制冷课程设计75kW计算书讲解

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1、1制冷循环系统热力计算已知条件：制冷量：75kW； 制冷剂：R22蒸发温度：2； 冷凝温度：50冷冻水进水温度：12；冷冻水出水温度：7进口空气温度：35； 出口空气温度：431021314141Ph过冷度：5； 过热度：5根据已知条件，查R22各状态点参数，压焓图如图所示。状态点P（MPa）t（）h（kJ/kg）（m/kg）00.53240510.5374100.04622.008044732.005026542.0045258 40.532258（1）压力比：（2）单位质量制冷量：（3）单位体积制冷量：（4）理论比功：（5）制冷系数：（6）单位质量冷凝热：（7）工质流量：（9）冷凝热负荷：

2、（10）实际输气量：（11）压缩机理论功率：（12）压缩机指示功率：根据压缩比取指示效率（13）压缩机轴功率：根据压缩比取指示效率（14）压缩机配用电机功率：压缩机与电机直接连接时取传动效率（15）电机输入功率：根据轴功率取电动机效率1.1压缩机选型计算由于本设计工况不是标准工况，需根据压缩机样本提供的名义工况对本设计的工况进行换算。本设计拟选用比泽尔半封闭螺杆压缩机，其压缩机正常运行范围如下图所示，负荷本设计运行要求。样本提供的名义工况为：Ph1021314141则名义工况下的制冷循环热力计算为：根据已知条件，查R22各状态点参数，压焓图如图所示。状态点P（MPa）t（）h（kJ/kg）（m

3、/kg）00.60540910.60154130.04222.008044732.005026542.0045258 40.605258（1）压力比：（2）容积效率： 设计工况下的容积效率：（3）单位质量制冷量：（4）单位体积制冷量：（5）理论比功：（6）制冷系数：（7）名义工况下的制冷量：（8）工质流量：（9）实际输气量：（10）压缩机理论功率：（11）压缩机指示功率：根据压缩比取指示效率（12）压缩机轴功率：根据压缩比取指示效率（13）压缩机配用电机功率：压缩机与电机直接连接时取传动效率（14）电机输入功率：根据轴功率取电动机效率根据名义制冷量Q0=87kW、轴功率Nb=30.27kW选择

4、HSK5363-40。HSK5363-40吸气管54mm、排气管42mm。2.0空冷式冷凝器设计由设计条件已知冷凝温度、蒸发温度，进口空气干球温度、出口空气干球温度，冷凝负荷。（1）对数平均温差：（2）翅片管族结构参数选择及计算初步选用的紫铜管为传热管，选用的翅片厚度的波纹型整张铝制套片。取翅片节距,迎风面上管中心距，则，管族排列采用正三角形叉排。每米管长各有关传热面积分别为：在空气平均温度条件下，、,在进风温度条件下。冷凝器所需空气体积流量：迎面风速合适范围为，取迎风面风速，则迎风面积：取冷凝器迎风面宽度即有效单管长度,则冷凝器的迎风面高度：迎风面上的管排数：（3）传热计算 冷凝器在空气流通

5、方向上的管排数一般为n=（2-6）排，初步选取n=4排，则翅片宽度： 微元最窄界面的当量直径：最窄截面风速应控制在6m/s以内，本设计最窄截面风速为：因为在（4-50）范围以内，则雷诺数：查下表，用插入法求得0.152，n=0.622,C=1.138,m=-0.194 则空气侧表面传热系数： 根据下边查R22在物性集合系数B=1325.4。氟利昂在管内凝结的表面传热系数：翅片相当高度：正方形顺排c=1.145、等边三角形叉排c=1.063取铝片导热率，计算翅片参数m，即：翅片效率：表面效率：忽略各有关污垢热阻即接触热阻的影响，则根据能量守恒：代入数据经整理得到：解得，则R22在管内的凝结表面传

6、热系数：取关闭与翅片间接触热阻、空气侧尘埃垢层热阻、紫铜管热导率，计算冷凝器传热系数：冷凝器所需的传热面积：所需有效翅片管总长：空气流通方向上的管排数：，与假设一致。(4)风机的选择计算 由于冷凝器的迎风面宽度l=2.5m、高度H=1.65m, 动压： 静压：风机采用电动机直接传动，则传动效率，则电动机输入功率：。选择3台上虞DFBZ-I轴流风机NO6.3，每台参数：转速720r/min，功率370kW，风压66Pa，风量9000m3/h。3.0水冷卧式壳管式冷凝器设计设计条件：制冷量：75kW； R22蒸发温度：2； 冷凝温度：40冷却水进口温度：30； 冷却水出口温度：35过冷度：5； 过

7、热度：5根据制冷循环热力计算，冷凝器的冷凝负荷。（1）管型选择 初步选用低翅片紫铜管，具体结构参数如下表所示。单位管长的各换热面积计算公式如下： （2）估算传热管总长 假定按管外面积计算的热流密度，则应布置传热面积：应布置的有效总管长：（3）确定每流程管数Z、有效单管长l及流程数N 已知设计冷却水进口温度,出口温度，由水物性表知，在平均温度32.5时水的密度，比定压比热容，则所需水量： 根据JB/TB5444-91中标准规定，在壳管式冷凝器的水速为2m/s，初步选取则每流程管数：NNZlDil/Di2.00 20.00 4.55 134.16 33.90 4.00 40.00 2.27 189

8、.74 11.99 6.00 60.00 1.52 232.38 6.52 8.00 80.00 1.14 268.33 4.24 10.00 100.00 0.91 300.00 3.03 12.00 120.00 0.76 328.63 2.31 对流程数N、总根数NZ、有效单管长l、壳体内径Di及长径比l/Di进行组合计算，组合计算结果如下表所示。卧式壳管式冷凝器长径比l/Di一般控制在（6-8）范围内的传热效果好。其中，本设计s=24mm，同时最外侧换热管与壳体内则距离至少为5mm，所以壳体采用无缝钢管。根据布管，实际总根数NZ=61根，实际每流程管数Z=10.17根，则实际流速接近2

9、m/s，实际冷凝面积，初步设计合理。第1流程：11根；第2-4流程：10根；第5流程：9根；第6流程：10根。 （4）传热计算 水侧表面传热系数计算：从水物性表知，水在平均温度时，运动粘度。物性集合系数B=1395.6+23.26tm=2151.55。因为雷诺数，亦即水在管内的流动状态为湍流，则水侧表面传热系数：氟利昂侧冷明表面传热系数计算，根据排管布置，管排修正系数：根据R22在冷凝温度为40时，查下表B=1447.1氟利昂则冷凝表面传热系数：对数平均温差：,取水侧污垢系数,联立两式，试算时成立，、，取其平均值,与假设值5300W/m2接近。则实际所需传热面积：与结构设计的实际冷凝面积16.

10、55m2大2%，满足负荷传热要求，设计合理。（5）冷却水侧阻力计算 阻力系数： 冷却水侧阻力：lt为左、右两管板外侧端面的距离，取每块管板厚度30mm，则lt=(0.92+0.60)m=0.98m (6)连接管管径计算冷却水在进出口接管中的流速，则进出水接管管内径：，选取根据制冷循环质量流量、压缩机实际输气量。通常，氟利昂蒸气在进气管内的流速为10-18m/s，且进气管管径与制冷压缩机的排气管管径相同。所以，当流速为11m/s时，冷凝器进气管，因为压缩机样本中排气管的尺寸为，所以选取冷凝器进气管尺寸为。由氟利昂液体在出液管内的流速一般为0.5m/s左右。出液管管径宜尽量与干燥过滤器及电磁阀的连

11、接管管径一致。当在冷凝温度为40时，R22的密度=1132kg/m3,则冷凝器出口的制冷剂体积流量，根据出液速度为0.5m/s，冷凝器出液管直径，取。4.0干式卧式壳管式蒸发器设计设计条件：制冷量：75kW； R22蒸发温度：2； 冷冻水进口温度：12； 冷冻水出口温度：7过冷度：5； 过热度：5根据热力循环计算，制冷剂质量流量=0.4934kg/s（1） 根据定性温度tm=9.5，查水的物性参数、。则冷冻水流量：（2）蒸发器结构的初步规划 初步设计：选用的铜管，管距；流程数N=4，每一流程的平均管子数Zm=42根，总管数Zt=168根，单程有效长度l=2m；蒸发器外壳参数：；最外侧换热管与壳

12、体内则距离至少为5mm。根据布管，实际总管数Zt=168根，则选用无缝钢管制作外壳。结构参数：管板厚度：30mm折流板数Nb：16个折流板厚度：5m上缺口高H1：62mm下缺口高H2：62mm 切去的弓形高度约为外壳内径的倍上缺口管数nb1：19根下缺口管数nb2：19根折流板间距s1：120mm折流板间距s2：80mm壳体直径附近管根数ndi：15根根据以上结构参数，实际单程有效长度与初步规划的l=2m相符。则实际的长径比l/Di=1.99/0.253=7.87（宜控制在6-8）。则蒸发器外表面积：有效传热面积：（3）管外换热系数的计算 折流板的平均间距s： 横向流通截面积Ac： 横向流速u

13、c： 折流上、下缺口面积，计算 纵向流速ub： uc与ub平均流速u：（应控制在0.5-1.3m/s） 冷却水平均温度。据此温度查得水的物性数据为：Prf=9.73,运动粘性系数，导热率，则4852 管外换热系数:(4)管内换热系数的计算 假定蒸发器按内表面计算的热流密度,则管内换热系数：式中di=0.01m,c=0.002332因每根管内R22的质量流量为：且质量流速为：，氟利昂横管流速应4m/s利于回油，即对应的质量流速为100kg/(m2.s)。（5）制冷剂流动阻力计算 根据蒸发温2，差R22物性参数，普朗特数，运动粘性系数。R22饱和蒸气的流速：雷诺数：沿程阻力系数：饱和蒸汽的沿程阻力：两相流动时R22的沿程阻力总阻力（6）对数平均温差 在t01=2附近，压力每变化0.1MPa，饱和温度约变化5.5，因此蒸发器进口处R22的温度： 对数平均温差 （7）传热系数和内表面计算的热流密度qi 管内侧与管外侧的污垢系数