空调用制冷技术课程设计

——小型氨制冷系统设计说明书——1目录目录……………………………………………………………………1设计任务书…………………………………………………………………2设计说明书…………………………………………………………………3一、制冷机组的类型及条件……………………………………………3二、热力计算……………………………………………………………6三、制冷压缩机型号及台数的确定………………………………………7四、冷凝器的选择计算………………………………………………8五、蒸发器的选择计算……………………………………………12六、冷却水系统的选择…………………………………………………14七、冷冻水系统的选择…………………………………………………14八、管径的确定…………………………………………………………14九、其它辅助设备的选择计算……………………………………………15十、制冷机组与管道的保温………………………………………………17十一、设备清单……………………………………………………………18十二、参考文献……………………………………………………………18——小型氨制冷系统设计说明书——2空调用制冷技术课程设计任务书一、课程设计题目：本市某空调用制冷机房二、原始数据1．制冷系统采用空冷式直接制冷，空调制冷量定为100KW。2．制冷剂为：氨(R717)。3．冷却水进出口温度为：28℃/31℃。4．大连市空调设计干球温度为28.4℃，湿球温度为25℃。三、设计内容1．确定设计方案根据制冷剂为：氨(R717)确定制冷系统型式。2．根据冷冻水、冷却水的要求和条件，确定制冷工况并用压焓图来表示。3．确定压缩机型号、台数、校核制冷量等参数。4．根据蒸发温度、冷凝温度选择蒸发器（卧式壳管）冷凝器（水冷或空冷），并做其中一个设备（蒸发器或冷凝器）的传热计算。5．确定辅助设备并选型6．编写课程设计说明书。——小型氨制冷系统设计说明书——3空调用制冷技术课程设计说明书一、制冷机组的类型及条件1、初参数1）、制冷系统主要提供空调用冷冻水，供水与回水温度为：7℃/12℃，空调制冷量定为100KW。2）、制冷剂为：氨(R717)。3）、冷却水进出口温度为：28℃/31℃。4）、大连市空调设计干球温度为28.4℃，湿球温度为25℃。2、确定制冷剂种类和系统形式根据设计的要求，本制冷系统为100KW的氨制冷系统，一般用于小型冷库，该制冷机房应设单独机房且远离被制冷建筑物。因为制冷总负荷为100KW,所以可选双螺杆制冷压缩机来满足制冷量要求（空气调节用制冷技术第四版中国建筑工业出版社P48）。冷却水系统选用冷却塔使用循环水，冷凝器使用立式壳管式冷凝器，蒸发器使用强制循环对流直接蒸发式空气冷却器（即末端制冷设备）。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。①、冷凝温度（）的确定从《制冷工程设计手册》中查到大连地区夏季室外平均每年不保证50h的湿球温度（℃）Cos25t对于使用冷却水塔的循环水系统，冷却水进水温度按下式计算：——小型氨制冷系统设计说明书——428325tttss1s℃式中——冷却水进冷凝器温度（℃）；——当地夏季室外平均每年不保证50h的湿球温度（℃）；——安全值，对于机械通风冷却塔，=2~4℃。冷却水出冷凝器的温度（℃），与冷却水进冷凝器的温度及冷凝器的形式有关。按下式确定：选用卧式壳管式冷凝器=+（2~4）=28+3=31℃注意：通常不超过35℃。系统以水为冷却介质，其传热温差取4~6℃，则冷凝温度为tts2c4=35℃式中——冷凝温度（℃）。②、蒸发温度（）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度及传热温差，而传热温差与所采用的载冷剂（冷媒）有关。由于蒸发式空气冷却器不需要谁做冷媒，所以蒸发温度等于制冷剂液体在蒸发器中的气化温度。若系统以水为载冷剂，其传热温差为℃，即℃式中——载冷剂的温度（℃）。一般对于冷却淡水和盐水的蒸发器，其传热温差取=5℃。本制冷机房用风冷式蒸发器，则制冷剂的蒸发温度也应为2℃.③、过冷温度（）的确定在冷凝压力下，制冷剂液体的过冷温度与冷凝温度的差值，称为过冷度。是否采用过冷应进行全面的经济技术分析。——小型氨制冷系统设计说明书——5对于一般的空气调节用制冷装置，不采用液体过冷；对于大型的蒸发温度较低（—5℃）的制冷装置，在条件许可时使用液体过冷。对于本设计系统，=2℃，因此不采用液体过冷，即=0℃。④、过热温度（tr）的确定压缩机吸气口温度（）的确定压缩机的吸气温度根据管道中的传热情况，或根据标准规定的过热度确定。通常=+=℃。（式中对于一般氨压缩机，=℃）。⑤、制冷系统理论循环p-h图根据绘制的p-h图查表求得各状态参数：确定压力：Pe=429380Pa，Pc=1351200Pa。比容：10.27kgm3，20.096kgm3焓值：h11464kgKJ，h21640kgKJ，h3h4380kgKJ，——小型氨制冷系统设计说明书——6二、制冷系统热力计算1、单位质量制冷量（）的计算hhq410-（1464-380）kgKJ=1084kgKJ2、单位冷凝负荷（qk）的计算kg1260380-1640-hhq32kKJ3、单位理论压缩功（c）的计算kg1761464-1640-hh12cKJ4、单位容积制冷量（）的计算mqqKJv310401527.010845、制冷剂质量流量（Mr）的计算skgqQM0923.0108410000r6、压缩机吸入制冷剂蒸汽的体积流量（Vr）的计算smqVvr30025.040151006、冷凝器热负荷（0）的计算kWqMkr3.11612600923.00——小型氨制冷系统设计说明书——78、压缩机所需的理论耗功率（pth）的计算kWcrthMp245.161760923.09、制冷系数（th）的计算16.6245.161000pthth10、逆卡诺循环制冷系数（c）的计算：33.8275308275TTTecec11、制冷系数（R）的计算74.033.816.6cthR三、制冷压缩机型号及台数的确定1、压缩机形式的选择根据已知参数，预选螺杆式压缩机。2、压缩机型号的选择查《实用制冷工程设计手册》根据制冷机组冷负荷100KW选择压缩机，选用KA12.5—12型压缩机，其标准工况下的制冷量为137KW大于100KW，符合要求。2、压缩机台数的选择压缩机台数应根据总制冷量来确定：——小型氨制冷系统设计说明书——873.0137100mg00QQ式中——压缩机台数（台）；——每台压缩机设计工况下的制冷量（）。因此，选择1台KA12.5-12型压缩机.4、压缩机级数的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。一般若以氨为制冷剂，当时，应采用单级压缩机；当时，则应采用两级压缩机。对于本设计制冷系统中，815.34293801351200ppec，因此，本设计制冷系统采用单级压缩。5、电机的选择由于使用KA12.5-12双螺杆压缩机，其配用电机型号为YW200L-2,标准工况功率55KW,电压380V。四、冷凝器的选择计算1、冷凝器的选择原则冷凝器的选择取决于当地的水温、水质、水源、气候条件，以及压缩机房布置要求等因素。立式壳管式冷凝器具有占地面积小，无冻结危险，对水质要求不高，传热系数高的特点，在本系统中选用氨立式壳管冷凝器。2、冷凝器热负荷计算冷凝器热负荷在热力计算中已求出。KW3.116k——小型氨制冷系统设计说明书——9式中k—冷凝器的热负荷（KW）3、冷凝器的已知参数氨制冷系统传热管采用无缝钢管，f=58.2w/(m·k)，肋管外径0d=15.43mm，内径id=13.15mm,肋片外径fd=17.8mm，肋片厚度t=0.232mm，0=0.354mm，平均肋厚f=0.3mm，肋片的节距e=1.029mm。4、计算肋管特性参数（以1米长肋管计算）肋管水平部分的面积：ededtf1000A00p=44×3-10㎡肋管垂直部分面积：eddf12)(A202f119×3-10㎡肋管总外表面积：A=pA+fA=163×3-10㎡肋化系数：15.3＝ＡＡｉ肋片的当量高度：ffddd)(4H202e=3.5×3-10m基管平均表面积：A=20idd=44.9×3-10㎡所以：fA/A=0.73；pA/A=0.27：A/A=3.65、计算平均传热温差36.531352835ln2831ln2112tttttttscscssm℃6、冷却水流量查水在5.36℃的物性参数：pC=4.2)(kkgkJ——小型氨制冷系统设计说明书——10skg3.5100036.52.410003.1161000kwtCMmP7、概算所需传热面积假设热流密度=5500w/㎡，则mk2c215500116300/A8、初步规划冷凝器结构取管内的流速v=2.7m/s，则每流程类管数m为vdMiw24m14.5取m=15,这样管束总长等于)(AmnlAc=8.6如流程数n=2,则冷凝器传热管有效长度为3.1m；传热总根数N=40根9、计算水侧的换热系数2.08.02s1s2.08.0)2t221430(iiwdvtdv1.094×410w/㎡·k10、计算制冷剂测得冷凝换热系数1）按公式（4—1）求水平光管管外冷凝换热系数。由于ct=35C，查物性表可得：=0.45w/(m·k)，=587.5kg/3m，pC=3.56kj/(kg·k)，，=1.255×4-10N·s/㎡，=1100.3kj/kg所以312331g1.36×410——小型氨制冷系统设计说明书——11310c65.0d=2010w/㎡·k2）计算水平肋管外的冷凝换热系数。1214782mmffc00lg805.012ddddlff=0.00124m肋片效率：lmlmthf=0.8905（lm=0.603，查表的lmth=0.5370）肋片的修正系数f=AAHdAAefp25.0075.0f3.1=1.5所以，cffc1.5×2010=3014.5w/(㎡·k)3）计算水平肋管束外冷凝换热系数fcfczfcN167.05.0z6.02442.7w/(㎡·k)11、实际的热流密度（）取污垢热阻8.0Rfou4-10(㎡·k)/w，按公式111KiwfoupoilzfccAARAARR=977.2w/(㎡·k)其中：油膜热阻oilR取0.4×3-10㎡·k/w管壁热阻pR=2.86×5-10㎡·k/w所以，实际热流密度ｍｃｔＫ=5237w/㎡——小型氨制冷系统设计说明书——12%,5%8.4%100-计算传热面积有效。12、计算实际传热面积布置管束Ac=mctK/k21.8㎡保持上面确定的m=15,n=2，冷凝器的有效管长为：)(mnAAlc=4.46m13、冷凝器的选型由冷凝器的计算知选LN-25型立式冷凝器即可符合要求。（由于没有设备选型，此处为估计型号）。五、蒸发器的选择计算1、蒸发器的预选由于此制冷系统用于小型冷库，用强制对流式冷却空气干式蒸发器，来自节流装置