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1、 400kW 蒸发式冷凝冷水机组设计 郑州轻工业学院郑州轻工业学院 本科毕业设计（论文）题 目 400KW 蒸发式冷凝冷水机组设计学生姓名 专业班级 _ _ _学 号 院 （系） _机电工程学院 _指导教师(职称) _完成时间 400kW 蒸发式冷凝冷水机组设计 目 录中文摘要.I英文摘要 .II1 绪论.11.1 蒸发式冷凝器的发展现状21.2 蒸发式冷凝器优点42 制冷剂的分类与选择62.1 制冷剂的分类.62.2 制冷剂性能要求.72.2.1 热力学性质的要求7 2.2.2 物理化学性质的要求.72.3 制冷剂的选择.83 系统压缩机的选择及循环热力计算83.1 设计系统的运行条件.83
2、.2 压缩机的分类.93.2.1 开启式螺杆式压缩机.10 3.2.2 半封闭式螺杆式压缩机.10 3.2.3 全封闭式螺杆式压缩机.10 3.2.4 单螺杆式制冷压缩机.113.3 产品选用要点.113.4 半封闭式螺杆型压缩机的运行工况及选型123.5 循环热力计算.144 冷凝器设计计算174.1 换热器概述.17400kW 蒸发式冷凝冷水机组设计 4.2 蒸发式冷凝器工作原理.194.3 设计计算.204.3.1 参数确定20 4.3.2 盘管的设计22 4.3.3 水系统的设计24 4.3.4 风系统的设计254.4 风机的选型.274.4.1 轴流风机的工作原理27 4.4.2 轴
3、流风机的主要构件28 4.4.3 风机选型295 蒸发器设计305.1 蒸发器分类.305.2 蒸发器选取305.3 制冷剂流量的确定.315.4 蒸发器设计计算325.4.1 初步设计.325.4.2 计算管外水的换热系数.32 5.4.3 管内沸腾表面传热系数计算.32 5.4.4 算阻力及传热温差 .335.4.5 计算热流密度及传热系数.355.4.6 面积热流量及传热面积的计算360A5.5 壳体设计.365.6 管板与换热管375.6.1 管板37 5.6.2 换热管395.7壳体与管板、管板与法兰及换热管的连接.415.7.1 壳体与管板的连接结构.41 5.7.2 管板与法兰的
4、连接结构.44 5.7.3 管子与管板的连接.46400kW 蒸发式冷凝冷水机组设计 6 节流机构的选型.496.1 节流机构的分类.496.2 热力膨胀阀的工作原理.506.3 热力膨胀阀型号的选择.506.3.1 计算热力膨胀阀前后压差50 6.3.2 热力膨胀阀型号选择517 其他辅助设备选型分析527.1 气液分离器.527.1.1 气液分离器工作原理527.1.2 气液分离器规格与选型.527.2 干燥过滤器.537.2.1 干燥过滤器结构及工作原理53 7.2.2 干燥过滤器规格与选型547.3 油分离器.557.3.1 油分离器工作原理55 7.3.2 油分离器分类56 7.3.
5、3 油分离器选型577.4 截止阀.587.5 电磁阀.587.5.1 电磁阀分类59 7.5.2 电磁阀选型.60结 论62致 谢63参考文献64400kW 蒸发式冷凝冷水机组设计 I I400kW400kW 蒸发式冷凝冷水机组设计蒸发式冷凝冷水机组设计摘 要蒸发式冷凝冷水机组因其关键部件蒸发式冷凝器而命名，它是目前应用最为广泛的制冷机组之一。本文设计的主题是 400kw 蒸发式冷凝冷水机组设计，分析制冷剂选用原则及限制条件并确定 R22 为制冷剂；通过排气量和制冷量且综合考虑了螺杆压缩机的性能特点选择比泽尔半封闭式螺杆型压缩机，型号为 hsk8571-140。已知制冷工况：冷水进水温度 1
6、2，冷水出水温度 7；水箱温度 31。综合考虑选择壳管式换热器，即蒸发式冷凝器，干式蒸发器，并对冷凝器和蒸发器进行了设计。其换热面积分别为 143.56m2和 40.7m2 ，分别有 8.8%和 6.25%的面积裕度，符合要求。冷凝器为管长 4000mm，共 10 管程；蒸发器为三角形布管,总管数 300 根，横过中心线管数 20 根，共 20 排。接下来通过方案论证确定合适的冷凝器、蒸发器以及相关辅助设备,并详细介绍了热力计算、冷凝器的设计计算、蒸发器的设计计算、节流机构的选择计算以及其它零部件的选择过程。关键词 蒸发式冷凝器，热力计算，干式蒸发器设计，压缩机选型400kW 蒸发式冷凝冷水机
7、组设计 II IIA Design of evaporative condenser chiller of 400 kWABSTRACTEvaporative condenser chillers is named as its key part -evaporative condensers. It is one of the widely used chillers now. This design theme is 400kw evaporative condenser chiller design, analysis, refrigerant selection principles
8、and constraints and determine the R22 refrigerant; through the exhaust and cooling capacity and comprehensive consideration of the screw compressor performance characteristics to choose Hanbell semi-closed screw type compressor, model RC-2-300A/B-W.Ccooling conditions is known: cold water inlet temp
9、erature of 12 , cold water temperature 7 ; tank temperature 31 . Considering select shell and tube heat exchangers, namely evaporative condensers, dry evaporator, and condenser and evaporator design. The heat transfer area was 143.56 m2 and 40.7 m2, respectively, 8.8% and 5.4% of the area of margin,
10、 to meet the requirements. Condenser tube length 4000mm, a total of 10 processes; triangular cloth tube evaporator, shell diameter 300mm, crossed the center line of the number of tubes 20, a total of 20t rows.Then through the demonstration program to determine the appropriate condenser, evaporator,
11、and related auxiliary equipment, and gave details of thermodynamic calculations, design calculations condenser, evaporator design calculations, selection and calculation throttle mechanism as well as other parts of the selection process .KEY WORDS Evaporative condensers, thermal calculation, design
12、dry evaporator, compressor selectio400kW 蒸发式冷凝冷水机组设计 1 11 绪论本设计为 400kW 蒸发式冷水机组设计，指导老师为副教授，设计主要内容包括方案论证与选择，制冷工况下压缩机的选型，冷凝器与蒸发器的设计计算，系统流程图的绘制以及辅助零件的选择，开题报告、文献综述、外文翻译、说明书等部分的撰写。随着改革开放的逐步深入，工农业生产日益飞速发展以及人民群众生活水平的不断提高，越来越多的蒸发式冷水机组被广泛应用于民用与工业空调建筑空调工程，如饭店、商店、宾馆、高级住宅、餐馆、游乐场等场所的除湿降温空调技术要求；以及在工业领域中为工艺流程和设备冷却提
13、供低温循环水等。空调设备尤其是冷凝器占地面积很大。而噪声低，并且能够与周围环境保持和谐统一，是空调领域的发展趋势，其对于社会的和谐发展也具有十分重要的意义。风冷是目前空调中常用的冷凝方式，水冷式+冷却塔两种形式，理论研究和工程应用都相对成熟，蒸发式冷凝技术可实现小温差下的高温热流率，具有节能、节水、结构紧凑和占地面积小地等优点，已广泛应用于制冷、化工、石油、食品等行业中。400kW 蒸发式冷凝冷水机组设计 2 21.1 蒸发式冷却器发展现状在国外，对于蒸发式冷却器/密闭式冷却塔的应用研究与填料式冷却塔对比起来，它们的起步比较晚，始于上世纪中期化工、冶金、电子工业的发展，初期主要应用于工业冷却。
14、80 年代以来，当发现对人类生存构成巨大威胁的灾难性气候都和空调制冷行业有关以后，使得蒸发式冷却技术等利用自然条件取得冷量的被动式供冷技术有了迅速的发展空间。美国 ASHRAE 名为“蒸发冷却”的技术委员会也依此而成立，还制定了一个新的标准额定间接蒸发冷却器的实验方法 。随着食品、电厂、铸造、电子、化工、建筑等行业的发展，对环保和节能工作的更加重视，对蒸发式冷却器/密闭式冷却塔的需求量日益增长，仅我国在最近十几年内，就有几十家生产厂家涌现出来，市场规模也达到了十几亿。蒸发技术理论研究早在 1802 年，由道尔顿综合考虑空气温度、湿度、速度对蒸发的影响，提出道尔顿定律，就明确了蒸发的理论计算物理
15、意义和依据。Lillie 在 1888 年设计了用于制糖工业的水平管蒸发器，此后被用于蒸馏式海水淡化，由此水平管表面蒸发技术正式被应用于工业领域。表面蒸发式冷却传热过程中涉及多相流，包含传热和传质，传热机理非常复杂，基本到上世纪五十年代，制冷/冷却领域才采用蒸发技术。Merkel（1927）最先提出蒸发式冷却设备的传热理论，并成为后来许多相关研究的基础理论。在 Merkel 的理论中，将焓差作为空气与水膜的换热驱动力，并视饱和边界层热质交换的刘易斯数是一致的，同时忽视水的蒸发损失。1962 年，Parker 和 Treyball 研究了蒸发式冷却器的管内介质传热、传质性能，阐明了蒸发式冷却器的传热、传质机理，并通过对管内外流体五种不同的组合实验，得到了传
