環(huán)境與市政工程學(xué)院熱能與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（制冷原理與設(shè)備）學(xué)院：環(huán)境與市政工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)：熱能與動(dòng)力工程班級(jí)：熱動(dòng)061姓名：學(xué)號(hào)：2009年6月25日前言本課程設(shè)計(jì)是對(duì)《制冷原理與設(shè)備》課程的進(jìn)一步實(shí)際地了解和掌握，本次設(shè)計(jì)主要是通過(guò)對(duì)一給定的設(shè)計(jì)條件來(lái)設(shè)計(jì)合適的冷凍站。制冷壓縮機(jī)型號(hào)與臺(tái)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(lèi)和系統(tǒng)型式，確定制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工況。冷凝器的選擇，計(jì)算出冷凝器的熱負(fù)荷，根據(jù)所選用的制冷劑種類(lèi)和壓縮機(jī)運(yùn)行工況、冷卻介質(zhì)的種類(lèi)、負(fù)荷變化情況等確定冷凝器的型式，然后進(jìn)行冷凝器的選擇計(jì)算，確定其傳熱面積，從而選定冷凝器的型號(hào)及臺(tái)數(shù)。蒸發(fā)器的選擇，根據(jù)制冷量、制冷劑種類(lèi)及載冷劑的種類(lèi)、冷凍系統(tǒng)的型式等，確定蒸發(fā)器的型式，計(jì)算出蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)、換熱面積以及蒸發(fā)器的臺(tái)數(shù)。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(guò)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，根據(jù)平面布置及制冷系統(tǒng)圖估算各段工藝管路的總長(zhǎng)度（包括直線長(zhǎng)度和當(dāng)量長(zhǎng)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(dòng)膨脹閥、浮球閥、熱力膨脹閥及電磁閥等。編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，說(shuō)明書(shū)應(yīng)按設(shè)計(jì)程序編寫(xiě)，它應(yīng)包括設(shè)計(jì)任務(wù)、原始資料、工況確定、負(fù)荷計(jì)算、設(shè)備選擇、冷凍站布置方案的確定及說(shuō)明、管路計(jì)算和有關(guān)設(shè)計(jì)草圖等內(nèi)容。課程設(shè)計(jì)畫(huà)圖2張，它包括：制冷工藝熱力系統(tǒng)圖1張（1號(hào)圖紙）。如條件允許，最好畫(huà)軸測(cè)透視圖。圖中設(shè)備應(yīng)編號(hào)。管件和各種閥件應(yīng)注明通徑；并應(yīng)附有圖例和設(shè)備明細(xì)表。布置圖1張(1號(hào)圖紙)布置圖為冷凍站平面布置圖，在平面圖中畫(huà)出設(shè)備外形及主要管路的布置，標(biāo)明各設(shè)備的大小尺寸、相互間的位置尺寸、距墻尺寸等。冷凍機(jī)房的建筑圖繪制時(shí)可以簡(jiǎn)化，但應(yīng)說(shuō)明建筑外形和主要結(jié)構(gòu)形式，此外還應(yīng)標(biāo)明門(mén)窗位置、門(mén)的開(kāi)向等。通過(guò)此次的課程設(shè)計(jì)要求對(duì)空調(diào)用冷凍站有一個(gè)全面系統(tǒng)的了解。目錄前言1目錄2設(shè)計(jì)任務(wù)3原始資料3負(fù)荷計(jì)算3制冷設(shè)備選擇6管路的選擇計(jì)算10設(shè)計(jì)參考資料17冷凍站設(shè)備及管路的平面布置見(jiàn)CAD圖制冷工藝熱力系統(tǒng)圖見(jiàn)CAD圖一、空調(diào)用冷凍站的設(shè)計(jì)已知某廠空調(diào)系統(tǒng)所需總耗冷量為1163kw（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11℃，制冷系統(tǒng)以氨為制冷劑。二、原始資料水源：石家莊是我國(guó)南方大城市，水源較緊張，所以冷卻水考慮選用冷卻塔使用循環(huán)水。室外氣象資料：不保證50小時(shí)室外空調(diào)干球溫度31℃，濕球溫度26.5℃。石家莊海拔81.8米，大氣壓力冬季763mmHg，夏季747mmHg。三、設(shè)計(jì)內(nèi)容制冷壓縮機(jī)的型號(hào)與臺(tái)數(shù)的選擇1、冷凍站的冷負(fù)荷的確定對(duì)于間接式制冷系統(tǒng)，A＝0.1～0.15。本課程設(shè)計(jì)屬于此類(lèi)，取A＝0.125=（1+0.125）1163kw=1308.375kw2、制冷工況的確定（1）蒸發(fā)溫度當(dāng)采用噴淋室處理空氣，即冷凍水噴淋室使用時(shí)，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(duì)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℃。=6℃—（4～6℃）=1℃（2）冷凝溫度采用水冷式冷凝器時(shí)，冷凝溫度可用下式計(jì)算：℃式中——冷卻水進(jìn)冷凝器的溫度，℃；——冷卻水出冷凝器的溫度，℃。對(duì)于使用冷卻塔的循環(huán)水系統(tǒng)，冷卻水進(jìn)水溫度可按下式計(jì)算：=26.5℃+（）℃=26.5℃+3.5℃=30℃式中——當(dāng)?shù)叵募臼彝馄骄磕瓴槐ＷC50小時(shí)的濕球溫度，℃——安全值。石家莊，選用機(jī)械通風(fēng)冷卻塔，℃。=+(2～4)℃=33℃==37℃（3）壓縮機(jī)的吸汽溫度壓縮機(jī)的吸汽溫度一般與壓縮機(jī)吸汽管的長(zhǎng)短和保溫情況有關(guān)，通常以氨為制冷劑時(shí)，吸汽溫度與蒸發(fā)溫度的差值不大于5～8℃。但本設(shè)計(jì)考慮僅理論循環(huán)，不考慮過(guò)熱，即==1℃（4）再冷溫度tr.c對(duì)于立式殼管式冷凝器，均不考慮再冷。以上工況確定以后，就可在lgP——h圖上確定整個(gè)制冷的理論循環(huán)；并進(jìn)行循環(huán)的理論計(jì)算。3、制冷壓縮機(jī)的型號(hào)及臺(tái)數(shù)的確定考慮到廠房的大小，設(shè)備初投資，維護(hù)及管理，壓縮機(jī)臺(tái)數(shù)不應(yīng)取太多，現(xiàn)取3臺(tái)。則每臺(tái)壓縮機(jī)在設(shè)計(jì)工況下的制冷量至少為=1308.375/3=436.125KW查《實(shí)用制冷工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1994年。郭慶堂P166查壓縮機(jī)性能曲線，可用壓縮機(jī)型號(hào)為8AS12.5（開(kāi)啟式，單級(jí)，960r/min）。每臺(tái)壓縮機(jī)在設(shè)計(jì)工況下的滿負(fù)荷制冷量=475kw。稍大于436.125kw每臺(tái)壓縮機(jī)在設(shè)計(jì)工況下的軸功率=94kw。配用電機(jī)功率P=（1.05~1.10）=（1.05~1.10）×100kw=105kw（二）冷凝器的選擇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(lèi)及冷卻介質(zhì)的品質(zhì)優(yōu)劣而定。在冷卻水質(zhì)較差、水溫較高和水量充足的地區(qū)，宜采用立式殼管式冷凝器，因?yàn)槔鋮s水使用循環(huán)水，故采用立式殼管式冷凝器。冷凝器的臺(tái)數(shù)參考?jí)嚎s機(jī)的臺(tái)數(shù)，暫取三臺(tái)。查查《實(shí)用制冷工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》Ｐ160取ηm=0.882則Ｐi=ηm=0.88292=81.1總共的冷凝負(fù)荷為Qk=（+Ｐi）3=(479.156+81.1)=560.256×3=1680.768kw2、傳熱溫差===5.36℃式中：t1、t2----冷卻劑進(jìn)、出口溫度；tk----冷凝溫度。。冷凝水的流量為：M===133.84kg/s3.冷凝器型號(hào)的確定及其傳熱系數(shù)的計(jì)算（1）選擇冷凝器型號(hào)查常用冷凝器的傳熱系數(shù)表，由于采用立式冷凝器假定=3700kcal/m=4.303kw/m則對(duì)每臺(tái)冷凝器==390.604m每臺(tái)=130.201m查《制冷與空調(diào)設(shè)備手冊(cè)》P441（上--冷）立式冷凝器規(guī)格示例表，取冷凝器型號(hào)為L(zhǎng)N-150（其傳熱面積F=150m,通筒體直徑D=1080mm，高度H=4800mm，管道211根），則=1680.768/（1503）=3.735kw/m；(2)計(jì)算冷凝器制冷劑側(cè)放熱系數(shù)噴淋密度Γ===5383.202Kg/m.h冷凝器的水側(cè)放熱系數(shù)=513Γ1/3=8990.785w/m2.k(3)計(jì)算冷凝器器制冷劑側(cè)側(cè)放熱系數(shù)數(shù)；由《制冷原理及及設(shè)備》主主編：吳正正業(yè)西安交通通大學(xué)出版版社19997出版版P2222：對(duì)垂直面呈波形形流動(dòng)時(shí)==1.188，物性系數(shù)β===2.77793冷凝器制冷劑側(cè)側(cè)放熱系數(shù)數(shù)===63338.992W/mm2.k（4）計(jì)算冷凝器傳傳熱系數(shù)由冷凝器型號(hào)知知：管外徑徑d=51mmm。水垢垢的熱阻RR查《傳熱熱學(xué)》P4492得R=5.228m2.k/ww。取金屬管管壁的導(dǎo)熱熱系數(shù)λ=43..2w/mm2.k，油膜膜熱阻=0.00006mm2.k/ww=722.6554此時(shí)熱流密度==722..654×5.336=3..873kkw/mm；（為冷凝凝器對(duì)數(shù)傳傳熱平均溫溫差）（5）比較相對(duì)誤差差相對(duì)誤差===3.6％％＜5％，說(shuō)明明假定合理理，即所選選擇的冷凝凝器型號(hào)合合適。（三）蒸發(fā)器的的選擇在前確定蒸發(fā)溫溫度時(shí)，已已確定使用用直立管式式或螺旋管管式蒸發(fā)器器。則每臺(tái)蒸發(fā)器的的制冷量即即為一臺(tái)壓壓縮機(jī)的制制冷量=4479.1156kww===7.21℃假設(shè)=520(kcaal/m··h·℃)==5207.221=37749.22kcall/m·h=4..36033KW蒸發(fā)面積=/==479..156//4.36603=1109.889m查《制冷與空調(diào)調(diào)設(shè)備手冊(cè)冊(cè)》P4999（上上冷）SRR-90（蒸蒸發(fā)面積為為=90m）。此時(shí)單位熱負(fù)荷荷=/=4799.1566×3/4×120==3.59937kww/m..=30990kccal/m屬于直螺旋管式式單位熱負(fù)負(fù)荷（25500~33500kcall/m）范圍圍之內(nèi)，符符合要求。（四）其它輔助助設(shè)備的選選擇油分離器的選擇擇計(jì)算根據(jù)壓縮機(jī)臺(tái)數(shù)數(shù)取油分離離器臺(tái)數(shù)為為三，一臺(tái)臺(tái)壓縮機(jī)配配一臺(tái)油分分離器。并選用離心式油油分離器。壓縮機(jī)理論輸汽汽量Vh===0.1157/ss=5655.4877/h查《實(shí)用制冷工工程設(shè)計(jì)手手冊(cè)》編寫(xiě)寫(xiě)組.制冷工程程設(shè)計(jì)手冊(cè)冊(cè).北京：中中國(guó)建筑工工業(yè)出版社社，19778年。P1556得壓縮縮機(jī)輸汽系系數(shù)λa=0..782，取取筒體內(nèi)汽汽體流速ww=0.99m/ss則D≥==0.22413mm查《制冷與空調(diào)調(diào)設(shè)備手冊(cè)冊(cè)》P6007采用離離心式有分分離器，SSYF-550（北北冷）,DD=2455mm貯液器的選擇計(jì)計(jì)算液體制冷劑循環(huán)環(huán)量MR==4799.1466/(14458.2284-3376.1127)××36000×3=0..15944kg/hh×3=4..782kg/hh；液體制冷劑比容容v=1..717007L/KKg=0..0017717077m/kgg；取液體充滿度ββ=0.88.貯液器的容積：：=×3=1.3341611~5.11243m查《制冷與空調(diào)調(diào)設(shè)備手冊(cè)冊(cè)》P5336(上冷冷)選擇ZA--4.5一一個(gè)。集油器的選擇通常幾套壓縮機(jī)機(jī)可共用一一個(gè)集油器器。集油器器一般不進(jìn)進(jìn)行計(jì)算，而而是根據(jù)經(jīng)經(jīng)驗(yàn)來(lái)選用用。冷凍站標(biāo)準(zhǔn)工況況下的制冷冷量=/=13308.3375/22.0=6654.11875kkw，大于于600KKW，采用用直徑為3300mmm的集油器器一臺(tái)。查《制冷與空調(diào)調(diào)設(shè)備手冊(cè)冊(cè)》P6224(洛冷冷)JY--300,,其直徑為為325mmm?？諝夥蛛x器的選選擇空氣分離器的選選擇一般不不進(jìn)行計(jì)算算，而是根根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選選用。系統(tǒng)總制冷量為為13088.3755>11663kww，故采用用Dg500體直徑2119的空氣氣分離器。查《制冷與空調(diào)調(diào)設(shè)備手冊(cè)冊(cè)》P6331（重冷冷）選擇KKF-500,直徑為為219mmm.急泄氨器的選擇擇在大、中型制冷冷系統(tǒng)中，系系統(tǒng)中的充充氨量是較較多的。當(dāng)當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重重事故時(shí)，必必須將系統(tǒng)統(tǒng)中的氨迅迅速放掉，以以保護(hù)設(shè)備備和人身安安全，故系系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置置緊急泄氨氨閥。目前前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)產(chǎn)的緊急泄泄氨閥為SSA－25型，各各系統(tǒng)均可可選用。此此處采用SSA－25型。查《制冷與空調(diào)調(diào)設(shè)備手冊(cè)冊(cè)》P6337采用SA－25型（北北冷）（六）氨液分離離器機(jī)房用：==418mm查《制冷與空調(diào)調(diào)設(shè)備手冊(cè)冊(cè)》P6000采用AF—100六、制冷管道設(shè)設(shè)計(jì)制冷劑管道直徑徑，應(yīng)按其其壓力損失失相當(dāng)于制制冷劑飽和和溫度的變變化值確定定。制冷劑劑飽和溫度度的變化值值，應(yīng)符合合下列要求求：氨吸汽汽管、排汽汽管和液體體管，不宜宜大于0..5℃吸氣管段1、初選管徑，吸吸氣管道流流速為122~20，取取16—管子內(nèi)徑，m—流體的質(zhì)量流量量，—流體在工作壓力力和工作溫溫度下的比比容，—流體速度，查《實(shí)用制冷工程設(shè)設(shè)計(jì)手冊(cè)》取管徑mmm，=1000mm2、確定管路的當(dāng)當(dāng)量總長(zhǎng)管道長(zhǎng)度L=11115++12111+6022+54335+15518+1120+2200+3350+11261++11511=102201m查《實(shí)用制冷工程設(shè)設(shè)計(jì)手冊(cè)》直通截止閥當(dāng)量量直徑3440，焊接彎頭當(dāng)量直直徑60，mm蒸發(fā)器出口d==100mmm管道直直徑不變的的連接，當(dāng)當(dāng)量直徑00,=0mmm壓縮機(jī)進(jìn)口d==100mmm管道為為縮小連接接=1，當(dāng)量量直徑0,,=0mmm管道當(dāng)量總長(zhǎng)==102001+688000++60000+0+00=115561mmm3、每米當(dāng)量管長(zhǎng)長(zhǎng)的允許壓壓力降蒸發(fā)溫度1時(shí)的的飽和壓力力壓縮機(jī)吸氣溫度度0.5時(shí)的的飽和壓力力每米當(dāng)量管長(zhǎng)的的壓力降查《實(shí)用制冷與空調(diào)調(diào)工程手冊(cè)冊(cè)》，所所選管段合合適此段管的母管管管段質(zhì)量流流量為所選選管段的三三倍故管段段取值為mmm排氣管段1、初選管徑，吸吸氣管道流流速為155~25，取取20查《實(shí)用制冷工程設(shè)設(shè)計(jì)手冊(cè)》取管徑mmm，=822mm2、確定管路的當(dāng)當(dāng)量總長(zhǎng)管道長(zhǎng)度L=545++15888+14552+1660+4000+30058+44096++623++12900=132212mmm查《實(shí)用制冷工程設(shè)設(shè)計(jì)手冊(cè)》直通截止閥當(dāng)量量直徑3440，焊接彎頭當(dāng)量直直徑60，止回閥當(dāng)量直徑徑80，壓縮機(jī)排氣口dd=1000mm管道道為擴(kuò)大連連接，當(dāng)量量直徑122.24,,=1003.668mm油分離器進(jìn)口dd=50mmm管道為為縮小連接接，當(dāng)量直直徑9.224,=7577.68mmm油分離器出口dd=50mmm管道為為擴(kuò)大連接接，當(dāng)量直直徑18..68,=1531.776mm冷凝器進(jìn)口d==100mmm管道為為擴(kuò)大連接接，當(dāng)量直直徑12..24,=1003.668mm管道當(dāng)量總長(zhǎng)=132122+1111520++344440+65560+11003..68+7757.668+15531.776+10003.668=17751688.8mmm3、每米當(dāng)量管長(zhǎng)長(zhǎng)的允許壓壓力降壓縮機(jī)排氣溫度度37.55時(shí)的飽和和壓力冷凝溫度溫度337.0時(shí)時(shí)的飽和壓壓力每米當(dāng)量管長(zhǎng)的的壓力降查《實(shí)用制冷與空調(diào)調(diào)工程手冊(cè)冊(cè)》，所選管管段合適此段管子的母管管管段質(zhì)量量流量為所所選管段的的三倍故管管段為mmm（三）冷凝器到到貯液器管管段1、初選管徑，吸吸氣管道流流速為小于0.55，取0.33查《實(shí)用制冷工程設(shè)設(shè)計(jì)手冊(cè)》取管徑mmm，=622mm2、確定管路的當(dāng)當(dāng)量總長(zhǎng)及及壓力降根據(jù)《供供熱工程》—計(jì)算管段的壓力力損失，—計(jì)算管段的沿程程損失，—計(jì)算管段的局部部損失，—熱媒的密度，—水頭差，mR—每米管長(zhǎng)的沿程程損失，—管段長(zhǎng)度，m—管段的摩擦阻力力系數(shù)d—管子的內(nèi)徑，mmv—熱媒在管道內(nèi)的的流速，—雷諾數(shù)—熱媒的運(yùn)動(dòng)粘滯滯系數(shù)，查《傳熱學(xué)》，時(shí)，流動(dòng)為紊流流狀態(tài)，44000~~1000000范圍圍內(nèi)時(shí)管道長(zhǎng)度L=5535+88800++46100+4000+4755=148820mmm由—管段中的總局部部阻力系數(shù)數(shù)由《實(shí)用制冷與空調(diào)調(diào)工程手冊(cè)冊(cè)》冷凝器出液口dd=80mmm，管道道為漸縮連連接=0..01貯液器進(jìn)液口dd=80mmm，管道道為漸擴(kuò)連連接=0..00255截止閥焊接彎頭冷凝器出液口和和貯液器進(jìn)進(jìn)液口液位位差4755mm查《實(shí)用制冷工程設(shè)設(shè)計(jì)手冊(cè)》直通截止閥當(dāng)量量直徑3440，m焊接彎頭當(dāng)量直直徑60，管道當(dāng)量總長(zhǎng)==148220+422160++74400=644420mmm每米當(dāng)量管長(zhǎng)的的壓力降查《實(shí)用制冷與空調(diào)調(diào)工程手冊(cè)冊(cè)》