制冷课程设计

1、目录目录0preface1前言1第一章 设计原始资料21.1设计题目 21.2设计参数 2第二章 制冷剂的确定及热力计算 22.1 确定机房总制冷22.2 确定制冷剂的种类22.3 确定冷却方案62.4 确定制冷系统的设计工况6第三章 设备型号及台数确定93.1 制冷压缩机选择93.2 冷凝器选择及冷却水系统计算103.3 蒸发器选择 113.4 辅机设备的计算和选用12第四章 管径及泵的确定144.1 管径确定144.2 水泵的选型计算15参考文献17prefacethe refrigeration engine room which i design is located in guang

2、 zhou of china.refrigerating capacity forair conditioning of building : 1300 kw frozen water supply and return water temperature: water supply temperature is 7 and the return water temperature is 12 meteorological :using the temperature which cant guarantee 50 hours.the dry-bulb temperature is34 and

3、 wet-bulb temperature is 28guang zhou is a big city in the south of china.i use the circulating water of cooling tower as cooling water and use r717 as refrigerants.key word：curriculum design air conditioning refrigeration前 言制冷机房所在地：广州市。空调建筑所需冷量：1300kw。冷冻水供回水温度：供水温度7；回水温度12 。 室外气象资料：不保证50小时室外空调干球温度3

4、4，湿球温度28。 广州是我国南方大城市，冷却水考虑选用冷却塔使用循环水。制冷系统以r717为制冷剂。关键字： 课程 设计 空调 制冷第一章 设计原始资料1.1 设计题目广州某空调用制冷机房设计1.2 设计参数1.2.1空调建筑所需冷量：1300kw1.2.2冷冻水供回水温度：供水温度7；回水温度121.2.3室外气象资料：不保证50小时室外空调干球温度34，湿球温度第二章 制冷剂确定及热力计算2.1确定机房总制冷量制冷系统的总制冷量。空调建筑所需冷量。冷损失附加系数=0.150.2。本课程设计取a=0.2，则：q0=（1+0.2）1.3=1.56mw2.2确定制冷剂的种类2.2.1制冷剂要求

5、空调用制冷属于低温制冷，对制冷剂主要要求如下：（1）具有优良的热力学特性，以便能在给定的温度区域内运行时有较高的循环效率。具体要求为：临界温度高于冷凝温度、与冷凝温度对应饱和压力不要太高、标准沸点较低、流体比热容小、 绝热指数低、单位容积制热量较大等。 （2）具有优良的热物理性能 具体要求为：较高的传热系数、较低的粘度及较小的密度。 （3）具有良好的化学稳定性 要求工质在高温下具有良好的化学稳定性，保证在最高工作温度下工质不发生分解。 （4）与润滑油有良好互溶性 （5）安全性 工质应无毒、无刺激性、无燃烧性及爆炸性。 （6）有良好的电气绝缘性 （7）经济性 要求工质低廉，易于获得。 （8）环保

6、性 要求工质的臭氧消耗潜能值（odp）与全球变暖潜能值（gwp）尽可能小，以减小对大气臭氧层的破坏及引起全球气候变暖。2.2.2 制冷剂的种类制冷剂的种类很多，但制冷工程中常用的主要有以下几种：a.氨（代号：r717） 氨是目前使用最为广泛的一种中压中温制冷剂。氨的凝固温度为-77.7，标准蒸发温度为33.3，在常温下冷凝压力一般为1.11.3mpa。氨有很好的吸水性，即使在低温下水也不会从氨液中析出而冻结，故系统内不会发生“冰塞”现象。氨对钢铁不起腐蚀作用，但氨液中含有水分后，对铜及铜合金有腐蚀作用，且使蒸发温度稍许提高。因此，氨制冷装置中不能使用铜及铜合金材料，并规定氨中含水量不应超过0.

7、2%。 氨的比重和粘度小，放热系数高，价格便宜，易于获得。但是，氨有较强的毒性和可燃性。若以容积计，当空气中氨的含量达到0.5%0.6%时，人在其中停留半个小时即可中毒，达到11%13%时即可点燃，达到16%时遇明火就会爆炸。因此，氨制冷机房必须注意通风排气，并需经常排除系统中的空气及其它不凝性气体。 总上所述，氨作为制冷剂的优点是：易于获得、价格低廉、压力适中、单位制冷量大、放热系数高、几乎不溶解于油、流动阻力小，泄漏时易发现。其缺点是：有刺激性臭味、有毒、可以燃烧和爆炸，对铜及铜合金有腐蚀作用。 b.氟利昂-22（代号：r22） r22也是烷烃的卤代物，学名二氟一氯甲烷，分子式为chclf

8、2，标准蒸发温度约为41，凝固温度约为160，冷凝压力同氨相似，单位容积标准制冷量约为454kcal/m3。 r22的许多性质与r12相似，但化学稳定性不如r12，毒性也比r12稍大。但是，r22的单位容积制冷量却比r12大的多，接近于氨。当要求4070的低温时，利用r22比r12适宜，故目前r22被广泛应用于4060的双级压缩或空调制冷系统中。 c. r-134a(代号：r134a） 分子式 ： ch 2 fcf 3 （四氟乙烷） ，分子量 ：102.03 沸点 ：-26.26 ， 凝固点 ：-96.6c ，临界温度 ：101.1 ，临界压力 ：4067kpa 。饱和液体密度 ：25 ， 1

9、.207g/cm 3 ，液体比热 ：25 ， 1.51kj/(kg) 。溶解度 ( 水中， 25 ) ：0.15% ，临界密度 ：0.512g/cm3 。破坏臭氧潜能值（ odp ） ：0 ， 全球变暖系数值（ gwp ） ：0.29 。沸点下蒸发潜能 :215 kj/kg 。r134a作为r12的替代制冷剂，它的许多特性与r12很相像。 r134a的毒性非常低，在空气中不可燃，安全类别为a1，是很安全的制冷剂。 r134a的化学稳定性很好，然而由于它的溶水性比r22高，所以对制冷系统不利，即使有少量水分存在，在润滑油等的作用下，将会产生酸、二氧化碳或一氧化碳，将对金属产生腐蚀作用，或产生“镀

10、铜”作用，所以r134a对系统的干燥和清洁要求更高。r134a对钢、铁、铜、铝等金属未发现有相互化学反应的现象，仅对锌有轻微的作用。 r134a 是目前国际公认的替代 cfc-12 的主要制冷工质之一，常用于车用空调，商业和工业用制冷系统，以及作为发泡剂用于硬塑料保温材料生产，也可以用来配置其他混合致冷剂，如 r 404a 和 r 407c 等。 d. r-404a制冷剂 物化特性：r404a是一种不含氯的非共沸混合制冷剂，常温常压下为无色气体，贮存在钢瓶内是被压缩的液化气体。其 odp 为 0 ，因此r404a是不破坏大气臭氧层的环保制冷剂。主要用途：r404a 主要用于替代 r22 和 r

11、502 ，具有清洁、低毒、不燃、制冷效果好等特点，大量用于中低温冷冻系统。 e. r-410a制冷剂 物化特性：常温常压下， r410a 是一种不含氯的氟代烷非共沸混合制冷剂，无色气体，贮存在钢瓶内是被压缩的液化气体。其 odp 为 0 ，因此r410a是不破坏大气臭氧层的环保制冷剂。 主要用途：r410a 主要用于替代 r22 和 r502 ，具有清洁、低毒、不燃、制冷效果好等特点，大量用于家用空调、小型商用空调、户式中央空调等。 f.混合共沸制冷剂，目前尚不公开配方，用在复叠式制冷机中，在空气冷凝的前提下，蒸发温度可以达到-150度左右。根据以上制冷剂的特点和对制冷剂的要求，结合本工程的实

12、际情况，选择r717作为制冷剂。2.3 确定冷却方案水冷式，能效比高，需要专门的机房、冷却塔或地源热泵并要专人管理 。风冷式，结构简单，安装方便，适合不能安装冷却塔或地源热泵的地方，使用方便不过能效比没有水冷的高。考虑到负荷较大，为了满足经济合理的要求，采用水冷式。2.4 确定制冷系统的设计工况（1）蒸发温度蒸发温度宜比冷冻水出口干球温度低46，本设计取5。=7（46）=75=2（2）冷凝温度冷凝温度可用下式计算：式中 冷却水进冷凝器的温度，； 冷却水出冷凝器的温度，。而冷却水进水温度可按下式计算：=28+（）=28 +4=32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。=+

13、(24)=32+3=35=39.5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，过热度为38，本设计选5。 =+5=7 过冷温度：过冷度取4.5 =4.5=35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；查r717gp-h图可知，以下状态点的参数，列入下表：状态点温度绝对压力mp比焓值kj/kg比容m3/kg120.4631458.90.268170.4631471.20.2742941.5361637.1 0.108239.51.5361475.9339.51.536388.53351.536367.10.0172420.4632

14、09.50.0156420.463367.10.0475单位质量的制冷能力 q0=h1-h4=1471.2-367.1=1104.1kj/kg单位质量的冷凝负荷qk=h2-h3=1637.1-367.1=1270.0kj/kg制冷剂的质量流量 mr=o/ q0=1.41kg/s制冷剂的体积流量待添加的隐藏文字内容1vr= mrv1=1.410.274=0.386m3/s冷凝器负荷k= mr qk=1.41kg/s1270.0kj/kg=1790.7kw压缩机理论耗功率pth=mr(h2-h1)=1.41（1637.1-1471.2）=233.9kw理论制冷系数th=o/ pth=1560/23

15、3.9=6.67制冷效率r=th/c=6.67（39.5-2）/(2+273.15)=0.909第三章 设备的型号及台数的确定3.1制冷压缩机选择考虑到设备初投资，维护及管理，本设计压缩机台数取2台。则每台压缩机在设计工况下的制冷量为：q=o /2=1560/2=780kw故蒸发器的蒸发量为v1=gv3.6=46.6 m3/h根据制冷量和压缩机性能曲线，选择温岭市京奥制冷设备有限公司生产的系列氨制冷压缩机型号为812.5a型压缩机，性能曲线如下：查以上性能曲线，知所选压缩机的实际制冷量为q=800kw满足要求。3.2冷凝器的选择及冷却水系统计算3.2.1冷凝器型式的选择冷凝器型式应根据制冷剂和

16、冷却介质（水或空气）的种类及冷却介质的品质优劣而定。在冷却水质较好的地区，且放在室内，无低温可能，宜采用卧式壳管式冷凝器。冷凝器的台数参考压缩机的台数，取两台。冷凝器的传热面积计算传热温差为= 5.87式中：t1、t2-冷却剂进、出口温度；tk-冷凝温度。 冷却水的流量为：m=142.53kg/s每台冷凝器的流量为m/2= 71.27kg/s3.2.2冷凝器型号的确定及其传热系数的计算（1）选择冷凝器型号查常用冷凝器的传热系数表，由于采用卧式冷凝器，查空调与制冷技术手册，第789页，查得传热系数k为700-900w/m2k,取800 w/m2k，算得： =4.7 kw/ m则对每台冷凝器=19

17、0.5m为本证再冷度的要求，需要在原有的面积基础上，增加20%，190.51.2=228.6m2。查上海冷气机厂辅机样本，得到下列型号：产品型号 冷凝外径长度32水通路数 接管通径（mm） 重量面积（mm） （mm） 无缝（m2） 钢管 进气 出液 进口出口 wn-250/8250122857045128dg125dg70dg15082003.3蒸发器的选择当采用壳管式蒸发器时，宜采用水卧式壳管式蒸发器。则每台蒸发器的制冷量即为一台压缩机的制冷量=785kw=7.21m=37.5kg/s总管流量75kg/s查常用蒸发器传热系数k表，由于采用卧式蒸发器，查空调与制冷技术手册，第800页，查得传热

18、系数k为450-500w/m2k,取475w/m2k，算得： =4757.21=3424.7w/m2=3.425kw/m2蒸发每台面积=/=785/4.25=177.4 m查上海冷气机厂辅机样本，得到下列型号：蒸 发外 径 长 度 水 通 接 管 通 径（mm） 产品型号 面 积(mm)(mm)路 数 (m2)进 液 回气 进/出水 放 油 压力表 wz-180/818089668148dg25dg150dg150dg15dg63.4辅助设备的计算和选用3.4.1油分离器的选择计算根据压缩机台数取油分离器台数为两，一台压缩机配一台油分离器。并选用离心式油分离器。压缩机理论输汽量：vh=1560

19、/0.9/(11040.274)36002=827.6m3/h查实用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。p156得压缩机输汽系数a =0.782，取筒体内汽体流速w=0.9 m/s则d =0.361m查制冷与空调设备手册采用离心式有分离器，lyd-125 ,d=400mm3.4.2贮液器的选择计算液体制冷剂循环量：mr=1.41 kg/s；液体制冷剂比容v=0.00172m/kg；取液体充满度=0.8.贮液器的容积可以用以下公式计算取1/2.5,代入数值得：3600 =4.36m查制冷与空调设备手册p536(上冷)选择za-4.8一个。参数如下所示：容积 外径

20、长度 接 管 通 径（mm） 重量 产品型号 (m3)(mm)(mm)压力平衡 泄氨(kg)进液 出液 放油 压力表 安全阀 排污 液面计 za-4.84.612284290dg100dg80rc3/4”rc1”rc1/4”rc3/4”rc1/4”20983.4.3集油器的选择通常几套压缩机可共用一个集油器。集油器一般不进行计算，而是根据经验来选用。本设计选用型号为y-300的集油器,参数如下：产品型号附件名称直角式截止阀压力表1.5级mpa直角式压力表阀液面计地脚螺栓每台数量31114组jy-300150.254l-500m16300用途说明进油、放油、回气 3.4.4空气分离器的选择空气分

21、离器的选择一般不进行计算，而是根据经验选用。本设计选择两台型号kf-20的空气分离器,主要参数如下：。产品型号 外径（mm） 长度(mm)接管通径（mm） 重量(kg)进液 回气 混合气体进口 出液 放空气 kf-20260120020202025652 3.4.5膨胀阀的选择由蒸发器进液管径mm，选dg25节流阀；直径dg=25mm。一般以接管的直径选定因为节流阀进液管径=25mm ，选ggf-25。 第四章 管径及泵的确定4.1管径的确定由于氨对铜管具有腐蚀作用，所以制冷系统中的制冷剂管道一律使用无缝钢管，制冷剂在管道内的允许流速与选择流速如下表所示：管道名称排气管吸气管冷凝器至贮液器的液

22、体管贮液器至节流阀的液体管允许值152510200.50.51.25选择值20150.51有参数计算表里，查到比容和流量，根据公式：得结果如下：管道名称假定流速m/s总管流量kg/s比容m3/kg管道计算直径（mm）确定管径排气管（总管）201.40.10898.51084.0吸气管（总管）151.40.2741812196.0排气管（分管）200.70.10869.6703.5吸气管（分管）150.70.2741281334.0冷凝器至贮液器的液体管（总管）0.51.40.01722492737.0贮液器至节流阀的液体管（总管）11.40.01721762196.0冷凝器至贮液器的液体管（分管）0.50.70.01721762196.0贮液