制冷系统设计要点

课程设计设计题目：南京市某空调制冷机房姓名院系专业年级学号指导教师年月日目录0设计任务……………………………………………………………………………11前言…………………………………………………………………………………12课程设计题目及数据………………………………………………………………23制冷机组的类型及条件……………………………………………………………23.1初参数………………………………………………………………………23.2确定制冷剂种类和系统形式…………………………………………………23.3确定制冷系统设计工况………………………………………………………23.3.1冷凝温度的确定…………………………………………………………23.3.2蒸发温度的确定…………………………………………………………33.3.3过冷温度的确定…………………………………………………………33.3.4过热温度的确定…………………………………………………………33.3.5制冷系统理论循环p-h图………………………………………………44制冷系统热力计算…………………………………………………………………55制冷压缩机型号及台数……………………………………………………………65.1压缩机形式的选择……………………………………………………………65.2压缩机台数的选择……………………………………………………………75.3压缩机级数的选择……………………………………………………………75.4电机的选择……………………………………………………………………76冷凝器的选择计算…………………………………………………………………76.1冷凝器的选择…………………………………………………………………76.2冷凝器热负荷计算……………………………………………………………76.3冷凝器的已知参数……………………………………………………………86.4计算肋管特性参数……………………………………………………………86.5计算平均传热温差……………………………………………………………86.6冷却水流量……………………………………………………………………96.7概算所需传热面积……………………………………………………………96.8初步规划冷凝器结构…………………………………………………………96.9计算水侧的换热系数…………………………………………………………96.10计算制冷剂测得冷凝换热系数……………………………………………106.10.1求水平光管管外冷凝换热系数………………………………………106.10.2计算水平肋管外的冷凝换热系数……………………………………106.10.3计算水平肋管束外冷凝换热系………………………………………116.11实际的热流密度……………………………………………………………116.12计算实际传热面积…………………………………………………………116.13冷凝器的类型………………………………………………………………127蒸发器的选择计算…………………………………………………………………127.1蒸发器的预选…………………………………………………………………127.2蒸发温度与传热温差的确定…………………………………………………127.3换热面积的计算………………………………………………………………127.4蒸发器风量的确定……………………………………………………………127.5风机的选择……………………………………………………………………128冷却水系统的选择…………………………………………………………………138.1冷却塔…………………………………………………………………………138.2水泵的选型……………………………………………………………………138.2.1水泵扬程…………………………………………………………………138.2.2阻力计算…………………………………………………………………139冷冻水系统的选择…………………………………………………………………1410管径的计算………………………………………………………………………1411其它辅助膨胀阀的选择计算……………………………………………………1511.1膨胀阀的选择………………………………………………………………1511.2贮液器的选择计算…………………………………………………………1511.3油氨分离器的选择计算……………………………………………………1511.4气液分离器的选择计算……………………………………………………1511.5集油器的选择计算…………………………………………………………1611.6不凝性气体分离器的选择计算……………………………………………1612制冷机组与管道的保温…………………………………………………………1613设备清单及附图…………………………………………………………………1614参考文献…………………………………………………………………………1710设计任务设计一南京地区用制冷系统，采用空冷式直接制冷，制冷量定为100K，制冷剂为氨，冷却水进出口温度为27/30℃。1前言近50年来，随着现代科学技术的飞速发展，制冷技术以日新月异的速度发生变化。并且，正在现代国民经济、人民生活、国防科研、文化艺术等领域中发挥着日益重要的作用。我国是最早利用天然冷源的国家之一，随着社会进步，制冷技术已经广泛应用到各个行业，制冷技术的作用更是不可替代的。因此设计制冷系统已成为重要的环节。制冷系统的设计，无论是厂家装配成的整体机组，还是现场组装的系统，主要是选择制冷压缩机、冷凝器、蒸发器、节流机构以及风机、电动机和自动控制设备等。其步骤是根据给定的冷冻水温度(或被冷却的空气温度)、流量和所采用的冷却水(或冷却用空气)入口温度、流量，确定该制冷系统的设计工况(即选定蒸发温度和冷凝温度等系统的内在参数设计值)，然后，按照设计工况选择该制冷系统的各个组成设备，使之在运行过程各个设备的相互匹配，以充分发挥每个设备的工作能力。但是，一个制冷机组或制冷系统，在实际运行过程中，当外在参数(既冷凝器和蒸发器所通过的水流量或空气流量，以及水或空气的入口温度等)在一定范围内改变时，该机组成系统的性能如何变化、选定的各个组成设备是否匹配恰当，都是在设计中要考虑的问题。此外，设计完成，制冷作业安全技术，正确操作制冷设备，是我们在具体操作时的必然选择。22课程设计题目及数据课程设计题目：南京市某空调制冷机房制冷系统采用空冷式直接制冷，空调制冷量定为100KW。数据：制冷剂为：氨(R717)。冷却水进出口温度为：27℃/30℃。南京市空调设计干球温度为35.2℃，湿球温度为28℃。设计内容设计一南京地区用制冷系统，采用空冷式直接制冷，制冷量定为100K，制冷剂为氨，冷却水进出口温度为27/30℃。3制冷机组的类型及条件3.1初参数1）制冷系统主要提供空调用冷冻水，供水与回水温度为：7℃/12℃，空调制冷量定为100KW。2）制冷剂为：氨(R717)。3）冷却水进出口温度为：27℃/30℃。4）南京市空调设计干球温度为35.2℃，湿球温度为28℃。3.2确定制冷剂种类和系统形式根据设计的数据及要求，本制冷系统为100KW的氨制冷系统。因为制冷总负荷为100KW,所以可选双螺杆制冷压缩机来满足制冷量要求。3.3确定制冷系统设计工况3.3.1冷凝温度的确定从《制冷工程设计手册》中查到南京地区夏季室外平均每年不保证50h的湿球温度（℃）Ct28s对于使用冷却水塔的循环水系统，冷却水进水温度按下式计算：tttsss1（3-1）式中——冷却水进冷凝器温度（℃）；3——当地夏季室外平均每年不保证50h的湿球温度（℃）；——安全值，对于机械通风冷却塔，=2~4℃。则代入数据有冷却水进水温度：313281ts℃冷却水出冷凝器的温度（℃）按下式确定：选用卧式壳管式冷凝器=+（2~4）（3-2）代入上面算出的数据有：=31+3=34℃（注意：通常不超过35℃），系统以水为冷却介质，其传热温差取4~6℃。则冷凝温度为若系统以水为载冷剂，其传热温差为℃，42ttsc（3-3）式中——冷凝温度（℃）。代入数据有冷凝温度：=34+4=38℃3.3.2、蒸发温度的确定则蒸发温度为ttte'（3-4）对于本设计系统，=2℃，因此不采用液体过冷，即=0℃。式中——载冷剂的温度（℃）。一般对于冷却淡水和盐水的蒸发器，其传热温差取=5℃。本制冷机房用空冷式蒸发器，则制冷剂的蒸发温度25-7te℃.3.3.3、过冷温度的确定对于一般的空气调节用制冷装置，不采用液体过冷；对于大型的蒸发温度较低（—5℃）的制冷装置，在条件许可时使用液体过冷。也就是不考虑过冷温度。3.3.4、过热温度tr的确定4压缩机吸气口温度的确定通常=+（3-5）式中对于一般氨压缩机，=℃。代入数据有过热温度：=℃。3.3.5、制冷系统理论循环p-h图根据题意绘制的p-h图，并查表求得各状态参数：图3-1查有关资料：确定压力：Pe=436.34kPa，Pc=1472.4kPa比容：10.27kgm3，20.087kgm3焓值：h11459kgKJ，h21660kgKJ，h3h4380kgKJ。54制冷系统热力计算1）单位质量制冷量的计算410hhq（4-1）代入数据有：0q=（1459-380）kgKJ=1079kgKJ2）单位冷凝负荷qk的计算hhq32k（4-2）代入数据有：1280380-1660kqkgKJ3）单位理论压缩功c的计算hhw12c（4-3）代入数据有：2011459-1660cwkgKJ4）单位容积制冷量的计算vqq10v（4-4）代入数据有：27.01079vq3996m3kJ5）制冷剂质量流量Mr的计算qQMr00（4-5）代入数据有：0923.01079100Mrskg6）压缩机吸入制冷剂蒸汽的体积流量Vr的计算vqQr0V（4-6）6代入数据有：025.03996100Vrs3m7）冷凝器热负荷k的计算qkrMk（4-7）代入数据有：kw1.11812800923.0k8）压缩机所需的理论耗功率pth的计算cMrpth（4-8）代入数据有：kwp552.182010923.0th9）制冷系数th的计算ththp0（4-9）代入数据有：39.5552.18100th10）逆卡诺循环制冷系数c的计算：kckcTTT（4-10）代入数据有：64.7275-311275c11）制冷系数R的计算cthR（4-11）代入数据有：71.064.739.5R5制冷压缩机型号及台数的确定5.1压缩机形式的选择根据已知参数，预选螺杆式压缩机。75.2压缩机台数的选择查《实用制冷工程设计手册》根据制冷机组冷负荷100KW选择压缩机，选用KA12.5—12型压缩机（其标准工况下的制冷量为137KW大于100KW，符合要求）。压缩机台数，应根据总制冷量来确定：gQQ00m（5-1）式中——压缩机台数（台）；——每台压缩机设计工况下的制冷量（）。代入数据有：73.0137100m（台）因此，选择1台KA12.5-12型压缩机.5.3压缩机级数的选择选择依据：压缩机级数应根据设计工况的冷凝压力与蒸发压力之比来确定。一般若以氨为制冷剂，当时，应采用单级压缩机；当时，则应采用两级压缩机。所以，对于本设计制冷系统中，37.334.4364.1472ecpp8，因此，本设计制冷系统采用单级压缩。5.4电机的选择由于使用KA12.5-12双螺杆压缩机，其配用电机型号为YW200L-2,标准工况功率55KW,电压380V。6冷凝器的选择计算6.1冷凝器的选择在本系统中选用氨立式壳管冷凝器。6.2冷凝器热负荷计算冷凝器热负荷在前面热力计算中已求出。1.118k(KW)8式中k—冷凝器的热负荷（KW）。