制冷课程设计指导书.doc

制冷课程设计一、目的1、 了解冷冻站设计的内容、程序和基本原则；2、 学习设计计算的步骤和方法；3、 巩固所学的理论知识，培养学生运用所学知识解决工程问题的能力。二、设计任务 市某厂空调楼，空调系统总冷负荷 kW，末端装置为风机盘管，要求冷冻水供水温度7，回水温度11，制冷系统以氨为制冷剂。三、其它原始资料 1水源：自来水，利用冷却塔实现冷却水循环使用。 2室外气象参数：冷冻站所在城市夏季空调室外计算干、湿球温度。 3土建资料：制冷机房、休息室、操作间的面积、高度等具体尺寸由学生自行确定，并提资料给土建专业进行设计。四、设计内容及要求（一）制冷压缩机型号、台数的确定1 确定制冷系统的总制冷量 式中 Q0制冷系统的总制冷量(kW)； Q用户实际所需要的制冷量(kW);A冷损失附加系数，由于制冷设备、制冷剂、载冷剂管路等的冷损失而带来的附加系数。一般对于间接供冷系统，空调冷负荷小于174kW时，A0.150.20; 空调冷负荷为1741744kW时，A0.100.15; 空调冷负荷大于1744kW时，A0.050.07。对于直接供冷系统，A0.050.07。制冷技术，制冷设计规范。2 确定制冷剂种类和系统型式活塞式制冷系统，氨为制冷剂。系统型式：多机组并联系统。3 确定制冷系统的设计工况根据空调系统对冷冻水温度的要求及当地冷却水源、水质、水温、气象条件，确定蒸发温度te、冷凝温度tc，吸气温度t1、过冷温度tg。在压-焓图上绘制出制冷机的运行工况。（1）蒸发温度te的确定其值取决于所采用的冷媒种类及蒸发器的形式。 以水或盐水为载冷剂，当采用卧式壳管蒸发器时，蒸发温度按对数平均温差计算，即：式中 对数平均温差（），对于介质为氨-水的卧式壳管蒸发器取46；蒸发器入口载冷剂温度（）；蒸发器出口载冷剂温度（）；制冷剂的蒸发温度（）。对数平均温差及载冷剂进出口温差见制冷技术P155-156。 以水或盐水为载冷剂，当采用螺旋管式蒸发器时，蒸发温度可根据蒸发器出口载冷剂温度决定，即：式中： 蒸发器出口载冷剂温度（）。须取整。（2）冷凝温度的确定冷凝温度按照对数平均温差来计算：式中： 冷凝器入口冷却水温度（）； 冷凝器出口冷却水温度（）；制冷剂的冷凝温度（）。冷凝器对数平均温差的取值见空气调节用制冷技术第二版P74表4-5，或制冷技术P154表8-1。对于使用冷却塔的冷却水系统，冷凝器入口冷却水温度按下式计算：式中： 夏季室外平均每年不保证50h的湿求温度（）；冷却塔的冷幅高（），即冷却塔出水温度与湿球温度之差。对自然通风冷却塔或喷水池，=57；对机械通风冷却塔，=24。见制冷技术P151。，取整。冷凝器出口冷却水温度按下式确定，见制冷技术P151。立式壳管式冷凝器： 卧式或组合式冷凝器： 淋激式冷凝器： （3）压缩机吸气温度的确定当系统无回热循环，且吸气管保温良好时，压缩机的吸气温度应根据过热度确定。即：对于氨制冷剂，=58，见空调工程中的制冷技术P25。（4）再冷温度的确定对于设置再冷却器的制冷系统，通常取再冷温度比冷凝温度低35，即： 本设计不设再冷却器，再冷度忽略不计。（5）制冷剂压-焓图的绘制注：012345表示设计工况，012345表示标准工况。4 确定压缩机型号、台数，校核压缩机配套电机功率（1）压缩机型式常用的制冷压缩机有活塞式、离心式和螺杆式等。中、小型冷冻站多采用活塞式制冷压缩机；大、中型冷冻站一般采用离心式或螺杆式。（2）压缩级数应根据设计工况的冷凝压力与蒸发压力之比来确定。一般若以氨为制冷剂，当时，采用单级压缩；当时，采用双级压缩。若以R12、R22、R134a为制冷剂，当时，采用单级压缩；时，采用两级压缩。（3）压缩机容量及台数式中：n压缩机台数（台）；Qog单台压缩机设计工况下的制冷量（kW）。压缩机容量及台数应满足：制冷量满足负荷要求；对与大、中型制冷装置，不宜少于2台，且应选择相同系列的压缩机；台数不宜过多，一般不考虑备用。活塞式制冷压缩机设计工况下制冷量的计算方法有两种：1）直接计算法式中：Vth压缩机的理论体积输气量（m/s）；设计工况下单位容积流量制冷剂的制冷能力（kJ/m）；压缩机设计工况下的输气系数。2）换算法同一台压缩机不同工况下的制冷量不同。压缩机铭牌上的制冷量，一般是指名义工况或标准工况下的制冷量。将设计工况下所须的制冷量换算为标准工况下的制冷量，计算公式如下：式中：标准工况下的制冷量（kW）；设计工况下的制冷量（kW）；压缩机标准工况下的输气系数；标准工况下单位容积流量制冷剂的制冷能力（kJ/m）。（4）校核压缩机配用电机功率制冷压缩机所需轴功率Pe（kW）按下式计算：式中：指示效率；摩擦效率。制冷压缩机的配用电动机功率P（kW）可按下式计算：式中：电机效率。（5）压缩机气缸冷却水量冷却压缩机气缸套的冷却水量可按下式计算：式中：压缩机气缸套冷却水量（kg/s）；冷却水带走的热量占全部热量的百分比，一般取0.130.18；气缸水套进、出水的温度差，一般为510。（二）冷凝器与蒸发器的选择1冷凝器的选择根据制冷剂种类、系统运行工况、冷却剂种类及温度、冷凝器负荷大小等确定冷凝器的型式，计算所需冷凝器传热面积，确定冷凝器型号及台数，并给出所需冷却水量。（1）冷凝器热负荷式中：冷凝器的热负荷（kW）；冷凝器的制冷剂质量流量（kg/s）；冷凝器出口制冷剂比焓（kJ/kg）；冷凝器入口制冷剂比焓（kJ/kg）。冷凝器的负荷也可以按照下式计算： 式中：Q0制冷剂在蒸发器中吸收的热量，即计算工况下的制冷量（kW）；Pi压缩机在计算工况下的指示功率（kW）。（2）冷凝器传热面积冷凝器的传热计算公式如下：式中：Ac冷凝器的传热面积（m2）；K冷凝器的传热系数W/(m2K)；冷凝器中制冷剂与冷却剂间的对数平均传热温差。制冷技术P154。（3）冷却水流量式中：冷凝器的热负荷（kW）；冷却水密度（kg/m3）；冷却水比热（kJ/kg）；冷凝器进、出口冷却水温差（）。2蒸发器的选择根据制冷量、制冷剂及载冷剂的种类、制冷系统的型式等，确定蒸发器的型式，计算所需蒸发器换热面积，确定蒸发器型号及台数，并给出所需冷冻水量。（1）蒸发器传热面积蒸发器的传热面积可按下式计算：式中：Ae蒸发器的传热面积（m2）；K蒸发器的传热系数W/(m2K)；蒸发器中制冷剂与载冷剂间的对数平均温差（）。制冷技术P155。（2）冷冻水流量冷冻水量根据蒸发器的冷负荷及冷冻水进、出口温差确定：式中：蒸发器的冷负荷（kW）；冷冻水密度（kg/m3）；冷冻水比热（kJ/kg）；蒸发器进、出口冷冻水温差（）。冷冻水系统与冷却水系统的循环水泵选择及相关水环路布置，在本设计中可不予考虑。（三）其它辅助设备的选择1油分离器式中：油分离器接管直径（m）；压缩机理论输气量（m/s）；压缩机吸气比容（m/kg）；压缩机的输气系数；压缩机排气比容（m/kg）；油分离器进气管内的气流速度，一般取1025m/s。制冷技术P156，制冷工艺设计P60。2高压贮液器式中：高压贮液器的容积（m3）；系统制冷剂质量流量（kg/s）；冷凝压力下液态制冷剂的比容（m3/kg）；氨液充满度，一般取0.70.8。制冷技术P156。3集油器目前国内生产的集油器有三种规格，其筒体直径分别为159mm、219 mm、325 mm。当制冷系统制冷量小于250300kW时，采用159mm集油器；当制冷量为300600kW时，采用219mm集油器；当制冷量大于600kW时，采用325mm集油器。大冷样本P32，制冷技术P157。4氨液分离器式中： 气液分离器筒体直径（m）；压缩机理论输气量（m/s）；压缩机的输气系数；气液分离器内气体速度，一般要求不高于0.5m/s。大冷样本P44，制冷技术P157。5 紧急泄氨器；目前生产的紧急泄氨器品种较少，多为SA-25型，筒体直径D=108mm，任何规模的氨制冷系统均可采用。大冷样本P46，制冷技术P157。6空气分离器；不凝性气体分离器一般不进行计算，而是根据经验选用。目前生产的不凝性气体分离器主要有两种规格，其筒体直径分别为108mm(小号)和219mm（大号）。当冷冻站总制冷量小于1163kW时，宜采用一台小号不凝性气体分离器；当冷冻站制冷量大于1163kW时，则应采用一台大号的不凝性气体分离器。大冷样本P45，制冷技术P157。7过滤器；过滤器用来清除制冷剂中的机械杂质，氨系统用的过滤器一般是由23层的网孔为0.4mm的钢丝网组成，结构简单，一般制造厂都成套配给。大冷样本P48，空调工程中的制冷技术151。8. 调节站与充氨站（四）冷冻站布置 1制冷系统主要设备布置； 2制冷工艺管路布置；3各种附件、阀件及自控装置的布置。冷冻站及设备布置的具体要求见制冷技术P158。（五）编写设计说明书 说明书应按设计程序编写，它应包括设计任务、原始资料、工况确定、设备选择、冷冻站布置方案的说明及相关设计草图等内容。（六）制图 课程设计图2张 1制冷系统原理图（1号图纸一张）。内附图例及设备表。 2冷冻站平面布置图（2号图纸一张）。平面布置图中应绘出设备底座和基础的外形及主要管路的布置，标明各设备的主要尺寸及定位尺寸等。冷冻机房的建筑图绘制要求简单标明建筑外形尺寸、跨度、门窗位置、门的开启方向等。五、参考文献1、严启森等，空气调节用制