《2011制冷原理与设备课程设计任务书》

1、环境与市政工程学院热能与动力工程专业课 程 设 计 任 务 书 与 指 导 书（制冷原理与设备）热能与动力工程专业教研室史自强2011年6月制冷原理与设备课程设计任务书一、目的 本课程设计是制冷原理与设备课程的主要教学环节之一，通过这一环节来达到了解冷藏库或冷冻站设计的内容、程序和基本原则的目的，学习设计计算的步骤和方法，巩固所学的理论知识和实际知识，以培养学生运用所学知识解决工程的能力。二、设计任务空调用冷冻站的设计1. 已知某厂空调楼所需总耗冷量为960kw，以风机盘管为末端装置，要求冷冻水温为7，空调回水温度为12，制冷系统以氨为制冷剂。（一班单号）2. 已知某厂空调系统所需总耗冷量为1

2、250 kw，以喷淋室为末端装置，要求冷冻水温为6，空调回水温度为11，制冷系统以氨为制冷剂。（一班双号）3. 已知某厂空调楼所需总耗冷量为1047kw（900,000kcal/h），以风机盘管为末端装置，要求冷冻水温为8，空调回水温度为13，制冷系统以氨为制冷剂。（二班单号）4. 已知某厂空调楼所需总耗冷量为1350kw，以风机盘管为末端装置，要求冷冻水温为6，空调回水温度为13，制冷系统以氨为制冷剂。（二班双号）三、其它原始资料1. 设计地点：（1）北京，（2）天津，（3）石家庄，（4）太原，（5）呼和浩特，（6）沈阳，（7）长春，（8）哈尔滨，（9）上海，（10）南京，（11）合肥，（1

3、2）杭州，（13）福州，（14）南昌，（15）青岛，（16）济南，（17）郑州，（18）武汉，（19）长沙，（20）广州，（21）南宁，（22）重庆，（23）成都，（24）贵阳，（25）昆明，（26）拉萨，（27）西安，（28）兰州，（29）西宁，（30）银川，（31）乌鲁木齐，（32）淄博，（33）厦门，（34）大连，（35）张家口。2. 水源：由于各地区水源紧张，冷却水系统必须选用冷却塔使用循环水。3. 室外气象资料：夏季空调干球温度为 ，湿球温度为 。4. 土建资料：制冷机房面积、高度、尺寸等由学生设计决定，并提资料给土建专业进行设计。四、设计内容及要求（一） 制冷压缩机的型号与台数的选

4、择1、 确定制冷系统的总制冷量。2、 确定制冷剂种类和系统型式。3、 确定制冷系统的设计工况。根据空调对冷媒（冷冻水或空气）温度的要求（如为冷藏库设计则应根据冷藏工艺对库温的要求）和当地冷却水源、水质、水温及气象条件，确定蒸发温度、冷凝温度，并根据选用的制冷剂，确定吸汽温度、再冷温度和制冷循环。把以上的制冷机运行工况（即设计工况）画在压焓图上。4、 选择制冷压缩机的型号和台数，并较核压缩机配套的电动机的功率。（二） 冷凝器和蒸发器的选择1、 冷凝器的选择计算出冷凝器的热负荷，根据所选用的制冷剂种类和压缩机运行工况、冷却介质的种类、负荷变化情况等确定冷凝器的型式，然后进行冷凝器的选择计算，确定其

5、传热面积，从而选定冷凝器的型号及台数。根据冷凝器的结构型式计算冷却水的消耗量（或空气的流量）。2、 蒸发器的选择根据制冷量、制冷剂种类及载冷剂的种类、冷冻系统的型式等，确定蒸发器的型式，计算出蒸发器的传热系数、换热面积以及蒸发器的台数。如载冷剂为冷冻水或盐水，则应计算所需的冷冻水量或盐水量。本设计不包括冷冻水泵型号、台数、空调供水、空调回水管路的布置。（三） 其它辅助设备的选择根据制冷剂及制冷工艺的不同，尚需选择下列设备中的一种或数种。1、 油分离器；2、 高压贮液器；3、 集油器；4、 氨液分离器；5、 紧急泄氨器；6、 空气分离器；7、 干燥器和过滤器；8、 汽液热交换器等。（四） 冷冻站

6、布置冷冻站布置包括如下内容：1、 制冷设备布置；2、 制冷工艺管路布置；3、 管路上各种阀件及自控部件的布置；4、 绘出平面布置及必要的系统原理、剖面简图。（五） 制冷工艺管路及阀件选择根据平面布置及制冷系统图估算各段工艺管路的总长度（包括直线长度和当量长度）以及不同的制冷剂、不同工艺管路的允许流速或允许压力降、蒸发温度、冷凝温度、再冷温度、制冷剂流量等确定工艺管路管经。根据制冷量、制冷剂流量、流速或管径等选择截止阀手动膨胀阀、浮球阀、热力膨胀阀及电磁阀等。（六） 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、负荷计算、设备选择、冷冻站布置方案的确定及说明、管路计

7、算和有关设计草图等内容。（七） 制图课程设计画图23张。它包括：1、 制冷工艺热力系统图1张（1号图纸）。如条件允许，最好画轴测透视图。图中设备应编号。管件和各种阀件应注明通径；并应附有图例和设备明细表。2、 布置图12张（1号或2号图纸）。布置图应包括冷冻站平面布置图和主要的剖面图。在平面图中用画出设备底座和基础的外形及主要管路的布置，标明各设备的大小尺寸、相互间的位置尺寸、距墙尺寸等。冷冻机房的建筑图绘制时可以简化，但应说明建筑外形和主要结构形式，此外还应标明柱距、跨度、分隔间等的主要尺寸和屋架下弦标高、门窗位置、门的开向等。五、设计参考资料1、 中国有色工程设计研究总院.采暖通风与空气调

8、节设计规范（GB50019-2003）.北京：中国计划出版社，2004。2、 制冷工程设计手册编写组.制冷工程设计手册.北京：中国建筑工业出版社，1978年。3、 李明忠.中小型冷库技术.上海：上海交通大学出版社，1995年。4、 电子工业部第十设计研究院.空气调节设计手册. 北京：中国建筑工业出版社，1983年。5、 制冷与空调设备手册，国防工业出版社，1987年。6、 郭庆堂.实用制冷工程设计手册. 北京：中国建筑工业出版社，1994年。制冷原理与设备课程设计指导书本课程设计（作业）指导书是根据任务书的要求，提出设计（作业）进行程序、完成设计任务的方法和设计达到的深度，提出设计计算中应考虑

9、的原则，指出设计规范规定的内容及其意义。一、 冷冻站设计的原始资料原始资料是设计工作的重要依据之一。设计时如果原始资料不全或有错误，那就会引起设计方案上的变化，甚至造成经济上的重大损失和浪费。因此，在进行冷冻站设计之前，应进行一系列的调查研究，收集有关原始资料。（一） 冷负荷资料冷负荷资料是制冷设计中的一项重要资料。冷负荷资料的来源随制冷工艺的不同而异。例如，空气调节工程所用的冷冻站，其冷负荷由空调计算提供；而冷藏库则应根据冷藏物的种类、贮藏时间的长短、冷藏量的大小确定库温、库容、围护结构的隔热措施等，然后再根据其库温、库容、围护结构的隔热措施及运行管理情况等资料计算出冷藏库的冷负荷。此外，对

10、于空气调节工程所用的冷冻站，还应了解用户要求的供冷方式。（二） 水质资料水质资料系指确定使用的冷却水水源的水质资料，其主要指标包括水的浑浊度、水中含铁量、水的碳酸盐硬度和PH值。此外，还应了解水源、水温及供水情况等。（三） 地质资料地质资料系指工厂地区岩石性质或土壤等级、土壤盐碱度、土壤耐压能力、地下水位、地震烈度等。通常这部分资料由土建专业提供。（四） 气象资料气象资料系指冷冻站所在地区的最高和最低温度、采暖计算温度、大气相对湿度、土壤冷结深度、全年主导风向及当地大气压力等。（五） 设备资料指各种制冷设备的主要性能、技术规格、技术参数、设备外形图、安装图及出厂价格等。（六） 主要材料资料主要

11、材料资料系指当地的土建材料、保温材料和有关管材的技术性能、规格、价格等。（七） 工厂发展规划资料在一般的工程建设中，常有工厂近期和远期的发展规划。在设计冷冻站时，应当了解工厂近期和远期的发展规划，以便在设计中考虑冷冻站的扩建，在选择和布置制冷设备时，也应考虑冷冻站今后的发展情况。在冷冻站的改建和扩建设计时，还应有原有设备、管道和土建等现状资料。二、 制冷压缩机型号与台数的选择（一） 确定冷冻站的冷负荷冷冻站的冷负荷是制冷设备选择的依据。它是以生产工艺所提供的设计任务书为依据的，并需按照冷冻站的服务对象和制冷系统的状况计算出其最大冷负荷。由于制冷系统的具体情况不同及建厂地区的差异，需按设备和管道

12、布置情况等因素计算出冷损失。一般情况下，也可进行概略计算，即冷冻站的设计冷负荷可按总制冷量的大小并考虑负荷的附加系数求出，即：式中 冷冻站的设计负荷；-空调冷负荷（或用户冷负荷）；附加系数（包括制冷设备、制冷剂管道和载冷剂管道等的冷损失）。对于间接式制冷系统，A0.10.15，对于氟利昂直接蒸发式制冷系统，A0.050.1；一般说来，当制冷系统较小或者较分散时，A值可取得大一些；当制冷系统较大或者集中时，A值可取得小一些。在冷藏库设计计算中，A=0.07。(二)制冷装置型式的选择常用的制冷机型式有活塞式制冷机、螺杆式制冷机、离心式制冷机、蒸汽喷射式制冷机和溴化锂吸收式制冷机等多种。对于一般小型

13、冷藏库的设计多采用活塞式制冷压缩机和螺杆式制冷压缩机，而用于空调冷源的中、小型冷冻站的设计中较多的采用活塞式制冷压缩机。目前国内生产的活塞式制冷机，按其使用的制冷剂可分成氨制冷机和氟利昂制冷机两种。氨制冷装置在我国应用十分广泛。根据需要可以组成单级、双级的氨制冷循环系统。由于其设备订货易于解决，制冷剂价格低廉，且国内有比较成熟的运行管理经验，所以一般制冷机中经常被采用。但是，由于氨作为制冷剂毒性大，有强烈的刺激性气味，不易为管理人员所接受；而且对厂房建筑要求高，遇明火时会产生爆炸等危险，故选用氨制冷装置时，在设计中必须充分地考虑采用适宜的安全技术措施。由于它具有上述一些缺点，所以在制冷工程中正

14、逐渐地减少其使用范围，而且有可能为新型的制冷装置所代替。由于氟利昂具有优良的热力性质和物理、化学性质，故它在制冷工程中也得到了极为广泛的应用，近些年来，在我国发展很快，目前普遍做成各种机组，如冷水机组等，由于结构紧凑，使用方便，尤其受到工程技术人员的欢迎。氟利昂制冷装置会根据需要组成单级、双级的制冷循环系统，它具有比氨制冷装置更为广泛的应用范围，除了氨制冷装置能完成的任务它均能完成之外，它还能在制冷工程上实现其更多的作用，特别是对于冷量不大或者比较分散的空调制冷装置，应优先考虑选择氟利昂制冷装置。因为氟利昂活塞式制冷装置一般都不大，可选用直接蒸发式空气冷却器，减少冷量损失。而且氟利昂无毒、无爆

15、炸危险。因此对安装制冷装置的机房以及布置均无特殊要求，可以把制冷装置与空调装置放在同一机房内。但是，由于它所使用的制冷剂氟利昂价格要比氨高十倍，且设备价格又高，故初投资较大，这是选择制冷装置不可忽视的方面。另外，由于CFCs这类物质对大气臭氧层有极强的破坏作用，故而在使用上受到了限制，按照我国已签署的蒙特利尔议定书的规定，我国必须在2010年以前逐步停止生产和消费CFCS,这样，一些常用的氟利昂制冷剂如：R11、R12、R500、R502等的使用就受到了限制。对于R22，虽然对大气臭氧层的破坏较小，但也只能作为CFCS的暂时替代物，这些都是选择制冷装置时需要考虑的问题。 选择制冷装置时，上述情

16、况可供参考，至于具体工程中应当选用那一种制冷装置更为合适应该根据具体情况，进行经济、技术分析对比而后决定。 空调用蒸汽压缩式制冷系统对卫生和安全没有特殊要求时，当空调系统采用间接式的冷冻水系统，其集中冷冻站最大空调制冷量在350KW(30104Kcal/h)以上时,多采用氨制冷装置。当空调冷量小于350KW(30104Kcal/h)，而且安全和卫生条件有一定要求时，设置的集中冷冻站一般应采用氟利昂制冷装置。如果空调系统采用直接蒸发式空气冷却器，则无论制冷量大小，均须采用氟利昂制冷装置。（二） 制冷工况的确定制冷装置的制冷量和耗功率，同它所处的工作工况有很大关系，且工况的确定直接影响着制冷装置的

17、初投资和运行费用，故确定它的工作工况时，要在满足使用条件的前提下，使初投资和运行费都在比较合理的范围内。工况包括蒸发温度、冷凝温度、压缩机吸汽温度和再冷温度（如果有再冷的话）。1、 蒸发温度蒸发温度的高低与所采用的载冷剂种类及蒸发器的型式有关。（1） 对于卧式壳管式蒸发器，蒸发温度宜比冷冻水出口温度低24，但不应低于2。（注：冷冻水出口温度不应低于5）（2） 对于直立管式和螺旋管式蒸发器，蒸发温度宜比冷冻水出口干球温度低46。（3） 氟利昂直接蒸发空气冷却器的蒸发温度，应比空气的出口干球温度至少低3.5；满负荷时，蒸发温度不宜低于0；低负荷时，应防止其表面结冰。（4） 冷藏库用的冷却排管，蒸发

18、温度一般比库温低510，库温越低，差值越小。2、 冷凝温度冷凝温度值与冷却介质的性质及冷凝器的型式有关。（1） 采用水冷式冷凝器时，冷凝温度可用下式计算：当制冷剂为R12时，则：式中 冷却水进冷凝器的温度，； 冷却水出冷凝器的温度，。冷凝器冷却水进出水温度通常可按下面的方法确定：直流式冷却水系统进水温度按水源温度确定。对于使用冷却塔的循环水系统，冷却水进水温度可按下式计算：式中 当地夏季室外平均每年不保证50小时的湿球温度，安全值。对自然通风冷却塔或冷却水喷水池，；对机械通风冷却塔，。冷凝器冷却水出水温度与冷却水进水温度及其进出水温差有关，但一般不超过35。水冷式冷凝器进、出水温差宜按下列数值

19、选用：立式壳管式冷凝器 24卧式壳管式、套管式和组合式冷凝器 48淋激式冷凝器 23当冷却水进口温度较高时，冷却水温差应取较小值；当冷却水进口温度较低时，则冷却水温差应取较大值。（2） 对于风冷式冷凝器，其冷凝温度应比夏季空气调节室外计算干球温度高15；且空气的进出口温差不应大于8。（3） 对于蒸发式冷凝器，其冷凝温度应比夏季空气调节室外计算湿球温度高815。3、 压缩机的吸汽温度压缩机的吸汽温度一般与压缩机吸汽管的长短和保温情况有关，通常以氨为制冷剂时，吸汽温度与蒸发温度的差值不大于58，以氟利昂12为制冷剂，采用回热循环时，吸汽温度可取+15。4、 再冷温度tr.c如果系统中设置再冷器时，

20、其再冷温度取决于该再冷器中的温差，一般取再冷度tr.c=35；如系统中使用卧式壳管式或套管式冷凝器时，也可用增大冷凝器换热面积510的方法进行再冷，但是无论用哪一种方法进行再冷，其再冷温度均须高于冷却水出水温度23。对于立式壳管式冷凝器，均不考虑再冷。 以上工况确定以后，就可在lgPh图上确定整个制冷的理论循环；并进行循环的理论计算。（三） 制冷压缩机的型号及台数的确定选择制冷压缩机时，台数不宜过多（否则将使制冷机房建筑费用增加，初投资增大，维护管理工作量大等），一般不考虑备用（但如工艺有特殊要求必须连续运行的制冷系统，可设置备用的制冷机），并应与空气调节负荷变化情况及运行调节要求相适应。对于

21、制冷量为5801750KW（50104150104Kcal/h）的制冷机房，这样，压缩机的备件可以通用，也便于维护管理。在制冷压缩机选型时，可先确定制冷压缩机的台数，再计算出每台制冷压缩机所应负担的冷量。然后可根据生产厂家提供的制冷压缩机性能曲线，查取看那一种型号的制冷压缩机在设计工况下能满足冷量要求，即可选用这种型号的制冷压缩机；同时，也可利用性能曲线求出在设计工况下制冷压缩机的轴功率。（如性能曲线不全，则对于同一系列的制冷压缩机，当缸数不同时，制冷量和轴功率可根据缸数成正比例进行折算。也有的生产厂家利用表格列出各种型号的制冷压缩机在不同工况下的制冷量和耗功率，此时用法相同。）如若制冷压缩机

22、性能曲线不全或没有，亦可按冷量换算公式进行计算。这时，首先将每台制冷压缩机在设计工况下的制冷量，换算或在标准工况下的制冷量。换算公式如下：或： 式中 分别为标准工况下的冷负荷、容积效率和单位容积制冷量； 分别为设计工况下的冷负荷、容积效率和单位容积制冷量；制冷压缩机在标准工况和实际工况下的制冷量换算系数。不同工况下的和可根据有关图表查取，其中亦可利用经验公式进行计算。而则可根据理论计算求得。最后，根据每台制冷压缩机在标准工况下的制冷量，查取看哪一种型号的制冷压缩机满足冷量要求。在压缩机型号确定以后，还需计算压缩机的轴功率和配用电机功率。氨开启式压缩机中的i可用下列经验公式计算：i = Tk/T

23、0+bt0Ym：平均摩擦力，对氨压缩机取50-70(kpa)Vh：压缩机理论输气量压缩机配用电机功率： 双级制冷压缩机及其电动机的选择计算1. 根据设计工况的蒸发温度和冷凝温度,计算最佳中间温度tmopt。2. 求出此时双级压缩制冷机的Vhd、Vhg及1Vhd/Vhg。3. 选择高压级压缩机和低压级压缩机。4. 如1，则需求出在此下的实际中间温度。5. 校核双级制冷压缩机的实际制冷量。配用电动机时，应按高、低压压缩机分别考虑。1. 高压压缩机应按最大功率配电动机。2. 低压压缩机应按低压压缩机的启动工况配电动机。三、 冷凝器和蒸发器的选择（一） 冷凝器的选择冷凝器型式的选择应根据制冷剂和冷却介

24、质（水或空气）的种类及冷却介质的品质优劣而定。（1） 在冷却水质较差、水温较高和水量充足的地区，宜采用立式壳管式冷凝器（仅用于氨系统）；（2） 在冷却水质较好、水温较低的地区，宜采用卧式壳管式和组合式冷凝器；（3） 在水质较差和夏季室外空气湿球温度较低的地区，可采用淋激式冷凝器；（4） 在缺少水源和夏季室外空气湿球温度较低的地区，宜采用蒸发式冷凝器；（5） 在缺水或无法供水的场合，可采用空冷式冷凝器。此外，由于冷却水系统现多采用循环水，故在选择冷凝器型式时，不一定按上述（1）（4）条执行，而更多的考虑其它一些因素，如：机房占地面积、初投资、运行费、管理、维修等。冷凝器台数的确定，可参考压缩机的

25、台数以及系统的型式、冷负荷变化情况及运行调节要求而定。1. 冷凝负荷的确定 式中：Qk-冷凝器热负荷； Q0-制冷机冷负荷； Pi-压缩机指示功率。2.传热温差式中：t1、t2-冷却剂进、出口温度； tk-冷凝温度。 需要注意的是，t2的确定会涉及到经济问题，这是由于冷却剂的流量为： 因此，必须从运行费和设备投资两方面综合考虑，根据当地的条件(如设备供应情况、设备价格、冷却水来源和水、电价格等)以及全年运行时间来选择冷凝器的类型并合理地确定冷凝温度和冷却剂的出口温度。3.传热系数 对于光管冷凝器，若传热面积以管外表面积为基准，则：若传热面积以内表面积为基准，则：式中：c制冷剂的凝结放热系数，w

26、/m2.k； w冷却剂的对流放热系数, w/m2.k； p 金属管壁的厚度，mm； p 金属管壁的导热系数，w/m2.k； A0 、Ai、A 分别为金属管的外、内和平均表面积，m2; Roil油膜的热阻，0.00035 0.0006m2.k/w; Rf 水垢的热阻。当制冷剂在管外凝结时，其换热系数可按下式计算：在水平管束上的冷凝 对于蒸汽在水平光管管束外表面上的凝结放热，由于下落的冷凝液可使下部管束外侧的液膜增厚，其放热系数有所降低。因此沿水平管束外表面的平均放热系数应乘以小于1的管束修正系数z，即； z= z c= c Z-0.167式中，Z为水平管束上下重叠的平均排数。管子顺排时等于垂直方

27、向的平均列数，正三角形错排时可近似为： Z=0.6N0.5冷却水在管内(或流道内)的强制对流换热 在制冷技术范围内，水在管内流动， 一般多呈旺盛湍流(Re104)，管内强制对流的换热系数可按下式计算： W/m2.k式中，v是水的流速(m/s),di是管子内径（m），是物性系数，对于050的水，可用下式计算： 143022tptp表示水的平均温度.当冷却剂流体在重力的作用下形成膜层向下流动时（如立式冷凝器和淋激式冷凝器），其换热系数可按麦克亚当斯的试验公式求得： w = 513 1/3喷林密度，Kg/m.h； Gw冷却水量，Kg/h;dn管子内径，m;N管子根数。冷凝器型号的确定，是由冷凝面积查

28、得的。但要求出冷凝面积，首先须确定传热系数或热流密度。传热系数或热流密度（单位热负荷）的求法较多，这里仅介绍试凑法。方法如下：（1） 假定，则（2） 用选择冷凝器型号（此时换热器面积为），若，则；（3） 由冷凝器的结构参数计算水侧放热系数；（4） 计算冷凝器制冷剂侧放热系数；（5） 计算冷凝器传热系数，此时热流密度；（为冷凝器对数传热平均温差）（6） 比较相对误差，是否小于5，若小于5，说明假定正确，即所选择的冷凝器型号合理。否则重复上述步骤。 冷凝器的传热系数或热流密度的初选值可由表1查得。 除试凑法之外，还原图解法、标准图法等，此外不再介绍，同学们如有兴趣，可参考有关资料进行。 此外，如果

29、要求液体制冷剂在冷凝器内有一定的再冷却度，选择卧式壳管式冷凝器时，应比计算出的传热面积增加510。表1常用冷凝器的传热系数冷凝器型式传热系数K(kcal/mh)单位热负荷(kcal/mh)进出水温差()使用条件卧式冷凝器氨6008003500450046氟利昂（铜肋）30004000氟利昂（钢肋）25003000立式冷凝器6007003500400024蒸发式冷凝器50065012001800空气冷却式氨1230120300氟利昂2025200250（二）蒸发器的选择蒸发器型式的选择应根据载冷剂（冷媒）和制冷剂的种类以及空气处理的型式选择而定。如空气处理使用水冷式表面冷却器，以氨为载冷剂时，可

30、采用卧式壳管式蒸发器，但冷冻水在蒸发器换热管内的流速不得小于12m/s；如仍然使用水冷式表面冷却器处理空气，以氟利昂为制冷剂时，宜采用干式壳管式蒸发器。当采用喷淋室处理空气，即冷冻水喷淋室使用时，宜采用水箱式蒸发器（包括直立管式蒸发器和螺旋管式蒸发器）。在冷库中则采用各种冷却排管或冷风机。蒸发器台数的确定，可根据蒸发器换热面积的大小、压缩机台数、系统型式、冷负荷变化情况及运行调节要求而定。对于冷却液体的蒸发器的选择计算，方法与冷凝器的选择计算相似，这里不再重复；对于冷却空气的蒸发器，可参考有关资料进行计算。在近似的估算中，也可由蒸发器的制冷量、对数传热平均温差及由蒸发器的结构型式在表2近似查出

31、的传热系数，粗略的求出蒸发器的传热面积。此外，在冷凝器和蒸发器的计算中，还应包括冷却水和冷冻水流量及阻力的计算，以便为设计冷却水和冷冻水系统提供依据。表2 常用蒸发器的传热系数参数型式制冷剂载冷剂传热系数K(kcal/mh)单位热负荷(kcal/mh)备 注氨卧式壳管式水45050023003000盐水40045020002500直立管式水50055025003500盐水45050020003000螺旋管式水50055025003000氟利昂卧式壳管式水40045020002500盘管式冷水箱水150170盐水100120干式壳管式铜管水50055025004500钢管水3000直接蒸发式表面

32、冷却器空气2535300400迎面风速23m/s而冷库中冷分配设备的选型应根据食品冷加工或冷藏的要求确定，一般应附和下列要求： 所选的冷分配设备的使用条件和技术条件应附和现行的氨制冷装置用冷却设备的要求。 冷却间、冻结间和冷却物冷藏间的冷却设备应采用空气冷却器。 可根据不同食品的冻结工艺要求，选用合理的冻结设备，例如冻结隧道、平板冻结设备、螺旋式冻结设备、流态式冻结设备等。 冻结物冷藏间的冷却设备，宜选用空气冷却器，当食品无良好的包装时，也可采用顶排管、墙排管。 包装间的冷却设备当室温低于5时应选用排管，当室温高于5时，宜采用空气冷却器。 包装间、分割肉间等人员较多的冷间，当采用氨直接蒸发式冷

33、却设备时，必须确保人身安全。冷却设备的选型计算是根据各冷间的冷却设备负荷Ql分别选配冷却设备或另行设计适宜的冷却装置。不论选型或另行设计，都需先算出冷却面积F，其计算公式如下： m2氨光滑项排管和光滑墙排管 传热系数可按下式计算:C1、C2、C3排管的构造系数、管径换算系数和供液方式换算系数。氨立式墙排管和搁架式排管的传热系数k值可参照查下表冷风机的选择计算：表729的数值是用于重力供液系统和氨泵下进上出供液系统冷风机。对于氨泵上进下出供液系统的冷风机，其传热系数可按表729中所查到的值乘以修正系数0.9。氟利昂制冷系统用冷风机的传热系数k值，可按上表729中所需值选用，再乘以0.86的修正系

34、数。排管总长：LF/f排管不能太长：重量太大，安装、固定、检修不便供液量不好控制，供液不均压力降过大解决办法：根据库房具体尺寸及供液允许通路长度分成几组。当t010，氨液分离器液面高于库房中最高一根排管150mm，可直接查表，否则需要修正。液泵供液系统：当管子内径为20mm，再循环倍数为5，可直接查表，否则需要修正。四、其它辅助设备的选择（一） 油分离器的选择计算通常制冷压缩机组配套时生产厂都已提供油分离器，如125系列、100系列等，每台压缩机 都配有油分离器，因而不必另行选配。如果不是配套设备，则需另行选择油分离器。在本设计中，无论压缩机是否有油分离器，都必须自己配置油分离器（对其它辅助设

35、备也同样要自己选配），以了解和熟悉油分离器（及其它辅助设备）的设计和选配过程。选择油分离器可根据进排汽管径进行，一般要求管内汽体流速为1025m/s。或者也可根据油分离器的筒体直径来选择，筒内汽流速度一般要求为0.81.0m/s。两种情况均可按下述公式进行计算：D m式中 D油分离器汽管或筒体直径，米； Vh压缩机理论输汽量，米3/小时； a压缩机输汽系数； v1压缩机吸入汽体的比容，米3/公斤； v2压缩机排出汽体的比容，米3/公斤； w汽管内或筒体内汽体流速，米/秒应该注意的是，为了保证制冷装置运行时的安全、可靠和切换灵活，一台压缩机要有一台油分离器，不应两台压缩机合用一台油分离器。（二）

36、 贮液器的选择计算贮液器的容积是按制冷剂循环量进行计算的。它应满足下述要求：（1）贮液器贮存制冷剂的最大量按每小时制冷剂总循环量1/21/3的计算；（2）考虑到制冷剂受热膨胀可能带来的危险，贮液器贮存制冷剂的最大量不超过本身容积的80。贮液器的容积可按下式计算： 式中 MR液体制冷剂循环量，Kg/h；v液体制冷剂比容，m3/Kg；液体充满度，一般可取0.8。根据计算值的大小，可选用单台或多台并联使用的贮液器。多台并联时应选用相同型号的产品。对于小型制冷系统，由于系统内制冷剂量较少，而又选用了卧式壳管式冷凝器，此时在冷凝器下部空间可考虑贮存一部分制冷剂，一般系统可不再单独设置贮液器。（三） 集油

37、器的选择在氨制冷系统中需要装置集油器，以收集和放出从冷凝器、贮液器、蒸发器等设备底部积存的润滑油。通常几套压缩机可共用一个集油器。氟利昂制冷系统由于油溶解于氟利昂中，没有润滑油管道系统，所以不需要集油器。较大的氟利昂制冷系统只在压缩机排汽管上装油分离器，分离下来的油靠手动阀或浮球阀排回压缩机曲轴箱。集油器一般不进行计算，而是根据经验来选用。目前国内生产三种规格的集油器，当冷冻站标准工况下的制冷量小于250350KW(2030104kcal/h)时，采用直径为150mm的集油器一台；当标准工况下的制冷量为350600KW(3050104kcal/h)时，采用直径为200mm的集油器一台；当标准工

38、况下的制冷量大于600KW(50104kcal/h)时，采用直径为300mm的集油器一台。(四)空气分离器的选择制冷系统由于抽真空不彻底、充灌制冷剂、补充润滑油等会有空气残留或混入，运行、维修时也可能会有空气渗入或产生其它不凝性气体，由于它们的存在，即使数量很少，也会给制冷系统带来很不利的影响。对于氨活塞式制冷系统，为减少排出空气时氨的消耗量，一般均设置空气分离器（不凝性气体分离器）。对于氟利昂活塞式制冷系统，由于空气中氟利昂蒸汽的饱和含量较高，很难将空气分离出来，所有很少单独设置空气分离器，空气排放是用冷凝器上的放空阀。 空气分离器的选择一般不进行计算，而是根据经验选用。当总制冷量在1001

39、04kcal/h(1163KW)以上时，采用Dg50（筒体直径219mm）的空气分离器；当总制冷量在100410kcal/h(1163KW)以下时，采用Dg32（筒体直径108mm）的空气分离器。（四） 急泄氨器的选择在大、中型制冷系统中，系统中的充氨量是较多的。当发生严重事故时，必须将系统中的氨迅速放掉，以保护设备和人身安全，故系统应设置紧急泄氨阀。目前国内生产的紧急泄氨阀为SA25型，各系统均可选用。（五） 过滤器和干燥器的选择过滤器用来清除制冷剂中的机械杂质；干燥器只用于氟利昂制冷系统中，用吸附干燥的方法清除氟利昂中的水份。过滤器、干燥器结构都比较简单，一般制造厂都成套配给，设计中也可按

40、管径的大小来选用。（六） 汽液热交换器的选择在氟利昂制冷系统中，为了提高制冷系统运行的经济性能，改善运行条件，多采用回热循环。为此，系统中须设置汽液热交换器，它由液体制冷剂和汽体制冷剂之间的热负荷所需的传热面积来确定其大小。选型氟利昂制冷装置不设汽液热交换器，把供液管与吸汽管并在一起保温即可。（八）中间冷却器可分为中间完全冷却用中间冷却器和中间不完全冷却用中间冷却器。选择：1.桶体直径 m2.盘管换热面积安装时需要注意：1) 高压氨液进出中间冷却器的接头位置不得弄错。2) 应考虑便于放油，放油管接向集油器。3) 排液管可接向融霜排液桶或低压循环贮液桶。4) 中间冷却器必须包隔热层，但仪表、阀门

41、和液面指示器等应露在隔热层外。5) 液位控制装置的安装高度应使之与氨气出口之间的距离不小于600mm。（九）氨液分离器机房用：库房用：（十）低压循环贮液桶低压循环贮液器用于氨泵供液制冷系统中以贮存低压氨液，同时对进入压缩机前的低压氨气进行气液分离。另外，在冷库系统中还可容纳热氨冲霜时由蒸发部位排出的低压液体。液泵供液系统用，要求：1. 有良好的气液分离作用2. 能容纳可能由管路返回的液体3. 开始循环时，不会断液4. 能容纳冷分配设备中充氨量最多的一间库房融霜时的排液量对于下进上出系统：对于上进下出系统：桶体直径：（十一）排液桶排液器主要用于冷却排管或冷风机热氨冲霜时贮存由冷却排管所排出的氨液

42、、机房氨液分离器所分离出来的氨液、中间冷却器液位过高时排出的氨液一般液泵供液系统不设。（不是绝对）（十二）液泵齿轮泵(1)齿轮泵的输液量是恒定的，它的流量不受压力变化的影响。当设计对系统阻力估计不足能满足所需要的输液量；(2)它的抗气蚀作用的性能较强因此吸入端要求的液柱静压较小；(3)排出压力较高。它的缺点是：(1)由于装配间隙小，要求氨液纯净，不带杂质，否则容易损坏齿轮泵，为此齿轮泵的进液管前必须设置氨液过滤器，以防止脏物进入泵内；(2)齿轮泵出液口关闭后就不能工作，否则将损坏氨泵，故出液管须与泵的入口或低压循环捅相连接，以保护齿轮泵。离心泵(1)叶轮泵和其他形式的离心泵一样，它的流量随输出

43、压头的变化而变化、系统的阻力增加，流量相应降低，因此要求对系统阻力有比较周密的计算；(2)叶轮泵极易受气蚀作用的影响，因此吸入端要求有足够的液柱静压才能保证供液不中断。其优点是平均寿命长，其流量和压头选择范围较大，能满足各种场合的需要。为了保证氨泵的正常运转，以及保护氨泵，在设计布置时应注意采取以下的技术措施：1) 为了防止在氨泵进液管的入口处产生漩涡，将低压循环贮液桶上部的气体带进氨泵，应在管口上装导流片，并使管口沉浸在低压循环贮液桶设计液面线以下300mm。当未装有导流片时，沉浸深度不少于600mm。2) 如为“一桶两条”(常用泵)，宜在低压循环贮液桶下部相对的两侧各自接管，如图所示，以利

44、于减少管道的阻力损失。3) 氨液过滤器局部阻力较大，应装在靠近氨泵的最低位置上，但应有取出滤网进行清洗的可能任。4) 为了能排除氨泵进液管道内的气体，应在进液管上装抽气管，接管位置宜在过滤器与氨泵吸入口之间（齿轮泵），对于离心泵，应根据泵的润滑冷却系统的特点，排除因润滑冷却液体被加热而产生的气体。5) 在氨泵的吸入与排出端之间，装设差压控制器，当氨泵不上液而差压不足时，可以自动切断电源，保护氨泵。6) 氨泵出液管上安装止回阀、压力表以及氨液旁通阀。旁通阀的作用是库房系统供液阀相继关闭后，氨泵输液量超过实际需要时，能使一部分氨液由旁通回入低压循环贮液捅，以免蒸发器内的压力过高。五、 冷冻站房的设

45、计 冷冻站应当按照生产工艺的要求和冷冻站服务对象的分布状况，确定它在工厂厂区的位置。站房应靠近主要冷负荷区，以满足生产要求，缩短管网，节约材料，并给投产后的运行维护管理方面造成有利条件。此外还应考虑以下原则：1、 氨压缩式制冷装置应布置在隔断开的房间或单独的建筑物内，但不得布置在民用建筑和工业企业辅助建筑物内。规模较小的氨冷冻站，也可附设在一些不重要的厂房的一端，但需要用墙隔开，并且机器设备间与厂房不宜直接连通。另一端要尽量避免西晒。氟利昂压缩式制冷装置的冷冻站，可以单独建立，也可以设在空调机房内，或布置在民用建筑、生产厂房及辅助建筑物内，但不宜直接布置在楼梯间、走廊和建筑物的出入口处。2、

46、对近期有发展要求的冷冻站，要预留面积以备增装机组，总管也要考虑后期的需要，而土建可一次完成。对有远景发展要求的冷冻站，通常只考虑在总图上预留扩建端的空地。3、 冷冻站在工厂总图上的位置应考虑避免将其布置在乙炔站、锅炉房、氢氧站、煤气站、堆煤场、易于散发灰尘和有害汽体站房的近处及其下风向。4、 当冷冻站成为全厂的主要用电负荷或者用电负荷较大时，应考虑将站房靠近电源建筑。5、 布置氨冷冻站站房时，考虑到氨系有毒物质，为确保安全，在机器间和设备间的上、下面和直接相邻的四周，不宜建有宿舍、病房、学校、幼儿园、礼堂、餐厅、游艺场所、商店以及其它人多聚众的地方。如果冷冻站附近有要求防震的工艺设备，而冷冻站

47、又不能离开较远时，压缩机及水泵等设备应采取必要的隔震及减震措施。6、 氨冷冻站宜设于单层建筑中，机器间的操作通道不宜超过12米。并设置两个相互尽量远离的出口，其中至少应有一个出口直接对外，冷冻站发门窗一律向外开，亦应考虑设备的安装要求。7、 冷冻站必须有良好的天然采光，其窗孔投光面积和站房地面的比例不应小于16。8、 冷冻站的机器间和设备间，应保持良好的自然通风条件。在设计时应尽量安排好穿堂风或采取其它形式的自然通风措施。氨冷冻站内的机器间和设备间内应保证有每小时不少于三次的通风措施，此外还必须设计有每小时不少于七次换气的事故通风装置。9、 制冷机房的高度，应根据设备情况确定，并应符合下列要求

48、：（1） 对于氟利昂制冷装置，不应低于3.6米；（2） 对于氨压缩式制冷，不应低于4.8米。10、 大、中型制冷站站房可分为机器间和设备间，并应考虑到全厂的具体情况来确定在站房中建有变电间、配电间、水泵间、维修间、储藏间、控制间、值班室等单独的隔间。对于中小型站房，亦可将制冷设备共建在一个房间内。六、制冷设备的布置在布置制冷设备时，应按设备的特点、工艺流程、操作要求等条件决定其布置，既要保证操作、检修的方便，同时要尽可能使设备布置紧凑，以节省建筑面积。 一般情况下，制冷压缩机必须设在室内，并应有减震基础。其它设备则可根据具体情况，布置在室内、室外或敞开式建筑内。但当将蒸发器、贮液器等设备布置在

49、室外时，其布置均应设置防护栏杆或简易的围墙，在设备的顶部必须考虑防雨和遮阳设施。一般情况下，立式冷凝器、油分离器、集油器均布置在室外。在决定设备布置尺寸时，除了要了解设备正常操作场地、空间的要求，以及施工安装、检修对场地和空间的要求外，还要注意某些设备之间必要的高度差。1、 制冷压缩机的所有压力表、温度计和其它仪表，均应设置在操作时便于观察的地方，通常情况下，应使其面向主要操作通道。2、 制冷压缩机的进、排汽阀门的手轮应面向主要通道，其高度设置在1.5米以下，超过此高度时，应在制冷压缩机旁设立便于操作的工作台。3、 制冷压缩机的主轴拔出端，应留有足够的空间，以便于检修时拆拔出主轴。4、 立式冷

50、凝器一般情况下均安装在室外，使其距外墙不宜超过5米。对于夏季通风温度高于32的地区，在室外安装时应设置有遮阳设施。5、 立式冷凝器布置在室外时，应利用其底部的水池作为基础。冷凝器的水池壁与机器房等建筑物墙面，一般情况下应有不少于3米的间距，冷凝器的安装高度，必须使液体制冷剂借助于重力能通畅地流入高于贮液器内。6、 卧式或分组式冷凝器，一般情况下均安装在室内，但也可以安装在室外。布置在室外时，严禁阳光的直射，因此应设置有遮阳设施，布置在室内时，其安装位置一般应考虑到检修时留有能抽出管束的间距，以备更换设备上的管束或者清洗冷凝器之用。如它的一端正巧对准门或窗，则可通过门或窗更换管束，不必另设检修场

51、地。在冷凝器两端必须留有装卸其顶盖的场地。7、 高压贮液器应设置在冷凝器附近，其标高必须保证冷凝器的液态制冷剂能借助重力（液位差）流入贮液器内。8、 洗涤式氨油分离器，氢进液口必须较冷凝器的出液口低200300mm。该氨油分离器的进液管应从冷凝器出液管的底部接出。9、 水箱式蒸发器，通常是布置在站房内，亦有布置在室外者。布置在室内时，可令其一长边靠墙。站房内需布置两台以上的水箱式蒸发器，最好是将其并列在一起布置，于两台设备之间只作单台厚度的保温层。10、 卧式蒸发器一般情况下均布置在室内，对其要求基本上与卧式冷凝器相同。设备布置的间距应满足表3的要求。表3 设备布置的净间距项目间距 (m)主要

52、通道和操作走道的宽度1.5压缩机突出部分与配电盘之间1.5压缩机突出部分之间1.0压缩机突出部分到设备边缘1.0大型冷水机组或冷凝机组之间2.0两台立式冷凝器之间0.50.7两台卧式冷凝器之间0.81.0两台蒸发式冷凝器之间45两台贮液器之间0.50.8两台卧式蒸发器之间1.0水箱式蒸发器两端距墙1.2水箱式蒸发器侧面距墙0.2卧式冷凝器外壁与墙之间0.3非主要通道和非操作走道宽度1.0七、制冷管道设计制冷剂管道的布置要力求简单，符合工艺流程、缩短线路、减少管件，达到减少阻力、泄漏、防止液击降低管材等的耗散，对于氟利昂系统还要考虑回油的问题。此外，还应注意系统切换的灵活性、运行的可靠性和切断检

53、修的可能性。1、 制冷剂管道直径，应按其压力损失相当于制冷剂饱和温度的变化值确定。制冷剂饱和温度的变化值，应符合下列要求：（1） 氟利昂的吸汽管和排汽管，不应大于1；（2） 氟利昂液体管，宜采用0.51；（3） 氨吸汽管、排汽管和液体管，不宜大于0.5。2、 管路布置应便于装设支架。一般管路应尽可能沿墙、柱、梁布置，而且应考虑到便于维修、不影响室内采光、通风及门窗的启闭。非沿墙敷设的架空水平管道，其安装高度（由室内地坪至管底）经过人行通道时，不应小于2米。管道距墙、柱的距离应考虑安装和检修的方便，对保温管道还应考虑保温层的厚度。一般管道外表面或保温层最外层距墙、柱距离不小于150mm。3、 制

54、冷压缩机的吸汽管道和排汽管道设置在同一支架或吊架上时，应将吸汽管道放在排汽管道的下面。数根平行管道之间应留有一定的间距，以便于管道的安装和检修。一般情况下管道间净间距不小于200mm。4、 设置管道时，除特殊要求外，一般情况下液体管道不应有局部向上凸起的管段，汽体管道不应有局部向下的凹陷的管段，以免产生“汽囊”和“液囊”，阻碍流体的流通。5、 从液体主管接出支管时，一般情况下应从主管底部接出。从汽体主管接出支管时，一般情况下应从主管的上部接出。6、 在钢制的支架或吊架上安装低温管道时，应根据保温层的厚度设置经过防腐处理的木垫块，以防止“冷桥”现象的产生。7、 压缩机吸汽管和排汽管的坡度及坡向，应符合下列要