制冷课程设计 徐向均 081307104

1、课程设计成果说明书题 目： 冷冻水制冷系统设计 学生姓名： 徐向均 学 号： 081307104 学 院： 东海科学技术学院 班 级： C08建环（1）班 指导教师： 韩志 浙江海洋学院教务处 2011年5月1日浙江海洋学院课程设计任务书20102011学年 第 2 学期学院 东科 班级 C08建环（1）班 专业 建筑环境与设备工程 学生姓名(学号)课程名称冷热源工程课程设计设计题目冷冻水制冷系统设计完成期限自 2011 年 6 月 20 日至 2011 年 6 月 26 日 共 1 周设计依据1、需方提供的设计任务书；2、国家主要规范和行业标准(1)采暖通风与空气调节设计规范GB50019-

2、2003；(2)民用建筑设计防火规范GB50045-95(2001版)；(3)民用建筑热工设计规范GB50176-93；(4) 全国民用建筑工程设计技术措施暖通空调动力；3、设计参数（1）气象资料；（2）需冷量，供水回水温度，冷却水进水温度等设计要求及主要内容冷冻水工艺需冷量 Q0=（150+50N）KW，N是每位同学学号最未二位数；载冷剂工质为冷媒水；冷媒水采用封闭系统；其供水温度t1=+5，回水温度t2=+10。冷凝器采用水冷却式，冷却水进水温度t1w=32，系统流程见附图。1、根据设计要求和任务，合理拟定制冷系统总体方案。2、根据制冷系统设计方案要求，选择制冷剂、制冷压缩机、膨胀阀等部件

3、。3、依据热力学、传热学及流体力学原理，设计计算制冷换热器（主要是冷凝器和蒸发器）。4、每个学生要提交设计说明书、设计计算书一份。参考资料1、冷热源工程张祉佑主编. 机械工业出版社 19872、空气调节用制冷技术第二版 彦启森 主编 建筑工业出版社 1999.83、制冷工程设计手册中国建筑工业出版.19784、船舶设计实用手册.第六分册.冷藏通风.国防工业出版社.19755、空调与制冷技术手册陈沛霖 主编 同济大学出版社 1992.36、大连冷冻机厂.上海冷冻机厂.产品样本指导教师签字日期浙江海洋学院课程设计成绩评定表20102011学年 第2学期学院 东科学院 班级 C08建环（ ）班 专业

4、 建筑环境与设备工程 学生姓名(学 号) 徐向均081307104课程设计名 称冷热源工程题 目冷冻水制冷系统设计指导教师评语设计方案基本正确，内容较为完整，概念清晰，分析清楚，计算基本正确，语句基本通顺。说明书较为完整、正确，具有一定的应用价值并符合规范化程度。基本掌握基础理论和专业知识，能对数据进行处理，具有一定程度的计算机操作能力。设计图纸方面，能完成规定的设计任务。图纸内容表达清晰，布局合理，线条粗细均匀，标注及注释规范性尚好，并符合国家标准。论文格式，能较好地按规定格式排版和打印，内容装订顺序正确，但尚存在着局部问题。参考文献，在原文中标出引注，基本按标准形式书写。有一定的独立工作能

5、力，能查阅和利用技术资料，能运用计算机。学习态度端正，遵守学习纪律，遵守作息时间，不迟到、早退和旷课。指导教师签名： 年 月 日答辩评语及成绩：课题自述：自述思路清晰，有条理，基本能把做的设计工作讲解清楚。说明书撰写质量：能按规定格式排版和打印，装订顺序正确，但存在局部问题。参考文献，在原文中标出引注，基本按标准形式书写。图纸质量与完成情况：能完成规定的要求，设计内容正确，布局合理，线条粗细均匀，标注及注释规范性好，并符合国家标准。回答问题情况：基本能回答提出的问题。成绩： 答辩小组教师签名： 年 月 日目 录1设计资料42设计说明42.1确定制冷剂种类和系统形式42.2制冷系统的设计工况确定

6、42.3制冷系统热力计算42.4卧室壳管式蒸发器设计52.5冷凝器计算63设计过程83.1确定制冷剂种类和系统形式83.2制冷系统的设计工况确定83.3制冷系统热力计算83.4卧室壳管式蒸发器设计113.5冷凝器计算12结束语15参考文献151设计资料冷冻水工艺需冷量Q0=（150+504）=350KW;载冷剂工质为冷媒水；冷冻水采用封闭系统；其供水温度t1=5，回水温度t2=10。冷凝器采用水冷却式，冷却水进水温度t1w=32。2设计说明2.1确定制冷剂种类和系统形式制冷剂为氨；采用单级蒸汽压缩式制冷；供冷方式为直接供冷；冷凝器的冷却方式水冷却。2.2制冷系统的设计工况确定确定蒸发温度t0、

7、冷凝温度tk、过冷温度trc、吸气温度tx，绘制制冷LgP-h图并查出个点参数。2.3制冷系统热力计算2.3.1各个参数计算计算制冷过程的单位质量制冷量、单位容积制冷量、制冷剂质量流量、制冷剂体积流量、冷凝器的热负荷、压缩机的理论功率和理论制冷系数。2.3.2选配制冷压缩机由冷量换算公式计算制冷量，选择制冷压缩机并确定制冷压缩机配用的电动机功率。2.3.3计算节流阀公称直径1 (2-1) (2-2) 式中G质量流量（kg/h）；A通道截面积（cm2）；l截流阀前液体的密度（kg/m3）； Pv截流阀前后的压力差（Pa）； Co流量系数；6节流阀出口状态下汽液混合物的比容（m3/kg）。2.4卧

8、室壳管式蒸发器设计2.4.1计算冷冻水侧放热系数2 (2-3)式中：水的导热系数W/(mk)；dw传热管外径（m）； u冷却水流速（m/s）； v水的动力粘滞系数（m2/s）；Pr普朗特常数。2.4.2计算制冷剂侧的放热系数 (2-4)式中：g重力加速度（m/s2）；氨的导热系数W/(mk)；体积膨胀系数；dw传热管外径（m）；v氨的动力粘滞系数（m2/s）；Pr普朗特常数；t壁面与蒸发温度的差值（）；2.4.3计算传热系数：K= (2-5)式中w、n分别是管外和管内的放热系数（W/m2k）；管壁及管壁附着物热阻，氨侧污垢热阻为4.310-4（m2K/W）,水侧污垢热阻为1.2310-4（m2

9、K/W）； 肋片系数，可取管外径与管内径之比（即）。2.4.4计算蒸发器的传热面积：A= (2-6)式中：Q0蒸发器的热负荷( KW)；K 蒸发器的传热系数 kW/(m2K)；t制冷剂与载冷剂的对数平均温差()。其中传热温差:在蒸发器中制冷剂和载冷剂之间的温差按对数平均温差计算: (2-7)式中：t1载冷剂进蒸发器的温度()；t2载冷剂出蒸发器的温度()；t0蒸发温度()。计算载冷剂循环量： (2-8)式中：cp载冷剂的比热容kJ/(kgk)；t1 、t2载冷剂进出蒸发器的温度 ()。2.5冷凝器计算2.5.1冷凝器热负荷计算Qk =MRqk=MR（h3-h5） (2-9)式中：MR制冷剂质量

10、流量（kg/s）；qk冷凝器单位质量冷负荷（kJ/m）。2.5.2估算冷凝器传热面积与水量 (2-10)式中：Qk冷凝器的热负荷( KW)；K 冷凝器的传热系数，取K=700kW/(m2K)；t传热平均温差()。传热温差： (2-11)式中：tw1冷却水进口温度()；tw2冷却水出口温度()；tk 冷凝温度()。冷却水循环量： （2-12)式中：cp冷却水的比热容kJ/(kgk)；t1 、t2冷却水进出进出口温度 ()。2.5.4水侧放热系数计算2 （2-13) （2-14) （2-15)式中tw1冷却水进水温度（）；tw2冷却水出水温度（）；B系数；w载冷剂流速，取1.5m/s；dn管道内直

11、径（m）。2.5.5制冷剂侧放热系数计算 （2-16) （2-17) （2-18)式中冷凝潜热，由冷凝温度而定（kJ/kg）； 密度（kg/m3）； g重力加速度，g=9.8m/s2；导热系数W/(mk)；动力粘滞系数（pas）；B系数；dn管道内直径（m）；two壁温（）。2.5.6传热系数计算与实际所需冷凝面积K= （2-19)式中w，n分别为制冷剂的凝结放热系数和水侧的放热系数（W/m2k）；R1，R2分别为油膜热阻和水垢热阻（m2K/W）；dw，dn分别为传热管的外径和内径（m）。3设计过程3.1确定制冷剂种类和系统形式制冷剂为氨；采用单级蒸汽压缩式制冷；供冷方式为直接供冷；冷凝器的冷

12、却方式水冷却。其循环原理图见图1。图1 制冷系统循环原理图3.2制冷系统的设计工况确定(1)蒸发温度t0比冷冻水供水温度低4-6，即: t0=550(2)冷凝温度tk比冷却水进出口平均温度高5-7，取立式壳管式冷凝器冷却水进出口温差为3，则tk(3)过冷温度trc比冷凝温度低3-5，取过冷度为5，则trc=40-5=35 (4)吸气温度tx比蒸发温度高5 ，即tx=0+5=5 (5)制冷系统采用间接式，取附加系数为10%，制冷系统的制冷量为Q0= Q01.1=12501.11=1375 KW图2 制冷循环LgP-h图3.3制冷系统热力计算3.3.1各个参数计算(1）单位质量制冷量：qo=h1-

13、h4=1790-660=1130 kJ/kg(2）单位容积制冷量：qv=kJ/m3 (3）制冷剂质量流量： MR=kg/s(4）制冷剂体积流量：VR= MRv2=0.30.31=0.093 m3/s(5）冷凝器的热负荷：Qk=MR(h2-h3)=0.3(1980-660)=396 kJ/kg(6）压缩机的理论功率：Pth=MR(h2-h1)=0.3(1980-1790)=57 Kw(7）理论制冷系数：3.3.2选配制冷压缩机1）计算压缩机制冷量查得冰山牌6A W-17型制冷压缩机的标准制冷量Q02=384 kW5，在t0=0，tk=40时，从换算系数表查得冷量换算系数ki=1.84，该台制冷机

14、换算后的制冷量为:Q0b2=kiQ02=1.84384=707kW确定选用冰山牌6W-17型制冷压缩机各2台，其制冷量为:Q0=Q0b12=7072=1414kW1250kW，满足要求。2）确定制冷压缩机配用的电动机功率（1）理论功率Pth：Pth=MR2wth=kW（2）指示功率Pi：,查制冷技术取得i=0.75Pi= kW（3）轴功率Pe：从制冷技术取m=0.85，则Pe= kW查有关资料得6W-17型制冷压缩机配用的电动机功率为200W，故满足要求。3.3.3计算节流阀公称直径G=式中A通道截面积 c截流阀前液体的密度 pv截流阀前后的压力差 Co流量系数 取0.35；Pv=15.3-3

15、.0=12.3bar=12.310Pa ；c=579.47kg/m3 Gmax=10373.4D又因为 Gmaxq0Qo所以 10373.4D11251250Dn10.3 mmA=选择Dn时，一般考虑使Gmax在1.52.0Qo之间所以取Dn为14所以G=10373.4 D=10373.4（14）2=2.03kg/s=19.16m3/s由下表可确定浮球式膨胀阀的公称直径为32mm表1 浮球式膨胀阀规格公称直径Dg（）1015202532流量（L/min）033.787.5611.31518.928.43.4卧室壳管式蒸发器设计采用满液式卧式壳管蒸发器，传热管采用323.0mm的无缝钢管，排列采

16、用正三角形错排，冷冻水流速为1.5m/s6。3.4.1计算冷冻水侧放热系数根据冷冻水平均温度查水的物性参数为：=999.8 kg/m3，=1.42710-6m2/s，=0.568 W/(mk)，Pr=10.56，cp=4.196kJ/（kgk），属于紊流。则水侧放热系数为：3.4.2计算制冷剂侧的放热系数根据t0=0查物性表得：=，=0.551 W/(m2k)，v=1.78910-6m2/s，Pr=13.67则制冷剂侧放热系数为： 3.4.3计算传热系数3.4.4计算蒸发器的传热面积传热温差传热面积3.4.5计算载冷剂循环量 3.4.6蒸发管计算冷冻水流速对氨蒸发器一般取1.0到1.5m/s,

17、所以取管内水流速V=1.5m/s，则每一流程的管子根数n为：，取n=21蒸发管总长度总根数，取流程数，取流程数实配蒸发面积选用DWZ-360型卧式蒸发器，传热面积为360m2。水泵选用200QJ潜水泵，流量为200m3/h。3.5冷凝器计算 选用立式壳管式冷凝器，冷却水进水温度为32，出水温度为36，冷却水流速为1.5m/s。传热管采用323.0mm的无缝钢管，排列采用正三角形错排。3.5.1冷凝器热负荷计算Qk=MR(h2-h3)=0.3(1980-660)=396KW3.5.2估算冷凝器传热面积与水量 传热温差=5.78查表取K=800W/（m2K），则管子根数 3.5.3水侧放热系数计算

18、 ； ； 式中tw1冷却水进水温度（）；tw2冷却水出水温度（）；B系数；w载冷剂流速，取1.5m/s；dn管道内直径（m）；则W/m2k3.5.4制冷剂侧放热系数计算根据tk=40查物性表得：=1098.71 kJ/kg，=0.4371 W/(m2k)，=579.5 kg/m3，=1.15210-4 pas根据热平衡原理得：解得壁温为：two=38.2则制冷剂侧放热系数为：3.5.5传热系数计算K=3.5.6 计算传热面积所需面积：管子根数： 校核单位面积热负荷：选用冰山牌LNA-370型立式冷凝器1台，每台冷凝器传热面积为370m2。参考图纸：冷冻机房布置图结束语完成了这个课程设计,我学到了很