第3章-冷庫制冷系統(tǒng)的設(shè)計課件

制冷專業(yè)核心課程

冷庫設(shè)計與運行南京化工職業(yè)技術(shù)學院機械系制冷專業(yè)核心課程

冷庫設(shè)計與運行南京化工職業(yè)技術(shù)學院機械系13.3制冷壓縮機及設(shè)備的選型計算

12345冷凝器選型計算制冷壓縮機選型計算冷卻設(shè)備選型計算輔助設(shè)備選型計算節(jié)流裝置選型計算3.3制冷壓縮機及設(shè)備的選型計算12345冷凝器選型計算23.3.1制冷壓縮機選型計算選型原則主要工作參數(shù)確定選型計算臺數(shù)、系列、使用條件蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、吸氣溫度、過冷溫度、中間溫度單極制冷壓縮機雙級制冷壓縮機3.3.1制冷壓縮機選型計算選型原則主要工作參數(shù)確定選型計3第3章-冷庫制冷系統(tǒng)的設(shè)計課件4一、制冷壓縮機選型原則機房壓縮機BECDA所選機器制冷量大于或等于機械負荷選擇臺數(shù)合適盡量同系列壓力比超過8或10時選雙級注意在壓縮機的使用條件內(nèi)一、制冷壓縮機選型原則機房壓縮機BECDA所選機器制冷量大5二、基本參數(shù)的確定冷凝溫度tk蒸發(fā)溫度to資料BA吸氣溫度t1’C過冷溫度t4’D間接冷卻系統(tǒng)：比載冷劑溫度低5℃。直接冷卻系統(tǒng)：比庫房溫度低10℃左右。可通過蒸發(fā)溫度確定取決于冷凝器的形式、冷卻方式和冷卻介質(zhì)的溫度。單級氨系統(tǒng)：比過冷器進水溫度高3℃。雙級系統(tǒng)：比中間溫度高3～5℃。二、基本參數(shù)的確定冷凝溫度tk蒸發(fā)溫度to資料BA吸氣溫6雙級壓縮系統(tǒng)中間壓力和中間溫度的確定1）比例中項計算法

2）經(jīng)驗公式計算法雙級壓縮系統(tǒng)中間壓力和中間溫度的確定1）比例中項計算法27雙級壓縮系統(tǒng)3）經(jīng)驗查圖法

雙級壓縮系統(tǒng)3）經(jīng)驗查圖法8三、單級制冷壓縮機選型計算三、單級制冷壓縮機選型計算9單級壓縮機選型計算步驟4、選型3、計算2、確定1、匯總各蒸發(fā)系統(tǒng)的機械負荷確定工作參數(shù)計算出所需的理論輸氣量根據(jù)廠家提供的技術(shù)參數(shù)和性能曲線確定壓縮機的型號、臺數(shù)。單級壓縮機選型計算步驟4、選型3、計算2、確定1、匯總各蒸發(fā)10（1）以壓縮機的理論輸氣量選型

（1）以壓縮機的理論輸氣量選型11（2）以壓縮機的標準工況制冷量選型壓縮機的制冷量隨運行工況變化而不同，為了以統(tǒng)一的工況表示壓縮機的制冷量，因此國家規(guī)定了標準工況壓縮機產(chǎn)品樣本中的制冷量為標準工況下的制冷量，而由冷負荷計算所求得的機械負荷是設(shè)計工況下所需的制冷量，因此，不能用機械負荷直接選取壓縮機，而應把折算成標準工況下的制冷量。（2）以壓縮機的標準工況制冷量選型壓縮機的制冷量隨運行工況12（3）根據(jù)壓縮機性能曲線選型壓縮機廠對其制造的各種壓縮機都要在實驗臺上針對其某種制冷劑和一定的工作轉(zhuǎn)速，測出不同工況下的制冷量和軸功率，并據(jù)此作出壓縮機的性能曲線，附在產(chǎn)品說明書中。在壓縮機選型時，先確定設(shè)計參數(shù)，然后根據(jù)設(shè)計參數(shù)和壓縮機性能曲線，可確定壓縮機的型號和臺數(shù)。（3）根據(jù)壓縮機性能曲線選型壓縮機廠對其制造的各種壓縮機都要13例題選型確定設(shè)計工況下的qr和λ的值。根據(jù)tz=-10℃，t1=35℃，查表、查圖分別得qr=2588.2kJ/m3，λ=0.75。已知：某氨制冷系統(tǒng)，蒸發(fā)溫度為-10℃，冷凝溫度為35℃，機械負荷Φj=185000W，試對制冷壓縮機進行選型計算。

代入數(shù)據(jù)確定參數(shù)將已知數(shù)據(jù)帶入公式Ｖ

=3.6×185000/(0.75×2588.2)m3/h=343.1m3/h查得，一臺6AW10型制冷壓縮機的理論輸氣量為190.2m3/h，選兩臺6AW10型制冷壓縮機可滿足，即：V=2×190.2m3/h=380.4m3/h解：

(1)理論輸氣量法例題選型確定設(shè)計工況下的qr和λ的值。根據(jù)tz=-10℃14例題在設(shè)計工況下，8AS10壓縮機制冷量為125kW,

折合成6AW10壓縮機制冷量為93.75kW選2臺制冷量為93.75×2=187.5kW，也滿足計算負荷的需要(2)性能曲線法例題在設(shè)計工況折合成選2臺制冷量為93.75×2(2)性15(1)配組雙級壓縮機的選型計算：四、雙級壓縮機的選型計算配組雙級壓縮機的選型，關(guān)鍵是確定雙級壓縮機在設(shè)計工況下運行時的中間溫度，前面提到的最佳中間溫度是在理想條件下求得的數(shù)值，故不能直接用最佳中間溫度確定制冷循環(huán)，而應根據(jù)高低壓級壓縮機理論排氣量之比用圖解法求出中間溫度。然后根據(jù)確定高、低壓級的理論輸氣量之比，由此再據(jù)機械負荷選擇高壓級和低壓級壓縮機的型號和臺數(shù)。(1)配組雙級壓縮機的選型計算：四、雙級壓縮機的選型計算161.配組雙級壓縮機的選型計算：四、雙級壓縮機的選型計算（1）根據(jù)設(shè)計工況的蒸發(fā)溫度和冷凝溫度按式（3-19）計算得出的最佳中間溫度，假定兩個中間溫度、（一般取－5℃、+5℃），在壓焓圖上作出制冷循環(huán)的過程線，如圖3-17所示，并分別查出兩個不同中間溫度條件下相關(guān)的狀態(tài)參數(shù)（2）分別求出高低壓級的輸氣系數(shù)

（3）按表3-28的格式，分別求出兩個中間溫度下組成的制冷循環(huán)計算項目1.配組雙級壓縮機的選型計算：四、雙級壓縮機的選型計算（17第3章-冷庫制冷系統(tǒng)的設(shè)計課件18第3章-冷庫制冷系統(tǒng)的設(shè)計課件191.配組雙級壓縮機的選型計算：四、雙級壓縮機的選型計算（4）以中間溫度為縱坐標，以壓縮機的理論輸氣量之比為橫坐標作坐標圖。1.配組雙級壓縮機的選型計算：四、雙級壓縮機的選型計算（201.配組雙級壓縮機的選型計算：四、雙級壓縮機的選型計算（5）根據(jù)最佳中間溫度，在坐標圖上找出相應的理論輸氣量之比。參照高低壓級的輸氣量的大致范圍，選擇高低壓級壓縮機，并使所選壓縮機的理論輸氣量之比盡量與接近，然后按所選定的壓縮機的理論輸氣量之比由坐標圖上查出相應的中間溫度，這個中間溫度是與所選壓縮機相配的最適中間溫度。1.配組雙級壓縮機的選型計算：四、雙級壓縮機的選型計算（211.配組雙級壓縮機的選型計算：四、雙級壓縮機的選型計算（6）通過試算求得中間溫度后，結(jié)合冷凝溫度和蒸發(fā)溫度作出實際制冷循環(huán)圖，查出各有關(guān)參數(shù)進行熱力計算，以便驗算所選壓縮機在設(shè)計工況條件下的制冷量。如制冷量大于系統(tǒng)的機械負荷，那么所選壓縮機滿足設(shè)計要求。但若超過量太大，則應選較小制冷量的壓縮機重新核算。如壓縮機在設(shè)計工況下的制冷量小于系統(tǒng)的機械負荷，則必須重新選型，直至滿足設(shè)計要求。1.配組雙級壓縮機的選型計算：四、雙級壓縮機的選型計算（22以上的選型計算實際更著重于配組雙級機的選型計算。在選用單機雙級壓縮機時，因為高低壓缸的容積比，即兩級壓缸的輸氣量之比已為確定的值，有時也可直接由產(chǎn)品樣本選型。因為我國生產(chǎn)的單機雙級壓縮機的產(chǎn)品樣本上制冷量的工況條件是：蒸發(fā)溫度-30~-35℃，冷凝溫度35~40℃，設(shè)計工況條件一般不會超出此范圍，所以在選型時可省略繁瑣的中間溫度計算，直接根據(jù)系統(tǒng)的機械負荷和設(shè)計工況以及選機原則，由產(chǎn)品樣本確定所選機器的型號和臺數(shù)，一般可滿足設(shè)計要求。以上的選型計算實際更著重于配組雙級機的選型計算。在選用單機雙23以上的壓縮機選型計算是以活塞式壓縮機為原型來考慮的，如果是螺桿式壓縮機的選型，基本計算過程是一樣的在選型時應特別注意以下幾點：

①單級螺桿式制冷壓縮機的經(jīng)濟壓縮比為4.7~5.5,在此范圍內(nèi)經(jīng)濟性最佳。②單級螺桿式制冷壓縮機不宜用于我國南方地區(qū)的低溫工況。③蒸發(fā)溫度在－20℃以下時，單級螺桿式壓縮機的運行經(jīng)濟性差。蒸發(fā)溫度越低，效率越低，能耗越大，長期運行會帶來能源的過量消耗，并使壓縮機過早損壞。以上的壓縮機選型計算是以活塞式壓縮機為原型來考慮的，如果是螺24④優(yōu)先選擇帶經(jīng)濟器的螺桿式壓縮機。帶經(jīng)濟器的螺桿式壓縮機有較寬的運轉(zhuǎn)條件，單級壓縮比大，比雙級螺桿式制冷系統(tǒng)容易控制，系統(tǒng)簡單，占地面積??；與單級螺桿式壓縮機相比，優(yōu)越性更加明顯。④優(yōu)先選擇帶經(jīng)濟器的螺桿式壓縮機。帶經(jīng)濟器的螺桿式壓縮機有較25第3章-冷庫制冷系統(tǒng)的設(shè)計課件263.3.2冷凝器的選型計算3.3.2冷凝器的選型計算271.冷凝器選型原則空氣式冷凝器水源比較緊張、冷藏車小型氟利昂系統(tǒng)臥式冷凝器用于水量充足，水溫較低，水質(zhì)較好的地區(qū)蒸發(fā)式冷凝器設(shè)備費和維修費最高，但運行節(jié)水節(jié)能。蒸發(fā)式冷凝器缺水地區(qū)，水質(zhì)較差時須進行處理立式冷凝器用于水源豐富，水質(zhì)較差，水溫較高地區(qū)冷卻水為循環(huán)水時，立、臥式水量要求可忽略淋澆式冷凝器空氣濕球溫度低，水源不足或水質(zhì)較差地區(qū)建庫地區(qū)的水溫、水質(zhì)、水量及氣候條件，機房布置，還要考慮運行費用和一次投資。1.冷凝器選型原則空氣式冷凝器臥式冷凝器蒸發(fā)式冷凝器蒸發(fā)式冷28第3章-冷庫制冷系統(tǒng)的設(shè)計課件29第3章-冷庫制冷系統(tǒng)的設(shè)計課件30第3章-冷庫制冷系統(tǒng)的設(shè)計課件31第3章-冷庫制冷系統(tǒng)的設(shè)計課件32第3章-冷庫制冷系統(tǒng)的設(shè)計課件332.冷凝負荷計算

(1)單級壓縮制冷循環(huán)冷凝器的負荷：

2.冷凝負荷計算冷凝器的負荷：34

2.冷凝負荷計算

(2)雙級壓縮制冷循環(huán)冷凝器的負荷：

2.冷凝負荷計算冷凝器的負荷：35對于既有單級又有雙級壓縮的制冷循環(huán)，冷凝負荷為單、雙級壓縮回路冷凝負荷之和。對于既有單級又有雙級壓縮的制冷循環(huán)，冷凝負荷為單、雙級壓縮回36

3.冷凝面積計算式中A——

冷凝器傳熱面積，單位為m2；

Φk——冷凝負荷，單位為W；

K——

冷凝器傳熱系數(shù)，單位為W/（m2·℃）；

qF——冷凝器熱流密度，單位為W/m2；△tm——對數(shù)平均溫度差，單位為℃。3.冷凝面積計算式中A——冷凝器傳熱面積，單37根據(jù)上述方法，求出冷凝器冷卻面積后，即可利用產(chǎn)品樣本或說明書直接確定出冷凝器的型號、臺數(shù)。

根據(jù)上述方法，求出冷凝器冷卻面積后，即可利用產(chǎn)品38冷卻設(shè)備是制冷系統(tǒng)中排管、冷風機和其他類型蒸發(fā)器的總稱，是制冷系統(tǒng)中產(chǎn)生冷效應的低壓換熱設(shè)備。選型步驟：選擇型式→計算冷卻面積→確定具體的型號和臺（組）數(shù)。3.3.3冷卻設(shè)備的選型計算冷卻設(shè)備是制冷系統(tǒng)中排管、冷風機和其他類型蒸發(fā)器的總稱，是制391.型式的選擇冷卻間、凍結(jié)間和冷卻物冷藏間：應采用冷風機.凍結(jié)物冷藏間：宜選用冷風機；食品無良好包裝時，可采用頂排管、墻排管.根據(jù)不同食品的凍結(jié)工藝要求選用合適的凍結(jié)設(shè)備.包裝間：室溫高于-5℃時宜選用冷風機，低于-5℃時應選用排管。冰庫：光滑頂排管。1.型式的選擇40第3章-冷庫制冷系統(tǒng)的設(shè)計課件41第3章-冷庫制冷系統(tǒng)的設(shè)計課件42

2.冷卻面積

式中A——

冷卻設(shè)備傳熱面積，單位為m2；

Φs——冷卻設(shè)備負荷，單位為Ｗ；Ｋ——

冷卻設(shè)備傳熱系數(shù)，單位為W/（m2·℃）；△t

——

庫房空氣溫度與蒸發(fā)溫度之差，單位為℃。2.冷卻面積式中A——冷卻設(shè)備傳熱面積43冷排管結(jié)構(gòu)冷排管結(jié)構(gòu)44第3章-冷庫制冷系統(tǒng)的設(shè)計課件453.3.4輔助設(shè)備選型計算面積或體積流速、直徑供液設(shè)備或貯液器必須保證一定面積或液位，保證壓縮機運行安全。

氣體分離設(shè)備必須保證氣體的流速足夠低。中冷器油分器氨泵排液桶低壓循環(huán)桶貯液器氨液分離器3.3.4輔助設(shè)備選型計算面積或體積流速、直徑供液46根據(jù)桶徑和冷卻面積選型。用于雙級壓縮制冷系統(tǒng)，冷卻低壓機排氣，將冷凝后的飽和液體過冷，分離低壓機排氣所夾帶的潤滑油及液滴。1、中間冷卻器根據(jù)桶徑和冷卻面積選型。用于雙級壓縮制冷系統(tǒng)，1、中間冷卻器47(1)中間冷卻器桶徑式中λ——

高壓機輸氣系數(shù)；

V——

高壓機理論輸氣量，單位為m3/h；

W——

中間冷卻器內(nèi)的氣體流速，一般不大于0.5m/s；

dZj——

中間冷卻器內(nèi)徑，單位為m。

(1)中間冷卻器桶徑48(2)蛇形盤管冷卻面積式中

A——

蛇形盤管所需的傳熱面積，單位為m2；

ΦZj——

蛇形盤管的熱流量，單位為W；△td——

蛇形盤管的對數(shù)平均溫度差，單位為℃；

K——

蛇形盤管的傳熱系數(shù)。(2)蛇形盤管冷卻面積49

(3)中間冷卻器選型根據(jù)計算求得的djz、A，從產(chǎn)品樣本中選取同時滿足djz、A的中間冷卻器的型號、臺數(shù)。(3)中間冷卻器選型50根據(jù)桶徑選型。主要是確定油分離器的直徑，以保證制冷劑在油分離器內(nèi)的流速符合分油的要求，達到良好的分油效果。2、油分離器根據(jù)桶徑選型。主要是確定油分離器的直徑，以保證制冷劑在油分離51式中

dy——

油分離器的直徑，單位為m；

λ——壓縮機輸氣系數(shù)，雙級壓縮時為高壓級壓縮機的；

V——壓縮機理論輸氣量，單位為m3/h

（雙級壓縮時為高壓級壓縮機的）;W——油分離器內(nèi)氣體的流速。

式中dy——油分離器的直徑，單位為m；52貯液器以體積選型。又稱高壓儲液桶，用于儲存由冷凝器來的高壓液體制冷劑，以適應冷負荷變化時制冷系統(tǒng)中所需制冷劑循環(huán)量的變化，并起到液封的作用。3、高壓貯液器貯液器以體積選型。又稱高壓儲液桶，用于儲存由冷凝器來的高壓液53式中V

——

儲液器體積，單位為m3；∑qm——

制冷裝置中每小時制冷劑液體的總循環(huán)量，單位為kg；

v

——

冷凝溫度下液體的比體積，單位為m3/kg；

——

儲液器的體積系數(shù)；

β——

儲液器的液體充滿度，宜取70%。大系統(tǒng)可選多臺儲液器并聯(lián)使用，并聯(lián)時最好選用相同型號的，安裝時貯液桶頂部水平。式中V——儲液器體積，單位為m3；54氨液分離器有機房、庫房之分，均以桶徑選型。氣液分離，防止壓縮機發(fā)生液擊現(xiàn)象。4、氨液分離器氨液分離器有機房、庫房之分，均以桶徑選型。氣液分離，防55

機房氨液分離器:

式中d——機房氨液分離器的直徑，單位為m；

λ——壓縮機輸氣系數(shù)，雙級壓縮時為低壓級壓縮機；

V——壓縮機理論輸氣量，雙級壓縮時為低壓級壓縮機，單位為m3/h；

W——氨液分離器內(nèi)氣體流速，一般采用0.5m/s。機房氨液分離器:56根據(jù)桶徑選型。氣液分離，防止壓縮機發(fā)生液擊現(xiàn)象；將蒸氣分離，只讓液氨進入蒸發(fā)器；保持一定的液位，利用高差向蒸發(fā)器供液。氨液分離器

庫房氨液分離器:

根據(jù)桶徑選型。氣液分離，防止壓縮機發(fā)生液擊現(xiàn)象；氨液分離器57式中d

——

庫房氨液分離器直徑，單位為m；

v——

蒸發(fā)溫度相對應的飽和蒸氣比體積，單位為ｍ3/kg；

qm——

通過氨液分離器的氨液量，單位為kg/h；

w

——

氨液分離器內(nèi)氣體流速，一般采用0.5m/s。式中d——庫房氨液分離器直徑，單位為m；58根據(jù)桶徑和體積選型。液泵供液系統(tǒng)的專用設(shè)備，儲存并給液泵提供低壓液體，對庫房回氣進行氣液分離，兼作排液桶。5、低壓循環(huán)桶根據(jù)桶徑和體積選型。液泵供液系統(tǒng)的專用設(shè)備，5、低壓循環(huán)桶59式中

dd——

低壓循環(huán)桶的直徑，單位為m；

V——

壓縮機理論輸氣量，雙級壓縮時為低壓級壓縮機，單位為m3/h；

λ——

壓縮機輸氣系數(shù)，雙級壓縮同上；

w——

低壓循環(huán)桶內(nèi)氣體流速；

ξ——

截面積系數(shù)；

n——

低壓循環(huán)桶氣體進氣口的個數(shù)。低壓循環(huán)桶桶徑式中dd——低壓循環(huán)桶的直徑，單位為m；低壓循環(huán)桶桶60低壓循環(huán)桶體積1）上進下出式供液系統(tǒng)式中

V

——低壓循環(huán)桶體積，單位為m3；

θq——冷卻設(shè)備設(shè)計注氨量體積的百分比(%)；

Vq——冷卻設(shè)備的體積，單位為m3；

Vh——回氣管體積，單位為m3。低壓循環(huán)桶體積1）上進下出式供液系統(tǒng)612）下進上出式供液系統(tǒng)式中

V/q

——

各冷間中冷卻設(shè)備注氨量最大一間蒸發(fā)器的總體積，單位為m3；

qv

——

一臺氨泵的流量，單位為m3/h；

tb

——

氨泵由啟動到液體自系統(tǒng)返回低壓循環(huán)桶的時間;

Vh

——

回氣管體積，單位為m3。2）下進上出式供液系統(tǒng)626、氨泵氨泵的選型應從流量、揚程、吸入壓頭三方面考慮。6、氨泵氨泵的選型應從流量、揚程、吸入壓頭三方面考慮。63(1)流量式中qv——

氨泵的體積流量，單位為m3/h；

nx——

再循環(huán)倍數(shù)；

qz——

氨泵所供同一蒸發(fā)溫度的氨液蒸發(fā)量，單位為kg/h；

vz——

蒸發(fā)溫度下飽和氨液的比體積，單位為m3/kg。(1)流量式中qv——氨泵的體積64(2)揚程氨泵的排出壓力必須克服泵出口至蒸發(fā)器進液口的沿程及局部阻力損失、泵中心至最高蒸發(fā)器進液口的靜壓阻力損失、加速度阻力損失等。蒸發(fā)器節(jié)流閥前應維持足夠的壓力，以克服蒸發(fā)器及回氣管的阻力損失，并有一定裕量使多余氨液順利流回低壓循環(huán)桶。

(2)揚程65(3)氨泵的吸入壓頭 各種型式的氨泵根據(jù)自身的結(jié)構(gòu)有各自的氣蝕余量。氣蝕余量為泵不發(fā)生氣蝕所必須的吸入壓頭，稱為凈正吸入壓頭(NPSH)。NPSH是泵性能中一個重要參數(shù)，數(shù)據(jù)由制造廠提供。(3)氨泵的吸入壓頭66根據(jù)體積選型，使其能容納各冷間中排液量最多的一間蒸發(fā)器的排液量。暫時存放蒸發(fā)器沖霜和其他設(shè)備的排液。7、排液桶根據(jù)體積選型，使其能容納各冷間中排液量最多的一間蒸發(fā)67其體積計算：式中

V

——

排液桶體積，單位為m3；

V1——

冷卻設(shè)備制冷劑容量最大一間的冷卻設(shè)備的總體積，單位為m3；

Φ——

冷卻設(shè)備灌氨量的百分比；

Β——

排液桶液體充滿度，一般取0.7。

其體積計算：式中V——排液桶體積，單位為m3；683.3.5節(jié)流機構(gòu)選型計算節(jié)流裝置位于冷凝器（或儲液器）和蒸發(fā)器之間，從冷凝器來的高壓制冷劑液體經(jīng)節(jié)流閥后進入蒸發(fā)器中。節(jié)流裝置起節(jié)流降壓，調(diào)節(jié)制冷劑流量的作用。節(jié)流裝置的選型主要以閥門的容量為依據(jù)，選型時考慮閥前后壓力差及其他因素，以制冷能力選定其型號。3.3.5節(jié)流機構(gòu)選型計算節(jié)流裝置位于冷凝器691.手動節(jié)流閥選型時根據(jù)閥前后壓力差、閥門所處制冷回路的制冷量(稍大于實際制冷量，下同)，確定閥門的通徑，選擇與之相對應的節(jié)流閥型號。1.手動節(jié)流閥702.浮球閥用于具有自由液面的蒸發(fā)器、中間冷卻器和氣液分離器供液量的自動調(diào)節(jié)。浮球閥一般根據(jù)制冷系統(tǒng)制冷量的大小來選用。2.浮球閥71

3.熱力膨脹閥普遍用于氟利昂制冷系統(tǒng)中。它能根據(jù)蒸發(fā)器出口處制冷劑蒸發(fā)過熱度的大小自動調(diào)節(jié)閥門的開度，達到調(diào)節(jié)制冷劑供液量的目的，使制冷劑的流量與蒸發(fā)器的負荷相匹配。熱力膨脹閥適用于沒有自由液面的蒸發(fā)器。選配主要是根據(jù)制冷量大小、制冷劑種類、節(jié)流前后的壓力差、蒸發(fā)器管內(nèi)制冷劑的流動阻力等因素，利用熱力膨脹閥性能參數(shù)表來確定膨脹閥的型式和規(guī)格型號，應考慮20%～30%的余量。3.熱力膨脹閥72第3章-冷庫制冷系統(tǒng)的設(shè)計課件73第3章-冷庫制冷系統(tǒng)的設(shè)計課件74第3章-冷庫制冷系統(tǒng)的設(shè)計課件75ThankYou!ThankYou!76制冷專業(yè)核心課程

冷庫設(shè)計與運行南京化工職業(yè)技術(shù)學院機械系制冷專業(yè)核心課程

冷庫設(shè)計與運行南京化工職業(yè)技術(shù)學院機械系773.3制冷壓縮機及設(shè)備的選型計算

12345冷凝器選型計算制冷壓縮機選型計算冷卻設(shè)備選型計算輔助設(shè)備選型計算節(jié)流裝置選型計算3.3制冷壓縮機及設(shè)備的選型計算12345冷凝器選型計算783.3.1制冷壓縮機選型計算選型原則主要工作參數(shù)確定選型計算臺數(shù)、系列、使用條件蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、吸氣溫度、過冷溫度、中間溫度單極制冷壓縮機雙級制冷壓縮機3.3.1制冷壓縮機選型計算選型原則主要工作參數(shù)確定選型計79第3章-冷庫制冷系統(tǒng)的設(shè)計課件80一、制冷壓縮機選型原則機房壓縮機BECDA所選機器制冷量大于或等于機械負荷選擇臺數(shù)合適盡量同系列壓力比超過8或10時選雙級注意在壓縮機的使用條件內(nèi)一、制冷壓縮機選型原則機房壓縮機BECDA所選機器制冷量大81二、基本參數(shù)的確定冷凝溫度tk蒸發(fā)溫度to資料BA吸氣溫度t1’C過冷溫度t4’D間接冷卻系統(tǒng)：比載冷劑溫度低5℃。直接冷卻系統(tǒng)：比庫房溫度低10℃左右?？赏ㄟ^蒸發(fā)溫度確定取決于冷凝器的形式、冷卻方式和冷卻介質(zhì)的溫度。單級氨系統(tǒng)：比過冷器進水溫度高3℃。雙級系統(tǒng)：比中間溫度高3～5℃。二、基本參數(shù)的確定冷凝溫度tk蒸發(fā)溫度to資料BA吸氣溫82雙級壓縮系統(tǒng)中間壓力和中間溫度的確定1）比例中項計算法

2）經(jīng)驗公式計算法雙級壓縮系統(tǒng)中間壓力和中間溫度的確定1）比例中項計算法283雙級壓縮系統(tǒng)3）經(jīng)驗查圖法

雙級壓縮系統(tǒng)3）經(jīng)驗查圖法84三、單級制冷壓縮機選型計算三、單級制冷壓縮機選型計算85單級壓縮機選型計算步驟4、選型3、計算2、確定1、匯總各蒸發(fā)系統(tǒng)的機械負荷確定工作參數(shù)計算出所需的理論輸氣量根據(jù)廠家提供的技術(shù)參數(shù)和性能曲線確定壓縮機的型號、臺數(shù)。單級壓縮機選型計算步驟4、選型3、計算2、確定1、匯總各蒸發(fā)86（1）以壓縮機的理論輸氣量選型

（1）以壓縮機的理論輸氣量選型87（2）以壓縮機的標準工況制冷量選型壓縮機的制冷量隨運行工況變化而不同，為了以統(tǒng)一的工況表示壓縮機的制冷量，因此國家規(guī)定了標準工況壓縮機產(chǎn)品樣本中的制冷量為標準工況下的制冷量，而由冷負荷計算所求得的機械負荷是設(shè)計工況下所需的制冷量，因此，不能用機械負荷直接選取壓縮機，而應把折算成標準工況下的制冷量。（2）以壓縮機的標準工況制冷量選型壓縮機的制冷量隨運行工況88（3）根據(jù)壓縮機性能曲線選型壓縮機廠對其制造的各種壓縮機都要在實驗臺上針對其某種制冷劑和一定的工作轉(zhuǎn)速，測出不同工況下的制冷量和軸功率，并據(jù)此作出壓縮機的性能曲線，附在產(chǎn)品說明書中。在壓縮機選型時，先確定設(shè)計參數(shù)，然后根據(jù)設(shè)計參數(shù)和壓縮機性能曲線，可確定壓縮機的型號和臺數(shù)。（3）根據(jù)壓縮機性能曲線選型壓縮機廠對其制造的各種壓縮機都要89例題選型確定設(shè)計工況下的qr和λ的值。根據(jù)tz=-10℃，t1=35℃，查表、查圖分別得qr=2588.2kJ/m3，λ=0.75。已知：某氨制冷系統(tǒng)，蒸發(fā)溫度為-10℃，冷凝溫度為35℃，機械負荷Φj=185000W，試對制冷壓縮機進行選型計算。

代入數(shù)據(jù)確定參數(shù)將已知數(shù)據(jù)帶入公式Ｖ

=3.6×185000/(0.75×2588.2)m3/h=343.1m3/h查得，一臺6AW10型制冷壓縮機的理論輸氣量為190.2m3/h，選兩臺6AW10型制冷壓縮機可滿足，即：V=2×190.2m3/h=380.4m3/h解：

(1)理論輸氣量法例題選型確定設(shè)計工況下的qr和λ的值。根據(jù)tz=-10℃90例題在設(shè)計工況下，8AS10壓縮機制冷量為125kW,

折合成6AW10壓縮機制冷量為93.75kW選2臺制冷量為93.75×2=187.5kW，也滿足計算負荷的需要(2)性能曲線法例題在設(shè)計工況折合成選2臺制冷量為93.75×2(2)性91(1)配組雙級壓縮機的選型計算：四、雙級壓縮機的選型計算配組雙級壓縮機的選型，關(guān)鍵是確定雙級壓縮機在設(shè)計工況下運行時的中間溫度，前面提到的最佳中間溫度是在理想條件下求得的數(shù)值，故不能直接用最佳中間溫度確定制冷循環(huán)，而應根據(jù)高低壓級壓縮機理論排氣量之比用圖解法求出中間溫度。然后根據(jù)確定高、低壓級的理論輸氣量之比，由此再據(jù)機械負荷選擇高壓級和低壓級壓縮機的型號和臺數(shù)。(1)配組雙級壓縮機的選型計算：四、雙級壓縮機的選型計算921.配組雙級壓縮機的選型計算：四、雙級壓縮機的選型計算（1）根據(jù)設(shè)計工況的蒸發(fā)溫度和冷凝溫度按式（3-19）計算得出的最佳中間溫度，假定兩個中間溫度、（一般?。?℃、+5℃），在壓焓圖上作出制冷循環(huán)的過程線，如圖3-17所示，并分別查出兩個不同中間溫度條件下相關(guān)的狀態(tài)參數(shù)（2）分別求出高低壓級的輸氣系數(shù)

（3）按表3-28的格式，分別求出兩個中間溫度下組成的制冷循環(huán)計算項目1.配組雙級壓縮機的選型計算：四、雙級壓縮機的選型計算（93第3章-冷庫制冷系統(tǒng)的設(shè)計課件94第3章-冷庫制冷系統(tǒng)的設(shè)計課件951.配組雙級壓縮機的選型計算：四、雙級壓縮機的選型計算（4）以中間溫度為縱坐標，以壓縮機的理論輸氣量之比為橫坐標作坐標圖。1.配組雙級壓縮機的選型計算：四、雙級壓縮機的選型計算（961.配組雙級壓縮機的選型計算：四、雙級壓縮機的選型計算（5）根據(jù)最佳中間溫度，在坐標圖上找出相應的理論輸氣量之比。參照高低壓級的輸氣量的大致范圍，選擇高低壓級壓縮機，并使所選壓縮機的理論輸氣量之比盡量與接近，然后按所選定的壓縮機的理論輸氣量之比由坐標圖上查出相應的中間溫度，這個中間溫度是與所選壓縮機相配的最適中間溫度。1.配組雙級壓縮機的選型計算：四、雙級壓縮機的選型計算（971.配組雙級壓縮機的選型計算：四、雙級壓縮機的選型計算（6）通過試算求得中間溫度后，結(jié)合冷凝溫度和蒸發(fā)溫度作出實際制冷循環(huán)圖，查出各有關(guān)參數(shù)進行熱力計算，以便驗算所選壓縮機在設(shè)計工況條件下的制冷量。如制冷量大于系統(tǒng)的機械負荷，那么所選壓縮機滿足設(shè)計要求。但若超過量太大，則應選較小制冷量的壓縮機重新核算。如壓縮機在設(shè)計工況下的制冷量小于系統(tǒng)的機械負荷，則必須重新選型，直至滿足設(shè)計要求。1.配組雙級壓縮機的選型計算：四、雙級壓縮機的選型計算（98以上的選型計算實際更著重于配組雙級機的選型計算。在選用單機雙級壓縮機時，因為高低壓缸的容積比，即兩級壓缸的輸氣量之比已為確定的值，有時也可直接由產(chǎn)品樣本選型。因為我國生產(chǎn)的單機雙級壓縮機的產(chǎn)品樣本上制冷量的工況條件是：蒸發(fā)溫度-30~-35℃，冷凝溫度35~40℃，設(shè)計工況條件一般不會超出此范圍，所以在選型時可省略繁瑣的中間溫度計算，直接根據(jù)系統(tǒng)的機械負荷和設(shè)計工況以及選機原則，由產(chǎn)品樣本確定所選機器的型號和臺數(shù)，一般可滿足設(shè)計要求。以上的選型計算實際更著重于配組雙級機的選型計算。在選用單機雙99以上的壓縮機選型計算是以活塞式壓縮機為原型來考慮的，如果是螺桿式壓縮機的選型，基本計算過程是一樣的在選型時應特別注意以下幾點：

①單級螺桿式制冷壓縮機的經(jīng)濟壓縮比為4.7~5.5,在此范圍內(nèi)經(jīng)濟性最佳。②單級螺桿式制冷壓縮機不宜用于我國南方地區(qū)的低溫工況。③蒸發(fā)溫度在－20℃以下時，單級螺桿式壓縮機的運行經(jīng)濟性差。蒸發(fā)溫度越低，效率越低，能耗越大，長期運行會帶來能源的過量消耗，并使壓縮機過早損壞。以上的壓縮機選型計算是以活塞式壓縮機為原型來考慮的，如果是螺100④優(yōu)先選擇帶經(jīng)濟器的螺桿式壓縮機。帶經(jīng)濟器的螺桿式壓縮機有較寬的運轉(zhuǎn)條件，單級壓縮比大，比雙級螺桿式制冷系統(tǒng)容易控制，系統(tǒng)簡單，占地面積??；與單級螺桿式壓縮機相比，優(yōu)越性更加明顯。④優(yōu)先選擇帶經(jīng)濟器的螺桿式壓縮機。帶經(jīng)濟器的螺桿式壓縮機有較101第3章-冷庫制冷系統(tǒng)的設(shè)計課件1023.3.2冷凝器的選型計算3.3.2冷凝器的選型計算1031.冷凝器選型原則空氣式冷凝器水源比較緊張、冷藏車小型氟利昂系統(tǒng)臥式冷凝器用于水量充足，水溫較低，水質(zhì)較好的地區(qū)蒸發(fā)式冷凝器設(shè)備費和維修費最高，但運行節(jié)水節(jié)能。蒸發(fā)式冷凝器缺水地區(qū)，水質(zhì)較差時須進行處理立式冷凝器用于水源豐富，水質(zhì)較差，水溫較高地區(qū)冷卻水為循環(huán)水時，立、臥式水量要求可忽略淋澆式冷凝器空氣濕球溫度低，水源不足或水質(zhì)較差地區(qū)建庫地區(qū)的水溫、水質(zhì)、水量及氣候條件，機房布置，還要考慮運行費用和一次投資。1.冷凝器選型原則空氣式冷凝器臥式冷凝器蒸發(fā)式冷凝器蒸發(fā)式冷104第3章-冷庫制冷系統(tǒng)的設(shè)計課件105第3章-冷庫制冷系統(tǒng)的設(shè)計課件106第3章-冷庫制冷系統(tǒng)的設(shè)計課件107第3章-冷庫制冷系統(tǒng)的設(shè)計課件108第3章-冷庫制冷系統(tǒng)的設(shè)計課件1092.冷凝負荷計算

(1)單級壓縮制冷循環(huán)冷凝器的負荷：

2.冷凝負荷計算冷凝器的負荷：110

2.冷凝負荷計算

(2)雙級壓縮制冷循環(huán)冷凝器的負荷：

2.冷凝負荷計算冷凝器的負荷：111對于既有單級又有雙級壓縮的制冷循環(huán)，冷凝負荷為單、雙級壓縮回路冷凝負荷之和。對于既有單級又有雙級壓縮的制冷循環(huán)，冷凝負荷為單、雙級壓縮回112

3.冷凝面積計算式中A——

冷凝器傳熱面積，單位為m2；

Φk——冷凝負荷，單位為W；

K——

冷凝器傳熱系數(shù)，單位為W/（m2·℃）；

qF——冷凝器熱流密度，單位為W/m2；△tm——對數(shù)平均溫度差，單位為℃。3.冷凝面積計算式中A——冷凝器傳熱面積，單113根據(jù)上述方法，求出冷凝器冷卻面積后，即可利用產(chǎn)品樣本或說明書直接確定出冷凝器的型號、臺數(shù)。

根據(jù)上述方法，求出冷凝器冷卻面積后，即可利用產(chǎn)品114冷卻設(shè)備是制冷系統(tǒng)中排管、冷風機和其他類型蒸發(fā)器的總稱，是制冷系統(tǒng)中產(chǎn)生冷效應的低壓換熱設(shè)備。選型步驟：選擇型式→計算冷卻面積→確定具體的型號和臺（組）數(shù)。3.3.3冷卻設(shè)備的選型計算冷卻設(shè)備是制冷系統(tǒng)中排管、冷風機和其他類型蒸發(fā)器的總稱，是制1151.型式的選擇冷卻間、凍結(jié)間和冷卻物冷藏間：應采用冷風機.凍結(jié)物冷藏間：宜選用冷風機；食品無良好包裝時，可采用頂排管、墻排管.根據(jù)不同食品的凍結(jié)工藝要求選用合適的凍結(jié)設(shè)備.包裝間：室溫高于-5℃時宜選用冷風機，低于-5℃時應選用排管。冰庫：光滑頂排管。1.型式的選擇116第3章-冷庫制冷系統(tǒng)的設(shè)計課件117第3章-冷庫制冷系統(tǒng)的設(shè)計課件118

2.冷卻面積

式中A——

冷卻設(shè)備傳熱面積，單位為m2；

Φs——冷卻設(shè)備負荷，單位為Ｗ；Ｋ——

冷卻設(shè)備傳熱系數(shù)，單位為W/（m2·℃）；△t

——

庫房空氣溫度與蒸發(fā)溫度之差，單位為℃。2.冷卻面積式中A——冷卻設(shè)備傳熱面積119冷排管結(jié)構(gòu)冷排管結(jié)構(gòu)120第3章-冷庫制冷系統(tǒng)的設(shè)計課件1213.3.4輔助設(shè)備選型計算面積或體積流速、直徑供液設(shè)備或貯液器必須保證一定面積或液位，保證壓縮機運行安全。

氣體分離設(shè)備必須保證氣體的流速足夠低。中冷器油分器氨泵排液桶低壓循環(huán)桶貯液器氨液分離器3.3.4輔助設(shè)備選型計算面積或體積流速、直徑供液122根據(jù)桶徑和冷卻面積選型。用于雙級壓縮制冷系統(tǒng)，冷卻低壓機排氣，將冷凝后的飽和液體過冷，分離低壓機排氣所夾帶的潤滑油及液滴。1、中間冷卻器根據(jù)桶徑和冷卻面積選型。用于雙級壓縮制冷系統(tǒng)，1、中間冷卻器123(1)中間冷卻器桶徑式中λ——

高壓機輸氣系數(shù)；

V——

高壓機理論輸氣量，單位為m3/h；

W——

中間冷卻器內(nèi)的氣體流速，一般不大于0.5m/s；

dZj——

中間冷卻器內(nèi)徑，單位為m。

(1)中間冷卻器桶徑124(2)蛇形盤管冷卻面積式中

A——

蛇形盤管所需的傳熱面積，單位為m2；

ΦZj——

蛇形盤管的熱流量，單位為W；△td——

蛇形盤管的對數(shù)平均溫度差，單位為℃；

K——

蛇形盤管的傳熱系數(shù)。(2)蛇形盤管冷卻面積125

(3)中間冷卻器選型根據(jù)計算求得的djz、A，從產(chǎn)品樣本中選取同時滿足djz、A的中間冷卻器的型號、臺數(shù)。(3)中間冷卻器選型126根據(jù)桶徑選型。主要是確定油分離器的直徑，以保證制冷劑在油分離器內(nèi)的流速符合分油的要求，達到良好的分油效果。2、油分離器根據(jù)桶徑選型。主要是確定油分離器的直徑，以保證制冷劑在油分離127式中

dy——

油分離器的直徑，單位為m；

λ——壓縮機輸氣系數(shù)，雙級壓縮時為高壓級壓縮機的；

V——壓縮機理論輸氣量，單位為m3/h

（雙級壓縮時為高壓級壓縮機的）;W——油分離器內(nèi)氣體的流速。

式中dy——油分離器的直徑，單位為m；128貯液器以體積選型。又稱高壓儲液桶，用于儲存由冷凝器來的高壓液體制冷劑，以適應冷負荷變化時制冷系統(tǒng)中所需制冷劑循環(huán)量的變化，并起到液封的作用。3、高壓貯液器貯液器以體積選型。又稱高壓儲液桶，用于儲存由冷凝器來的高壓液129式中V

——

儲液器體積，單位為m3；∑qm——

制冷裝置中每小時制冷劑液體的總循環(huán)量，單位為kg；

v

——

冷凝溫度下液體的比體積，單位為m3/kg；

——

儲液器的體積系數(shù)；

β——

儲液器的液體充滿度，宜取70%。大系統(tǒng)可選多臺儲液器并聯(lián)使用，并聯(lián)時最好選用相同型號的，安裝時貯液桶頂部水平。式中V——儲液器體積，單位為m3；130氨液分離器有機房、庫房之分，均以桶徑選型。氣液分離，防止壓縮機發(fā)生液擊現(xiàn)象。4、氨液分離器氨液分離器有機房、庫房之分，均以桶徑選型。氣液分離，防131

機房氨液分離器:

式中d——機房氨液分離器的直徑，單位為m；

λ——壓縮機輸氣系數(shù)，雙級壓縮時為低壓級壓縮機；

V——壓縮機理論輸氣量，雙級壓縮時為低壓級壓縮機，單位為m3/h；

W——氨液分離器內(nèi)氣體流速，一般采用0.5m/s。機房氨液分離器:132根據(jù)桶徑選型。氣液分離，防止壓縮機發(fā)生液擊現(xiàn)象；將蒸氣分離，只讓液氨進入蒸發(fā)器；保持一定的液位，利用高差向蒸發(fā)器供液。氨液分離器

庫房氨液分離器:

根據(jù)桶徑選型。氣液分離，防止壓縮機發(fā)生液擊現(xiàn)象；氨液分離器133式中d

——

庫房氨液分離器直徑，單位為m；

v——

蒸發(fā)溫度相對應的飽和蒸氣比體積，單位為ｍ3/kg；

qm——

通過氨液分離器的氨液量，單位為kg/h；

w

——

氨液分離器內(nèi)氣體流速，一般采用0.5m/s。式中d——庫房氨液分離器直徑，單位為m；134根據(jù)桶徑和體積選型。液泵供液系統(tǒng)的專用設(shè)備，儲存并給液泵提供低壓液體，對庫房回氣進行氣液分離，兼作排液桶。5、低壓循環(huán)桶根據(jù)桶徑和體積選型。液泵供液系統(tǒng)的專用設(shè)備，5、低壓循環(huán)桶135式中

dd——

低壓循環(huán)桶的直徑，單位為m；

V——

壓縮機理論輸氣量，雙級壓縮時為低壓級壓縮機，單位為m3/h；

λ——

壓縮機輸氣系數(shù)，雙級壓縮同上；

w——

低壓循環(huán)桶內(nèi)氣體流速；

ξ——

截面積系數(shù)；

n——

低壓循環(huán)桶氣體進氣口的個數(shù)。低壓循環(huán)桶桶徑式中dd——低壓循環(huán)桶的直徑，單位為m；低壓循環(huán)桶桶136低壓循環(huán)桶體積1）上進下出式供液系統(tǒng)式中

V

——低壓循環(huán)桶體積，單位為m3；

θq——冷卻設(shè)備設(shè)計注氨量體積的百分比(%)；

Vq——冷卻設(shè)備的體積，單位為