1、 编号： 课程设计说明书空气调节用制冷技术题 目：北京南苑酒店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： 建筑环境与能源应用 学生姓名： 学 号： 指导教师： 2014 年 1 月 13 日目 录前言 第 1 章 设计要求1.1、设计目的1.2、设计标准1.3、设计任务1.4、设计内容第二章 设计过程2.1、设计参数2.1.1 气象参数2.1.2 设计采用的制冷剂2.2、设计设备选用2.2.1 制冷压缩机的选择2.2.2 冷凝器及冷却水系统计算2.2.3 蒸发器及冷冻水系统计算2.2.4 膨胀阀选择与计算2.2.5 其他辅助设备选择2.3、设计制图2.3.1 设备管道布
2、置图2.3.2 制冷机房安全设施2.3.3 工艺流程图2.4、参考文献前言制冷机房是一栋建筑中空调制冷的核心部位，机房中各类设备的选型及布置直接关系到整个系统运行的稳定和安全性。本机房设计从所需的制冷量计算开始，并从系统合理、选型合适等多角度考虑出发，对机房所需的制冷设备四大件及所需的辅助设备进行选型计算，并进行部分校核检验，整体上能满足设计要求。设计制冷系统，无论是厂家装配成的整体机组，还是现场组装的系统，主要是选择制冷压缩机、冷凝器、蒸发器、节流机构以及形管的辅助设备等。其步骤是根据给定的冷冻水温度(供水和回水温度)、冷负荷等，先查出本地区的夏季的干球温度，然后确定该制冷系统的设计工况(即
3、蒸发温度、冷凝温度、过冷温度和过热温度)，然后按照设计工况选择该制冷系统的各个组成设备，使之在运行过程各个设备的能力能相互匹配，以充分发挥每个设备的工作能力。在计算中要考虑到系统的热损失，所以在选型时要有一定的富裕度。充分利用本地区的地理条件因素来进行相关的计算与选型，从而达到经济、可靠、耐用的需要。第 1 章 设计要求1.1 设计目的1、使学生了解制冷机房的设计内容、程序和原则；2、掌握设计计算的步骤和方法；3、巩固所学理论知识和实际知识，培养解决工程问题的能力，为今后从事空调系统冷源的设计和选配、冷库的设计奠定基础。1.2 设计标准1、 采暖通风与空气调节设计规范 GB5001920032
4、、 暖通空调制图标准 GB/T5011420013、 空气调节设计手册 4、 中央空调设备选型手册1.3 设计任务北京南苑酒店空调系统冷负荷为 950kw，采用间接供冷方式；冷冻水的供水温度为 7，回水温度为 12；夏季采用两班工作，工作时间为 8:30-23:30，白天空调冷负荷为夜间冷负荷的 1.2 倍；制冷机房设于地下一层,可根据制冷系统的布置需要，确定制冷制房的建筑结构(包括建筑朝向、面积大小、房间高度、门窗等) 1.4 设计内容1、制冷压缩机型号的选择计算及台数选择2、冷凝器和蒸发器的选择及计算3、辅助设备的选择4、制冷机房的布置5、制冷工艺管路直径和各种阀件的选择第 2 章 设计过
5、程2.1 设计参数2.1.1 设计气象参数1、设计所在地：北京2、地理位置：北纬 3928 东经 115243、夏季空调室外计算温度：干球温度：33.2；湿球温度：26.4。2.1.2 设计采用的制冷剂1 选用 R22 作为本次设计的制冷剂2 制冷剂选用理由沸点： -40.8 临界温度： 96.2 破坏臭氧层潜能值 （ODP） 0.055全球变暖系数值 （GWP） 0.36 可见，R22作为制冷剂对环境破坏度不大，临界温度相对较高。而且设计是针对酒店，对卫生要求比较高，因此是目前较为理想的制冷剂。2.2 设计计算步骤2.2.1 制冷压缩机的选择一、选择计算原则根据系统总制冷量及制冷剂的确定，并
6、综合考虑该工程当地的水源、水温、水质及气候条件后，决定选用卧式壳管水冷式冷凝器，载冷剂选用水，蒸发器卧式壳管式蒸发器 。卧式壳管式的优点有：（1）结构紧凑，体积比立式小；（2）传热系数比立式高；（3）冷却水进出口温差大，耗水量小；（4）室内布置，操作较为方便。但是它对水质的要求高，清洗时必须停机，且制冷剂泄漏不易被发现。2、制冷量的计算确定制冷系统的总的制冷量应该综合考虑用户实际需要的制冷量，制冷系统本身和供冷系统的损失量，由于该厂空调系统冷负荷为950kw，采用间接供冷方式，白天空调冷负荷约为夜间冷负荷的1.2倍，所以有：白天： Q 0= (1+A)Q=（1+0.15）*950=1092.5
7、kw晚上： Q 0= (1+A)Q=（1+0.15）*950/1.2=910.4kw式中 制冷系统的总制冷量（kw）用户实际所需要的制冷量（kw）A冷损失附加系数。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=0.070.1；对于直接供冷系统，A=0.050.07。由于设计指导书要求：考虑管道系统及设备的冷损失，对制冷机的极冷能力应考虑备有15-20%的富余量，因此，此处A取0.15.三 、制冷系统设计工况的确定确定制冷系统的设计工况主要指确定蒸发温度、冷凝温度、过热温度和
8、过冷温度等工作参数。有关主要工作参数的确定参考制冷工程设计手册进行计算。1 蒸发温度 0t一般，用于冷却水或盐水的蒸发器，被冷却液体温度降（t1-t2）可取58,蒸发温度 比被冷却液体的出口温度 低23,蒸发器的热流密度0t 2t20003000kw/m2，所以，平均传热温差 m约为57。所以有：=(t1+t2)/2- mt=(7+12)/2-6=3.50t式中： 载冷剂的进口温度（）1t载冷剂的出口温度（ ）2mt蒸发器的传热温差，对R22蒸发器取62 过热温度tgr一般，采用氟利昂制冷系统需要一定的过热度以保证干压缩，氟利昂过热度为515，一般取5：则： tgr=t 0+5=8.53 冷凝
9、温度 tk一 般 ， 对 于 水 冷 式 冷 凝 器 ， 冷 凝 温 度 与 冷 却 水 进 口 温 度 差 取 714 ，冷 却 水 进 .出 口 冷 却 水 温 差 取 410 。从制冷工程设计手册中查到北京夏季室外平均每年湿球温度（）ts=26.4对于使用冷却水塔的循环水系统，冷却水进水温度按下式计算：ts1=ts+t s=26.4+3.0=29.4 式中: 冷却水进冷凝器温度（）；当地夏季室外平均每年湿球温度（ ）；安全值，对于机械通风冷却塔， =24，设计取值3。冷却水出冷凝器的温度 （），与冷却水进冷凝器的温度及冷凝器的形式有关。所以有：ts2= ts1+（410）= 29.4+5
10、.0=34.4注意：t s2 不要超过35。系统以水为冷却介质，冷 凝 温 度 与 冷 却 水 进 口 温 度 差 714 ，取平均值10.5，则冷凝温度t k为：tk=ts1+(714)=29.4+10.5=39.94 过冷度tg为了提高制冷系数，应有一定的过冷度。一般情况下，过冷温度比冷凝温度低35，所以取过冷度为5。5 制冷系统理论循环 lgp-h 图由压焓图可得出各点的状态参数如下示：蒸发压力：0.560 MPa冷压力： 1.520 MPa状态点 1 1 2 3 3 4焓值 kJ/kg406 410 443 250 242 242比容 m3/kg0.042 0.043 - - - -进
11、 行 各 项 热 力 计 算 ：1.单位质量制冷量（q 0）的计算q0=h1h4= 410-242=168kJ/kg2.单位容积制冷量（q v）的计算qv = =168/0.043=3906.98kJ/m3103.制冷剂质量流量（M R）的计算MR = =1092.5/168=6.503kg/s0Q4.制冷剂的体积流量（V R）的计算Vr= =1092.5/3906.98=0.280 m3/s5.压缩机所需的理论功率（ ）的计算Pth= MR(h2h1， )=6.503(443-410)=414.6kw6.制冷系数（ 0）的计算 0=(h1,-h4)/(h2-h1,)=(410-242)/(4
12、43-410)=5.097.单位冷凝负荷（q k）的计算qk=h2h3, =443-242=201 kJ/kg8.冷凝器热负荷（Q k）的计算Qk=MRqk=6.503201=1307.103kw9.逆卡诺循环制冷系数的计算 c/= =(3.5+273)/(39.9-3.5)=7.5960TK10.热力完善度（）的计算= =5.09/7.596=0.706选择制冷压缩机和电动机压缩机的选择计算，主要是根据制冷系统的总制冷量及系统的设计工况，确定 压缩机种类、型号和台数，最后要校核压缩机所配置电机的功率。（1）压缩机类型的选择目前，用于大中型制冷系统的压缩机主要有三种，分别为活塞式制冷压缩机、螺
13、杆式制冷压缩机、离心式制冷压缩机。三种制冷压缩机的特点和适用条件见下表。压缩机种类 活塞式 螺杆式 离心式单级最大压缩比 10 20 4.5单机制冷量（kw） 30580 602730 7034222最大排气压力（bar） 15.5 18.5 10.0最高排气温度（） 120150 90105 75单级最大进、出口压差（bar）14 18 12.6适用制冷剂 R134a、R22、R717 R22、R717 R123、R134a制冷量调节多缸压缩机采用某些气缸卸载（吸气阀片被顶开，活塞作空行程）的方法作分级调节采用滑阀机构调节油活塞的位置，从而改变吸气量，使制冷量在10100之间作无级调节当采用
14、进口导流叶片调节器使，制冷量可在 30100%之间作无级调节适用场合适用于中小制冷两的空调、冷藏、冷冻用制冷装置适用于大中制冷量的空调、冷藏、冷冻用制冷装置单级适用于大型空调用制冷装置，多级适用于化工用制冷装置压缩比：Pk / p0 = 1.52/0.56=2.71410 ，采用単级制冷压缩机；制冷量在10541758 kw时，设计计算的制冷量为1092kw，宜选用螺杆式；因此，应该选用単级螺杆式压缩机。（1）压缩机台数和型号的选择选择压缩时，台数不宜过多，全年连续使用的除外，一般不考虑备用。对于大中型制冷系统，压缩机台数不应少于两台，而且宜选用相同系列的制冷压缩机，这样不仅便于调节制冷量外，
15、而且压缩机的备用零件可以通用，也便于维护管理。压缩机台数应根据总制冷量来确定：m=Q0/Q0g式中：m压缩机台数（台）；Q og每台压缩机设计工况下的制冷量（kw）。（2）压缩机的选择计算压缩机的容积效率： -0.085(p2/p1)1/m-1 =0.94-94.0=0.085(1.52/0.56)1/1.18-1 =0.827式中： 压缩机的吸气压力， MPa ； 压缩机的排气压力，1P 2PMPa ； m 制冷剂的压缩指数，制冷剂为 R717 时，m = 1.28，制冷机为R12 时，m = 1.13，制冷剂为 R22 时，m = 1.18。系统所需理论输气量：Vh = Vr / =6.5
16、030.0433600/0.827 = 1217.248 m3/h3）压缩机制冷量换算据压缩机的标准制冷量（ ）(即在制冷工况为蒸发温度15 ，冷QC0凝温度+30 时的制冷量 )时，设计制冷工况下的制冷量（ ），可由下式C0 0Q计算： 10KQ=根据选定的工况，即选定蒸发温度为3.5，冷凝温度为39.9，查表可得K=2.18则：Q0 = Q/K1 = 1092.5 / 2.18 = 501.147 Kw式中 设计工况下的制冷量标准制冷量 1K换热系数（根据蒸发温度和冷凝温度，查自实用制冷技术手册）根据理论输气量和换算后的制冷量可确定，使用的压缩机型号为(4)压缩机的校核在确定压缩机型号的情况下，校核压缩机在设计工况下的制冷量，若压缩机在设计工况下的制冷量不满足要求，则重新选定压缩机的型号，再进行校核，直到选定的压缩机的制冷量满足设计要求后，再进行压缩机轴功率、压缩机配用电机功率的计算。压缩机在设计工况下的实际排气量=hRV压缩机在设计工况下的制冷量vRgqQ0压缩机的理论功率=)(1211hVPhtRth压缩机设计工况下的轴功率mithieP式中： 螺杆制冷压缩机的机械效率，通常在0.950.98。压缩机设计工况下的配用电动机功率 =cePP)10.5.(式中： 传动效率，直联时， = 1.0，皮带传动时， = 0.970.99。本设计系统采用直联。
