自動控制課程設(shè)計(jì)-自動控制系統(tǒng)建模、分析及校正及《制冷原理及設(shè)備》課程設(shè)計(jì)計(jì)算書

一、課程設(shè)計(jì)任務(wù)已知某廠空調(diào)系統(tǒng)所需總耗冷量為1360kw（1,000,000kcal/h），以噴淋室為末端裝置，要求冷凍水溫為6℃，空調(diào)回水溫度為13℃，制冷系統(tǒng)以氨為制冷劑。二、原始資料水源：呼和浩特是我國北方大城市，水源較緊張，所以冷卻水考慮選用冷卻塔使用循環(huán)水。室外氣象資料：室外空調(diào)干球溫度29.9℃，濕球溫度20.8℃。呼和浩特海拔1063米，大氣壓力冬季676mmHg，夏季667mmHg。三、設(shè)計(jì)內(nèi)容（一）制冷壓縮機(jī)的型號與臺數(shù)的選擇1、冷凍站的冷負(fù)荷的確定對于間接式制冷系統(tǒng)，A＝0.1～0.15。本課程設(shè)計(jì)屬于此類，取A＝0.1252、制冷工況的確定（1）蒸發(fā)溫度當(dāng)采用噴淋室處理空氣，即冷凍水噴淋室使用時，宜采用水箱式蒸發(fā)器（包括直立管式蒸發(fā)器和螺旋管式蒸發(fā)器）。對于直立管式和螺旋管式蒸發(fā)器，蒸發(fā)溫度宜比冷凍水出口干球溫度低4～6℃。（2）冷凝溫度采用水冷式冷凝器時，冷凝溫度可用下式計(jì)算： ℃式中——冷卻水進(jìn)冷凝器的溫度，℃；——冷卻水出冷凝器的溫度，℃。對于使用冷卻塔的循環(huán)水系統(tǒng)，冷卻水進(jìn)水溫度可按下式計(jì)算： 式中——當(dāng)?shù)叵募臼彝馄骄磕瓴槐ＷC50小時的濕球溫度，℃——安全值。呼和浩特，選用機(jī)械通風(fēng)冷卻塔，℃。（3）壓縮機(jī)的吸汽溫度壓縮機(jī)的吸汽溫度一般與壓縮機(jī)吸汽管的長短和保溫情況有關(guān)，通常以氨為制冷劑時，吸汽溫度與蒸發(fā)溫度的差值不大于5～8℃。但本設(shè)計(jì)考慮僅理論循環(huán)，不考慮過熱，即（4）再冷溫度tr.c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(jì)算。 3、制冷壓縮機(jī)的型號及臺數(shù)的確定考慮到廠房的大小，設(shè)備初投資，維護(hù)及管理，壓縮機(jī)臺數(shù)不應(yīng)取太多，現(xiàn)取3臺。則每臺壓縮機(jī)在設(shè)計(jì)工況下的制冷量至少為 查《實(shí)用制冷工程設(shè)計(jì)手冊》北京：中國建筑工業(yè)出版社，1994年。郭慶堂P166查壓縮機(jī)性能曲線，可用壓縮機(jī)型號為8AS12.5（開啟式，單級，960r/min）。每臺壓縮機(jī)在設(shè)計(jì)工況下的滿負(fù)荷制冷量。稍大于510kw每臺壓縮機(jī)在設(shè)計(jì)工況下的軸功率。配用電機(jī)功率（二）冷凝器的選擇1、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，因?yàn)槔鋮s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)，暫取三臺。查查《實(shí)用制冷工程設(shè)計(jì)手冊》Ｐ160取ηm=0.882則總共的冷凝負(fù)荷為2、傳熱溫差式中：t1、t2冷卻劑進(jìn)、出口溫度；tk冷凝溫度。。冷凝水的流量為：3、冷凝器型號的確定及其傳熱系數(shù)的計(jì)算（1）選擇冷凝器型號查常用冷凝器的傳熱系數(shù)表，由于采用立式冷凝器假定則對每臺冷凝器每臺查《制冷與空調(diào)設(shè)備手冊》P441（蘇--冷）立式冷凝器規(guī)格示例表，取冷凝器型號為LN-150（其傳熱面積F=148.5m,通筒體直徑D=1080mm，高度H=4800mm，管道211根），則；(2)計(jì)算冷凝器制冷劑側(cè)放熱系數(shù)噴淋密度冷凝器的水側(cè)放熱系數(shù)(3)計(jì)算冷凝器制冷劑側(cè)放熱系數(shù)；由《制冷原理及設(shè)備》主編：吳正業(yè)西安交通大學(xué)出版社2010出版P212：對垂直面呈波形流動時=1.18，物性系數(shù)冷凝器制冷劑側(cè)放熱系數(shù)（4）計(jì)算冷凝器傳熱系數(shù)由冷凝器型號知：管外徑d=51mm。水垢的熱阻查《傳熱學(xué)》P492得。取金屬管壁的導(dǎo)熱系數(shù)λ=43.2w/m2.k，油膜熱阻=0.0006m2.k/w此時熱流密度；（為冷凝器對數(shù)傳熱平均溫差）（5）比較相對誤差相對誤差，說明假定合理，即所選擇的冷凝器型號合適。（三）蒸發(fā)器的選擇在前確定蒸發(fā)溫度時，已確定使用直立管式或螺旋管式蒸發(fā)器。則每臺蒸發(fā)器的制冷量即為一臺壓縮機(jī)的制冷量=520kw假設(shè)=520(kcal/m·h·℃)蒸發(fā)面積查《制冷與空調(diào)設(shè)備手冊》P499（上冷）SR-144（蒸發(fā)面積為=144m）。此時單位熱負(fù)荷屬于直螺旋管式單位熱負(fù)荷（2500~3500kcal/m）范圍之內(nèi)，符合要求。（四）其它輔助設(shè)備的選擇1、油分離器的選擇計(jì)算根據(jù)壓縮機(jī)臺數(shù)取油分離器臺數(shù)為三，一臺壓縮機(jī)配一臺油分離器。并選用離心式油分離器。壓縮機(jī)理論輸汽查《實(shí)用制冷工程設(shè)計(jì)手冊》編寫組.制冷工程設(shè)計(jì)手冊.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1978年。P156得壓縮機(jī)輸汽系數(shù)λa=0.782，取筒體內(nèi)汽體流速w=0.9m/s則查《制冷與空調(diào)設(shè)備手冊》P614采用離心式有分離器，YF-50（重冷）,D=273mm2、貯液器的選擇計(jì)算液體制冷劑循環(huán)量液體制冷劑比容v=1.71707L/Kg=0.00171707m/kg取液體充滿度β=0.8.貯液器的容積:查《制冷與空調(diào)設(shè)備手冊》P536(上冷)選擇ZA-4.5一個。3、集油器的選擇通常幾套壓縮機(jī)可共用一個集油器。集油器一般不進(jìn)行計(jì)算，而是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來選用。冷凍站標(biāo)準(zhǔn)工況下的制冷量，大于600KW，采用直徑為300mm的集油器一臺。查《制冷與空調(diào)設(shè)備手冊》P624(洛冷)JY-300,其直徑為325mm。4、空氣分離器的選擇空氣分離器的選擇一般不進(jìn)行計(jì)算，而是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選用。系統(tǒng)總制冷量為1530>1163kw，故采用Dg50體直徑219的空氣分離器。查《制冷與空調(diào)設(shè)備手冊》P631（重冷）選擇KF-50,直徑為219mm.5、急泄氨器的選擇在大、中型制冷系統(tǒng)中，系統(tǒng)中的充氨量是較多的。當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重事故時，必須將系統(tǒng)中的氨迅速放掉，以保護(hù)設(shè)備和人身安全，故系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置緊急泄氨閥。目前國內(nèi)生產(chǎn)的緊急泄氨閥為SA－25型，各系統(tǒng)均可選用。此處采用SA－25型。查《制冷與空調(diào)設(shè)備手冊》P637采用SA－25型（北冷）6、氨液分離器機(jī)房用:查《制冷與空調(diào)設(shè)備手冊》P600采用AF—125六、制冷管道設(shè)計(jì)制冷劑管道直徑，應(yīng)按其壓力損失相當(dāng)于制冷劑飽和溫度的變化值確定。制冷劑飽和溫度的變化值，應(yīng)符合下列要求：氨吸汽管、排汽管和液體管，不宜大于0.5℃（一）吸氣管段1、初選管徑，吸氣管道流速為12~20，取16—管子內(nèi)徑，m—流體的質(zhì)量流量，—流體在工作壓力和工作溫度下的比容，—流體速度，查《實(shí)用制冷工程設(shè)計(jì)手冊》取管徑mm，2、確定管路的當(dāng)量總長管道長度L=1115+1211+602+5435+1518+120+200+350+1261+1151=10201m查《實(shí)用制冷工程設(shè)計(jì)手冊》球形截止閥當(dāng)量直徑，焊接彎頭當(dāng)量直徑，蒸發(fā)器出口d=100mm管道直徑不變的連接，當(dāng)量直徑,壓縮機(jī)進(jìn)口d=100mm管道為縮小連接，當(dāng)量直徑,管道當(dāng)量總長3、每米當(dāng)量管長的允許壓力降蒸發(fā)溫度1時的飽和壓力壓縮機(jī)吸氣溫度0.5時的飽和壓力每米當(dāng)量管長的壓力降查《實(shí)用制冷與空調(diào)工程手冊》，所選管段合適此段管的母管管段質(zhì)量流量為所選管段的三倍故管段取值為mm（二）排氣管段1、初選管徑，吸氣管道流速為15~25，取20查《實(shí)用制冷工程設(shè)計(jì)手冊》取管徑mm，=82mm2、確定管路的當(dāng)量總長管道長度L=545+1588+1452+160+400+3058+4096+623+1290=13212mm查《實(shí)用制冷工程設(shè)計(jì)手冊》球形截止閥當(dāng)量直徑340，焊接彎頭當(dāng)量直徑60，止回閥當(dāng)量直徑80，壓縮機(jī)排氣口d=100mm管道為擴(kuò)大連接，當(dāng)量直徑12.24,=1003.68mm油分離器進(jìn)口d=50mm管道為縮小連接，當(dāng)量直徑9.24,=757.68mm油分離器出口d=50mm管道為擴(kuò)大連接，當(dāng)量直徑18.68,=1531.76mm冷凝器進(jìn)口d=100mm管道為擴(kuò)大連接，當(dāng)量直徑12.24,=1003.68mm管道當(dāng)量總長3、每米當(dāng)量管長的允許壓力降壓縮機(jī)排氣溫度31.5時的飽和壓力冷凝溫度溫度31.0時的飽和壓力每米當(dāng)量管長的壓力降查《實(shí)用制冷與空調(diào)工程手冊》，所選管段合適此段管子的母管管段質(zhì)量流量為所選管段的三倍故管段為mm（三）冷凝器到貯液器管段1、初選管徑，吸氣管道流速為小于0.5，取0.3查《實(shí)用制冷工程設(shè)計(jì)手冊》取管徑mm，=62mm2、確定管路的當(dāng)量總長及壓力降根據(jù)《供熱工程》—計(jì)算管段的壓力損失，—計(jì)算管段的沿程損失，—計(jì)算管段的局部損失，—熱媒的密度，—水頭差，mR—每米管長的沿程損失，l—管段長度，m—管段的摩擦阻力系數(shù)d—管子的內(nèi)徑，mv—熱媒在管道內(nèi)的流速，—雷諾數(shù)—熱媒的運(yùn)動粘滯系數(shù)，查《傳熱學(xué)》時，流動為紊流狀態(tài)，4000~100000范圍內(nèi)時管道長度L=535+8800+4610+400+475=14820mm由—管段中的總局部阻力系數(shù)由《實(shí)用制冷與空調(diào)工程手冊》冷凝器出液口d=80mm，管道為漸縮連接=0.01貯液器進(jìn)液口d=80mm，管道為漸擴(kuò)連接=0.0025截止閥焊接彎頭冷凝器出液口和貯液器進(jìn)液口液位差475mm查《實(shí)用制冷工程設(shè)計(jì)手冊》球形截止閥當(dāng)量直徑，焊接彎頭當(dāng)量直徑，管道當(dāng)量總長每米當(dāng)量管長的壓力降查《實(shí)用制冷與空調(diào)工程手冊》，所選管段合適3~5號管段質(zhì)量流量為所選管段的三倍故管段為mm（四）貯液器到蒸發(fā)器管段1、初選管徑，吸氣管道流速為0.5~1.25，取0.9查《實(shí)用制冷工程設(shè)計(jì)手冊》取管徑mm，2、確定管路的當(dāng)量總長管道長度L=600+662+1958+1047+800+212+2627+7544+160+1480+576=17666mm查《實(shí)用制冷工程設(shè)計(jì)手冊》球形截止閥當(dāng)量直徑，焊接彎頭當(dāng)量直徑，貯液器出口d=50mm管道為縮小連接，當(dāng)量直徑,蒸發(fā)器進(jìn)液口d=25mm管道為縮小連接，當(dāng)量直徑9.912,管道當(dāng)量總長3、每米當(dāng)量管長的允許壓力降貯液器出液口溫度31時的飽和壓力蒸發(fā)器進(jìn)液口溫度30.5時的飽和壓力每米當(dāng)