吸收制冷机设计说明书_最终版.doc

广东工业大学材料与能源学院毕业设计 设计总说明设计总说明 本设计为 25kw 双筒单效吸收式制冷机 以 80 热水作为热源 实现溴化锂 水吸收式制冷机的发生 吸收 冷凝 蒸发四个主要制冷步骤 利用溴化锂溶 液在不同压力下表现出的吸收水蒸汽的能力 在发生器中流出的浓溶液降压后进 入吸收器 吸收由蒸发器产生的冷剂蒸汽 形成稀溶液 用泵将稀溶液输送至发 生器 重新加热 形成浓溶液 同时冷剂水在蒸发器中蒸发吸收热量 从而产生 制冷效果 这就达到了吸收式制冷机的工作效果 本设计主要在吸收式制冷机的发展 原理 理论计算 应力校核 结构选件 维护保养和结构性能提升等方面作了详细的分析与设计 对于吸收式制冷机的探 讨还需要更多的理论基础和实际操作经验 有望在今后的实践当中更进一步完善 吸收式制冷机设计的各方面数据和标准 关键词 关键词 单效 吸收式制冷机 溴化锂 水 性能 广东工业大学材料与能源学院毕业设计 Abstract The binoculars are designed to 25kw single effect absorption chiller To 80 hot water as the heat source and to achieve LiBr water absorption chillers about its absorption condensation evaporation of four major cooling steps Use of lithium bromide solution at different pressures demonstrated the ability to absorb water vapor in the generator out of the concentrated solution into the absorber after the buck the absorption produced by the evaporator refrigerant vapor to form dilute solutions dilute solution with a pump delivered to the generator re heating the formation of concentrated solution While refrigerant evaporation of water in the evaporator absorbs heat resulting in cooling effect This reached a working effect absorption chiller The design of the main developments in the absorption chiller principles theoretical calculations stress check structural options maintenance and structural performance and other aspects of the analysis and design detail Of the absorption chiller need more theoretical basis and practical experience which is expected to practice in the future to further improve the absorption refrigerator in all aspects of the design data and criteria Keywords Single effect Absorption chillers Lithium bromide water Performance 广东工业大学材料与能源学院毕业设计 目目 录录 一一 绪论绪论 1 1 1溴化锂吸收式制冷机的发展 1 1 2溴化锂吸收式制冷机的主要优点 3 二二 单效溴化锂吸收式制冷机制冷原理与热力计算 4 2 1 单效溴化锂吸收式制冷机制冷原理 4 2 2 溴化锂吸收式制冷机的热力计算 7 2 2 1 已知参数 7 2 2 2 各状态点参数 9 2 2 3 各换热设备的热负荷计算 10 2 2 4 热平衡 10 2 2 5 装置的热力系数 热力完善度 10 2 2 6 各工作介质的流量 11 2 3 溴化锂吸收式制冷机的传热面积计算 12 2 3 1 各换热设备的传热系数 K 值的的选取 12 2 3 2 各热交换器设备的传热面积 12 三三 冷却水并联单筒型蒸汽单效溴化锂吸收式制冷机结构 13 3 1 溴化锂吸收式制冷机的结构计算 13 3 1 1 各换热设备的传热管根数 13 3 1 2 各换热设备管程数 14 3 1 3 各换热设备连接配管的管径以及法兰选取 15 3 2 溴化锂吸收式制冷机的结构设计 18 广东工业大学材料与能源学院毕业设计 3 2 1 计算筒体直 18 3 2 2 筒体厚度 19 3 2 3 水压试验 19 3 2 4 筒体的应力校核 20 3 2 5 筒体的稳定性分析 20 四四 溴化锂吸收式制冷机其它组件的设计与选型 21 4 1 PN2 制冷机用屏蔽电泵的选择 21 4 1 1 产品概述 21 4 1 2 产品特点 21 4 1 3 工作条件 21 4 1 4 屏蔽电泵的选择 22 4 2 容器法兰垫片 22 4 3 补强圈 23 4 4管箱以及介质返回箱隔板的选择 23 4 5 压力实验 24 4 5 1 试验方法 24 4 5 2 试验位置 24 4 5 3 试验顺序 24 4 5 4 耐压试验的替代 24 4 6 气密性试验 25 4 6 1筒体气密性试验 25 4 6 2溶液循环系统泄露试验 气密性试验 26 五五 溴化锂吸收式制冷机的维护保养 27 5 1 溴化锂吸收式制冷机的定期检查 27 5 2 溴化锂溶液的再生 28 广东工业大学材料与能源学院毕业设计 5 3 水质管理与管子清洗 28 5 4 停机保养 29 5 5 机器的清洗 29 总结 31 参考文献 32 致 谢 33 广东工业大学材料与能源学院毕业设计 1 一一 绪论绪论 1 11 1 溴化锂吸收式制冷机的发展溴化锂吸收式制冷机的发展 吸收式制冷机的工作原理早在 19 世纪 20 年代就已被英国科学家法拉第提出 来了 1850 年世界上出现了第一台以氨水为工质的吸收式制冷机到 1945 年美国 凯利亚公司又制成了第一台以溴化锂水深液为工质的吸收式制冷机 近一个半世 纪以来 人们还不地研究选用于吸收工制冷机的其它工质时 但直到现在 真正 实用的仍只限于以氨水和以溴化锂水深液为工质的两种 前者适用于制取 0 左 右直至 60 的低温后者则适于制取 7 以上的冷媒水供空调或工艺过程冷却之 用 两者的工作原理相同 与压缩式制机相比它们有着许多优点 尤其是溴化锂 吸收式制冷机在空调领域内 性能系数较以氨水为工质的机高 设备也较紧凑 所以近 30 年来得到了飞速的发展 中国溴化锂吸收式制冷机的发展 始于 60 年代中期 其发展大致可分为起 步阶段 初步发展阶段和全面发展阶段 起步阶段 1965 年当时的第一机械工业部根据国家需要下达了溴冷机的研制任务 随即 由原一机部通用机械研究所 现国家机械局合肥通用机械研究所 原六机部上 海 704 研究所 现中船总上海 704 研究所 及原上海合众冷气机厂 即后来的上 海第一冷冻机厂 现上海一冷开利空调设备有限公司 联合组成溴冷机研制小组 完成了蒸汽单效型样机的试制 上海复旦大学承担了溴化锂水溶液的热物性分析 研究工作 同时又进行了不同浓度的溴化锂溶液对多种金属的腐蚀试验 并绘制 了溴化锂溶液的热物性图表 初步发展阶段 文革 动乱结束后 上海第一冷冻机厂生产了以铜管为换热管的蒸汽单效 溴冷机 并先后完善了系列产品 30 万千卡 时 200 万千卡 时 的设计与生产 80 年代初期 上海 704 研究所和合肥通用机械研究所共同开发设计 由开封通用 机械厂制造了我国第一台蒸汽双效溴冷机 其机组热效率可达 1 1 以上 广东工业大学材料与能源学院毕业设计 2 由于我国电力供应紧张 致使需用大面积空调的企业和单位 不得不转向 使用以热能为动力的溴冷机 80 年代中期又有些企业如现在的江苏双良集团 浙江联丰集团等企业相继投入了溴冷机的生产 80 年代末期已有近十家企业生产 溴冷机组 这一时期的溴冷机产品 以蒸汽双效型为主 辅以蒸汽单效型和热水 型 但由于技术投入不够 无法进行新产品开发 一直沿用初期研制的技术 表 现在体积大 重量重 耗材多 溶液充灌量大控制水平低 基本上没有出厂的性 能试验台 出厂质量难以保证 全面发展阶段 90 年代溴冷机行业进入了全面发展时期 其生产企业不断增加 产品产量及 产值迅速提高 技术水平也取得了长足进步 生产企业多时曾一度达六七十家 还有十余家中外合资或外资独资企业 目前 溴冷机行业主要生产蒸汽型和直燃 型两大类产品 其各自年产量前者略大于后者或者说两者基本相当 这一时期我国溴冷机技术取得了长足进步 向体积小 重量轻 外形美观大 方 做工精细方面进了一大步 九十年代初期 江苏双良集团首先试制了两泵双 效机组 并将双效溴冷机系列全部改为两泵制 1992 年长沙远大和江苏双良先后 生产了燃油直燃型溴化锂吸收式冷温水机组 发展成系列产品 逐步投入了市场 1997 年上海申马集团推出了双效型单泵机组 浙江联丰集团又将试制的三效型机 组展现在人们面前 上海塔库玛和大连三洋制冷于 97 年先后试制成功了小型模 块化溴冷机组 其后大连三洋制冷又开发了冷却塔 泵 溴冷机组一体化机组等 等 九 以来原机械部制冷设备标委会修订了蒸汽型溴冷机标准 制定了直燃型 溴冷机行业标准 近年来又制定了溴冷机安全要求等标准 对我国溴冷机产品发 展和质量提高均起到了一定的推动作用 机组控制技术的发展 八十年代溴冷机组的控制系统是由传统的继电器电路组成的 故障率较高 可靠性较差 九十年代初期 江苏双良集团与合肥通用机械研究所合作研制开发 了微电子溴冷机控制系统 92 年又应用 PLC 实现了溴冷机组的全自动控制 PLC 是专门为在工业环境下运用的通用电子控制系统 将 PLC 外设 如数字显示仪及 各类显示器 进行优化组合亦将大大提高机组的友好界面 PLC 控制系统较强的 控制功能 可将多台机组的工作信息通过 BAS 总线送入集中控制室进行监视和 广东工业大学材料与能源学院毕业设计 3 处理 更高级的 PLC 控制系统还可将一些重要信息通过调制解调器和电信网络发 往各地 96 年一些厂家开始使用了计算机控制系统 操作人员只需按适当的键 显示屏上即可显示菜单 提示操作人员进行操作 维护 保养 参数设定及故障 诊断等 计算机控制系统更适用于具有多台机组的制冷站实现集中控制及通过电 信网络进行远距离监控 我国铜资源比较缺乏 联合研制小组于 1966 年设计了我国第一台全钢结构 的 100 万千卡 时 1150kw 的蒸汽单效溴冷机组 1967 年由上海合众冷气机厂 试制成功并通过了技术鉴定 1 21 2 溴化锂吸收式制冷机的主要优点溴化锂吸收式制冷机的主要优点 1 节能 可以利有低位热能 约 800C 以上的热源就可利用 因而可以利 用工业余热或汽轮机的抽汽压蒸汽 也即可实现热电冷联合生产 获得很高的当 量热力系数 使能源得到充分合理利用 为国家节约大量能源 2 节电 以一台制冷量为 1150kw 100 万 CAL H 的制冷机为例 离 心 压 缩式制冷机在蒸发温度为 8 及冷凝温度为 40 的情况下 须用 300kw 的 电动机来驱动 而同容量的溴化锂吸收式制冷机用于拖动屏蔽泵的功率仅需 3kw 左右 即使将因多耗冷却水所需的电计算进去也将较压缩式节电 90 以上 所以 如果大力发展 就可减轻电网的负荷 3 无公害 大功率离心式压缩机所采的制冷剂大多为 R11 对臭氧层的 破坏严重 已被列为最短时期内要被替代的工质 而溴化而锂吸收式制冷机的制 冷剂为水 所以有利于环境保护 4 运行平稳可靠 操作简单 便于调整 吸收式制冷机可以在各种负荷 条件下运转 当冷负荷在 20 100 的范围内变动时 设备的性能指标都能保 持平稳 变化不大 即操作弹性大 可以实现无级调节 长期在低负荷下运转也 不会象离心式压缩机那样发生喘振 5 占地省 可以露天安装 设备紧凑 点地少 除操作室外都可露天安 装 从而节省了厂房投资 6 易于维修 除 2 3 台输送溶液的屏蔽泵以外 没有其它运行部件 广东工业大学材料与能源学院毕业设计 4 易损件少 所以维修简易 维修费用低 7 噪声小 由于运动部件少 系统内也没有高速气流 所以运行时振动 和噪音都较小 有益于操作人员的身心健康的环境保护 8 单台机组的制冷量大 国外目前单台溴化锂吸收式制冷机的制冷量可 达 5800kw 500 万 KCAL H 国内已知最大机组为 5200kw 450 万 KCAL H 这是压缩 式制所不及的 单台机组的制冷量大 就可降低单位制冷 量的投资费用 例如目前国内 3500kw 300 万 KCAL H 机组的售价仅为 1150kw 100 万 CAL H 机组的 2 1 倍 而前者的制冷量则为后者的 3 倍 此外 大型机组也便于发展集中供冷 二二 单效溴化锂吸收式制冷机制冷原理与热力计算单效溴化锂吸收式制冷机制冷原理与热力计算 2 1 单效溴化锂吸收式制冷机制冷原理单效溴化锂吸收式制冷机制冷原理 溶液的蒸气压力是对平衡状态而言的 如果蒸气压力为 0 85kPa 的溴化锂溶 液与具有 1kPa 压力 7 的水蒸气接触 蒸气和液体不处于平衡状态 此时溶 液具有吸收水蒸气的能力 直到水蒸气的压力降低到稍高于 0 85kPa 例如 0 87kPa 为止 图 2 1 吸收制冷的原理 广东工业大学材料与能源学院毕业设计 5 0 87kPa 和 0 85kPa 之间的压差用于克服连接管道中的流动阻力以及由于过 程偏离平衡状态而产生的压差 如图 2 1 所示 水在 5 下蒸发时 就可能从较 高温度的被冷却介质中吸收气化潜热 使被冷却介质冷却 为了使水在低压下不断气化 并使所产生的蒸气不断地被吸收 从而保证吸 收过程的不断进行 供吸收用的溶液的浓度必须大于吸收终了的溶液的浓度 为 此 除了必须不断地供给蒸发器纯水外 还必须不断地供给新的浓溶液 如图 1 所示 显然 这样做是不经济的 图 2 2 单效溴化锂吸收式制冷机系统 广东工业大学材料与能源学院毕业设计 6 图 2 3 双筒溴化锂吸收式制冷机的系统 1 冷凝器 2 发生器 3 蒸发器 4 吸收器 5 热交换器 6 U 型管 7 防晶管 8 抽 气装置 9 蒸发器泵 10 吸收器泵 11 发生器泵 12 三通阀 实际上采用对稀溶液加热的方法 使之沸腾 从而获得蒸馏水供不断蒸发使 用 如图 2 2 所示 系统由发生器 冷凝器 蒸发器 节流阀 泵和溶液热交换 器等组成 稀溶液在加热以前用泵将压力升高 使沸腾所产生的蒸气能够在常温 下冷凝 例如 冷却水温度为 35 时 考虑到热交换器中所允许的传热温差 冷 凝有可能在 40 左右发生 因此发生器内的压力必须是 7 37kPa 或更高一些 考 虑到管道阻力等因素 发生器和冷凝器 高压侧 与蒸发器和吸收器 低压侧 之间的压差通过安 装在相应管道上的膨胀阀或其它节流机构来保持 在溴化锂吸收式制冷机中 这 一压差相当小 一般只有 6 5 8kPa 因而采用 U 型管 节流短管或节流小孔即 可 离开发生器的浓溶液的温度较高 而离开吸收器的稀溶液的温度却相当低 浓溶液在未被冷却到与吸收器压力相对应的温度前不可能吸收水蒸气 而稀溶液 又必须加热到和发生器压力相对应的饱和温度才开始沸腾 因此通过一台溶液热 交换器 使浓溶液和稀溶液在各自进入吸收器和发生器之前彼此进行热量交换 广东工业大学材料与能源学院毕业设计 7 使稀溶液温度升高 浓溶液温度下降 由于水蒸气的比容非常大 为避免流动时产生过大的压降 需要很粗的管道 为避免这一点 往往将冷凝器和发生器做在一个容器内 将吸收器和蒸发器做在 另一个容器内 如图 2 3 所示 也可以将这四个主要设备置于一个壳体内 高压 侧和低压侧之间用隔板隔开 如图 2 4 所示 图 2 4 单筒溴化锂吸收式制冷机的系统 1 冷凝器 2 发生器 3 蒸发器 4 吸收器 5 热交换器 6 7 8 泵 9 U 型管 综上所述 溴化锂吸收式制冷机的工作过程可分为两个部分 1 发生器中产生的冷剂蒸气在冷凝器中冷凝成冷剂水 经 U 形管进入蒸发 器 在低压下蒸发 产生制冷效应 这些过程与蒸气压缩式制冷循环在冷凝器 节流阀和蒸发器中所产生的过程完全相同 2 发生器中流出的浓溶液降压后进入吸收器 吸收由蒸发器产生的冷剂蒸 气 形成稀溶液 用泵将稀溶液输送至发生器 重新加热 形成浓溶液 这些过 程的作用相当于蒸气压缩式制冷循环中压缩机所起的作用 广东工业大学材料与能源学院毕业设计 8 2 2 溴化锂吸收式制冷机的热力计算溴化锂吸收式制冷机的热力计算 2 2 1 已知参数 制冷量 0 25Qkw 冷媒水进口温度 1 12 c tC 冷媒水出口温度 2 7 c tC 冷却水温度 32 w tC 加热热水压力 表压 0 1 ha PMP 加热热水温度 80 h tC 选取参数 吸收器出口冷却水温度 取 11 36 4 www tttC 1 4 4 w tC 冷凝器出口冷却水温度 取 212 40 www tttC 2 3 6 w tC 冷凝器冷凝温度 2 40545 kwk tttC 冷凝器压力 由查饱和水蒸气表10 086 ka pkP k t 蒸发器蒸发温度 取 020 5 c tttC 0 2tC 蒸发器蒸发压力 由查饱和水蒸气表 0 0 861 a pkP 0 t 吸收器压力 取 00 0 861 0 07110 7899 aa pppkP 0 71 05 a pP 发生器压力 10 086 rka ppkP 吸收器内稀溶液的最低温度 212 36 43 640 w tttC 吸收器出口稀溶液浓度 由查溴化锂溶液图确定64 a 2 a f p th 吸收器器进口浓溶液浓度 由644 568 5 ra 0 03 0 06 查溴化锂溶液图查得 rr f p h 广东工业大学材料与能源学院毕业设计 9 发生器出口浓溶液最高温度 4 74tC 热交换器出口浓溶液温度 828 40 1555tttC 2 2 2 各状态点参数 蒸发器中冷剂蒸气焓 由查饱和水蒸气表 1 2924 48 b ikJ kg 0 t 吸收器中稀溶液焓 由查溴化锂溶液图确定 2 279 2 ikJ kg a f p h 冷凝器中冷剂水焓 由查饱和水蒸气表 3 606 1 ikJ kg k t 冷凝器进口冷剂蒸气焓 由查溴化锂溶液图确 3 3084 84 b ikJ kg k f p h 定 发生器压力 10 086 rka ppkP 发生器出口浓溶液焓 4 384 56 ikJ kg 发生器中稀溶液开始沸腾温度 5 65tC 发生器中稀溶液开始沸腾焓 5 367 84 ikJ kg 系统溶液循环倍率 2 68 5 15 2 68 564 r ra a 1 热交换器出口稀溶液焓 2 2 7248 1 15 2 1 279 2 384 56311 41 347 53 15 2 a iiiikJ kg a 吸收器喷淋溶液循环倍率 取30 a f 查相液等压线 得 7 79tC 热交换器出口浓溶液焓 8 311 41 ikJ kg 广东工业大学材料与能源学院毕业设计 10 吸收器喷淋溶液焓 2 28 9 1 30 279 2 15 2 1 74 5 289 04 1 30 15 2 1 a a fiai ikJ kg fa 3 吸收器喷淋溶液浓度 9 1 30 0 64 15 2 1 0 685 65 130 15 2 1 aar a fa fa 吸收器喷淋溶液温度 由查溴化锂溶液图确定 9 48 5tC 99 fi h 2 2 3 各换热设备的热负荷计算 1 冷剂水流量 md q 2 013 2924 48606 12318 38 b qii 4 2 5 0 0 25 0 013 2318 38 md Q qkg s q 2 发生器的热负荷 2 437 1 0 013 15 2 1 384 563084 84 15 2 346 9442 gmdb Qqaihai kw 6 3 冷凝器的热负荷 2 7 33 0 013 3084 84606 1 30 2 kmdb Qqiikw 4 吸收器的热负荷 2 812 1 0 013 15 2 1 311 412509 15 2 279 237 amdb Qqaiiai kw 8 5 溶液热交换器的热负荷 2 72 0 01315 2346 94279 212 5 tmd Qqa iikw 广东工业大学材料与能源学院毕业设计 11 9 2 2 4 热平衡 吸收热量 10 422567 g QQQkw 放出热量 2 32 234 566 7 ka QQQkw 表明以上的计算正确 12 1 0 00471 QQ Q 2 2 5 装置的热力系数 热力完善度 热力系数 0 25 0 595 42 g Q Q 2 10 热力完善度 冷却水的平均温度和冷媒水的平衡温度分别为 wm t xm t 12 127 9 5 22 cc xm tt tC 2 3228 35 22 ww wm tt tC 假设热源温度为 环境温度为 冷源温度为 则最高热力系数为 3 t 2 t 1 t 2 321 max 321 273 1780 273 1735 273 179 5 1 42 273 1780273 1735273 179 5 TTT TTT 11 热力完善度为 max 0 595 0 419 1 42 广东工业大学材料与能源学院毕业设计 12 2 2 6 各工作介质的流量 1 加热热水流量 2 3 12 3600 3600 42 4 5 4 2 10008072 g vh hhhh Q qmh Ctt 12 式中 加热热水流量 vh q 3 mh 发生器负荷 g Qkw 热水比热 h C kJkgC 热水密度 h 3 kg m 热水进口温度 1h tC 热水出口温度 2h tC 2 吸收器泵的流量 va q 3 33 0 1 15 230 1 0 013 360036001 2 101 7 10 md va afq qmh 3 发生器泵的流量 vg q 3 33 15 2 0 013 360036000 42 101 7 10 md vg a aq qmh 4 冷媒水泵流量 0v q 3 0 0 21 25 360036004 2 1000 1000 5 4 2 v ccp Q qmh ttc 5 冷却水泵的流量 vb q 吸收器 3 1 11 37 360036006 3 1000 1000 4 2 a vb wwPww Q qmh ttCtt 广东工业大学材料与能源学院毕业设计 13 冷凝器 3 2 2111 30 2 360036006 4 1000 1000 4 2 k vb wwPww Q qmh ttCtt 6 蒸发器泵的流量 vd q 3 36000 66 1000 md vp aq qmh 2 3 溴化锂吸收式制冷机的传热面积计算溴化锂吸收式制冷机的传热面积计算 2 3 1 各换热设备的传热系数 K 值的的选取 发生器 冷凝器 2 1163 g KW mK 2 2326 k KW mK 蒸发器 吸收器 2 0 2326 KW mK 2 814 a KW mK 热交换器 2 582 t KW mK 2 3 2 各热交换器设备的传热面积 1 发生器 2 545 42 1000 3 9 0 65 1163 8065 0 65 7465 g g gh Q Fm Ktttt 2 冷凝器 2 121 30 2 1000 2 07 0 65 2326 4536 4 0 65 4036 4 k k kkwww Q Fm Ktttt 3 蒸发器 广东工业大学材料与能源学院毕业设计 14 2 0 0 01012 25 1000 5 97 0 65 2326 125 0 65 157 ccc Q Fm Ktttt 4 吸收器 2 9192 37 1000 5 18 0 50 0 65 814 48 532 0 5 36 432 0 65 48 540 a a awww Q Fm Ktttttt 5 热交换器 2 427248 12 5 1000 2 96 0 35 0 65 528 7440 0 35 7940 0 65 7455 t t t Q Fm Ktttttt 三三 冷却水并联单筒型蒸汽单效溴化锂吸收式制冷机结构冷却水并联单筒型蒸汽单效溴化锂吸收式制冷机结构 3 1 溴化锂吸收式制冷机的结构计算溴化锂吸收式制冷机的结构计算 3 1 1 各换热设备的传热管根数 在设计中各换热设备均采用的紫铜管 管长设为 有效长度13 1 2Lm 0 1940Lmm 每米传热管的外表面积为 2 00 0 0130 04082 fdmm 每根传热管的有效传热面积 根 2 00 0 0314 1 940 0791908 n ffLm 发生器 根 去 47 根 3 9 46 7 0 0791908 g g n F n f 冷凝器 根 取 27 根 2 07 26 14 0 0791908 k k n F n f 蒸发器 根 取 76 根 0 0 5 97 75 38 0 0791908 n F n f 广东工业大学材料与能源学院毕业设计 15 吸收器 根 取 66 根 5 18 65 41 0 0791908 a a n F n f 热交换器 根 取 38 根 2 96 37 37 0 0791908 t t n F n f 3 1 2 各换热设备管程数 每根管子的截面积 22 2 3 14 0 013 0 00013 44 d sm 设取流速为0 6 um s 各设备每管程管子数为 3 2 4 i q Z d u 1 通过计算 取整数后 重新计算流速的准确值 则各设备铜管分布为 1 发生器 发生器分为 1 管程 冷却水管数约为发生器总管数为 47 根 2 蒸发器 取 15 根 管程数为 6 0 1 22 44 4 2 14 6 3 14 0 0130 6 3600 v i q Z d u 3 吸收器 取 22 根 管程数为 3 1 1 22 44 6 3 21 98 3 14 0 0130 6 3600 vb i q Z d u 4 冷凝器 取 27 根 管程数为 1 2 1 22 44 6 4 22 33 3 14 0 0130 6 3600 vb i q Z d u 5 热交换器 广东工业大学材料与能源学院毕业设计 16 每管程 38 根 管程数为 1 重新计算后 流速的值为0 586 um s 3 1 3 各换热设备连接配管的管径以及法兰选取 连接管道中的流速 2 4 3600 p p V w d 则管径 4 3600 p p V d w 1 发生器 热源热水连接管 管内水流取 p w1 m s 热水连接管管径 4 4 5 39 9 3600 3 14 1 p dmm 选取的钢管 公称通径为 40 48 3 5 选取法兰外径 150mm 厚度 18mm 参考图 3 1 冷凝水连接管管径 4 0 42 12 2 3600 3 14 1 p dmm 选取的钢管 公称通径为 15 17 2 选取法兰外径 95 厚度 14 参考图 3 1 2 冷凝器 冷却水连接管 管内水流选取 p w1 m s 广东工业大学材料与能源学院毕业设计 17 冷却水连接管管径 4 6 4 47 5 3600 3 14 1 p dmm 选取的钢管 公称通径为 50 57 3 选取法兰外径 165 厚度 20 参考图 3 1 3 吸收器 冷却水连接管 管内水流选取 p w1 m s 冷却水连接管管径 4 6 3 47 2 3600 3 14 1 p dmm 选取的钢管 公称通径为 50 57 3 选取法兰外径 165 厚度 20 参考图 3 1 稀溶液连接管 管内稀溶液流选取 p w1 m s 连接管管径 4 1 2 20 6 3600 3 14 1 p dmm 选取的钢管 27 3 选取法兰外径 115 厚度 16 参考图 3 1 4 蒸发器 冷媒水连接管 管内水流选取 p w1 m s 冷媒水连接管管径 4 4 2 38 5 3600 3 14 1 p dmm 选取的钢管 公称通径为 40 48 3 5 选取法兰外径 150 厚度 18 参考图 3 1 5 喷淋器 蒸发器喷淋器 广东工业大学材料与能源学院毕业设计 18 管内水流选取 p w1 m s 连接管管径 4 0 66 15 28 3600 3 14 1 p dmm 选取的钢管21 2 吸收器喷淋器 管内水流选取 p w1 m s 4 1 2 20 6 3600 3 14 1 p dmm 选取的钢管 公称通径为 2027 3 选取法兰外径 105 厚度 16 参考图 3 1 图 3 1 法兰连接尺寸标准 广东工业大学材料与能源学院毕业设计 19 3 2 溴化锂吸收式制冷机的结构设计溴化锂吸收式制冷机的结构设计 3 2 1 计算筒体直 发生器 冷凝器部分筒体 排管 管的中心距取 25mm 采取等边三角形布管 发生器排管 8 9 10 9 8 3 47 冷凝器排管 5 9 8 5 27 最宽管行宽度为 考虑挡板及布局选取无缝钢管 10 139 25355mm 426 10 蒸发器 吸收器部分筒体 排管 管的中心距取 25mm 采取等边三角形布管 蒸发器排管 6 9 10 11 10 9 6 61 4 7 4 15 吸收器排管 3 6 8 10 8 6 3 44 7 8 7 22 考虑挡板及布局选取无缝钢管 610 10 3 2 2 筒体厚度 筒体的有效厚度 10 e mm 3 2 3 水压试验 1 试验压力 1 251 25 0 10 125 a PMP 1 151 15 0 10 115 a PMP 取其中较大值 即 T P0 125 Ta PMP 2 筒体的应力校验 筒体的有效厚度10 e mm 广东工业大学材料与能源学院毕业设计 20 3 Tie 1 e D0 125426 10 2 725M 220 Ta P P 2 Tie 2 e D0 125450 10 2 875M 220 Ta P P 查表的 235 sa MP 0 80 8 0 85 235159 8 Tsa MP 式中为双面对接焊作局部无损检测时的焊缝系数 取 所以水压试验压 0 85 力校核符合要求 3 2 4 筒体的应力校核 取内压设计压力为 0 3 a PMP 根据 GB150 1998 查得 113 a MP 已知 厚度 1 426Dmm 2 450Dmm 10tmm 去筒 1 作为应力校核的参考 有如下计算 轴向应力 3 1 0 3 426 3 195 44 10 a pD MP t 3 环向应力 1 0 3 450 6 39 2t2 10 a pD MP 符合应力要求 3 2 5 筒体的稳定性分析 广东工业大学材料与能源学院毕业设计 21 临界长度 该圆筒为短圆筒 1 1 426 1 171 17 4263249 10 cr D LDmm t cr LL 短圆筒最小临界压力计算式 3 22 1 1 2 592 59 210 10 0 00149 426 2000 426 10 cra Et pMP D LD t 4 3 1 5 1 1 1 1 300 00149 426 0 0317 22 10 cr cr p DEt L tD D 5 临界应力的经验公式 3 cr Et c R 6 工程上 取 500 t R 5000 25 R c t 材料 Q235 弹性模量 E 取210 a GP 则 3 210 1010 0 250 251050 500 cra Et MP R cr 所以符合稳定性要求 四四 溴化锂吸收式制冷机其它组件的设计与选型溴化锂吸收式制冷机其它组件的设计与选型 4 1 PN2 制冷机用屏蔽电泵的选择制冷机用屏蔽电泵的选择 4 1 1 产品概述 NP 型制冷机用屏蔽电泵由三相异步屏蔽电动机与离心式水泵同轴配套构成 一个密封整体 电泵采用卧式内循环结构 利用输送介质进行润滑石墨轴承同时 广东工业大学材料与能源学院毕业设计 22 对电机绕组进行冷却 具有高效 节能 低噪声 高吸程 全密封 无泄漏 运 行可靠 结构紧凑且安全 平稳 寿命长 占地面积小 安装维修方便等特点 4 1 2 产品特点 特点 1 机座 泵体等主要零件采用钢板焊接结构 气密性好 重量轻 结 构紧凑 外形美观 特点 2 电动机的钉子内径及转子的外径分别用不锈钢屏蔽套密封以保护定 子绕组及转子铁芯不受输送介质的侵入腐蚀 并且定 转子间隙较大 提高了电 泵运行可靠性 特点 3 轴承采用自润滑的呋喃浸渍石墨材料 具有较高的耐磨性能 及抗 腐蚀性能 并且噪声低 振动轻 能确保电泵长时期平稳运转的可靠性 特点 4 叶轮设有自动平衡机构及平衡孔 可以调整叶轮的轴向推力 减轻 轴承负荷 延长轴承使用寿命 特点 5 电磁设计采用计算机程序进行电磁优化设计 确保电机高效 节能 体积小 重量轻 结构紧凑 特点 6 水力设计则引进了过内外的优秀水力模型 不仅达到额定流量 额 定扬程 并且还确保水泵的高吸程 高效率 低噪声等性能 4 1 3 工作条件 系统压力 海拔不超过 a 0 25MP1000m 输送液体温度 环境温度不超过 95 C 40 C 输送介质为溴化锂溶液 也可输送清水或类似介质 不应含有体积比超过 0 1 和 粒度大于 0 2mm 的固体杂物 4 1 4 屏蔽电泵的选择 吸收器泵 选择屏蔽电泵型号 2 3 74 20 14PNC 广东工业大学材料与能源学院毕业设计 23 发生器泵 选择屏蔽电泵型号 2 2 24 10 14PNC 蒸发器泵 选择屏蔽电泵型号 2 2 24 20 14PNC 4 2 容器法兰垫片容器法兰垫片 由于本设备不属于高压容器 采用非金属软垫片 根据 JB T4704 2000 选取 非金属软垫片 由 GB T3985 1995 其具体尺寸及结构如下 图 4 1 法兰垫片结构图 704Dmm 660dmm 3mm 型号 650 1 6 47042000JB T 4 3 补强圈补强圈 由于各种工艺和结构上的要求 不可避免地要在容器上开孔并安装接管 开 孔以后 除削弱器壁的强度外 在壳体和接管的连接处 因结构的连接性被破坏 会产生很大的局部应力 给容器的安全操作带来隐患 因此压力容器设计必须充 分考虑开孔的补强问题 开孔补强设计就是指采取适当的增强壳体或接管厚度的 方法将应力集中系数减小到某一个允许的数值 压力容器接管补强结构通常采用的补强结构 主要有补强圈补强 后壁接管 广东工业大学材料与能源学院毕业设计 24 补强和整锻补强三种形式 此设计中 箱体进出口和壳体进出口处选用补强圈补 强形式 根据其选用的补强圈具体结构及尺寸如下 47362002JB T 图 4 2 补强圈结构示意图 4 4 管箱以及介质返回箱隔板的选择管箱以及介质返回箱隔板的选择 隔板必须要腐蚀性好的材料 根据 管壳式换热器 151 1999GB 隔板厚度取 材料选用 12mm189 ri CN 4 54 5 压力实验压力实验 4 5 1 试验方法 有液压试验和气压试验两种方法 尽量采用液压试验 因为气压试验很危险 但也要根据场地条件和试验介质来决定选用哪一种方法 如考虑地基 水源 排 放等 同时要考虑设备的结构 如一台的设备采用水压试验就不合适 3 10000m 不经济 设备内若不允许有微量残留液体时就应选用气压试验 如深冷设备 不 广东工业大学材料与能源学院毕业设计 25 允许有水就不能采用水压试验 4 5 2 试验位置 试验位置与操作位置一致或不一致 不一致时要从多种影响因素来考虑 如 塔设备在进行卧式试验时要考虑支撑 不能出现过大的弯曲 4 5 3 试验顺序 多腔压力容器的液压试验顺序必须详细说明 外压容器的稳定性不是靠液压 试验能检验的 与设备实际工况不一致 仅检查泄露问题 4 5 4 耐压试验的替代 耐压试验的种类和技术要求应是设计的主要要素 是设计时确定的技术要求 更改耐压试验的种类是设计方案的重大变更 必须慎重考虑 如果以气压试验替 代液压试验应满足下列要求 a 进行 100 无损检测 b 重新进行压力试验前的应力校核 焊接接头系数按 1 考虑 c 严格按中第 10 9 5 条规定执行 150 1998GB 4 5 5 法规和标准的要求 容规 第 18 页中规定 对不能进行耐压试验和气密性试验的 应注明 计算厚度和制造及使用的特殊要求 并应与使用单位协商提出推荐使用年限和保 证安全的措施 中第 3 9 节规定 对不能进行压力试验的容器 150 1998GB 设计单位应提出确保容器安全运行的措施 经设计单位技术负责人批准 并在图 样上注明 4 5 6 可以免除的情况 a 有耐热衬里的设备 采用液压试验 烘干不好办 采用气压试验 一般设 广东工业大学材料与能源学院毕业设计 26 备容积较大 气源不太好找 b 在现场组焊的大型设备 有时可免除 c 一些转机附属的小设备 每天生产的数量很多 来不及做耐压试验 d 内筒设计压力小于夹套设计压力的夹套容器 内筒可免除 e 容积小于的夹套搪玻璃设备 内筒可免除 1000L f 容积大于但小于的夹套搪玻璃设备 连续 30 台同规格设备液1000L5000L 压试验合格后 可每 15 台为一批 每批抽 1 台做耐压试验 如不合格 必须恢 复逐台进行液压试验 4 5 7 免除后采取的措施 除法规 标准要求外 建议采取以下措施 a 对材料要求更苛刻 对材料的化学成分 力学性能及检验提出较高要求 b 提高结构的设计要求 采用全焊透结构形式 避免过大的几何不连续结构 c 提高无损检测的比例和级别 d 提高容器超压泄放能力 4 6 气密性试验气密性试验 4 6 1 筒体气密性试验 主要是检验容器的各联接部位是否有泄漏现象 介质毒性程度为极度 高度 危害或设计上不允许有微量泄漏的压力容器 必须进行气密性试验 压力容器应按以下要求进行气密性试验 1 气密性试验应在液压试验合格后进行 对设计要求作气压试验的压力容器 气密性试验可与气压试验同时进行 试验压力应为气压试验的压力 2 碳素钢和低合金钢制成的压力容器 其试验用气体的温度应不低于 5 其 广东工业大学材料与能源学院毕业设计 27 它材料制成的压力容器按设计图样规定 3 气密性试验所用气体 应为干燥 清洁的空气 氮气或其他惰性气体 4 进行气密性试验时 安全附件应安装齐全 5 试验时压力应缓慢上升 达到规定试验压力后保压 10 分钟 然后降至设计 压力 对所有焊缝和连接部位涂刷肥皂水进行检查 以无泄漏为合格 如有泄漏 修补后重新进行液压试验和气密性试验 气密性试验与气压试验是不一样的 首先 它们的目的不同 气密性试验是检验 压力容器的严密性 气压试验是检验压力容器的耐压强度 其次试验压力不同 气密性试验压力为容器的设计压力 气压试验压力为设计压力的 1 15 倍 4 6 2 溶液循环系统泄露试验 气密性试验 输送剧毒流体 有毒流体 可燃流体的管道必须进行泄漏性试验 泄漏性 试验应按下列规定进行 泄漏性试验应在压力试验合格后进行 试验介质宜采用空气 泄漏性试验压力应为设计压力 泄漏性试验可结合试车工作 一并进行 泄漏性试验应重点检验阀门填料函 法兰或螺纹连接处 放空阀 排气阀 排水阀等 以发泡剂检验不泄漏为合格 经气压试验合格 且在试验后未经拆卸过的管道可不进行泄漏性试验 广东工业大学材料与能源学院毕业设计 28 五五 溴化锂吸收式制冷机的维护保养溴化锂吸收式制冷机的维护保养 5 1 溴化锂吸收式制冷机的定期检查溴化锂吸收式制冷机的定期检查 溴化锂制冷机的基本原理 主要是利用喷淋水在真空状态 压力 872Pa 蒸发器 中蒸发吸热使冷媒水冷却到 7 所以溴化锂机组主要部件都在真空状态下运行 保持设备一定真空度 不使空气漏入是运行中首要问题 同时用作吸收剂的溴化锂 具有极大的吸收水蒸汽的能力 所以要保证溴化锂溶液有一定的浓度 从而达到不 发生结晶 不堵塞管道等要求 溴化锂对金属有腐蚀性 有空气存在时更为严重 因 此要保持经常抽气 同时添加一定量缓蚀剂 只有这样才能保持正常运行 在运 行中要做到定期检查 定期检查在溴化锂吸收式制冷机使用期间 应进行定期检查 以保证安全运转 定期检查的项目有 1 真空泵的检查 a 油的污浊与乳化 b 抽真空性能 c 传送皮带的松紧 d 电 动机的绝缘电阻 2 溶液泵与冷剂泵的检查 a 有无异常的声音 b 电动机的电流是否正常 c 润滑管路是否堵塞 d 电机的绝缘性能如何 e 定期拆检叶轮和清洗润滑管 f 轴 承的磨损程度 3 溶液的检查 a 溶液的浓度 b 溶液脏污的情况 c 溶液 pH 值与缓蚀剂 的浓度 4 其它项目的检查 a 冷剂水比重的测定 检查冷剂水中是否含溴化锂 b 管 子 管板的检查 检查它们的腐蚀情况及结垢情况 c 检查自动控制健电器动作是 否正常 d 检查隔膜式真空阀的气密性 橡皮隔膜的老化程度 e 定期检查机器的 密封性能 看是否有漏气的地方 根据以上的检查项目 每日应填写运行记录 并 与标准参数比较 发现问题 随时排除 机组的真空度是运转中极需注意的问题 不管有无空气漏入 每周都应运转真空泵一次 抽除不凝气体 添加辛醇是提高机组制冷量的有效措施 但辛醇最易集聚在蒸发器冷剂水表 面 积聚后其作用逐渐衰减 制冷量随之而降低 因此 发现冷剂水含有大量辛醇时 应 广东工业大学材料与能源学院毕业设计 29 将冷剂水旁通至吸收器中 使辛醇再循环 5 2 溴化锂溶液的再生溴化锂溶液的再生 溴化锂吸收水蒸汽成为溴化锂溶液进入发生器后再使用 溴化锂本身含有一 定杂质 微量的杂质根据规定是允许的 但不能污染 污浊后的溴化锂溶液 可能 引起吸收器喷嘴与屏蔽泵润滑管路堵塞 热交换管外表的污垢增加及机组性能降 低等现象 因此 不管运转是否正常 每年都应进行一次溴化锂溶液的检查 测定 与分析 pH 值 添加剂量 不纯物量 色度等 若溶涂中有沉淀物 颜色由淡黄色 变为暗黄 黑色或青色 则需进行溶液再生 溶深再生主要有沉淀法和过滤法两 种 但无论采用哪种方法 处理后的再生溶液均应保存在密封的容器内 因为溶液 长期暴露在空气中会与空气中的 CO2反应 产生 Li2CO3沉淀 5 3 水质管理与管子清洗水质管理与管子清洗 溴化锂机组中流动的流体主要是溴化锂水溶液和水 搞好水质管理也是管理 好制冷机的根本保证 1 水质管理运转中应特别注意水质的管理 定期进行水质分析 水质对 传热