建环专业课程设计制冷机房设计说明书.docx
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建环专业课程设计制冷机房设计说明书
燕山大学
课程设计说明书
题目:
成都市某办公楼空气调节用制冷机房设计
学院(系):
**建筑环化系
年级专业:
**
学号:
**
学生姓名:
**
指导教师:
**(教授)
燕山大学课程设计(论文)任务书
院(系):
**基层教学单位:
建筑环境与能源应用工程系
学号
**
学生姓名
**
专业(班级)
11建环1班
设计题目
成都市某办公楼空气调节用制冷机房设计
设
计
技
术
参
数
1、冷冻水7/12℃2、冷却水32/37℃3、地点:
成都
4、建筑形式:
办公楼5、建筑面积(10000)m2(2栋)
6、层高3.5m7、层数:
5层
8、冷水机组形式:
活塞式冷水机组
9、机房面积:
10、机房位置:
楼层地下室
设
计
要
求
1说明书按燕山大学《课程设计说明书》规范撰写;
2、图纸共计两张,一张系统图,一张平面图。
平面图上至少含有两个主要剖面;
3、说明书用B5纸打印,页数在10页左右;
4、图纸用A3纸打印;
工
作
量
计算:
包括冷负荷计算(用面积冷指标法简单计算)、水力计算;
选择:
冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、补水泵、水箱大小、分水器、集水器、电子水处理仪、软化水系统等设备的选择;
绘图:
采用CAD绘图;
工
作
计
划
第一天:
布置设计任务
第二~四天:
结合说明书编写绘制完成系统图
第五~九天:
结合说明书编写绘制完成平剖面图
第十天:
答辩
参
考
资
料
[1]陆耀庆编实用供热空调设计手册中国建筑工业出版社,1999
[2]电子工业部第十设计研究院主编.空气调节设计手册.北京:
中国建筑工业出版,2000
[3]电子工业部第十设计出版院编空气调节设计手册(第二版),2000
等
指导教师签字
基层教学单位主任签字
说明:
此表一式四份,学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。
2014年1月9日
一设计题目与原始条件
二方案设计
三负荷计算
四冷水机组选择
五水力计算
1冷冻水循环系统水力计算
2冷却水循环系统水力计算
六设备选择
1冷却塔的选择
2冷冻水和冷却水泵的选择
3软水器的选择
4软化水箱及补水泵的选择
5分水器及集水器的选择
6过滤器的选择
7电子水处理仪的选择
8定压罐的选择
七设计总结
八参考文献
成都市某办公楼空气调节用制冷机房设计
一设计题目与原始条件
题目:
成都市某办公楼空气调节用制冷机房设计
条件:
1、冷冻水7/12℃2、冷却水32/37℃3、地点:
成都
4、建筑形式:
办公楼5、建筑面积(10000)m2(2栋)
6、层高3.5m7、层数:
5层
二方案设计
该机房制冷系统为四管制系统,即冷却水供/回水管、冷冻水供/回水管系统。
经冷水机组制冷后的7℃的冷冻水通过冷冻水供水管到达分水器,再通过分水器分别送往商场的各层,经过空调机组后的12℃的冷冻水回水经集水器再由冷冻水回水管返回冷水机组,通过冷水机组中的蒸发器与制冷剂换热实现降温过程。
从冷水机组出来的37℃的冷却水经冷却水供水管到达冷却塔,经冷却塔冷却后降温后的32℃的冷却水再返回冷水机组冷却制冷剂,如此循环往复。
考虑到系统的稳定安全高效地运行,系统中配备补水系统,软化水系统,电子水处理系统等附属系统。
三负荷计算
采用面积冷指标法:
[1],本设计选用
。
根据空调冷负荷计算方法:
[2]
建筑面积A=10000×2=20000m2
根据查书,k的取值范围为7%-15%,本设计
值取10%[2]。
四冷水机组选择
根据标准,属于较大规模建筑,宜取制冷机组2台,而且两台机组的容量相同。
所以每台制冷机组制冷量Q’=Q/2=1045kw
根据制冷量选取制冷机组具体型号如下表:
附图:
名称
离心式制冷机组
型号
LSLXR123-1050
制冷量
1055KW
电功率/电压
224KW/380V
制冷剂
R123
制冷剂充注量
700kg
冷冻水系统
冷却水系统
进/出水温度(℃)
12/7
32/37
流量(m3/h)
181.4
266
扬程
4
3
接管通经(mm)
150
150
污垢系数(m2℃/KW)
0.086
0.086
水阻损失(MPa)
0.12
0.083
机组尺寸(长×宽×高)
3860mm×1810mm×2766mm
查得冷水机组的两端界面图如下:
其中,1为冷却水进水接口,2为冷却水出水接口,3为冷冻水进口接口,4为冷冻水出水接口。
五水力计算
管内流速的假定依据[2]P340
DN/mm
<250
>=250
出水管的流速m/s
1.5~2.0
2.0~2.5
进水管的流速m/s
1.0~1.2
1.2~1.6
1冷冻水循环系统水力计算;
(1)确定管径
假定冷冻水的进口流速为1.2m/s
d=103
[2]P811
L=0.0503×2=0.1008m3/s,
2台机组总管d1=327mm,取350mm,则管段流速为v=1.07m/s
水泵出水管:
假定冷冻水的出口流速为1.5m/s
d=103
L=0.1008m3/s,
2台机组总管d1=292.6mm,取300mm,则管段流速为v=1.428m/s
单台机组时
水泵的进水管:
假定流速为1.0m/s
d=103
L=0.0504m3/s,
单台机组管d1=253mm,取250mm,则管段流速为v=1.3m/s
水泵的出水管:
假定流速为1.5m/s
d=103
L=0.0504m3/s,单台机组管d1=207mm,取200mm,则管段流速为v=1.6m/s
(2)阻力计算
已知局部阻力损失ξ如下表:
止回阀
DN
40
50
200
250
300
ξ
3.9
3.4
0.1
0.1
0.1
焊接弯头90°
DN
200
250
300
350
ξ
0.72
0.18
0.87
0.89
截止阀
0.3
蝶阀
0.1—0.3
水泵入口
1.0
过滤器
2.0-3.0
除污器
4.0-6.0
水箱接管进水口
1.0
出水口
0.5
用到的三通
0.1
变径管
0.1-0.3
ΔP=ξ×ρv²/2
冷冻水系统中,根据平面图可得
弯头13个,三通3个
ΔP=16.18m
沿程阻力阻力损失公式
ΔP=R*l=R×L
R为比摩阻,L为总管长。
粗算按平均比摩阻R=250mmH2O/m计算,机房内,该冷冻水系统总管约长为50m,所以沿程阻力损失为ΔP2=1.25m
综上,冷冻水系统的总阻力损失为:
ΔP1+ΔP2=17.43m
2冷却水循环系统水力计算;
(1)确定管径
水泵进水管:
假定冷却水的进口流速为1.2m/s
d=103
L=0.0739×2=0.1478m3/s,2台机组总管d1=396mm,取400mm,则管段流速为v=1.178m/s
水泵出水管
假定冷却水的出口流速为2.0m/s
d=103
L=0.1478m3/s,2台机组总管d1=307mm,取300mm,则管段流速为v=2.09m/s
单台机组时
水泵的进水管:
假定流速为1.0m/s
d=103
L=0.0739m3/s,单台机组管d1=307mm,取300mm,则管段流速为1.05m/s
泵的出水管:
假定流速为2.0m/s
d=103
L=0.0739m3/s,单台机组管d1=217mm,取250mm,则管段流速为v=1.506m/s
(2)阻力计算
同理,在冷却水系统中,根据平面图可得
弯头9个,三通5个
每个泵上都有一个截止阀,一个蝶阀,一个止回阀,一个过滤器,一共有三个泵
每个机组有两个蝶阀,一个过滤器,一共两台机组
ξ=9×0.9+0.1×5+3×(0.3+0.1+0.1+2)+2×(2×0.1+2)+3×(1+0.5)+1=26
由于整套系统的流速基本保持在1.178m/s,ΔP=ξ×ρv²/2
ΔP=18.04m
沿程阻力阻力损失公式
ΔP=R*l=R×L
R为比摩阻,L为总管长。
粗算按平均比摩阻R=250mmH2O/m计算,机房内,该冷冻水系统总管约长为50m,所以沿程阻力损失为ΔP2=1.25m
综上,冷冻水系统的总阻力损失为:
ΔP1+ΔP2=19.29m
3补给水泵的水力计算
水泵进水管:
假定补给水泵的进口流速为1.2m/s
d=103
L=2×0.0503×1%=0.m3/s,2台机组总管d1=33mm,取35mm,则管段流速为v=1.07m/s
水泵出水管:
假定补给水泵的进口流速为1.5m/s
d=103
L=0.m3/s,2台机组总管d1=29mm,取30mm,则管段流速为v=1.43m/s
单台机组时
水泵的进水管:
假定流速为1.0m/s
d=103
L=0.0504×1%=0.m3/s单台机组管d1=25.3mm,取25mm,则管段流速为v=1.03m3/s
泵的出水管:
假定流速为1.5m/s
d=103
L=0.0504×1%=0.m3/s,单台机组管d1=20.7mm,取20mm,则管段流速为v=1.61m/s
六设备选择
1冷却塔的选择
冷却塔选用开放式冷却塔,且为逆流式冷却塔,特点是安装面积小,高度大,适用于高度不受限制的场合,冷却水的进水温度为32℃,出水温度为37℃,冷却塔的补给水量为冷却塔的循环水量的2%—3%
冷却塔的冷却水量和风量的数学计算表达式
G=3600Qc/(C△tw)[5]
△tw=tw1-tw2=37-32=5℃
Qc=1.3Q(活塞式制冷机组)
Qc—冷却塔冷却热量
Q—制冷机负荷
每台制冷机配一台冷却塔。
则Qc=1.3×1055=1371.5KW
每台冷却塔的水量计算:
G=3600Qc/(C△tw)=3600×1371.5÷(4.2×5)=2.3511×105kg/h=235.11m3/h
风量计算:
Q=
/
ts1—成都市空气调节室外计算湿球温度,查得22.6℃。
[3]
ts2=ts1+5℃=27.6℃
查焓湿图得Is1=87kJ/kgIs2=115kJ/kg[6]
所以Q=3600×1371.5÷4.2÷(115-87)=41984.7kg/h=32546.3m3/h(空气密度为1.29kg/m3)
选用2台型号一样的冷却塔。
选用CDBNL3系列低噪声型逆流冷却塔,型号为CDBNL3-300,主要参数如下:
型号
冷却水量
总高度
风量
风机直径
进水压力
直径DN
CDBNL3-300
300m3/h
5713mm
m3/h
3400mm
35kPa
5.0mm
2冷冻水和冷却水水泵的选择;
由已知的冷冻水和冷却水流量,初定泵给水方式为两用一备,而已定两台机组,现用两台泵给水,可近似选择水泵的流量为机组流量,水泵的杨程至少要满足层高和局部阻力。
综合考虑后,选择冷冻水泵的型号为:
200-400A,冷却水泵的型号为:
200-250(I)
两台水泵的性能参数如下:
型号
流量(m3/h)
杨程(m)
效率(%)
转速(r/min)
电机功率(kw)
必须气蚀余量(NPSH)
重量(kg)
200-400A
131
46.6
67
1450
37
3.5
462
187
44
74
234
38.3
70
200-250(I)
280
29.2
75
1450
30
4.0
475
400
24
80
520
20
72
下表为两台水泵的安装尺寸:
型号
外形尺寸
安装尺寸
进出口法兰尺寸
隔垫器
L
B
H
C1×B1
A
C2×B2
4-d1
D
D1
n-d
规格
H2
200-400A
860
595
1095
300×370
225
250×320
4-Φ22
Φ340
Φ295
12-Φ22
JGD3-3
345
200-250(I)
840
530
1110
300×370
240
250×320
4-Φ22
Φ340
Φ295
12-Φ22
JGD3-3
360
复核水泵扬程,冷冻水泵要求将水补给到楼层最高点,外加阻力损失,所以,最低扬程为3.5×5+17.43=34.93m选用的冷冻水泵扬程为44m,符合要求,同理复核冷却水泵扬程,也符合要求。
3软水器的选择
根据补水流量选用INNO系列双阀双罐同时供水软水器
型号
产水量(m3/h)
树脂填量
(L)
周期盐耗
(mm)
安装尺寸
(mm)
进出管径mm
INNO-350D
4-6
100
47
Φ350×2
100
4软化水箱及补水泵的选择;
根据要求,补水量为系统冷冻水量的0.5%~1%,补水频率为8小时1一次,每次2小时。
因此,计算补水量为
q1=n×t×Q1×1%
q1------单次补水量
n------机组台数
t------单次补水时长
Q1------冷冻水流量
注:
本设计中选用0.5%的设计参数
因此,补水量即软化水箱的体积为:
q1=V=2×181.4×0.5%×24÷3=14.512m3
取软化水箱的体积为15m3,选择其尺寸为2m×2.5m×3m
关于补水泵,选用方式为一用一备共两台,补水泵的流量为:
q2=q1÷n
所以,q2=7.256m3/h
即补水泵的流量为7.256m3/h。
根据流量选择补水泵为ISG40-250A,此型号的水泵性能参数如下:
型号
流量(m3/h)
杨程(m)
效率(%)
转速(r/min)
电机功率(kw)
必须气蚀余量(NPSH)
重量(kg)
40-250A
4.1
72
24
2900
5.5
2.3
98
5.9
70
28
7.8
65
27
安装尺寸:
型号
外形尺寸
安装尺寸
进出口法兰尺寸
隔垫器
L
B
H
C1×B1
A
C2×B2
4-d1
D
D1
n-d
规格
H2
40-250A
400
405
630
120×170
95
80×130
4-Φ14
Φ150
Φ110
4-Φ18
SD61-0.5
115
由冷冻水水力计算的方法,按假定流速法再次确定水泵安装前后干管尺寸和最终流速:
水泵进口:
流速1.73m/s钢管型号45×2.5(内径40mm)
水泵出口:
流速3.07m/s钢管型号34×2(内径30mm)
5分水器及集水器的选择;
分水器和集水器的流速选择范围为0.5-0.8m/s[4]P385
假定集水器的流速为0.8m/s
d=103
L=2×181.4=362.8m3/h=0.1008m3/sD=400.6mm,取400mm,则流速为0.8m/s
假设用户有三个,分三个支路,单个用户分的流量为0.0336m3/s
根据公式,d=103
算得每个用户接管的内管径为d=0.231m,选择钢管d=250mm,则流速为0.68m/s
假定分水器的流速为1.0m/s
d=103
L=2×181.4=362.8m3/h=0.1008m3/sD=358mm,取350mm,流速为1.05m/s
d=0.207m,选择钢管d=200mm,流速为1.07m/s
集水器:
包括补水管,冷却水进水泵管,用户回水管,以及旁通管,泄水管。
补水管
用户回水管
进水泵管
旁通管
管径mm
30
250
350
30
管内流速m/s
1.43
0.68
1.07
与阀门开度有关
分水器水器:
包括冷冻水进水管,用户出水管,以及旁通管,泄水管。
用户回水管
冷冻水进水管
旁通管
管径mm
200
300
30
管内流速m/s
1.07
1.428
与阀门开度有关
集水器的长度:
D1=30mm,D2=350mm,D3=250mm,D4=250mm,D5=250mm,D6=30mm(D1为补水管直径,D2为进冷却水泵直径,D3,D4,D5为用户回水管直径,D6为旁通管直径)
L1=D1+60=90mm,
L2=D1+D2+120=500mm,
L3=D2+D3+120=720mm,
L4=D3+D4+120=620mm,
L5=D4+D5+120=620mm
L6=D5+D6+120=400mm
L7=D6+60=90mm
总长度为L=L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7=3040mm
宽度为1.5dmax=525mm
分水器的长度:
D1=300mm,D2=200mm,D3=200mm,D4=200mm,D5=30mm(D1为冷冻水进水管直径,D2,D3,D4为用户管路直径,D5为旁通管直径)
L1=D1+60=360mm,
L2=D1+D2+120=620mm,
L3=D2+D3+120=520mm,
L4=D3+D4+120=520mm,
L5=D4+D5+120=360mm,
L6=D5+60=90mm
宽度为1.5dmax=450mm
总长度为L=L1+L2+L3+L4+L5+L6=2470mm
集水器和分水器一般会设置排污口的直径取DN40mm
6过滤器的选择;
根据管路直径选择对应的Y型过滤器。
冷冻水泵进水口直径d=300mm,所以过滤器选Y-300mm
冷却水泵进水口直径d=350mm,所以过滤器选Y-350mm
补给水泵进水口直径d=30mm,所以过滤器选Y-30mm
7电子水处理仪的选择;
电子水处理仪器选型:
按流量为266×2=532m3/h,选择最合适的电子水处理器,选择的型号为MHW-I-G10-1.6,性能参数如下:
规格型号
进口管径(mm)
最大流量(m3/h)
设备直径(mm)
功率(W)
重量(KG)
MHW-I-G10-1.6
350
580
393
200
99
8定压罐的选择
定压罐所定的压力为从集水器到用户最高处的水静压,根据层高和层数,确定最高点的压力,已知层高3.5m,共5层,所以,定压高度为:
3.5×5=17.5m,考虑到阻力损失,按20%备份,最终定压静水压力为17.5×1.2=21mH2O(约210kPa),选择定压罐的型号为:
SQL400-0.6,性能参数如下:
型号
容积(L)
工作压力(kPa)
直径(mm)
高度(mm)
SQL400-0.6
38
600
400
1200
七设计总结;
时间如白驹过隙,为期2周的课程设计很快就要结束了!
在这两周的课程设计中收获颇多,从最初的一片茫然到逐步设计画图,直至最后的按时按质按量完成任务,让我学到了很多以前不曾重视的知识!
在这期间,给我感触最深的就是时间紧,任务重,本来都以为两周的设计肯定能轻轻松松完成,结果等我们坐在电脑前面,才真正感受到设计的深刻。
很多时候,我们都不曾离开过椅子,着急的时候,连口水都顾不得了喝。
如此紧张的设计,终于在今天“竣工”了,看着自己画的图纸,虽然肯定会有些问题,但是感觉到慢慢的成就感。
这两周我们面对的最大问题就是资料紧缺,很多要查的数据,要算的东西,我们都无从下手。
很多有关的书籍,我们都没有借到,以至于刚开始的设计很被动,完全不知道从何开始。
到后来,有了老师的指点,有了同学互相传阅的资料,有了大家的通力合作,事情开始一点点有了眉目。
这次设计不仅检验了我们对所学知识的掌握,同时也锻炼了自己独立分析问题解决问题的能力,更重要的是感受到了与同学的团结协作和老师的帮助。
在设计过程中好多数据需要自己独立的去构思和查阅资料,在纷繁复杂的数据中,我们不但没有迷失自己,反而找到不同的处理方案。
设计是个精细活,在画图的时候,稍微一点马虎,就可能造成布局不完美,缺这少那的情况。
参考图纸,我们一点一点的完善自己的作品,虽然盯电脑盯得眼睛酸痛,但是仍仔仔细细的观察每个细节,力求做到完美。
当然,我在这次设计中也暴露出了很多知识上的漏洞,像流体力学,等专业课学的不扎实,以至于在设计管路的时候都不知道该如何处理数据。
希望在以后的学习中,能够严格要求自己,让所学知识成为自己的财富。
八参考文献
[1]陆耀庆编实用供热空调设计手册中国建筑工业出版社,1999
[2]电子工业部第十设计研究院主编.空气调节设计手册.北京:
中国建筑工业出版,2000
[3]电子工业部第十设计出版院编空气调节设计手册(第二版),2000
[4]陈沛霖等编.空调与制冷技术手册(第二版).上海:
同济大学出版社,1999
[5]陈沛霖编空气调节设计手册(第二版)同济大学出版社,1999
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