200kw空調(diào)用水冷冷水機(jī)組 設(shè)計說明書

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1、word輕工業(yè)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計論文題目200kw空調(diào)用水冷冷水機(jī)組設(shè)計學(xué)生 王 曉 寧 專業(yè)班級 建環(huán)07級1班 學(xué)號 2 院系 機(jī)電工程學(xué)院 指導(dǎo)教師(職稱) 春 艷(副教授) 完成時間 2011 年 5 月27日 69 / 76目 錄中文摘要I英文摘要II1 前言11.1 現(xiàn)狀11.2 存在問題11.3 開展趨勢21.4 設(shè)計方向22 冷水機(jī)組設(shè)計方案的論證32.1 制冷系統(tǒng)設(shè)計3制冷方法32.2 冷水機(jī)組的設(shè)計3冷水機(jī)組的分類3各種冷水機(jī)組的優(yōu)缺點(diǎn)4冷水機(jī)組類型確實(shí)定62.3 制冷劑62.3.1 制冷劑的要求6常用制冷劑6制冷劑展望9制冷劑種類確實(shí)定132.4 壓縮機(jī)132.4.1 制冷

2、壓縮機(jī)的分類142.4.2 各類壓縮機(jī)的特點(diǎn)142.4.3 壓縮機(jī)種類確實(shí)定162.5 冷凝器16水冷式冷凝器的分類162.5.2 冷凝器類型選擇182.6 蒸發(fā)器類型選擇18干式殼管蒸發(fā)器18直接蒸發(fā)式空氣冷卻器193 冷水機(jī)組的設(shè)計計算193.1 系統(tǒng)的熱力計算19原始資料與參數(shù)確實(shí)定193.1.2 熱力計算21壓縮機(jī)的選擇與制冷劑流量校核223.2.1壓縮機(jī)選擇22壓縮機(jī)校核24冷凝器傳熱管的選擇與參數(shù)計算25冷凝器熱負(fù)荷與冷卻水流量26冷凝器結(jié)構(gòu)的初步規(guī)劃27傳熱計算與所需傳熱面積確定29冷卻水側(cè)阻力計算31連接收管徑計算32蒸發(fā)器設(shè)計計算32初步結(jié)構(gòu)設(shè)計32管R134a的外表傳熱系數(shù)

3、33水側(cè)外表傳熱系數(shù)的計算353.4.4 傳熱系數(shù)的計算373.4.5 管流動阻力和平均傳熱溫差的計算37面積熱流量與傳熱面積的計算38冷水側(cè)流動阻力計算384 系統(tǒng)制冷劑充注量的估算與冷凍油的選擇394.1 制冷劑充注量的計算394.2 冷凍油的選擇405 節(jié)流機(jī)構(gòu)的選擇計算415.1 節(jié)流機(jī)構(gòu)的工作原理與作用415.2 熱力膨脹閥425.3 熱力膨脹閥的設(shè)計選型436 管道和其它輔助設(shè)備的設(shè)計和選用456.1 管道的設(shè)計46枯燥過濾器的選擇486.3 氣液別離器的計算選型49視液鏡選擇516.5 冷卻塔選型516.5.1 冷卻塔選型的一般原如此51冷卻塔水流量計算公式526.6 冷卻水泵計

4、算選型54泵的流量計算54冷卻水泵泵的揚(yáng)程確定55泵的功率計算56泵的選型566.7 冷凍水泵計算選型58冷凍水泵泵的揚(yáng)程確定58泵的功率計算60泵的選型607自動控制與電器元件的選用607.1 溫度控制器的選擇617.2 上下壓壓力控制器617.3 電磁閥627.4 單向截止閥的選擇64完畢語66致67參考文獻(xiàn)68200kw空調(diào)用水冷冷水機(jī)組設(shè)計摘 要建筑能耗在興旺國家國民經(jīng)濟(jì)的總能耗中所占比例達(dá)到20%30%，而空調(diào)系統(tǒng)能耗將占建筑能耗的45%50%，6作為空調(diào)系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，冷水機(jī)組性能的好壞直接影響著空調(diào)系統(tǒng)的能耗。為盡可能的降低能耗就對冷水機(jī)組的性能提出了相關(guān)要求。為降低能耗提高制冷

5、系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，本文通過對不同制冷劑與制冷循環(huán)的比照，選定了適用于空調(diào)用水冷冷水機(jī)組的制冷循環(huán)。同時介紹了冷水機(jī)組重要組成部件：壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流閥與輔助設(shè)備的型式與其特點(diǎn)，并且綜合其優(yōu)缺點(diǎn)與限制條件，選定適合系統(tǒng)循環(huán)的各個部件，然后將選好的各部件組成水冷冷水機(jī)組，完成適用于200kw空調(diào)用水冷冷水機(jī)組設(shè)計。關(guān)鍵詞 空調(diào)用/水冷/制冷循環(huán)/冷水機(jī)組/設(shè)計THE DESIGN OF 200KW COLD WATER CHILLERUNIT OF AIR CONDITION ABSTRACTNational building energy consumption in developed

6、countries the proportion ofthe total energy consumption 30% to 20%, while the air conditioning energy consumption equipment, chillers, direct impact on the performance the energy consumption of air conditioning systems. To reduce the energy consumption as much as possible the performance of the prop

7、osed chiller has been required. Refrigeration system to reduce energy consumption to improve the economy, through the different refrigerants and refrigeration cycle contrast, selected water cold water for air conditioning refrigeration unit. Chillers also introduced important ponents: pressor, conde

8、nser, evaporator, throttle and auxiliary equipment of the type and characteristics, and the bination of its advantages and disadvantages and limitations, selected for the various parts of the system cycle, and then The position of selected water-cooled chiller ponents to plete the cold water for 200

9、kw Air conditioning water chiller design. KER WORDS air conditioning，water cooling，refrigeration cycle，chillerdesign 1 前言1.1 現(xiàn)狀隨著科學(xué)技術(shù)的不斷開展和工業(yè)自動化水平的快速提高，制冷空調(diào)設(shè)備在國民經(jīng)濟(jì)各部門和人民生活中應(yīng)用日益廣泛。在所有能耗中，建筑能耗占有很大的比例，而在建筑能耗中，空調(diào)制冷用電的上升勢頭尤為迅猛，有資料明確，我國現(xiàn)階段住宅每平米的能耗是一樣氣候條件下興旺國家的3倍左右，因此建筑節(jié)能也就成為了節(jié)能工作中最有潛力的領(lǐng)域之一。大型公共建筑節(jié)能的最主要任務(wù)是

10、空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能,冷水機(jī)組是空調(diào)系統(tǒng)的最主要用能局部，冷水機(jī)組的性能的好壞直接影響冷水機(jī)組的能耗，有必要對冷水機(jī)組的運(yùn)行性能進(jìn)展科學(xué)的評價，使冷水機(jī)組處于高效的運(yùn)行，降低能耗。冷水機(jī)組的運(yùn)行性能通常用COP作為評價指標(biāo),COP是指單位耗電量能提供的制冷量，其值越高,機(jī)組的效率越高，因此，COP很直觀地反映了冷水機(jī)組的整體運(yùn)行性能。在實(shí)際運(yùn)行中,中央空調(diào)冷水機(jī)組大局部時間都處于局部負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，傳統(tǒng)的用COP描述冷水機(jī)組性能常采用的方法是將COP擬合成負(fù)荷率的函數(shù)。這種方法有其不足，它認(rèn)為冷水機(jī)組的COP只與負(fù)荷率有關(guān)，而與機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行工況無關(guān)，比如冷卻水溫度、冷凍水溫度等。實(shí)際上，冷水機(jī)組的性能

11、不僅與所處的環(huán)境有關(guān)，還與它的實(shí)際運(yùn)行工況有關(guān)。因此，有必要考慮其他因素的影響，更科學(xué)的研究冷水機(jī)組的運(yùn)行性能。1.2 存在問題中國正處于工業(yè)化過程中，社會經(jīng)濟(jì)開展對能源的依賴要比興旺國家大得多，社會開展受到資源約束的矛盾日益突出。近幾年來，我國電力生產(chǎn)增長迅猛，據(jù)統(tǒng)計，全國有21個省市區(qū)采取了拉閘限電的措施來保證根本的電力供給，而隨著空調(diào)的進(jìn)一步普與，冷水機(jī)組已日漸成為能耗大戶。同時由于冷水機(jī)組的使用時間比擬集中，造成巨大電力供給的峰谷差異，造成頂峰時的供不應(yīng)求，低谷時的電力閑置浪費(fèi)。在我國許多城市，在夏季用電頂峰時期，都出現(xiàn)了由于用電緊而導(dǎo)致拉閘限電；近幾年來供電部門被迫實(shí)施強(qiáng)制性錯峰用電

12、措施，影響了居民的正常生活和企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營。中國是世界上的能耗大國，每年消耗約14億噸的標(biāo)煤，電能75%來源于煤，SO2、NOX、CO2等污染物的排放量已到必須治理的程度。我國東部的大局部地區(qū)都受到酸雨的威脅。我國的酸雨和其他環(huán)境污染，一年損失大約是國民生產(chǎn)總值的1.6%，節(jié)能是減少污染的有效措施之一?，F(xiàn)在全球變暖，臭氧空洞，自然災(zāi)害不斷都已嚴(yán)重威脅到人類的生存。1.3 開展趨勢由于冷水機(jī)組耗能較大，制冷劑造成溫室效應(yīng)和全球變暖，其市場市場占有率已略有下降，針對此現(xiàn)象變頻等其他節(jié)能技術(shù)和尋找新的環(huán)保型的制冷劑是冷水機(jī)組開展的主要趨勢。1.4 設(shè)計方向針對運(yùn)行中冷水機(jī)組存在的問題，在接下來的設(shè)計

13、中，應(yīng)著重在以下方面做出該進(jìn)：冷水機(jī)組設(shè)計嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展規(guī)設(shè)計；在冷水機(jī)組設(shè)計時應(yīng)著重節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，通過不同制冷系統(tǒng)循環(huán)比照確定能效比高的制冷循環(huán)；在制冷機(jī)組設(shè)計時應(yīng)選用自動化程度較好的零部件，使系統(tǒng)的自動化程度較高，滿足家用水冷冷水機(jī)組運(yùn)行的需要；制冷劑的選用應(yīng)充分考慮制冷劑性質(zhì)對環(huán)境與商品的影響，保證商品的經(jīng)濟(jì)性。2冷水機(jī)組設(shè)計方案的論證2.1 制冷系統(tǒng)設(shè)計制冷系統(tǒng)是利用逆向循環(huán)的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，通過能量補(bǔ)償，使制冷劑在循環(huán)中不斷地從溫度較低的被冷卻對象中吸收熱量，并向溫度較高的冷卻介質(zhì)排放熱量。2.1.1 制冷方法8現(xiàn)在市場大局部冷水機(jī)組采用蒸汽壓縮式制冷。蒸汽壓縮式制冷中液體蒸發(fā)

14、制冷以流體為制冷劑，通過一定的機(jī)械設(shè)備構(gòu)成制冷循環(huán)，可以對被冷卻對象進(jìn)展連續(xù)制冷，是制冷技術(shù)中應(yīng)用最主要的方法。本系統(tǒng)采用單級蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)。單級蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)是由壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥、蒸發(fā)器組成，用管道將它們連接成一個密封的系統(tǒng)。在蒸發(fā)器處于低溫低壓的制冷劑液體與被冷卻對象發(fā)生熱交換，吸收被冷卻對象的熱量而汽化。產(chǎn)生的低壓蒸氣被壓縮機(jī)吸入，經(jīng)壓縮后以高壓排出。壓縮機(jī)排出的高壓氣態(tài)的制冷劑進(jìn)冷凝器，被常溫的冷卻水或空氣冷卻，凝結(jié)成高壓液體。高壓液體流經(jīng)膨脹閥時節(jié)流，變成低壓低溫的氣、液兩項混合物，進(jìn)入蒸發(fā)器，其中的液態(tài)制冷劑在蒸發(fā)器中蒸發(fā)制冷，產(chǎn)生的低壓氣體再次被壓縮機(jī)吸入。如此周而

15、復(fù)始，不斷循環(huán)。62.2 冷水機(jī)組的設(shè)計2.2.1 冷水機(jī)組的分類6冷水機(jī)組是生產(chǎn)冷水的制冷裝置，廣泛應(yīng)用于空調(diào)工程和生產(chǎn)工藝中。根據(jù)冷水機(jī)組所用的動力種類不同分為電力驅(qū)動冷水機(jī)組和熱力驅(qū)動冷水機(jī)組。電力驅(qū)動冷水機(jī)組又多是采用蒸汽壓縮制冷原理的冷水機(jī)組，又稱為蒸汽壓縮式冷水機(jī)組；熱力驅(qū)動冷水機(jī)組多是采用吸收式制冷原理的冷水機(jī)組，又稱為吸收式冷水機(jī)組。壓縮式冷水機(jī)組根據(jù)所用的壓縮機(jī)的種類不同可分為活塞式、螺桿式、離心式和渦旋式冷水機(jī)組等。根據(jù)其冷凝器的冷卻方式的不同又可分為水冷式、風(fēng)冷式和蒸發(fā)冷卻式冷水機(jī)組。根據(jù)使用的制冷劑種類不同又可分為氟利昂冷水機(jī)組和氨冷水機(jī)組。模塊化冷水機(jī)組通常采用活塞式

16、制冷壓縮機(jī)，所以也屬于活塞式冷水機(jī)組，但具有結(jié)構(gòu)設(shè)計獨(dú)特，系統(tǒng)構(gòu)成方便的特點(diǎn)。吸收式冷水機(jī)組根據(jù)熱源方式不同可分為蒸汽型、熱水型和直燃型冷水機(jī)組。根據(jù)所用工質(zhì)不同可分為氨吸收式和溴化鋰吸收式冷水機(jī)組。根據(jù)熱能利用程度不同又可分為單效和雙效吸收式冷水機(jī)組。根據(jù)各換熱器的布置情況分為單筒型、雙筒型和三筒型吸收式冷水機(jī)組。根據(jù)應(yīng)用圍又分為單冷型和冷熱水型吸收式冷水機(jī)組。2.2.2 各種冷水機(jī)組的優(yōu)缺點(diǎn)2.2.2.1 活塞式冷水機(jī)組優(yōu)點(diǎn)：1) 用材簡單，可用一般金屬材料，加工容易，造價低2) 系統(tǒng)裝置簡單，潤滑容易，不需要排氣裝置3) 采用多機(jī)頭，高速多缸，性能可得到改善缺點(diǎn)：1) 零部件多，易損件多

17、，維修復(fù)雜，維護(hù)費(fèi)用高2) 壓縮比低，單機(jī)制冷量小3) 單機(jī)頭局部負(fù)荷下調(diào)節(jié)性能差，卸缸調(diào)節(jié)不能無極調(diào)節(jié)4) 屬上下往復(fù)運(yùn)動，振動較大5) 單位制冷量重量指標(biāo)較大2.2.2.2 螺桿式冷水機(jī)組優(yōu)點(diǎn)：1)結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)動部件少，易損件少，僅是活塞式的十分之一，故障率低2)圓周運(yùn)動平穩(wěn)，低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時無“喘振現(xiàn)象，噪音低，振動小3 壓縮比可高達(dá)20，EER值高4 調(diào)節(jié)方便，可在10%到100%圍無極調(diào)節(jié)，局部負(fù)荷效率高。5 體積小，重量輕，可做成立式全封閉大容量機(jī)組6 對濕沖程不敏感7 屬正壓運(yùn)行，不存在外氣侵腐蝕問題缺點(diǎn)：1 價格比活塞式高2 單機(jī)容量比離心式小，轉(zhuǎn)速比離心式低3 潤滑油系統(tǒng)較復(fù)雜，

18、耗油量大4 大容量機(jī)組噪聲比離心式高5 要求加工精度和裝配精度高2.2.2.3 離心式冷水機(jī)組優(yōu)點(diǎn)：1 葉輪轉(zhuǎn)速高，輸氣量大，單機(jī)容量大2 易損件少，工作可靠，結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，振動小，噪聲低3 單位制冷量重量指標(biāo)小4 制冷劑中不混有潤滑油，蒸發(fā)器和冷凝器的傳熱性能好56 調(diào)節(jié)方便，可在10%到100%圍無極調(diào)節(jié)缺點(diǎn)：1 單機(jī)壓縮機(jī)在低負(fù)荷時會出現(xiàn)“喘振現(xiàn)象，在滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)2 對材料強(qiáng)度，加工精度和制造質(zhì)量要求嚴(yán)格3 當(dāng)運(yùn)行工況偏離設(shè)計工況時效率下降較快，制冷量隨蒸發(fā)溫度降低而減少幅度比活塞式快4 離心負(fù)壓系統(tǒng)，外氣易侵入，有產(chǎn)生化學(xué)變化腐蝕管路的危險2.2.2.4 渦旋式冷水機(jī)組優(yōu)點(diǎn)：1

19、 效率高，振動小，噪聲低2 結(jié)構(gòu)簡單，體積小。重量輕，易損件少，可靠性高缺點(diǎn)：1 由于需要高精度的加工設(shè)備和準(zhǔn)確的調(diào)心裝置和技術(shù)，制造本錢和價格比活塞式高2 冷量圍較小，適用于小型中央空調(diào)工程2.2.2.5 模塊化冷水機(jī)組優(yōu)點(diǎn)：1 系活塞式和螺桿式的改良型，它是由多個冷水單元組合而成2 機(jī)組體積小，重量輕，高度低，占地小3 安裝簡單，無需預(yù)留安裝孔洞缺點(diǎn)：1 價格較貴2 模塊片數(shù)一般不宜超過8片，否如此冷凝器和蒸發(fā)器水側(cè)流動阻力過大2.2.3 冷水機(jī)組類型確實(shí)定綜合以上冷水機(jī)組的特點(diǎn)、現(xiàn)在市場的開展方向以與自己課題的相關(guān)要求，本課題選用螺桿式冷水機(jī)組。2.3 制冷劑2.3.1 制冷劑的要求8制

20、冷劑根據(jù)其不同的使用場合有著不同的要求，通常需要滿足如下要求：1) 制冷劑的熱力性質(zhì)好。要求工質(zhì)在一樣的工作條件即一樣的環(huán)境溫度和制冷空間溫度下，用同樣的輸入功率，產(chǎn)生較大的制冷量。2) 制冷劑具有適宜的飽和壓力和壓力比。在工作溫度圍，其蒸發(fā)壓力不要低于大氣壓力，否如此容易使空氣進(jìn)入制冷系統(tǒng)，致使制冷機(jī)的制冷能力下降，功耗增加。此外，其冷凝壓力不宜過高，否如此會導(dǎo)致設(shè)備笨重。冷凝壓力和蒸發(fā)壓力比也不宜過大，否如此會導(dǎo)致壓縮機(jī)排氣溫度過高和往復(fù)式壓縮機(jī)輸氣系數(shù)降低。3) 對容積式壓縮機(jī)，希望有較大的單位體積制冷量 ，這有利于減小壓縮機(jī)的尺寸；對離心式壓縮機(jī)，因過小的尺寸反而會造成制造上的困難，故

21、需要單位體積制冷量較小的制冷機(jī)。2.3.2 常用制冷劑21 氨, R-717氨(NH3)被認(rèn)為是一種效率最高的天然制冷劑。它是一種今天仍在使用的“原始制冷劑。多用于正位移壓縮機(jī)的蒸氣壓縮過程。 ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)34將其分類為B2 制冷劑 (毒性上下可燃). ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)15要求對氨制冷站有特殊的安全考慮。盡管在商業(yè)空調(diào)也使用很多，但氨在工業(yè)制冷上的應(yīng)用更廣泛些。2.3.2.2 二氧化碳, R-744 二氧化碳(CO2)是一種天然制冷劑. 它在19世紀(jì)末20世紀(jì)初停止使用，現(xiàn)在正在研究重新對它的使用。用于蒸氣壓縮循環(huán)正位移壓縮機(jī)。在32 時CO2的冷凝壓力超過6MPa，這是一個挑戰(zhàn)。而且，C

22、O2的臨界點(diǎn)很低，能效差。盡管如此，仍可能有一些應(yīng)用，如復(fù)疊制冷，CO2將是有用的。 2.3.2.3 烴類物質(zhì) 丙烷(R-290)和異丁烷(R-600a),以與其他氫碳物質(zhì),能夠在蒸氣壓縮過程中作為制冷劑使用。在北歐，大約有35%的制冷機(jī)使用氫碳物質(zhì)。它們毒性低且能效高，但容易燃燒。后者嚴(yán)重限制了它們在北美的使用，因受現(xiàn)今安全規(guī)的制約。2.3.2.4氯氟碳族 (CFC族)氯氟碳族(CFC族)有許多物質(zhì)，但在空調(diào)中最常用的是R-11、R12、R-113和R-114. CFC族到20世紀(jì)中葉時已經(jīng)普遍使用。興旺國家在1995應(yīng)蒙特利爾議定書的要求停止了CFC族的生產(chǎn)。在開展中國家它們?nèi)员簧a(chǎn)和使用

23、按時間表將很快淘汰。它們用于蒸氣壓縮過程的所有型式的壓縮機(jī)中。常用CFC族物質(zhì)都穩(wěn)定、安全從制冷劑標(biāo)準(zhǔn)的角度看、不可燃且能效高。不幸的是，它們破壞臭氧層。2.3.2.5 氫氯氟碳族 (HCFC族)氫氯氟碳族(HCFC族)幾乎和CFC族同時出現(xiàn)。 HCFC-22是世界上使用最廣泛的制冷劑。HCFC-123是CFC-11的過渡替代制冷劑。它們用于蒸氣壓縮過程的所有型式的壓縮機(jī)中。 HCFC-22能效高，被分類成A1 (低毒不燃). HCFC123能效高，被分類成B1 (高毒不燃).和CFC族一樣, 這些制冷劑按蒙特利爾議定書的要求將逐步淘汰。在興旺國家已被限量生產(chǎn)且很快將減產(chǎn)。開展中國家也有一個淘

24、汰時間表，但淘汰時限延長。2.3.2.6 氫氟碳族(HFC族)氫氟碳族(HFC族)是相對較新的制冷劑，因CFC族的淘汰將日益受到關(guān)注。HFC族制冷劑無臭氧消耗潛值(ODP=0). HFC-134a是CFC-12和R-500的替代制冷劑. 它們用于蒸氣壓縮過程的所有型式的壓縮機(jī)中。 常用HFC族制冷劑能效高被分類成A1 (低毒不燃).但對全球變暖有影響。 表 21 制冷劑常用性質(zhì)制冷劑化學(xué)名稱化學(xué)式分子量安全分組大氣壽命(年)ODPGWP11三氯一氟甲烷CCl3FA1501380012二氯二氟甲烷CCl2F2A11021810022一氯二氟甲烷CHClF2A1.055150032二氟甲烷CH2F

25、252A20650123二氯三氟乙烷CHCl2CF3153B1.0290125五氟乙烷CHF2CF3120A102800134a1,1,1,2-四氟乙烷CF3CH2F102A101300245a1,1,2,2,3-五氟丙烷CHF2CH2CF3B10820290丙烷CH3CH2CH344A3100404aR-125/143a/134a (44/52/4)A13260407CR-32/125/134a(23/25/52)A101530410AR-32/125 (50/50)A101730500R-12/152a (73.8/26.2)A1.746010507aR-125/143a (50/50)A

26、1600丁烷CH3CH2CH2CH3A3100717氨NH317B2N/A00718水H2O18A1N/A05011611650116116水冷式壓縮機(jī)類型螺桿式離心式機(jī)組制冷量 kW11611623023011631163水冷式2.4.3 壓縮機(jī)種類確實(shí)定結(jié)合以上壓縮機(jī)種類的優(yōu)缺點(diǎn),本課題200KW的制冷量要求與市場上已經(jīng)廣泛應(yīng)用的R134a制冷劑的壓縮機(jī)種類,確定本冷水機(jī)組選用單螺桿式壓縮機(jī)。且與選用的螺桿式冷水機(jī)組相吻合。2.5 冷凝器冷凝器的功能是把由壓縮機(jī)排出的高溫高壓制冷劑蒸汽冷凝成液體制冷劑，把制冷劑在蒸發(fā)器中吸收的熱量以與與壓縮機(jī)功率相當(dāng)?shù)臒崃恐团湃胫車h(huán)境水或空氣等中。冷凝

27、器是制冷裝置中的熱交換設(shè)備，即放熱設(shè)備，是制冷系統(tǒng)中的四大主要設(shè)備之一。2.5.1 水冷式冷凝器的分類水冷式冷凝器是以水作為冷卻介質(zhì)，靠水的溫升帶走冷凝熱量。冷卻水一般循環(huán)使用，但系統(tǒng)中需設(shè)有冷卻塔或涼水池。由于水的溫度比擬低，所以采用水冷式冷凝器可以得到較低的冷凝溫度。水冷式冷凝器按其結(jié)構(gòu)形式又可分為殼管式冷凝器、套管式冷凝器和焊接板式冷凝器，常見的是殼管式冷凝器和套管式冷凝器。2.5.1.1 立式殼管式冷凝器立式冷凝器的冷卻水自上通入管，吸熱后排入下部水池，而高壓氣態(tài)制冷劑從冷凝器外殼的中部進(jìn)入管束外部空間，冷凝后的液體沿管外壁流下，積于冷凝器的底部，從出液管流出。2.5.1.2 臥式殼管

28、式冷凝器12它與立式冷凝器有相類似的殼體結(jié)構(gòu)，主要區(qū)別在于殼體的水平安放和水的多路流動。臥式冷凝器不僅廣泛地用于氨制冷系統(tǒng)，也可以用于氟利昂制冷系統(tǒng)，但其結(jié)構(gòu)略有不同。氨臥式冷凝器的冷卻管多采用光滑無縫鋼管，而氟利昂臥式冷凝器的冷卻管一般采用低肋銅管。這是由于氟利昂放熱系數(shù)較低的緣故。值得注意的是，有的氟利昂制冷機(jī)組一般不設(shè)貯液筒，只采用冷凝器底部少設(shè)幾排管子，兼作貯液筒用。 臥式殼管冷凝器的優(yōu)點(diǎn)是傳熱系數(shù)較高，冷卻水用量較少，操作管理方便，但是，對冷卻水的水質(zhì)要求較高。目前大、中型氟利昂和氨制冷裝置普遍采用這種冷凝器。2.5.1.3 套管式冷凝器套管式冷凝器是有不同直的管子直接套在一起，并彎

29、成螺旋形或蛇形的一種水冷換熱器。該換熱器外套一般為無縫鋼管。制冷劑的蒸氣從上方進(jìn)入外管之間的空腔，在管外外表上冷凝，液體在外管底部依次下流，從下端流入貯液器中。冷卻水從冷凝器的下方進(jìn)入，依次經(jīng)過各排管從上部流出，與制冷劑呈逆流方式。這種冷凝器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，便于制造，價格廉價且因系單管冷凝，介質(zhì)流動方向相反，故傳熱效果好，當(dāng)水流速為12m/s時傳熱系數(shù)可達(dá)800kcal/(m2h)。其缺點(diǎn)是金屬消耗量大，而且當(dāng)縱向管數(shù)較多時，不僅傳熱管流體的流動阻力較大。更由于下部的管子會充有較多的液體，使傳熱面積不能充分利用。另外緊湊性差，清洗困難，并需大量連接彎頭。因此，這種冷凝器在氨制冷裝置中已很少應(yīng)

30、用，多用于制冷量小于40kw的小型氟利昂制冷機(jī)組中。2.5.1.4 焊接板式冷凝器板式換熱器是由一組不銹鋼波紋金屬板疊裝焊接而成，板上的四孔分別為冷熱兩種流體的進(jìn)出口，在板四周的焊接線，形成傳熱板兩側(cè)的冷熱流體通道，在流動過程過版壁進(jìn)展熱交換。兩種流體在流道形成逆流流動，而板片外表制成的各種形狀形成了旺盛湍流強(qiáng)化了傳熱。由于板式換熱器具有體積小、重量輕、傳熱效率高、可靠性好、加工過程簡單等優(yōu)點(diǎn)，近年來得到廣泛應(yīng)用。但是也存在容積小、難以清洗、部滲漏不易修復(fù)等缺點(diǎn)，在使用時要加以注意。2.5.2 冷凝器類型選擇對于水冷冷水機(jī)組，常用的水冷冷凝器有套管式和臥式殼管式冷凝器，其中臥式殼管式冷凝器結(jié)傳

31、熱系數(shù)較高，冷卻水用量較少，操作管理方便，但是，對冷卻水的水質(zhì)要求較高。目前大、中型氟利昂和氨制冷裝置普遍采用這種冷凝器。一般來說，臥式殼管式冷凝器的水耗量比套管式冷凝器的水耗量要大，但清洗相對方便。在冷水機(jī)組中，制冷量相對較大，應(yīng)優(yōu)先選用臥式殼管式冷凝器。在此選用臥式殼管式冷凝器較為適宜，應(yīng)當(dāng)選擇臥式殼管式冷凝器。2.6 蒸發(fā)器類型選擇蒸發(fā)器的形式很多，按照載冷劑的不同可分為冷卻空氣和冷卻各種液體的蒸發(fā)器。根據(jù)供液方式的不同，蒸發(fā)器可分為以下四種：滿液式蒸發(fā)器、非滿液式蒸發(fā)器、循環(huán)式蒸發(fā)器和淋激式蒸發(fā)器。這里主要介紹滿液式蒸發(fā)器。非滿液式蒸發(fā)器根據(jù)冷卻介質(zhì)的不同可分為冷卻液體干式蒸發(fā)器和冷卻

32、空氣干式蒸發(fā)器直接蒸發(fā)式空氣冷卻器。冷卻液體干式蒸發(fā)器主要有干式殼管蒸發(fā)器和焊接板式蒸發(fā)器，而焊接板式蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)和焊接板式冷凝器相似這里不再詳細(xì)介紹。2.6.1 干式殼管蒸發(fā)器8干式殼管蒸發(fā)器的構(gòu)造和滿液式殼管蒸發(fā)器相似，主要區(qū)別在于：制冷劑在管流動，被冷卻液體在管束外部空間流動，筒體橫跨管束裝有假如干隔板，以加液體橫掠管束的流速。干式蒸發(fā)器按照管組的排列方式不同可分為直管式和U形管兩種。直管式蒸發(fā)器由于載冷劑側(cè)的對流換熱系數(shù)較高，一般不用外肋管，多采用光管或具有螺旋形微肋的高效蒸發(fā)器作為傳熱管。U形管干式殼管蒸發(fā)器采用U形管作為傳熱管，一個管口為進(jìn)液端，另一管口為出氣端，由此構(gòu)成了載冷劑為

33、二流程的殼管式結(jié)構(gòu)。它只需要一個將制冷劑進(jìn)出口分隔開的端蓋，這有利于消除材料因溫度變化而引起的應(yīng)力，延長其壽命，而且傳熱效果較好，但不宜采用肋管。2.6.2 直接蒸發(fā)式空氣冷卻器直接蒸發(fā)式空氣冷卻器按照空氣的運(yùn)動狀態(tài)分為自然對流和強(qiáng)制對流兩種形式。自然對流形式常用于冰箱、冷藏柜、冷藏車、冷藏庫等處。采用氨制冷系統(tǒng)，多為滿液式或循環(huán)式；采用氟利昂系統(tǒng)多為非滿液式或循環(huán)式。由于空氣側(cè)為自然對流，故這種冷排管的傳熱系數(shù)很低。為了增強(qiáng)傳熱，在簡冷式冰箱的冷凍室、空調(diào)機(jī)組、冷藏庫與除濕機(jī)等處多采用強(qiáng)制對流式的直接蒸發(fā)式空氣冷卻器。強(qiáng)制對流式蒸發(fā)器與自然對流蒸發(fā)器相比，具有傳熱效果好，結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，在冷

34、凍、空調(diào)設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。在此選用強(qiáng)制對流空氣冷卻式蒸發(fā)器，簡稱為外表式蒸發(fā)器。3 冷水機(jī)組的設(shè)計計算3.1 系統(tǒng)的熱力計算3.1.1.1 原始資料1 制冷量： 200kw2 制冷量輸出方式： 輸出冷媒水冷媒水進(jìn)口溫度： 12 冷媒水出口溫度： 73 冷凝器冷卻方式： 強(qiáng)制對流水冷冷卻水進(jìn)口溫度： 32冷卻水出口溫度： 364 控溫精度： 25 氣候環(huán)境類型： 空氣干球溫度32、空氣濕球溫度23.76 使用環(huán)境溫度： 0357 使用環(huán)境相對濕度： 858 電源： 380 V 50Hz3.3.1.2 各狀態(tài)點(diǎn)參數(shù)確實(shí)定2(1)壓縮機(jī)的名義制冷量為200kw。冷凝溫度:蒸發(fā)溫度：其中：水冷式冷凝

35、器：冷卻液體的蒸發(fā)器：取 T0=3K TK=4K 那么蒸發(fā)溫度冷凝溫度 取過熱度3K過冷度5K(取有效過熱、過冷)循環(huán)的lgp-h圖如圖3-1所示圖3-1系統(tǒng)循環(huán)的壓焓圖2各點(diǎn)參數(shù)值表3-1 R134A各點(diǎn)的狀態(tài)參數(shù)參數(shù)t/ocp/kPav/(m3/kg)h/(kJ/kg)s/( kJ/kgk)0338173382s10173101741017543383.1.2 熱力計算由表3-1中各狀態(tài)點(diǎn)的參數(shù)進(jìn)展以下熱力計算單位質(zhì)量制冷量單位理論功制冷劑循環(huán)質(zhì)量流量實(shí)際輸氣量輸氣系數(shù)壓縮機(jī)理論輸氣量壓縮機(jī)理論功率壓縮機(jī)指示功率取壓縮機(jī)指示效率為i=0.8壓縮機(jī)軸功率取機(jī)械效率m=0.9壓縮機(jī)電機(jī)即輸入功

36、率取電動機(jī)效率mo=0.883.2 壓縮機(jī)的選擇與制冷劑流量校核3.2.1 壓縮機(jī)選擇表3-2 HY螺桿式壓縮機(jī)性能參機(jī)型HY-110WHY-150WHY-190WHY-230WHY-290WHY-300WHY-400WHY-470W制冷量Kw110150190230290360400470運(yùn)行控制方式PLC可編程控制器全自動控制制冷劑R22R1334a R407c電源380v/50HZ型式5-5非對稱半封閉單螺桿壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)方向順時針數(shù)量1臺啟動類型Y-啟動轉(zhuǎn)速r/min2960參量調(diào)節(jié)0-25%-50%-75%-100%或無極調(diào)節(jié)輸入功率Kw2539487598額定電流A理論輸氣量m3/h1

37、70220296358379402440486吸氣管直徑mm80100100100100125125150排氣管直徑mm6565808080100100125注：冷凝溫度、蒸發(fā)溫度7 /45由表3-2知可選用單螺桿式制冷壓縮機(jī)。額定制冷量為230kW，電動機(jī)輸出功率為48kW，理論輸氣量358m3/h，均能滿足設(shè)計工況的要求。3.2.2 壓縮機(jī)校核3.2.2.1 壓縮機(jī)實(shí)際工況：制冷量230kW冷凝溫度：45 冷凝壓力： 11.60bar 焓值 h1=427.44kJ/kg蒸發(fā)溫度：7 蒸發(fā)壓力： 3.75bar 焓值 h23.2.2.2 輸氣系數(shù)1壓力系數(shù)壓力系數(shù)的計算公式為：對于氟利昂壓縮

38、機(jī)，取，如此得到制冷壓縮機(jī)的壓力系數(shù)為。2.容積系數(shù)和泄漏系數(shù)取13.溫度系數(shù)有經(jīng)驗公式實(shí)際溫度系數(shù)實(shí)際輸氣系數(shù)3.2.2.3 壓縮機(jī)工況的換算與選型故所選壓縮機(jī)HY-230W滿足使用條件。3.3 冷凝器的設(shè)計計算1設(shè)計參數(shù)：冷凝溫度tk=40 3.3.1.1 傳熱管的選擇表3-3幾種低翅片管的結(jié)構(gòu)參數(shù)序號12345直徑mm壁厚mmsf/mmt/mmh/mmdi/mm11111414db/mm13df/mm16-2020aof/mm注:表中aof為每米管長管外總面積，為增強(qiáng)系數(shù)，其余符號參見圖3-2圖3-2 低翅片管的結(jié)構(gòu)參數(shù)與在冷凝器的應(yīng)用形式a)斜翅 b直翅 c應(yīng)用形式根據(jù)工藝要求，選用1

39、9mm1.5mm的紫銅管軋制的低翅片管為管，且選用表3-3所示的5號管，其管型結(jié)構(gòu)參數(shù)如下：翅節(jié)距sf=1.34mm、翅厚t=0.25mm、管徑di=14mm、翅根管面外徑db=15.85mm、翅頂直徑df=18.75mm、=20o，3.3.1.2 傳熱管的參數(shù)計算根據(jù)以上選擇的的換熱管參數(shù)進(jìn)展初步設(shè)計計算每1m肋管長的肋片數(shù)：每1m管長肋頂面積為每1m管長肋片面積為每1m管長肋間基管面積為每1m肋片管外外表積為每1m管長外表積為肋片當(dāng)量高度為3.3.2.1 冷凝器的熱負(fù)荷計算單位冷凝負(fù)荷冷凝器負(fù)荷3.3.2.2 冷卻水流量冷卻水的定性溫度為查水的物性比定壓熱容CP =4.179kJ/(kg.K),密度w3 運(yùn)動粘度vf=0.74710-6m2/s， 所以，冷卻水流量為3.3.3 冷凝器結(jié)構(gòu)的初步規(guī)劃由于低肋螺紋管傳熱效率高，故初步取管外外表面積熱負(fù)荷qf=6000w/m2。故初步規(guī)劃的所需冷凝器外外表積為所需上述規(guī)格低肋管管長為，如此每流程管數(shù)為取每流程管根數(shù)數(shù)Z=38根對流程數(shù)N，總根數(shù)NZ、有效單管長l、殼體徑Di與長徑比l/Di進(jìn)展計算，組合計算結(jié)果如表3-4所示表3-4 不同流程計算結(jié)果流程數(shù)N總根數(shù)NZ有效單管長l/m殼體徑Di/m長徑比l/Di2