制冷課程設(shè)計說明書

本文格式為Word版，下載可任意編輯——制冷課程設(shè)計說明書《空氣調(diào)理用制冷技術(shù)》課程設(shè)計

前言

本次設(shè)計的目的是為了對《空氣調(diào)理用制冷技術(shù)》進(jìn)行穩(wěn)定，通過前期上課的理論學(xué)習(xí)，進(jìn)行實踐。具體內(nèi)容是針對烏魯木齊地區(qū)，設(shè)計其適合的空調(diào)用冷凍站的。首先通過查閱當(dāng)?shù)氐母黜椩假Y料，然后，確定制冷機(jī)的工作工況，通過提供的冷負(fù)荷資料選定壓縮機(jī)的型號和臺數(shù)。綜合冷負(fù)荷、工作工況、當(dāng)?shù)氐乃|(zhì)和環(huán)境狀況，選擇適合的冷凝器和蒸發(fā)器。

再根據(jù)已有的設(shè)備資料，結(jié)合設(shè)計具體要求選擇適合的輔助設(shè)備：油分開器、高壓貯液器、集油器、氨液分開器、緊急泄氨器、空氣分開器、過濾器、閥門等。

最終由工廠發(fā)展規(guī)劃資料初步確定工廠尺寸，將設(shè)備進(jìn)行合理的布局。以求做到最經(jīng)濟(jì)合理的布置。并根據(jù)設(shè)備布局確定管道的布局，計算管道的直徑，給管道配置相應(yīng)的閥門。

以上即是此次設(shè)計的流程，在設(shè)計過程中，應(yīng)當(dāng)注意統(tǒng)籌兼顧，有理有據(jù)。

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《空氣調(diào)理用制冷技術(shù)》課程設(shè)計

目錄

一設(shè)計題目4二設(shè)計目的4三原始資料=4四設(shè)計內(nèi)容41制冷壓縮機(jī)的型號與臺數(shù)的選擇41.1冷凍站的冷負(fù)荷的確定41.2制冷裝置型式的選擇41.3制冷工況的確定及理論計算51.4制冷壓縮機(jī)的型號及臺數(shù)的確定62冷凝器的選擇72.1冷凝負(fù)荷的確定72.2傳熱溫差82.3確定冷凝器的型號73蒸發(fā)器的選擇94油分開器的選擇105貯液器的選擇106油器的選擇117空氣分開器的選擇118急泄氨器的選擇11

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《空氣調(diào)理用制冷技術(shù)》課程設(shè)計

9過濾器的選擇1110冷凍站設(shè)備及管路的平面布置1210.1冷凍站房的設(shè)計1210.2制冷設(shè)備的布置1311管路和閥件的選擇計算1411.1管路計算1411.2排氣管道1611.3冷凝器到貯液器液體管道1811.4貯液器到蒸發(fā)器液體管道2011.5閥件的選擇2212《空氣調(diào)理用制冷技術(shù)》課程設(shè)計

對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圖上確定整個制冷的理論循環(huán)；并進(jìn)行循環(huán)的理論計算。

1.3.5lgP-h上理論循環(huán)的計算

1根據(jù)繪制的lgP-h圖查表求得各狀態(tài)參數(shù)：

圖中點1為壓縮機(jī)吸入狀態(tài)點（t1=t0=3.5℃）；1-1’為過熱過程(t1’=8.5℃)；2’為制冷劑出壓縮機(jī)時狀態(tài)點(由過1’的等熵線和壓力為Pk的等壓線來確定)；4為制冷劑出冷凝器的狀態(tài)點(t4=tk=35℃)

2確定壓力：P1=P0=489.178kpa；P4=Pk=1353.146kpa；確定焓值:h1=1460.250kJ/kg；h1’=1472.635kJ/kg；h2’=1621.733kJ/kg；h4=367.188kJ/kg;

比容：v1=0.272135m3/kg；v2’=0.118135m3/kg；

3制冷系統(tǒng)熱力計算

單位質(zhì)量制冷量q0的計算:q0=h1’-h4=1472.635-365.188=1105.477kJ/kg；單位容積制冷量qv的計算:qv=q0/v1’=1105.477/0.272135=4062.237kJ/kg；制冷劑質(zhì)量流量qm的計算:qm=QT/q0=1042/1105.477=0.9426kg/s；

單位理論壓縮功w0的計算:w0=h2’-h1’=1621.733-1472.635=149.098kJ/kg；壓縮機(jī)所需的理論功率P0的計算:P0=qmw0=0.9426×149.098=140.540kJ/kg；壓縮機(jī)吸入制冷劑蒸汽的體積流量qv的計算:qv=qmv1’=0.9426×0.272135=0.25651m3/s；制冷系數(shù)ε0的計算:ε0=q0/w0=1105.477/149.095=7.415；

單位冷凝負(fù)荷qk的計算:qk=h2’-h1’=1621.733-367.188=1254.545kJ/kg；冷凝器熱負(fù)荷Qk的計算:Qk=qmqk=0.9426×1254.545=1182.534kW；逆卡諾循環(huán)制冷系數(shù)：εc=Tc/(Tk-Tc)=(3.5+273)/(35-3.5)=8.778；熱力完善度η=ε0/εc=7.415/8.778=0.845；

1.4制冷壓縮機(jī)的型號及臺數(shù)的確定

擇制冷壓縮機(jī)時，臺數(shù)一般選2~4臺,且系列應(yīng)一致，便利維修。標(biāo)準(zhǔn)工況下的制冷量，換算公式Q標(biāo)?Q設(shè)Ki可查得Ki=2.19,則Q標(biāo)?657/2.19=300kw=25.8*104kcal/h由《使用制冷工程設(shè)計手冊》166頁查得

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選兩臺壓縮機(jī)型號6AW12.5(上—冷)標(biāo)況制冷15×104kcal/h=174.42kw氣缸數(shù)6，氣缸直徑125mm，活塞行程100mm,主軸轉(zhuǎn)速960r/min,理論容積Vh=424m3/h=0.12m3/s軸功率Pe6缸：36KW

配用電動機(jī)Jo2-91-6電功率P=(1.1~1.15)取?d=1.06缸P=1.1×36=39.6KW

Pe?d

2冷凝器的選擇

2.1冷凝負(fù)荷的確定

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，由于冷卻水使用循環(huán)水，故采用立式殼管式冷凝器。冷凝器的臺數(shù)參考壓縮機(jī)的臺數(shù)，暫取兩臺。

Q?Q?P

k0i式中Qk冷凝器熱負(fù)荷；Q0制冷機(jī)冷負(fù)荷；Pi壓縮機(jī)指示一臺壓縮機(jī)的指示功率Pi=

?aVhh2?h10.81*0.12700?520*?==74KW

0.260.91v1?i所以：Qk=174.42+74=248.42KW

2.2傳熱溫差

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Δt?t?tt?tlnt?t21kk

12式中：t1、t2冷卻劑進(jìn)、出口溫度,℃；tk冷凝溫度，℃

所以：Δt?t2?t1?24.5?21.5=4.84℃

lntk?t1tk?t2ln28?21.528?24.5冷卻劑流量：M=

248.42Qk==19.78kg/s

Cp?t2?t1?4.186?(24.5?21.5)2.3確定冷凝器的型號

Cp為制冷劑定壓比熱容:4.187kJ/(kg·K)

根據(jù)推薦值假設(shè)冷凝器的單位熱負(fù)荷qt=3700kcal/(m2·h)=4303.1w/m2;F=

QK248420?=57.73m2;4303.1qt查手冊,選擇立式冷凝器LN-70(上海第一冷凍機(jī)廠)2臺;冷凝面積F=70m2則：qt=248420/70=3548.85w/m2;

噴淋密度：??Gw?dnn式中Gw－冷卻水量，Kg/h;

dn－管子內(nèi)徑，m;N－管子根數(shù)。

則：??19.8/3.14×0.032×125=1.58kg/m.s=5688kg/m.h管內(nèi)強(qiáng)制對流放熱系數(shù)?w=513?=9157.4w/m2.k

NH3為37.9℃時,查其熱力性質(zhì)表,得:

導(dǎo)熱率λ=0.465w/(m·K);密度ρ=582.6kg/m3;

潛熱γ=1108.665kJ/kg;動力粘度μ=0.1315×10-3N·S/m2

13?3?2gr∴??=2.822;

?

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1?1制冷劑側(cè)放熱系數(shù)?c?C()3?0.925(2.822*1015/3548.85*5.182)3?10005w/m2.k

?l?1δA?1?A0?W冷凝器換熱系數(shù)K???Roil?p0???2Rf????m.kλpA?αw?Ai???αC?

?1式中αc—制冷劑的凝結(jié)放熱系數(shù)，w/m2.k；αw—冷卻劑的對流放熱系數(shù),w/m2.k；δp—金屬管壁的厚度，mm；

λp—金屬管壁的導(dǎo)熱系數(shù)，w/m2.k；

A0、Ai、A—分別為金屬管的外、內(nèi)和平均表面積，m2;Roil—油膜的熱阻，0.00035—0.0006m2.k/w;Rf—水垢的熱阻。

由傳熱課本查得Roil?0.00048m2k/w；Rf?5.28?10?4m2k/w；??36.7w/mk

Ad38A0d038??0?0?

Ad35Aidi32代入得到K=613.37w/m2k（介于600~700）

(?p金屬壁管的厚度，mm;?p金屬壁管的導(dǎo)熱系數(shù),w/m2?k;A0,Ai,A分別為金屬管的外,內(nèi)和平均表面積，m2;Roil油膜的熱阻,0.00035-0.0006,m2·K/w;Rf水垢的

熱阻,m2·K/w);

熱流密度:qt'=KΔt=613.37×5.88=360相對誤差：

qt'?qt3607?3548.85==1.6%

4Vh.?n.v24*424*0.81*0.0091=0.069m?3600.?.v1.w3600*3.14*0.26*0.9由《制冷與空調(diào)設(shè)備手冊》607頁查得

選擇兩臺型號SYF-80北冷式

5貯液器的選擇

貯液器的容積是按制冷劑循環(huán)量進(jìn)行計算的。它應(yīng)滿足下述要求：（1）貯液器貯存制冷劑的最大量按每小時制冷劑總循環(huán)量1/2～1/3的計算；（2）考慮到制冷劑受熱膨脹可能帶來的危險，貯液器貯存制冷劑的最大量不超過本身容積的80％。貯液器的容積可按下式計算：

11M.vV?(~)Rm3

23?

式中MR——液體制冷劑循環(huán)量，Kg/h；v——液體制冷劑比容，m3/Kg；

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《空氣調(diào)理用制冷技術(shù)》課程設(shè)計

β——液體充滿度，一般可取0.8。

根據(jù)計算值的大小，可選用單臺或多臺并聯(lián)使用的貯液器，本設(shè)計中采用一臺貯液器

249.17*2*1.57786*10?3V=0.4*=0.4m3

0.8

由《制冷與空調(diào)設(shè)備手冊》538頁查得選擇ZA-0.5北冷式貯液器

6集油器的選擇

在氨制冷系統(tǒng)中需要裝置集油器，以收集和放出從冷凝器、貯液器、蒸發(fā)器等設(shè)備底部積存的潤滑油。尋常幾套壓縮機(jī)可共用一個集油器

目前國內(nèi)生產(chǎn)三種規(guī)格的集油器，當(dāng)冷凍站標(biāo)準(zhǔn)工況下的制冷量小于250～350KW(20～30×104kcal/h)時，采用直徑為150mm的集油器一臺；當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)工況下的制冷量為350～600KW(30～50×104kcal/h)時，采用直徑為200mm的集油器一臺；當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)工況下的制冷量大于600KW(50×104kcal/h)時，采用直徑為300mm的集油器一臺。

本設(shè)計中QT標(biāo)?258000kcal/h

采用直徑為150mm的集油器由《制冷與空調(diào)設(shè)備手冊》626頁選擇JY-150北冷集油器

7空氣分開器的選擇

對于氨活塞式制冷系統(tǒng)，為減少排出空氣時氨的消耗量，一般均設(shè)置空氣分開器（不凝性氣體分開器）

空氣分開器的選擇一般不進(jìn)行計算，而是根據(jù)經(jīng)驗選用。當(dāng)總制冷量在100×104kcal/h(1163KW)以上時，采用Dg50（筒體直徑219mm）的空氣分開器；當(dāng)總制冷量在1004×10kcal/h(1163KW)以下時，采用Dg32（筒體直徑108mm）的空氣分開器。本設(shè)計中Q=30032℃的，在室外安裝時應(yīng)設(shè)置有遮陽設(shè)施

10.3管道布置

1、管路布置應(yīng)便于裝設(shè)支架。一般管路應(yīng)盡可能沿墻、柱、梁布置，而且應(yīng)考慮到便于維修、不影響室內(nèi)采光、通風(fēng)及門窗的啟閉。非沿墻敷設(shè)的架空水平管道，其安裝高度（由室內(nèi)地坪至管底）經(jīng)過人行通道時，不應(yīng)小于2米。管道距墻、柱的距離應(yīng)考慮安裝和檢修

的便利，對保溫管道還應(yīng)考慮保溫層的厚度。一般管道外表面或保溫層最外層距墻、柱距離不小于150mm

2、制冷壓縮機(jī)的吸汽管道和排汽管道設(shè)置在同一支架或吊架上時，應(yīng)將吸汽管道放在排汽管道的下面。數(shù)根平行管道之間應(yīng)留有一定的間距，以便于管道的安裝和檢修。一般狀況下管道間凈間距不小于200mm。

3、設(shè)置管道時，除特別要求外，一般狀況下液體管道不應(yīng)有局部向上凸起的管段，汽體管道不應(yīng)有局部向下的凹陷的管段，以免產(chǎn)生“汽囊〞和“液囊〞，阻礙流體的流通。

4、從液體主管接出支管時，一般狀況下應(yīng)從主管底部接出。從汽體主管接出支管時，一

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般狀況下應(yīng)從主管的上部接出。

5、在鋼制的支架或吊架上安裝低溫管道時，應(yīng)根據(jù)保溫層的厚度設(shè)置經(jīng)過防腐處理的木墊塊，以防止“冷橋〞現(xiàn)象的產(chǎn)生。

6、壓縮機(jī)吸汽管和排汽管的坡度及坡向，應(yīng)符合以下要求：（1）氨制冷壓縮機(jī)吸汽管坡度，不得小于0.003，應(yīng)坡向蒸發(fā)器；（2）制冷壓縮機(jī)排汽管坡度，不得小于0.01，應(yīng)坡向油分開器或冷凝器。

7、殼管式冷凝器至貯液器之間的液體管內(nèi)流速不應(yīng)超過0.5m/s，在接納的水平管段上，應(yīng)有不小于0.01坡度，坡向貯液器。

8、所有貯存制冷劑且在壓力下工作的制冷設(shè)備和容器，均應(yīng)設(shè)置安全閥。氨制冷系統(tǒng)的排氨口必需裝設(shè)排放管，排放管的出口，應(yīng)高于周邊50米內(nèi)最高建筑物的屋脊5米9、大、中型氨制冷裝置應(yīng)裝設(shè)緊急泄氨器，泄氨閥應(yīng)當(dāng)裝在冷凍站外及便于操作的地點。10、浮球閥的接納需要考慮正常運轉(zhuǎn)時，液體能通過過濾器、浮球閥而進(jìn)入蒸發(fā)器。在浮球檢修或過濾器清洗時，液體由旁通管直接進(jìn)入蒸發(fā)器。

11管路和閥件的選擇計算11.1管路計算

11.1.1吸氣管道6缸壓縮機(jī)（1）初選管徑d1

d?4qmv?u式中qm——流體質(zhì)量流量，kg/s；U——流體速度，m/s；d——管子內(nèi)徑，m；

V——流體在工作壓力和工作溫度下的比容，m3/kg其中吸氣管流速u為12～20m/S取u=15/Sv?0.24962m3/kg

qm?Q0272.5??0.25kg/sq0(1460.8?73371.411)dn?4?0.2?50.24961?72.8m2m3.1?415由《實用制冷工程設(shè)計手冊》P554查得d外?83mm?=3.5mmdn=76mm

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(2)確定管路的當(dāng)量總長

最不利管路管長：480+2193+4995+2200+300=10173mm管路上兩個直通截止閥的當(dāng)量長度：由《實用制冷工程設(shè)計手冊》P544查得

Ldd=340;Ld?340?2?76?51680mmn管路兩個焊接彎頭當(dāng)量長度：

Ldd=60;Ld?60?2?76?9210mmn蒸發(fā)器出口管道縮小，其當(dāng)量長度：由《實用制冷工程設(shè)計手冊》P544查得

d76LD?125;dd=9.272;Ld=705mmn壓縮機(jī)進(jìn)口管道擴(kuò)大，其當(dāng)量長度；

dD?7682;Ldd=2.049;Ld=156mmnLd=10173+51680+9120+705+156=71934mm

(3)每米當(dāng)量管長的允許壓力降值

氨吸汽管、排汽管和液體管，不宜大于0.5℃蒸發(fā)溫度4℃對應(yīng)飽和壓力P=498.47kpa

壓縮機(jī)吸氣溫度3.5℃對應(yīng)飽和壓力P=489.178Kpa

?P=9.292kpa;每米當(dāng)量管長的允許壓力降

?P?9.292?106Lpa/md71834(4)由《實用制冷工程設(shè)計手冊》P547查得dn=69.5mm《空氣調(diào)理用制冷技術(shù)》課程設(shè)計

6缸計算同4缸相像dn=98mm

吸氣母管直徑d2

?d24?d2n64??dn4?4d=159mm

由《實用制冷工程設(shè)計手冊》P554查得取d外?180mm?=5mm

11.2排氣管道

6缸壓縮機(jī)（1）初選管徑d

d?4qmv?u其中吸氣管流速u為15～25m/s取u=20m/s；v?0.12m33k/gq0q?272.5m?Q60.8?73371.?0.41215k)g/s0(14d?0.2?50.1n?43.1?420?2434.2m6m由《實用制冷工程設(shè)計手冊》P554查得d外?68mm?=3mmdn=62mm(2)確定管路的當(dāng)量總長

最不利管路管長：6284+700+1588+500+4240+7650+1966=22928mm管路上4個直通截止閥的當(dāng)量長度：由《實用制冷工程設(shè)計手冊》P544查得

Ldd=340;Ld?340?4?62?84320mmn

管路3個焊接彎頭當(dāng)量長度：

Ldd=60;Ld?60?3?62?9720mmn

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管路中一個逆止閥當(dāng)量長度：

Ldd=80;Ld?80?1?62?4960mmn壓縮機(jī)出口管道縮小，其當(dāng)量長度：由《實用制冷工程設(shè)計手冊》P544查得

dD?6265;Ldd=1.29;Ld=81mmn集油器進(jìn)口管道縮小，其當(dāng)量長度；

dD?5062;Ldd=5.42;Ld=336mmn集油器出口管道擴(kuò)大，其當(dāng)量長度；

dLD?5062;dd=13.2;Ld=816mmn冷凝器進(jìn)口管道擴(kuò)大，其當(dāng)量長度；

dD?62100;Ldd=18.56;Ld=1151mmnLd=10173+84320+4960+81+336+816+1151=125752mm(3)每米當(dāng)量管長的允許壓力降值

氨吸汽管、排汽管和液體管，不宜大于0.5℃冷凝溫度35.9℃對應(yīng)飽和壓力P=1388.383kpa壓縮機(jī)吸氣溫度36.4℃對應(yīng)飽和壓力P=1408.254Kpa?P=19.871kpa

每米當(dāng)量管長的允許壓力降

?PL?19.78?1103?158.pa18m/d125752(4)由《實用制冷工程設(shè)計手冊》P547查得dn=59mm40）截止閥?=7.2（d=48）

??=0.01+0.044+1?3+7.2?2=17.454

?P?v2585.65?0.42i???2?17.4542?818.05pa?P??P?P10?3m?i?(Z2?Z1)?=240.91+818.05+260??585.65=1211.28pa

每米當(dāng)量管長的允許壓力降值

?P1L?211.256.31?8621.p5am/d(4)由《實用制冷工程設(shè)計手冊》P547查得dn=45mm《空氣調(diào)理用制冷技術(shù)》課程設(shè)計

?d2?d2n4?4?3d=83.14mm

由《實用制冷工程設(shè)計手冊》P554查得取d外?95mm?=3.5mm

11.4貯液器到蒸發(fā)器液體管道

（1）初選管徑d1

d?4qmv?u其中液體管流速u為0.5~1.25m/s取u=0.8m/sv?1.70723?103m3/kg0q?272.?5408.?75m?60.8?73371.?0.241313)3k5gs/0(14d4?0.333?51.70?7?32310n?3.1?40.8?30.m1m(2)確定管路的當(dāng)量總長

最不利管路管長：708+1380+2930+800+2580+6628+2187+1412=17945mm管路上4個直通截止閥的當(dāng)量長度：由《實用制冷工程設(shè)計手冊》P544查得

Ldd=340；Ld?340