1、課程設計成果說明書題 目： 冷凍水制冷系統(tǒng)設計 學生姓名： 徐向均 學 號： 081307104 學 院： 東海科學技術(shù)學院 班 級： C08建環(huán)（1）班 指導教師： 韓志 浙江海洋學院教務處 2011年5月1日浙江海洋學院課程設計任務書20102011學年 第 2 學期學院 東科 班級 C08建環(huán)（1）班 專業(yè) 建筑環(huán)境與設備工程 學生姓名(學號)課程名稱冷熱源工程課程設計設計題目冷凍水制冷系統(tǒng)設計完成期限自 2011 年 6 月 20 日至 2011 年 6 月 26 日 共 1 周設計依據(jù)1、需方提供的設計任務書；2、國家主要規(guī)范和行業(yè)標準(1)采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范GB50019-

2、2003；(2)民用建筑設計防火規(guī)范GB50045-95(2001版)；(3)民用建筑熱工設計規(guī)范GB50176-93；(4) 全國民用建筑工程設計技術(shù)措施暖通空調(diào)動力；3、設計參數(shù)（1）氣象資料；（2）需冷量，供水回水溫度，冷卻水進水溫度等設計要求及主要內(nèi)容冷凍水工藝需冷量 Q0=（150+50N）KW，N是每位同學學號最未二位數(shù)；載冷劑工質(zhì)為冷媒水；冷媒水采用封閉系統(tǒng)；其供水溫度t1=+5，回水溫度t2=+10。冷凝器采用水冷卻式，冷卻水進水溫度t1w=32，系統(tǒng)流程見附圖。1、根據(jù)設計要求和任務，合理擬定制冷系統(tǒng)總體方案。2、根據(jù)制冷系統(tǒng)設計方案要求，選擇制冷劑、制冷壓縮機、膨脹閥等部件

3、。3、依據(jù)熱力學、傳熱學及流體力學原理，設計計算制冷換熱器（主要是冷凝器和蒸發(fā)器）。4、每個學生要提交設計說明書、設計計算書一份。參考資料1、冷熱源工程張祉佑主編. 機械工業(yè)出版社 19872、空氣調(diào)節(jié)用制冷技術(shù)第二版 彥啟森 主編 建筑工業(yè)出版社 1999.83、制冷工程設計手冊中國建筑工業(yè)出版.19784、船舶設計實用手冊.第六分冊.冷藏通風.國防工業(yè)出版社.19755、空調(diào)與制冷技術(shù)手冊陳沛霖 主編 同濟大學出版社 1992.36、大連冷凍機廠.上海冷凍機廠.產(chǎn)品樣本指導教師簽字日期浙江海洋學院課程設計成績評定表20102011學年 第2學期學院 東科學院 班級 C08建環(huán)（ ）班 專業(yè)

4、 建筑環(huán)境與設備工程 學生姓名(學 號) 徐向均081307104課程設計名 稱冷熱源工程題 目冷凍水制冷系統(tǒng)設計指導教師評語設計方案基本正確，內(nèi)容較為完整，概念清晰，分析清楚，計算基本正確，語句基本通順。說明書較為完整、正確，具有一定的應用價值并符合規(guī)范化程度?；菊莆栈A理論和專業(yè)知識，能對數(shù)據(jù)進行處理，具有一定程度的計算機操作能力。設計圖紙方面，能完成規(guī)定的設計任務。圖紙內(nèi)容表達清晰，布局合理，線條粗細均勻，標注及注釋規(guī)范性尚好，并符合國家標準。論文格式，能較好地按規(guī)定格式排版和打印，內(nèi)容裝訂順序正確，但尚存在著局部問題。參考文獻，在原文中標出引注，基本按標準形式書寫。有一定的獨立工作能

5、力，能查閱和利用技術(shù)資料，能運用計算機。學習態(tài)度端正，遵守學習紀律，遵守作息時間，不遲到、早退和曠課。指導教師簽名： 年 月 日答辯評語及成績：課題自述：自述思路清晰，有條理，基本能把做的設計工作講解清楚。說明書撰寫質(zhì)量：能按規(guī)定格式排版和打印，裝訂順序正確，但存在局部問題。參考文獻，在原文中標出引注，基本按標準形式書寫。圖紙質(zhì)量與完成情況：能完成規(guī)定的要求，設計內(nèi)容正確，布局合理，線條粗細均勻，標注及注釋規(guī)范性好，并符合國家標準。回答問題情況：基本能回答提出的問題。成績： 答辯小組教師簽名： 年 月 日目 錄1設計資料42設計說明42.1確定制冷劑種類和系統(tǒng)形式42.2制冷系統(tǒng)的設計工況確定

6、42.3制冷系統(tǒng)熱力計算42.4臥室殼管式蒸發(fā)器設計52.5冷凝器計算63設計過程83.1確定制冷劑種類和系統(tǒng)形式83.2制冷系統(tǒng)的設計工況確定83.3制冷系統(tǒng)熱力計算83.4臥室殼管式蒸發(fā)器設計113.5冷凝器計算12結(jié)束語15參考文獻151設計資料冷凍水工藝需冷量Q0=（150+504）=350KW;載冷劑工質(zhì)為冷媒水；冷凍水采用封閉系統(tǒng)；其供水溫度t1=5，回水溫度t2=10。冷凝器采用水冷卻式，冷卻水進水溫度t1w=32。2設計說明2.1確定制冷劑種類和系統(tǒng)形式制冷劑為氨；采用單級蒸汽壓縮式制冷；供冷方式為直接供冷；冷凝器的冷卻方式水冷卻。2.2制冷系統(tǒng)的設計工況確定確定蒸發(fā)溫度t0、

7、冷凝溫度tk、過冷溫度trc、吸氣溫度tx，繪制制冷LgP-h圖并查出個點參數(shù)。2.3制冷系統(tǒng)熱力計算2.3.1各個參數(shù)計算計算制冷過程的單位質(zhì)量制冷量、單位容積制冷量、制冷劑質(zhì)量流量、制冷劑體積流量、冷凝器的熱負荷、壓縮機的理論功率和理論制冷系數(shù)。2.3.2選配制冷壓縮機由冷量換算公式計算制冷量，選擇制冷壓縮機并確定制冷壓縮機配用的電動機功率。2.3.3計算節(jié)流閥公稱直徑1 (2-1) (2-2) 式中G質(zhì)量流量（kg/h）；A通道截面積（cm2）；l截流閥前液體的密度（kg/m3）； Pv截流閥前后的壓力差（Pa）； Co流量系數(shù)；6節(jié)流閥出口狀態(tài)下汽液混合物的比容（m3/kg）。2.4臥

8、室殼管式蒸發(fā)器設計2.4.1計算冷凍水側(cè)放熱系數(shù)2 (2-3)式中：水的導熱系數(shù)W/(mk)；dw傳熱管外徑（m）； u冷卻水流速（m/s）； v水的動力粘滯系數(shù)（m2/s）；Pr普朗特常數(shù)。2.4.2計算制冷劑側(cè)的放熱系數(shù) (2-4)式中：g重力加速度（m/s2）；氨的導熱系數(shù)W/(mk)；體積膨脹系數(shù)；dw傳熱管外徑（m）；v氨的動力粘滯系數(shù)（m2/s）；Pr普朗特常數(shù)；t壁面與蒸發(fā)溫度的差值（）；2.4.3計算傳熱系數(shù)：K= (2-5)式中w、n分別是管外和管內(nèi)的放熱系數(shù)（W/m2k）；管壁及管壁附著物熱阻，氨側(cè)污垢熱阻為4.310-4（m2K/W）,水側(cè)污垢熱阻為1.2310-4（m2

9、K/W）； 肋片系數(shù)，可取管外徑與管內(nèi)徑之比（即）。2.4.4計算蒸發(fā)器的傳熱面積：A= (2-6)式中：Q0蒸發(fā)器的熱負荷( KW)；K 蒸發(fā)器的傳熱系數(shù) kW/(m2K)；t制冷劑與載冷劑的對數(shù)平均溫差()。其中傳熱溫差:在蒸發(fā)器中制冷劑和載冷劑之間的溫差按對數(shù)平均溫差計算: (2-7)式中：t1載冷劑進蒸發(fā)器的溫度()；t2載冷劑出蒸發(fā)器的溫度()；t0蒸發(fā)溫度()。計算載冷劑循環(huán)量： (2-8)式中：cp載冷劑的比熱容kJ/(kgk)；t1 、t2載冷劑進出蒸發(fā)器的溫度 ()。2.5冷凝器計算2.5.1冷凝器熱負荷計算Qk =MRqk=MR（h3-h5） (2-9)式中：MR制冷劑質(zhì)量

10、流量（kg/s）；qk冷凝器單位質(zhì)量冷負荷（kJ/m）。2.5.2估算冷凝器傳熱面積與水量 (2-10)式中：Qk冷凝器的熱負荷( KW)；K 冷凝器的傳熱系數(shù)，取K=700kW/(m2K)；t傳熱平均溫差()。傳熱溫差： (2-11)式中：tw1冷卻水進口溫度()；tw2冷卻水出口溫度()；tk 冷凝溫度()。冷卻水循環(huán)量： （2-12)式中：cp冷卻水的比熱容kJ/(kgk)；t1 、t2冷卻水進出進出口溫度 ()。2.5.4水側(cè)放熱系數(shù)計算2 （2-13) （2-14) （2-15)式中tw1冷卻水進水溫度（）；tw2冷卻水出水溫度（）；B系數(shù)；w載冷劑流速，取1.5m/s；dn管道內(nèi)直

11、徑（m）。2.5.5制冷劑側(cè)放熱系數(shù)計算 （2-16) （2-17) （2-18)式中冷凝潛熱，由冷凝溫度而定（kJ/kg）； 密度（kg/m3）； g重力加速度，g=9.8m/s2；導熱系數(shù)W/(mk)；動力粘滯系數(shù)（pas）；B系數(shù)；dn管道內(nèi)直徑（m）；two壁溫（）。2.5.6傳熱系數(shù)計算與實際所需冷凝面積K= （2-19)式中w，n分別為制冷劑的凝結(jié)放熱系數(shù)和水側(cè)的放熱系數(shù)（W/m2k）；R1，R2分別為油膜熱阻和水垢熱阻（m2K/W）；dw，dn分別為傳熱管的外徑和內(nèi)徑（m）。3設計過程3.1確定制冷劑種類和系統(tǒng)形式制冷劑為氨；采用單級蒸汽壓縮式制冷；供冷方式為直接供冷；冷凝器的冷

12、卻方式水冷卻。其循環(huán)原理圖見圖1。圖1 制冷系統(tǒng)循環(huán)原理圖3.2制冷系統(tǒng)的設計工況確定(1)蒸發(fā)溫度t0比冷凍水供水溫度低4-6，即: t0=550(2)冷凝溫度tk比冷卻水進出口平均溫度高5-7，取立式殼管式冷凝器冷卻水進出口溫差為3，則tk(3)過冷溫度trc比冷凝溫度低3-5，取過冷度為5，則trc=40-5=35 (4)吸氣溫度tx比蒸發(fā)溫度高5 ，即tx=0+5=5 (5)制冷系統(tǒng)采用間接式，取附加系數(shù)為10%，制冷系統(tǒng)的制冷量為Q0= Q01.1=12501.11=1375 KW圖2 制冷循環(huán)LgP-h圖3.3制冷系統(tǒng)熱力計算3.3.1各個參數(shù)計算(1）單位質(zhì)量制冷量：qo=h1-

13、h4=1790-660=1130 kJ/kg(2）單位容積制冷量：qv=kJ/m3 (3）制冷劑質(zhì)量流量： MR=kg/s(4）制冷劑體積流量：VR= MRv2=0.30.31=0.093 m3/s(5）冷凝器的熱負荷：Qk=MR(h2-h3)=0.3(1980-660)=396 kJ/kg(6）壓縮機的理論功率：Pth=MR(h2-h1)=0.3(1980-1790)=57 Kw(7）理論制冷系數(shù)：3.3.2選配制冷壓縮機1）計算壓縮機制冷量查得冰山牌6A W-17型制冷壓縮機的標準制冷量Q02=384 kW5，在t0=0，tk=40時，從換算系數(shù)表查得冷量換算系數(shù)ki=1.84，該臺制冷機

14、換算后的制冷量為:Q0b2=kiQ02=1.84384=707kW確定選用冰山牌6W-17型制冷壓縮機各2臺，其制冷量為:Q0=Q0b12=7072=1414kW1250kW，滿足要求。2）確定制冷壓縮機配用的電動機功率（1）理論功率Pth：Pth=MR2wth=kW（2）指示功率Pi：,查制冷技術(shù)取得i=0.75Pi= kW（3）軸功率Pe：從制冷技術(shù)取m=0.85，則Pe= kW查有關(guān)資料得6W-17型制冷壓縮機配用的電動機功率為200W，故滿足要求。3.3.3計算節(jié)流閥公稱直徑G=式中A通道截面積 c截流閥前液體的密度 pv截流閥前后的壓力差 Co流量系數(shù) 取0.35；Pv=15.3-3

15、.0=12.3bar=12.310Pa ；c=579.47kg/m3 Gmax=10373.4D又因為 Gmaxq0Qo所以 10373.4D11251250Dn10.3 mmA=選擇Dn時，一般考慮使Gmax在1.52.0Qo之間所以取Dn為14所以G=10373.4 D=10373.4（14）2=2.03kg/s=19.16m3/s由下表可確定浮球式膨脹閥的公稱直徑為32mm表1 浮球式膨脹閥規(guī)格公稱直徑Dg（）1015202532流量（L/min）033.787.5611.31518.928.43.4臥室殼管式蒸發(fā)器設計采用滿液式臥式殼管蒸發(fā)器，傳熱管采用323.0mm的無縫鋼管，排列采

16、用正三角形錯排，冷凍水流速為1.5m/s6。3.4.1計算冷凍水側(cè)放熱系數(shù)根據(jù)冷凍水平均溫度查水的物性參數(shù)為：=999.8 kg/m3，=1.42710-6m2/s，=0.568 W/(mk)，Pr=10.56，cp=4.196kJ/（kgk），屬于紊流。則水側(cè)放熱系數(shù)為：3.4.2計算制冷劑側(cè)的放熱系數(shù)根據(jù)t0=0查物性表得：=，=0.551 W/(m2k)，v=1.78910-6m2/s，Pr=13.67則制冷劑側(cè)放熱系數(shù)為： 3.4.3計算傳熱系數(shù)3.4.4計算蒸發(fā)器的傳熱面積傳熱溫差傳熱面積3.4.5計算載冷劑循環(huán)量 3.4.6蒸發(fā)管計算冷凍水流速對氨蒸發(fā)器一般取1.0到1.5m/s,

17、所以取管內(nèi)水流速V=1.5m/s，則每一流程的管子根數(shù)n為：，取n=21蒸發(fā)管總長度總根數(shù)，取流程數(shù)，取流程數(shù)實配蒸發(fā)面積選用DWZ-360型臥式蒸發(fā)器，傳熱面積為360m2。水泵選用200QJ潛水泵，流量為200m3/h。3.5冷凝器計算 選用立式殼管式冷凝器，冷卻水進水溫度為32，出水溫度為36，冷卻水流速為1.5m/s。傳熱管采用323.0mm的無縫鋼管，排列采用正三角形錯排。3.5.1冷凝器熱負荷計算Qk=MR(h2-h3)=0.3(1980-660)=396KW3.5.2估算冷凝器傳熱面積與水量 傳熱溫差=5.78查表取K=800W/（m2K），則管子根數(shù) 3.5.3水側(cè)放熱系數(shù)計算

18、 ； ； 式中tw1冷卻水進水溫度（）；tw2冷卻水出水溫度（）；B系數(shù)；w載冷劑流速，取1.5m/s；dn管道內(nèi)直徑（m）；則W/m2k3.5.4制冷劑側(cè)放熱系數(shù)計算根據(jù)tk=40查物性表得：=1098.71 kJ/kg，=0.4371 W/(m2k)，=579.5 kg/m3，=1.15210-4 pas根據(jù)熱平衡原理得：解得壁溫為：two=38.2則制冷劑側(cè)放熱系數(shù)為：3.5.5傳熱系數(shù)計算K=3.5.6 計算傳熱面積所需面積：管子根數(shù)： 校核單位面積熱負荷：選用冰山牌LNA-370型立式冷凝器1臺，每臺冷凝器傳熱面積為370m2。參考圖紙：冷凍機房布置圖結(jié)束語完成了這個課程設計,我學到了很