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1、河北建筑工程学院 课程设计计算说明书课程设计计算说明书 题目名称：题目名称： 空气调节用制冷技术空气调节用制冷技术 系系 别：别： 城建系城建系 专专 业：业： 建筑环境与设备工程建筑环境与设备工程 班班 级：级： 建环建环 0909 学学 号：号： 学生姓名：学生姓名： 指导教师：指导教师： 曲曲* * * * 职职 称：称： 副教授副教授 20122012 年年 6 6 月月 8 8 日日 目目 录录 一一 设计对象设计对象1 二二 原始资料原始资料1 三三 设计内容及要求设计内容及要求1 确定制冷系统总制冷量确定制冷系统总制冷量 确定制冷剂种类和系统形确定制冷剂种类和系统形 式式 确定制
2、冷系统设计工况确定制冷系统设计工况3 选择压缩机和电机功率选择压缩机和电机功率5 选择蒸发器选择蒸发器8 选择冷凝器选择冷凝器8 选择系统辅助设备并计算制冷剂充灌量选择系统辅助设备并计算制冷剂充灌量9 确定系统调节控制方案确定系统调节控制方案12 四四 附录附录13 五五 参考文献参考文献17 3 制冷课程设计制冷课程设计 一设计对象一设计对象： 某校空调实验室改建，原有冷源已不能满足要求，拟定重建一单元制冷系统，供给空调实验台 合格的冷冻水（喷雾室和水冷式空气冷却器） 。 二原始资料：二原始资料： 1本制冷系统主要为供给实验室教学和科研用冷冻水，冷冻水温度 t=57。空调设计工况冷冻 水温度
3、 t=5，空调回水 t=11。 2空调冷负荷 Q0=535KW。最低负荷 Qmin=37KW。 3实验室水源为本校自来水网供给的 16深井水。 4室外气象参数：夏季通风室外干球温度 30，湿球温度 265，风速 19 米/秒，大气压 P=751mmHg； 5 5实验室现有设备规格： （1）4F-10 氟利昂制冷压缩-冷凝机组一台，标准制冷量为 28000 千卡/时，空调制冷量 60000 千 卡/时，配用压缩机 4F10；转数 960 转/分；配用电机型号 JO2-72-6，功率 22KW，电压 380V，转数 970 转/分;配冷凝器，卧式壳管式，面积 144m2（武冷产品） 。 （2）FW
4、-30 型满液式壳管式蒸发器一台，冷却面积 30m2,筒外径 =400mm; 管板间长度 1800mm,冷 却管径 182.5mm，管根数 138；水通程 10；进液管 38mm，回气管 Dg50mm。 （3）玻璃钢逆流式冷却塔一台，型号 BNL-20 型，冷却水量 MW在水温降 t=5时为 193m3/h,MW 在水温降 t=6时为 159m3/h，风机风量变 11400m3/h，转速 n=930 转/分，功率 P=08KW，塔 高 2030mm，直径 1350mm,进水直径 65mm，出水直径 80mm，最大直径为 1470mm 填料高 720mm. 三设计内容和要求：三设计内容和要求：
5、确定制冷系统总制冷量确定制冷系统总制冷量 制冷系统总制冷量包括空调冷负荷和制冷系统的冷量损失，其中空调冷负荷 Q0max=53.5KW 制冷系统总制冷量可表示为空调冷负荷乘以一个系数 0=AQ0max 式中 A=1.051.15，直接连接时系统冷损失小，A 可取小值 1.05；间接连接时系统冷 失大，A 应取大值 1.15。该系统为间接连接，所以 A=1.15，则 0=53.5*1.15=61.525KW 确定制冷剂种类和系统形式确定制冷剂种类和系统形式 1 1制冷剂种类的选择制冷剂种类的选择 常用的制冷剂有氟利昂和氨两种，两种制冷剂的主要优缺点有： 氟利昂： 大多数氟利昂本身无毒、无臭、不然
6、，与空气混合遇火也不爆炸；如果系统中完 全不含水分，氟利昂对金属没有腐蚀性；只要不处于缺氧状态，氟利昂对人体没有危害。因此， 适用于公共建筑或实验室的空调制冷装置。但是，氟利昂的放热系数低，价格较高，极易渗透 又不容易被发现；氟利昂与水几乎不互溶，易出现“冰堵”现象，所以系统中必须设置干燥过 滤装置；氟利昂液体和润滑油可以很好的互溶，气体不溶于润滑油，必须设置回油问题。 氨：氨的传热性能强，价格便宜。但是氨有强烈刺激性，对人体有危害且氨为可燃物，当 空气中氨的体积百分比达到 16%25%时，遇明火有爆炸的危险；氨的排气温度比较高，不适 合高压缩比运转，也不适合吸气过热度太大的运转；氨会腐蚀铜及
7、其合金、锌等金属材料，所 4 以氨制冷设备中不能有铜及其合金制造的管道和阀件等。 本制冷系统主要为供给实验室教学和科研用提供冷冻水，人员密集且仪器精贵，宜采用氟 利昂制冷剂。又因为采用空调机组制冷，蒸发温度比较低，故选用氟利昂又因为采用空调机组制冷，蒸发温度比较低，故选用氟利昂 R134aR134a 制冷剂。制冷剂。 2 2系统形式系统形式 蒸汽压缩式制冷理论循环有节流损失和过热损失，为了使膨胀阀前液态制冷剂有较大 的再冷读，同时又能保证压缩机吸入具有一定过热度的蒸汽，常采用蒸汽回热循环。但采用蒸 汽回热循环，虽然单位质量制冷能力有所增加，但是压缩机的耗功量 C也增加。因此，该种循环的理论制冷
8、系数是否提高，则与制冷剂上的热物理性质有关。 一般来说，对于节流损失大的制冷剂如氟利昂 R12、R134a 等是有利的，而对氨则不利。由于 本设计中选用了氟利昂 R134a 制冷剂，所以选用回热循环系统形式是合适的。 综上所述，制冷剂选用氟利昂综上所述，制冷剂选用氟利昂 R134aR134a，系统形式选用回热循环。，系统形式选用回热循环。 1.1. 制冷剂循环系统：制冷剂循环系统： 回热循环系统主要由制冷系统四大件和辅助设备组成，并用管道将其连接起来。 （1）压缩机：本设计采用活塞式制冷压缩机，其构造可以概括为机体、活塞及曲轴连杆机构、 气缸套及进排气阀组、卸载装置、以及润滑系统。压缩机吸入的
9、是过热蒸汽，进行干压缩。当压缩 机吸入湿蒸汽时会产生闪发气体占据汽缸有效空间，使制冷量降低。 （2）冷凝器：冷凝器的作用是将制冷压缩机排出的高温高压气态制冷剂予以冷却、使之液化， 以便制冷剂在系统中循环使用。该设计系统中采用水冷式冷凝器。 （3）蒸发器：蒸发器的作用是通过制冷剂压缩（沸腾） ，吸收载冷剂的热量，从而达到制冷 目的。本设计采用非满液式蒸发器液态制冷剂经膨胀阀进入蒸发器管内，随着在管内流动，不断吸 收管外载冷剂的热量，逐渐汽化，故蒸发器内处于汽液共存状态；这种蒸发器虽然克服了满液式蒸 发器的缺点，同时非满液式蒸发器能使润滑油很好的返回压缩机。 （4）节流阀：节流阀是组成制冷系统的重
10、要部件，其作用为：一方面对高压液态制冷剂液体 进行节流，起降温降压的作用；另一方面调节供入蒸发器的制冷剂的流量，适应蒸发器热负荷变化。 （5）油分离器：由于在压缩过程，制冷剂处于高温高压的过热状态，润滑油也会发生雾化， 将与制冷剂一起进入冷凝器或蒸发器内就会在管壁上凝结一层油膜，影响冷凝及蒸发器的换热效果， 故应在压缩机出口设油分离器。 （6）干燥器：因为本设计选用的氟利昂系统，在膨胀阀吸入口前设干燥器可以系统中的水分 在节流出口处发生“冰堵”现象，影响制冷系统循环。 （7）过滤器： 分别安装在节流阀处干燥器前和压缩机吸入口前防止杂质堵塞节流装置和保 护压缩机汽缸的精度。 （8）回热器：利用回
11、热器能使膨胀阀前液态制冷剂有较大的再冷度减少节流损失，同时又能 保证压缩机吸入具有较大的过热度制冷剂蒸汽。 （9）储液器：本系统储液器安装在冷凝器下边为高压储液器，在系统中起稳定制冷剂流量， 并可用来储存液态制冷剂。 2 2冷冻水系统：冷冻水系统： 按照用户需要情况不同，冷冻水系统可分为闭式系统和开式系统，开式系统需设置冷冻水箱和 5 回水箱，系统水容量大，运行稳定，控制简单。闭式系统与外界空气接触少，可以减缓腐蚀现象， 再者闭式系统必须采用壳管式蒸发器，用户侧应采用表面式换热设备，而开式系统则不受这些限制， 当采用水箱式蒸发器时可以用它代替冷冻水箱和回水箱。因该冷冻水系统采用水冷式空气冷却器
12、与 外界空气直接接触故选用开式系统。 3.3.冷却水系统：冷却水系统： 合理地选用冷却水源和冷却水系统对制冷系统的运行费用和初投资具有重要意义。冷却水系统 形式可分为直流式、混合式、循环式三种。前两种形式都有冷却水的排放,从环保的角度考虑，应 尽量降低制冷系统的水消耗量，故可采取循环式冷却水系统，此种系统就是将来自冷凝器的冷却回 水先通入蒸发式冷却装置，使之冷却降温。然后再用水泵送回冷凝器循环使用。这样，只需少量补 水即可。考虑到机械通风冷却塔具有冷却效率高，结构紧凑，使用范围广，并具有定型产品可选用 的优点，故蒸发式冷却装置选机械通风冷却塔。 机械通风冷却循环系统采用机械通风冷却塔，冷凝器的
13、冷却回水由上部北喷淋在冷却塔内的填 充层上，以增大水与空气的接触面积，被冷却后的水从填充层流至下部水池内，通过水泵再送回冷 却水机组的冷凝器中循环使用。冷却塔顶部装有通风机，使室外空气以一定的流速紫霞通过填充层， 以增加冷却效果。 4. 润滑油系统润滑油系统 润滑油是活塞式压缩机必不可少的润滑剂，而在压缩机高速运转时时高温的气缸壁会使一部 分润滑油在高温下雾化，并随高速的制冷剂气流离开压缩机进入制冷循环系统，如果进入泠凝器和 蒸发器等换热设备，就会传热面上形成油膜，使得传热性能恶化，而且压缩机内绝对不能缺少润滑 油，为此系统中必须设置独立的油循环路径使润滑油很好的返回到压缩机的曲轴箱。 确定制冷系统设计工况确定制冷系统设计工况 制冷循环参数制冷循环参数 1.确定蒸发温度 t0 因为已知冷冻水出口温度为 t2=5，空调回水温度即冷冻水进口温度为 t1=11。蒸发温度 t0比被冷却液体的出口温度低 46，此处取 5。 则蒸发温度 t0=5-5=0 2.确定冷凝温度 tk 由原始资料查得该地区夏季空气湿球温度为 ts=26.5，又冷却水进口温度比其高 35， 此处取 3.5，则冷却水进口温度为 tw1=26.5+3.5=30。而冷凝温度与冷却水进口温度又有 7 14的温差，此处取 10 则冷凝温度 tk=30+10=40 3.确定过热度
