制冷課程設(shè)計(jì)參考課件

1、目目 錄錄1設(shè)計(jì)資料.12設(shè)計(jì)說明.12.1確定制冷劑種類和系統(tǒng)形式 .？2.2制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工況確定 .？2.3制冷系統(tǒng)熱力計(jì)算 .？2.4臥室殼管式蒸發(fā)器設(shè)計(jì) .？2.5冷凝器計(jì)算 .？3設(shè)計(jì)過程.？3.1確定制冷劑種類和系統(tǒng)形式 .？3.2制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工況確定 .？3.3制冷系統(tǒng)熱力計(jì)算 .？3.4臥室殼管式蒸發(fā)器設(shè)計(jì) .？3.5冷凝器計(jì)算 .？結(jié)束語 .？參考文獻(xiàn) .？11 1設(shè)計(jì)資料設(shè)計(jì)資料冷凍水工藝需冷量 Q0=（150+5022）=1250KW;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(jìn)水溫度 t1w=32。

2、2 2設(shè)計(jì)說明設(shè)計(jì)說明2.12.1 確定制冷劑種類和系統(tǒng)形式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。2.22.2制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工況確定制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工況確定確定蒸發(fā)溫度 t0、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(gè)點(diǎn)參數(shù)。2.32.3制冷系統(tǒng)熱力計(jì)算制冷系統(tǒng)熱力計(jì)算2.3.1各個(gè)參數(shù)計(jì)算計(jì)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(fù)荷、壓縮機(jī)的理論功率和理論制冷系數(shù)。2.3.2選配制冷壓縮機(jī)由冷量換算公式計(jì)算制冷量，選擇制冷壓縮機(jī)并確定制冷壓縮

3、機(jī)配用的電動機(jī)功率。2.3.3計(jì)算節(jié)流閥公稱直徑1 (2-1) vlPACG01 .16 (2-2) 60634. 002005. 0vCl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） 。22.42.4臥室殼管式蒸發(fā)器設(shè)計(jì)臥室殼管式蒸發(fā)器設(shè)計(jì)2.4.1計(jì)算冷凍水側(cè)放熱系數(shù)2 (2-3)33. 06 . 033. 06 . 0)(22. 022. 0rwwrewnpvuddpRd式中：水的導(dǎo)熱系數(shù)W/(mk)；dw傳熱管外徑（m） ； u冷卻水流速

4、（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(jì)算制冷劑側(cè)的放熱系數(shù) (2-4)25. 02325. 0)(53. 0)(53. 0rwrrwwuwptdgpGddN式中：g重力加速度（m/s2） ；氨的導(dǎo)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(jì)算傳熱系數(shù)：K= 1)1(nw(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（m2K/W） ；

5、肋片系數(shù)，可取管外徑與管內(nèi)徑之比（即） 。nwdd /2.4.4計(jì)算蒸發(fā)器的傳熱面積：A= (2-6)tKQ0式中：Q0蒸發(fā)器的熱負(fù)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()。3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(jì)算: 020121lnttttttt(2-7)式中：t1載冷劑進(jìn)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()。2.4.5 計(jì)算載冷劑循環(huán)量： (2-8)3600)(1000210ttcQMp式中：cp載冷劑的比熱容kJ/(kgk)；t1 、t2載冷劑進(jìn)出蒸發(fā)器的溫度 ()。2.52.5冷凝器

6、計(jì)算冷凝器計(jì)算2.5.1冷凝器熱負(fù)荷計(jì)算Qk =MRqk=MR（h3-h5） (2-9)式中：MR制冷劑質(zhì)量流量（kg/s） ；qk冷凝器單位質(zhì)量冷負(fù)荷（kJ/m） 。2.5.2估算冷凝器傳熱面積與水量 (2-10)tKQAk式中：Qk冷凝器的熱負(fù)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)2wk1wk1w2wttttlnttt式中：tw1冷卻水進(jìn)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)(21kttcQMp式中：cp冷卻水的比熱容kJ/(kgk)；4t1 、t2冷卻水進(jìn)出進(jìn)出口溫度

7、 ()。2.5.4水側(cè)放熱系數(shù)計(jì)算2 （2-13)2 . 08 . 0nndwB （2-14)wtB26.236 .1395 （2-15)221wwwttt式中tw1冷卻水進(jìn)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） 。2.5.5制冷劑側(cè)放熱系數(shù)計(jì)算 （2-16)25. 025. 0)(725. 0woknwttBd （2-17)432gB )()(0wwonnwokwttdttd（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(dǎo)熱系數(shù) W/(mk)；動力粘滯系數(shù)（

8、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(jì)算與實(shí)際所需冷凝面積K= （2-19)121)1(1nnwwRddR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） 。53 3設(shè)計(jì)過程設(shè)計(jì)過程3.13.1確定制冷劑種類和系統(tǒng)形式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。其循環(huán)原理圖見圖 1。圖圖 1 1 制冷系統(tǒng)循環(huán)原理圖制冷系統(tǒng)循環(huán)原理圖3.23.2制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工況確制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工

9、況確定定(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(jìn)出口平均溫度高 5-7，取立式殼管式冷凝器冷卻水進(jìn)出口溫差為 3，則6tk40623632(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圖圖 2 2 制冷循環(huán)制冷循環(huán) LgP-hLgP-h 圖圖3.33.3制冷系統(tǒng)熱力計(jì)算制冷系統(tǒng)熱力計(jì)算3.3.1各個(gè)參數(shù)計(jì)算(1）單位質(zhì)量制冷

10、量：qo=h1-h4=1790-660=1130 kJ/kg(2）單位容積制冷量：qv=kJ/m3 364531. 0113021vq(3）制冷劑質(zhì)量流量： MR=kg/s1 . 131. 0125010vQ(4）制冷劑體積流量：VR= MRv2=1.10.31=0.344 m3/s(5）冷凝器的熱負(fù)荷：Qk=MR(h2-h3)=1.11(1980-660)=1465 kJ/kg(6）壓縮機(jī)的理論功率：Pth=MR(h2-h1)=1.11(1980-1790)=211 Kw(7）理論制冷系數(shù)：75. 48 .23711300thPQ73.3.2選配制冷壓縮機(jī)1）計(jì)算壓縮機(jī)制冷量查得冰山牌 6A

11、 W-17 型制冷壓縮機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)制冷量 Q02=384 kW5，在 t0=0，tk=40時(shí)，從換算系數(shù)表查得冷量換算系數(shù) ki=1.84，該臺制冷機(jī)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(jī)各 2 臺，其制冷量為:Q0=Q0b12=7072=1414kW1250kW，滿足要求。2）確定制冷壓縮機(jī)配用的電動機(jī)功率（1）理論功率 Pth：Pth=MR2wth=kW9 .118)1790-1980(1130707（2）指示功率 Pi：,查制冷技術(shù)取得 i=0.756 . 34294. 05549. 10PPkPi= kW53.15875.

12、 09 .118ithP（3）軸功率 Pe：從制冷技術(shù)取 m=0.85，則Pe= kW5 .18685. 053.158miP查有關(guān)資料得 6W-17 型制冷壓縮機(jī)配用的電動機(jī)功率為 200W，故滿足要求。3.3.3計(jì)算節(jié)流閥公稱直徑G=2VCpCoA*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=15.3-3.0=12.3bar=12.310 Pa ；c=579.47kg/m3 5Gmax=10373.4DvcnoPDC2424103 .1247.57914. 335. 0252nDn2又因?yàn)?Gmaxq0Qo所以 10373.4

13、D11251250n2Dn10.3 mmA=2223 .833 .10414. 34mmDn選擇 Dn 時(shí)，一般考慮使 Gmax 在 1.52.0Qo 之間所以取 Dn 為 14mm8所以 G=10373.4 D=10373.4（14）2=2.03kg/s=19.16m3/sn2310由下表可確定浮球式膨脹閥的公稱直徑為 32mm表表 1 1 浮球式膨脹閥規(guī)格浮球式膨脹閥規(guī)格公稱直徑 Dg（）1015202532流量（L/min）033.787.5611.31518.9臥室殼管式蒸發(fā)器設(shè)計(jì)臥室殼管式蒸發(fā)器設(shè)計(jì)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，

14、排列采用正三角形錯(cuò)排，冷凍水流速為 1.5m/s6。3.4.1計(jì)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：5 . 72105221ttt=999.8 kg/m3，=1.42710-6m2/s，=0.568 W/(mk)，Pr=10.56，cp=4.196kJ/（kgk） ，屬于紊流。100003363710427. 1032. 05 . 16vwdRwe則水側(cè)放熱系數(shù)為：442156.1033637032. 0568. 022. 022. 033. 06 . 033. 06 . 0rewnpRd)/(2kmW3.4.2計(jì)算制冷劑側(cè)的放熱系數(shù)根據(jù) t0=0查物性表得：=，=0.551

15、 W/(m2k)，v=1.78910-6m2/s，Pr=13.67301066. 3027311T8626-3323101039. 5)10(1.78967.13032. 021066. 381. 9rwrrptdgpG則制冷劑側(cè)放熱系數(shù)為： 1 .49)67.131039. 5(53. 0)(53. 025. 0625. 0rrupGN849032. 01 .495533. 0wuwdN)/(2kmW3.4.3計(jì)算傳熱系數(shù)kW/m512)4421026. 0032. 0000123. 000043. 08491()1(211nwK93.4.4計(jì)算蒸發(fā)器的傳熱面積傳熱溫差21. 705010l

16、n510ln020121ttttttt傳熱面積235 .36521. 74 .474101250mtKQAmo3.4.5計(jì)算載冷劑循環(huán)量 hmttcQMp/2153600)510(186. 4100012503600)(100032103.4.6蒸發(fā)管計(jì)算冷凍水流速對氨蒸發(fā)器一般取 1.0 到 1.5m/s,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=756 .7436005 . 1026. 04215422ndMn蒸發(fā)管總長度mL5 .3637032. 05 .365dAw總根數(shù)，取6 .5595 . 65 .3637.LlN560N流程數(shù)，取流程數(shù)5 . 77

17、5560NnZ8Z實(shí)配蒸發(fā)面積25 .3555605 . 6032. 014. 3mlNdAw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。3.53.5冷凝器計(jì)算冷凝器計(jì)算 選用立式殼管式冷凝器，冷卻水進(jìn)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(cuò)排。3.5.1冷凝器熱負(fù)荷計(jì)算Qk=MR(h2-h3)=1.11(1980-660)=1465KW3.5.2估算冷凝器傳熱面積與水量 傳熱溫差=5.7836403240ln4ln2112tttttttkkm查

18、表取 K=800W/（m2K） ，則1023km8 .31678. 5800101465tKQA管子根數(shù) 7 .60818. 5032. 08 .316HdAnw3.5.3h/m0 .31536003236186. 4100014653600ttC1000QM 31w2wpk）（）（水流量水側(cè)放熱系數(shù)計(jì)算 ； ； 2 . 08 . 0nndwBtB26.236 .1395221wwttt式中tw1冷卻水進(jìn)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4 .21862363226.236 .139526.236 .1395tBW/m2k1 .6275026. 05 . 14 .21862 . 08 . 0n3.5.4制冷劑側(cè)放熱系數(shù)計(jì)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 pas25. 025. 025. 025. 025. 0)140.12903)40(026. 06 .7146725. 0)(725.