 23 6 1395 2 21ww tt t 式中tw1 冷却水进水温度 tw2 冷却水出水温度 B 系数 w 载冷剂流速 取 1 5m s dn 管道内直径 m 则 4 2186 2 3632 26 236 139526 23 6 1395 tB W m2k 1 6275 026 0 5 1 4 2186 2 0 8 0 n 3 5 4制冷剂侧放热系数计算 根据 tk 40 查物性表得 1098 71 kJ kg 0 4371 W m2k 579 5 kg m3 1 152 10 4 pa s 25 025 025 025 0 25 0 140 12903 40 026 0 6 7146725 0 725 0 wowowokn