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1、1 设计概述该课程设计设计的是重庆某办公楼空调机房设计。重庆某办公楼空调系统冷负荷为2000KW，冷冻水供水温度为7C,回水温 度为12C，采用独立空调制冷机房。根据计算的冷负荷，确定方案，布置制冷 机房，完成系统方案设计；确定系统运行参数，主要是冷冻水、冷却水的工作温 度、流量、压力等，进行热力计算；选择冷水机组型号，绘制制冷系统工艺流程 图和制冷机房平、剖面草图；选择其他辅助设备如冷冻水泵、冷却水泵、除污器、 冷却塔等；确定管道直径，进行水力计算；2 设计依据2.1 原始数据该设计为重庆市某办公楼的空调机房设计，设计参数见表 2-1表 2-1 基本参数经纬度北纬 29 31 东经 106
2、29夏季空调室外干球温度（C）35.5夏季空调室外湿球温度（C）26.5冷冻水供、回水温度（C）7、12制冷剂选择R22空调系统冷负荷KW20002.2 制冷剂的选择制冷剂是制冷装置中进行循环制冷的工作物质，又称为“工质”。制冷剂的 样式有很多种主要分为有机化合物（氟利昂）、无机化合物、混合溶液三大类， 每一类中的制冷剂又有很多种。2.2.1 氟利昂氟利昂是饱和碳氢化合物卤族衍生物的总称，是 20 世纪 30 年代出现的一类 合成制冷剂，它的出现解决了对制冷剂有了各种要求的问题。本设计使用到的制 冷剂为R22型制冷剂。氟利昂22 （R22或HCF22）化学性质稳定、无毒、无腐蚀、无刺激性、并
3、且不可燃，广泛用于空调用制冷装置，特别是房间空调器和单元式空调器几乎均 采用此种制冷剂，它也可满足一些需要-15C以下较低蒸发温度的场合。R22 是一种良好的有机溶剂，易于溶解天然橡胶和树脂材料；虽然对一般高 分子化合物几乎没有溶解作用，但能使其变软、膨胀和起泡，故制冷压缩机的密 封材料和采用制冷剂制冷却的电动机的电器绝缘材料，应采用耐腐蚀的氯丁橡 胶、尼龙和氟塑料等。另外R22在温度较低时与润滑油有限溶解，且比油重， 故需采取专门的回油措施。由于R22属于HCFC类制冷剂,对大气臭氧层稍有破坏作用，其ODP=0.034, GWP=1900，我国将在2030年淘汰R22。2.3 确定制冷系统的
4、设计工况确定制冷系统的设计工况主要指确定蒸发温度t、冷凝温度、压缩机吸气 0k温度t和过冷温度t等工作参数。有关主要工作参数的确定参考制冷工程设计 1g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。2.3.1蒸发温度（t ）的确定0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t比冷冻水出口温度低23C，取t =5Co002.3.2冷凝温度（t ）的确定k从制冷工程设计手册中查到重庆地区夏季室外平均每年不保证 50h 的湿 球温度t =26.5 Cs本制
5、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：t 二 t 二 26.5 Cs 1s冷却水出冷凝器的温度t ,与冷却水进冷凝器的温度及冷凝器的形式有关。s2选用立式壳管式冷凝器，其冷却水进出口温差为47C。考虑最不利情况，其进、 出口水温差取5C,贝V：t 二 t + 5 二 26. 5 + 5 二 31.5Cs 2s1系统以水为冷却介质，冷凝温度t比冷却水进口温度t高约714C，比出ks1口温度t高约24C，综合考虑，取冷凝温度t =33.5C。s 2 k2.3.3过冷温度（t ）的确定g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
6、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35C, 这里取过冷度为4C,所以t 二 t 4 二 33. 5 - 4 二 29. 5 C gk2.3.4压缩机吸气口温度（t ）的确定1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，一贝可以提高循环的经 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815C, 这里取11C。故：t = t + 11 = 16 C102.3.5制冷系
7、统理论循环lgp-h图根据绘制的p-h图查表求得各状态参数:状态点温度（C）绝对压力（Mpa）比焓（kg/KJ）比熵(kg/(KJ k)比容(m3 /kg)180.641407.91.7400.037150.584406.91.7440.0402361.389415.51.7040.0168233.51.321415.11.7060.018333.51.321241.81.1423301.192236.61.125450.584206.01.021450.584206.01.0212.3.6 制冷系统热力计算(1) 单位质量制冷量(q )的计算0q = h - h = 407.9-206.0=
8、201.9 kJ/kg0 1 4(2) 单位容积制冷量(q )的计算vq201.9q = o =5456.76kJ/mv v0.03713)制冷剂质量流量( M )的计算Ro2000201.9=9.91kg/s（4）制冷剂的体积流量（V ）的计算RQ0-qv20005456. 76=0.367m3/s5）压缩机所需的理论功率（ P ）的计算 thP 二 M (h - h ) =9.91x(415.5406.9)=8.6kwthR 21（6）制冷系数（s ）的计算0qs J0 Pth201.98.6=23.48（7）单位冷凝负荷（q ）的计算kq 二 h h =415,5236.6=178.9k
9、J/kg k 2 3(8冷凝器热负荷(Q )的计算kQk 二 MRqk =9-91X178-9=1772-9 kW（9）逆卡诺循环制冷系数（s）的计算cs-Tk0273 + 526.5 - 5=12.9（10）热力完善度5 ）的计算9.9112.9=0.77s耳=亠=s2.4 制冷压缩机和电动机的选择制冷压缩机是蒸汽压缩式制冷装置的一个重要设备。制冷压缩机的形式很多，根据工作原理不同，可分为两大类：容积式制冷压缩机和离心式制冷压缩机。2.3.1 压缩机的类型目前，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
10、表 2-2。表 2-2 压缩机类型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（C）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。压缩机的类型多种多样，有开启式、封闭式、半封闭表2-3 比较这三种类型
11、优缺点。表 2-3 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1单机COP值单机COP较高4.65.6，但机房降温需消耗额外的能量较低 4.65.2较低 4.65.22可维修 性方便维修不方便维修，如需 维修则需破坏压缩机外壳。维修之 前不方便维修打 价方便维修3系统泄 漏因为电机与压缩机用轴传动，故 机组内的冷冻机油和冷媒不可避 免的产生泄漏问题，需经常添加 冷媒和冷冻机油。因电机和压缩机 在一个壳体内，不 存在泄露问题因电机和压缩机 在一个壳体内，不 存在泄露问题4是否需要轴封需要不需要不需要是否存 在轴对 中的问 题开启式压缩机由于电机轴与压缩 机轴温度不冋造
12、成不冋膨胀量而 引起轴不对中、破坏轴封的问题不存在不存在5主机房 降温处 理措施因为开启式压缩机的电机冷却是 靠空气冷却，电机散发的热量全 部散入到主机房，考虑到机组的 运行和操作人员的原因，故主机 房必须做降温和通风处理。如 550RT的机组输入功率370KW, 电机效率90%，则发热量为 37KW，需要给机房配置一台 15HP的空调来降温只需要做普通的 通风处理，以供给 新风只需要做普通的 通风处理，以供给 新风6电机冷 却方式空气冷却，效率不稳定，不稳定且电机容易污损封闭型电机采用 独立的制冷剂回 路冷却电机，效率咼而且电机工作 温度低而稳定，更好地保证了机组 的稳定性，延长了 电机寿命
13、，同时根 本解决了困扰开 启式电机的漏油、漏氟和轴不对中 等一系列问题封闭型电机采用 独立的制冷剂回 路冷却电机，效率咼而且电机工作 温度低而稳定，更好地保证了机组 的稳定性，延长了 电机寿命，同时根 本解决了困扰开 启式电机的漏油、漏氟和轴不对中 等一系列问题8对电网 的冲击启动电流大，对电网冲击大，需 用户增加价格昂贵的软启动或变频装置来降低对电网的冲击启动电流小，对电 网冲击小启动电流小，对电 网冲击小9运转噪音因电机外露，噪音大噪音较小噪音小10在市场 上所占 份额非主流产品，市场上只有1到2 家做非主流产品，市场 上只有1到2家做主流产品，占市场80%以上综合考虑经济、制冷要求、选用
14、的制冷工质、运行管理及对制冷量调节等方面的因素，本制冷系统选用半封闭螺杆制冷压缩机。2.3.2 压缩机级数选择压缩机级数应根据设计工况的冷凝压力与蒸发压力之比来确定。一般若以氟利昂为制冷剂，当卜 10时，应采用单级制冷压缩机；否则应采用双级压缩机。0P1.321对于本设计制冷系统中，才二二一1 =2.26W10，因此，本设计制冷系统采P0.5840用单级压缩。2.3.3 压缩机选择计算压缩机的容积效率：P1 321九二 0.94 - 0. 085（亠n） - 1二 0.94 - 0. 0851.18 - 1二 0. 862P0.5840式中：P 0 - 压缩机的吸气压力， MPa ；P - 压缩机的排气压力， MPa ； kn -制冷剂的压缩指数，制冷剂为R717时，n = 1.28，制冷机为R12时，n = 1.13，制冷剂为R22时，n为1.18。系统所需理论输气量计算：V
