冷凍機房設計

1、冷凍機房設計 20122012 屆屆 建工系建工系 系系專專 業(yè)業(yè): : 建筑環(huán)境與設備工程建筑環(huán)境與設備工程學學 號號: : 120807041208120807041208 學生姓名學生姓名: : 指導教師指導教師: : 董圓圓董圓圓 完成日期 2015 年 1 月 1 日石家莊鐵道大學四方學院課程設計2目 錄第一章 設計任務.31.1 建筑資料.31.2 設計任務.31.3 設計步驟.3第二章 制冷機房.42.1 制冷機房的位置選擇 .42.2 冷水機組的選擇 .42.2.1 冷水機組的裝機容量.52.2.2 冷水機組的臺數(shù).52.2.3 冷水機組的類型.52.3 冷卻塔的選擇 .62.

2、4 水泵的選擇.62.4.1 冷凍水泵的選擇.62.4.2 冷卻水泵的選擇.72.5 補水定壓裝置的選擇 .72.6 分集水器的選擇.82.7 水處理設備的選擇.92.7.1 軟水器和軟化水箱.92.7.2 水處理儀.9第三章 水力計算.103.1 沿程阻力.103.2 局部阻力.103.3 總阻力.103.4 水力計算.103.5 水力計算表格.11石家莊鐵道大學四方學院課程設計3第一章 設計任務1.1 建筑資料 1.2 設計任務本樓建筑面積為 15000m2，建筑高度為 54.3m，一至三層為公共區(qū)域，主要包括大廳、餐廳、超市等，一層層高 5.1 米，二層層高4.5 米，三層層高 5.1

3、米，四至十四層為客房，層高為 3.6m，本樓空調冷負荷 QL=1740KW,空調熱負荷為 QR=1500KW.本工程設計范圍和內(nèi)容為本樓的空調用冷熱源系統(tǒng)設計1.3 設計步驟查閱資料，確定制冷機房設計冷負荷(1)選擇定型冷水機組并確定臺數(shù)定型冷水機組有風冷冷水機組和水冷冷水機組兩大類，水冷冷水機組又有蒸汽壓縮式冷水機組和吸收式冷水機組兩種，通過技術經(jīng)濟分析確定所選用的冷水機組種類。(2)選擇冷卻塔材質推薦使用玻璃鋼，注意冷卻塔的設計條件應與冷水機組匹配，否則應進行修正。(3)布置冷卻水管道、冷凍水管道確定管徑，并進行阻力計算，選擇過濾器、電子水處理儀、集水器、分水器(用戶 4 個環(huán)路)等。(4

4、)選擇冷卻水泵和冷凍水泵根據(jù)流量和揚程進行確定，并考慮備用泵。(5)選擇確定定壓補水設備(6)編寫設計計算說明書石家莊鐵道大學四方學院課程設計4(7)繪制機房平面圖、系統(tǒng)圖和局部詳圖石家莊鐵道大學四方學院課程設計5第二章 制冷機房制冷機房是整個中央空調系統(tǒng)的冷(熱)源中心,同時又是整個中央空調系統(tǒng)的控制調節(jié)中心。中央機房一般由冷水機組、冷水泵、冷卻水泵、集水缸、分水缸和控制屏、換熱器等裝置組成。2.1 制冷機房的位置選擇制冷機房通?？拷照{機房，氟利昂制冷設備可以設置在空調機房內(nèi)，規(guī)模小的制冷機房一般附設在其他建筑內(nèi)，規(guī)模較大的制冷機房(特別是氨制冷機房)宜單獨修建。制冷機房應設置在靠近空氣調

5、節(jié)負荷中心，一般應充分利用建筑物的地下室。對于超高層建筑，也可設在設備層或屋頂上。由于條件所限不宜設在地下室時，也可以設在裙房或與主建筑分開獨立設置。本設計中采用氟利昂制冷設備，因本工程中有地下室可利用故為節(jié)省空間，制冷機房設置在地下室二層。2.2 冷水機組的選擇冷水機組是整個空調系統(tǒng)的心臟，為整個系統(tǒng)提供冷水且關系到整個空調系統(tǒng)的日常運行情況。因此空調系統(tǒng)冷水機組的選擇是一個很重要的過程。一般在選擇制冷機時應考慮以下幾方面的因素。機組性能、規(guī)格適合使用要求。如供冷溫度、單機制冷量、設備承壓能力等。能源及能耗供應方便和經(jīng)濟。如電源、熱泵或油、氣源供應的可能性，電、熱、冷綜合利用的可能性、經(jīng)濟性

6、。對周圍環(huán)境危害的影響要小。如噪聲、振動的影響范圍；所用制冷劑的毒性、安全性對周圍環(huán)境的危害程度；ODP 值和 GWP 值要小。運行可靠、操作圍護方便，以及一次性投資和經(jīng)常運行費用的綜合分析比較，對企業(yè)的經(jīng)濟效益高，社會效益好。所以，選擇何種制冷機，應根據(jù)項目的具體情況及條件進行綜合分析比較。石家莊鐵道大學四方學院課程設計62.2.1 冷水機組的裝機容量本設計中的冷水系統(tǒng)是間接式系統(tǒng)，系統(tǒng)冷負荷總計 1740kW，對其冷負荷附加至 1.14。冷水機組的負荷為Q=1.141740=1983.6kW2.2.2 冷水機組的臺數(shù)制冷機組一般以選用 24 臺為宜，中小型規(guī)模宜選用 2 臺，較大型可選用

7、3 臺，特大型可選用 4 臺。機組之間要考慮其互為備用和輪換使用的可能性。同一站房內(nèi)可采用不同類型、不同容量的機組搭配的組合式方案，以節(jié)約能耗。并聯(lián)運行的機組中至少應選擇一臺自動化程度較高，調節(jié)性能較好，能保證部分負荷下能高效運行的機組。選擇活塞式冷水機組時，宜優(yōu)先選用多機頭自動聯(lián)控的冷水機組4。綜合考慮本設計選用兩臺冷水機組，每臺裝機容量為 991.8kW。2.2.3 冷水機組的類型常用的冷水機組有壓縮式和吸收式。其中壓縮式制冷機組又分為離心式、活塞式和螺桿式?？紤]到本工程中沒有較為方便余熱可供利用故本設計選用電動壓縮式冷水機組。冷水機組的冷卻方式有風冷冷卻和水冷冷卻兩種方式。風冷冷水機組宜

8、用于干球溫度較低或晝夜溫差較大，缺乏水源地區(qū)的中小型空調制冷系統(tǒng)2。故本設計采用水冷冷水機組。螺桿式冷水機組還具有結構簡單、緊湊、重量輕、易損件少，可靠性高，維修周期長；在低蒸發(fā)溫度或高壓縮比工況下仍可單機壓縮；采用滑閥裝置，制冷量可在 10100%范圍內(nèi)進行無極調節(jié)，并可在無負荷條件下啟動；對濕行程不敏感，當時蒸汽或少量液體進入機內(nèi)，沒有液擊的危險；排氣溫度低，主要由油溫控制，對基礎要求通常不需要采用隔振措施等。參考麥克維爾單螺桿式冷水機組的樣本，本設計選則的機組型PFS-300.2。其性能參數(shù)如下： -1 表 2PFS-300.2 機組技術參數(shù)制冷量(kW)冷凍水流量(l/s)冷凍水壓降(

9、kPa)冷卻水流量(l/s)冷卻水壓降(kPa)制冷劑1028.349.248.857.451.9R134a石家莊鐵道大學四方學院課程設計72.3 冷卻塔的選擇冷卻塔是制冷系統(tǒng)中將熱量轉移到大氣的設備，選用時應根據(jù)其熱工性能和周圍環(huán)境對噪聲、漂水等方面的要求總和分析比較。常用的冷卻塔有玻璃鋼和鋼筋混凝土兩種。玻璃鋼冷卻塔具有冷效高，占地面積小，輕巧，節(jié)能等優(yōu)點，目前應用廣泛6。中小型制冷劑的冷卻水量一般在 65500m3/h 之間，在冷卻塔系列中屬于中等水量，而逆流式冷卻塔熱交換率高于橫流式，故多選用逆流式冷卻塔2。因此本設計采用逆流式玻璃鋼冷卻塔，將冷卻塔防置在屋頂。根據(jù)選用的冷水機組得出其

10、冷卻水量為 57.4l/s，即 206.64m3/h。據(jù)此參照宜興市裕泰華有限公司的電子樣本，本設計選用型號為 DBNL3-200 低噪聲型逆流玻璃鋼冷卻塔。其技術參數(shù)如下：表 2-2 DBNL3-250 低噪聲型逆流式玻璃鋼冷卻塔技術參數(shù)冷卻水量(m3/h)風量(m3/h)進水壓壓力(104Pa)電機功率(kW)直徑(m)2501343003.267.54.22.4 水泵的選擇2.4.1 冷凍水泵的選擇 泵的選擇應依據(jù)泵的流量和揚程進行選擇，對于一次冷水泵的流量應為所對應的冷水機組的冷水量，并附加 5%10%的富裕量。泵的臺數(shù)應按冷水機組的個數(shù)一一對應。閉式循環(huán)一次泵的揚程為管路、管件阻力、

11、冷水機組的蒸發(fā)器和末端設備的表冷器阻力之和，并應附加 5%10%的富裕量。本設計中有兩臺冷水機組，故選用兩臺冷凍水水泵。單機冷水機組的冷水量為49.2l/s 即 154.44 m3/h 考慮附加 5%，則每臺泵的流量為Q=1.05154.44=162.162m3/h本設計中最不利環(huán)路的損失 150kPa，冷水機組蒸發(fā)器的損失為 24.3kPa，機房的損失為 46.7 kPa，考慮附加 10%，則水泵的揚程為H=1.1(150+46.7+24.3)=243.1 kPa即泵的揚程為 24.31m 水柱參照廣州恒星冷凍機械制造有限公司的電子樣本，本設計選用的冷卻水泵的型號為 6SAP-8，兩臺使用，

12、一臺備用，其技術參數(shù)如下表 2-3 6SAP-8型水泵技術參數(shù)流量(m3/h)揚程(m)效率(%)電機功率(kW)轉速(r/min)必需汽蝕余量(m)石家莊鐵道大學四方學院課程設計819350843729804.42.4.2 冷卻水泵的選擇冷卻水泵的臺數(shù)宜按冷水機組一一對應，流量應按冷水機組技術資料確定，并附加 5%10%的富裕量。冷卻水泵的揚程由冷卻水系統(tǒng)阻力(管道、管件、冷凝器阻力之和)，冷卻塔積水盤水位(設置冷卻水箱時為水箱最低水位)至冷卻塔布水器的高差，冷卻塔布水器所需壓力組成，并附加 5%10%的富裕量1。本設計選用兩臺冷卻水泵，單機冷水機組的冷卻水流量為 57.4l/s，即 206

13、.64 m3/h，考慮 5%的附加，則每臺泵的流量為Q=1.05206.64=216.972m3/h冷卻水系統(tǒng)的阻力為 24.3 kPa，冷凝器阻力為 27.4 kPa，冷卻塔進水壓力為32.6kPa，冷卻塔積水盤至布水器的高差為 3.5m，考慮泵揚程附加 10%，則冷卻泵的揚程為H=1.1(24.3+27.4+32.6+35)=131.23 kPa即 13.12m 水柱，參照廣州恒星冷凍機械制造有限公司的電子樣本，本設計選用的冷卻水泵的型號為 10SAP-6JA，其技術參數(shù)如下：表 2-4 10SAP-6JA 型水泵技術參數(shù)流量(m3/h)揚程(m)效率(%)電機功率(kW)轉速(r/min

14、)必需汽蝕余量(m)30036.976.4759803.32.5 補水定壓裝置的選擇(1)一般采用開式膨脹水箱定壓方式。膨脹水箱的有效容積為膨脹水量pV與調節(jié)水量tV之和。膨脹水量pV=Vct式中， 水的膨脹系數(shù)，取 0.0005； CV系統(tǒng)水容量（L） ； t水的平均溫差，冷水取 15，熱水取 45。估算時膨脹量pV：冷水約 0.1L/kW；熱水取 0.3L/kW調節(jié)水量tV為補水泵 3min 的流量，且保持水箱調節(jié)水位不小于 200mm；最次水位應高于系統(tǒng)最高點 0.5m 以上膨脹管應接在循環(huán)泵吸入側總管上，膨脹管上不應有任何截斷裝置 ，膨脹管按下表確定石家莊鐵道大學四方學院課程設計9表

15、2-5 膨脹管的選取系統(tǒng)冷負荷（kW）7000膨脹管（DN）2025405070(2)當采用開式膨脹水箱有困難時，可設置閉式隔膜膨脹水罐或補水泵變頻定壓方式。(3)系統(tǒng)的小時泄漏量為系統(tǒng)水容量的 1%,系統(tǒng)補水量取系統(tǒng)水容量的 2%，全空氣冷凍水系統(tǒng)的系統(tǒng)水容量為 0.400.55l/m2 ，取 1，則水容量為L=115000=15000L系統(tǒng)補水量為 Q=150002%=300l/h 即 0.3m3/h補水點宜設在循環(huán)水泵的吸入段，補水泵流量取補水量的 2.55 倍，補水泵的揚程應比系統(tǒng)靜止時的補水點壓力高 3050KPa。取補水量的 3 倍則補水泵的流量為Q=30.3=0.9 m3/h揚程

16、為 H=54.3+4=58.3m開式膨脹水箱的有效容積為 0.106m3對于閉式膨脹水箱，總容積為)1 (tVV (2-1)式中，tV調節(jié)水量，取補水泵 3min 的水量系數(shù)一般取 0.650.85，取=0.7，則 V=0.54/20/(1-0.7)=0.09 m3參照陜西三維能源設備有限公司的樣本，選取落地式膨脹水箱的型號為NZGP0.81-5025，其相關參數(shù)如下：表 6-7 NZGP0.81-5025型落地式膨脹水箱參數(shù)泵流量(m3/h)泵揚程(m)調節(jié)容積(m3)供水管徑10600.45DN892.6 分集水器的選擇分水器起到向各分路分配水流量的作用。集水器起到由各分路、環(huán)路匯集水流石

17、家莊鐵道大學四方學院課程設計10量的作用。分水器和集水器是為了便于連接各個水環(huán)路的并聯(lián)管道而設置的，起到均壓作用，以使流量分配均勻。分集水器的直徑應按總流量通過時的斷面流速(0.51.0m/s)初選，并應大于最大接管開口直徑的 2 倍。本設計中總流量為 162.1622+0.85=325.174 m3/h，假定流速為 0.5 m/s 則，分集水器直徑為14. 35 . 036003022D=0.339m=339mm （此處有錯誤）取 DN=400mm2.7 水處理設備的選擇2.7.12.7.1 軟水器和軟化水箱空調補水應經(jīng)軟化處理，并宜設軟化水箱，儲存補水泵 0.51.0h 的水量1。根據(jù)補水

18、量，參照陜西三維能源設備公司的樣本，設計選用的是 SN-0.5A-BLL-T 型全自動軟水器，軟水流量為 0.85m3/h。軟化水箱儲存 1.0h 補水泵的水量則其容積為 Q=0.85m3選用南京貝特暖通空調設備公司容積為 1m3的水箱。2.7.22.7.2 水處理儀根據(jù)冷凍水的流量和冷卻水的流量，參照南京貝特暖通空調設備公司的樣本，均選用型號為 TTD-250F 的全自動電子處理儀。 石家莊鐵道大學四方學院課程設計11第三章 水力計算3.1 沿程阻力Pm=l/d 2/2=lR式中，沿程摩擦阻力系數(shù)； l管道長度，m； d管道直徑，m； 流體密度，kg/m3； 管道斷面平均流速，m/s； R單位比摩阻，Pa/m。3.2 局部阻力水流動時遇彎頭、三通及其他配件時，因摩擦及渦流耗能而產(chǎn)生的局部阻力為：Pj= 2/2 式中，局部阻力系數(shù)3.3 總阻力P=Pm+Pj3.4 水力計算首先對管段進行編號（管段編號圖見附錄） ，測量出各管段長度，在水力計算器輸入各管段流量，計算算出局部阻力損失和沿程阻力損失。在系統(tǒng)圖中標出各管路的管徑。石家莊鐵道大學四方學院課程設計123.5 水力計算表格表 3-1 水管水力計算表序號負荷(kW)流量管徑管長(m)(m/s)R(Pa/m)Py(Pa)動壓(Pa)Py+Pj(Pa)11993342.3DN300 22.3321.26491059796104529