制冷工藝設計第二章課件

1、主要內(nèi)容制冷壓縮機的選型計算冷卻設備的選型計算冷凝器的選型計算附屬設備的選型計算節(jié)流閥的選型學習目標了解制冷工況、計算參數(shù)的確定理解壓縮機選機原則、輔助設備的選型計算掌握壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器的選型計算第一節(jié)制冷壓縮機的選型計算 一、壓縮機選型的一般原則所選機器制冷量應計算機械負荷j，一般不設備用機器.機器臺數(shù)合適.機器系列盡量少.制冷壓縮機的工作條件，不超過制造廠家規(guī)定的壓縮機使用條件。氨制冷系統(tǒng)PL / Pz8、氟制冷系統(tǒng)PL / Pz10時，采用雙級壓縮。 二、主要工作參數(shù)的確定 1蒸發(fā)溫度 t z 間接冷卻系統(tǒng)：蒸發(fā)溫度一般比載冷劑溫度 低5。 直接冷卻系統(tǒng)：蒸發(fā)溫度一般比庫房溫度低1

2、0左右。 2冷凝溫度 t l 主要取決于冷凝器的形式、冷卻方式和冷卻 介質(zhì)的溫度. 3吸氣溫度 t x 影響吸氣溫度的因素很多，可通過蒸發(fā)溫度確定。 4過冷溫度t g 單級氨系統(tǒng)：有過冷器時比過冷器進水溫度高3。 雙級系統(tǒng)：比中間溫度高35。 制冷劑液體在冷凝壓力下冷卻到低于冷凝溫度時的溫度稱為過冷溫度。 三、壓縮機的選型計算1. 單級壓縮機的選型計算一般步驟：匯總各蒸發(fā)系統(tǒng)的機械負荷j 。 確定工作參數(shù)。 計算出所需的理論輸氣量。 根據(jù)壓縮機廠家提供的技術(shù)參數(shù)和性能曲線，結(jié)合選機原則，確定壓縮機的型號、臺數(shù)。 例：已知某氨制冷系統(tǒng)，蒸發(fā)溫度為-10，冷凝溫度為35，機械負荷j=185000W

3、，試對制冷壓縮機進行選型計算。 解： (1) 理論輸氣量法 確定設計工況下的 qr 和的值。根據(jù)tz=-10，t1=35，查表、查圖分別得qr=2588.2kJ/m3，=0.75。 將已知數(shù)據(jù)帶入公式得 =3.6185000/(0.752588.2) m3/h =343.1m3/h 確定壓縮機的型號和臺數(shù)： 由相關(guān)資料查得，一臺6AW10型制冷壓縮機的理論輸氣量為190.2 m3/h，結(jié)合選機原則，選兩臺6AW10型制冷壓縮機可滿足需要，即：V=2190.2m3/h=380.4m3/h (2) 性能曲線法 由壓縮機性能曲線可知，在設計工況下，8AS10壓縮機制冷量為125kW,折合成6AW10

4、壓縮機制冷量為93.75 kW；若選2臺，制冷量為93.752 =187.5kW，也滿足計算負荷的需要。2. 雙級壓縮機的選型計算(1) 配組雙級壓縮機的選型計算：確定高、低壓級壓縮機理論輸氣量之比。根據(jù)tz、tl和，確定中間冷卻溫度tzj。確定過冷溫度。確定低壓級壓縮機的輸氣系數(shù)。確定低壓級壓縮機單位容積制冷量。計算出低壓級壓縮機所需的理論輸氣量。根據(jù)低壓級壓縮機理論輸氣量和壓縮機的選型原則，確定低壓級壓縮機的型號和臺數(shù)。根據(jù)高、低壓級壓縮機理論輸氣量之比和低壓 級壓縮機理論輸氣量Vd，確定高壓級壓縮機的理 論輸氣量，從而確定高壓級壓縮機的型號和臺數(shù)。(2) 單機雙級制冷壓縮機的選型計算 單

5、機雙級制冷壓縮機選型時，可參照工況條件近似選型。在實際工程設計中，還可根據(jù)負荷和設計工況，從壓縮機性能曲線中查出壓縮機在設計工況下的制冷量，確定壓縮機的型號和臺數(shù)。 例：某水產(chǎn)冷庫有凍結(jié)、凍藏兩個蒸發(fā)系統(tǒng)，其中凍結(jié)系統(tǒng)由3間相同的凍結(jié)間組成，蒸發(fā)溫度tz=-33，冷凝溫度t1=35,機械負荷j=240kW。試根據(jù)選型原則、利用性能曲線確定選配的單機雙級壓縮機的型號和臺數(shù)。 解： 1) 根據(jù)tz=-33、tl=35，從壓縮機性能曲線中查出不同型號機器在設計工況下的制冷量填入下表，即：序號規(guī)格型號設計工況制冷量k8ASJ10S812.5.S612.58AS172) 分析選型方案。 方案1：8ASJ

6、10壓縮機6臺，實際制冷量為240kW； 方案2：S812.5壓縮機3臺，實際制冷量為265.5kW； 方案3：S612.5壓縮機4臺，實際制冷量為244kW； 方案4：S812.5壓縮機1臺和8AS17壓縮機1臺，實際 制冷量為275.5kW。根據(jù)選型原則，結(jié)合庫房特性，可選擇方案2，選用 S812.5型壓縮機3臺，1間配1臺機器；也可考慮方案4， 大小搭配。第二節(jié)冷卻設備的選型計算冷卻設備是制冷系統(tǒng)中排管、冷風機和其他類型蒸發(fā)器的總稱，是制冷系統(tǒng)中產(chǎn)生冷效應的低壓換熱設備。選型步驟：選擇型式計算冷卻面積確定具體的型號和臺（組）數(shù)。 一、型式的選擇冷卻間、凍結(jié)間和冷卻物冷藏間：應采用冷風機.

7、凍結(jié)物冷藏間：宜選用冷風機；食品無良好包裝時，可采用頂排管、墻排管.根據(jù)不同食品的凍結(jié)工藝要求選用合適的凍結(jié)設備.包裝間：室溫高于-5時宜選用冷風機，低于-5時應選用排管。冰庫：光滑頂排管。 二、冷卻面積的計算 1冷卻氣體用冷卻設備式中 A 冷卻設備傳熱面積，單位為m2； s 冷卻設備負荷，單位為； 冷卻設備傳熱系數(shù)，單位為W / （m2）； t 庫房空氣溫度與蒸發(fā)溫度之差，單位為。 2冷卻液體用冷卻設備 主要有立管式、螺旋管式、蛇形盤管式和臥式殼管式蒸發(fā)器。 計算冷卻面積：式中 td 載冷劑與制冷劑的對數(shù)平均溫差， 單位為； qs 蒸發(fā)器熱流密度，單位為W/m2； A 、s、K 同上式。 計

8、算出冷卻設備的冷卻面積后，即可根據(jù)相關(guān)條件，選出冷卻設備的型號、數(shù)量。第三節(jié)冷凝器的選型計算 一、冷凝器選型的一般原則 冷凝器選型取決于建庫地區(qū)的水溫、水質(zhì)、水量及氣候條件，也與機房的布置要求有關(guān)，有時還要考慮運行費用和一次投資的問題。 一般根據(jù)下列原則來選擇：立式冷凝器適用于水源豐富，水質(zhì)較差，水溫較高的地區(qū)。臥式冷凝器適用于水量充足，水溫較低，水質(zhì)較好的地區(qū)。淋澆式冷凝器適用于空氣濕球溫度較低，水源不足或水質(zhì)較差的地區(qū)。蒸發(fā)式冷凝器適用于缺水地區(qū)，水質(zhì)較差時須進行處理?？諝饫鋮s式冷凝器適用于水源比較緊張的地區(qū)、冷藏車及冷藏集裝箱等移動式制冷裝置和小型氟利昂制冷系統(tǒng)。當冷卻水為循環(huán)用水時，立

9、式冷凝器和臥式冷凝器對水量的要求可以忽略。從設備費和維修費用看，蒸發(fā)式冷凝器最高，但運行時節(jié)水節(jié)能。此外，在滿足系統(tǒng)要求的條件下，還要考慮換熱效率，維護方便性，設備初投資等因素。 二、冷凝器的選型計算 (1) 冷凝器傳熱面積：式中 A 冷凝器傳熱面積，單位為m2； 1 冷凝負荷 ，單位為W； K 冷凝器傳熱系數(shù)，單位為 W/（m2）； ql 冷凝器熱流密度，單位為W/m2； td 對數(shù)平均溫度差，單位為。 (2) 冷凝負荷 單級壓縮系統(tǒng)式中 qm 制冷劑循環(huán)量，單位為kg/h； h3、h4 制冷劑進、出冷凝器的比焓 單位為kJ/kg。 雙級壓縮系統(tǒng)冷凝器熱負荷：式中 qmg 高壓機制冷劑循環(huán)量

10、，單位為kg/h； h5、h6 制冷劑進、出冷凝器的比焓， 單位為kJ/kg。 (3) 冷凝器熱流密度ql制冷劑型式ql/（w/m2）相應條件氨立式35004000氨臥式40005000氨蒸發(fā)式18002500氟利昂臥式50008000氟利昂蒸發(fā)式16002200氟利昂空氣冷卻4585自然對流氟利昂空氣冷卻250300強制對流 根據(jù)上述方法，求出冷凝器冷卻面積后，即可利用產(chǎn)品樣本或說明書直接確定出冷凝器的型號、臺數(shù)。 第四節(jié)輔助設備的選型計算1中間冷卻器根據(jù)桶徑和冷卻面積選型。 用于雙級壓縮制冷系統(tǒng)，冷卻低壓級壓縮機排出的過熱蒸氣，將冷凝后的飽和液體過冷，分離低壓級壓縮機排氣所夾帶的潤滑油及液

11、滴。 (1)中間冷卻器桶徑式中 高壓機輸氣系數(shù)； V 高壓機理論輸氣量，單位為m3/h； W 中間冷卻器內(nèi)的氣體流速，一般 不大于0.5m/s； dZj 中間冷卻器內(nèi)徑，單位為m。 (2)蛇形盤管冷卻面積式中 A 蛇形盤管所需的傳熱面積，單位 為 m2； Zj 蛇形盤管的熱流量，單位為W； td 蛇形盤管的對數(shù)平均溫度差， 單位為； K 蛇形盤管的傳熱系數(shù)。 (3)中間冷卻器選型 根據(jù)計算求得的djz、A，從產(chǎn)品樣本中選取同時滿足djz、A的中間冷卻器的型號、臺數(shù) 。 2儲液器 儲液器以體積選型。 又稱高壓儲液桶，用于儲存由冷凝器來的高壓液體制冷劑，以適應冷負荷變化時制冷系統(tǒng)中所需制冷劑循環(huán)量

12、的變化，并起到液封的作用。式中 V 儲液器體積，單位為m3； qm 制冷裝置中每小時制冷劑液體的總循 環(huán)量，單位為kg； v 冷凝溫度下液體的比體積，單位為 m3/kg； 儲液器的體積系數(shù)； 儲液器的液體充滿度，宜取70%。大系統(tǒng)可選多臺儲液器并聯(lián)使用，并聯(lián)時應選用相同型號的。 3油分離器式中 dy 油分離器的直徑，單位為m； 壓縮機輸氣系數(shù)，雙級壓縮時為高壓級 壓縮機的； V 壓縮機理論輸氣量，單位為m3/h （雙級壓 縮時為高壓級壓縮機的）; W 油分離器內(nèi)氣體的流速。 主要是確定油分離器的直徑，以保證制冷劑在油分離器內(nèi)的流速符合分油的要求，達到良好的分油效果。 4氨液分離器 氨液分離器有

13、機房、庫房之分，均以桶徑選型。 氣液分離，防止壓縮機發(fā)生液擊現(xiàn)象。 機房氨液分離器: 式中 d 機房氨液分離器的直徑，單位為m； 壓縮機輸氣系數(shù)，雙級壓縮時為低壓級壓縮機； V 壓縮機理論輸氣量，雙級壓縮時為低壓級壓縮 機，單位為m3/h； W 氨液分離器內(nèi)氣體流速，一般采用0.5m/s。 氣液分離，防止壓縮機發(fā)生液擊現(xiàn)象；將蒸氣分離，只讓液氨進入蒸發(fā)器；保持一定的液位，利用高差向蒸發(fā)器供液。庫房氨液分離器: 式中 d 庫房氨液分離器直徑，單位為m； v 蒸發(fā)溫度相對應的飽和蒸氣比體積， 單位為3/kg； qm 通過氨液分離器的氨液量，單位為 kg/h； w 氨液分離器內(nèi)氣體流速，一般采用 0

14、.5m/s。5低壓循環(huán)桶低壓循環(huán)桶的選型需計算桶徑和體積。 液泵供液系統(tǒng)的專用設備，儲存并給液泵提供低壓液體，對庫房回氣進行氣液分離，兼作排液桶。式中 dd 低壓循環(huán)桶的直徑，單位為m； V 壓縮機理論輸氣量，雙級壓縮時為 低壓級壓縮機，單位為m3/h； 壓縮機輸氣系數(shù)，雙級壓縮同上； w 低壓循環(huán)桶內(nèi)氣體流速； 截面積系數(shù)； n 低壓循環(huán)桶氣體進氣口的個數(shù)。 (2) 體積 1）上進下出式供液系統(tǒng)式中 V 低壓循環(huán)桶體積，單位為m3； q冷卻設備設計注氨量體積的百分比(%)； Vq冷卻設備的體積，單位為m3； Vh回氣管體積，單位為m3。 2）下進上出式供液系統(tǒng)式中 V/q 各冷間中冷卻設備注

15、氨量最大一間 蒸發(fā)器的總體積，單位為m3； qv 一臺氨泵的流量，單位為m3/h； tb 氨泵由啟動到液體自系統(tǒng)返回低壓 循環(huán)桶的時間; Vh 回氣管體積，單位為m3。 6排液桶 以體積選型，使其能容納各冷間中排液量最多的1間蒸發(fā)器的排液量。其體積計算：式中 V 排液桶體積，單位為m3； V1 冷卻設備制冷劑容量最大一間的冷卻 設備的總體積，單位為m3； 冷卻設備灌氨量的百分比； 排液桶液體充滿度，一般取0.7。 暫時存放蒸發(fā)器沖霜和其他設備的排液。 7氨泵 氨泵的選型應從三方面考慮 (1)流量 式中 qv 氨泵的體積流量， 單位為m3/h； nx 再循環(huán)倍數(shù)； qz 氨泵所供同一蒸發(fā)溫度的氨

16、液蒸發(fā)量， 單位為kg/h； vz 蒸發(fā)溫度下飽和氨液的比體積，單位 為m3/kg。 (2)揚程 氨泵的排出壓力必須克服泵出口至蒸發(fā)器進液口的沿程及局部阻力損失、泵中心至最高蒸發(fā)器進液口的靜壓阻力損失、加速度阻力損失等。 蒸發(fā)器節(jié)流閥前應維持足夠的壓力，以克服蒸發(fā)器及回氣管的阻力損失，并有一定裕量使多余氨液順利流回低壓循環(huán)桶。 (3)氨泵的吸入壓頭 各種型式的氨泵根據(jù)自身的結(jié)構(gòu)有各自的氣蝕余量。氣蝕余量為泵不發(fā)生氣蝕所必須的吸入壓頭，稱為凈正吸入壓頭(NPSH)。NPSH是泵性能中一個重要參數(shù)，數(shù)據(jù)由制造廠提供。 第五節(jié)節(jié)流閥的選型計算 節(jié)流閥位于冷凝器（或儲液器）和蒸發(fā)器之間，從冷凝器來的高壓制冷劑液體經(jīng)節(jié)流閥后進入蒸發(fā)器中。節(jié)流閥起節(jié)流降壓，調(diào)節(jié)制冷劑流量的作用。 節(jié)流閥的選型主要以閥門的容量為依據(jù)，選型時考慮到閥前后壓力差的大小及其他因素，以制冷能力選定其型號。 1. 手動節(jié)流閥 選型時根據(jù)閥前后壓力差、閥門所處制冷回路的制冷量(稍大于實際制冷量，下同)，確定閥門的通徑，選擇與之相對應的