制冷課程設(shè)計(jì)程序

1、制冷課程設(shè)計(jì)程序一、目的課程設(shè)計(jì)是“制冷技術(shù)”的主要教學(xué)環(huán)節(jié)之一。1、 了解冷凍站設(shè)計(jì)的內(nèi)容、程序和基本原則；2、 學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)計(jì)算的步驟和方法；3、 鞏固所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)際知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決工程問(wèn)題的能力。二、設(shè)計(jì)任務(wù) 空調(diào)用冷凍站的設(shè)計(jì)。 已知西安某廠空調(diào)樓所需總耗冷量420 kW，以風(fēng)機(jī)盤管為末端裝置，要求冷凍水溫為7，空調(diào)回水溫度為11，制冷系統(tǒng)以氨為制冷劑。三、其它原始資料 1水源：自來(lái)水，溫度t=20，由于西安地區(qū)水源緊張，冷卻水系統(tǒng)必須選用冷卻塔使用循環(huán)水。 2室外氣象參數(shù)：夏季空調(diào)干球溫度31，濕球溫度26.6。 3土建資料：制冷機(jī)房面積、高度、尺寸由學(xué)生設(shè)計(jì)決定，并

2、提資料給土建專業(yè)進(jìn)行設(shè)計(jì)。四、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求（一）制冷壓縮機(jī)的型號(hào)與臺(tái)數(shù)的選擇1 確定制冷系統(tǒng)的總制冷量。制冷設(shè)備選擇的依據(jù)。 式中 Q0設(shè)計(jì)冷負(fù)荷，制冷系統(tǒng)的總制冷量(kW)； Q空調(diào)冷負(fù)荷，用戶實(shí)際所需要的制冷量(kW);A冷損失附加系數(shù)(主要考慮制冷設(shè)備、制冷劑管道和載冷劑管道等冷損失)。一般對(duì)于間接供冷系統(tǒng)，當(dāng)空調(diào)制冷量小于174.4kW時(shí)，A0.150.20; 當(dāng)空調(diào)制冷量為174.41744.2kW時(shí)，A0.100.15; 當(dāng)空調(diào)制冷量大于1744.2kW時(shí)A0.050.07。對(duì)于直接供冷系統(tǒng)，A0.050.07。2 確定制冷劑種類和系統(tǒng)型式活塞式制冷系統(tǒng)，氨為制冷劑。系統(tǒng)型式：多

3、機(jī)組并聯(lián)系統(tǒng)。3 確定制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工況根據(jù)空調(diào)對(duì)冷凍水或空氣溫度的要求和當(dāng)?shù)乩鋮s水源、水質(zhì)、水溫及氣象條件，確定蒸發(fā)溫度te、冷凝溫度tc，并根據(jù)選用的制冷劑，確定吸氣溫度t1、過(guò)冷溫度tg。把以上確定的制冷機(jī)運(yùn)行工況（即設(shè)計(jì)工況）畫在壓一焓圖上。（1）蒸發(fā)溫度te的確定蒸發(fā)溫度即制冷劑在蒸發(fā)器中沸騰時(shí)的溫度，其值與所采用的冷媒種類及蒸發(fā)器的型式有關(guān)。 以淡水或鹽水為冷媒，當(dāng)采用臥式殼管蒸發(fā)器時(shí)，蒸發(fā)溫度按對(duì)數(shù)平均溫差計(jì)算，即式中 對(duì)數(shù)平均溫差（）；冷凍水或鹽水出蒸發(fā)器的溫度（）；冷凍水或鹽水進(jìn)蒸發(fā)器的溫度（）；制冷劑在蒸發(fā)器中的蒸發(fā)溫度（）。 以淡水或鹽水為冷媒，當(dāng)采用螺旋管式或直立管式蒸

4、發(fā)器時(shí)，蒸發(fā)溫度可根據(jù)冷凍水出口溫度決定，一般可取 式中： 制冷劑在蒸發(fā)器中的蒸發(fā)溫度（）；冷凍水或鹽水出蒸發(fā)器的溫度（）。te要取整。（2）冷凝溫度的確定確定冷凝溫度時(shí)，冷凝器冷卻水進(jìn)、出水溫度應(yīng)根據(jù)冷卻水的使用情況來(lái)確定。對(duì)于使用冷卻水塔的循環(huán)水系統(tǒng)，冷卻水進(jìn)水溫度可按下式計(jì)算：式中： 冷卻水進(jìn)冷凝器的溫度（）；當(dāng)?shù)叵募臼彝馄骄磕瓴槐ＷC50h的濕求溫度（）；安全值，對(duì)自然通風(fēng)冷卻塔或冷卻水噴水池，=57；對(duì)機(jī)械通風(fēng)冷卻塔，=24。冷卻水出冷凝器的溫度（），與冷卻水進(jìn)冷凝器的溫度及冷凝器的型式有關(guān)。通常可按下式確定：立式殼管式冷凝器： ；臥式或組合式冷凝器： ；淋激式冷凝器： 蒸發(fā)溫度按照

5、對(duì)數(shù)平均溫差來(lái)計(jì)算：（3）壓縮機(jī)吸氣溫度的確定壓縮機(jī)的吸氣溫度根據(jù)管道中的傳熱情況，或根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的過(guò)熱度確定。如果采用回?zé)嵫h(huán)，則應(yīng)根據(jù)回?zé)崞髦械臒崃科胶?，確定壓縮機(jī)的吸氣溫度。通常例如，對(duì)于一般氨壓縮機(jī)，=58；以氟里昂為制冷劑時(shí)，可以高一些；采用回?zé)嵫h(huán)時(shí)，吸氣溫度可取15。（4）過(guò)冷溫度的確定在冷凝壓力下，制冷劑液體的過(guò)冷溫度與冷凝溫度的差值，稱為過(guò)冷度。制冷劑液體的過(guò)冷度取決于冷卻介質(zhì)的溫度與過(guò)冷器的傳熱溫差。由于過(guò)冷器一般是以水作為冷卻介質(zhì)，而且過(guò)冷器的熱負(fù)荷較小，所以選用較小的過(guò)冷度。通常取過(guò)冷溫度比冷凝溫度低35，即（5）狀態(tài)點(diǎn)的確定注：012345表示設(shè)計(jì)工況，012345

6、表示標(biāo)準(zhǔn)工況。4 選擇制冷壓縮機(jī)的型號(hào)和臺(tái)數(shù)，并校核壓縮機(jī)配套的電動(dòng)機(jī)的功率。（1） 壓縮機(jī)型式的選擇。常用的制冷壓縮機(jī)有活塞式、離心式和螺桿式等不同型式。對(duì)一般小型冷藏庫(kù)的設(shè)計(jì)，多采用活塞式和螺桿式；用作空調(diào)冷源的大、中型冷凍站的設(shè)計(jì)，一般采用離心式和螺桿式；中、小型冷凍站則普遍采用活塞式制冷壓縮機(jī)。（2） 壓縮機(jī)臺(tái)數(shù)的選擇。應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)總制冷量來(lái)確定：式中：m壓縮機(jī)臺(tái)數(shù)（臺(tái)）：Qog每臺(tái)壓縮機(jī)設(shè)計(jì)工況下的制冷量（kW）。選擇壓縮機(jī)時(shí)，必須滿足下面三個(gè)原則：制冷量滿足制冷涉及負(fù)荷的要求；對(duì)大、中型之制冷裝置，不宜少于2臺(tái)，且應(yīng)選擇相同系列壓縮機(jī)；臺(tái)數(shù)不宜過(guò)多，除去連續(xù)數(shù)用外，一般不考慮備用。（

7、3） 壓縮機(jī)級(jí)數(shù)的選擇。應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)工況的冷凝壓力與蒸發(fā)壓力之比來(lái)確定。一般若以氨為制冷劑，若以R12、R22、R134a為制冷劑時(shí)，當(dāng)時(shí)，應(yīng)采用單級(jí)壓縮機(jī)；時(shí)，應(yīng)采用兩級(jí)壓縮機(jī)。（4） 壓縮機(jī)制冷量的計(jì)算。每臺(tái)活塞式制冷壓縮機(jī)在設(shè)計(jì)工況下制冷量的計(jì)算方法有兩種：1）根據(jù)壓縮機(jī)的理論輸氣量計(jì)算制冷量。壓縮機(jī)的制冷量Qog（kW）可由壓縮機(jī)的理論輸氣量qv,th, 乘以設(shè)計(jì)工況下的輸氣系數(shù)及單位容積制冷量求得，即2）由冷量換算公式計(jì)算壓縮機(jī)的制冷量。同一臺(tái)壓縮機(jī)在不同的工況下，制冷量是不同的。壓縮機(jī)銘牌上的制冷量，一般是指名義工況或標(biāo)準(zhǔn)工況下的制冷量。將設(shè)計(jì)工況冷負(fù)荷換算成標(biāo)準(zhǔn)工況下的冷負(fù)荷。式中

8、：標(biāo)準(zhǔn)工況下的制冷量（kW）；標(biāo)準(zhǔn)工況下的輸氣系數(shù)；標(biāo)準(zhǔn)工況下的單位容積制冷量；設(shè)計(jì)工況下的制冷量（kW）；設(shè)計(jì)工況下的輸氣系數(shù)；設(shè)計(jì)工況下的容積制冷量。 （5） 校核冷凍站實(shí)際冷負(fù)荷（6）校核壓縮機(jī)配用電動(dòng)機(jī)功率。制冷壓縮機(jī)的軸功率Pe（kW）可按下式計(jì)算制冷壓縮機(jī)配用電動(dòng)機(jī)的功率P（kW）可按下式計(jì)算：（7）壓縮機(jī)氣缸冷卻水量的計(jì)算冷卻壓縮機(jī)氣缸套的冷卻水量可按下式計(jì)算：式中：壓縮機(jī)氣缸套冷卻水量（kg/s）；冷卻水帶走的熱量占全部熱量的百分比，一般取0.130.18；氣缸水套進(jìn)、出水的溫度差，一般為510。（二）冷凝器和蒸發(fā)器的選擇 1冷凝器的選擇計(jì)算出冷凝器的熱負(fù)荷，根據(jù)所選的制冷劑種

9、類和壓縮機(jī)的運(yùn)行情況、冷卻介質(zhì)的種類、負(fù)荷變化情況等確定冷凝器的型式，然后計(jì)算冷凝器的傳熱面積，從而選定冷凝器的型號(hào)及其臺(tái)數(shù)。（1）冷凝器熱負(fù)荷計(jì)算式中：冷凝器的熱負(fù)荷（kW）；冷凝器的制冷劑質(zhì)量流量（kg/s）；制冷劑液體出冷凝器的比焓（kJ/kg）；壓縮機(jī)實(shí)際排氣的比焓（kJ/kg）。冷凝器的負(fù)荷也可以按照下式計(jì)算：式中：Q0制冷劑在蒸發(fā)器中吸收的熱量，即計(jì)算工況下的制冷量（kW）；Pi壓縮機(jī)在計(jì)算工況下的指示功率（kW）。（2）冷凝器傳熱面積的計(jì)算冷凝器的傳熱計(jì)算公式如下：式中：Ac冷凝器的傳熱面積（m2）；K冷凝器的傳熱系數(shù)W/(m2K),參見(jiàn)課本表8-1；制冷劑與冷卻介質(zhì)之間的對(duì)數(shù)平

10、均溫差，同前面介紹。（3）根據(jù)冷凝器的結(jié)構(gòu)型式計(jì)算冷卻水的消耗量（或冷卻空氣量），單位為t/h或m3/h。式中：冷凝器的熱負(fù)荷（kW）；冷卻水密度（kg/m3）；冷卻水比熱（kJ/kg）；冷卻水進(jìn)、出口溫差（）。2蒸發(fā)器的選擇根據(jù)制冷量、制冷劑及載冷劑的種類、制冷系統(tǒng)的型式等，確定蒸發(fā)器的型式，計(jì)算出蒸發(fā)器的換熱面積、并確定蒸發(fā)器的臺(tái)數(shù)。如載冷劑為冷凍水或鹽水，則應(yīng)計(jì)算所需冷凍水量或鹽水量，單位為t/h或m3/h。（1）蒸發(fā)器傳熱面積的計(jì)算蒸發(fā)器的傳熱面積可按下式計(jì)算：式中：Ac蒸發(fā)器的傳熱面積（m2）；K蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)W/(m2K)；制冷劑與載冷劑之間的對(duì)數(shù)平均溫差（）。（2）載冷劑水循環(huán)

11、量計(jì)算載冷劑水循環(huán)量是根據(jù)蒸發(fā)器的熱負(fù)荷和載冷劑水的進(jìn)出口溫差來(lái)確定：式中：載冷劑水的循環(huán)量（kg/s）；載冷劑水的定壓比熱容（kJ/kg）。 本設(shè)計(jì)不包括冷凍水泵型號(hào)、臺(tái)數(shù)、空調(diào)供水、空調(diào)回水管路的布置。（三）其它輔助設(shè)備的選擇 根據(jù)制冷劑的種類和制冷工藝的不同，尚需選擇下列設(shè)備中的部分設(shè)備。1油分離器；計(jì)算公式：式中：油分離器進(jìn)、出氣管管徑（m）；油分離器筒體直徑（m）；壓縮機(jī)理論輸氣量（m3/s）；壓縮機(jī)吸入氣體的比體積（m3/kg）；壓縮機(jī)的輸氣系數(shù)；壓縮機(jī)排出氣體的比體積（m3/kg）；油分離器進(jìn)氣管內(nèi)氣流速度。一般要求=1025m/s。2高壓貯液器；計(jì)算公式：式中：貯液器的容積（m

12、3）；系統(tǒng)內(nèi)制冷劑質(zhì)量流量（kg/s）；冷凝溫度下液態(tài)制冷劑的比體積（m3/kg）；液體充滿度，一般取0.70.8。 3集油器的選擇；目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的集油器有三種規(guī)格，其筒體直徑分別為159mm、219 mm、325 mm。當(dāng)冷凍站的制冷量小于250300kW時(shí)，采用159mm的集油器一臺(tái)；當(dāng)制冷量為300600kW時(shí)，宜選用219mm的集油器一臺(tái)；當(dāng)制冷量大于600kW時(shí)，則應(yīng)選用一臺(tái)325mm的集油器。4氨液分離器；氣液分離器的桶體直徑可按計(jì)算式中： 氣液分離器筒體直徑（m）；壓縮機(jī)理論輸氣量（m3/s）；壓縮機(jī)的輸氣系數(shù)；氣液分離器內(nèi)氣體速度。一般要求=0.5m/s。5緊急泄氨器；目前生產(chǎn)

13、的緊急泄氨器品種較少，多為SA-25型，筒體直徑D=108mm，任何規(guī)模的氨制冷系統(tǒng)均可采用。 6空氣分離器；不凝性氣體分離器一般不進(jìn)行計(jì)算，而是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選用。目前生產(chǎn)的不凝性氣體分離器主要有兩種規(guī)格，其筒體直徑分別為108mm(小號(hào))和219mm（大號(hào)）。當(dāng)冷凍站總制冷量小于1163kW時(shí)，宜采用一臺(tái)小號(hào)不凝性氣體分離器；當(dāng)冷凍站制冷量大于1163kW時(shí)，則應(yīng)采用一臺(tái)大號(hào)的不凝性氣體分離器。 7干燥過(guò)濾器；過(guò)濾器用來(lái)清除制冷劑中的機(jī)械雜質(zhì)，氨系統(tǒng)用的過(guò)濾器一般是由23層的網(wǎng)孔為0.4mm的鋼絲網(wǎng)組成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，一般制造廠都成套配給。8. 調(diào)節(jié)站的圖示。（四）冷凍站布置 冷凍站布置包括如下內(nèi)容

14、： 1制冷設(shè)備布置； 2制冷工藝管路布置； 3管路上各種閥件及自控部件的布置； 4繪出平面布置及必要的系統(tǒng)原理、剖面簡(jiǎn)圖。（五）制冷工藝管路及閥件選擇 根據(jù)平面布置及系統(tǒng)原理簡(jiǎn)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壓力降、蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、制冷劑流量等確定工藝管路管徑。根據(jù)制冷劑的流量，流速或管徑選擇截止閥、手動(dòng)節(jié)流閥、電磁閥、熱力膨脹閥和浮球調(diào)節(jié)閥等。（六）編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書 說(shuō)明書應(yīng)按設(shè)計(jì)程序編寫，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。（七）制圖 課程設(shè)計(jì)圖2

15、張 1制冷工藝熱力系統(tǒng)圖1張（1號(hào)圖紙）。平面圖。圖中設(shè)備應(yīng)有編號(hào)；管線和各種閥件應(yīng)注明通徑；并應(yīng)附有圖例和設(shè)備明細(xì)表。 2布置圖1張（1號(hào)或2號(hào)圖紙）。布置圖應(yīng)包括冷凍站平面布置圖和主要的剖面圖。在平面布置圖中應(yīng)畫出設(shè)備底座和基礎(chǔ)的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)型式，此外還應(yīng)標(biāo)明柱距、跨度、分隔間等的主要尺寸和屋架下弦標(biāo)高、門窗位置、門的開(kāi)向等。五、設(shè)計(jì)參考資料1采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范，GBJ19-87，2004年版2空調(diào)用制冷技術(shù)，李樹(shù)林主編，機(jī)械工業(yè)出版社，1995年3實(shí)用制冷工程設(shè)計(jì)手冊(cè)，郭慶棠主編，中國(guó)建