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1、課程設(shè)計計算說明書題目名稱:空氣調(diào)節(jié)用制冷技術(shù)系 別:城建系專 業(yè):建筑環(huán)境與設(shè)備工程班 級:熱專1學(xué) 號: 2011學(xué)生姓名:指導(dǎo)教師:職 稱:目錄一 設(shè)計對象 , 1二 原始資料 , 1三 設(shè)計內(nèi)容及要求 , 1I確定制冷系統(tǒng)總制冷量,1U.確定制冷劑種類和系統(tǒng)形式,,,,,,,,,,,,,1川確定制冷系統(tǒng)設(shè)計工況3IV選擇壓縮機(jī)和電機(jī)功率,5V選擇蒸發(fā)器,8W選擇冷凝器,8VD選擇系統(tǒng)輔助設(shè)備并計算制冷劑充灌量9Vffl確定系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制方案,12四 附錄,13I1r IJ V、5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 w五
2、 參考文獻(xiàn) , 17制冷課程設(shè)計某??照{(diào)實驗室改建,原有冷源已不能滿足要求,擬定重建一單元制冷系統(tǒng),供給空調(diào)實驗臺 合格的冷凍水(噴霧室和水冷式空氣冷卻器)。.原始資料:1 本制冷系統(tǒng)主要為供給實驗室教學(xué)和科研用冷凍水,冷凍水溫度t=57C??照{(diào)設(shè)計工況冷凍水溫度t=5 C,空調(diào)回水t=11 C。2 .空調(diào)冷負(fù)荷 Q)=53. 5KW最低負(fù)荷 Qmin=37KW3. 實驗室水源為本校自來水網(wǎng)供給的16C深井水。4. 室外氣象參數(shù):夏季通風(fēng)室外干球溫度 30C,濕球溫度26.5 C,風(fēng)速1.9米/秒,大氣壓P=751mmH;5. 實驗室現(xiàn)有設(shè)備規(guī)格:(1) 4F-10氟利昂制冷壓縮-冷凝機(jī)組一臺
3、,標(biāo)準(zhǔn)制冷量為28000千卡/時,空調(diào)制冷量 60000千卡/時,配用壓縮機(jī) 4F10;轉(zhuǎn)數(shù)960轉(zhuǎn)/分;配用電機(jī)型號 JQ-72-6,功率22KVV電壓380V,轉(zhuǎn)數(shù)970 轉(zhuǎn)/分;配冷凝器,臥式殼管式,面積14. 4m (武冷產(chǎn)品)。(2) FW-30型滿液式殼管式蒸發(fā)器一臺,冷卻面積30m,筒外徑=400mm;管板間長度1800mm冷卻 管徑18x 2.5mm,管根數(shù)138;水通程10;進(jìn)液管38mm回氣管Dg50mm(3) 玻璃鋼逆流式冷卻塔一臺,型號BNL-20型,冷卻水量 MW在水溫降 t=5 C時為19 . 3n?/h,MW33 、在水溫降 t=6 C時為15. 9m/h,風(fēng)機(jī)風(fēng)
4、量變 11400m/h,轉(zhuǎn)速n=930轉(zhuǎn)/分,功率 P=0. 8KW 塔高 2030mm 直徑1350mm進(jìn)水直徑 65mm出水直徑 80mm最大直徑為 1470mm填料高720mm.設(shè)計內(nèi)容和要求:I .確定制冷系統(tǒng)總制冷量制冷系統(tǒng)總制冷量包括空調(diào)冷負(fù)荷和制冷系統(tǒng)的冷量損失,其中空調(diào)冷負(fù)荷Q0max=53.5KW制冷系統(tǒng)總制冷量可表示為空調(diào)冷負(fù)荷乘以一個系數(shù)0=A Qmax式中A=1.051.15,直接連接時系統(tǒng)冷損失小,A可取小值1.05 ;間接連接時系統(tǒng)冷失大,A應(yīng)取大值1.15。該系統(tǒng)為間接連接,所以 A=1.15,則o=53.5*1.15=61.525KWH.確定制冷劑種類和系統(tǒng)形式
5、制冷劑種類的選擇常用的制冷齊U有氟利昂和氨兩種,兩種制冷劑的主要優(yōu)缺點有:氟利昂: 大多數(shù)氟利昂本身無毒、無臭、不然,與空氣混合遇火也不爆炸;如果系統(tǒng)中完 全不含水分,氟利昂對金屬沒有腐蝕性;只要不處于缺氧狀態(tài),氟利昂對人體沒有危害。因此, 適用于公共建筑或?qū)嶒炇业目照{(diào)制冷裝置。但是,氟利昂的放熱系數(shù)低,價格較高,極易滲透 又不容易被發(fā)現(xiàn);氟利昂與水幾乎不互溶,易出現(xiàn)“冰堵”現(xiàn)象,所以系統(tǒng)中必須設(shè)置干燥過 濾裝置;氟利昂液體和潤滑油可以很好的互溶,氣體不溶于潤滑油,必須設(shè)置回油問題。氨:氨的傳熱性能強,價格便宜。但是氨有強烈刺激性,對人體有危害且氨為可燃物,當(dāng)空氣中氨的體積百分比達(dá)到16%25
6、%寸,遇明火有爆炸的危險;氨的排氣溫度比較高,不適合高壓縮比運轉(zhuǎn),也不適合吸氣過熱度太大的運轉(zhuǎn);氨會腐蝕銅及其合金、鋅等金屬材料,所以氨 制冷設(shè)備中不能有銅及其合金制造的管道和閥件等。本制冷系統(tǒng)主要為供給實驗室教學(xué)和科研用提供冷凍水, 人員密集且儀器精貴, 宜采用氟利 昂制冷劑。 又因為采用空調(diào)機(jī)組制冷,蒸發(fā)溫度比較低,故選用氟利昂R134a 制冷劑。 系統(tǒng)形式 蒸汽壓縮式制冷理論循環(huán)有節(jié)流損失和過熱損失, 為了使膨脹閥前液態(tài)制冷劑有較大的 再冷讀,同時又能保證壓縮機(jī)吸入具有一定過熱度的蒸汽,常采用蒸汽回?zé)嵫h(huán)。但采用蒸汽 回?zé)嵫h(huán),雖然單位質(zhì)量制冷能力有所增加,但是壓縮機(jī)的耗功量 3 C也增
7、加。因此,該種循環(huán)的理論制冷系數(shù)是否提高,則與制冷劑上的熱物理性質(zhì)有關(guān)。一 般來說,對于節(jié)流損失大的制冷劑如氟利昂R12、R134a 等是有利的,而對氨則不利。由于本設(shè)計中選用了氟利昂 R134a制冷劑,所以選用回?zé)嵫h(huán)系統(tǒng)形式是合適的。綜上所述,制冷劑選用氟利昂R134a,系統(tǒng)形式選用回?zé)嵫h(huán)。1. 制冷劑循環(huán)系統(tǒng): 回?zé)嵫h(huán)系統(tǒng)主要由制冷系統(tǒng)四大件和輔助設(shè)備組成,并用管道將其連接起來。(1)壓縮機(jī):本設(shè)計采用活塞式制冷壓縮機(jī),其構(gòu)造可以概括為機(jī)體、活塞及曲軸連桿機(jī)構(gòu)、 氣缸套及進(jìn)排氣閥組、卸載裝置、以及潤滑系統(tǒng)。壓縮機(jī)吸入的是過熱蒸汽,進(jìn)行干壓縮。當(dāng)壓縮 機(jī)吸入濕蒸汽時會產(chǎn)生閃發(fā)氣體占據(jù)汽
8、缸有效空間,使制冷量降低。(2)冷凝器:冷凝器的作用是將制冷壓縮機(jī)排出的高溫高壓氣態(tài)制冷劑予以冷卻、使之液化, 以便制冷劑在系統(tǒng)中循環(huán)使用。該設(shè)計系統(tǒng)中采用水冷式冷凝器。(3)蒸發(fā)器:蒸發(fā)器的作用是通過制冷劑壓縮(沸騰) ,吸收載冷劑的熱量,從而達(dá)到制冷目 的。本設(shè)計采用非滿液式蒸發(fā)器液態(tài)制冷劑經(jīng)膨脹閥進(jìn)入蒸發(fā)器管內(nèi),隨著在管內(nèi)流動,不斷吸收 管外載冷劑的熱量,逐漸汽化,故蒸發(fā)器內(nèi)處于汽液共存狀態(tài);這種蒸發(fā)器雖然克服了滿液式蒸發(fā) 器的缺點,同時非滿液式蒸發(fā)器能使?jié)櫥秃芎玫姆祷貕嚎s機(jī)。(4)節(jié)流閥:節(jié)流閥是組成制冷系統(tǒng)的重要部件,其作用為:一方面對高壓液態(tài)制冷劑液體 進(jìn)行節(jié)流,起降溫降壓的作用
9、;另一方面調(diào)節(jié)供入蒸發(fā)器的制冷劑的流量,適應(yīng)蒸發(fā)器熱負(fù)荷變化。(5)油分離器:由于在壓縮過程,制冷劑處于高溫高壓的過熱狀態(tài),潤滑油也會發(fā)生霧化,將與制冷劑一起進(jìn)入冷凝器或蒸發(fā)器內(nèi)就會在管壁上凝結(jié)一層油膜,影響冷凝及蒸發(fā)器的換熱效果,故應(yīng)在壓縮機(jī)出口設(shè)油分離器。(6)干燥器:因為本設(shè)計選用的氟利昂系統(tǒng),在膨脹閥吸入口前設(shè)干燥器可以系統(tǒng)中的水分 在節(jié)流出口處發(fā)生“冰堵”現(xiàn)象,影響制冷系統(tǒng)循環(huán)。( 7)過濾器: 分別安裝在節(jié)流閥處干燥器前和壓縮機(jī)吸入口前防止雜質(zhì)堵塞節(jié)流裝置和保 護(hù)壓縮機(jī)汽缸的精度。(8)回?zé)崞鳎豪没責(zé)崞髂苁古蛎涢y前液態(tài)制冷劑有較大的再冷度減少節(jié)流損失,同時又能 保證壓縮機(jī)吸入具有
10、較大的過熱度制冷劑蒸汽。(9)儲液器:本系統(tǒng)儲液器安裝在冷凝器下邊為高壓儲液器,在系統(tǒng)中起穩(wěn)定制冷劑流量, 并可用來儲存液態(tài)制冷劑。2冷凍水系統(tǒng): 按照用戶需要情況不同,冷凍水系統(tǒng)可分為閉式系統(tǒng)和開式系統(tǒng),開式系統(tǒng)需設(shè)置冷凍水箱和 回水箱,系統(tǒng)水容量大,運行穩(wěn)定,控制簡單。閉式系統(tǒng)與外界空氣接觸少,可以減緩腐蝕現(xiàn)象, 再者閉式系統(tǒng)必須采用殼管式蒸發(fā)器, 用戶側(cè)應(yīng)采用表面式換熱設(shè)備, 而開式系統(tǒng)則不受這些限制, 當(dāng)采用水箱式蒸發(fā)器時可以用它代替冷凍水箱和回水箱。因該冷凍水系統(tǒng)采用水冷式空氣冷卻器與 外界空氣直接接觸故選用開式系統(tǒng)。3. 冷卻水系統(tǒng): 合理地選用冷卻水源和冷卻水系統(tǒng)對制冷系統(tǒng)的運行
11、費用和初投資具有重要意義。冷卻水系統(tǒng) 形式可分為直流式、混合式、循環(huán)式三種。前兩種形式都有冷卻水的排放 , 從環(huán)保的角度考慮,應(yīng)盡 量降低制冷系統(tǒng)的水消耗量,故可采取循環(huán)式冷卻水系統(tǒng),此種系統(tǒng)就是將來自冷凝器的冷卻回水 先通入蒸發(fā)式冷卻裝置,使之冷卻降溫。然后再用水泵送回冷凝器循環(huán)使用。這樣,只需少量補水 即可??紤]到機(jī)械通風(fēng)冷卻塔具有冷卻效率高,結(jié)構(gòu)緊湊,使用范圍廣,并具有定型產(chǎn)品可選用的 優(yōu)點,故蒸發(fā)式冷卻裝置選機(jī)械通風(fēng)冷卻塔。機(jī)械通風(fēng)冷卻循環(huán)系統(tǒng)采用機(jī)械通風(fēng)冷卻塔,冷凝器的冷卻回水由上部北噴淋在冷卻塔內(nèi)的填 充層上,以增大水與空氣的接觸面積,被冷卻后的水從填充層流至下部水池內(nèi),通過水泵再
12、送回冷 卻水機(jī)組的冷凝器中循環(huán)使用。 冷卻塔頂部裝有通風(fēng)機(jī), 使室外空氣以一定的流速紫霞通過填充層, 以增加冷卻效果。4. 潤滑油系統(tǒng) 潤滑油是活塞式壓縮機(jī)必不可少的潤滑劑, 而在壓縮機(jī)高速運轉(zhuǎn)時時高溫的氣缸壁會使一部分 潤滑油在高溫下霧化,并隨高速的制冷劑氣流離開壓縮機(jī)進(jìn)入制冷循環(huán)系統(tǒng),如果進(jìn)入泠凝器和蒸 發(fā)器等換熱設(shè)備,就會傳熱面上形成油膜,使得傳熱性能惡化,而且壓縮機(jī)內(nèi)絕對不能缺少潤滑油, 為此系統(tǒng)中必須設(shè)置獨立的油循環(huán)路徑使?jié)櫥秃芎玫姆祷氐綁嚎s機(jī)的曲軸箱。山.確定制冷系統(tǒng)設(shè)計工況 制冷循環(huán)參數(shù)1. 確定蒸發(fā)溫度 t 0因為已知冷凍水出口溫度為t2=5C,空調(diào)回水溫度即冷凍水進(jìn)口溫度為
13、ti=1C。蒸發(fā)溫度to比被冷卻液體的出口溫度低46 C,此處取5C。則蒸發(fā)溫度 t 0=5-5=0 C2. 確定冷凝溫度 tk由原始資料查得該地區(qū)夏季空氣濕球溫度為t s=26.5 C,又冷卻水進(jìn)口溫度比其高 35C,此處取3.5 C,則冷卻水進(jìn)口溫度為 twi=26.5+3.5=30 C。而冷凝溫度與冷卻水進(jìn)口溫度又有 7 14C的溫差,此處取 10C則冷凝溫度 tk=3o+1o=4oC3. 確定過熱度總過熱度是又由熱力膨脹閥過熱度和回?zé)崞鬟^熱度組成的,即 tsh=A tsh + tsh,取1218 C。其中熱力膨脹閥過熱度 A t sh =t i -t i =35C,若取4 C,則11
14、Z =t i +4=0+4=4C,若取總過 熱度為16C,則回?zé)崞鬟^熱度為12C,則ti=ti +16=16C4 、回?zé)嵫h(huán)系統(tǒng)壓焓圖各狀態(tài)點如下所示:1SP3f2(二)制冷循環(huán)過程1,1為過熱過程:其中1 1為熱力膨脹閥的過熱過程,發(fā)生在蒸發(fā)器內(nèi),i / /1為回?zé)崞鞯倪^熱過程;1,點表示出蒸發(fā)器出口時的飽和狀態(tài);1, /點為進(jìn)入回?zé)崞鞯倪^熱蒸汽狀態(tài);1點為壓縮機(jī)進(jìn)口處的過熱蒸氣狀態(tài)。12表示制冷劑在壓縮機(jī)中的等熵壓縮過程;2點為壓縮機(jī)出口的制冷劑蒸汽狀態(tài)點。23為制冷劑的放熱過程:其中 23 過程為制冷劑在冷凝器中的降溫冷凝過程;33為制冷劑在回?zé)崞髦械倪^冷過程; 在整個放熱過程中制冷劑的
15、壓力保持不變且等于冷凝溫度下飽和壓力。 3點為熱力膨脹閥前液體制冷劑的狀態(tài)點。34表示制冷劑在節(jié)流過程中壓力和溫度的降低,但焓值保持不變,且進(jìn)入兩相區(qū);4點為蒸發(fā)器入口制冷劑的狀態(tài)。41 表示制冷劑在蒸發(fā)器中的沸騰吸熱過程。(三)根據(jù)壓焓圖查得圖中各狀態(tài)點的參數(shù)如下表所示狀態(tài)點溫度(C)絕對壓(MPa)比焓(KJ/Kg)比熵(KJ/Kg K)3比容(m/Kg)1 00.2933991.730.06931 /140.2934041.740.071421160.2934121.780.0704072581.01664381.780.021743 401.01662561.150.000667336
16、1.01662481.140.000656400.2932481.120.0163(四)根據(jù)各狀態(tài)點參數(shù)值進(jìn)行制冷理論循環(huán)的熱力計算:1、根據(jù)回?zé)崞鳠崃ζ胶猓篽1-h 1 =h3 -h 3, h3=h3 -(h 1-h 1),得h3=248KJ/Kg,由節(jié)流前后焓值不變得:h4=h3=248KJ/Kg2、單位質(zhì)量制冷能力:q o=hv-h4=404-248=156KJ/Kg3、總制冷量:J=1.15Qo=1.15 X 53.5=61.525KW4、制冷劑質(zhì)量流量:61.5250M r=156 =0.39kg/sqo5、冷凝器熱負(fù)荷: k=M(h2-h3, )=0.39*(438-256)=70
17、.98KW6、 壓縮機(jī)理論耗功率:Rh=M(h2-h1)=0.39*(438-412)=10.14KW7、 理論制冷系數(shù): th =0 = 61.525 =4.8Pth10.14IV選擇壓縮機(jī)和電機(jī)功率壓縮機(jī)的選擇計算,主要是根據(jù)制冷系統(tǒng)的總制冷量及系統(tǒng)的設(shè)計工況,確定壓縮機(jī)種類、型 號和臺數(shù),最后要校核壓縮機(jī)所配置電機(jī)的功率。 壓縮機(jī)類型的選擇目前,用于大中型制冷系統(tǒng)的壓縮機(jī)主要有三種,分別為活塞式制冷壓縮機(jī)、螺桿式制冷壓縮機(jī)、離心式制冷壓縮機(jī)。三種制冷壓縮機(jī)的特點和適用條件見下表。壓縮機(jī)種類活塞式螺桿式離心式單級最大壓縮比10204.5單機(jī)制冷量(kw)305806027307034222
18、最大排氣壓力(bar)15.518.510.0最高排氣溫度(C)1201509010575單級最大進(jìn)、出口壓差(bar)141812.6參考相關(guān)設(shè)計規(guī)范:制冷量大于 1758kw時宜選用離心式;制冷量在 10541758kw時宜選用螺 桿式或離心式;制冷量在 7001054kw時宜選用螺桿式;制冷量在 116700kw時宜選用螺桿式或往 復(fù)式;制冷量小于 116kw時宜選用活塞式或渦旋式。開啟式、封閉式、半封閉式活塞壓縮機(jī)的比較項目開啟式封閉式半封閉式注功率0.4 1200.75 450.1 15可 維修性方便維修不方便維 修,如需維修則 需破壞壓縮機(jī)外 殼。維修之前不 方便維修打價方便維修系
19、 統(tǒng)泄漏因為電機(jī)與壓縮機(jī)用軸 傳動,故機(jī)組內(nèi)的冷凍機(jī)油和 冷媒不可避免的產(chǎn)生泄漏問因電機(jī)和壓 縮機(jī)在一個殼體 內(nèi),不存在泄露因電機(jī)和壓 縮機(jī)在一個殼體 內(nèi),不存在泄露題,需經(jīng)常添加冷媒和冷凍機(jī) 油。問題問題是/、尢曲 口需軸封需不需要不需要是 否存在 軸對中 的問題開啟式壓縮機(jī)由于電機(jī) 軸與壓縮機(jī)軸溫度不同造成 不冋膨脹量而引起軸不對中、 破壞軸封的問題不存在不存在主 機(jī)房降 溫處理 措施因為開啟式壓縮機(jī)的電 機(jī)冷卻是靠空氣冷卻,電機(jī)散 發(fā)的熱量全部散入到主機(jī)房, 考慮到機(jī)組的運行和操作人 員的原因,故主機(jī)房必須做降 溫和通風(fēng)處理。只需要做普 通的通風(fēng)處理, 以供給新風(fēng)只需要做普 通的通風(fēng)處理
20、, 以供給新風(fēng)電 機(jī)冷卻 方式空氣冷卻,效率不穩(wěn)定, 不穩(wěn)定且電機(jī)容易污損封閉型電機(jī) 采用獨立的制冷 劑回路冷卻電 機(jī),效率咼而且 電機(jī)工作溫度低 而穩(wěn)定,更好地 保證了機(jī)組的穩(wěn) 定性,延長了電 機(jī)壽命,同時根 本解決了困擾開 啟式電機(jī)的漏 油、漏氟和軸不 對中等一系列問 題封閉型電機(jī) 采用獨立的制冷 劑回路冷卻電 機(jī),效率咼而且 電機(jī)工作溫度低 而穩(wěn)定,更好地 保證了機(jī)組的穩(wěn) 定性,延長了電 機(jī)壽命,同時根 本解決了困擾開 啟式電機(jī)的漏 油、漏氟和軸不 對中等一系列問 題運 轉(zhuǎn)噪音因電機(jī)外露,噪音大噪音較小噪音小用途制冷裝置、熱泵、汽車空 調(diào)制冷裝置、熱泵、汽車空調(diào)電冰箱、空調(diào)器綜合考慮經(jīng)濟(jì)
21、、制冷要求、選用的制冷工質(zhì)、運行管理及對制冷量調(diào)節(jié)等方面的因素,本制冷 系統(tǒng)選用半封閉活塞制冷壓縮機(jī)。 、壓縮機(jī)級數(shù)的選擇壓縮機(jī)級數(shù)應(yīng)根據(jù)設(shè)計工況的冷凝壓力與蒸發(fā)壓力之比來確定。一般若以氟利昂為制冷劑,當(dāng) Pk/PoW 10時,應(yīng)采用單級制冷壓縮機(jī);否則應(yīng)采用兩級壓縮機(jī)。對于本設(shè)計制冷系統(tǒng)中,Pk/Po=1.0166MPa0.293MPa=3.46w 10,因此,本設(shè)計制冷系統(tǒng)采用單級壓縮。 選擇壓縮機(jī)根據(jù)壓縮進(jìn)口的活塞排量選擇其型號,nVh0 V由0= q0,得M=Vq0 nP2其中 n v=0.94-0.085(_)m-1Pi1.01661/1.15=0.94-0.085()-1=0.77
22、0.293P1、P2分別為壓縮機(jī)的吸氣壓力和排氣壓力。m多變指數(shù),對于氟利昂制冷劑R134, m=1.15則壓縮機(jī)的活塞排量為:61.525* 0.07040733“=0.038 m/s=136.6m /h0.77*156根據(jù)設(shè)計任務(wù)書提供的壓縮機(jī)系列可選如下型號的壓縮機(jī)系列號汽缸數(shù)目汽缸直徑(mm)活塞行程(mm)額定轉(zhuǎn)數(shù) (轉(zhuǎn) /分)理論輸氣量3 (m /h)70系列870501440146.4實驗室原有的壓縮機(jī)型號為4F10,轉(zhuǎn)數(shù)為960轉(zhuǎn)/分,故不可采用原有的壓縮機(jī),需采購型號匹配的壓縮機(jī)。(二) 電機(jī)功率計算PkP2 1.0166壓縮比:=匚=P0P10.293由壓縮比查得指示功率:
23、i =0.8nVh h21由壓縮比查得摩擦功率:m =0.9電動機(jī)軸功率:Pd 二 1.1-1.15 Pe =(1.1 1.15)d電動機(jī)采取三角皮帶連接d=0.9,取余量附加系數(shù)為1.10.77*136.6438 -412所以:pd =1.1*=18.32KW0.070407* 36000.8* 0.9* 0.9設(shè)計指導(dǎo)書提供的電動機(jī)型號JO 72 6為功率為22KW,電壓為380V,轉(zhuǎn)數(shù)為970轉(zhuǎn)/分。由上述計算可知原有電動機(jī)仍然可以使用,所以仍然采用原有電動機(jī)。V選擇蒸發(fā)器蒸發(fā)器的選型計算由前述可知蒸發(fā)器中冷卻水入口溫度t1 =11 c,其出口溫度t2=5C,由蒸發(fā)溫度t0 =0c,可計
24、算出蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑與冷凍水的對數(shù)平均溫差tl _t2 tm=In 出 Into -t20-5=7.6 C蒸發(fā)器的傳熱面積為 A二怦o蒸發(fā)器制冷量 61.525kwK蒸發(fā)器導(dǎo)熱系數(shù),對于非滿液式殼管蒸發(fā)器,熱交換形式為氟利昂一水,K為450550w/ (怦 k),取 K為 500w/ (怦 k). o61.525* 10002得蒸發(fā)器的傳熱面積為 A=16.19m2K * m 500*7.6原有蒸發(fā)器A= 30怦滿足設(shè)計要求,但原有蒸發(fā)器屬于滿液式應(yīng)考慮回油問題.考慮到回油問題應(yīng)選用非滿液式蒸發(fā)器。故選用臥式殼管式蒸發(fā)器。 它的冷卻面積35怦,外徑416mm管板間長度1900mm, 冷卻管外徑*
25、內(nèi)徑*根數(shù)=21*14.5*136,水通程數(shù)4.連接管:進(jìn)液 Dg25,回汽Dg50,冷卻管為螺紋 管,肋化系統(tǒng) =3.4,紋高1.5mm,每米紋數(shù)625個,螺紋翅端外徑21mm螺紋管外徑*內(nèi)徑18*14.5.每米管長外表面積 0.0456 tf /m,內(nèi)表面積0.0456 m2/m.W 選擇冷凝器冷凝器內(nèi)冷卻水的進(jìn)出口溫差可取410C,故取其溫差為5C,因此,冷凝器內(nèi)制冷劑的平均對數(shù)溫差為:tk 7tk _t2In由前述已定,冷卻水進(jìn)口溫度t1 =30 C,則其出口溫度t2 =30+5=3 5C,所以可計算得:35-30 tm=7.2 CI 40-30In40-35冷凝器的面積: k 冷凝器
26、的熱負(fù)荷, k=M(h 2-h 3 )=0.39*(438-256)=70.98KW&冷凝器傳熱系數(shù),對于臥式殼管式冷凝器,制冷劑種類為氟利昂(低肋管),Kc為700900w/k),取 Kc為 800w/k).得:冷凝器的面積:A 二亠二 70.98*1000? kc .-:tm800* 7.2由上述計算可選指導(dǎo)書中提供的如下型號的氟利昻臥式殼管式冷凝器(低肋管)冷卻面積筒體直徑冷卻管管數(shù)水通徑并列管數(shù)(m)(mm)(mm)Nnz14.50 280*60 16*1.578一4vn選擇系統(tǒng)輔助設(shè)備并計算制冷劑充灌量(一)回?zé)崞鞯倪x擇(熱交換器)回?zé)崞魇且环N熱交換設(shè)備:從蒸發(fā)器出來的氣態(tài)制冷劑與從
27、冷凝器出來的液態(tài)制冷劑在回?zé)崞髦谐赡媪魇竭M(jìn)行換熱,液體制冷劑在回?zé)崞鬟M(jìn)口溫度t3,t 3分別為40C ,36 C;氣體制冷劑在回?zé)崞鬟M(jìn)出口溫度t,t i分別為4C ,16 C tmin=t3 1=40-16=24 C tmax=t3-tl =36-4=32 C對數(shù)平均溫差: tm= max - min32 -24=27.59 C24 min在回?zé)崞髦?液體制冷劑和氣體制冷劑的換熱量:1=0 2=由回?zé)崞鳠峤粨Q公式得 := tmKW得:回?zé)崞鱾鳠崦娣e A=O k/ K tmm2K回?zé)崞鱾鳠嵯禂?shù) ,制冷劑液體在管內(nèi)的流速取0.81.0m/s,這時回?zé)崞鞯膫鳠嵯禂?shù)約為240300 w/ (怦 k),
28、取 K=250 w/ (怦 k) i = Q 2=0 =Mr ( h3 -h3 ) =0.39 X (256-248)=3.12 KW3 12*1000 回?zé)崞鞯膫鳠崦娣e:A=O / K tm=0.45m2250* 27.59由設(shè)計任務(wù)指導(dǎo)書提供的熱交換器的系列選如下型號的回?zé)崞髅娣e2 (m )外徑x長度(mm)接管丿(m尺寸m)回汽液管0.50 159X 700Dg40Dg20(二)高壓貯液器已知高壓貯液器儲存量V =0.2m3,因為貯液器不能完全充滿根據(jù)規(guī)范,為了防止溫度變化時因熱膨脹造成危險貯液器的儲存量不應(yīng)超過本身容積的80%,所以高壓貯液器的充灌量(容積)3VC=V /0.8=0.2
29、/0.8=0.25m設(shè)備選型:臺數(shù)容積3 m外徑x長度(mm)接管通徑進(jìn)液出液平衡管安全閥10.1*325X1400Dg32Dg32Dg8Dg2020.075”325X1100Dg32Dg32Dg8Dg20采用以上三臺并聯(lián),才能滿足設(shè)計要求。(三)干燥過濾器的選擇由任務(wù)指導(dǎo)書提供的資料選如下型號的干燥器外徑漢長度(mm)配管0133133Dg40(四)油分離器的選擇油分離器一般設(shè)置在冷凝器之前壓縮機(jī)的排氣管路中,它的作用是將壓縮機(jī)排出的大部分潤滑油予以分離并截留。油分離器內(nèi)的液體流速:=0.8m/ s 。油分離器筒徑D=0.0190.39*3600* 0.02174=117mm0.8由設(shè)計指導(dǎo)
30、書提供的資料選如下型號的油分離器型號外徑X高度(mm)通徑(mm)配管尺寸(mm)YF159 159660Dg3238(五)電磁閥的選擇電磁閥是利用被調(diào)節(jié)參數(shù)產(chǎn)生的電信號,控制施加于膨脹閥上的電壓或電流,進(jìn)而達(dá)到調(diào)節(jié)供液量的目的。參考工作壓力和干燥過濾器的管徑選配相符:電磁閥設(shè)備選型:型號通徑配管溫度范圍C取大開閥壓差電壓進(jìn)出DF-40405050-40+70214kg/cm200V(六)熱力膨脹閥的選擇熱力膨脹閥是通過蒸發(fā)器出口氣態(tài)制冷劑過熱度控制膨脹閥開度的,廣泛應(yīng)用于非滿液式蒸發(fā)器.按照平衡方式的不同,可分為內(nèi)平衡式和外平衡式兩種。膨脹閥的流量系數(shù):CD =0.02005;可 6.34v
31、voi 膨脹閥進(jìn)口制冷劑密度,kg/ m3 ;3Vvo 膨脹閥出口制冷劑比容,m /kg。匚1175C D= 0.02005+6.34*0.016=0.79根據(jù)膨脹閥的制冷劑流量:=CdA/ . 2(%二Pv。)/ VviPvi 膨脹閥進(jìn)口壓力,Pa;Pvo膨脹閥出口壓力,Pa;vvi 膨脹閥進(jìn)口制冷劑比容,m3/kg ;A v膨脹閥的通道面積,m 2;Cd 流量系數(shù);則可得膨脹閥的通道面積:MrCd ,2(Pvi- PvO /v vi0.390.792* (1016600-293620)/0.00065=0.0000105 m2膨脹閥的筒徑DAv 410.5*4=3.66 mm由任務(wù)指導(dǎo)書提
32、供的熱力膨脹閥系列選如下型號的熱力膨脹閥型號孔徑(mm)工質(zhì)適用溫度(C)制冷量配管標(biāo)準(zhǔn)空調(diào)X103大卡/時進(jìn)口(g)出口(Dg)RF55R- 12+10 -3010812熱力膨脹閥安裝位置應(yīng)靠近蒸發(fā)器,閥體應(yīng)垂直放置,不可傾斜,不可顛倒安裝,而且要正確安裝感溫包。啞.確定系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制方案(一)自動保護(hù)系統(tǒng)制冷裝置的自動保護(hù),制冷裝置的事故可能有:液擊,排氣壓力過高,潤滑油供液不足,蒸發(fā) 器內(nèi)載冷劑凍結(jié),制冷壓縮機(jī)配用電機(jī)過載,為此,制冷裝置均應(yīng)針對具體情況設(shè)置一定的保護(hù)裝 置。下面是本制冷系統(tǒng)(氟里昂制冷裝置)的自動保護(hù)系統(tǒng)包括:(1)高、低壓繼電器。接于制冷壓縮機(jī)排氣管和吸氣管,防止壓縮機(jī)
33、排氣壓力過高和吸氣壓力 過低。(2)油壓繼電器。與制冷壓縮機(jī)吸氣管及油泵出油管相接用于油壓過低,壓縮機(jī)潤滑不良。(3)溫度繼電器。安裝在殼管式蒸發(fā)器的冷凍水管路上,防止冷凍水凍結(jié)。壓縮機(jī)排氣溫度過高會 使?jié)櫥瑮l件惡化,潤滑油碳化,影響壓縮機(jī)壽命,所以在壓縮機(jī)排氣腔內(nèi)或排氣管上設(shè)置溫度繼電 器當(dāng)壓縮機(jī)排氣溫度過高時,指令壓縮機(jī)停機(jī),當(dāng)溫度降低后,再恢復(fù)壓縮機(jī)的運行。(4)水流量繼電器。分別安裝在蒸發(fā)器和冷凝器的進(jìn),出水管之間,當(dāng)冷凍水量或冷卻水量過低時可自動停機(jī), 以防蒸發(fā)器凍結(jié)或冷凝壓力過高。(5 )吸氣壓力調(diào)節(jié)閥。為避免壓縮機(jī)在高吸氣壓力下進(jìn)行,在壓 縮機(jī)吸氣管上裝有吸氣壓力調(diào)節(jié)閥,通過吸氣
34、節(jié)流,增大吸氣比容,減小制冷劑循環(huán)量。(二) 壓力調(diào)節(jié)1. 冷凝壓力調(diào)節(jié)。制冷裝置運行時,冷凝壓力對對系統(tǒng)性能有很大影響。當(dāng)冷凝壓力偏高,容積效率減小,制冷 量減小,耗功率增大,排氣溫度升高。冷凝壓力的調(diào)節(jié)方法的實質(zhì)是通過調(diào)節(jié)冷凝器容量實現(xiàn)的。調(diào)節(jié)冷卻劑流量和冷凝器的傳熱面 積是調(diào)節(jié)冷凝壓力得主要方法。冷卻劑流量法:在水冷式冷凝器中,常采用水流量調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)冷 凝壓力,水流量調(diào)節(jié)閥有壓力控制型和溫度控制型兩類。冷凝器傳熱面積的調(diào)節(jié)方法:適用于具 有多組冷凝器串聯(lián)時,通過電磁閥開啟或截斷冷凝器,以改變冷凝器面積。2. 蒸發(fā)壓力調(diào)節(jié)。外界條件變化和負(fù)荷變化時,會引起制冷裝置蒸發(fā)壓力(蒸發(fā)溫度)變化。
35、蒸發(fā)壓力的波動, 會使被控對象的控制精度降低,蒸發(fā)溫度過低,導(dǎo)致系統(tǒng)能效降低;蒸發(fā)溫度過高,又會出現(xiàn)壓縮 機(jī)過載、除濕功能降低等。蒸發(fā)壓力的調(diào)節(jié)的實質(zhì)是調(diào)節(jié)蒸發(fā)器的容量。蒸發(fā)壓力控制還可以采用蒸發(fā)壓力調(diào)節(jié)閥來實現(xiàn), 它是根據(jù)蒸發(fā)壓力高低自動調(diào)節(jié)閥門開度,控制從蒸發(fā)器中流出制冷劑質(zhì)量流量,以維持蒸發(fā)壓力 的恒定。附錄(1)中小型制冷壓縮機(jī)各系列主要技術(shù)規(guī)格參見習(xí)題集表。(2)氟利昻臥式殼管式冷凝器(光管)無縫鋼管。冷卻面積筒體直徑冷卻管管數(shù)水通程并列管數(shù)(m2)(mm)(mm)Nnz14.4450225-618470 25 X 2.512716822490127168356162231218-1
36、9(低肋管冷凝器 冷卻面積)筒體直徑冷卻管管數(shù)水通程并列管數(shù)14 . 5 280 X 6 16 X 1.578419-2028 360 X 6 18 X 1.5113256-5738 360 X 6 18 X 1.5113256-57(3)R-12臥式殼管式蒸發(fā)器(上海冷凍機(jī)廠)冷卻面積35點,外徑 416,管板間長度1900mm冷卻管外徑X內(nèi)徑X根數(shù) 21 14. 5X 136; 水通程數(shù)4,連接管:進(jìn)液 Dg25,回汽Dg50,冷卻管為螺紋管,肋化系統(tǒng) t =3. 4;紋高1. 5mm, 每米紋數(shù)625個,螺紋翅端外徑$ 21mm螺紋管外徑X內(nèi)徑 $ 18X 14.5,每米管長外表面積 0.155m2/m,2內(nèi)表面積 0. 0456m/m。(4 )貯液器:(上冷)容積(m )外徑x長度(mm)接管通徑進(jìn)液出液平衡管安全伐0.050 325x 600Dg19Dg19Dg83/80.0750 325x 1100Dg32Dg32Dg8Dg200.10 325x 1400Dg32Dg32Dg8Dg20(5)油分離器:(上冷)型號外徑x高度(mm)通徑(mm)配管尺寸(mm)YF1590159x 660Dg320 38YF2190 219x
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