120kw冷水机组设计（蒸发器和冷凝器设计）
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冷水机组
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120KW冷水机组设计 The design of 120kw chiller1摘 要 本文设计120kw的冷水机组。冷水机组包括四个主要组成部分：压缩机，蒸发器，冷凝器，膨胀阀，从而实现了机组制冷制热效果。冷水机一般使用在空调机组和工业冷却。冷水机的性能形式，大致可分为二种:风冷式冷水机和水冷式冷水机。本次设计首先进行了对系统的热力计算，通过压焓图和热力性质表确定了各参数。其次通过理论功率和实际输气量进行了压缩机的选型。然后较为详细的进行了蒸发器的计算，主要包含了换热系数，热流密度和传热面积的计算。接着进行了冷凝器的设计与计算，通过估算传热管总长来确定最终的换热面积。最后是对节流阀的选型，通过计算压力差来确定节流阀的形式和型号。通过这次设计，我们可以较为详细的了解冷水机组，并对以后的学习起到较大的帮助。关键词： 蒸发 冷凝 传热 热力性质 1窗体顶端AbstractIn this paper,the design of water chiller is 120kw.The chiller consists of four main parts: compressor, evaporator, condenser, expansion valve, so as to realize the thermal effect of refrigeration system of the chiller.Cold water machines generally used in air-conditioning units and industrial cooling.The performance of cold water machine can be divided into two types: air-cooled chiller and cold water chiller. This thesis consists of 5 sections, the first section to calculate the thermodynamic system, through the pressure enthalpy diagram and table to determine the parameters of.The second section through the theory of power and the actual amount of gas carried out compressor selection.The third section details of evaporator calculation, including calculation of heat transfer coefficient, heat flux and heat transfer area.The fourth section is the design and calculation of condenser heat transfer area, to determine the final heat transfer by estimating the total length of the tube.The last section is the selection of the valve, by calculating the pressure difference to determine the form and type of throttle valve. determine the form and type of throttle . Through this design, we can have a more detailed understanding of the chiller, and the future of learning to play a greater help.Keywords: evaporation condensation heat transfer thermodynamic properties 3目 录摘要Abstract前言（1）第1章 系统热力计算（4）1.1 给定条件（4）1.2 热力计算所对应的压焓图以及参数列表（4）1.3 热力计算过程（5）1.4 压缩机选型（6）第2章 蒸发器的设计与计算（7）2.1 蒸发器概述（7）2.2 设计方案和条件的确定（8）2.3 流量的计算与结构的初步规划（8）2.4 计算传热面积（11）第3章 冷凝器的设计与计算（16）3.1 冷凝器概述（16）3.2 传热管的布置及主体结构（17）3.3 计算传热面积（19）3.4 连接管管径计算（22）第4章 节流阀的选择（23）4.1 节流阀概述（23）4.2 选择膨胀阀形式、型号及冷量规格（24）总结（25）附表及附图（26）附录图1 R22饱和液体的热物理性质（27）附录图2 饱和水和饱和水蒸汽的热力性质（28）附录图3 R22的压-焓图（32）附录图4 水的物性参数表（33）3前 言1、 冷水机组的工作原理 冷水机组包括四个主要组成部分：压缩机，蒸发器，冷凝器，膨胀阀，从而实现了机组制冷制热效果。冷水机俗称冷冻机、制冷机、冰水机、冻水机、冷却机等，因各行各业的使用比较广泛，所以名字也就多得不计其数。随着冷水机组行业的不断发展越来越多的人类开始关注冷水机组行业任何选择对人类来说越来越重要，在产品结构上“高能效比水冷螺杆机组”、“水源热泵机组”、“螺杆式热回收机组”、“高效热泵机组”、“螺杆式低温冷冻机组”等为主的极具竞争力的产品结构其性质原理是一个多功能的机器，除去了液体蒸气通过压缩或热吸收式制冷循环。蒸汽压缩冷水机组包括四个主要组成部分的蒸汽压缩式制冷循环压缩机，蒸发器，冷凝器，部分计量装置的形式从而实现了不同的制冷剂。吸收式冷水机利用水作为制冷剂，并依靠之间的水和溴化锂溶液，以达到制冷效果很强的亲和力。冷水机一般使用在空调机组和工业冷却。在空调系统，冷冻水通常是分配给换热器或线圈在空气处理机组或其他类型的终端设备的冷却在其各自的空间，然后冷却水重新分发回冷凝器被冷却了。在工业应用，冷冻水或其它液体的 冷却泵是通过流程或实验室设备。工业冷水机是用于控制产品，机制和工厂机械冷却的各行各业。冷水机按制冷形式一般可分为水冷式和风冷式，在技术上，水冷比风冷能效比要高出300到500的kcal/h；在安装上，水冷需纳入冷却塔方可使用，风冷则是可移动，无需其他辅助。2、 制冷形式冷水机的性能形式，大致可分为二种1. 风冷式冷水机-特点 （1）免装冷却塔，安装容易，移动方便，适合于水源缺乏免装水塔场合 （2）低噪音风机马达，绝佳的冷却冷凝效果，稳定节流机构 （3）采用欧美进口高性能压缩机，高EER值，噪音低，运行稳2.水冷式冷水机-特点 （1）人体工学面板，全自动化控制，配备精密电温控制器 （2）采用高效传热换热器，冷量损失少，传热管不致发生冻裂优点。 （3）采用日美进口高性能压缩机，高EER值，噪声低，运行稳。三、 机组特点1.风冷式螺杆冷水机组-特点 （1）风冷式冷凝器为翅片式，采用双油波纹亲水铝铂，由专业的换热器加工设备制造，具有结构紧凑、体积 小、体重轻、换热效率高的优点，并配置低转速的大叶轴流风机，可以有效降低运行噪音，减少对周围 环境的影响。 （2）机组控制系统采用进口PLC程式控制器，人机界配置大荧幕触摸屏，介面简便大方，操作直观简便。 （3）机组具有可靠的安全保护装置，包括：高低压保护器，排气过热保护器，压缩机电机过热保护器，过载 电流保护器，防冻温度保护器，水流保护器，紧急停止开关，感温式易熔栓，安全阀等。2.水冷式螺杆机组-特点 （1）结构简洁，换热稳定，效率持久，维护方便 （2）机组控制系统采用进口PLC程式控制器，人机界面配置大荧幕触摸屏，界面简便大方，操作直观简便。4、 节能1.水源热泵热水机组-特点 （1）机组设计合理，结构紧凑，外形美观，体积小，占地面积少； （2）节能环保，为客户提供工业冷水的同时，还可供应大量的免费卫生热水， 热系统运行时增加冷却，能量 利用率高，回收热量可达制冷量30-80%； （3）运行费用低，提高机组效率，改善工作条件，节约机组运行费用； （4）安全可靠，水温体度较恒定的特性，使热泵机组运行更可靠，更稳定， 保证了系统的高效性和经济性， 且无需专人维护或操作，运行维护费用 极少； （5）可靠：性能稳定，噪音低，使用寿命长，热因收技术减少机组负载，降 低故障率. （6）智能控制，全自动微电脑控制，无需人工监控，可实现远程或集中管理2.风冷热泵机组-特点 （1）高效节能，综合能效比高达8.0，可提供制冷，供暖，制取生活热水三种 工况根据环境温度及热水需求全 自动切换，充分利用能源。 （2）投资创利，制热水时冷量回收，可实现制冷零成本。 （3）安全环保，以制冷剂作为媒介，无毒，无爆炸危险，可接驳原热水系统， 更可取代高危险，高成本的锅 炉系统，亦可配合太阳能系统使用，取代 电加热部分。 （4）全自动电脑控制，无需专人监控，可通过远程或集中管理系统操作。 （5）单元式或模块式，拼装结构，体积纤巧，可灵活安装于天台，露台或机 房等5、 发展趋势随着中国经济的迅速发展，制冷与低温技术在社会各个领域中的应用日益广泛，在冷水机组中，螺杆式和离心式制冷机组因制冷量大、效率高、范围广、结构紧凑，气体受油污染小以及正常工况下运转平稳，压缩气流脉动小等诸多优点而在大型制冷场所广为应用，成为制冷行业重要的产品之一。鉴于中国目前冷水机组整体制造水平还较低、各个厂家技术水平参差不齐，新标准基本符合能效标准制定的宗旨和中国的基本国情。根据各生产厂自行公布或检测的数据，新标准颁布后中国冷水机组能源效率的整体表现良好，合资生产厂的产品基本都在1级和2级的水平，国内大的组装厂的产品为3或4级水平，部分小组装厂的产品也能达到5级水平。由于钢材、铜材涨价，企业面临较大的成本压力，在高效的同时还尽量减少原材料消耗，必需用更高的技术实现高的效率。在节能标准和环保的形势推动下，冷水机组出现如下发展趋势：一是容量向超大型发展，如特灵公司生产容量为5000kW；用能效率也趋于最高，已有EER为7的机组。二是向小型化发展，如500kW制冷量，采用高转速、磁悬浮轴承，未来可能取代螺杆机。三是半封闭机组与开式机组相互竞争，都取得了较高的性能。在提高能效方面，使用R123制冷剂可使机组效率提高5%7%；电机直接驱动，运转部件少，可靠性很高，减少能量损失2%4%；机组电压可在中高压之间选择，机组采用低压制冷剂，大大减少制冷剂泄漏的可能；配备先进的控制器，可以方便、有效的实现系统节能方案。现代社会，制冷设备的应用越来越广泛，现代的制冷装置都是应用冷水机来冷却，冷水机市场发展前景可期。冷水机研制技术先进的国家仍然是西方一些发达国家。他们的研制趋势也都是结合本国的实际，大力改善冷水机的形体、不断提升冷水机的性能，实现冷水机体积变小、效能增大的效果。专家指出，在市场竞争日趋激烈、冷水机研制技术逐渐成熟的今天，小型化、高效能的冷水机已经成为新的潮流。同时，为适应工业生产的快速发展，更加个性化的、更加贴合生产实际的产品必将不断涌现。五、 设计任务（1）冷负荷：120KW（2）制冷剂：R22（3）水冷冷凝器：进水温度28，出水温度33（4）冷凝温度：34（5）蒸发器出水温度：5 进水温度：10第1章 系统热力计算对冷水机组进行热力计算的目的是为了进一步确定设计冷凝器，蒸发器以及压缩机选型所需要的技术参数。热力计算包含压力比，单位质量制冷量，理论比功，冷凝器单位热负荷，输气量等参数，这些数据对冷凝器和蒸发器的设计有着重要作用。1.1 给定条件 已知技术参数和设计要求 设计冷负荷为120KW，制冷剂为R22，水冷冷凝器进水温度为28，出水温度为33，冷凝温度为34，蒸发器出水温度为5 进水温度为10。另外，经过查阅冷水机组标准与工程规范，确定了其他几个重要的参数，蒸发器、冷凝器传热温差一般为58，这里取6，液体过热度为5，过冷度为5，则 蒸发温度： 冷凝温度：1.2 热力计算所对应的压焓图以及参数列表 系统工作所对应的压焓图如图1-1所示： 图1-1 压焓图 查R22热力性质表和R22压焓图，得各状态点的参数如表1-1所示：表1-1 状态参数表点号P（Mpa)t()h(kJ/kg)V(m/kg）10.48-1404.6810.484409.220.0521.3255436.3831.3229236.2440.48-1236.241.3 热力计算过程 热力计算包含压力比，单位质量制冷量，理论比功，冷凝器单位热负荷，输气量等参数，这些数据对冷凝器和蒸发器的设计有着重要作用。（1） 压力比：气体经过压缩时，压缩机出口气体的绝对压力与进口的绝对压力 之比(1-1)（2）单位质量制冷量：1kg制冷剂在制冷系统循环中所吸收的热量 (1-2) （3） 单位容积制冷量：单位体积制冷剂流经制冷系统时产生的冷量 (1-3)（4） 理论比功：制冷压缩机按等熵压缩时每压缩输送1kg制冷剂蒸气所消耗的 功(1-4)（5） 冷凝器单位热负荷：1kg工质流经冷凝器的制冷剂所放出的热量(1-5) （6） 所需工质流量：单位时间内，工质流过横截面的质量(1-6)（7） 实际输气量：单位时间内，工质通过横截面的体积(1-7)（8） 压缩机消耗的理论功率：单位时间内1kg制冷剂蒸汽所消耗的功(1-8)（9） 冷凝器热负荷：单位时间内流经冷凝器的制冷剂所放出的热量(1-9)1.4 压缩机选型压缩机，将低压气体提升为高压气体的一种从动的流体机械。是制冷系统的心脏，它从吸气管吸入低温低压的制冷剂气体，通过电机运转带动活塞对其进行压缩后，向排气管排出高温高压的制冷剂气体，为制冷循环提供动力，从而实现压缩冷凝（放热）膨胀蒸发 ( 吸热 ) 的制冷循环。 压缩机分活塞压缩机，螺杆压缩机，离心压缩机，直线压缩机等。活塞压缩机一般由壳体、电动机、缸体、活塞、控制设备 (启动器和热保护器) 及冷却系统组成。冷却方式有油冷和风冷，自然冷却三种。直线压缩机没有轴，没有缸体、密封和散热结构。 图1-2 活塞式压缩机 图1-3螺杆式压缩机 图1-4 离心式压缩机 压缩机是以流水线方式生产的。在机械加工车间 ( 包括铸造 ) 制造出缸体、活塞 ( 转轴 ) 、阀片、连杆、曲轴、端盖等零部件；在电机车间组装出转子、定子；在冲压车间制造出壳体等。然后在总装车间进行装配、焊接、清洗烘干，最后经检验合格包装出厂。大多数压缩机制造厂不生产启动器和热保护器，而是根据需要从市场采购。压缩机代表企业有：美芝、凌达、三菱、恩布拉科等。综合比较各厂家产品，本设计选择活塞式压缩机。根据我们选择南京奋牌水冷型中高压二级压缩机，型号Fs2240，功率为25kw，压力位4Mpa，排气量为2.2m/min，转速为820r/min，外形尺寸为21609001180（mm），重量为710kg。小结：选用南京奋牌水冷型中高压二级压缩机，型号Fs2240。 相关参数如下：名义制冷量：148.1kw 电机输出功率：25kw 电源：50HZ220V 压力：4Mpa 重量：710kg第二章 蒸发器的设计与计算2.1 蒸发器概述蒸发器是制冷四大件中很重要的一个部件，低温的冷凝液体通过蒸发器，与外界的空气进行热交换，汽化吸热，达到制冷的效果。蒸发器的分类有以下4种方式：1按蒸发方式分：自然蒸发：即溶液在低于沸点温度下蒸发，如海水晒盐，这种情况下，因溶剂仅在溶液表面汽化，溶剂汽化速率低。沸腾蒸发：将溶液加热至沸点，使之在沸腾状态下蒸发。工业上的蒸发操作基本上皆是此类。2按加热方式分：直接热源加热它是将燃料与空气混合，使其燃烧产生的高温火焰和烟气经喷嘴直接喷入被蒸发的溶液中来加热溶液、使溶剂汽化的蒸发过程。间接热源加热 容器间壁传给被蒸发的溶液。即在间壁式换热器中进行的传热过程。3按操作压力分：可分为常压、加压和减压（真空）蒸发操作。很显然，对于热敏性物料，如抗生素溶液、果汁等应在减压下进行。而高粘度物料就应采用加压高温热源加热（如导热油、熔盐等）进行蒸发4按效数分：可分为单效与多效蒸发。若蒸发产生的二次蒸汽直接冷凝不再利用，称为单效蒸发。若将二次蒸汽作为下一效加热蒸汽，并将多个蒸发器串联，此蒸发过程即为多效蒸发。蒸发器按操作压力分常压、加压和减压3种。按溶液在蒸发器中的运动状况分有：循环型。沸腾溶液在加热室中多次通过加热表面，如中央循环管式、悬筐式、外热式、列文式和强制循环式等。单程型。沸腾溶液在加热室中一次通过加热表面，不作循环流动，即行排出浓缩液，如升膜式、降膜式、搅拌薄膜式和离心薄膜式等。直接接触型。加热介质与溶液直接接触传热，如浸没燃烧式蒸发器。蒸发装置在操作过程中，要消耗大量加热蒸汽，为节省加热蒸汽，可采用多效蒸发装置和蒸汽再压缩蒸发器。蒸发器广泛用于化工、轻工等部门。常用的间壁传热式蒸发器，按溶液在蒸发器中停留的情况，大致可分为循环型和单程型两大类。循环性蒸发器的主要特点是溶液都在蒸发器中作循环流动，由于引起循环的原因不同，又可分为自然循环和强制循环两类。单程型蒸发器的主要特点是：溶液在蒸发器中只通过加热室一次，不作循环流动即成为浓缩液排出。溶液通过加热室时，在管壁上呈膜状流动，故习惯上又称为液膜式蒸发器。 图2-1 卧式蒸发器 图2-2 立式蒸发器2.2 设计方案和条件的确定采用壳管式干式蒸发器，逆流换热，制冷剂在管侧蒸发，载冷剂在壳侧被冷却，为提高载冷剂的流速以强化传热，壳侧一般装有折流板。制冷剂：R22载冷剂：水换热量：制冷剂：蒸发温度： 进口： 出口：载冷剂：进口温度： 出口温度：2.3 流量的计算和结构初步规划制冷剂：单位质量制冷量： 质量流量：单位时间里，流体通过封闭管道或敞开槽有效截面的流体流 量（2-1）载冷剂：比热容：C=4.187kJ/(kg），密度=1000kg/m 体积流量：单位时间流体通过的体积（2-2）初步规划的结构尺寸，选用121mm的铜管，取水流速度u=1m/s,则每流程管子数为：（2-3）实际水流速： 单位时间内水流动的距离 （2-4）（2-5）管程与有效管长，假定热流密度q=6000w/，则所需的传热面积F0为：管程与管子的有效长度的乘积：（2-6）取流程数N=4，则（2-7）具体规划如下：蒸发器外侧总面积：实际有效传热面积：传热管布置图如图2-1所示： 图2-1 传热管布置图2.4 计算传热面积计算管外水的表面传热系数1:常称作对流换热系数，含义是对流换热速率折流板平均间距： (2-8)(2-9)横向流通面积：横向流速：(2-10)折流板上缺口：(2-11)折流板下缺口： (2-12)表2-1 折流板折算系数的换算折流板缺口面积Ab/0.00770.0086折流板折算系数Kb0.080.09纵向流速: (2-13）)几何平均值：(2-14)冷水平均温度：(2-15)根据此温度查水的物性参数表得：普朗克数：热导率：=0.568w/（m）在定性温度下的雷诺数：所以管外水的表面传热系数：(2-16)计算管内沸腾表面换热系数2：(2-17)则管内换热系数为： 每根管中R22的质量流量：则管内换热系数： 计算阻力及传热：制冷剂饱和蒸汽流速：(2-18)蒸发器出口处的蒸发温度t0=-1：据此从物性表中查得R22的参数为：将上述数据代入的计算式中，得到 沿程阻力系数： (2-19)饱和蒸汽的沿程阻力： (2-20)两相流动时制冷剂的沿程阻力：总阻力： (2-21)计算传热系数与热流密度：换热器总的传热系数：(2-22)式中：按内侧表面计算的热流密度：(2-23)按外表面计算得热流密度：(2-24)计算传热面积：(2-25)在上述计算中设有考虑蒸发器出口处R22蒸汽的过热度对传热系数的影响，根据实验，当过热度提高到5时，传热系数下降30%，所以实际需要的传热面积与初步规划中所定的有效传热面积18.73相比，只差3.95%，故初步规划是合理的。连接管管径计算：取冷却水在进出水接管中的流速w=1m/s，则进出水接管管内径：(2-26)根据无缝钢管规格，选取895mm无缝钢管进出水接管，考虑到卧式管壳式蒸发器的排气接管管径与所配置冷压缩机的进气管管径相同，我们选取的南京奋牌FS2240水冷二级压缩机的排气管径为48mm5mm，冷凝器出液管管径应小于进气管管径，本设计取42mm5mm钢管为出液接管。小结：本设计采用管壳式蒸发器。 相关参数如下：传热管：121mm铜管，长1960mm，总管数273，流程 数4，管束按正三角形排列 蒸发器尺寸：长2404mm，宽446mm，高622mm 折流板数：19 传热面积：19.474 第三章 冷凝器的设计与计算3.1 冷凝器概述冷凝器制冷系统的机件，能把气体或蒸气转变成液体，将管子中的热量，以很快的方式，传到管子附近的空气中。大部分汽车上的冷凝器安装在水箱前面。发电厂要用许多冷凝器使涡轮机排出的蒸气得到冷凝；在冷冻厂中用冷凝器来冷凝氨和氟利昂之类的致冷蒸气。石油化学工业中用冷凝器使烃类及其他化学蒸气冷凝。在蒸馏过程中，把蒸气转变成液态的装置称为冷凝器。所有的冷凝器都是把气体或蒸气的热量带走而运转的。冷凝器按其冷却介质不同，可分为水冷式、空气冷却式、蒸发式三大类。水冷式冷凝器是以水作为冷却介质，靠水的温升带走冷凝热量。冷却水一般循环使用，但系统中需设有冷却塔或凉水池。水冷式冷凝器按其结构形式又可分为壳管式冷凝器和套管式冷凝器两种，常见的是壳管式冷凝器。 1、立式壳管式冷凝器 立式冷凝器的主要特点是：（1） 由于冷却流量大流速高，故传热系数较高，一般K=600700（kcal/ h)。 （2）垂直安装占地面积小，且可以安装在室外。（3）冷却水直通流动且流速大，故对水质要求不高，一般水源都可以作为 冷却水。（4）管内水垢易清除，且不必停止制冷系统工作。（5）但因立式冷凝器中的冷却水温升一般只有24，对数平均温差一般 在56左右，故耗水量较大。且由于设备置于空气中，管子易被腐 蚀，泄漏时比易被发现。 图3-1 立式壳管式冷凝器2、 卧式壳管式冷凝器 它与立式冷凝器有相类似的壳体结构，主要区别在于壳体的水平安放和水的多路流动。卧式冷凝器不仅广泛地用于氨制冷系统，也可以用于氟利昂制冷系统，但其结构略有不同。氨卧式冷凝器的冷却管采用光滑无缝钢管，而氟利昂卧式冷凝器的冷却管一般采用低肋铜管。这是由于氟利昂放热系数较低的缘故。值得注意的是，有的氟利昂制冷机组一般不设贮液筒，只采用冷凝器底部少设几排管子，兼作贮液筒用。 图3-2 卧式壳管式冷凝器3、套管式冷凝器 制冷剂的蒸气从上方进入内外管之间的空腔，在内管外表面上冷凝，液体在外管底部依次下流，从下端流入贮液器中。冷却水从冷凝器的下方进入，依次经过各排内管从上部流出，与制冷剂呈逆流方式。这种冷凝器的优点是结构简单，便于制造，且因系单管冷凝，介质流动方向相反，故传热效果好，当水流速为12m/s时传热系数可达800kcal/(m2h)。其缺点是金属消耗量大，而且当纵向管数较多时，下部的管子充有较多的液体，使传热面积不能充分利用。另外紧凑性差，清洗困难，并需大量连接弯头。因此，这种冷凝器在氨制冷装置中已很少应用。 对于小型氟利昂空调机组仍广泛使用套管式冷凝器。 图3-3 套管式冷凝器3.2 传热管布置排列及主体结构管型选择： 选择161.5mm的紫铜管轧制的低翅片管为内管，如图3-3所示。其管型参数为：图3-4 翅片管结构单位管长的各换热面积计算如下：（3-1）每米管长翅顶面积： （3-2）每米管长翅侧面积： （3-3）每米管长翅间管面面积： （3-4）每米管长管外总面积： 估算传热管总长：假定按管外面积计算的热流密度为0=5000w/，则应布置传热面积Aof为：实际输气量： （由压缩机决定）实际工质流量： 冷凝器单位热负荷： 冷凝器热负荷： 应布置的有效总管长为： 确定每流程管数Z，有效单管长度L及流程数N:定性温度30.5时，水的密度为=995kg/m，比定压热容Cp=4174J/（kgk)则所需水量为：取冷却水流速u=2m/s，则每流程管束为：取整数55，并考虑到此冷凝器配用于活塞式压缩机组，选取2流程方案作为冷凝器结构设计依据。为使传热管排列有序及左右对称，共布置110根管，则每流程平均管束Z=55根，管内平均流速2m/s，取传热管有效单管长L=2m，则实际布置外冷凝器传热面积Aof=22550.1504=32.48。 传热管按正三角形排列，管板上相邻管孔中心距为20mm，管数最多的一排管不在管体中心线上。考虑最靠近壳体的传热管与壳体的距离不小于5mm,则所需最小壳体内径为256mm，根据无缝钢管规格，选用27610mm的无缝钢管作为壳体材料。冷凝器采用管板外径与壳体外径相同的主体结构形式，管排布置及管板尺寸能够保证在管板周边上不均匀布置6个端盖螺钉孔以装配端盖，且能避免端盖内侧装配孔周边的密封面不致遮盖管孔，同时壳体内部留有一定空间起贮液作用。3.3 计算传热面积1.水侧表面传热系数（3-5）2.氟利昂侧冷凝表面传热系数（3-6）具体管束布置图如图3-4所示：根据所选传热管为紫铜管：（3-8）（3-7） 图3-4 传热管布置图 （3-9） 对数平均温差：（3-10）（3-11） 其中： 表3-1 不同温度下的热流密度2595360222.0560045963.9计算实际所需传热面积：（3-12）初步结构设计中实际布置的冷凝传热面积为29.6，较传热计算所需传热面积大16.2%,可作为冷凝传热面积的富余量，初步结构设计所布置的冷凝传热面积能满足负荷传热要求。3.4 连接管管径计算取冷却水在进出水接管中的流速w=1m/s，则进出水接管管内径：（3-13）根据无缝钢管规格，选取1084mm无缝钢管进出水接管，考虑到卧式管壳式冷凝器的进气接管管径与所配置冷压缩机的排气管管径相同，我们选取的南京奋牌FS2240水冷二级压缩机的排气管径为48mm4mm，冷凝器出液管管径应小于进气管管径，本设计取42mm4mm钢管为出液接管。小结：本设计采用管壳式冷凝器。 相关参数如下：传热管：161.5mm紫铜管，长2000mm，翅厚0.223mm， 翅节距1.25mm，总管数110mm，流程数2管束 按正三角形排列 冷凝器尺寸：长2420mm，宽346mm，高521mm 折流板数：10 传热面积：24.8第四章 节流阀的选择4.1 节流阀概述节流阀是通过改变节流截面或节流长度以控制流体流量的阀门。将节流阀和单向阀并联则可组合成单向节流阀。节流阀和单向节流阀是简易的流量控制阀，在定量泵液压系统中，节流阀和溢流阀配合，可组成三种节流调速系统，即进油路节流调速系统、回油路节流调速系统和旁路节流调速系统。节流阀没有流量负反馈功能，不能补偿由负载变化所造成的速度不稳定，一般仅用于负载变化不大或对速度稳定性要求不高的场合。节流阀按通道方式可分为直通式和角式两种；按启闭件的形状分，有针形、沟形和窗形三种。可调节节流阀：阀针和阀芯采用硬质合金制造，产品按API6A标准设计，具有耐磨、耐冲刷性能。主要用于井口采油（气）树设备,滑套式节流阀：阀芯采用低噪音平衡型结构，开启轻便，产品按API6A标准设计，阀芯表面覆盖碳化钨，适合于有闪蒸、高压差，高压力，空化等条件苛刻的场合，使用寿命长，流量调节精度大大提高。适用于石油，天然气，化工，炼油，水电等行业。节流阀的特点如下：（1） 构造较简单，便于制造和维修，成本低 （2） 调节精度不高，不能作调节使用（3） 密封面易冲蚀，不能作切断介质用（4） 密封性较差 由于节流阀的流量不仅取决于节流口面积的大小，还与节流口前后的压差有关，阀的刚度小，故只适用于执行元件负载变化很小且速度稳定性要求不高的场合。 对于执行元件负载变化大及对速度稳定性要求高的节流调速系统，必须对节流阀进行压力补偿来保持节流阀前后压差不变，从而达到流量稳定。 图4-1 直通式节流阀 图4-2 角式节流阀4.2 选择膨胀阀形式、型号及冷量规格技术参数： 确定膨胀阀两端的压力差： 选型：（1）选择外平衡式热力膨胀阀（2） 公称直径为12mm的膨胀阀容量与设计要求值比较接近，故可 。小结：本设计采用外平衡式热力膨胀阀，型号RF22w12-27。 相关参数如下：公称直径：12mm 总结 随着毕业的日子临近，设计也随着接近了尾声，经过三个月的奋战，我们组的设计终于完成了。在此期间，我尽职尽责，组织组员们在老师的指导下，对此课题进行了思考和探究，这次的设计相对于以前的课程设计，多了很多思考，也锻炼了我的组织能力和对一些知识的深刻认识，使我受益匪浅。设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次设计，使我明白了自己原来的知识比较欠缺，自己要学习的东西还很多。以前老师觉得自己什么都懂了，有点眼高手低的感觉。通过这次设计，我才明白学习是一个不断积累的过程，我以前所懂的都只是停留在表面，并让我知道，在以后的工作和生活中都应该不断的学习，努力的充实自己的大脑。 这次设计要求设计120Kw的冷水机组，自行设计对于我们来说是非常困难的，只能借助以前学姐、学长们完成的作品，并且在此基础上近一步突破，着对于我们来说是一种挑战，同时也是一种考验，于是本次设计过程中需要按照设计步骤的要求来进行，从而进一步掌握设计操作流程，使自己达到学习的目的。 首先，我从这次设计中发现了很多以前从没的问题，比如，压缩机如何选型，如何求管侧换热系数，节流阀如何选型等。其次，在用CAD画图的过程中，也出现了很多的问题，以前上CAD课时，我们只知道把图完整的画在图纸范围内就算完成任务，所以就照本先科的画，忽略了比例设计，结果画出来的图又丑又难看，因为没考虑打印的需要，结果字母太靠近线，节点与线条的比例也不对称，最重要的是各连接线的间距太大，而期间又画得太小，看上去整体比例相当不协调，经过老师的指导，我们改正，最终又学会了很多的东西。 通过本次设计，我最大的收获就是自学能力增强了很多，对word中的公式编辑和CAD制图都能熟悉的掌握，对日后的工作起到非常大的帮助。参考文献：1吴业正，韩宝琦等.制冷原理及设备.西安：西安交通大学出版社，2010.122余建祖，换热器原理与设计.北京：北京航天航空大学出版社，2006.13吴业正，小型制冷装置设计指导.北京：机械工业出版社，1998.84杨玉顺，张昊春.工程热力学.北京：机械工业出版社，2009.4附表 附表一 R22饱和液体的热物理性质附表二 饱和水和饱和水蒸汽的热力性质附表3 R22的压焓图附表四 水的物性参数表温度t 密度kg/m比热容cp kJ/(kgK)热导率W/(mK)运动黏度m2/s动力黏度Pas普朗特数Pr0999.94.2120.5511.789E-061.788E-0313.671999.94.2100.5531.741E-061.740E-0313.262999.94.2080.5561.692E-061.692E-0312.843999.94.2060.5581.644E-061.643E-0312.434999.84.2040.5601.596E-061.595E-0312.015999.84.2020.5631.548E-061.547E-0311.606999.84.1990.5651.499E-061.499E-0311.187999.84.1970.5671.451E-061.451E-0310.778999.74.1950.5691.403E-061.402E-0310.359999.74.1930.5721.354E-061.354E-039.9410999.74.1910.5741.306E-061.306E-039.5211999.64.1900.5771.276E-061.276E-039.2712999.44.1890.5791.246E-061.246E-039.0213999.34.1890.5821.216E-061.215E-038.7714999.14.1880.5841.186E-061.185E-038.5215999.04.1870.5871.156E-061.155E-038.2716998.84.1860.5891.126E-061.125E-038.0217998.74.1850.5921.096E-061.095E-037.7718998.54.1850.5941.066E-061.064E-037.5219998.44.1840.5971.036E-061.034E-037.2720998.24.1830.5991.006E-061.004E-037.0221998.04.1820.6019.859E-079.838E-046.8622997.74.1810.6039.658E-079.635E-046.7023997.54.1800.6059.457E-079.433E-046.5424997.24.1790.6079.256E-079.230E-046.3825997.04.1790.6099.055E-079.028E-046.2226996.74.1780.6108.854E-078.825E-046.0627996.54.1770.6128.653E-078.623E-045.9028996.24.1760.6148.452E-078.420E-045.7429996.04.1750.6168.251E-078.218E-045.5830995.74.1740.6188.050E-078.015E-045.4231995.44.1740.6207.904E-077.867E-045.3132995.04.1740.6217.758E-077.719E-045.2033994.74.1740.6237.612E-077.570E-045.0934994.34.1740.6257.466E-077.422E-044.9835994.04.1740.6277.320E-077.274E-044.8736993.64.1740.6287.174E-077.126E-044.7537993.34.1740.6307.028E-076.978E-044.6438992.94.1740.6326.882E-076.829E-044.5339992.64.1740.6336.736E-076.681E-044.4240992
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