制冷課程設(shè)計(jì)報(bào)告說(shuō)明書(shū)

1、-. z前言本次設(shè)計(jì)的目的是為了對(duì)空氣調(diào)節(jié)用制冷技術(shù)進(jìn)展穩(wěn)固，通過(guò)前期上課的理論學(xué)習(xí)，進(jìn)展實(shí)踐。具體容是針對(duì)烏魯木齊地區(qū)，設(shè)計(jì)其適合的空調(diào)用冷凍站的。首先通過(guò)查閱當(dāng)?shù)氐母黜?xiàng)原始資料，然后，確定制冷機(jī)的工作工況，通過(guò)提供的冷負(fù)荷資料選定壓縮機(jī)的型號(hào)和臺(tái)數(shù)。綜合冷負(fù)荷、工作工況、當(dāng)?shù)氐乃|(zhì)和環(huán)境情況，選擇適宜的冷凝器和蒸發(fā)器。再根據(jù)已有的設(shè)備資料，結(jié)合設(shè)計(jì)具體要求選擇適宜的輔助設(shè)備：油別離器、高壓貯液器、集油器、氨液別離器、緊急泄氨器、空氣別離器、過(guò)濾器、閥門(mén)等。最后由工廠開(kāi)展規(guī)劃資料初步確定工廠尺寸，將設(shè)備進(jìn)展合理的布局。以求做到最經(jīng)濟(jì)合理的布置。并根據(jù)設(shè)備布局確定管道的布局，計(jì)算管道的直徑，給

2、管道配置相應(yīng)的閥門(mén)。以上即是此次設(shè)計(jì)的流程，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)該注意統(tǒng)籌兼顧，有理有據(jù)。 目錄 一 設(shè)計(jì)題目-4 二 設(shè)計(jì)目的-4 三 原始資料-=-4 四 設(shè)計(jì)容-4 1制冷壓縮機(jī)的型號(hào)與臺(tái)數(shù)的選擇-41.1冷凍站的冷負(fù)荷確實(shí)定-4 1.2制冷裝置型式的選擇-4 1.3 制冷工況確實(shí)定及理論計(jì)算-5 1.4 制冷壓縮機(jī)的型號(hào)及臺(tái)數(shù)確實(shí)定-6 2冷凝器的選擇-7 2.1冷凝負(fù)荷確實(shí)定-7 2.2傳熱溫差-82.3確定冷凝器的型號(hào)-7 3蒸發(fā)器的選擇-9 4 油別離器的選擇-10 5 貯液器的選擇 -10 6油器的選擇-11 7空氣別離器的選擇-118 急泄氨器的選擇-119過(guò)濾器的選擇-1110

3、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(jì)-12 10.2制冷設(shè)備的布置-1311管路和閥件的選擇計(jì)算-14 11.1管路計(jì)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(jì)題目空調(diào)用冷凍站的設(shè)計(jì) 二 設(shè)計(jì)目的 課程設(shè)計(jì)是制冷技術(shù)的主要教學(xué)環(huán)節(jié)之一，通過(guò)這一環(huán)節(jié)來(lái)到達(dá)了解冷凍站設(shè)計(jì)的容、程序和根本原則的目的，學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)計(jì)算的步驟和方法，穩(wěn)固所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)際知識(shí)，以培養(yǎng)我們運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決工程的能力。 三 原始資料 1 根本資料：*廠空調(diào)樓所需總耗冷量為680kw，以噴淋室為

4、末端裝置，要求冷凍水溫為7，空調(diào)回水溫度為12，制冷系統(tǒng)以氨為制冷劑。 2 設(shè)計(jì)地點(diǎn)： 3 水源： 由于地區(qū)水源緊，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(jì)容1 制冷壓縮機(jī)的型號(hào)與臺(tái)數(shù)的選擇1.1 冷凍站的冷負(fù)荷確實(shí)定 QT=(1+A)Qy;式中: QT制冷系統(tǒng)的總制冷量KW;Qy用戶實(shí)際所需要的制冷量KW; A冷損失附加系數(shù); 對(duì)于間接式制冷系統(tǒng)，A0.10.15。本課程設(shè)計(jì)屬于此類(lèi)，取A0.11=1+0.11550=610.5kw1.2 制冷裝置型式的選擇本冷凍站設(shè)計(jì)采用活塞式制冷機(jī)，氨制冷劑，單級(jí)壓縮1.3 制冷工況

5、確實(shí)定及理論計(jì)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(shí)，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(duì)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 =646=41.3.2 冷凝溫度 采用水冷式冷凝器時(shí)，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(duì)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：=18.5+=21.5式中當(dāng)?shù)叵募臼彝馄骄磕瓴槐ＷC50小時(shí)的濕球溫度，平安值。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

6、汽溫度一般與壓縮機(jī)吸汽管的長(zhǎng)短和保溫情況有關(guān)，通常以氨為制冷劑時(shí)，吸汽溫度與蒸發(fā)溫度的差值不大于58。 即 =+5=4+3=7 1.3.4再冷溫度tr.c對(duì)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(gè)制冷的理論循環(huán)；并進(jìn)展循環(huán)的理論計(jì)算。1.3.5 lgP-h上理論循環(huán)的計(jì)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(diǎn)1為壓縮機(jī)吸入狀態(tài)點(diǎn)t1=t0=3.5；1-1為過(guò)熱過(guò)程(t1=8.5)；2為制冷劑出壓縮機(jī)時(shí)狀態(tài)點(diǎn)(由過(guò)1的等熵線和壓力為Pk的等壓線來(lái)確定)；4為制冷劑出冷凝器的狀態(tài)點(diǎn)(t4=tk=35) 2確定壓力：P1= P0=489.178k

7、pa；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(jì)算單位質(zhì)量制冷量q0的計(jì)算:q0=h1-h4=1472.635-365.188=1105.477kJ/kg；單位容積制冷量qv的計(jì)算:qv=q0/v1=1105.477/0.272135= 4062.237kJ/kg；制冷劑質(zhì)量流量qm的計(jì)算:qm=QT/q0=1042/1105.477=0.9426kg/s；單位理論

8、壓縮功w0的計(jì)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(jì)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(jì)算:qv=qmv1=0.94260.272135=0.25651m3/s；制冷系數(shù)0的計(jì)算: 0=q0/w0=1105.477/149.095=7.415；單位冷凝負(fù)荷qk的計(jì)算:qk=h2-h1=1621.733-367.188=1254.545kJ/kg；冷凝器熱負(fù)荷Qk的計(jì)算:Qk=qmqk=0.94261254.545=1182.534kW；逆卡諾循環(huán)

9、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(hào)及臺(tái)數(shù)確實(shí)定 擇制冷壓縮機(jī)時(shí)，臺(tái)數(shù)一般選24臺(tái),且系列應(yīng)一樣，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(jì)手冊(cè)166頁(yè)查得選兩臺(tái)壓縮機(jī) 型號(hào)6AW12.5(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：36

10、KW 配用電動(dòng)機(jī)J-91-6 電功率P=(1.11.15) 取=1.0 6缸 P=1.136=39.6KW2 冷凝器的選擇2.1 冷凝負(fù)荷確實(shí)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(lèi)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(tái)數(shù)參考?jí)嚎s機(jī)的臺(tái)數(shù)，暫取兩臺(tái)。式中 Qk-冷凝器熱負(fù)荷；Q0-制冷機(jī)冷負(fù)荷；Pi-壓縮機(jī)指示一臺(tái)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

11、以： =4.84冷卻劑流量：M=19.78kg/s 2.3 確定冷凝器的型號(hào) 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(cè),選擇立式冷凝器LN-70(第一冷凍機(jī)廠)2臺(tái);冷凝面積F=70 則： =248420/70=3548.85w/m2; 噴淋密度 ： 式中 Gw冷卻水量，Kg/h; dn管子徑，m; N管子根數(shù)。 EMBED Equation.KSEE3 * MERGEFORMAT 則： 19.8/3.140.032125=1.58kg/m.s=5688kg/m.h

12、管強(qiáng)制對(duì)流放熱系數(shù) =513=9157.4w/.k NH3為37.9時(shí),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(dòng)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(duì)流放熱系數(shù), w/m2.k；p 金屬管壁的厚度，mm；p 金屬管壁的導(dǎo)熱系數(shù)，w/m2.k；A0、Ai、A 分別為金屬管的外、和平均外表積，m2;Roil油膜的熱阻，0.00035 0.0006m2.k/w; Rf 水垢的熱阻。由傳

13、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,和平均外表積，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(duì)誤差： =1.6%=0.069m 由制冷與空調(diào)設(shè)備手冊(cè)607頁(yè)查得 選擇兩臺(tái)型號(hào)SYF-80 北冷式5 貯液器的選擇 貯液器的容積是按制冷劑循環(huán)量進(jìn)展計(jì)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(shí)制冷劑總循環(huán)量1/21/3的計(jì)算；2考慮到制冷劑受熱膨脹可能帶來(lái)的危險(xiǎn)，貯液器

14、貯存制冷劑的最大量不超過(guò)本身容積的80。貯液器的容積可按下式計(jì)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(jì)算值的大小，可選用單臺(tái)或多臺(tái)并聯(lián)使用的貯液器，本設(shè)計(jì)中采用一臺(tái)貯液器V=0.4*=0.4由制冷與空調(diào)設(shè)備手冊(cè)538頁(yè)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)器等設(shè)備底部積存的潤(rùn)滑油。通常幾套壓縮機(jī)可共用一個(gè)集油器目前國(guó)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(shí)，采用直徑為150mm的集油器一臺(tái)；

15、當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)工況下的制冷量為350600KW(3050104kcal/h)時(shí)，采用直徑為200mm的集油器一臺(tái)；當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)工況下的制冷量大于600KW(50104kcal/h)時(shí)，采用直徑為300mm的集油器一臺(tái)。本設(shè)計(jì)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(cè)626頁(yè) 選擇JY-150北冷集油器7 空氣別離器的選擇 對(duì)于氨活塞式制冷系統(tǒng)，為減少排出空氣時(shí)氨的消耗量，一般均設(shè)置空氣別離器不凝性氣體別離器 空氣別離器的選擇一般不進(jìn)展計(jì)算，而是根據(jù)經(jīng)歷選用。當(dāng)總制冷量在100104kcal/h(1163KW)以上時(shí)，采用Dg50筒體直徑219mm的空氣別離器；當(dāng)總制冷量在

16、100410kcal/h(1163KW)以下時(shí)，采用Dg32筒體直徑108mm的空氣別離器。 本設(shè)計(jì)中 Q=30032的，在室外安裝時(shí)應(yīng)設(shè)置有遮陽(yáng)設(shè)施10.3管道布置管路布置應(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、不影響室采光、通風(fēng)及門(mén)窗的啟閉。非沿墻敷設(shè)的架空水平管道，其安裝高度由室地坪至管底經(jīng)過(guò)人行通道時(shí)，不應(yīng)小于2米。管道距墻、柱的距離應(yīng)考慮安裝和檢修的方便，對(duì)保溫管道還應(yīng)考慮保溫層的厚度。一般管道外外表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(shí)，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

17、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(shí)，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(shí)，一般情況下應(yīng)從主管底部接出。從汽體主管接出支管時(shí)，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時(shí)，應(yīng)根據(jù)保溫層的厚度設(shè)置經(jīng)過(guò)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)符合以下要求：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； 制冷壓縮機(jī)排汽管坡度，不得小于0.01，應(yīng)坡向油別

18、離器或冷凝器。7、殼管式冷凝器至貯液器之間的液體管流速不應(yīng)超過(guò)0.5m/s，在接收的水平管段上，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)置平安閥。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?chē)?0米最高建筑物的屋脊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)該裝在冷凍站外及便于操作的地點(diǎn)。10、浮球閥的接收需要考慮正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，液體能通過(guò)過(guò)濾器、浮球閥而進(jìn)入蒸發(fā)器。在浮球檢修或過(guò)濾器清洗時(shí)，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(jì)算 11.1管路計(jì)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

19、流量，kg/s ； U流體速度， m/s； d 管子徑 ， 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(mài)為1220m/S取u=15/S 由實(shí)用制冷工程設(shè)計(jì)手冊(cè)P554查得=3.5mm =76mm(2)確定管路的當(dāng)量總長(zhǎng) 最不利管路管長(zhǎng)：480+2193+4995+2200+300=10173mm 管路上兩個(gè)直通截止閥的當(dāng)量長(zhǎng)度： 由實(shí)用制冷工程設(shè)計(jì)手冊(cè)P544查得 =340 ; 管路兩個(gè)焊接彎頭當(dāng)量長(zhǎng)度：=60 ; 蒸發(fā)器出口管道縮小，其當(dāng)量長(zhǎng)度： 由實(shí)用制冷工程設(shè)計(jì)手冊(cè)P544查得 ; =9.272 ; =705mm 壓縮機(jī)進(jìn)口管道擴(kuò)大，其當(dāng)量長(zhǎng)度； ; =2.049;

20、=156mm=10173+51680+9120+705+156=71934mm(3)每米當(dāng)量管長(zhǎng)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(duì)應(yīng)飽和壓力P=498.47kpa 壓縮機(jī)吸氣溫度3.5 對(duì)應(yīng)飽和壓力P=489.178Kpa=9.292kpa; 每米當(dāng)量管長(zhǎng)的允許壓力降pa/m (4)由實(shí)用制冷工程設(shè)計(jì)手冊(cè)P547查得 =69.5mm76mm 選擇合理 6缸計(jì)算同4缸相似 =98mm 吸氣母管直徑d d=159mm 由實(shí)用制冷工程設(shè)計(jì)手冊(cè)P554查得 取=5mm11.2 排氣管道 6缸壓縮機(jī)初選管徑d其中吸氣管流速u(mài)為1525m/s取u=20m/s ； 由實(shí)

21、用制冷工程設(shè)計(jì)手冊(cè)P554查得=3mm =62mm(2)確定管路的當(dāng)量總長(zhǎng) 最不利管路管長(zhǎng)：6284+700+1588+500+4240+7650+1966=22928mm 管路上4個(gè)直通截止閥的當(dāng)量長(zhǎng)度： 由實(shí)用制冷工程設(shè)計(jì)手冊(cè)P544查得 =340; 管路3個(gè)焊接彎頭當(dāng)量長(zhǎng)度：=60; 管路中一個(gè)逆止閥當(dāng)量長(zhǎng)度：=80; 壓縮機(jī)出口管道縮小，其當(dāng)量長(zhǎng)度： 由實(shí)用制冷工程設(shè)計(jì)手冊(cè)P544查得 ; =1.29; =81mm 集油器進(jìn)口管道縮小，其當(dāng)量長(zhǎng)度；; =5.42; =336mm 集油器出口管道擴(kuò)大，其當(dāng)量長(zhǎng)度；; =13.2; =816mm 冷凝器進(jìn)口管道擴(kuò)大，其當(dāng)量長(zhǎng)度；;=18.5

22、6 ; =1151mm=10173+84320+4960+81+336+816+1151=125752mm(3)每米當(dāng)量管長(zhǎng)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(duì)應(yīng)飽和壓力P=1388.383kpa壓縮機(jī)吸氣溫度36.4 對(duì)應(yīng)飽和壓力P=1408.254Kpa=19.871kpa 每米當(dāng)量管長(zhǎng)的允許壓力降 (4)由實(shí)用制冷工程設(shè)計(jì)手冊(cè)P547查得 =59mm62mm 選擇合理6缸計(jì)算同4缸相似 =62mm吸氣母管直徑d d=108mm 由實(shí)用制冷工程設(shè)計(jì)手冊(cè)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(mài)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(zhǎng)的允許壓力降值(4)由實(shí)用制冷工程設(shè)計(jì)手冊(cè)P547查得 =45mm48mm 選擇合理冷凝器出液管集合的母管直徑 d=83.14mm 由實(shí)用制冷工程設(shè)計(jì)手冊(cè)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(mài)為0.51.25m/s取u=0.8m/s (2)確定管路的當(dāng)量總長(zhǎng) 最不利管路管長(zhǎng)：708+1380+2930+800+2580+6628+2187