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1、空气调节用制冷技术课程设计设计任务： 空调用制冷系统机房设计院 （系）： 能动学院 专 业： 建筑环境与设备工程学 号： 姓 名： 2011年 1 月20日前 言课程设计是专业课程实践教学的重要环节。在设计过程中应遵循有关设计规范规定，在利用天然资源基础上，参考有关设计资料，对空调用制冷系统进行设计定案、计算、绘图等。设计制冷系统，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
2、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能力能相互匹配，以充分发挥每个设备的工作能力。但是，一个制冷机组成或制冷系统，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，也是设计者必须考虑的问题。关键字：制冷压缩机、冷凝器、蒸发器，节流机构、设计目录一、设计任务1二、原始资料1三、设计步骤1(一)制冷压缩机型号与数量的选择11、确定机房的总制冷量12、确定制冷剂种类和系统形式23、确定制冷系统设计
3、工况24、制冷系统理论循环lgp-h图45、制冷系统热力计算46、选择制冷压缩机和电动机6(二)冷凝器的选择及冷却水系统计算101、冷凝器的选择原则102、确定冷凝器的换热面积103、选择产品型号114、冷凝器校核115、冷却水计算116、动力设施12(三)蒸发器的选择及冷冻水系统计算131、确定蒸发器的型式132、蒸发器传热面积计算133、冷冻水系统13(四)膨胀阀的选择与计算14(五)其他辅助设备的选择151、油分离器选择计算152、高压贮液器选择计算153、气液分离器选择计算164、不凝性气体分离器选择175、过滤器和干燥器选择17(六)设备清单17(七)机房布置181、 制冷机房的设计
4、原则182、制冷设备的布置原则183、制冷剂管路的布置原则19附 录20参考文献24一、 设计任务桂林两江机场候机楼空调用制冷系统及机房设计。候机楼空调系统冷负荷为1370KW，采用间接供冷方式；冷冻水供水温度为7，回水温度为12；夏季工作时间为8:30-23:30，白天空调冷负荷为夜间的3倍；采用独立空调制冷机房，制冷机房与其他场地的最小距离为150米；可根据制冷系统的布置需要，确定制冷机房的建筑结构（包括建筑朝向、面积大小、房间高度、门窗等），制冷机房设于地上一层。二、原始资料1.水质资料 桂林主要河流水环境质量状况良好，属于一类水质的占85%，绝大部分水库水质良好，维持在地面水环境质量标
5、准类类之间，基本满足各项用水要求。2.气象资料 夏季空调干球温度33.9，湿球温度28.03.地质资料 桂林地区属岩溶地貌，罗山水库位于机场东面约3公里处。4.发展规划 考虑机房将来可能扩建，制冷机房应有适当的扩大。三、设计步骤(一)制冷压缩机型号与数量的选择冷源设备的选择计算主要是根据工艺的要求和系统的总制冷量确定，是在制冷量的基础上进行的。冷源设备选择的恰当与否，将会影响到整个制冷源装置的运行特性。1、确定机房的总制冷量制冷系统的总制冷量，应该包括用户实际所需要的制冷量，以及制冷系统本身和供冷系统冷损失，可按下式计算： 白天： Q0=(1+A)Q=(1+0.15)1370= 1575.50
6、KW晚上： Q0=(1+A)Q=(1+0.15)1370/3= 525.17KW式中 Q0制冷系统的总制冷量（KW），Q用户实际所需要的制冷量（KW），A冷损失附加系数一般对于间接供冷系统，当空调制冷量小于174KW时，A=0.150.20；当空调制冷量为1741744KW时，A=0.100.15；当空调制冷量大于1744KW时，A=0.050.07；对于直接供冷系统，A=0.050.07。为保证候机楼冷负荷在最不利情况下得到充分补充，这里选取最大值15%。2、确定制冷剂种类和系统形式考虑到机场对卫生及安全的要求较高，宜选用R22为制冷剂，R22的适用范围和特点如下表所示：制冷剂适用范围备注温
7、度（）压缩机形式特点和用途R220 -80活塞式、离心式、回转式压力和制冷能力与R717的相同，制冷能力比R12的高，广泛适用于冷藏、空调、化学工业。过渡性物质根据桂林的气候条件及周边水系、水质情况，冷凝器宜采用水冷立为卧壳管式冷凝器。载冷剂、冷却剂选用水，蒸发器宜采用满液卧式壳管式蒸发器。3、确定制冷系统设计工况确定制冷系统的设计工况主要指确定蒸发温度、冷凝温度、压缩机吸气温度t1和过冷温度等工作参数。有关主要工作参数的确定参考制冷工程设计手册进行计算。确定冷凝温度时，冷凝器冷却水进、出水温度应根据冷却水的使用情况来确定。、冷凝温度（tk）的确定从制冷工程设计手册中查到桂林地区夏季室外平均每
8、年不保证50h的湿球温度（）ts=27.0 据两江机场周边地理环境资料得知，本制冷系统采用直流式冷却水系统，冷却水进水温度按下式计算：ts1=ts=27.0 冷却水出冷凝器的温度ts2，与冷却水进冷凝器的温度及冷凝器的形式有关。选用立式壳管式冷凝器，其冷却水进出口温差为47。考虑最不利情况，其进、出口水温差取4，则：ts2= ts1+5.0=27.0+5.0=32.0系统以水为冷却介质，冷凝温度tk比冷却水进口温度ts1高约714，比出口温度ts2高约24，综合考虑，取冷凝温度tk =35。、 蒸发温度（t0）的确定蒸发温度是制冷剂液体在蒸发器中汽化时的温度。蒸发温度的高低取决于被冷却物体的温
9、度，另外蒸发温度还与蒸发器的型式有关。选用满液卧式蒸发器，蒸发温度 t0比冷冻水出口温度低23，取t0=4.5。、 过冷温度（tg）的确定是否采用过冷应进行全面的经济技术分析。节流前液体的过冷可在系统中设置再冷却器，或当系统中使用卧式壳管式冷凝器时，增大冷凝器的传热面积5%-10%来实现，一般会提高制冷循环的经济性，但会增加设备的投资，所以要考虑具体条件，合理选择过冷度。一般情况下，过冷温度比冷凝温度低35，这里取过冷度为5。、 压缩机吸气口温度（t1）的确定压缩机的吸气温度一般与制冷剂种类、吸气管的长短和保温情况有关。以氟利昂为制冷剂的制冷系统一般希望有一定的吸气过热度，一则可以提高循环的经
10、济性，同时避免液击事故的发生，保证系统正常运行。氟利昂过热度为815，这里取12。故：t1=t0+12=16.54、制冷系统理论循环lgp-h图lgp (MPa)3/ 3 35 2 4/ 4 5 1 1/ h4/ h4 h1 h1/ h2 h(kJ/kg)根据绘制的p-h图查表求得各状态参数：蒸发压力p0=0.5747MPa，冷凝压力pk=1.3548MPa ； 比容：v1=0.04098 m3/kg ，V1/=0.04365 m3/kg ，v2=0.02022 m3/kg ；焓值：h1=406.98kJ/kg ，h1/=415.81kJ/kg ，h2=438.62kJ/kg ，h3=h4=
11、243.10 kJ/kg，h3/=h4/=236.78kJ/kg。5、制冷系统热力计算、单位质量制冷量（q0）的计算 q0=h1h4/= 406.98236.78=170.20 kJ/kg、单位容积制冷量（qv）的计算qv=3899.20 kJ/m3 、制冷剂质量流量（MR）的计算MR =9.26 kg/s、制冷剂的体积流量（VR）的计算VR = =0.404 m3/s 、压缩机所需的理论功率（）的计算Pth= MR(h2h1/)=9.26(438.62415.81)=211.22kw、制冷系数（0）的计算0=7.46、单位冷凝负荷（qk）的计算qk=h2h3/=438.62-236.78=2
12、01.84 kJ/kg、冷凝器热负荷（Qk）的计算Qk=MRqk=9.26201.84=1869.04 kw、逆卡诺循环制冷系数的计算c/=9.10、热力完善度（）的计算=0.826、选择制冷压缩机和电动机压缩机的选择计算，主要是根据制冷系统的总制冷量及系统的设计工况，确定压缩机种类、型号和台数，最后要校核压缩机所配置电机的功率。、 压缩机类型的选择目前，用于大中型制冷系统的压缩机主要有三种，分别为活塞式制冷压缩机、螺杆式制冷压缩机、离心式制冷压缩机。三种制冷压缩机的特点和适用条件见下表。压缩机种类活塞式螺杆式离心式单级最大压缩比10204.5单机制冷量（kw）305806027307034222最大排气压力（bar）15.518.510.0最高排气温度（）1201509010575单级最大进、出口压差（bar）141812.6参考相关设计规范：制冷量大于1758kw时宜选用离心式；制冷量在10541758kw时宜选用螺杆式或离心式；制冷量在7001054kw时宜选用螺杆式；制冷量在116700kw时宜选用螺杆式或往复式；制冷量小于116kw时宜选用活塞式或涡旋式。开启式、封闭式、半封闭式螺杆压缩机的比较序号项目开启式封闭式半封闭式备注1
