制冷機(jī)房設(shè)計(jì)計(jì)算書

制冷系統(tǒng)計(jì)算書姓名：牛凡班級(jí)：建環(huán)1301學(xué)號(hào)：2013024401202016年5月1．項(xiàng)目概況某建筑的空調(diào)系統(tǒng)總需冷量300kW，要求供/回水溫度7/12℃，已知現(xiàn)有冷卻水，供/回水溫度32/37℃，環(huán)境空氣溫度35℃。2．項(xiàng)目要求設(shè)計(jì)一套制冷系統(tǒng)來滿足建筑需冷要求，并繪制制冷系統(tǒng)流程圖。3．制冷劑、潤滑油和載冷劑3.1.制冷劑： R717（NH3）純氨對(duì)潤滑油無不良影響，但有水分時(shí)，會(huì)降低冷凍油的潤滑作用；氨在潤滑油中的溶解度很小，油進(jìn)人系統(tǒng)后，會(huì)在換熱器的傳熱表面上形成油膜，影響傳熱效果，因此在氨制冷系統(tǒng)中往往設(shè)有油分離器。氨液的密度比潤滑油小，運(yùn)行中油會(huì)逐漸積存在貯液器、蒸發(fā)器等容器的底部，可以較方便地從容器底部定期放出；純氨對(duì)鋼鐵無腐蝕作用，但當(dāng)氨中含有水分時(shí)將腐蝕銅和銅合金（磷青銅除外），故在氨制冷系統(tǒng)中對(duì)管道及閥件均不采用銅和銅合金；氨與水可以以任意比例互溶，形成氨水溶液，在低溫時(shí)水也不會(huì)從溶液中析出而造成冰堵的危險(xiǎn)，所以氨系統(tǒng)中不必設(shè)置干燥器。但水分的存在會(huì)加劇對(duì)金屬的腐蝕，所以氨中的含水量仍限制在≤0.2％的范圍內(nèi)單位容積制冷能力大，蒸發(fā)壓力和冷凝壓力適中，制冷效率高；ODP=0,GWP=0，LCGWP+LCODP×10^5=0<100，滿足環(huán)境友好性，對(duì)大氣臭氧層無破壞作用；3.2潤滑油：CP-1009-68適合用來潤滑該制冷系統(tǒng)所使用的壓縮機(jī)；與制冷劑流體之間存在恰當(dāng)?shù)目苫旌闲院涂扇苄?。有高度的化學(xué)穩(wěn)定性，包含有抗氧化，耐腐蝕，低傾點(diǎn)及抗泡的添加劑。3.3載冷劑：水性質(zhì)穩(wěn)定，安全可靠，無毒害和腐蝕作用，流動(dòng)傳熱性較好，容易獲得。但是相對(duì)而言凝固點(diǎn)較高，適用于工作于工作溫度在0℃以上的高溫載冷系統(tǒng)中，如空調(diào)設(shè)備。4.制冷設(shè)備選擇4．1制冷工況的確定（1）蒸發(fā)溫度：4℃蒸發(fā)溫度取值理由：用于冷卻水或鹽水的蒸發(fā)器，被冷卻液體的溫度降可取5~8℃，蒸發(fā)溫度比被冷卻液體的出口溫度低 2~3℃。被冷卻液的出口溫度為 7℃，故蒸發(fā)溫度范圍為 4℃~5℃。（2）冷凝溫度：40℃冷凝溫度取值理由：對(duì)于水冷式冷凝器，冷凝溫度和冷卻水進(jìn)口溫度差取7~14℃，冷卻水進(jìn)出口溫差取4~10℃；故冷凝溫度范圍為39~46℃，在此冷凝溫度選擇為40℃。（3）壓縮機(jī)的吸汽溫度 ：4℃由于壓縮機(jī)吸氣管短且有保溫材料，故壓縮機(jī)吸氣過熱度可忽略。即取壓縮機(jī)的吸汽溫度為4℃（4）再冷度：5℃4.2壓縮機(jī)型號(hào)的確定該制冷系統(tǒng)的理論循環(huán)圖如下 :關(guān)鍵狀態(tài)點(diǎn)的熱力參數(shù):蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)工況點(diǎn)溫度絕對(duì)壓力比焓比熵比容(℃)（MPa）(KJ/kg)[KJ/（kg/K）]（m3/kg）140.514675.600.252901.616405.600.10423401.63911.550.0017243'351.63721.650.00169440.53911.480.0017394'40.53721.600.001709制冷理論循環(huán)的熱力計(jì)算：單位質(zhì)量制冷能力：q0h1h4J/kg單位容積制冷能力：qvq010954380kJ3v10.25/m制冷劑質(zhì)量流量：Mr03000.2740kg/sq01095制冷劑體積流量：VMv0.274030.25=0.0685m/srr1冷凝負(fù)荷：kMrqkMr(h2h3')0.2685（1640-372）=340.46kW壓縮機(jī)理論耗功率：thMr(h2h1)0.2740（1640-1467）=47.40kWP理論制冷系數(shù)：th03006.329P47.40th制冷效率：ss6.329tkt00.82t0273.15c再冷器負(fù)荷：qzlh3h3'39137219kJ/kg實(shí)際循環(huán)熱力計(jì)算：容積效率：V0.94p110.780.085(2)mp1假設(shè)以下參數(shù)都不發(fā)生改變：VMv0.274030.25=0.0685m/srr1300kWqq0109534380kJ/mvv10.25Mr03000.2740kg/sq01095Pth47.4068.35kWPe0.730.95軸功率：imPPth64.93kWi指示功率：i電動(dòng)機(jī)輸出功率：PoutPth47.4068.35kW0.730.95imd1實(shí)際壓縮存在損失，壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)的輸入功率：P47.40Pth80.41kWin0.730.9510.85imde冷凝負(fù)荷:k0P30068.35368.35kWe實(shí)際制冷系數(shù)：實(shí)際制冷效率：

s03003.73Pin80.41ss3.73tkt00.471t0273.15c根據(jù)系統(tǒng)的制冷量以及軸功：壓縮機(jī)選型:JZLGA系列螺桿制冷壓縮機(jī)組型號(hào)：16系列該型號(hào)16系列的壓縮機(jī)，相比12.5系列，制冷量大大超出了需要值，但是12.5系列不能滿足軸功率的要求，相比計(jì)算所得軸功率偏小，為了使軸功率滿足要求，故選擇了16系列。它的各個(gè)主要參數(shù)如下表所示：制冷量654.0kW機(jī)組軸功率115.5kW壓縮機(jī)形式開啟式噴油螺桿制冷壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子名義直徑160mm理論輸氣量580m3/h壓縮機(jī)吸氣閥口徑100mm排氣閥口徑80mm能量調(diào)節(jié)方式無級(jí)調(diào)節(jié)能量調(diào)節(jié)范圍10-100%型號(hào)（空調(diào)工況）Y280M9-2功率（空調(diào)工況）125kW電動(dòng)機(jī)重量（空調(diào)工況）700kg電源3P,380V,50Hz4.3冷凝器型號(hào)的確定冷凝負(fù)荷：k0P30064.93364.93kWi冷凝器形式:水冷式臥式殼管式冷凝器。平均傳熱溫差：tmt2't1'tk5.1℃t1'lnt2'tk冷凝器的傳熱系數(shù)：K'900W/(m2K)傳熱面積：Qk2FcK'tm79.5m冷凝器型號(hào)確定Ⅰ型DWN-90冷凝器，換熱面積為902m，滿足要求。4.4蒸發(fā)器型號(hào)的確定蒸發(fā)器形式：滿液式臥式殼管蒸發(fā)器平均傳熱溫差計(jì)算：t1t25.1℃tmt1t0lnt2t0計(jì)算法得到1d01-1K值，公式如下：K=(+R+)rdiw由課本表4-11，滿液式臥式殼管，氨-水的傳熱系數(shù)范圍為550~6502初步確定K=600W/(m/K)傳熱面積：QQF=00Ktmqq的范圍為2300-3500W/m2，這里初步定為 3000W/m2；2傳熱面積F=100m2根據(jù)傳熱面積（蒸發(fā)面積） 100m,初步確定蒸發(fā)器型號(hào) DWZ-110（蒸發(fā)面積2為110m）4.5其他輔助設(shè)備的選型（1）油分離器的設(shè)計(jì)計(jì)算4Vh2D36001

4 0.0685 3600 0.25 0.78=0.57m3600 3.14 0.5 0.1042查設(shè)計(jì)手冊(cè)，取型號(hào)為 YFA-125的油分離器，其缸徑 D=616mm..（2）集油器：制冷量為300kW.選擇D219+D325.（3）氣液分離器設(shè)計(jì)計(jì)算VMv0.27403s0.25=0.0685m/rr1又，筒體氣流速度小于0.5m/s，得到外徑：D=0.06854；0.43.141000=467mm選擇氣液分離器型號(hào)為： AFA-100，外徑為516mm，滿足要求。4）貯液器設(shè)計(jì)計(jì)算貯液器的容積是按制冷劑循環(huán)量進(jìn)行計(jì)算的。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 1/2～1/3的計(jì)算；考慮到制冷劑受熱膨脹可能帶來的危險(xiǎn)，貯液器貯存制冷劑的最大量不超過本身容積的 80％。MRQT6540.59Kg/s2124Kg/hh1h41467372V1/31/2Mr(1.532.29)m310000.83查設(shè)計(jì)手冊(cè)，選用型號(hào)為ZA-2.5的貯液器一臺(tái)。故此處V=2m,（5）過濾器氨液過濾網(wǎng)流速小于 0.07~0.1m/s，氨氣過濾網(wǎng)流速 1~1.5m/s.過濾器用來清除制冷劑中的機(jī)械雜質(zhì)； 過濾器、干燥器結(jié)構(gòu)都比較簡單，一般制造廠都成套配給，設(shè)計(jì)中也可按管徑的大小來選用。氨液過濾器型號(hào)為 YG32。（6）不凝性氣體分離器：空氣分離器的選擇一般不進(jìn)行計(jì)算， 而是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選用。 系統(tǒng)總制冷量為300kw，在750KW以下，故采用空氣分離器 ,型號(hào)為KF-12。5.管路、閥件選擇計(jì)算5.1吸氣管管徑計(jì)算初選管徑管徑的初選值可以按流速來定，一般吸氣管流速為 12～20m/s，這里先假定吸氣管制冷劑流速 w=14m/s,由之前的計(jì)算可知單個(gè)制冷劑管道的制冷劑質(zhì)量流量qm=0.274Kg/s,又密度為4Kg/m3，則得qmD244qm40.274D40.07914初選管徑80mm.吸氣管管路的當(dāng)量總長為 10m,10000mm.吸氣管單位當(dāng)量管長允許壓力將 98Pa/m.根據(jù)允許的每米當(dāng)量管長的壓力降和制冷劑流量查取有關(guān)附圖，得管徑d=32mm,故說明初選管徑合適，即吸氣管管徑為 80mm.5.2排氣管管徑的計(jì)算管徑的初選值可以按流速來定，一般排氣管流速為 15～25m/s，這里先假定排氣管制冷劑流速 w=16m/s,由之前的計(jì)算可知單個(gè)制冷劑管道的制冷劑質(zhì)量流量qm=0.274Kg/s,則由：qmD244qm40.274D9.60.048m16初選管徑50mm.排氣管當(dāng)量總長為 20m，排氣管單位當(dāng)量管長允許壓力降為 196pa/m.根據(jù)允許的每米當(dāng)量管長的壓力降和制冷劑流量查取有關(guān)附圖，得管徑d=60mm,故說明初選管徑不合適，排氣管管徑為 60mm.5.3液體管管徑的計(jì)算從冷凝器到貯液器管徑的初選值可以按流速來定， 一般供液管流速小于 0.5m/s，這里假定供液管制冷劑流速 w=0.3m/s,從冷凝器到貯液器相只有一個(gè)總管，由之前的計(jì)算可知單個(gè)制冷劑管道的制冷劑質(zhì)量流量 qm=0.274Kg/s,則由：qmD244qm40.2740.045mD579.50.3初選管徑為50mm.液體管路當(dāng)量總長 20m,液體管單位當(dāng)量允許壓力降 98pa.根據(jù)允許的每米當(dāng)量管長的壓力降和制冷劑流量查取有關(guān)附圖，得管徑d=30mm,,即從冷凝器到貯液器管管徑 =50mm.從貯液器到蒸發(fā)器管徑的初選值可以按流速來定，一般供液管流速為 0.5～1.25m/s，這里先假定供液管制冷劑流速 w=0.8m/s,由之前的計(jì)算可知單個(gè)制冷劑管道的制冷劑質(zhì)量流量q=0.274Kg/s，則由qmD244qm40.2740.026mD633.10.8初選管徑30mm，根據(jù)允許的每米當(dāng)量管長的壓力降和制冷劑流量查取有關(guān)附圖，得管徑d=30mm,說明所選管徑合適,即從貯液器到蒸發(fā)器管管徑 =30mm。管路壓力降確