制冷机房设计计算书概要.docx
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制冷机房设计计算书概要
制冷系统计算书
姓名:
牛凡
班级:
建环1301
学号:
201302440120
2016年5月
1.项目概况
某建筑的空调系统总需冷量300kW,要求供/回水温度7/12℃,已知现有冷却水,供/回水温度32/37℃,环境空气温度35℃。
2.项目要求
设计一套制冷系统来满足建筑需冷要求,并绘制制冷系统流程图。
3.制冷剂、润滑油和载冷剂
3.1.制冷剂:
R717(NH3)
纯氨对润滑油无不良影响,但有水分时,会降低冷冻油的润滑作用;氨在润滑油中的溶解度很小,油进人系统后,会在换热器的传热表面上形成油膜,影响传热效果,因此在氨制冷系统中往往设有油分离器。
氨液的密度比润滑油小,运行中油会逐渐积存在贮液器、蒸发器等容器的底部,可以较方便地从容器底部定期放出;
纯氨对钢铁无腐蚀作用,但当氨中含有水分时将腐蚀铜和铜合金(磷青铜除外),故在氨制冷系统中对管道及阀件均不采用铜和铜合金;
氨与水可以以任意比例互溶,形成氨水溶液,在低温时水也不会从溶液中析出而造成冰堵的危险,所以氨系统中不必设置干燥器。
但水分的存在会加剧对金属的腐蚀,所以氨中的含水量仍限制在≤0.2%的范围内
单位容积制冷能力大,蒸发压力和冷凝压力适中,制冷效率高;
ODP=0,GWP=0,LCGWP+LCODP×10^5=0<100,满足环境友好性,对大气臭氧层无破坏作用;
3.2润滑油:
CP-1009-68
适合用来润滑该制冷系统所使用的压缩机;
与制冷剂流体之间存在恰当的可混合性和可溶性。
有高度的化学稳定性,包含有抗氧化,耐腐蚀,低倾点及抗泡的添加剂。
3.3载冷剂:
水
性质稳定,安全可靠,无毒害和腐蚀作用,流动传热性较好,容易获得。
但是相对而言凝固点较高,适用于工作于工作温度在0℃以上的高温载冷系统中,如空调设备。
4.制冷设备选择
4.1制冷工况的确定
(1)蒸发温度:
4℃
蒸发温度取值理由:
用于冷却水或盐水的蒸发器,被冷却液体的温度降可取5~8℃,蒸发温度比被冷却液体的出口温度低2~3℃。
被冷却液的出口温度为7℃,故蒸发温度范围为4℃~5℃。
(2)冷凝温度:
40℃
冷凝温度取值理由:
对于水冷式冷凝器,冷凝温度和冷却水进口温度差取7~14℃,冷却水进出口温差取4~10℃;故冷凝温度范围为39~46℃,在此冷凝温度选择为40℃。
(3)压缩机的吸汽温度:
4℃
由于压缩机吸气管短且有保温材料,故压缩机吸气过热度可忽略。
即取压缩机的吸汽温度为4℃
(4)再冷度:
5℃
4.2压缩机型号的确定
该制冷系统的理论循环图如下:
关键状态点的热力参数:
蒸汽压缩式制冷系统
工况点
温度(℃)
绝对压力(MPa)
比焓(KJ/kg)
比熵[KJ/(kg/K)]
比容(m3/kg)
1
4
0.5
1467
5.60
0.25
2
90
1.6
1640
5.60
0.1042
3
40
1.6
391
1.55
0.001724
3'
35
1.6
372
1.65
0.00169
4
4
0.5
391
1.48
0.001739
4'
4
0.5
372
1.60
0.001709
制冷理论循环的热力计算:
单位质量制冷能力:
单位容积制冷能力:
制冷剂质量流量:
制冷剂体积流量:
冷凝负荷:
压缩机理论耗功率:
理论制冷系数:
制冷效率:
再冷器负荷:
实际循环热力计算:
容积效率:
假设以下参数都不发生改变:
轴功率:
指示功率:
电动机输出功率:
实际压缩存在损失,压缩机电动机的输入功率:
冷凝负荷:
实际制冷系数:
实际制冷效率:
根据系统的制冷量以及轴功:
压缩机选型:
JZLGA系列螺杆制冷压缩机组
型号:
16系列
该型号16系列的压缩机,相比12.5系列,制冷量大大超出了需要值,但是12.5系列不能满足轴功率的要求,相比计算所得轴功率偏小,为了使轴功率满足要求,故选择了16系列。
它的各个主要参数如下表所示:
制冷量
654.0kW
机组
轴功率
115.5kW
压缩机
压缩机形式
开启式喷油螺杆制冷压缩机
转子名义直径
160mm
理论输气量
580
吸气阀口径
100mm
排气阀口径
80mm
能量调节方式
无级调节
能量调节范围
10-100%
电动机
型号(空调工况)
功率(空调工况)
125kW
重量(空调工况)
700kg
电源
3P,380V,50Hz
4.3冷凝器型号的确定
冷凝负荷:
冷凝器形式:
水冷式卧式壳管式冷凝器。
平均传热温差:
冷凝器的传热系数:
传热面积:
冷凝器型号确定Ⅰ型DWN-90冷凝器,换热面积为90
,满足要求。
4.4蒸发器型号的确定
蒸发器形式:
满液式卧式壳管蒸发器
平均传热温差计算:
计算法得到K值,公式如下:
由课本表4-11,满液式卧式壳管,氨-水的传热系数范围为550~650
初步确定K=
传热面积:
q的范围为2300-3500
,这里初步定为3000
;
传热面积F=100m2
根据传热面积(蒸发面积)100m2,初步确定蒸发器型号DWZ-110(蒸发面积为110m2)
4.5其他辅助设备的选型
(1)油分离器的设计计算
查设计手册,取型号为YFA-125的油分离器,其缸径D=616mm..
(2)集油器:
制冷量为300kW.选择D219+D325.
(3)气液分离器设计计算
又,筒体气流速度小于0.5m/s,
得到外径:
;
选择气液分离器型号为:
AFA-100,外径为516mm,满足要求。
(4)贮液器设计计算
贮液器的容积是按制冷剂循环量进行计算的。
贮液器贮存制冷剂的最大量按每小时制冷剂总循环量1/2~1/3的计算;考虑到制冷剂受热膨胀可能带来的危险,贮液器贮存制冷剂的最大量不超过本身容积的80%。
故此处V=2m3,查设计手册,选用型号为ZA-2.5的贮液器一台。
(5)过滤器
氨液过滤网流速小于0.07~0.1m/s,氨气过滤网流速1~1.5m/s.
过滤器用来清除制冷剂中的机械杂质;过滤器、干燥器结构都比较简单,一般制造厂都成套配给,设计中也可按管径的大小来选用。
氨液过滤器型号为YG32。
(6)不凝性气体分离器:
空气分离器的选择一般不进行计算,而是根据经验选用。
系统总制冷量为300kw,在750KW以下,故采用空气分离器,型号为KF-12。
5.管路、阀件选择计算
5.1吸气管管径计算
初选管径
管径的初选值可以按流速来定,一般吸气管流速为12~20m/s,这里先假定吸气管制冷剂流速w=14m/s,由之前的计算可知单个制冷剂管道的制冷剂质量流量qm=0.274Kg/s,又密度为4Kg/m3,则得
初选管径80mm.
吸气管管路的当量总长为10m,10000mm.
吸气管单位当量管长允许压力将98Pa/m.
根据允许的每米当量管长的压力降和制冷剂流量查取有关附图,得管径d=32mm,故说明初选管径合适,即吸气管管径为80mm.
5.2排气管管径的计算
管径的初选值可以按流速来定,一般排气管流速为15~25m/s,这里先假定排气管制冷剂流速w=16m/s,由之前的计算可知单个制冷剂管道的制冷剂质量流量qm=0.274Kg/s,则由:
m
初选管径50mm.
排气管当量总长为20m,
排气管单位当量管长允许压力降为196pa/m.
根据允许的每米当量管长的压力降和制冷剂流量查取有关附图,得管径d=60mm,故说明初选管径不合适,排气管管径为60mm.
5.3液体管管径的计算
(1)从冷凝器到贮液器
管径的初选值可以按流速来定,一般供液管流速小于0.5m/s,这里假定供液管制冷剂流速w=0.3m/s,从冷凝器到贮液器相只有一个总管,由之前的计算可知单个制冷剂管道的制冷剂质量流量qm=0.274Kg/s,则由:
初选管径为50mm.
液体管路当量总长20m,
液体管单位当量允许压力降98pa.
根据允许的每米当量管长的压力降和制冷剂流量查取有关附图,得管径d=30mm,,即从冷凝器到贮液器管管径=50mm.
(2)从贮液器到蒸发器
管径的初选值可以按流速来定,一般供液管流速为0.5~1.25m/s,这里先假定供液管制冷剂流速w=0.8m/s,由之前的计算可知单个制冷剂管道的制冷剂质量流量q=0.274Kg/s,则由
初选管径30mm,
根据允许的每米当量管长的压力降和制冷剂流量查取有关附图,得管径d=30mm,说明所选管径合适,即从贮液器到蒸发器管管径=30mm。
管路压力降确定
根据实际所选管径,以及制冷剂流量,查线算图得到实际比摩阻,可以确定实际管路压力降。
管径mm
长度m
单位管长压力降Pa
管路压力降
吸气管
80
10
40
400
排气管
60
20
184
3680
冷凝器到贮液器
30
0
122.5
2450
贮液器到蒸发器
30
20
122.5
2450
5.4阀件的选择计算
浮球式膨胀阀的选择计算:
制冷剂种类:
氨;
蒸发器形式:
满液式卧式壳管
节流装置形式:
浮球式膨胀阀
蒸发器型号为DWZ-110;与其对应的浮球阀型号为:
FQ1-50.
6.制冷系统流程图
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