课程设计师姐

1、东莞职业技术学院 制冷工艺课程设计说明书 机电工程系 系部-2014级制冷一班 班级-赖润靖 姓名-201430430118 学号-陈健、成志明 指导老师-西安某综合楼空调系统制冷机房工程设计摘要本设计西安市某综合楼通风空调工程设计，总建筑面积为13000平米，空调面积约为10000平米。本设计的主要内容有：设备选型、水系统水力计算等。本设计总负荷为1100KW，冷媒水系统采用一次泵系统，冷媒水系统采用一次泵系统，冷媒水系统最不利环路管路及末端空气处理设备的总阻力为250KPa。请做该综合楼制冷站系统设计。关键词：制冷系统设计 冷水机组 一次泵系统 管路设计前言本课程设计是制冷工艺设计课程的重

2、要教学环节之一，通过这一环节进一步了解常规空调设计的内容、程序和基本原则，学习设计计算的基本步骤和方法，熟悉相关的规范，培养独立工作能力和解决实际工程问题的能力；也是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。本设计的任务是西安市某综合楼制冷站的设计，根据业主的要求和设计规范来进行设计，主要是设备的布局以及管道的布置。目录第一章 设计原始资料51.1 课题任务51.2 建筑概况51.3室外气象参数5第二章 冷水机组的选型6第三章 管路的设计73.1 空调管路系统设计原则73.2 水管管径的确定83.2.1 冷冻水管管径的确定83.2.2 冷却水管管径的确定8第四章 冷却塔的选型9第五章 水泵的选择

3、95.1 冷冻水泵的确定95.2 冷却水泵的确定105.3 补水泵的确定11第六章 分集水器的选型12第七章 辅助设备的选型137.1定压罐137.2 全自动软化水装置137.3 软化水箱147.4电子水处理器14第八章 制冷机房布置148.1技术要求148.2建筑布局要求158.3设备、管路布置设计158.4设备的隔振与降噪168.5设备、管道和附件的防腐和保温16总结18参考文献1918第一章 设计原始资料1.1 课题任务本工程为西安市某综合楼，其总建筑面积为13000平米，建筑地上高度为36.5米，主要分为商场、餐厅、办公室和客房；地下室为机房、水泵房、配电室等，面积为长16米，宽12米

4、，层高4.2米，屋顶面积也为长16米，宽12米。空调面积约为10000平米，空调冷负荷为1100KW。冷媒水系统采用一次泵系统，冷媒水系统最不利环路管路及末端空气处理设备的总阻力为250KPa。请做该综合楼制冷站系统设计。1.2 建筑概况本建筑为陕西省西安市某综合楼，是一个建筑组成复杂、用途各不相同的多功能建筑。总建筑面积为13000平米。此建筑有多种功能，地下一层有制冷机房、泵房等，建筑主要是商场、餐厅、办公室、客房。1.3室外气象参数本综合楼地处陕西省西安市。西安地处我国西北地区，四季分明，夏热冬冷，春秋短暂，雨量大。 西安的室外空气气象参数如表：纬度(北）海拔m大气压力kpa室外平均风速

5、m/s室外计算干球温度冬季室外计算相对湿度%夏季室外计算湿球温度34°18396.6冬季夏季冬季夏季冬季夏季672697.8795.921.82.2-835.2 室内设计参数表项目夏季冬季干球温度相对湿度气流速度m/s干球温度相对湿度气流速度m/s商场28600.316500.3餐厅27550.317500.3办公室27550.318500.3客房27550.318500.3第二章 冷水机组的选型 常用的制冷机可分为压缩式和吸收式两大类，压缩式包括：离心式、螺杆式、活塞式。吸收式包括：蒸汽式、热水式和直燃式。本设计欲选用螺杆式制冷机组，其主要优、缺点如下：一、优点 （一）与活塞式相比

6、，结构简单，运动部件少，无往复运动的惯性力，转速高，运转平稳，振动小，中小型密闭式机组的噪声较低，机组重量轻； （二）单机制冷量较大，由于缸内无余隙容积和吸、排气阀片，因此具有较高的容积效率，单级活塞式压缩比通常不大于10，且容积效率随压缩比的增加急剧下降，而螺杆式容积效率高，压缩比可达20，且容积效率的变化不大COP高； （三）螺杆式易损件少，零部件仅为活塞式的十分之一，运动可靠便于维修，调节方便，制冷量可通过滑阀进行无级调节； （四）对湿冲程不敏感，允许少量液滴入缸，无液击危险； （五）制冷剂为R134a制冷机产品，毒性低，ODP为零。 二、缺点 （一）单机容量比离心式的小； （二）转速比

7、离心式的低，润滑油系统比较庞大和复杂，耗油量大，噪声比离心式高； （三）部分负荷下的调节性能差，特别是在60%以下负荷运行时，性能系数COP急剧下降，宜在60%100%负荷范围内运行。 开利30HXC螺杆冷水机组的特点有无氯、高效、可靠性高、易于维护、运行成本低以及噪音低等，是各个场合中央空调系统首选的冷水机组 本工程总制冷量为1100KW，经综合考虑，选两台开利牌30HXC165B型冷水机组，其性能参数如下表:表1 30HXC165B型冷水机组性能参数项目单位参数制冷量KW574压缩机型式半封闭螺杆式数量台2启动方式Y-蒸发器型式壳管式进出口水温12/7水压降kpa50流量m3/h99进出口

8、径mm125冷凝器型式壳管式进出口水温32/37水压降kpa71流量m3/h120进出口径mm125电源380V-3PH-50HZ输入功率KW122额定功率KW214最大启动电流A324机组重量Kg2520运行重量Kg2685外型 尺 寸长mm2988宽mm980高mm1816第三章 管路的设计3.1 空调管路系统设计原则 （一）空调管路系统应具备足够的输送能力，例如，在中央空调系统中通过水系统来确保流过每台空调机组或盘管空调器的循环水量达到设计流量，以确保机组的正常运行； （二）合理布置管道。管道的布置要尽可能地选用同程式系统，虽然初投资略有增加，但易于保持环路的水力稳定性，若采用异程系统时

9、，设计中应注意支管间的压力平衡问题。 （三）确定系统的管径时，应保证能输送设计流量，并使阻力损失和水流噪声小，以获得经济合理的效果。众所周知，管径大则投资多，但流动阻力小，循环泵的耗电量就小，使运行费用降低，因此，应该确定一种能使投资和运行，费用之和为最低的管径。同时，设计中要权蘅大流量小温差问题，这是管路系统设计的经济原则。 （四）设计中，应进行严格的水力计算，以确保各个环路之间符合水力平衡要求，使空调水系统在实际运行中有良好的水力工况和热力工况。 （五）空调管路系统应能满足中央空调部分负荷运行时的调节要求。 （六）空调管路系统设计中要尽可能多地采用节能技术措施。 （七）管路系统选用的管材，

10、配件要符合有关的规范要求。 （八）管路系统设计中时要注意便于维修管理，操作，调节方便。3.2 水管管径的确定 水管管径d由下式确定： 式中W-水流量m3/h v-水流速m/s d-管道内径m水管流速表部位水泵压出口水泵吸入口主干管一般管道向上管道流速m/s2.43.61.22.11.24.51.5301.03.03.2.1 冷冻水管管径的确定 查空气调节表8-2将管内水流速控制到推荐值范围内查得管径为DN200，管内流速2.85m/s，单位长度摩擦阻力为471pa/m3.2.2 冷却水管管径的确定 查空气调节表8-2将管内水流速控制到推荐值范围内查得管径为DN200，管内流速2.85m/s，单

11、位长度摩擦阻力为471pa/m第四章 冷却塔的选型冷却塔流量式中：L-冷却塔的流量m3/h Q-系统需要的冷却的冷量KW c-水的比热容kg/ -冷却塔进水温度 -冷却塔出水温度所以 根据冷水机组与冷却塔一一对应的原则，查看设备选型手册，选用上虞市奥帅制冷工业有限公司生产的IY系列圆形逆流式冷却塔两台，型号TY-150T，冷却水量150m3/h,风量69000m3/h，直径2135mm，电机功率3.75KW，进出水管DN150，满排水管DN50，补水管DN25，进口压力为99400pa，塔高3315mm，干重860kg。第五章 水泵的选择5.1 冷冻水泵的确定冷冻水泵的流量式中：L-冷冻水泵的

12、流量m3/h Q-水冷机组的制冷量KW C-水的比热容kg/ -机组进水温度 -机组出水温度所以冷冻水泵的扬程式中：H-冷冻水泵的扬程m k-安全系数，取1.051.15 -蒸发器的阻力损失 -沿程阻力 -局部阻力 -设备局部阻力 由于冷媒水系统最不利环路管路及末端空气处理设备的总阻力为250KPa，即是+是250Kpa所以 根据流量247.548m/s，扬程33.66m，冷水机组与冷冻水泵一一对应原则，查设备选型手册，选用上海中球泵业有限公司生产的ISW125-200B型卧式离心泵两台。每台水泵额定流量138m3/h，扬程37.4m，电机功率22.00kw，效率75%，汽蚀余量5.5m，转速

13、2900r/min，重量320kg，外形尺寸（长×宽×高，mm）：831×586×645。5.2 冷却水泵的确定冷却水泵的流量式中：q-冷却水量 k-安全系数，取1.051.15 -冷水机组要求的冷却水量所以 冷却水泵的扬程式中：H-冷却水泵的扬程m k-安全系数，取1.051.15 -冷凝器的阻力损失 -冷却水系统管路及构件的阻力损失之和 -冷却塔布水装置需要的压力降 -冷却塔集水盘水面至布水装置的垂直高度 冷水机组的配管直径为125mm，支管流速为3m/s，配管总长度约为25m。冷却水泵的配管为150，支管流速为1.6m/s，配管总长度约为25冷却塔

14、的配管为200mm、冷却水总管为200mm，总管内流速为2.85mm，管长总长约70mm。按管内流速和管径查水管比摩阻表，可得配管125mm的比摩阻为1031pa/m，配管150mm的比摩阻为240pa/m，冷却水总管的比摩阻为471pa/m。所以，冷却水管管路沿程阻力为 h=25*1031+25*240+70*471=64745pa=6.6m 按冷水机组，冷却塔，冷却水泵一对一原则，管道附件包括闸阀12个，截止阀6个，止回阀3个，90°弯头12个，Y型过滤器3个，变径管12个，合流直角三通5个，分流直角三通5个，查常用管件局部阻力系数表，得出管路构件的总阻力系数为83.44。所以，

15、冷却水管构件的局部损失为 =（83.44*2.852）/2=1.355kpa=0.138m 按照冷水机组的参数可知为71kpa，即7.242m，由于冷却塔的参数可知为99400pa，即10.1388m所以 根据流量132m/s，扬程32.476m，冷水机组与冷却水泵一一对应原则，查设备选型手册，选用上海中球泵业有限公司生产的ISW150-315型卧式离心泵两台。每台水泵额定流量140m3/h，扬程33.8m，电机功率20.00kw，效率70%，汽蚀余量2.5m，转速1450r/min，重量410kg，外形尺寸（长×宽×高，mm）：963×778×750。

16、5.3 补水泵的确定 补水水泵扬程为系统最高点距补水泵接管处的垂直距损失一般为35m。补给水泵的扬程应保证将水送到系统最离和补水管路的沿程阻力损失和局部阻力损失。沿程阻力损失和局部阻力高点，并留有25 m的富余压头。流量考虑系统总水量的4%。所以扬程 H=37.4+3+2=42.4m流量 L=4%*247.548=9.9m3/h 查水泵选型手册，选用上海鄂泉泵业有限公司生产的IS系列单级单吸离心泵IS50-32-200B两台（1用1备），流量为11.7m3/h，扬程43.2m，转速2900r/min，汽蚀余量2m，效率46.2%，轴功率2.96KW，尺寸（长*宽*高）565*240*240第六

17、章 分集水器的选型 分水器起到向各支路分配水量的作用，而集水器起到由各支路、环路汇集水量的作用。分水器和集水器是为方便于连接各个水环路的并联管道而设置的，起到均压得作用，以使流量分配均匀。分水管和集水管的管径可根据并联管道总流量，通过该管径是的断面流速V=0.50.8m/s确定。流量特别大时，可增加流速，但流速不宜过大。这里取V=0.5m/s。管径公式 式中G-系统内的总流量m3/h V-分集水器的水流速m/s -水密度=983.2kg/m3所以 分集水器的管径为 查设备选型手册公称直径DN/mm曲面高度h1/mm直边高度h2/mm厚度/mm质量m/kg容积V/m3400100401018.0

18、30.0134第七章 辅助设备的选型7.1定压罐 定压点一般取水泵的吸入口处。气压罐的总容积 V=BVx/(1-a) 式中：V-气压罐的总容积m3 a- 气压罐内的工作压力比一般取0.650.85 B-容积的附加系数，其值反映罐内不起水量调节作用的附加水容积大 小。卧式罐取1.25，立式罐取1.10，隔膜式取1.05 气压罐的调节容积 Vx=Aq/4n 式中：Vx-气压罐的调节容积 m3 A-安全系数，一般取11.3 q-水泵的出水量，(m3/h) n-水泵在1小时内启动的次数，一般取68次，不宜大于10次 气压罐的调节容积不小于系统所需的调节容积。所以 Vx=Aq/4n=（1.1*11.7）

19、/4*6=0.53625m3 V=BVx/(1-a)=（1.1*0.53625）/（1-0.65）=1.69m3=1690L 查选型手册，选用上海袁申自控设备有限公司生产的LS-2000MR，容积2000L，直径1100mm,高度2450mm，预定压力4.0bar，承压8-10-16bar，接口DN507.2 全自动软化水装置 全自动软化水装置的选用一般按照系统补水量进行选择，即补水泵的流量L=11.7m3/h查选型手册型号产水量t/h运行流速m树脂填料量kg树脂层高mm树脂罐直径*高mm盐箱容积L进出口径管径mm工作压力MPa工作温度再生方式JMQ-90015 2020 2575015009

20、00*24001000DN500.250.5450顺流或逆流7.3 软化水箱 软化水箱容积按系统水量的824%计算，一般取10%。系统的总水量 式中：V-水容积 Q-系统总冷负荷 -水密度 t-冷冻水的温差 所以 所以软化水箱的容积V=52.5*10%=5.25m2这里自做软化水箱，长*宽*高：2000mm*1500mm*2100*mm7.4电子水处理器 水处理设备安装在输水管的干管上，冷却水系统中冷却水泵的流量为140m3/h，根据输水水管径DN200mm和处理水流量为140m3/h，从产品样本中选用1台FLK-200D 型高频电子水处理仪。FLK-200D 型号高频电子水处理仪参数表型号F

21、LK-200D公称直径mm200最大流量T/h320阻力系数0.5机身长度mm600重量kg60耗电功率kw120排污口mm40第八章 制冷机房布置8.1技术要求（1）空调制冷站设置在建筑物的地下室，制冷机房应有良好的通风，以便排出冷水机组、变压器、水泵等设备运行时产生的大量余热、余湿。（2）机房应考虑噪声与振动的影响。冷水机组的噪声，不管是电动型机组或溴化锂吸收式机组，一般均在80dB（A）以上。若主机房在地面上，噪声会通过窗户、门缝通风口等隔声薄弱环节向外传出，即使主机房位于半地下室，噪声也会通过采光窗户传出去。此外，冷水机组以及水泵的振动都会通过建筑物围护结构向室外传递。所以，必须重视噪

22、声与振动对建筑物外部与、内部环境的影响，事先应做出影响评估，施工时采取有效的减振、降噪措施。（3）机房应有排水措施。机房中的许多设备在运行、维修过程中都会出现排水或漏水现象。为使机房内保持干燥与清洁，应设计有组织排水。通常的做法是在水泵、冷水机组等四周做排水沟，集中后排出。在地下室常设集水坑，再用潜水泵自动排水。8.2建筑布局要求（1）机房面积、净高和辅助用房等应根据系统的集中和分散、冷源设备类型等设置。（2）机房面积的大小应保证设备安装有足够的间距和维修空间。同时，机房面积大小的确定，应了解机房不同时期的发展规划，考虑机房扩建的余地。（3）制冷机房的净高应根据制冷机的种类和型号而定，机房高度

23、应比制冷机高出1-2m。一般来讲，对于活塞式制冷机、小型螺杆式制冷机，其机房净高控制在3-4.5m；对于离心式制冷机，大中型螺杆式制冷机，其机房净高控制在4.5-5.0m，对于吸收式制冷机原则上同离心式制冷机，设备最高点到梁下不小于1.5m，设备间的净高不应小于3m。（4）大、中型机房内的主机宜与辅助设备及水泵等分区布置，不能满足要求的应按设备类型分区布置。大、中型机房内应设置值班室、控制间和卫生设施以及必要的通信设施。8.3设备、管路布置设计 空调制冷站的设备布置和管道连接，应符合工艺流程，流向应通畅，连接管路要短，便于安装，便于操作管理，并应留有适当的设备部件拆卸检修所需要的空间。尽可能使

24、设备安装紧凑，并充分利用机房的空间，以节约建筑面积，降低建筑费用。管路布置应力求简单、符合工艺流程、缩短管线、减少部件，以达到减少阻力、泄漏及降低材料消耗的目的。设备及辅助设备（泵、集水器、分水器等）之间的连接管道应尽量横平竖直，便于安装。制冷设备间的距离应符合要求。8.4设备的隔振与降噪（1）机房冷水机组、水泵和风机等动力设备均应设置基础隔振装置，防止和减少设备振动对外界的影响。通过在设备基础与支撑结构之间设置弹性元件来实现。（2）设备振动量控制按有关标准规定及规范执行，在无标准可循时，一般无特殊要求可控制振动速度V10mm/s（峰值），开机或停机通过共振区时V15mm/s。（3）冷热源设备、水泵和风机等动力设备的流体进出口，宜采用软管同管道连接。当消声与隔振要求较高时，管道与支架间应没有弹性材料垫层。管道穿过维护结构处，其周围缝隙，应用弹性材料填充。8.5设备、管道和附件的防腐和保温（1）为了保证机房设备，管道和附件的有效工作年限，机房金属设备、管道和附件在保温前必须将表面清除干净，涂刷防锈漆或防腐涂料作防腐处理。（2）如设计没