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1、制 冷 原 理 与 设 备课 程 设 计姓 名：刘鹏学 院： 青岛理工大学专业班级： 热能与动力工程 071 班指导教师： 史 自 强2010 年 6 月22（一） 前言 制冷原理与设备课程设计，内容为制冷空调用冷冻站的设计，为期两个半星期，在这段时间里我们要首先通过了解所要设计冷冻站所在城市的气象参数，通过该气象参数来确定所要选取的设备的形式和理论循环的具体参数，然后利用理论循环进行相关计算，求出各个设备所承载的负荷，进而根据设计手册查出各设备的具体型号。这些设备主要是压缩机、冷凝器、贮液器、蒸发器、油分离器、空气分离器、集油器、紧急泄氨器等，通过一步步的计算最终确定出每个设备的型号。紧接着
2、就是冷冻站平面图及轴测图的布置，在这个过程中，我们首先要按照规定的设备之间的间距要求把各个设备布置在冷冻站里，然后根据管路间的具体要求布置个管路，通过计算求出个管路的管径。通过对空调冷冻站的设计，我们基本上掌握了设计冷冻站的方法和步骤，知道了设计中应该注意的问题，并且学会了如何去解决所遇到的问题。另外这次设计使得我们把课堂所学拿到现实应用中，不光是检验我们对知识点的掌握程度，而且还进一步加强了我们对知识的理解程度。总的来说是获益匪浅，其中难免会有一些错误，不过我会在不断地学习中前进！ （二） 目录（三）设计任务3（四）原始资料3（五）负荷计算3（六）制冷设备选择3（七）管路和阀件的选择计算9（
3、八）冷冻站设备及管路的平面布置1233（三） 设计任务已知某厂空调楼所需总耗冷量为 930kw（800,000kcal/h） ，以风机盘管为末端装置，要求冷冻水温为 7，空调回水温度为 12，制冷系统以氨为制冷剂。（四） 原始资料城市选择为青岛市，室外计算干球温度为 28，夏季室外平均每年不保证 50 小时的湿球温度为 26.8。（五） 负荷计算确定冷冻站的冷负荷由设计任务知，空调冷负荷 =930kw yQ对于间接式制冷系统由于冷损失引入的附加系数 A0.10.15，一般说来，当制冷系统较小或者较分散时，A 值可取得大一些；当制冷系统较大或者集中时，A 值可取得小一些。此处制冷系统取 A=0.
4、13所以冷冻站的设计负荷 =（1+0.13） 930kw=1050.9kw。yTQ)1(（六） 制冷设备选择制冷压缩机型号与台数的选择（一）制冷装置型式的选择用于空调冷源的中、小型冷冻站的设计中较多的采用活塞式制冷压缩机，此处亦采用活塞式制冷压缩机。由后面计算可知此处压比小于 8，因此采用单级压缩。由设计任务中可知循环采用氨为制冷剂。44（二）制冷工况的确定1. 蒸发温度 ot由于采用间接制冷系统，末端装置为风机盘管，载冷剂系统为闭式系统，可保持较好的水质。考虑到占地面积和传热效果等问题，采用卧式壳管式蒸发器。由题知，冷冻水出口温度为 7故蒸发温度 =7-（24）=4ot2.冷凝温度 Kt由于
5、采用冷却塔使用循环水，水质比较差，水温比较高，采用立式壳管式冷凝器。冷却水进冷凝器的温度 =26.8+(34)=30sstt1冷却水出冷凝器的温度 = +(24)=332st1st冷凝温度 = =37)75(21sKtt )75(2303.压缩机的吸汽温度 1t由于压缩机吸气管短且有保温材料，故压缩机吸气过热度可忽略。即取压缩机的吸汽温度 =1t=4ot4.再冷温度 tr.c对于立式壳管式冷凝器，均不考虑再冷。则节流前的制冷剂液体温度即为冷凝温度 .Kt即 tr.c= =4Kt（三）制冷压缩机的型号及台数的确定考虑到制冷机房建筑费用，初投资增，维护管理工作量等因素，并考虑到互为备用，取压缩机台
6、数为二.查表得 =4， =37时， =2.32otKtt所以， = /（2 ）=1050.9/(2 2.32)=226.5kw标TQ设 t55差压缩机性能曲线，可用压缩机型号为 812.5A100（开启式，单级，转速为 960r/min） 。每台压缩机在设计工况下的满负荷制冷量 =545kw。oQ每台压缩机在设计工况下的轴功率 =105kw。Pe配用电机功率 P=（1.101.15） =（1.101.15） 110kw=113kw该制冷系统的理论循环图如下：查氨的热力循环图表可得：H1=1460.873KJ/Kg； H 2=1613.24 KJ/Kg;H3=H4=376.127 KJ/Kg;v
7、1=0.2496m3/Kg ; v2=0.1106 m3/Kgpk=1432.379Kpa; p0=498.146Kpa压力比 = pk /p0=2.98(采用单级循环);循环比功 w0 = H2 -H1=152.367 KJ/Kg;单位质量制冷量 q0= H1 -H4=1084.746 KJ/Kg;（四）冷凝器和蒸发器的选择1.冷凝器的选择前面计算冷凝温度时已确定使用立式壳管式冷凝器。参考压缩机的台数取冷凝器台数亦为二，且两台型号一样，每台承担一半的负荷。则每台冷凝器的冷凝负荷 Qk = Q0 =1.12 545kw 610.4kw（查设计手册得 =1.12）传热温差：= = =5.36t
8、2k1tln37l式中：t 1、t 2-冷却剂进、出口温度；tk-冷凝温度。冷凝水的流量为：M= = =97.2kg/s12tCpQk387.40冷凝器型号的确定及其传热系数：66（1）选择冷凝器型号查常用冷凝器的传热系数表（由于平均传热温差较大，取较大的单位热负荷）假定 =4000w/ m ，1tq2则对每台冷凝器 =610400/4000=150.2 m11tkqQF2查立式冷凝器规格示例表，取冷凝器型号为 LN-150（其传热面积 F=150 m ） ，2则 =610400/150=4070w/ m ； qkt 2(2)计算冷凝器制冷剂侧放热系数 c喷淋密度 = = =5998.6 Kg
9、/m.hNnd2360M 210)751(369.冷凝器的水侧放热系数 =513 1/3 =9321.1 w/m2.kw(3)计算冷凝器制冷剂侧放热系数 ；c对垂直面呈波形流动时 =1.13，C物性系数 = = =7327.325.025.03g 25.06-3310.987.5741特性尺寸 l=4.8m冷凝器制冷剂侧放热系数 = = =3676.4 w/m2.kc25.0tlC 3.728.43615.0（4）计算冷凝器传热系数查课本 P198 表 9-1，冷凝器水侧污垢系数 =0.00009 m2.k/w， p取金属管壁的导热系数i=15.9w/m 2.k，油膜热阻取 =0.00055
10、m2.k/w oilRcKkWddiwpoilC .R11 210f0 77kmW.04.519.01932045.9.134.367 2 =777 kmW.2此时热流密度 =777 6=4165w/ m ；（ 为冷凝器对数传热平均温差）tKqct.*2t（5）比较相对误差相对误差 = =2.35，假定成立，即所选择的冷凝器型号合理。 *tq4160752.蒸发器的选择在前确定蒸发温度时，已确定使用卧式壳管式蒸发器。根据压缩机台数取蒸发器台数为二，且两台型号完全一样，每台承担一半冷量。则每台蒸发器的制冷量即为一台压缩机的制冷量 =540kwoQ对数平均传热温差：= = =5.1t otln12
11、47l查表取单位热负荷 =3000 w/ m，tq则所需蒸发面积 = / =545000/3000=181.5 m ,tFoQt 2查表取蒸发器型号为 DWZ-180（蒸发面积为 =183.63 m ）,F此时单位热负荷 = / =2968w/ m .*tqo2（五） 、其它辅助设备的选择1.油分离器的选择计算根据压缩机台数取两台油分离器，一台压缩机配一台油分离器,这里选用离心式油分离器。压缩机理论输汽量为：Vh= = =0.157 /s=565.2 /h60412nzsd86091.25.3m3查设计手册得压缩机输汽系数 a =0.806，压缩机吸气口制冷剂气体比容=0.2496 /Kg，排
12、气口 =0.1106 /Kg，取筒体内汽体流速 w=0.9 m/s，则1v3m2v388D m= =0.28mwvVwvVnhnh .019.36041212 9.0246.18509. 查设计手册，取型号为 SYF-65 的油分离器两台，其缸径 D=325mm.2.贮液器的选择计算贮液器的容积是按制冷剂循环量进行计算的。它应满足下述要求：（1）贮液器贮存制冷剂的最大量按每小时制冷剂总循环量 1/21/3 的计算；（2）考虑到制冷剂受热膨胀可能带来的危险，贮液器贮存制冷剂的最大量不超过本身容积的 80。液体制冷剂循环流量：MR= = =1.01Kg/s=3618 Kg/h；41hQT127.3
13、68.09液体制冷剂比容取 v=0.001712m3/Kg，液体充满度 =0.8，则贮液器的容积为：= =(3.872.58) ，vVR.)2(m8.0172)2(3m此处取 V=3 ，查设计手册，选用型号为 ZA-3.0 的贮液器一台。33.集油器的选择集油器一般不进行计算，而是根据经验来选用。冷冻站标准工况下的制冷量 = / =1050.9.6/2.32=453kw，介于 350600KW 之标QTtK间，理论上采用直径为 200mm 的集油器一台，在此考虑到管道布置情况取直径为 150mm 的集油器两台，型号为 JY-150. 4.空气分离器的选择空气分离器的选择一般不进行计算，而是根据
14、经验选用。系统总制冷量为 1041.6kw，在 100410kcal/h(1163KW)以下，故采用 Dg32（筒体直径108mm）的空气分离器,型号为 KF-32.5.紧急泄氨器的选择在大、中型制冷系统中，系统中的充氨量是较多的。当发生严重事故时，必须将系统中的氨迅速放掉，以保护设备和人身安全，故系统应设置紧急泄氨阀。目前国内生产的紧急泄氨阀为 SA25 型，各系统均可选用。此处采用 SA25 型。6.过滤器的选择过滤器用来清除制冷剂中的机械杂质；干燥器只用于氟利昂制冷系统中，用吸附干燥的方法清除氟利昂中的水份。过滤器、干燥器结构都比较简单，一般制造厂都成套配给，设计中也可按管径的大小来选用
15、。此处采用蒸发器配套的氨液过滤器，型号为 YG-32.99（七）管路和阀件的选择计算1.管路的选择计算管径的初选值可以根据设备接管直径来定，也可以按流速来定，一般排气管流速为1525m/s,吸气管流速为 1220m/s，供液管为 0.51.25m/s. 查相关教材得直通截止阀的 Ld/dn=340, 止回阀的 Ld/dn=80，角阀的 Ld/dn=170, 弯头90的 Ld/dn=60,扩径 d/D=1/2 的 Ld/dn=20，缩径 d/D=1/2 的 Ld/dn=11，扩径 d/D=3/4=Ld/dn=17，缩径 d/D=3/4 的 Ld/dn=7, 扩径 d/D=1/4=Ld/dn=30，缩径 d/D=1/4 的 Ld/dn=15;1.吸气管管径的计算（1）初选管径 d1管径的初选值可以
