《制冷原理及設(shè)備》課程設(shè)計計算書

1、<p><b>　　《制冷原理及設(shè)備》</b></p><p><b>　　課程設(shè)計計算說明書</b></p><p>　　學院： 環(huán)境與能源工程學院 </p><p><b>　　2013年12月</b></p><p><b>　　前言</b&g

2、t;</p><p>　　本課程設(shè)計是對《制冷原理及設(shè)備》課程的進一步實際地了解和掌握，本次設(shè)計主要是通過對一給定的設(shè)計條件來設(shè)計合適的冷凍站。制冷壓縮機型號與臺數(shù)的選擇，包括確定制冷系統(tǒng)的總制冷量，確定制冷劑種類和系統(tǒng)型式，確定制冷系統(tǒng)的設(shè)計工況。冷凝器的選擇，計算出冷凝器的熱負荷，根據(jù)所選用的制冷劑種類和壓縮機運行工況、冷卻介質(zhì)的種類、負荷變化情況等確定冷凝器的型式，然后進行冷凝器的選擇計算，確定其傳熱面積，

3、從而選定冷凝器的型號及臺數(shù)。蒸發(fā)器的選擇，根據(jù)制冷量、制冷劑種類及載冷劑的種類、冷凍系統(tǒng)的型式等，確定蒸發(fā)器的型式，計算出蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)、換熱面積以及蒸發(fā)器的臺數(shù)。 </p><p>　　其它輔助設(shè)備的選擇，有油分離器，貯液器，集油器，緊急泄氨器，空氣分離器，過濾器。冷凍站布置包括如下內(nèi)容：制冷設(shè)備布置，制冷工藝管路布置，管路上各種閥件及自控部件的布置，繪出平面布置及必要的系統(tǒng)原理。制冷工藝管路及閥件的選擇，根

4、據(jù)平面布置及制冷系統(tǒng)圖估算各段工藝管路的總長度（包括直線長度和當量長度）以及不同的制冷劑、不同工藝管路的允許流速或允許壓力降、蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、再冷溫度、制冷劑流量等確定工藝管路管經(jīng)。根據(jù)制冷量、制冷劑流量、流速或管徑等選擇截止閥手動膨脹閥、浮球閥、熱力膨脹閥及電磁閥等。編寫設(shè)計說明書，說明書應(yīng)按設(shè)計程序編寫，它應(yīng)包括設(shè)計任務(wù)、原始資料、工況確定、負荷計算、設(shè)備選擇、冷凍站布置方案的確定及說明、管路計算和有關(guān)設(shè)計草圖等內(nèi)容。課程設(shè)計畫

5、圖2張，它包括制冷工藝熱力系統(tǒng)平面布置圖和制冷工藝熱力系統(tǒng)原理圖。</p><p>　　通過此次的課程設(shè)計要求對空調(diào)用冷凍站有一個全面系統(tǒng)的了解。</p><p>　　本次課程設(shè)計中任務(wù)分布如下：計算說明書：王桂生 制冷系統(tǒng)原理圖：羅亮亮 </p><p>　　制冷系統(tǒng)平面布置圖：戈豹 卯俊峰 楊關(guān) </p><p&

6、gt;<b>　　目錄</b></p><p>　　一、課程設(shè)計任務(wù)1</p><p><b>　　二、原始資料1</b></p><p><b>　　三、設(shè)計內(nèi)容1</b></p><p>　?。ㄒ唬┲评鋲嚎s機的型號與臺數(shù)的選擇1</p><p&g

7、t;　　1、冷凍站的冷負荷的確定1</p><p>　　2、制冷工況的確定1</p><p>　　3、制冷壓縮機的型號及臺數(shù)的確定3</p><p>　?。ǘ├淠鞯倪x擇3</p><p>　?。ㄈ┱舭l(fā)器的選擇6</p><p>　?。ㄋ模┢渌o助設(shè)備的選擇6</p><p>　

8、　1、油分離器的選擇計算6</p><p>　　2、貯液器的選擇計算7</p><p>　　3、集油器的選擇7</p><p>　　4、空氣分離器的選擇8</p><p>　　5、急泄氨器的選擇8</p><p><b>　　6、氨液分離器8</b></p><p&

9、gt;　　六、制冷管道設(shè)計8</p><p><b>　?。ㄒ唬┪鼩夤芏?</b></p><p>　?。ǘ┡艢夤芏?0</p><p>　?。ㄈ├淠鞯劫A液器管段12</p><p>　?。ㄋ模┵A液器到蒸發(fā)器管段14</p><p><b>　　設(shè)計參考資料16<

10、/b></p><p><b>　　一、課程設(shè)計任務(wù)</b></p><p>　　已知某廠空調(diào)系統(tǒng)所需總耗冷量為1360 kw（1,000,000kcal/h），以噴淋室為末端裝置，要求冷凍水溫為6℃，空調(diào)回水溫度為13℃，制冷系統(tǒng)以氨為制冷劑。</p><p><b>　　二、原始資料</b></p>

11、<p>　　水源：呼和浩特是我國北方大城市，水源較緊張，所以冷卻水考慮選用冷卻塔使用循環(huán)水。</p><p>　　室外氣象資料：室外空調(diào)干球溫度29.9℃，濕球溫度20.8℃。</p><p>　　呼和浩特海拔1063米，大氣壓力冬季676mmHg，夏季667mmHg。</p><p><b>　　三、設(shè)計內(nèi)容</b></p&

12、gt;<p>　?。ㄒ唬┲评鋲嚎s機的型號與臺數(shù)的選擇</p><p>　　1、冷凍站的冷負荷的確定</p><p>　　對于間接式制冷系統(tǒng)，A＝0.1～0.15。本課程設(shè)計屬于此類，取A＝0.125</p><p><b>　　2、制冷工況的確定</b></p><p><b>　?。?）蒸發(fā)溫度

13、</b></p><p>　　當采用噴淋室處理空氣，即冷凍水噴淋室使用時，宜采用水箱式蒸發(fā)器（包括直立管式蒸發(fā)器和螺旋管式蒸發(fā)器）。對于直立管式和螺旋管式蒸發(fā)器，蒸發(fā)溫度宜比冷凍水出口干球溫度低4～6℃。</p><p><b>　?。?）冷凝溫度</b></p><p>　　采用水冷式冷凝器時，冷凝溫度可用下式計算：</p&

14、gt;<p><b>　　℃</b></p><p>　　式中 ——冷卻水進冷凝器的溫度，℃；</p><p>　　——冷卻水出冷凝器的溫度，℃。</p><p>　　對于使用冷卻塔的循環(huán)水系統(tǒng)，冷卻水進水溫度可按下式計算：</p><p>　　式中 ——當?shù)叵募臼彝馄骄磕瓴槐ＷC50小時的濕球溫度，℃

15、</p><p>　　——安全值。呼和浩特，選用機械通風冷卻塔，℃。</p><p>　?。?）壓縮機的吸汽溫度</p><p>　　壓縮機的吸汽溫度一般與壓縮機吸汽管的長短和保溫情況有關(guān)，通常以氨為制冷劑時，吸汽溫度與蒸發(fā)溫度的差值不大于5～8℃。但本設(shè)計考慮僅理論循環(huán)，不考慮過熱，即</p><p>　　（4）再冷溫度tr.c</p

16、><p>　　對于立式殼管式冷凝器，均不考慮再冷。</p><p>　　以上工況確定以后，就可在lg P——h圖上確定整個制冷的理論循環(huán)；并進行 循環(huán)的理論計算。</p><p>　　3、制冷壓縮機的型號及臺數(shù)的確定</p><p>　　考慮到廠房的大小，設(shè)備初投資，維護及管理，壓縮機臺數(shù)不應(yīng)取太多，現(xiàn)取3臺。</p><p&

17、gt;　　則每臺壓縮機在設(shè)計工況下的制冷量至少為</p><p>　　查《實用制冷工程設(shè)計手冊》北京：中國建筑工業(yè)出版社，1994年。郭慶堂P166</p><p>　　查壓縮機性能曲線，可用壓縮機型號為8AS12.5（開啟式，單級，960r/min）。</p><p>　　每臺壓縮機在設(shè)計工況下的滿負荷制冷量。稍大于510kw</p><p&g

18、t;　　每臺壓縮機在設(shè)計工況下的軸功率。</p><p><b>　　配用電機功率</b></p><p><b>　?。ǘ├淠鞯倪x擇</b></p><p>　　1、冷凝器型式的選擇應(yīng)根據(jù)制冷劑和冷卻介質(zhì)（水或空氣）的種類及冷卻介質(zhì)的品質(zhì)優(yōu)劣而定。</p><p>　　在冷卻水質(zhì)較差、水溫較高

19、和水量充足的地區(qū)，宜采用立式殼管式冷凝器，因為冷卻水使用循環(huán)水，故采用立式殼管式冷凝器。冷凝器的臺數(shù)參考壓縮機的臺數(shù)，暫取三臺。</p><p>　　查查《實用制冷工程設(shè)計手冊》Ｐ160 取ηm=0.882 則</p><p><b>　　總共的冷凝負荷為</b></p><p><b>　　2、傳熱溫差</b></

20、p><p>　　式中：t1、t2----冷卻劑進、出口溫度；</p><p>　　tk----冷凝溫度。</p><p><b>　　。</b></p><p><b>　　冷凝水的流量為： </b></p><p>　　3、冷凝器型號的確定及其傳熱系數(shù)的計算</p>

21、<p>　?。?）選擇冷凝器型號</p><p>　　查常用冷凝器的傳熱系數(shù)表，由于采用立式冷凝器</p><p><b>　　假定</b></p><p><b>　　則對每臺冷凝器</b></p><p><b>　　每臺</b></p><

22、;p>　　查《制冷與空調(diào)設(shè)備手冊》P441（蘇--冷）立式冷凝器規(guī)格示例表，取冷凝器型號為LN-150（其傳熱面積F=148.5 m,通筒體直徑D=1080mm，高度H=4800mm，管道211根），</p><p><b>　　則； </b></p><p>　　(2)計算冷凝器制冷劑側(cè)放熱系數(shù)</p><p><b>　　噴

23、淋密度</b></p><p>　　冷凝器的水側(cè)放熱系數(shù)</p><p>　　(3)計算冷凝器制冷劑側(cè)放熱系數(shù)；</p><p>　　由《制冷原理及設(shè)備》主編：吳正業(yè) 西安交通大學出版社 2010出版 P212：</p><p>　　對垂直面呈波形流動時=1.18，</p><p>　　物性系數(shù) 冷凝

24、器制冷劑側(cè)放熱系數(shù)</p><p>　　（4）計算冷凝器傳熱系數(shù)</p><p>　　由冷凝器型號知：管外徑d=51mm。水垢的熱阻查《傳熱學》P492得。取金屬管壁的導熱系數(shù)λ=43.2w/m2.k，油膜熱阻 =0.0006m2.k/w </p><p>　　此時熱流密度；（為冷凝器對數(shù)傳熱平均溫差）</p><p><b>　　

25、（5）比較相對誤差</b></p><p>　　相對誤差，說明假定合理，即所選擇的冷凝器型號合適。</p><p><b>　?。ㄈ┱舭l(fā)器的選擇</b></p><p>　　在前確定蒸發(fā)溫度時，已確定使用直立管式或螺旋管式蒸發(fā)器。</p><p>　　則每臺蒸發(fā)器的制冷量即為一臺壓縮機的制冷量=520kw&

26、lt;/p><p>　　假設(shè)=520 (kcal/m·h·℃)</p><p><b>　　蒸發(fā)面積</b></p><p>　　查《制冷與空調(diào)設(shè)備手冊》P499 （上冷）SR-144（蒸發(fā)面積為=144 m）。</p><p><b>　　此時單位熱負荷</b></p>

27、<p>　　屬于直螺旋管式單位熱負荷（2500~3500 kcal/ m）范圍之內(nèi)，符合要求。</p><p>　?。ㄋ模┢渌o助設(shè)備的選擇</p><p>　　1、油分離器的選擇計算</p><p>　　根據(jù)壓縮機臺數(shù)取油分離器臺數(shù)為三，一臺壓縮機配一臺油分離器。</p><p>　　并選用離心式油分離器。</p>

28、<p><b>　　壓縮機理論輸汽</b></p><p>　　查《實用制冷工程設(shè)計手冊》編寫組.制冷工程設(shè)計手冊.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1978年。P156得壓縮機輸汽系數(shù)λa =0.782，取筒體內(nèi)汽體流速w=0.9 m/s</p><p>　　則 查《制冷與空調(diào)設(shè)備手冊》P614采用離心式有分離器，YF-50 （重冷）,D=273mm<

29、/p><p>　　2、貯液器的選擇計算</p><p><b>　　液體制冷劑循環(huán)量</b></p><p><b>　　液體制冷劑比容</b></p><p>　　v=1.71707L/Kg=0.00171707m/kg</p><p>　　取液體充滿度β=0.8.</p

30、><p><b>　　貯液器的容積: </b></p><p>　　查《制冷與空調(diào)設(shè)備手冊》P536(上冷)選擇ZA-4.5一個。</p><p><b>　　3、集油器的選擇</b></p><p>　　通常幾套壓縮機可共用一個集油器。集油器一般不進行計算，而是根據(jù)經(jīng)驗來選用。</p>

31、<p>　　冷凍站標準工況下的制冷量，大于600KW，采用直徑為300mm的集油器一臺。</p><p>　　查《制冷與空調(diào)設(shè)備手冊》P624(洛冷)JY-300,其直徑為325mm。</p><p>　　4、空氣分離器的選擇</p><p>　　空氣分離器的選擇一般不進行計算，而是根據(jù)經(jīng)驗選用。</p><p>　　系統(tǒng)總制冷量為

32、1530>1163 kw，故采用Dg50體直徑219的空氣分離器。</p><p>　　查《制冷與空調(diào)設(shè)備手冊》P631（重冷）選擇KF-50,直徑為219mm.</p><p><b>　　5、急泄氨器的選擇</b></p><p>　　在大、中型制冷系統(tǒng)中，系統(tǒng)中的充氨量是較多的。當發(fā)生嚴重事故時，必須將系統(tǒng)中的氨迅速放掉，以保護設(shè)備

33、和人身安全，故系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置緊急泄氨閥。目前國內(nèi)生產(chǎn)的緊急泄氨閥為SA－25型，各系統(tǒng)均可選用。此處采用SA－25型。</p><p>　　查《制冷與空調(diào)設(shè)備手冊》P637采用SA－25型（北冷）</p><p><b>　　6、氨液分離器</b></p><p><b>　　機房用: </b></p><

34、p>　　查《制冷與空調(diào)設(shè)備手冊》P600采用AF—125</p><p><b>　　六、制冷管道設(shè)計</b></p><p>　　制冷劑管道直徑，應(yīng)按其壓力損失相當于制冷劑飽和溫度的變化值確定。制冷劑飽和溫度的變化值，應(yīng)符合下列要求：氨吸汽管、排汽管和液體管，不宜大于0.5℃</p><p><b>　?。ㄒ唬┪鼩夤芏?lt;

35、/b></p><p>　　1、初選管徑，吸氣管道流速為12~20，取16</p><p><b>　　—管子內(nèi)徑，m</b></p><p>　　—流體的質(zhì)量流量， </p><p>　　—流體在工作壓力和工作溫度下的比容， </p><p><b>　　—流體速度， </

36、b></p><p>　　查《實用制冷工程設(shè)計手冊》取管徑mm， </p><p>　　2、確定管路的當量總長</p><p>　　管道長度L=1115+1211+602+5435+1518+120+200+350+1261+1151=10201m</p><p>　　查《實用制冷工程設(shè)計手冊》</p><p>

37、　　球形截止閥當量直徑， </p><p>　　焊接彎頭當量直徑， </p><p>　　蒸發(fā)器出口d=100mm管道直徑不變的連接，當量直徑, </p><p>　　壓縮機進口d=100mm管道為縮小連接，當量直徑, </p><p><b>　　管道當量總長</b></p><p>　　3、

38、每米當量管長的允許壓力降</p><p>　　蒸發(fā)溫度1時的飽和壓力</p><p>　　壓縮機吸氣溫度0.5時的飽和壓力</p><p>　　每米當量管長的壓力降</p><p>　　查《實用制冷與空調(diào)工程手冊》</p><p><b>　　，所選管段合適</b></p><

39、p>　　此段管的母管管段質(zhì)量流量為所選管段的三倍故管段取值為mm</p><p><b>　　（二）排氣管段</b></p><p>　　1、初選管徑，吸氣管道流速為15~25，取20</p><p>　　查《實用制冷工程設(shè)計手冊》取管徑mm， = 82mm</p><p>　　2、確定管路的當量總長</p&

40、gt;<p>　　管道長度L= 545+1588+1452+160+400+3058+4096+623+1290=13212mm</p><p>　　查《實用制冷工程設(shè)計手冊》</p><p>　　球形截止閥當量直徑340， </p><p>　　焊接彎頭當量直徑60， </p><p>　　止回閥當量直徑80， </p&

41、gt;<p>　　壓縮機排氣口d=100mm管道為擴大連接，當量直徑12.24,</p><p>　　=1003.68mm</p><p>　　油分離器進口d=50mm管道為縮小連接，當量直徑9.24,</p><p><b>　　=757.68mm</b></p><p>　　油分離器出口d=50mm管道

42、為擴大連接，當量直徑18.68, </p><p>　　=1531.76mm</p><p>　　冷凝器進口d=100mm管道為擴大連接，當量直徑12.24, </p><p>　　=1003.68mm</p><p><b>　　管道當量總長</b></p><p>　　3、每米當量管長的允許

43、壓力降</p><p>　　壓縮機排氣溫度31.5時的飽和壓力 </p><p>　　冷凝溫度溫度31.0時的飽和壓力</p><p>　　每米當量管長的壓力降</p><p>　　查《實用制冷與空調(diào)工程手冊》</p><p><b>　　，所選管段合適</b></p><p

44、>　　此段管子的母管管段質(zhì)量流量為所選管段的三倍故管段為mm</p><p>　?。ㄈ├淠鞯劫A液器管段</p><p>　　1、初選管徑，吸氣管道流速為 小于0.5，取0.3</p><p>　　查《實用制冷工程設(shè)計手冊》取管徑mm， = 62mm</p><p>　　2、確定管路的當量總長及壓力降</p><p

45、><b>　　根據(jù)《供熱工程》</b></p><p>　　—計算管段的壓力損失， </p><p>　　—計算管段的沿程損失， </p><p>　　—計算管段的局部損失， </p><p><b>　　—熱媒的密度， </b></p><p><b>　　

46、—水頭差，m</b></p><p>　　R—每米管長的沿程損失， </p><p><b>　　l—管段長度，m</b></p><p>　　—管段的摩擦阻力系數(shù)</p><p><b>　　d—管子的內(nèi)徑，m</b></p><p>　　v—熱媒在管道內(nèi)的流速

47、， </p><p><b>　　—雷諾數(shù)</b></p><p>　　—熱媒的運動粘滯系數(shù)， </p><p><b>　　查《傳熱學》 </b></p><p>　　時，流動為紊流狀態(tài)，4000~100000范圍內(nèi)時</p><p>　　管道長度 L=535+88

48、00+4610+400+475=14820mm</p><p><b>　　由</b></p><p>　　—管段中的總局部阻力系數(shù)</p><p>　　由《實用制冷與空調(diào)工程手冊》</p><p>　　冷凝器出液口d=80mm，管道為漸縮連接=0.01</p><p>　　貯液器進液口d=80m

49、m，管道為漸擴連接=0.0025</p><p><b>　　截止閥</b></p><p><b>　　焊接彎頭</b></p><p>　　冷凝器出液口和貯液器進液口液位差475mm</p><p>　　查《實用制冷工程設(shè)計手冊》</p><p>　　球形截止閥當量直徑，

50、 </p><p>　　焊接彎頭當量直徑， </p><p><b>　　管道當量總長</b></p><p>　　每米當量管長的壓力降</p><p>　　查《實用制冷與空調(diào)工程手冊》</p><p><b>　　，所選管段合適</b></p><p&g

51、t;　　3~5號管段質(zhì)量流量為所選管段的三倍故管段為mm</p><p>　?。ㄋ模┵A液器到蒸發(fā)器管段</p><p>　　1、初選管徑，吸氣管道流速為0.5~1.25，取0.9</p><p>　　查《實用制冷工程設(shè)計手冊》取管徑mm， </p><p>　　2、確定管路的當量總長管道長度</p><p>　　L=6

52、00+662+1958+1047+800+212+2627+7544+160+1480+576=17666mm</p><p>　　查《實用制冷工程設(shè)計手冊》</p><p>　　球形截止閥當量直徑， </p><p>　　焊接彎頭當量直徑， </p><p>　　貯液器出口d=50mm管道為縮小連接，當量直徑, </p>&

53、lt;p>　　蒸發(fā)器進液口d=25mm管道為縮小連接，當量直徑9.912, </p><p><b>　　管道當量總長</b></p><p>　　3、每米當量管長的允許壓力降</p><p>　　貯液器出液口溫度31時的飽和壓力 </p><p>　　蒸發(fā)器進液口溫度30.5時的飽和壓力 </p&g

54、t;<p>　　每米當量管長的壓力降</p><p>　　查《實用制冷與空調(diào)工程手冊》</p><p><b>　　，所選管段合適</b></p><p>　　貯液器到調(diào)節(jié)裝置管段質(zhì)量流量為所選管段的三倍故管段為</p><p><b>　　設(shè)計參考資料</b></p>

55、<p>　　《制冷工程設(shè)計手冊》編寫組.制冷工程設(shè)計手冊.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1978年。</p><p>　　《制冷與空調(diào)設(shè)備手冊》，國防工業(yè)出版社，1987年。</p><p>　　《實用制冷工程設(shè)計手冊》 郭慶堂北京：中國建筑工業(yè)出版社，1994年。</p><p>　　《傳熱學》 楊世銘 高等教育出版社，2006年</p>&l