2022年棉纺厂空调用制冷系统及机房设计.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 编号：课程设计说明书（课程名称、三号字、加粗、宋体）题 目 上海高洋棉纺厂空调用制冷系统及机房设计院 （系）：建筑与交通工程学院专 业： 建筑环境与设备工程同学姓名：吕军思学 号： 1101520226 指导老师：薛兴 2022 年 2 月 26 日目 录1 绪论 12 课程设计内容和运算选型 1 12.1 原始材料 2.1.1 设计任务及条件 12.1.2 地理位置 1名师归纳总结 2.1.3 室外空调设计参数 1第 1 页,共 26 页2.1.4 室内气象参数 2- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 2

2、.2 工况确定 22.2.1 确定总制冷量 22.2.2 制冷剂地挑选 22.2.3 蒸发温度冷凝温度及过冷度过热度地确定 32.3 状态点地确定和相关热力运算 5 2.3.1 绘制压焓图 5 2.3.2 进行热力运算 62.4 压缩机地挑选 7 2.4.1 压缩机形式地挑选 72.4.2 压缩机级数 82.4.3 压缩机地容积功率 82.4.4 运算系统地理论输气量与型号选定 82.4.5 压缩机功率运算 9名师归纳总结 2.4.6 确定压缩机地台数 10第 2 页,共 26 页2.4.7 压缩机地校核 112.5 冷凝器地设计运算 112.5.1 冷凝器地挑选 112.5.2 确定冷凝器地

3、换热面积 112.5.3 冷凝器地设备挑选 122.5.4 冷凝器校核 122.5.5 冷却水运算 122.5.6 动力设施 132.6 蒸发器地挑选运算 162.6.1 确定蒸发器地型式 162.6.2 蒸发器传热面积运算 162.6.3 冷冻水系统 162.7 膨胀阀地挑选与运算 172.7.1 流量系数 172.7.2 进入膨胀阀地质量流量 172.7.3 阀孔面积 172.8 其他帮助设备地挑选 182.8.1 油分别器挑选运算 182.8.2 高压贮液器挑选运算 182.8.3 气液分别器挑选运算 192.8.4 不凝性气体分别器挑选 192.8.5 过滤器和干燥器挑选 20- -

4、- - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 2.9 设备清单 20名师归纳总结 3 机房布置 224121第 3 页,共 26 页 3.1 制冷机房地设计原就 213.2 制冷设备地布置原就 3.3 制冷剂管路地布置原就 213.4 冷冻水管地保温 224 制图 225 结论总结 22参考文献 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 1、 绪论本次设计地是上海高洋棉纺厂空调用制冷系统及机房设计.针对该棉纺厂地功能要求和特点,以及该地区气象条件和空调要求,参考有关文献资料对该厂地制冷系统进行系统规划、设计运算和设备选型 .对其进行了冷、

5、热、湿负荷地运算,仍对各室地所需地新风量进行了运算 .依据运算结果,对性能和经济进行比较和分析,对设备地挑选、材料地选用,确保了设备在容量、减震、消声等方面满意人们地要求 ,并使系统达到了经济、节能地目地,依据国家相关政策做到了环境爱护 .建筑是人们生活与工作地场所 .现代人类大约有五分之四地时间在建筑中度过 .人们已逐步熟悉到,建筑环境对人类地寿命、工作效率、产品质量起着极为重要地作用.相伴着社会生产力地发展,在生产过程所要求地空气状态及人类自身工作和居住宅要求地空气状态不断提高地条件下产生了空调,并得到了很大地进展 .因此随着人民生活地提高,空调地普及率也就日益增高 .所以对于大型公共、民

6、用建筑及一些特别场所来说,空调是不行缺少地 .但值得留意地是空调在使用过程中耗能量较大,同时,除了空调所具有对生产和人民生活地正面作用外,依据目前地讨论说明,它仍存在肯定地负面作用,例如“ 病态建筑综合症” 等.因此在考虑室内气流组织及冷热源、水泵地合理选用就显得特别重要.2、 课程设计内容和运算选型2.1、 原始材料2.1.1 设计任务及条件：上海高洋棉纺厂该厂空调系统冷负荷为1110Kw,采纳间接供冷方式；冷冻水地供水温度为7,回水温度为12；夏季采纳两班工作,工作时间为7:00-23:00 ,白天空调冷负荷与夜间冷负荷地相差不大；采用独立空调制冷机房 ,制冷机房与车间及其他办公场地地最小

7、距离为 500M ；可依据制冷系统地布置需要,确定制冷制房地建筑结构 包括建筑朝向、面积大小、房间高度、门窗等 ,制冷机房设于地上一层 .冷冻水供回水温度：供水温度7. 回水温度 1275%,深层承压水可开采量占25%-出自冷却水：自来水最高温度28（上海市地下水资源约22.7 亿立方 M ,潜水补给水量上海市地方志办公室）2.1.2、地理位置：上海,北纬 31 10,东经 121 26,海拔 4.5m2.1.3、室外空调设计参数：名师归纳总结 夏季运算干球温度： 34第 4 页,共 26 页夏季运算湿球温度： 28.2冬季运算干球温度： 4冬季运算相对湿度： 75- - - - - - -精

8、选学习资料 - - - - - - - - - 夏季平均风速： 3.2m/s冬季平均风速： 3.1m/s夏季大气压力： 1005.3hPa冬季大气压力： 1025.1hPa注释：以上参数出自暖通空调新技术设计实例图集（中国建筑工业出版社）2.1.4、室内气象参数：夏季 :室内温度（）：2228；相对湿度（ %）： 5580；空气流速（ m/s）： 0.3；冬季：室内温度（）：1624；相对湿度（ %）： 5078；空气流速（ m/s）： 0.2；注释：以上参数出自建筑环境学纺织厂地相对湿度掌握范畴表 . 2.2 工况确定：2.2.1、确定总制冷量：制冷系统地总制冷量,应当包括用户实际所需要地制

9、冷量,以及制冷系统本身和供冷系统冷损失,可按下式运算：Q（ 1+A ）Q01+12% 1110Kw 1243.2 Kw式中 Q0 制冷系统地总制冷量（Kw ）, Q 用户实际所需要地制冷量（Kw ）, A 冷缺失附加系数一般对于间接供冷系统,当空调制冷量小于 174Kw 时, A=0.150.20 ；当空调制冷量为 1741744Kw 时, A=0.100.15 ；当空调制冷量大于 1744Kw 时, A=0.050.07 ；对于直接供冷系统,A=0.050.07.于本制冷系统采纳间接制冷,制冷量为 又可能导致供冷量不足 .2.2.2、制冷剂地挑选：1110Kw ,所以 A 取 0.12,取太

10、大会铺张能源,取太小常用地制冷剂种类：NH3 、 R11、 R123、 R12 、 R134a 、 R22 、 R502 今对其进行制冷才能地 比较如表一 其中 R11,R12 已经被禁用 .名师归纳总结 表一：常用制冷剂NH3R123R134aR22第 5 页,共 26 页制冷剂- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 大气压力下地沸点（）-33.327.87-26.16-40.8单位容积制冷才能（KJ/Kg ）2158.7160.71231.32099比率（以氨为1）10.0740.570.97临界点温度270.05362.63213.91205.59临界

11、点压力MPa1643.7531.1588.25723.74导热系数（液体）0.31550.04760.05210.0537粘度（液体）0.3921.2920.6200.503破坏臭氧层潜能值（ODP）00.0200.055温室效应潜能值（GWP）09013001500注释：以上资料来自于制冷剂应用手册（美佳空调公司）本系统用于纺织厂,人物活动频繁,对卫生及人身财产安全要求较高,而氨制冷易燃易爆,不符合要求,故本系统不采纳 .R22 是较为常用地中温制冷剂之一 ,其沸点为 -40.8,凝固点为 16.常温下地冷凝压力和单位容积制冷量与氨接近,比 R12 要大,压缩终温接近于氨和 R12 之间,能

12、制取地蒸发温度达80.R22 不燃烧 ,不爆炸,也是一种较为安全地制冷剂 .R22 地流淌性比 R12 要好,传热性能与 R12 接近,溶水性比 R12 略大 .但是, R22 对大气臭氧层稍有破坏作用,R22 化学性质稳固、无毒、无腐蚀、无刺激性,并且不行燃,广泛用于空调用制冷装置,目前对它地有用技术比较成熟,而且比较廉价,虽然对大气地臭氧层有肯定地破坏,但仍是被广泛使用 .综上分析,本制冷装置使用 R22.2.2.3、蒸发温度冷凝温度及过冷度过热度地确定：1）蒸发温度 t0 地确定：直接蒸发式空气冷却器：t0t 出 2（ 68）用于冷却水或盐水地蒸发器：t0t 出 2（ 23）此系统采纳间

13、接供冷方式,以水为载冷剂,冷冻水供水温度 统地运行经济性以及增大传热温差,削减蒸发器地初投资,取 其传热温差：t 出 2=7,为猎取较好地制冷系 t 出 2 t03,所以 t0=7-3=4 t0m= t 进 2t 出 2/t 进 2 t0/ t 出 t0 2 =127/124/ 74 =5（ 2）冷凝温度 tk 地确定：不同冷凝器冷凝温度地确定方式：名师归纳总结 风冷式冷凝器： tkt 进 1（ 1016）第 6 页,共 26 页水冷式冷凝器： tkt 进 1（ 714）- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 蒸发式冷凝器 :tk夏季室外运算湿球温度815

14、且对于使用冷却水塔地循环水系统,冷却水进水温度按下式运算： t 进 1=ts+ ts=28.2+2.0=30.2 式中： ts夏季空气调剂室外运算湿球温度 28.2 ts安全值,对于机械通风冷却塔, ts =24.冷却水出冷凝器地温度 t 出 1,与冷却水进冷凝器地温度及冷凝器地势式有关 .选用卧式壳管式冷凝器 .按下式确定：t 出 1= t 进 1+35=30.2+5.0=35.2 本系统采纳水冷式卧式壳管冷凝器,冷凝温度与冷却水进口温度差取 7就冷凝温度为：tk= t 进 1+714=30.2+7=37.2 其传热温差 :tkm= t 出 1t 进 1/tk t 进 1/ tk t 出 1

15、=35.2-30.2/ 37.2-30.2/37.2-35.2 =4就冷凝器内制冷剂地温度tk =tk+ tm=41.2 （ 3）过冷度地确定；是否采纳过冷应进行全面地经济技术分析.节流前液体地过冷可在系统中设置再冷却器,或当系统中使用卧式壳管式冷凝器时,增大冷凝器地传热面积 5%-10% 来实现,一般会提高制冷循环地经济性,但会增加设备地投资,所以要考虑详细条件,合理挑选过冷度 冷凝温度低 35,即 过冷度温 tgl ： tgltk（ 35）.一般情形下,过冷温度比液体过冷可以削减节流缺失,有助于提高单位制冷量和制冷系数,但是过冷温度过低对设备地要求提高,不利于经济效益地提高 .这里取过冷度

16、为 4 .过冷温度为 tgl tk （ 35） =tk-4=37.2-4=33.2 4过热度地确定过热温度一般与制冷剂种类、吸气管地长短和保温情形有关.以氟利昂为制冷剂地制冷系统一般期望有肯定地吸气过热度,一就可以提高循环地经济性,同时防止液击事故地发生,保证系统正常名师归纳总结 运行 .氟利昂过热温度为tgr t+15.冷凝温度（）过冷度（）第 7 页,共 26 页这里取过热度为t=10.综上,汇总如下表表二：蒸发温度（）过热度（）- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 41037.242.3、 状态点地确定和相关热力运算：2.3.1、绘制压焓图：lg-p

17、 MPa 3 3 38.2 2 24 4 4 1 1h4/ h4 h1 h1/ h2 hkJ/kg表三：依据绘制地p-h 图查表求得各状态参数名师归纳总结 状态点温度（）肯定压力比焓 kJ/比容 （ m3/第 8 页,共 26 页14.50（kPa）410.77）343.70.0589219.50343.7404.420.05057245.323949.7426.020.02249- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 237.50949.7417.080.02133337.50949.7252.45332.50949.7245.0744.50343.725

18、2.450.023644.50343.7245.070.01252.3.2、进行热力运算：（ 1）、单位质量制冷量（q0）地运算：q0 = h1h4/= 410.77 245.07 = 165.7 kJ/kg（ 2）、单位容积制冷量（qv）地运算：q 0 165 . 7Qv= 2875.24 kJ/m3v 1 0 . 05057（ 3）、制冷剂质量流量（Mr ）地运算Mr= Q 0= 1243 2. = 7.502 kg/sq 0 165 7.（ 4）、制冷剂地体积流量（Vr）地运算： Vr = Mr v 1= 7.5020.05057 = 0.38m3/s（ 5）、压缩机所需地理论功率 Pt

19、h 地运算： Pth= Mrh2 h1/ = 7.502（ 6）、制冷系数（ 0）地运算：426.02-404.42=162.0432Kw 0 = Q0 = P thh 1/ h 4= 405.77245.07=7.44h 2/ h 1426.02404.42（ 7）、单位冷凝负荷（qk）地运算：qk = h2 h3/ = 426.02 245.07 = 180.95 KJ/kg（ 8）、冷凝器热负荷（Qk）地运算：Qk = Mr qk= 7.502 180.95 = 1357.4869 Kw（ 9）、逆卡诺循环制冷系数地运算名师归纳总结 /c= T kT 0T 0 =372.273.1542

20、73 .15= 8.35第 9 页,共 26 页273.154（ 10）、热力完善度（）地运算 = 0 /= 7 .44= 0.898 .35c- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 2.4、 压缩机地挑选：2.4.1、压缩机形式地挑选：已知：压缩比： pk/po=949.7/343.7=2.76 压缩机理论功率：Pth=173.5776 kw 总制冷量： Q0=1243.2kw 单位容积制冷量：qv=2875.24 kJ/m3 常用地制冷压缩机有活塞式制冷压缩机螺杆式制冷压缩机离心式制冷压缩机 .一般用作空调冷源大中刑冷冻站设计选用离心式或螺杆式.对本设计

21、系统,综合考虑经济选用地制冷工质运行治理及对制冷量调剂等方面地因素,选用螺杆式制冷压缩机 .制冷压缩机与活塞式制冷压缩机、离心式制冷压缩机相比是较晚地一种机型 .螺杆式制冷压缩 机地结构特点,打算了它地很多优点,如： 1零件数仅为活塞式地 1/10,压缩机平稳性好,振动小,转速高； 2结构紧凑、能适用于大压缩比地工况； 3排气温度低； 4结构紧凑,无吸排气阀,易损部件少； 5容积效率高； 6对湿压缩不敏锐； 7可实现无级能量调剂 , （滑阀 15%-100% ）； 8爱护便利,常用于大中型制冷系统 .其缺点是： 1油系统复杂,低压缩比下能耗较大； 2制冷剂气体周期性地高速通过吸、排气孔口,通过

22、缝隙地泄漏等缘由,使压缩机有很大噪声,需要实行消音减噪措施； 3螺旋形转子地空间曲面地加工精度要求高,需用专用设备和刀具来加工；4 由于间隙密封和转子刚度等地限制,目前螺杆式压缩机仍不能像往复式压缩机那样达到较高 地终了压力 .名师归纳总结 表四：三种常用地制冷压缩机地比较螺杆式离心式第 10 页,共 26 页压缩机种类活塞式单级最大压缩比10204.5单机制冷量（ kw ）305806027307034222最大排气压力（bar）15.518.510.0最高排气温度（）1201509010575- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 单级最大进、出口压差1

23、41812.62.4.（bar）2 、压缩机级数：压缩机地级数应依据设计工况地冷凝压力与蒸发压力之比来确定PK/P0=949.7/343.7=2.76 10 时,应采纳单级制冷压缩机.2.4.3、压缩机地容积功率：.如以氟利昂为制冷剂时,当0 . 940 . 085 P 21110 . 94.0 085 949 7.111.0 824n. 18P 1343 7.式0 . 94.0 085 P 21中：nP 1P1 压缩机地吸气压力,MPa ；P2 压缩机地排气压力,MPa ；n 制冷剂地压缩指数,制冷剂为 R717 时, n = 1.28,制冷机为 R12 时, n = 1.13,制冷剂为 R

24、22 时, n = 1.18.此处取 V n = 1.18.2.4.4、运算系统地理论输气量与型号选定：名师归纳总结 VhVRMR. v/7.5020.0505736001661.729m3/h=0.46m3/s,依据排气量第 11 页,共 26 页10 .824- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 初步选定冰轮公司QC 系列压缩机,型号为QKF20M ,其主要技术参数如下表五：制理标准工空 调转电能 量 调噪 音进 气出 气进冷长宽高冷论况制冷工 况速源节范畴dBA管 直管 直出却mmmmm剂排量电 机r/径径水水m量30/-功 率mimmmm管量m31

25、5 kkwn直m3/hw径hmmR21025573502938015100 90DN1DN100DN 203413202060V %无级调507050460050H节z由其技术参数表可知该型号压缩机地排气量为 定压缩机地台数为两台 .1020m3/h ,1020 2 m3/h1661.729m3/h ,故确在确定压缩机型号地情形下,校核压缩机在设计工况下地制冷量,如压缩机在设计工况下地制 冷量不满意要求,就重新选定压缩机地型号,再进行校核,直到选定地压缩机地制冷量满意设计要 求后,再进行压缩机轴功率、压缩机配用电机功率地运算 .压缩机在设计工况下地实际排气量：V RV h1020.0 8248

26、40 . 48 m3/h 压缩机在设计工况下地制冷量：Q 0gV Rq0.382 875 .24=1092.59 kw 制冷机及电机工作参数地运算中,应考虑到管道系统及设备地冷缺失,故对制冷机地冷凝才能 应考虑备有 15%20%地富有量,就设计工况制冷量：Q =1242.2 1.2=1491.84kw 就两台压缩机地制冷量 Q0=2 Q0g=2483.86 kw 1491.84kw ,可以满意要求 2.4.5、压缩机功率运算 :（ 1） 压缩机地理论功率：P thVRthVhh 2/ h 10.464 26 .02404.42 195 . 98 kw/ v 10 . 05057式中：1kw /

27、kg（2）压缩机设计工况下地指th 压缩机内单位质量制冷剂所消耗地理论功,示功率：名师归纳总结 当压缩比为Pk/P0=949.7/343.7=2.76 ,查询螺杆式制冷压缩机指示功率关系图可知i =0.80.就：第 12 页,共 26 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - Pi=P th=195. 98244. 975kwi.080（3）压缩机设计工况下地轴功率：PP th0.950.98 之间 .这里取m =0.95.Pe=mim=0195.98257 .87kw.800 .95式中：m 螺杆制冷压缩机地机械效率,通常在（4）压缩机地摩擦功率N m P

28、36 m. 72 V h .0 536 .102072 13 . 89 kw式中 P 摩擦力换成地压力值立式氨压缩机约为 0.6立式氟利昂压缩机约为 0.30.5（5）有效功率：P xP244 .975272 . 19 kw0.80.9x.09式中x 压缩机机械效率,一般为（ 6）压缩机设计工况下地配用电动机功率：P 1 . 11 . 15 P e1. 15257 . 87296 . 55 kwc = 0.970.99.本设计系统采纳直c.10式中：c 传动效率,直联时,c = 1.0,皮带传动时,联.压缩机空调工况下配用电动机功率 2.4.6、确定压缩机地台数：压缩机台数：NQj1491 .

29、 84.1 4个Q1092 . 59式中 N 压缩机台数（个）350kw,350 kw 296.55kw 符合要求 . Q 单台压缩机在设计制冷工况下地制冷量（kw/h ）所以该制冷系统挑选两台单机螺杆式压缩机,型号为 QKF20M.2.4.7、压缩机地校核：在确定压缩机型号地情形下,校核压缩机在设计工况下地制冷量,如压缩机在设计工况下地制名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 26 页精选学习资料 - - - - - - - - - 冷量不满意要求,就重新选定压缩机地型号,再进行校核,直到选定地压缩机地制冷量满意设计要求后,再进行压缩机轴功率、压缩机配用电机功率地运算 .压

30、缩机在设计工况下地实际排气量：V RV h1020.0 824840 . 48m3/h =0.1285 m3/s压缩机在设计工况下地制冷量：Q 0gVRq0.382 875 .24=1092.59 kw 就两台压缩机地制冷量：Q02Q01491.84kw,可以满意要求.2.5、 冷凝器地设计运算：2.5.1、冷凝器地挑选：冷凝器地挑选原就：冷凝器地挑选取决于当地地水温、水质、水源、气候条件,以及压缩机房布置要求等因素 .一般在冷却水水质较好、水温较低、水量比较充分地地方,宜采纳卧式冷凝器 .上海地区满意上述条件,所以选用卧式壳管式冷凝器 .特点如下：（1）结构紧凑,体积比立式小；（2）传热系数

31、比立式高；（3）冷却水进出口温差大,耗水量小；（4）室内布置,操作较为便利 .但是它对水质地要求高,清洗时必需停机,且制冷剂泄漏不易被发觉2.5.2、确定冷凝器地换热面积：冷凝器热负荷运算：Qk Q 0 .1 13 1243 . 2 1404 . 816 kw式中： 冷凝器热负荷系数,它与蒸发温度、冷凝温度、气缸冷却方式以及制冷剂种类有关,其值随蒸发温度地降低和冷凝温度地上升而增加 .这里取 =1.13.冷凝器传热面积地运算：A k / Q k 1 404 . 816 1000 319 . 28 m2K t m 1100 42式中： K 冷凝器地传热系数,W/ （m k）,由于采纳氟利昂作为制

32、冷剂地卧式壳管式冷凝2 2器,其传热系数 7001500 W/ （m k）,在这里 K 取 1100 W/（m k）.由于前面已经确定需要两台压缩机,故初步选定两台冷凝器 .实际所需理论面积为：A/2319.28/2169.645m22.5.3、冷凝器地设备挑选：名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 26 页精选学习资料 - - - - - - - - - 运算出所需冷凝器地理论传热面积后,考虑到冷凝器使用一段时间后,由于污垢地影响传热系数会降低,因此在挑选冷凝器型号前,应将上面运算值放大5% 10%.此外如系统中不设再冷却器,选用卧式壳管式冷凝器时,应将传热面积再放大5%

33、10%,以保证液态制冷剂有35地过冷度 .就冷凝器地实际传热面积： AK=AK/1+0.15=169.6451.15=195.09 m2由此可挑选冷凝器型号为：武汉新世纪制冷公司地 表六：WN200 冷凝器；详细参数见下型号冷凝容器筒体直L外型尺寸B1安装尺寸质量面积类别径HBB2B3bxlkgm2EMDNmWN2m200二59361240775590430202025375065000主要尺寸L1L2L4H1H2L3974674417216395332002.5.4、冷凝器校核：冷却水量 w 确定： W=CQ Kts 1=100041404. 8162302.=0.067m3/s1000kg/m3.p ts 2. 18635.式中：C 冷却剂地定压比热,水为 p4.186 KJ/Kg. ；