设备选型

1《制冷工艺设计》1制冷工艺设计5.12019年10月4日星期五2《制冷工艺设计》2第五章制冷热交换设备及附属设备的选型计算冷凝器的选型取决于建库地区的水温、水质、水量及气候条件，也与制冷剂的种类及机房的布置要求有关。§5-1制冷热交换设备的选型计算一、冷凝器的选型计算（一）冷凝器选型的一般原则冷凝器选型的一般根据下列原则来选择：1、冷凝器总的冷凝面积应能满足实际运行的最大负荷工况要求，并有一定裕量。3《制冷工艺设计》3立式壳管式冷凝器4《制冷工艺设计》4V型风冷冷凝器5《制冷工艺设计》5风冷冷凝器6《制冷工艺设计》6蒸发式冷凝器7《制冷工艺设计》72、冷凝器的台数，2～4台为宜，不考虑备用。3、立式冷凝器适用于水源丰富、水质较差、水温较高的地区。但只适用于氨系统。（氟利昂系统，多采用铜材、传热系数高）4、卧式冷凝器适用于水量充足、水温较低、水质较好的地区。氨和氟利昂系统均可使用。5、淋浇式冷凝器适用于空气湿球温度较低、水源不足或水质较差的地区。目前只用于氨系统。8《制冷工艺设计》86、蒸发式冷凝器适用于耗水量很小，特别适于水源缺乏、干燥地区。水质较差时，须进行处理。7、空气冷却式冷凝器适用于水源比较紧张的地区、冷藏车及冷藏集装箱等移动式制冷装置和中小型氟利昂系统。在氨制冷系统中一般不采用。(为什么)8、当冷却水为循环使用时，立式冷凝器和卧式冷凝器均可使用。9、从设备费和维修费用看，蒸发式冷凝器最高。对大、中型制冷装置，蒸发式冷凝器同立式或卧式冷凝器与冷却塔的组合形式相比，建设初投资不相上下，但运行时省水节能。9《制冷工艺设计》9（二）冷凝器的选择计算1.冷凝器传热面积的确定冷凝器传热面积按下式计算：式中A——冷凝器的传热面积（㎡）；Φl——冷凝器热负荷（W）；K——冷凝器的传热系数[W/（㎡·℃）]；⊿tm——冷凝器内平均传热温差（℃）；ql——冷凝器的单位传热面积热负荷（W/㎡）。)15(llmlqtKA10《制冷工艺设计》102.冷凝器热负荷的确定冷凝器热负荷是将高压高温制冷剂气体在冷凝器中液化所需取走的热量，按下述情况分别确定：（1）单级压缩制冷系统冷凝器热负荷的计算：Φl＝qm(h3—h4)(5-2)式中qm——压缩机的制冷剂循环量(kg/s)；h3、h4——制冷剂进、出冷凝器的比焓（kJ/kg）。单级压缩制冷循环参见第四章图4—2。11《制冷工艺设计》11（2）双级压缩制冷系统冷凝器热负荷的计算：Φl=qmg(h5—h6)(5—3)式中qmg——高压级压缩机制冷剂循环量(kg/s)；h5、h6——制冷剂进、出冷凝器的比焓(kJ／kg)；Φl——双级压缩冷凝器的热负荷(W)。双级压缩制冷循环参见图5-1。1.351.301.251.201.151.10t=40°Clllt=30°Ct=35°C10±0-10-20-30852P73t69l4ZtZJt1h蒸发温度°C12《制冷工艺设计》12为了方便，冷凝负荷也可用下式计算：Φl＝ξΦo（5-4）式中Φl——单级压缩机制冷量(W)；ξ——单级压缩冷凝负荷系数，对氨系统，由图5-2查得。13《制冷工艺设计》13(3)冷凝器热流密度ql的确定常用冷凝器的热流密度ql值如表5－1所示。随着科学技术的发展，热换性能很高的换热设备也已在有的厂家研制成功并应用于生产,氟用卧式冷凝器中采用了高效换热管，其冷凝器热流密度可高达17000～19000W／㎡。表5-114《制冷工艺设计》1415《制冷工艺设计》15（4）冷凝器内平均传热温差的确定冷凝器内平均传热温差⊿tm可按下式计算：式中t1——冷却介质进口温度，℃；t2——冷却介质进口温度，℃；tl——冷凝温度，℃。)55(lg3.22112tttttttllm16《制冷工艺设计》16（5）冷却介质流量的确定水冷式冷凝器的冷却水流量按下式计算：Φl——冷凝器热负荷，W；ρ——冷却水密度，kg/m3，取ρ=1000kg/m3；cp——冷却水比热，kJ/kg·℃，取cp=4.187kJ/kg·℃；⊿t——冷却水进、出口温差，℃，取值见表5－2。)65(/10006.33hmtcVpl17《制冷工艺设计》17风冷式冷凝器的风量风冷式冷凝器的风量按下式计算：式中Φl——冷凝器热负荷，W；ρ——空气密度，kg/m3，取ρ=1.189kg/m3（30℃时）；cp——空气比热，kJ/kg·℃，取cp=1.0056kJ/kg·℃（30℃时）；⊿t——空气进、出冷凝器温升（干球），℃，取值见表5－2。)75(/10006.33hmtcVpl18《制冷工艺设计》18淋水式冷凝器的冷却水量淋水式冷凝器的冷却水循环量按每1㎡传热面积每1h所需量为0.8～1.0m3计；补充水量按循环水量的10～12%计。蒸发式冷凝器的冷却水量和通风量蒸发式冷凝器的冷却水循环量按每1㎡传热面积每1h所需量为0.12～0.16m3计或按每1kW冷凝热负荷需循环水量0.05～0.07m3/h计；补充水量按循环水量的5～10%计。通风量按每1㎡传热面积每1h所需量为300～340m3计或按每1kW冷凝热负荷需循环水量85～160m3/h计。19《制冷工艺设计》19（6）冷凝器中冷却介质的流动阻力的确定目的——是为选配冷却水泵扬程或风机压头提供必要的数据。立式壳管式冷凝器和淋水式冷凝器的冷却水是从冷凝器顶部靠重力沿管壁流下的，所以不需要进行流动阻力的计算。风冷式冷凝器和蒸发式冷凝器所需的风机及循环水泵已由生产厂家配置好。卧式壳管式冷凝器的冷却水泵需要在工程设计中进行选配。其冷却水侧的流动阻力可根据有关资料进行计算和根据厂家样本提供的数据进行确定。20《制冷工艺设计》20[例题立式壳管式冷凝器]7800m3冷库选型1.负荷计算：1)高温库：蒸发温度-8℃，冷凝温度38℃，2AV-12.5压缩机2台，冷凝负荷=制冷量+电机耗功查p91，QL=305/2+95/2=200KW2)低温库：蒸发温度-33℃，冷凝温度38℃，S8-12.5压缩机2台，S4-12.5压缩机1台，查表p92QL=120*2.5+60*2.5=450KW（考虑可能达到的最高蒸发温度）3）合计冷凝负荷：QL=200+450=650kw4）冷凝器面积：A=QL/ql=650/3.5=185.7m2查样本：选LN-100冷凝器2台。21《制冷工艺设计》21计算用水量：将有关数据代入公式（3-16)V水=3.6*QƖ/(1000·c·△t)=3.6*650000/(1000*4.1868*2.5)=279.4（吨／小时）水量比：=223/200=1.1分析：配水比一般为0.8—1.0，计算值偏大，原因：单位负荷现在冷凝器较大。22《制冷工艺设计》22[例题6]已知氨单级压缩制冷系统的机器总负荷Qj=768800W，蒸发温度tz=-15℃，压缩机吸气温度tƖ=-10℃，冷凝温度：tƖ=30℃，试对立式冷凝器进行选型计算。（一）计算冷凝器热负荷1.确定工作参数，根据冷凝温度，蒸发温度和吸气温度，作出制冷循环的压焓图，并查出有关参数值。h1’=1743.5KJ/kgh2=1990kg/KJh4=h5=639.01KJ/kg2.计算制冷剂循环量。hkgG/250601.63951.1743768800*6.323《制冷工艺设计》233，计算冷凝器热负荷。根据公式（3-12):QƖ=G(h2-h4)/3.6=2506*(1990-639.01)/3.6=940439W（二）计算冷却面积，确定型号、台数1.确定qA值，采用立式冷凝器，从表（3-11）中查得qA=3000W／m2。2.计算冷凝器面积。据公式（3-15):FƖ=QƖ/qA=940439／3000=313m2根据表（3-13)，选两台LNA-160立式冷凝器，总冷却面积FƖ=160*2=320m2，满足需要。24《制冷工艺设计》24（三）计算用水量1.确定有关数据：用淡水取C=4.1868KJ/kg*℃,Δt=2℃2.计算水用量：将有关数据代入公式（3-16)V水=3.6*QƖ/(1000·c·△t)=3.6*940439/(1000*4.1868*2)=404.3（吨／小时）25《制冷工艺设计》255.1.2中间冷却器的选型计算作用：一是降低低压级的排气温度，二是分离低压级排气中所夹带的润滑油，三是冷却蛇形盘管内的制冷剂使之过冷。机理：控制中冷器内制冷剂的流速，使低压机的排气在中间冷却器中得到完全冷却，成为饱和蒸汽，制冷剂中夹带的润滑油得到分离，同时应保证中冷盘管有足够的冷却面积，以保证制冷剂在节流阀前的过冷度，提高单位重量制冷量。[复习4］26《制冷工艺设计》26一、计算中间冷却器直径中间冷却器直径计算公式如下：式中，λ－氨压缩机高压机的输气系数，按产品规定；VP－高压机的理论吸气量（m3/h）；ω－中间冷却器内的气体制冷剂的流速，一般宜取0.5m/s。)(0188.036004mVVDPP27《制冷工艺设计》27S8-12.5制冷压缩机Vgp=141.5m3/hλ－氨压缩机高压机的输气系数，按产品规定，蒸发温度-35℃,冷凝温度35℃压缩比1：3中间冷凝温度查p78图4-1得4.2℃从表4-7P68中取值λ=0.79mmVDPg28.057.2230188.05.05.141*79.00188.0)(0188.028《制冷工艺设计》28二、计算中间冷却器盘管冷却面积中间冷却器蛇形盘管冷却面积按下式计算：F=Qzj/(K*Δtm(m2)式中，Qzj－中冷器蛇形盘管的热负荷（Ｗ)；K―中冷器蛇形管的传热系数（W／m2·℃），应按产品规定取值，如无资料时，一般宜采用465～580(W／m2·℃）；Δtm－对数平均温差（℃），可按下式计算29《制冷工艺设计》29低压级制冷剂循环量)/(23.58315.179.0*8491hkgVGdpdp30《制冷工艺设计》30tƖ―冷凝温度（℃）；tzj―中间冷却温度（℃）；tc―中间冷却器蛇形盘管的出液温度（℃）。63.16057.22.3452.39lg3.22.342.48.02.39lg3.28.0352.48.02.435lg3.2)52.4(35113)((lg3.2）Ctttttttzjczjlclm31《制冷工艺设计》31)(86.263.16*50074000*2mtKQFmzj32《制冷工艺设计》32tƖ=30℃tc=1.6℃h5=339.58KJ/kgh6=212.28KJ/kgh5-h6=339.58-212.28=127.3KJ/kg33《制冷工艺设计》33三、中间冷却器选型根据计算出的中间冷却器直径与盘管冷却面积，从产品样本选型。烟台冷冻机厂生产的ZLA和ZZQ两大系列中间冷却器的技术数据。选型时，当桶径与冷却面积均能满足要求时，可按桶径规格选型。当桶径能满足要求，但盘管冷却面积不够时，可增大桶径规格，使冷却面积能符合要求。ZLA、ZZQ系列中间冷却器的技术数据34《制冷工艺设计》34[例题5］一配组式双级压缩制冷系统，以6AW-12.5型压缩机二台作低压机，4AV-12.5型压缩式一台作高压机。己知蒸发温度tz=-33℃，冷凝温度：tƖ=30℃中间冷却温度tzj=-3.4℃,中间冷却器盘管出液温度tc=1.6℃，试进行中间冷却器的选型计算。[解］（一）确定有关数值1.根据：tz=-33℃与tzj=-3.4℃,查表3-7得Λdq=0.79；根据tzj=-3.4℃和tƖ=30℃,查表3-6得λdq＝0.82；35《制冷工艺设计》352.6AW-12.5压缩机二台Vdp＝849m3／h,4AV-12.5压缩机一台Vdp=283m3／h；3.气体制冷剂在中间冷却器的流速，取