空調(diào)用冷凍站設(shè)計說明書

1、 青島理工大學(xué)空氣調(diào)節(jié)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)節(jié)用制冷技術(shù)進(jìn)行鞏固，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)境情況，選擇合適的冷凝器和蒸發(fā)器。再根據(jù)已有的設(shè)備資料，結(jié)合設(shè)計具體要求選擇合適的輔助設(shè)備：油分離器、高壓貯液器、集油器、氨液分離器、緊急泄氨器、空氣分離器、過濾器、閥門等。最后由工廠發(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

2、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)該注意統(tǒng)籌兼顧，有理有據(jù)。 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-4 1制冷壓縮機(jī)的型號與臺數(shù)的選擇-4 1.1冷凍站的冷負(fù)荷的確定-4 1.2制冷裝置型式的選擇-4 1.3 制冷工況的確定及理論計算-5 1.4 制冷壓縮機(jī)的型號及臺數(shù)的確定-6 2冷凝器的選擇-7 2.1冷凝負(fù)荷的確定-7 2.2傳熱溫差-8 2.3確定冷凝器的型號-7 3蒸發(fā)器的選擇-9 4 油分離器的選擇-10 5 貯液器的選擇 -10 6油器的選擇-11 7空氣分離器的選擇-11 8

3、急泄氨器的選擇-119過濾器的選擇-1110冷凍站設(shè)備及管路的平面布置-12 10.1冷凍站房的設(shè)計-12 10.2制冷設(shè)備的布置-1311管路和閥件的選擇計算-14 11.1管路計算-14 11.2排氣管道-16 11.3冷凝器到貯液器液體管道-18 11.4貯液器到蒸發(fā)器液體管道-20 11.5閥件的選擇-2212參考文獻(xiàn)-一 設(shè)計題目 空調(diào)用冷凍站的設(shè)計 二 設(shè)計目的 課程設(shè)計是“制冷技術(shù)”的主要教學(xué)環(huán)節(jié)之一，通過這一環(huán)節(jié)來達(dá)到了解冷凍站設(shè)計的內(nèi)容、程序和基本原則的目的，學(xué)習(xí)設(shè)計計算的步驟和方法，鞏固所學(xué)的理論知識和實際知識，以培養(yǎng)我們運用所學(xué)知識解決工程的能力。 三 原始資料 1 基本

4、資料：已知某廠空調(diào)樓所需總耗冷量為581.4kw（500,000kcal/h），以噴淋室為末端裝置，要求冷凍水溫為5，空調(diào)回水溫度為10，制冷系統(tǒng)以氨為制冷劑。 2 設(shè)計地點：烏魯木齊 3 水源： 由于地區(qū)水源緊張，冷卻水系統(tǒng)必須選用冷卻塔使用循環(huán)水。 4 室外氣象資料：夏季空調(diào)干球溫度為34.1，濕球溫度為18.5。四 設(shè)計內(nèi)容1 制冷壓縮機(jī)的型號與臺數(shù)的選擇 1.1 冷凍站的冷負(fù)荷的確定 QT=(1+A)Qy; 式中: QT制冷系統(tǒng)的總制冷量（KW）; Qy用戶實際所需要的制冷量（KW）; A冷損失附加系數(shù); 對于間接式制冷系統(tǒng)，A0.10.15。本課程設(shè)計屬于此類，取A0.11 =（1+

5、0.11）581.4=645.35kw 1.2 制冷裝置型式的選擇 本冷凍站設(shè)計采用活塞式制冷機(jī)，氨制冷劑，單級壓縮1.3 制冷工況的確定及理論計算 1.3.1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46。 所以 =5（46）=11.3.2 冷凝溫度 采用水冷式冷凝器時，冷凝溫度可用下式計算： 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)水溫度可按下式計算：=18.5+（）=21.5式中 當(dāng)?shù)叵募臼彝馄骄磕瓴槐ＷC

6、50小時的濕球溫度， 安全值。選用機(jī)械通風(fēng)冷卻塔，。立式殼管式冷凝器進(jìn)、出水溫差24 =21.5+3=24.5 =28 1.3.3 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58。 即 = +5=3+5=8 1.3.4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lgPh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。1.3.5 lgP-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

7、)；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=0.118135 m3/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

8、/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=0.9426149.098=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=0.94260.272135=0.25651m3/s； 制冷系數(shù)0的計算: 0=q0/w0=1105.477/149.095=7.415； 單位冷凝負(fù)荷qk的

9、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=0.94261254.545=1182.534kW； 逆卡諾循環(huán)制冷系數(shù)：c=Tc/(Tk-Tc)=(3.5+273)/(35-3.5)=8.778； 熱力完善度=0/c=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)不宜過多一般24臺,且系列應(yīng)相同，方便維修。 標(biāo)準(zhǔn)工況下的制冷量，換算公式 可查得=2.19,則657/2.19=300kw=25.8*kcal/h 由使用制冷工程設(shè)計手冊166頁查得選兩臺壓縮機(jī) 型號6

10、AW12.5(上冷) 標(biāo)況制冷15kcal/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=424/h=0.12/s 軸功率 6缸：36KW 配用電動機(jī)J-91-6 電功率P=(1.11.15) 取=1.0 6缸 P=1.136=39.6KW 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，因為冷卻水使用循環(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。 式中 Qk-冷

11、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 = =74KW 所以： Qk=174.42+74=248.42KW 2.2 傳熱溫差 式中： t1、t2-冷卻劑進(jìn)、出口溫度,； tk-冷凝溫度， 所以： =4.84冷卻劑流量：M=19.78kg/s 2.3 確定冷凝器的型號 Cp為制冷劑定壓比熱容:4.187kJ/(kgK) 根據(jù)推薦值假設(shè)冷凝器的單位熱負(fù)荷qt=3700kcal/(m2h)=4303.1w/m2; F=57.73; 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=70 則： =248420/70=3548.85w/m2; 噴淋密

12、度 ： 式中 Gw冷卻水量，Kg/h; dn管子內(nèi)徑，m; N管子根數(shù)。 則： 19.8/3.140.032125=1.58kg/m.s=5688kg/m.h 管內(nèi)強(qiáng)制對流放熱系數(shù) =513=9157.4w/.k NH3為37.9時,查其熱力性質(zhì)表,得: 導(dǎo)熱率=0.465w/(mK); 密度=582.6kg/m3; 潛熱=1108.665kJ/kg; 動力粘度=0.131510-3NS/m2 =2.822;制冷劑側(cè)放熱系數(shù) 0.925 10005w/.k冷凝器換熱系數(shù) 式中 c制冷劑的凝結(jié)放熱系數(shù)，w/m2.k； w冷卻劑的對流放熱系數(shù), w/m2.k； p 金屬管壁的厚度，mm； p 金屬

13、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 ； ； 代入得到K=613.37 （介于600700） (-金屬壁管的厚度，mm; -金屬壁管的導(dǎo)熱系數(shù), ; -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, m2K/w; Rf-水垢的熱阻, m2K/w);熱流密度: =K=613.375.88=360相對誤差： =1.6%=0.069m 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

14、 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1/21/3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： 式中 MR液體制冷劑循環(huán)量，Kg/h； v液體制冷劑比容，m3/Kg； 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V=0.4*=0.4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)

15、器等設(shè)備底部積存的潤滑油。通常幾套壓縮機(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250350KW(2030104kcal/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350600KW(3050104kcal/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(50104kcal/h)時，采用直徑為300mm的集油器一臺。本設(shè)計中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 空氣分離器的選擇 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

16、均設(shè)置空氣分離器（不凝性氣體分離器） 空氣分離器的選擇一般不進(jìn)行計算，而是根據(jù)經(jīng)驗選用。當(dāng)總制冷量在100104kcal/h(1163KW)以上時，采用Dg50（筒體直徑219mm）的空氣分離器；當(dāng)總制冷量在100410kcal/h(1163KW)以下時，采用Dg32（筒體直徑108mm）的空氣分離器。 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

17、離應(yīng)考慮安裝和檢修的方便，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150mm2、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。一般情況下管道間凈間距不小于200mm。3、設(shè)置管道時，除特殊要求外，一般情況下液體管道不應(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，一般情況下應(yīng)從主管底部接出。從汽體主管接出支管時，一般情況下應(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

18、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)符合下列要求：（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)坡向油分離器或冷凝器。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，在接管的水平管段上，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)的排氨口必須裝設(shè)排放管，排放管的出口，應(yīng)高于周圍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)該裝在冷凍站

19、外及便于操作的地點。10、浮球閥的接管需要考慮正常運轉(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 式中 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， 其中吸氣管流速u為1220m/S取u=15/S 由實用制冷工程設(shè)計手冊P554查得 =3.5mm =76mm(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

20、截止閥的當(dāng)量長度： 由實用制冷工程設(shè)計手冊P544查得 =340 ; 管路兩個焊接彎頭當(dāng)量長度： =60 ; 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 ; =9.272 ; =705mm 壓縮機(jī)進(jìn)口管道擴(kuò)大，其當(dāng)量長度； ; =2.049; =156mm=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 =9.292kpa; 每米當(dāng)量管長的允許壓力降pa/m (4)由實

21、用制冷工程設(shè)計手冊P547查得 =69.5mm76mm 選擇合理 6缸計算同4缸相似 =98mm 吸氣母管直徑d d=159mm 由實用制冷工程設(shè)計手冊P554查得 取 =5mm11.2 排氣管道 6缸壓縮機(jī)（1） 初選管徑d 其中吸氣管流速u為1525m/s取u=20m/s ； 由實用制冷工程設(shè)計手冊P554查得 =3mm =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 =340; 管路3個焊接彎頭當(dāng)量長度： =60; 管路中一個逆止閥當(dāng)

22、量長度： =80; 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 ; =1.29; =81mm 集油器進(jìn)口管道縮小，其當(dāng)量長度； ; =5.42; =336mm 集油器出口管道擴(kuò)大，其當(dāng)量長度； ; =13.2; =816mm 冷凝器進(jìn)口管道擴(kuò)大，其當(dāng)量長度； ; =18.56 ; =1151mm =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

23、 =19.871kpa 每米當(dāng)量管長的允許壓力降 (4)由實用制冷工程設(shè)計手冊P547查得 =59mm62mm 選擇合理6缸計算同4缸相似 =62mm吸氣母管直徑d d=108mm 由實用制冷工程設(shè)計手冊P554查得 取 =4mm11.3 冷凝器到貯液器液體管道（1）初選管徑d1 其中吸氣管流速u為40） 截止閥=7.2 （d=48）=0.01+0.044+13+7.22=17.454 =240.91+818.05+585.65=1211.28pa每米當(dāng)量管長的允許壓力降值 (4)由實用制冷工程設(shè)計手冊P547查得 =45mm48mm 選擇合理冷凝器出液管匯合的母管直徑 d=83.14mm 由實用制冷工程設(shè)計手冊P554查得 取 =3.5mm11.4貯液器到蒸發(fā)器液體管道 （1）初選管徑d1 其中液體管流速u為0.51.25m/s取u=0.8m/s (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