油空气调节用制冷技术11幻灯片.ppt

1、第五节 制冷机房的设计,主讲人：张姝 建筑环境与设备工程教研室,1.了解制冷机房的设计任务 （1）空调用冷冻站：总制冷量，冷冻水供水、回水温度 （2）冷藏库制冷系统：冷藏量，冻结能力,第五节 制冷机房的设计,2、收集机房设计原始资料,（1）冷负荷资料：来源随制冷工艺的不同而异，如空调用冷冻站，其冷负荷由空调计算提供。同时要了解用户要求的供冷方式（直接、间接）。 （2）水质资料：冷却水水源的水质资料：浑浊度、含铁量、PH值、水温、供水情况等。 （3）气象资料：最高、最低温度，大气压力、大气相对湿度等； （4）地质资料：通常由土建专业提供。 （5）设备资料：各种设备的主要性能、技术规格、技术参数、

2、设备外形图、安装图、出厂价格等。 （6）主要材料资料：保温材料、各种管材的技术性能、规格、价格等。 （7）工厂发展规划资料,第五节 制冷机房的设计,3、确定制冷机房的总冷负荷Q0,应包括： 用户实际需要的制冷量由空调、制冷、工艺等方面提出 制冷系统本身和供冷系统的冷损失量采用附加值计算 A为冷损失附加系数： 直接供冷 A57 间接供冷 A715 此外，还应了解全年负荷的变化规律，以便合理配置制冷压缩机台数与容量。,第五节 制冷机房的设计,4、确定系统形式和制冷剂种类,根据用户使用要求、冷负荷及其全年变化、当地能源供应等情况，比较制冷机房一次投资和全年运行费用，制定制冷机组类型，包括制冷方式、制

3、冷剂种类、冷凝器冷却方式等： （1）制冷方式的确定：从单位制冷量消耗一次能源的角度看，电力驱动蒸气压缩式制冷机组比吸收式制冷机组能耗低。但对于当地电力供应紧张，或有热源可以利用，有余热废热场合，应优先选用吸收式制冷机组。 （2）选择空调用蒸气压缩式冷水机组时， 单机名义工况制冷量1758kW时，宜选用离心式； 单机名义工况制冷量10541758kW时，宜选用螺杆式或离心式； 单机名义工况制冷量116700kW时，宜选用螺杆式或往复式； 单机名义工况制冷量700kW时，宜选用活塞式或涡旋式；,第五节 制冷机房的设计,4、确定系统形式和制冷剂种类,（3）制冷剂的确定 Q0350kw，大中型系统，间

4、接供冷或对卫生安全无特殊要求时：宜用氨，冷藏冷冻； Q0350kw，中小型系统，直接供冷或对卫生安全有要求较高：宜用氟利昂，空调制冷。 (4)系统形式的确定 采用多台压缩机并联系统还是单机系统。 一般制冷量较大，连续供冷时间长，自动化要求较高的系统应采用多机组并联。 (5)供冷方式：根据工程的实际需要来确定 直接供冷：冷藏库 间接供冷：大中型机制空调用制冷系统,第五节 制冷机房的设计,5、确定系统设计工况,(1)冷凝温度:根据冷凝器的冷却方式和冷却介质的温度确定。对于立式、卧式壳管冷凝器等的冷凝温度一般比冷却水出口温度高24；对于风冷式冷凝器，冷凝温度与空气进口温度差取10 16；蒸发式冷凝器

5、，其室外空气的设计湿球温度可按夏季室外平均每年不保证50h的湿球温度计算，蒸发式冷凝器的冷凝温度应比该设计湿球温度高5 10 . （2）蒸发温度：应根据用户使用温度确定，一般情况下，蒸发温度比冷冻水供水温度低2 3 。空气调节用的直接蒸发式空气冷却器的蒸发温度比送风温度低6 8 .冷藏库用冷排管的蒸发温度一般比库温低5 10 ，库温越低，差值越小。 （3）过冷温度：比冷凝温度低35 （4）吸气温度：氨系统：过热度510 氟系统：吸气温度15 （5）工况确定后，即可绘制压焓图，进行循环热力计算，为选设备提供原始数据,第五节 制冷机房的设计,6、选择压缩机及其配用电机,（1）选择原则：压缩机型式、

6、台数、压缩级数的选择 大中型冷冻站：一般离心式或螺杆式 中小型冷冻站：一般活塞式 （2）压缩机制冷量计算选配压缩机：（三种方法） 由理论输气量计算 由冷量换算公式计算 由压缩机特性曲线确定 （3）压缩机轴功率的计算得出电机功率在选配电机,第五节 制冷机房的设计,7、选配冷凝器、蒸发器,（1） 选择类型： （2）计算冷凝器、蒸发器传热面积，计算后应加上1015的裕度，确定冷凝器、蒸发器型号 （3）计算换热介质（冷却水、冷冻水）用量，设计水系统,第五节 制冷机房的设计,8、选配制冷系统辅助设备,（1）油分离器 （2）贮液器 （3）集油器 （4）空气分离器 （5）紧急泄氨器 （6）过滤器和干燥器 （

7、7）回热器,第五节 制冷机房的设计,9、制冷机房的布置,1. 制冷机房位置尽可能靠近冷负荷中心，力求缩短输送管道；氨制冷机房应考虑到氨制冷剂的易燃易爆特性。 2. 大中型机房内主机宜与辅助设备及水泵分间布置，可单设泵房； 3. 压缩机一般情况下不少于两台，布置成对称或有规律的形式。压缩机的所以压力表、温度计等仪表，均应设置在操作时便于观察的地方，通常使其面向主要操作通道； 4.立式冷凝器一般均装在室外，距外墙一般不宜超过5m；卧式冷凝器一般装在室内；蒸发式冷凝器一般布置在制冷站屋顶上； 5. 蒸发器位置应尽可能靠近压缩机，以缩短吸气管，减少压力降； 6.设备间的净间距要求。,第五节 制冷机房的

8、设计,10、制冷剂管路的设计,1.管道布置 2.管径确定 3.阻力损失计算,第五节 制冷机房的设计,11、工程制图,1. 设备布置平面图 2.设备布置剖面图 3. 制冷系统图,第五节 制冷机房的设计,第一节 吸收式制冷的基本原理,第一节 吸收式制冷的基本原理,2、吸收式制冷机的构成,3、制冷剂吸收剂溶液 在吸收器中，吸收剂吸收制冷剂蒸气而形成的溶液称之为制冷剂 吸收剂溶液。(也称之为制冷剂吸收剂工质对) 在吸收式制冷机中，吸收剂通常以二元溶液的形式参与循环，吸收剂溶液与制冷剂吸收剂溶液的区别在于前者所含制冷剂的浓度比后者低。 常用的制冷剂吸收剂工质对： 水溴化锂 水氯化锂 氨水,第一节 吸收式

9、制冷的基本原理,二、吸收式制冷机的热力系数 1、吸收式制冷机热力系数的定义 吸收式制冷机所制取的制冷量与所消耗的热量之比，即： 式中：0吸收式制冷机所制取的制冷量； k吸收式制冷机所消耗的热量。 2、吸收式制冷机热力系数分析 (1)吸收式制冷系统与外界的能量交换,第一节 吸收式制冷的基本原理,第一节 吸收式制冷的基本原理,根据热力学第一定律：,假设： 该吸收式制冷循环是可逆的； 发生器热媒温度、蒸发温度、冷凝温度、 环境温度均为常量。 则： 发生器热媒引起的熵增为：,蒸发器中被冷却物质引起的熵增为：,第一节 吸收式制冷的基本原理,周围环境引起的熵增为：,由热力学第二定律可知：系统引起外界总熵的

10、变化应大于或等于 零，即：,将能量平衡方城代入上式，有：,第一节 吸收式制冷的基本原理,若忽略泵的功耗，则吸收式制冷机的热力系数为：,则吸收式制冷机的最大热力系数max为：,可见： 吸收式制冷机的最大热力系数等于工作在Tg与Te之间的卡诺循环的热效率与工作在T0和Te 之间的逆卡诺循环的制冷系数的乘积。 最大热力系数随热源温度的升高、环境温度的降低及被冷却介质温度的升高而增大。 因此，可逆吸收式制冷循环可看成卡诺循环与逆卡诺循环构成的联合循环 ，如右图所示。故吸收式制冷与由热机驱动的压缩式制冷机相比，只要外界的温度条件相同，二者的理想的最大热力系数是相同的。 压缩式制冷机的制冷系数应乘以驱动压

11、缩机的动力装置的热效率后，才能与吸收式制冷机的热力系数相比。,第一节 吸收式制冷的基本原理,第二节 二元溶液的特性,在吸收式制冷循环中，制冷剂吸收剂工质对(二元混合物)的特 性是关键问题，工质对的特性受溶液浓度的影响。 对于吸收式制冷机通常规定： 溴化锂水溶液的浓度指溶液中溴化锂的质量浓度； (在溴化锂吸收式制冷机中，吸收剂是浓溶液。) 氨水溶液的浓度指溶液中氨的质量浓度。 (在氨吸收式制冷机中，吸收剂是稀溶液。),一、压缩-冷凝机组 压缩-冷凝机组是将压缩机、冷凝器等组成一个整体，它可与节流机构及各种类型的蒸发器组成制冷系统。常用作冷库的冷源。,第四节 制冷机组,二、冷水机组 冷水机组是将压

12、缩机、冷凝器、节流机构、蒸发器、辅助设备及自控元件等组装成一个整体，直接为空调工程提供冷冻水的制冷机组，简称为冷水机组，它们多数采用氟利昂为工质，下面分别介绍几种常用的压缩式空调用冷水机组。,1.活塞式冷水机组 冷水机组中以活塞式压缩机为主机的称为活塞式冷水机组。活塞式冷水机组的压缩机、蒸发器，冷凝器和节流机构等设备，都组装在一起，安装在一个机座上，其连接管路已在制造厂完成了装配，因此用户只需在现场连接电气线路及外接水管（包括冷却水管路和冷冻水管路），并进行必要的管道保温，即可投入运转。 常用的制冷剂为R22, 也有用R134a、R407c等替代工质的机型。,第四节 制冷机组,二、冷水机组,根

13、据机组配用冷凝器的冷却介质的不同，活塞式冷水机组又可分为水冷和风冷的两种。根据机组所配压缩机的数量不同，又可分为单机头活塞式冷水机组和多机头活塞式冷水机组。活塞式冷水机组常采用多机头机组，通过启停压缩机的方法实现冷量调节。,活塞式冷水机组具有结构紧凑、占地面积小、安装快、操作简单和管理方便等优点。在空调工况制冷量小于580kW的中小冷量范围内，活塞式冷水机组有广泛的应用。,1.活塞式冷水机组,第四节 制冷机组,第四节 制冷机组,第四节 制冷机组,2.螺杆式冷水机组 以各种型式的螺杆式压缩机为主机的冷水机组，称为螺杆式冷水机组。它是由螺杆式制冷压缩机、冷凝器、蒸发器、节流装置、油泵、电气控制箱以

14、及其它控制元件等组成的组装式制冷系统。螺杆式冷水机组具有结构紧凑、运转平稳、操作简便、冷量无级调节、体积小、重量轻及占地面积小等优点。 螺杆压缩机润滑油系统比较复杂，需要采用高效两级甚至多级油分离器，还要考虑装设油冷却器和油过滤器。螺杆式冷水机组制冷剂通常为R22，也有R134a、R407c等替代工质的机型，空调工况冷量范围约为1211119kW之间。,第四节 制冷机组,3.离心式冷水机组 以离心式制冷压缩机为主机的冷水机组，称为离心式冷水机组。目前使用有单级压缩离心式冷水机组和两级压缩离心式冷水机组。 离心式冷水机组适用于大中型建筑物，如宾馆、剧院、办公楼等舒适性空调制冷，以及纺织、化工、仪

15、表、电子等工业所需的生产性空调制冷，也可为某些工业生产提供工艺用冷水。,第四节 制冷机组,图4-49 离心式冷水机组外形 1-压缩机 2-冷凝器 3-蒸发器 4-滤油器 5-油冷却器 6-油箱 7-电动机 8-油泵 9-增速箱,图4-50 离心式冷水机组制冷系统示意图 1-离心式压缩机 2-蒸发器 3-冷凝器 4-高压浮球阀 5-活塞式压缩机 6-油分离器 7-气液分离器 8-放空气阀 9-干燥器 10-油箱 11-油过滤器 12-油冷却器 13-油泵,系统中设有制冷剂回收装置，因为离心式冷水机组的系统比较庞大，管路也较复杂，不能用离心式压缩机本身对制冷系统进行试压、试漏、抽真空和对系统中空气

16、排除及制冷剂的回收等，因此要设置一套抽气回收装置。作用：(1)可以代替真空泵对制冷系统抽真空。(2)在没有高压气源的情况下，可作为机组在充氟利昂前试漏时的加压设备。(3)用于排除漏入系统的空气和回收混合气体中的制冷剂，这是它的主要用途。,图4-50为单级离心式冷水机组制冷系统示意图。它主要由单级离心式压缩机（包括增速器与电动机）、冷凝器、高压浮球阀、蒸发器、制冷剂回收装置（包括活塞式压缩机、油分离器、气液分离器、放空气阀）、干燥器、油箱、油泵、油冷却器以及其它控制器件所组成。,3.离心式冷水机组,第四节 制冷机组,离心式压缩机的结构及工作特性，它的输气量一般希望不小于2500m3/h。因此离心

17、式冷水机组适用于较大的制冷量，单机容量通常在581.4kW（50104kcal）以上。目前最大的离心式冷水机组的制冷量可达35000kW（3000104kcal/h）。以前主要采用R11和R12，目前大多采用R123和R134a，也有采用R22的机型。,第四节 制冷机组,3.离心式冷水机组,此外，离心式冷水机组的工况范围比较狭窄。单级离心式冷水机组中，冷凝压力不宜过高，蒸发压力不宜过低。其冷凝温度一般控制在40左右，冷凝器进水温度一般在32左右；蒸发温度大致在010之间，用得较多的是05，蒸发器冷水出口温度约为57左右。,4.模块式冷水机组 模块式冷水机组是一种新型的制冷装置，它是由多台模块式

18、冷水机单元并联组成的。,模块式系统中每个单元制冷量为130kW，其中有两个完全独立的制冷系统，各自有双速或单速压缩机、蒸发器、冷凝器及控制器，它以R22为制冷剂，空调制冷量65kW。,第四节 制冷机组,模块式机组可由多达13个单元组合而成，总的制冷量为1690kW。模块式冷水机组内设有电脑监控系统，控制整个机组，按空调负荷的大小，定期启停各台压缩机或将高速运行变为低速运行，包括每一个独立制冷系统和整机运行。,模块式冷水机组的优点：按照冷负荷变化，随时调整运行的模块数，使输出冷量与空调负荷达到最佳配合，节约能耗；多台压缩机并联工作，如果其中一台压缩机停止运转，其它运转的压缩机能保证制冷量基本不变

19、，在输出容量不变的运行状态下，对机组内的压缩机逐一进行检修；重量轻，外型尺寸小，节省建筑面积；模块式的组合，对制冷系统提供最大的备用能力，而且扩大机组容量非常简单易行。,第四节 制冷机组,4.模块式冷水机组,模块式冷水机组的最大缺点是对水质要求较高，因为冷凝器、蒸发器均为板式，如果水质不好，一旦结垢阻塞，就会影响冷凝器和蒸发器的传热，甚至会使电动机过载而烧毁。,5.多机头冷水机组 多机头冷水机组是一种装有二个以上压缩机的冷水机组。每个压缩机称为一个机头，机头型式可分为活塞式、螺杆式或涡旋式等等，但必须是同一规格同型压缩机。,第四节 制冷机组,机组内每个压缩机具有独立的制冷剂回路，采用微电脑协调

20、控制多回路工作，同时，每个压缩机都能独立地进行能量调节，因此这种机组具有较宽广的调节性能，调节的方式也有多种，如可为每个压缩机进行同样的能量调节，或部分启动调节，所以，这种机组具有较强的负荷变化适应能力。,由于机组的各机头型式规格相同，既可互为备用，又能使维修备件量减至最少，具有较高的运行可靠性。由于采用电子式膨胀阀和微电脑进行控制，使多机头机组的复杂操作管理变得简单易行。,第四节 制冷机组,5.多机头冷水机组,6.户式空调冷水机组,户式空调冷水机组是一种微型的集中空调系统的制冷机组。它将集中空调的制冷系统和冷冻水系统的水泵及膨胀水箱集合在机组中，其冷凝器常采用风冷式，图4-52 是户式风冷式

21、冷水机组的外形图。,第四节 制冷机组,这种机组的制冷剂管路集中在机组内。机组输出低温冷冻水，供给空气处理器冷却空气之用，避免了制冷剂的长距离输送，提高了制冷系统的可靠性和密封性。同时，送往各房间的冷却介质是冷冻水，对空调末端设备的控制调节也较为简单容易。这种机组特别适用于100600m2的住宅和单元写字楼。,第四节 制冷机组,6.户式空调冷水机组,机组安装简便，但在安装中，应注意冷冻水系统管道的坡向、坡度，并在系统的最高处安装排气阀。另外对于那些机组内未装膨胀水箱的户式冷水机组，还应在系统最高处安装膨胀水箱。,三、空气调节机组,在一些建筑物中，如果只有少数房间有空调要求，这些房间又很分散，或者

22、各房间负荷变化规律有很大不同，这种情况就必须采用局部空调系统。,第四节 制冷机组,由于空气处理的要求不同，空调机组的类型也不完全相同。如冷风机或冷、热风机是用来降低室内空气温度或使室内加温的；恒温恒湿空调机组既可冷却或加热室内空气，又可使空气加湿或减湿，而且可以自动调节；降湿机是用来吸收室内或洞内空气中的水蒸气，以降低空气的相对湿度。此外，还有特殊用途的空调机组等。,空调机组制冷系统一般都应用氟利昂为制冷剂，其主要设备差异不大，根据其用途不同稍有差别。它的结构紧凑、体积小、需要机房面积小，或可直接布置于空调房间内，施工安装的工作量小，运行和管理都非常方便，所以，在空调工程中得到广泛的作用。,三

23、、空气调节机组,第四节 制冷机组,1.冷风机组（房间空调器） 冷风降温设备也称为冷风机，用于夏季降温去湿用，常装置于一般空调房间，一台空调器只能调节一间或几间房间，或一间大房间内安装几台空调器。一台空调器就是一套单独的空调制冷系统，即包括制冷设备、离心风机和电器控制系统等，能单独制冷并送风。,第四节 制冷机组,三、空气调节机组,冷风机的压缩机多为封闭式。其特点是体积小、重量轻、震动小、噪声低、操作方便等。冷风机制冷量范围广，可以从1.16kW至58.14kW，配用冷凝器分为水冷式和风冷式两种。水冷式多采用壳管式或套管式，风冷式一般采用铝制翅片套铜管。蒸发器与风冷式冷凝器结构相似。为了降低噪声，

24、离心风机都采用低转速运转，转速多在5001000r/min之间。,三、空气调节机组,1.冷风机组（房间空调器）,第四节 制冷机组,冷风机的型式较多，有窗式、柜式等多种。下面介绍几种常见的冷风机。 1）窗式空调器 窗式空调器是一种体积小、重量轻、可以装在墙壁上或窗口上的整体式空气调节装置。它主要用于旅馆、住宅、办公室、小会议室、一般性恒温要求的计量室、实验室等。,第四节 制冷机组,1.冷风机组（房间空调器）,2）立柜式空调机 立柜式空调机包括立柜式冷风机及冷热风机。立柜式空调机的外形象一个大立柜。柜内装有制冷压缩机、冷凝器、空气冷却器、控制器件、仪表、风机及其它辅助设备等。同窗式空调器相比、立柜

25、式空调机是一种较大型的空调装置，制冷量一般都在7kW以上，常用于小型公共场所及中型实验室等，能使室内温度保持在1830。,第四节 制冷机组,图4-55 L型冷风机工作原理图 1-压缩机 2-冷凝器 3-过滤器 4-毛细管 5-蒸发器 6-电加热器 7-电动机 8-风机,近年来一些厂家生产出风冷式冷风机组。它多作成分体式，分成室内和室外两部分。将压缩冷凝机组（压缩机、冷凝器、风机等）和蒸发器组（蒸发器、毛细管、温度控制开关、电气控制等）分为两个组件，压缩冷凝机组安装在室外。同一般整体式相比，分体式空调机占据室内面积小，空调房间的噪声低。,第四节 制冷机组,1.冷风机组（房间空调器）,2.恒温恒湿空调机组 用恒温恒湿机组处理空气时，不仅可以降温、加湿，而且可以使被调房间的温度、湿度自动控制在一定的范围，所以多为生产工艺性空气调节所采用。,第四节 制冷机组,恒温恒湿空调机组，一般是将制冷系统的蒸发器装在被处理空气的通道中，利用制冷剂的直接蒸发来冷却空气。当空气通过过蒸发器的外表面时，在被冷却的同时，含湿量也降低。为了保证被调节房间所要求的湿度，在空调机组中设有加湿器。,图4-56 H-15型恒温恒湿空调机组原理图 1-干湿球温度控制器 2-电加热器 3-风机 4-电极加湿器 5-蒸发器 6-压缩机 7-冷凝器 8-贮液器 9-压力控制器 10-过滤器 11-节流机构,恒温恒湿空调机组温