30KW别墅蓄能空调系统设计毕业设计说明书.doc

本科毕业设计 论文 题 目 30KW 别墅蓄能空调系统设计 30kw 别墅蓄能空调系统设计 毕业设计 论文 任务书毕业设计 论文 任务书 题目题目 30KW 别别 墅蓄墅蓄 能能 空空 调调 系系 统统 设设 计计 一 一 原始资料及技术条件原始资料及技术条件 1 设计一别墅用蓄冷空调系统 需要制冷房间 6 个 制冷功率 总共 30KW 2 采用双金属芯心冰球蓄冰槽 蓄冰槽放置室外地下 可为住 宅提供 9 小时的冷量 蓄冰槽乙二醇进口温度 5 出口温度 2 矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖 3 采用乙二醇载冷剂 25 的乙二醇水溶液 冻结冰 采用风冷 冷凝器室外机 风机盘管室内机 4 采用夜间制冰供冷 制冰工况 冷凝温度 45 蒸发温度 9 5 工质 R22 6 设计环境温度 30 相对湿度 85 二 主要内容二 主要内容 1 进行循环热力计算 压缩机选择计算 2 冷凝器设计计算 3 套管式蒸发器设计计算 上机计算 4 蓄冰槽结构设计 30kw 别墅蓄能空调系统设计 5 进行经济效益分析 按郑州市的分时电价 6 设计图样 系统流程图 A2 冷凝器部装图 蓄冰槽部装图 室外机组总装图 至少一张图用 CAD 绘制 三 基本要求三 基本要求 1 阅读文献写出文献综述 2 按统一格式完成开题报告 3 阅读英文文献 并译成中文 不少于 5000 汉字 4 设计计算至少有两部分为上机计算 5 规范绘制图样 上机绘图不少于二张装配图 一张零件图 6 英中文对照摘要 中文不少于 400 字 7 按统一格式编制设计说明书 不少于 30000 字 8 有全部设计的纸介质文档和电子文档 四 完完 成成 期期 限 限 2012 年年 6 月月 7 日日 指导教师签章 指导教师签章 专业负责人签章 专业负责人签章 2011 年年 12 月月 30 日日 目 录 摘 要 聞創沟燴鐺險爱氇谴净 ABSTRACT 30kw 别墅蓄能空调系统设计 1 绪论 1残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟 1 1 冰蓄冷空调的基本概念 1酽锕极額閉镇桧猪訣锥 1 2 冰蓄冷空调的社会背景 1彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑 1 3 冰蓄冷系统的运行方式 2謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔 1 3 1 全部蓄冷 2厦礴恳蹒骈時盡继價骚 1 3 2 部分蓄冷 2茕桢广鳓鯡选块网羈泪 1 4 应用蓄能空调的意义 2鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴 2 循环热力计算 3籟丛妈羥为贍偾蛏练淨 2 1 设计原始资料及技术条件 3預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴 2 2 初步确定制冷工况 3渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦 2 3 初步选定压缩机类型 5铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡 2 4 有关参数计算 6擁締凤袜备訊顎轮烂蔷 3 压缩机规格尺寸的选择 7贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷 3 1 压缩机选型 7坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚 3 2 压缩机校核计算 7蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘 4 强制风冷式冷凝器设计计算 10買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄 4 1 计算平均温差 10綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴 4 2 翅片管簇结构参数选择计算 11驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦 4 2 1 基本结构 11猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑 4 2 2 翅片管几何参数计算 12锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔 4 3 传热热力计算 13構氽頑黉碩饨荠龈话骛 4 3 1 空气流量 13輒峄陽檉簖疖網儂號泶 30kw 别墅蓄能空调系统设计 4 3 2 空气侧换热系数 13尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅 4 3 3 管壁热阻与污垢热阻 15识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒 4 3 4 制冷剂侧冷凝换热系数 15凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴 4 3 5 结构 16恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦 4 3 6 空气阻力计算 17鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫 5 蒸发器设计计算 17硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹 5 1 乙二醇与制冷剂的套管式蒸发器 17阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖 5 1 1 有关参数的选择及计算 17氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩 5 1 2 确定内管根数 18釷鹆資贏車贖孙滅獅赘 5 1 3 传热计算 18怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉 5 2 乙二醇与水的蒸发器 21谚辞調担鈧谄动禪泻類 5 2 1 有关参数的选择 21嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩 5 2 2 传热计算 22熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库 6 蓄冰槽设计 24鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞 6 1 蓄冰槽结构设计 24纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛 6 2 传热量计算 25颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷 7 节流机构的选择计算 26濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻 7 1 常用节流机构 26銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼 7 2 热力膨胀阀的选用 27挤貼綬电麥结鈺贖哓类 7 3 热力膨胀阀的选型计算 27赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈 7 4 热力膨胀阀的安装 30塤礙籟馐决穩賽釙冊庫 8 其他附件的选择 31裊樣祕廬廂颤谚鍘羋蔺 30kw 别墅蓄能空调系统设计 8 1 电磁阀 31仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驁 8 2 截止阀 32绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧 8 3 过滤器 33骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙 8 4 轴流风机 34瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉 8 5 压力控制器 36鎦诗涇艳损楼紲鯗餳類 8 6 视液镜 37栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬 8 7 干燥过滤器 38辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应 8 8 储液器 39峴扬斕滾澗辐滠兴渙藺 8 9 气液分离器 40詩叁撻訥烬忧毀厉鋨骜 8 10 膨胀水箱 41则鯤愜韋瘓賈晖园栋泷 8 11 泵的选择及计算 43胀鏝彈奥秘孫戶孪钇賻 9 经济效益分析 45鳃躋峽祷紉诵帮废掃減 结束语 46稟虛嬪赈维哜妝扩踴粜 致 谢 46陽簍埡鲑罷規呜旧岿錟 参考文献 47沩氣嘮戇苌鑿鑿槠谔應 附录 48钡嵐縣緱虜荣产涛團蔺 30kw 别墅蓄能空调系统设计 I 30kw 别墅蓄能空调系统设计别墅蓄能空调系统设计 摘摘 要要 别墅蓄能空调系统 是一个小型化的独立空调系统 在制冷方式和基本构 造上类似于中央空调 与中央空调不同之处在于增加了蓄冰循环 由一台主机 通过换热器与蓄冰槽连接 蓄冰槽再通过风管或冷热水管连接多个末端出风口 将冷暖气送到不同区域 实现对多房间调节温度的目的 制冷量范围大致在 7kW 80kW 可供给单元住房面积在 80m2 600m2 的多居公寓 复式公寓 别墅 小型办公楼及小型商业用房使用 它是介于传统中央空调和家用空调器 两者之间的一种形式 懨俠劑鈍触乐鹇烬觶騮 蓄能空调系统根据运行策略的不同可分为两种类型 全部蓄冷运行策略和 部分蓄冷运行策略 本系统采用全部蓄冰运行策略 即主机只在夜间开启蓄冰 白天供应每日所需冷量 本文着重讨论了循环的热力计算 压缩机的选择及蓄 冰槽的设计 本系统的压缩机采用了全封闭式涡旋式压缩机 对其名义工况进 行了实际校核 与此同时 相应的在后续计算中 分别进行了翅片管式冷凝器 套管式蒸发器以及节流机构等的选择设计计算 謾饱兗争詣繚鮐癞别瀘 关键词 冰蓄冷 空调系统 压缩机 节流机构 30kw 别墅蓄能空调系统设计 II 30kw villa Storage Air Conditioning System Design ABSTRACT Villa storage air conditioning system is a small independent air conditioning system It is similar to the central air conditioning in the mode and the basic structure which is difference to central air conditioning is an increase of ice cycle From a host through the heat exchanger to connect the ice storage tank Then the ice storage tank through the air duct or hot and cold water pipes to connect more than the end of the air heating and cooling will be sent to different regions to achieve multi purpose room temperature Generally in the range of cooling capacity 7kW 80kW it can be used in an area of more than 80m2 600m2 home apartments duplex apartments villas small office buildings and small commercial buildings Residential central air conditioning is a form which between traditional home air conditioning and air conditioning 呙铉們欤谦鸪饺竞荡赚 According to the different operating strategies the storage air conditioning can be divided into two types full storage operation strategy and part of the storage operation strategy Which the strategy this system uses is all the ice storage operation that is open only at night host ice cold day supply of daily needs This article focuses on the cycle thermal calculation the choice of the compressor and storage tank design The system uses a fully enclosed compressor scroll compressor the status of its volunteers to carry out the actual verification At the same time respectively in the follow up I did the calculation about fin tube condenser evaporator casing and the choice of savings institutions 莹谐龌蕲賞组靄绉嚴减 KEY WORDS Ice storage air conditioning system compressor throttle bodies 麸肃鹏镟轿騍镣缚縟糶 30kw 别墅蓄能空调系统设计 1 1 绪论 1 1 冰蓄冷空调的基本概念 空调系统在不需要能量或用能量小的时间内将能量储存起来 在空调系统 需求大量的冷量时 就是利用蓄冰设备在这时间内将这部分能量释放出来 根 据使用对象和储存温度的高低 可以分为蓄冷和蓄热 納畴鳗吶鄖禎銣腻鰲锬 结合电力系统的分时电价政策 以冰蓄冷系统为例 在夜间用电低谷期 采用电制冷机制冷 将制得冷量以冰 或其它相变材料 的形式储存起来 在 白天空调负荷 电价 高峰期将冰融化释放冷量 用以部分或全部满足供冷需 求 1 每 kg 水发生 1 的温度变化会向外界吸收或释放 1kcal 的热量 为显热蓄 能 而每 kg0 冰发生相变融化成 0 水需要吸收 80kcal 的热量 为潜热蓄能 很明显 同一物质的潜热蓄能量 相变温度 大大高于显热蓄能量 1 温差 因 此采用潜热蓄能方式将大大减少介质的用量和设备的体积 風撵鲔貓铁频钙蓟纠庙 1 2 冰蓄冷空调的社会背景 自改革开放以来 我国的综合国力和人民生活水平都有较大程度的提高 能源工业作为国民经济的基础产业之一 也已取得长足发展 但是 能源工业 的发展仍然满足不了国民经济的快速发展和人民生活用能急剧增长的需要 全 国能源紧缺仍然存在 家用空调器走进了家万户 一大批在改革开放中抓住机 遇富起来的人更是追求高品质的生活环境对住宅面积及其环境提出了更高的要 求 洋楼别墅或大面积居室成了他们的选择目标 而室内舒适环境的创造 依 靠传统中央空调很难实现 2 而普通家用空调对大面积居室来说 装一台满足 不了室内对空气质量的要求 而多装几台 又显得既不合理合算也不美观 另 外随着城市用电政策的改革 家用中央空调和冰箱的耗电量就占家庭用电的 85 用电构成也发生了很大变化 尤其是用电高峰与低谷差距在不断拉大 负荷率逐年下降 其中夏季高峰用电量中空调用电就占了约 30 电网运行日 趋困难 资源利用不合理 而冰蓄冷中央空调能有效地移峰填谷 平衡电网的 30kw 别墅蓄能空调系统设计 2 供电负荷 具有显著的社会和经济效益 灭嗳骇諗鋅猎輛觏馊藹 近几年来 随着国家用电政策的推动和国外蓄冰技术的大量引进 蓄冰空 调逐渐成为中央空调发展的一个新趋势 目前在国内推广的蓄冰空调技术主要 有冰球式 冰桶式 冰槽式 蕊心冰球等等 从近几年市场的接受率来看 冰 球式蓄冰系统由于其结构简单 性能可靠 蓄 放冷速度快 价格低 管理方 便等优势 比较适合我国夏季由于农忙用电高峰和夏季城市降温用电高峰造成 的用电紧张局面 铹鸝饷飾镡閌赀诨癱骝 1 3 冰蓄冷系统的运行方式 冰蓄冷系统的运行方式有两种 全部蓄冷和部分蓄冷 1 3 1 全部蓄冷 全部蓄冷运行运行策略是指设计日 或周 非电力谷段的总冷负荷全部由 蓄冷装置供应 制冷机在此时段不运行 该方案配备的蓄冷装置和制冷主机的 容量与其他方案相比最大 初投资最多 但运行费用最节省 攙閿频嵘陣澇諗谴隴泸 1 3 2 部分蓄冷 部分蓄冷运行策略仅将设计日非谷段的冷负荷总量转移一部分 一般为 30 50 进行蓄冰 白天制冷主机蓄冷装置联合供应冷负荷的需要 在实际运行 中 设计日负荷按部分蓄冰安排 在过渡季节往往可以安全部蓄冰运行 趕輾雏 纨颗锊讨跃满賺 1 4 应用蓄能空调的意义 在能源消费逐渐增加的情况下 应用蓄冷空调技术具有较大的社会效益和 经济效益 主要表现在如下几个方面 第一方面 削峰填谷 平衡电力负荷 3 第二方面 改善发电机组效率 减少环境污染 第三方面 减小机组装机 容量 节省空调用户的电力花费 第四方面 改善制冷机组的运行效率 空调 的制冷机组运行时 其效益随着负和的变化而变化 因此 具有蓄冷的空调系 30kw 别墅蓄能空调系统设计 3 统 可根据空调负荷的大小使机组处在最佳的效益下运行 第五方面 蓄冷空 调系统特别适用于负荷比较集中变化比较大的场所 第六方面 应用蓄冷空调 技术 可扩大空调区域使用面积 亦即蓄冷空调系统适合于改扩建空调工程 第七方面 适合于应急设备所处的环境 使用应急蓄冷系统可大大减少对应急 能源的依赖提高系统的可靠性 夹覡闾辁駁档驀迁锬減 介于以上情况 综合考虑不难发现在我国发展别墅蓄能空调系统拥有比较 大的发展前景 在此 本文也就别墅蓄能空调机组系统为例 着重进行设计计算 2 循环热力计算 2 1 设计原始资料及技术条件 1 额定制冰工况 冷凝温度 45 蒸发温度 9 环境空气干球温度 30 相对湿度 85 2 蓄冰工况 乙二醇进口温度 5 出口温度 2 3 额定制冷量 30kW 4 电源 3 380 V 50Hz 5 蓄冰循环载冷剂 25 乙二醇水溶液 6 供冷循环载冷剂 水 7 制冷剂 R22 8 冰球 双金属芯心冰球 9 安全保护 高压 低压 断水 冻结 2 2 初步确定制冷工况 根据设计条件可知 冷凝温度为 45 蒸发温度为 9 过热度为 15 过冷度为 5 30kw 别墅蓄能空调系统设计 4 图 2 1 热力计算压焓图 由任务书知 选 R22 为制冷剂 且系统总制冷量 此时 KWQ30 0 9 45 65 64 6 40 0 t k t s t2 1 t 4 t 对应查得 2 点 17 256KPa 453 17kJ kg 0 01692 k p 2 h 2 v 2s 点 15 747KPa 446 31 kJ kg 0 01798 2s p 2s h 2s v 0 点 3 664KPa 4 8 69kJ kg 0 04939 0 p 0 h 0 v 1 点 0 502KPa 411 01kJ kg 0 06791 1 p 1 h 1 v 4 点 15 540KPa 249 80kJ kg 0 05947 4 p 4 h 4 v 计算如下 4 单位制冷量 2 1 KgKJhhq a 89 15880 24969 408 400 单位容积制冷量 2 2 KgKJ v q q a v 7 2339 06791 0 89 158 1 0 0 单位实际功 30kw 别墅蓄能空调系统设计 5 2 KgKJhhw16 4201 41117 453 125 3 单位理论功 2 KgKJhhw s 3 3501 41131 446 120 4 单位指示功 2 KgKJ w w i i 125 44 8 0 3 35 0 5 单位冷凝负荷 2 24 453 17249 80203 37 ka qhhkJKg 6 压缩比 2 0 17 256 4 71 3 664 k p p 7 循环质量流量 2 sg q Q qm81 188 89 158 30 0 0 8 实际输气量 188 810 066791 45 396 12 61 2 9 1 vqq mvs 3 10 hm3 3 10 sm3 2 3 初步选定压缩机类型 在蒸汽压缩式制冷系统中 各种类型的制冷压缩机是决定系统能力大小的 关键部件 对输气量起着决定性作用 对系统的运行性能 噪声 振动 维护 和使用寿命等均有着直接的影响 视絀镘鸸鲚鐘脑钧欖粝 目前压缩机的类型主要有 往复式制冷压缩机 转子式制冷压缩机 涡旋 30kw 别墅蓄能空调系统设计 6 式制冷压缩机 螺杆式制冷压缩机 离心式制冷压缩机等 5 偽澀锟攢鴛擋緬铹鈞錠 针对空调系统而言 根据使用工况 制冷量 造价成本及要求 一般使用 涡旋式制冷压缩机的较为多见 它以其效率高 体积小 质量轻 噪音低结构 简单且运转平稳等特点 被广泛应用于空调和制冷机组中 由于机器中没有吸 气阀 也可不带排气阀 从而提高了其可靠性 6 跟往复式机器相比 没有余 隙容积损失 更加提高了其效率和性能 緦徑铫膾龋轿级镗挢廟 因此 本系统初步采用全封闭式涡旋式制冷压缩机 2 4 有关参数计算 由于是全封闭式涡旋式制冷压缩机 其没有余隙容积 输气系数较其他压 缩机高许多 一般为 0 8 0 95 7 在此 从极端因素考虑选取输气系数为 0 9 指示效率 0 8 机械效率 0 9 电动机轴效率 0 72 电动机效率 i m e 0 8 且此循环过热为无效过热 騅憑钶銘侥张礫阵轸蔼 mo 理论输气量 2 hm q q a vs vh 3 50 9 0 396 45 10 压缩机理论功率 2 kwwqN m 66 6 3 3581 188 00 11 压缩机指示功率 2 kw N N i i 33 8 8 0 66 6 0 12 压缩机轴功率 2 kw N N m i s 26 9 9 0 33 8 13 30kw 别墅蓄能空调系统设计 7 压缩机电机输入功率 2 kw N N mo s e 58 11 8 0 26 9 14 该制冷系统制冷系数 2 158 89 4 5 35 3 oa o q w 15 性能系数 2 21 3 26 9 30 0 s N Q COP 16 能效比 2 59 2 58 11 30 0 e N Q EER 17 3 压缩机规格尺寸的选择 如上所说 本系统为空调系统 选用全封闭式涡旋式压缩机 3 1 压缩机选型 在此 根据上述计算所得的压缩机理论排气量 50 m3 h 及制冷量 30kW 初 步选定使用比泽尔的全封闭式涡旋式压缩机 DANFOSS SZ2300 涡旋式压缩机 其性能参数如下 疠骐錾农剎貯狱颢幗騮 名义工况 10 40 过热度 30 30366 54 2 0 t k t 0s Qw vs q 输入功率 11 60 电流 28 6A COP 3 27 润滑油充注量 6 5d 3 mhkw 重量 170镞锊过润启婭澗骆讕瀘 3 mkg 30kw 别墅蓄能空调系统设计 8 3 2 压缩机校核计算 由于 通常情况下 所选压缩机标准工况与所设计计算的实际工况不相同 所以在此 为保障所选压缩机能够正常使用于设计条件 需在此进行压缩机的 校核 榿贰轲誊壟该槛鲻垲赛 图 3 1 压缩机选型压焓图 10 40 82 3 20 40 0 t k t s t2 1 t 4 t 对应查得 422 02kJ kg 464 65kJ kg 445 72kJ kg 1 h 2 h 2s h 249 75kJ kg 0 07491m3 kg 4 h 1 v 单位制冷量 422 02 249 75 151 09kJ kg 3 0 q 1 h 4 h 1 邁茑赚陉宾呗擷鹪讼凑 单位理论功 464 65 422 02 42 63kJ kg 3 0 w 2 h 1 h 2 嵝硖贪塒廩袞悯倉華糲 循环质流量 g s 3 m q 0 0 Q q 78 200 09 151 30336 3 30kw 别墅蓄能空调系统设计 9 实际输气量 200 78 10 3 0 07491 54m3 h 3 vs q m q 1 v 4 该栎谖碼戆沖巋鳧薩锭 单位容积制冷量 kJ m3 3 0v q 0 1 q v 151 09 2027 8 0 07491 5 由以上计算可知 在压缩机名义工况下的实际输气量 54m3 h 理论输 vs q 气量 50m3 h 单位容积制冷量 2027 8kJ m3劇妆诨貰攖苹埘呂仑庙 vh q 0vs q 则 可算出 名义工况下 对应于上述计算工况下的 又因93 0 54 50 vs vh s q q 9 0 a 为 kJ m3 对应于上述计算工况下的kJ m3 此处 0 2027 8 v s q 0 2339 7 va q a 表示实际设计工况 s 表示所选压缩机名义工况 由此 可将压缩机名义 工况下的制冷量换算到实际设计温度下的制冷量 再用与设计制冷 0s Q 0a Q 0a Q 量作比较 如果大于 则说明所选的压缩机符合要求 反之 则不合 0 Q 0a Q 0 Q 要求 臠龍讹驄桠业變墊罗蘄 具体计算公式如下 7 3 6 svs ava sa q q QQ 00 数据带入该公式得 3 7 KWKW q q QQ svs ava sa 3087 33 93 0 8 2027 9 0 7 2339 30336 00 所以 所选压缩机的制冷量满足设计要求 依据此法 同样对压缩机输入功率进行校核 已知 15 63kW 42 63kJ kg 35 3kJ kg es p 0s w 0a w0 8 a 93 0 s m3 kg m3 kg 与在此均为 0 8 计算 鰻順褛 3 1 74 9 10 a v 3 1 67 9 10 s v ss sa 悦漚縫冁屜鸭骞 具体计算公式如下 7 30kw 别墅蓄能空调系统设计 10 3 8 saass sssaa esea vw vw pp 10 10 数据代入该公式得 5 28261 i e d R 4 10 39 故水在管内的流动状态为湍流 考虑将套管盘成曲率半径为的125Rmm 螺旋管 盘管水侧修正系数 5 1 1 771 20 i R d R 40 水侧表面传热系数 5 3 9790 2 2 0 8 0 kmW d B R i wi 41 B 在 时的物性集合系数为 9 5 m t 5 1395 623 261616 57 m Bt 42 5 2 2 2 乙二醇侧表面传热系数 乙二醇在 时的物性参数为 密度 比热 5 10 7 5 2 f t 3 1030 kg m 容 导热系数 动力粘度 3 81 p CkJkg k 0 49 Wm k 62 2 48 10 vms 普朗特数 粘度19 6 r P 3 1 2 55 10 Pa s 雷诺数为 5 43 1465 6 ef l R v 努塞尔数 5 44 0 80 3 0 02319 15519 ufefr NRP 换热系数 5 45 3098 8751 u N h l 2 Wmk 将有关参数带入传热方程可得一下方程组 30kw 别墅蓄能空调系统设计 26 5 1 2 21 f wim qh tt qtt qtt 46 其中 为内管外表面温度 为内管内表面温度 1 t 2 t 整理得 5 1 2 21 3098 879517 5 9487 9 9 5 393 qt qt qtt 47 再整理得 5 2 2 348 22611 4 9487 9 9 5 qt qt 48 经迭代 2 9t 2 4743 95 qWm 冷凝器所需传热面积 5 20 0 32 6 m q Q A f 49 所需翅片管有效总管长 m 5 4 37 0 0 f f A L 50 采用四根管并联结构 则每根管长度为 9 35m 6 蓄冰槽设计 6 1 蓄冰槽结构设计 本系统要求采用双金属芯冰球蓄冷 由前知蓄冰系统进出换热器温度 30kw 别墅蓄能空调系统设计 27 5 10 供水温度为 7 12 换热器两侧温差 2 采用全部蓄冷 dtdr TT 策略 蓄冰时间为晚上 0 00 8 00 总共 8 个小时 日总负荷 饪箩狞屬诺釙诬苧径凛 kwNQQi180 0 考虑蒸发温度下降 蒸发出水温度由 5 下降到 5 取效率下降系数为 0 65 蓄冰量 6 hkw Q Q i st 6 279 65 0 1 蓄冰温差 6 0 655 0 653 25 c T 2 由任务书知蓄冰温度 5 2 ctcr TT 查阅双金属芯心冰球有关资料 每个冰球体积为 每 33 2 202 20 10Lm 个冰球的热容量为0 22kw h 单位体积热容量 6 3 3 0 22 100 2 20 10 DkW h m 3 蓄冰球体积 6 3 796 2 m D Q V st 4 蓄冰槽体积 6 3 02 3 09 0 1 mVV 5 由双金属芯心冰球有关资料知每 1000 个冰球潜热蓄冷量为 因此207kw h 共需要 个 6 1340 7 1337 1000 207 207 6 279 1000 7 30kw 别墅蓄能空调系统设计 28 设计长方体蓄冰槽 长 2 米 宽 1 6 米 高 1 米 则总表面积 13 6 2 m 6 2 传热量计算 蒸发温度为 9 乙二醇溶液进入蓄冰槽的温度为 5 当乙二醇溶液从蓄C C 冷槽的出口温度为 2时 可以认为冰球已经冻结完毕 供冷时 通过向室内C 提供冷量 蓄冷槽内的温度将逐渐升高 当温度上升至 5时 就不能再提供C 冷量了 可认为供冷过程结束 烴毙潜籬賢擔視蠶贲粵 设计隔热层厚度时 需限定隔热结构外表面的最低温度 使其高于环境空 气露点温度 1 以免外表面产生凝露现象 已知空气露点温度为 28 2鋝岂涛C C 軌跃轮莳講嫗键 1 所以在换热过程中蓄冷槽内介质从 2变化至 5 故蓄冷槽的温度变C C 化的对数平均温差 6 21 1 2 33 4 19 4 25 9 33 4 19 4 aa m ka ka tt tC tt LnIn tt 8 1 已知外表面温度为 29 2 比环境温度高 1 空气的对流传热系数为C C 9 5 可得蓄冷槽外表面的热流密度 q h 29 2 28 2 9 5 9 5 6 t 9 2 表面散热量等于传热量 则传热量 9 5 6 12 0 12 m b t q rr 10 4 蓄冷槽表面为一层硬泡沫塑料和聚苯乙烯 两者的热导系数非常接近 故 可取均为 0 042 则上式可化为撷伪氢鱧轍幂聹諛詼庞 30kw 别墅蓄能空调系统设计 29 6 042 0 26 5 9 11 解得蓄冷槽的厚度为 0 115m 7 节流机构的选择计算 节流机构在整个热力循环计算中起着重要作用 由它来实现制冷剂的压降 7 1 常用节流机构 11 1 手动节流阀 手动节流阀是所有膨胀阀的原型和基础 通常用于试验 用制冷装置 作为其他节流机构的备用件 制冷装置定型实验等 踪飯梦掺钓貞绫賁 发蘄 2 浮球阀 浮球阀是利用液位控制通断和流量的节流机构 适用于设置 具有自由液面容器的系统 如设有满液式蒸发器 中间冷却器 高压贮液器等 容器的系统 婭鑠机职銦夾簣軒蚀骞 3 热力膨胀阀 热力膨胀阀是利用蒸发器出口处制冷剂过热度来控制通 断和流量的节流机构 适用于各种系统 譽諶掺铒锭试监鄺儕泻 4 热电膨胀阀 热电膨胀阀是利用蒸发器出口处制冷剂过热度来控制通 断和流量 适用于各种系统 5 电子膨胀阀 电子膨胀阀有电磁式和电动式两类 利用蒸发器出口处 制冷剂过热度来控制通断和流量 需与单片机控制系统配套 适用于各种系统 俦聹执償閏号燴鈿膽賾 6 毛细管 制冷剂在毛细管内的膨胀过程 是流体在等截面管道中有摩 擦的 有或无热交换的流动过程 毛细管是不可调节的节流机构 当工况发生 变化时 制冷剂流量无法相应进行调节 缜電怅淺靓蠐浅錒鵬凜 30kw 别墅蓄能空调系统设计 30 在此 考虑到本系统的成本及实际需用 在此采用热力膨胀阀 7 2 热力膨胀阀的选用 热力膨胀阀的制冷量应与压缩机的制冷量相匹配 如果热力膨胀阀的制冷 量较压缩机的制冷量小的多 会造成工作时热力膨胀阀始终全开 但制冷剂流 量仍小于系统设计流量 系统的自平衡特性会使冷凝压力上升 蒸发压力下降 在新的条件下达到新的平衡 其结果是制冷量与性能系数均下降 如热力膨胀 阀的制冷量较压缩机的制冷量大的多 会造成工作后制冷剂流量过大 蒸发器 出口处制冷剂过热度过小或没有过热度 导致阀关闭且存在液击的可能 过一 段时间后蒸发器中制冷剂量减少 过热度增大 阀重新开启但流量又过大 导 致过热度过小或没有过热度 如此反复振荡 易造成系统工作的不稳定 12 骥擯 帜褸饜兗椏長绛粤 一般来说 在实际工作工况下 热力膨胀阀制冷量应是压缩机制冷量的 1 05 1 25 倍 7 在此 针对本系统采取热力膨胀阀制冷量是压缩机制冷量的 1 25 倍 癱噴导閽骋艳捣靨骢鍵 7 3 热力膨胀阀的选型计算 如同压缩机的选择一样 热力膨胀阀也有自己的名义工况 在选用时需进 行相应的校核 在此 初步采用上海恒温控制器厂生产的热力膨胀阀 鑣鸽夺圆鯢 齙慫餞離龐 根据我国标准 其设计额定工况为 5 40 过热度 7 5 过冷度 2 0 t k t 其中 名义工况下节流阀前后的压力差为 0 69MPa vs p 名义工况下的热力参数如下 30kw 别墅蓄能空调系统设计 31 图 7 1 热力膨胀阀压焓图 对应查得 408 15kJ kg 437 01kJ kg 431 24kJ kg 1 h 2 h 2s h 253 48kJ kg 0 87m3 kg榄阈团皱鹏緦寿驏頦蕴 4 h l v 3 10 单位制冷量 408 15 253 48 154 67kJ kg 7 1 s q0 1 h 4 h 具体校核可按下式 7 进行 7 vsss vaaa s a pq pq Q Q 10 10 0 0 2 式中 分别为实际工作工况和额定工况下的单位制冷量 kJ kg a q0 s q0 分别为实际工作工况和额定工况下节流阀前制冷剂液体的密度 a1 s1 kg m3 分别为实际工作工况和额定工况下节流阀前后的压力 va p vs p 差 Pa 逊输吴贝义鲽國鳩犹騸 式中 kW 7 3 92 3725 1 336 3025 1 00 压缩机 aa QQ 7 4 04 408 69249 80158 89 oa qhhkJKg 30kw 别墅蓄能空调系统设计 32 查表得 7 5 3 1128 5 la kg m 0 69MPa kg m3 7 6 vs p ls 1149 1087 0 11 3 ls v Pa 7 va p dit ppp 7 式中 阀前供液管路的流动阻力 包括沿程阻力 局部阻力和位势阻 i p 力 Pa 阀后分液器和分液管的阻力 Pa 一般取MPa 7 d p 26 0 di pp 实际循环下节流前后压降 bar 1 356MPa i p i p 0 17 263 713 56 k pp 由此算得 幘觇匮骇儺红卤齡镰瀉 1 356MPa va p 0 261 096 7 8 于是 代入公式 6 1 有校核 7 如下 7 0 27 24158 891128 5 1 096 154 671149 0 69 s Q 9 算得 31 23kW S Q0 由此 选择型号为外平衡式 TCL E 7 1 2H 型 其名义制冷量为 26 40kW 进出口直径为 mm16 采用直接焊接 外平衡喇叭口螺纹连接16 毛细管长 1 5m 外观如下 30kw 别墅蓄能空调系统设计 33 图 7 2 热力膨胀阀结构参数 图 7 3 热力膨胀阀外型尺寸 7 4 热力膨胀阀的安装 热力膨胀阀需要正确安装才能正常工作 在安装时需要注意以下几点 1 注意正确的流向 2 阀体垂直安装 膜盒向上 3 感温包应水平放置或头部向下 当管径为 25mm 以上时 敷贴在蒸发 器出口管侧面 当管径为 18 22mm 时 呈 45 角敷贴在蒸发器出口管的斜上 方 当管径为 10 16mm 时 呈 60 角敷贴在蒸发器出口管的斜上方 且应使 用隔热材料包扎 誦终决懷区馱倆侧澩赜 4 外平衡管在蒸发器出口管的接口应靠近感温包且处在制冷剂下游 接 口应在出口管顶部 5 焊接接口时 阀体应使用湿棉纱缠包 阀体温度不得高于 150 30kw 别墅蓄能空调系统设计 34 8 其他附件的选择 8 1 电磁阀 电磁阀是用来控制流体的方向的自动化基础元件 属于执行器 通常用于 机械控制和工业阀门上面 对介质方向进行控制 从而达到对阀门开关的控 制 医涤侣綃噲睞齒办銩凛 电磁阀里有密闭的腔 在不同位置开有通孔 每个孔都通向不同的油管 腔中间是阀 两面是两块电磁铁 哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边 通过控制阀体的移动来档住或漏出不同的排油的孔 而进油孔是常开的 液压 油就会进入不同的排油管 然后通过油的压力来推动油刚的活塞 活塞又带动 活塞杆 活塞竿带动机械装置动 这样通过控制电磁铁的电流就控制了机械运 动 舻当为遙头韪鳍哕晕糞 电磁阀按原理不同可分为三类 直动式电磁阀 分布直动式电磁阀和先导 式电磁阀 对于空调系统 常用直动式电磁阀 13 鸪凑鸛齏嶇烛罵奖选锯 在此 选用上海恒温控制器厂的 FDF13MJ 型 连接方式 焊接 接口直径 mm16 开阀差值 交流 0 005 2 1 直流 0 005 1 7 流量 3m3 h 尺寸 L W H 174 52 98mm 30kw 别墅蓄能空调系统设计 35 图 8 1 电磁阀外形图 8 2 截止阀 截止阀的启闭件是塞形的阀瓣 密封面呈平面或锥面 阀瓣沿流体的中 心线作直线运动 阀杆的运动形式 有升降杆式 阀杆升降 手轮不升降 也有升降旋转杆式 手轮与阀杆一起旋转升降 螺母设在阀体上 截止 阀只适用于全开和全关 不允许作调节和节流 筧驪鴨栌怀鏇颐嵘悅废 截止阀属于强制密封式阀门 所以在阀门关闭时 必须向阀瓣施加压力 以强制密封面不泄漏 当介质由阀瓣下方进入阀六时 操作力所需要克服的 阻力 是阀杆和填料的磨擦力与由介质的压力所产生的推力 关阀门的力比 开阀门的力大 所以阀杆的直径要大 否则会发生阀杆顶弯的故障 截止 阀开启时 阀瓣的开启高度 为公称直径的25 30 时 流量已达到最 大 表示阀门已达全开位置 所以截止阀的全开位置 应由阀瓣的行程来决 定 17 韋鋯鯖荣擬滄閡悬贖蘊 截止阀阀体的结构形式有直通式 直流式和直角式 在此 选用深圳深汕北泽公司的球墨铸铁丝扣直通式截止阀 10SPD 型 尺寸 L D H 90 100 155mm 其中 H 为全开状态下的高度 接口尺寸 25mm 30kw 别墅蓄能空调系统设计 36 图 2 2 截止阀外形图 图 8 3 截止阀材质图 8 3 过滤器 过滤器是输送介质管道上不可缺少的一种装置 通常安装在减压阀 泄 压阀 定水位阀或其它设备的进口端 用来消除介质中的杂质 以保护阀门 及设备的正常使用 当流体进入置有一定规格滤网的滤筒后 其杂质被阻挡 30kw 别墅蓄能空调系统设计 37 而清洁的滤液则由过滤器出口排出 从而保证管道的畅通 17 涛貶騸锬晋铩锩 揿宪骟 本系统过滤器主要用来过滤水中的杂质 在此 选用选用深圳深汕北泽公司的球墨铸铁丝扣式 Y 型过滤器 10FDY 型 尺寸 L D H 115 75 110mm 接口尺寸 mm 连接方式 螺纹连接 25 图 8 4 过滤器外形图 图 8 5 过滤器材质图 30kw 别墅蓄能空调系统设计 38 8 4 轴流风机 14 轴流式风机由圆筒形外壳和旋转的叶轮所组成 叶轮片可直接装在电动机 轴上 通常叶轮片有 二片 三片 四片等三种 空洞器上的轴流风机一般由 三片或四片叶片组成叶轮 叶片很宽 钿蘇饌華檻杩鐵样说泻 轴流风机运行时 空气由轴流进入叶片 然后继续保持轴流运动而排出机 外 轴流风机的工作原理是 由于叶轮具有斜面形状 所以当叶轮在机壳中转 动时 空气一方面随着叶轮转动 一方而沿着轴向推进 因空气在机完中的流 动始终沿着轴流 故称为的流式通风机 戧礱風熗浇鄖适泞嚀贗 轴流式通风机的优点是效率高 可达 85 90 产生的风量较大 因而 在相同风量风压下 它的尺寸较小 耗电量较少 但它的压头较低 多数在 4knm 水柱以下 而民噪声较高 使用范围比离心式风机较窄 多用于噪声要求 不高的大风量系统 或者是低风压体积小的场合 如风冷式冷凝器 蒸发式冷 凝器 凉水塔等 它们所需要的风压不高 但要求风量要大 18 購櫛頁詩燦戶踐澜襯 鳳 在此 本系统的轴流风机主要用于冷凝器散热用 由于冷凝器外型尺寸较 大 为 宽为 1 3m 高为 1 26m 所以 选用轴流风机时 可考虑采用四台均 布的办法 嗫奐闃頜瑷踯谫瓒兽粪 由冷凝器的计算知 空气密度 kg m3 1 01 a 风速 m s 5 2 y w 最窄截面风速 m s 596 4 max w 空气体积流量 4 1m3 s 14760 m3 h v q 翅片宽与微元最窄截面直径比 9 1 24 26 e d b 则动压 Pa 9 2 64 3 2 2 yaw p 静压 30kw 别墅蓄能空调系统设计 39 9 7 1 max 108 0 w d b p a e 3 a P11 49 596 4 165 1 24 26108 0 7 1 风机采用电动机直接传动 则传动效率 m 1 则电机输入功率 全压效率为 fan 0 3 0 8 且风机越大 电机效率也越高 在此为保证使用 可选用低功率风机 为 fan 0 65虚龉鐮宠確嵝誄祷舻鋸 则有输入功率 332 73W 9 65 0 1 11 4964 3 1 4 mfan v ppq P 4 总风量 4 1 3600 14760m3 h 9 5 由此 选用苏州威尔克电讯电机有限公司的 350FZY3 D 型 参数如下 电压 380V 频率 50Hz 相数 3 相 输入功率 140W 电流 0 3A 转速 1300r min 风量 40m3 min 噪音 66dB 重量 6kg 轴承形式 G 由于采用四台均布 所以有 9245 9 6 960046040 v q 所以选型正确 其具体参数如下图所示 30kw 别墅蓄能空调系统设计 40 图 8 6 风机外形图 8 5 压力控制器 YK 型系列压力控制器的设计是感受制冷系统中低压部分的吸气压力和高压 部分的排气压力 微动及定制的压力范围 以此得到精确的压力感受 保证起 到了系统开停 限止和报警的作用 另外 即使用重负载的微动开关 单刀双 掷 确保了压力控制器最大的使用灵活性和准确性 17 與顶鍔笋类謾蝾纪黾廢 在此 选用上海恒温控制器厂的压力控制器 YK306F 型 低压端压力调节范围 0 073 0 6 MPa 低压端压力差调节范围 0 08 0 2 MPa 高压端压力调节范围 0 073 0 6 MPa 高压端压力差调节范围 0 08 0 2 MPa 8 6 视液镜 视液镜安装于冷冻 空调设备的管路中 用以显示系统中制冷剂潮气含量 及管内制冷剂或润滑油的流动情况 还可以用来指示压缩机曲轴箱的油位 以 便随时观测 判断系统的运行状况 及时采取措施 确保设备的安全正常运行 結释鏈跄絞塒繭绽綹蕴 在安装时 潮气指示变色圈可能呈现粉红色 那时由于吸收了外界空气水 份的缘故 当安装在制冷空调系统中 假如制冷剂中的潮气在允许的范围中 30kw 别墅蓄能空调系统设计 41 那么变色纸圈就会变成蓝色 但需大约 10 小时左右的平衡时间 如果超过 10 小时还不变成蓝色就需要寻找原因或更换干燥过滤器 19 餑诎鉈鲻缥评缯肃鮮驃 视液镜安装在经清洗 干燥处理的制冷空调系统中 以防过量的水份 冷 冻油和污脏物污染潮气指标变色圈 使之失效 焊接时应卸下视镜玻璃 以防 过热 影响密封件和潮气指标变色圈 17 爷缆鉅摯騰厕綁荩笺潑 在此 选用上海恒温控制器厂生产的 SE160 型 参数如下 A mm B 12mm C 125mm D 53mm16 图 8 7 视液镜外形图 8 7 干燥过滤器 干燥过滤器只用在氟利昂制冷机中 装在液体管路上用于吸附制冷剂中的 水分 以防止堵塞通道发生 冰塞 干燥过滤器具有用无缝钢管制成的外壳 内装一个由金属网做的内胆 胆内装有吸附剂 硅胶或分子筛 干燥过滤器一 般安装在节流前 9 锞炽邐繒萨蝦窦补飙赝 在此选用上海恒温控制器厂生产的 LFD06 型 参数如下 过滤效率 85 工作压力 3 5MPa 接管直径 mm 外型尺寸 mm16 1916276 30kw 别墅蓄能空调系统设计 42 图 8 8 干燥过滤器外形图 8 8 储液器 储液器可分为高压储液器和低压储液器 对于空调系统一般只需用高压储 液器 其作用是贮存由冷凝器放出的液体制冷剂 稳定系统中制冷剂的循环量 9 曠戗輔鑽襉倆瘋诌琿凤 储液器的容积计算一般可按下式进行 9 7 B Gv V 1000 其中 制冷剂每小时的循环量 kg h 9 8 G 36000 132167 3600475 80 m q 冷凝温度下的制冷剂比体积 m3 kg 9 9 3 13 4 10v 储液器容积系数 为 0 5 1 2 在此取为 0 5 在此取为 0 7B 代入数据有 9 10 3 475 80 13 4 100 5 0 00455 10001000 0 7 Gv V B 由此 选取天津法斯克制冷公司生产的 L 6L 型 30kw 别墅蓄能空调系统设计 43 参数如下 接口尺寸 1 2 储液量 6L 总高 402mm 筒体直径 mm180 固定 采用 3 螺栓固定5 8 图 8 9 储液器外形图 8 9 气液分离器 气液分离器是将制冷机蒸汽与液体制冷剂进行分离的一类设备 可分为立 式和卧式 机房用与库房用及氨用与氟利昂用 轉厍蹺佥诎脚濒谘閥糞 在氟利昂系统中 气液