郭宁氨制冷系统解析13671

《郭宁氨制冷系统解析13671》由会员分享，可在线阅读，更多相关《郭宁氨制冷系统解析13671（13页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、 课 程 设 计 深圳市氨制冷系统（制冷量 100KW）设计 姓 名 郭宁 院 系 食品工程学院 专 业 热能与动力工程 年 级 热能本 1201 学 号 20122916107 指导教师 邹欣华 2015 年 1 月 20 日 目录 绪论.1 1 设计任务.1 2 制冷系统的热力计算.1 2.1 确定制冷系统设计工况.1 2.2 冷凝温度kt的确定.1 2.3 蒸发温度0t的确定.1 2.4 过冷温度gt的确定.2 2.5 过热温度rt的确定.2 2.6 制冷系统理论循环.2 3.主要机器设备的选型计算.3 3.1 制冷压缩机型号及台数的确定.3 3.2 冷凝器的选择计算.4 3.3 蒸发器

2、的选择计算.6 3.4 冷却水系统的选择.7 3.5 冷冻水系统的选择.8 3.6 管径的计算.8 3.7 其它辅助设备的选择计算.8 3.8 制冷机组与管道的保温.10 4 设备清单.10 5 设计体会.11 6 参考文献.11 1 绪论 制冷系统有压缩机，冷凝器，蒸发器，节流阀四大件，其他辅助设备有油分离器，储液器，集油器，空气分离器等。根据负荷变化确定冷凝器，蒸发器的型号，根据制冷量选择压缩机，以及节流机构的选择。1 设计任务 设计一深圳地区用制冷系统，采用空冷式直接制冷，制冷量定为 100KW，制冷剂为氨，冷却水进出口温度为30.3/33 空调设计干球温度为 32.4，湿球温度为 27

3、.3 冬季大气压力 101.95kpa 夏季大气压力 100.56kpa 2 制冷系统的热力计算 2.1 确定制冷系统设计工况 确定制冷系统的设计工况主要指确定蒸发温度、冷凝温度、压缩机吸气温度和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。确定冷凝温度时，冷凝器冷却水进、出水温度应根据冷却水的使用情况来确定。2.2 冷凝温度kt的确定 从 制冷工程设计手册中查到深圳地区夏季室外平均每年不保证 50h 的湿球温度（）kt=27.3 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：3,3033.27tttkkk1 式中k1t冷却水进冷凝器温度（）；kt当地夏季室

4、外平均每年不保证50h 的湿球温度（）；kt安全值，对于机械通风冷却塔，kt=24。冷却水出冷凝器的温度k2t（），与冷却水进冷凝器的温度及冷凝器的形式有关。按下式确定：选用卧式壳管式冷凝器 k2t=k1t+2.7=30.3+2.7=33 注意：k2t通常不超过 35。系统以水为冷却介质，其传热温差取4-6，则冷凝温度为 kt=k2t+4=37 式中kt冷凝温度（）。2.3 蒸发温度0t的确定 选用供水与回水温度为：7/12 由于蒸发式空气冷却器不需要谁做冷媒，所以蒸发温度等于制冷剂液体在蒸发器中的气化温度。2 若系统以水为载冷剂，其传热温差为4-6，即 C2575tt0 式中t载冷剂的温度（

5、）。一般对于冷却淡水和盐水的蒸发器，其传热温差取T=5。则制冷剂的蒸发温度也应为 2.2.4 过冷温度gt的确定 在冷凝压力下，制冷剂液体的过冷温度与冷凝温度的差值，称为过冷度。是否采用过冷应进行全面的经济技术分析。对于一般的空气调节用制冷装置，不采用液体过冷；对于大型的蒸发温度较低（et5）的制冷装置，在条件许可时使用液体过冷。对于本设计系统，et=2，因此不采用液体过冷，即gt=0。2.5 过热温度rt的确定 压缩机吸气口温度（rt）的确定 压缩机的吸气温度根据管道中的传热情况，或根据标准规定的过热度确定。通常Co862tttre1（式中对于一般氨压缩机，rt=5-8）。2.6 制冷系统理

6、论循环 C 2t0 kt=37查表求得各状态参数：确定压力：kpa5.1431p 463.53kpapk0 比容：1v0.27kgm/3，2v0.093kgm/3 焓值：1h 1463.8KJ/kg，2h 1650KJ/kg，43hh 375.8 KJ/kg 单位质量制冷量（0q）的计算 kg/10888.3758.1463q410KJhh 单位冷凝负荷 kq的计算 kg/12703801650q32kKJhh 单位理论压缩功（c）的计算 kg/2.1868.1463165042cKJhh 单位容积制冷量（）的计算 制冷剂质量流量（rM）的计算 压缩机吸入制冷剂蒸汽的体积流量（rV）的计算 3

7、10m/403027.01088qKJvqvkg/s0919.01088100q00rQM 3 冷凝器热负荷（0）的计算 KWqMk7.11612700919.0r0 压缩机所需的理论耗功率（thP）的计算 KWMPcth245.161760923.0r 制冷系数（th）的计算 KWpthth16.6245.161000 逆卡诺循环制冷系数（th）的计算 KWTTTc86.7275310275c 制冷系数（R）的计算 KWcthR78.086.716.6 3.主要机器设备的选型计算 3.1 制冷压缩机型号及台数的确定 3.1.1 压缩机形式的选择 根据设计要求，为 100KW 的氨制冷系统，选

8、双螺杆式压缩机。3.1.2 压缩机型号的选择 根据制冷机组冷负荷 100KW 选择压缩机，选用 KA12.512 型压缩机，其标准工况下的制冷量为 137KW 大于 100KW，符合要求。3.1.3 压缩机台数的选择 压缩机台数应根据总制冷量来确定：73.0137100m0OgQQ 式中 m压缩机台数（台）；gQ0每台压缩机设计工况下的制冷量，因此，选择1 台 KA12.5-12型压缩机.3.1.4 压缩机级数的选择 压缩机级数应根据设计工况的冷凝压力与蒸发压力之比来确定。一般若以氨为制冷剂，当8/p 0kp时，应采用单级压缩机；当8/p 0k p时，则应采用两级压缩机。kpa5.1431p

9、463.53kpapk0 s/0248.04030100V30rmqv 4 对于本设计制冷系统中81.353.463/5.1431/p 0k p，因此，本设计制冷系统采用单级压缩。3.1.5 电机的选择 由于使用 KA12.5-12 双螺杆压缩机，其配用电机型号为 YW200L-2,标准工况功率 55KW,电压 380V。3.2 冷凝器的选择计算 3.2.1 冷凝器的选择原则 冷凝器的选择取决于当地的水温、水质、水源、气候条件，以及压缩机房布置要求等因素。立式壳管式冷凝器具有占地面积小，无冻结危险，对水质要求不高，传热系数高的特点，在本系统中选用氨立式壳管冷凝器。冷凝器热负荷计算：KWqMk7

10、.11612700919.0r0式中0冷凝器的热负荷（KW）氨制冷系统传热管采用无缝钢管，f=58.2w/(m k)，肋管外径0d=15.43mm，内径id=13.15mm,肋片外径fd=17.8mm，肋片厚度t=0.232mm，0=0.354 mm，平均肋厚f=0.3mm，肋片的节距 e=1.029mm。3.2.2 计算肋管特性参数 肋管水平部分面积：ededtf1000A00pA=443-10 肋管垂直部分面积：eddf12)(A202f1193-10 肋管总外表面积：A=pA+fA=1633-10 肋化系数：15.3 肋片的当量高度：ffddd)(4H202e=3.5 3-10m 基管平

11、均表面积：A=20idd=44.93-10 所以：fA/A=0.73 ；pA/A=0.27 ：A/A=3.6 3.2.3计算平均传热温差 Cttttttsksksso92.633372637ln2633lnt2112m 5 3.2.4 冷却水流量 查水在 6.92 的物性参数：pC=4.2)(kkgkJ skgtCmPK/02.492.62.47.116MW 3.2.5 概算所需传热面积 假设热流密度=5500w/，则2cm215500/116700/A k 3.2.6 初步规划冷凝器结构 取管内的流速 v=2.7m/s，则每流程类管数 m 为 vdMiw24/m14.5 取 m=15,这样管

12、束总长等于)(AmAnlC=8.6 如流程数 n=2,则冷凝器传热管有效长度为 3.1m；传热总根数 N=40 根 3.2.7 计算水侧的换热系数 2.08.02s1s2.08.0)2t221430(iiwdvtdv1.094410w/k 3.2.8计算制冷剂测得冷凝换热系数 求水平光管管外冷凝换热系数 由于kt=37C，查物性表可得：=0.45w/(m k)，=587.5kg/3m，pC=3.56kj/(kgk)，=1.255 4-10Ns/，=1100.3kj/kg 所以 312331g1.36410 310c65.0d=2010w/k 计算水平肋管外的冷凝换热系数 1214782mmff

13、c 0.00124mlg805.01200ddddlff 肋片效率：lmlmthf=0.8905 6 肋片的修正系数f=AAHdAAefp25.0075.0f3.1=1.5 所以，cffc1.52010=3014.5w/(k)计算水平肋管束外冷凝换热系数 fcfczfcN167.05.0z6.02442.7w/(k)3.2.10 实际的热流密度（）取污垢热阻8.0Rfou4-10(k)/w，按公式 111KiwfoupoilzfccAARAARR=977.2w/(k)其中：油膜热阻oilR取 0.43-10k/w 管壁热阻pR=2.865-10k/w 所以，实际热流密度=5237 w/%,5%

14、8.4%100-计算传热面积有效。3.2.11计算实际传热面积 布置管束Ac=mctK/k21.8 保持上面确定的m=15,n=2，冷凝器的 有效管长为：)(mnAAlc=4.46m 3.2.12 冷凝器的选型 由冷凝器的计算知选 LN-25 型立式冷凝器即可符合要求。3.3 蒸发器的选择计算 3.3.1 蒸发器的预选 由于此制冷系统用于小型冷库，用强制对流式冷却空气干式蒸发器，来自节流装置中的低压制冷剂湿蒸气通过分液器分成多通路吸热蒸发后为气态制冷剂，汇集到集管中流出；而空气经过风机以一定流速从肋片管的肋片间掠过，将热量传给管内流动的制冷剂，温度降低。3.3.2 蒸发温度与传热温差的确定 对

15、于直接蒸发式空气冷却器，由于空气侧换热系数低，为了不是结构尺寸偏大，所以取较大的传热温差。通常蒸发温度 t 比冷却空气的出口温度低 6-8，就是说，平均传热温差mt约为 11-13，取 12.以外肋表面为基准的热流密度约 450550mw.蒸发温度已知为et=2，有 5过热度，热流密度 K 取35kmW/2.7 3.3.3 换热面积的计算 传热面积：mmctKQA202381235100000 由换热面积查手册选一台 DL-250 直接蒸发式空气冷却器,F=2502m 3.3.4 蒸发器风量的确定 smtcVmPc/102.112005.110020 3.3.5 风机的选择 选用与蒸发器配套的

16、送风机，（资料不够，数据有偏差），选用 QF36-380 型,其送风量为 36000h3m。3.4 冷却水系统的选择 3.4.1 冷却塔 冷却塔冷却水量在冷凝器计算中已知sg02.4KMw。根据型号选 HL6-30型。3.4.2 水泵的选型:水流量为h5.14sg02.43mKMGw 即：泵的流量为 14.5m3/h。3.4.3 水泵扬程 冷却水泵所需扬程 osmdfPHHHHHH 式中dfHH冷却水管路系统总的沿程阻力和局部阻力，mH2O；mH冷凝器阻力，mH2O；sH冷却塔中水的提升高度（从冷却盛水池到喷嘴的高差），mH2O；oH冷却塔喷嘴喷雾压力，mH2O，约等于 5 mH2O。3.4.

17、4 阻力计算 管径长约 300，比摩阻选 200Pa/m fH=300200Pa=6mH2O 局部阻力取 0.5 dH=0.56=3mH2O 冷凝器阻力约为 mH=4mH2O 冷却塔在机房房顶，房顶距地面 3m sH=3mH2O 冷却塔喷嘴喷雾压力，约等于 5 mH2O。oH=5mH2O 安全系数0取 1.5 总扬程OmHHHfl202.25534362.1 8 根据流量和扬程，选用立式管道离心泵 80-250B 型水泵，额定流量：20m3/h，额定扬程：30 mH2O，额定功率为 15kw，转速：2900r/min，泵进、出口公称直径DN80。3.5 冷冻水系统的选择 因为本制冷系统选用直接

18、蒸发式冷风机作蒸发器，所以不需冷却水系统。3.6 管径的计算 制冷剂在总管内流量kg/s0919.0rM，1v=0.27kgm/3，2v=0.096kgm/3，排气管内制冷剂流速smp/11，吸气管内流速sm/13x，冷凝器内水流速sl/m3.1，流量为skgMw/02.4，蒸发器风速smz/8.0，风量为skgMc/10。由公式：xrnxvMd14计算管径如下：吸气水平管：mvMdxrnx049.01314.327.00919.0441选用50DN 吸气立管：查 R717 上升吸气立管最小负荷图得.0.138n x ldm选用150DN 排气管：mvMdprnp032.01114.3096.

19、00919.0442 选用50DN 在分管中的流量 skgMr/046.00919.021 排气分管：mvMdprnp0226.01114.3096.0046.0442 选用50DN 吸气分管：mvMdxrnx035.01314.327.0046.0441 选用50DN 由于用直接风冷式蒸发器，所以不用计算管径。肋片间距由蒸发器型号决定。3.7 其它辅助设备的选择计算 3.7.1 膨胀阀的选择 由于该制冷系统属于小型氨制冷系统，毛细管做节流阀，它具有结构简单，安装方便的优点，但不能根据工况调节流量，在它之前再加一电磁阀即可弥补这个缺点。根据经验选毛细管选用 1.2mm 内径，长为 0.6m 无

20、缝钢管，电磁阀选用DC80 型。3.7.2 贮液器的选择计算 贮液器的容积按制冷剂循环量进行计算，但最大贮存量应不超过每小时制冷 9 剂总循环量的 1/3-1/2。同时，应考虑当环境温度变化时，贮液器内的液体制冷剂因受热膨胀造成的危险，鼓其贮存量一般不超过整个容积的 70%-80%贮液器的容积按下列公式计算：360052RqVm 由配套的 ZA0.5B 可知其容积为：0.5 0.3 满足要求。3.7.3 油氨分离器的选择计算：油分离器筒体直径:压缩机配套的 YF40 直径为 400mm 390mm 满足要求。3.7.4 气液分离器的选择计算 汽液分离器的桶体直径按下列公式计算：mmqDv654

21、36003.0403044 配套的 AF 65 桶体直径为：650mm 654 mm 满足要求。3.7.5 集油器的选择计算 集油器的选择是根据经验，当冷冻站的制冷量为100 300 KW 时，选用120mm的集 油器一台。型号为：JY100。3.7.6 不凝性气体分离器的选择计算 一般的，一个系统只选配一台空气分离器，当冷冻站标准工况下的制冷量小于 1163KW 时，宜采用一台小号（桶体直径为 108mm）空气分离器。根据以上条件可知：KF32B 满足要求。3.7.7 其余辅助设备 其余辅助设备根据经验选得，具体型号见设备清单。表 3-1 设备名称 设备型号 紧急泄氨器 KFA 系列 安全阀

22、 HPb59-1/H62 过滤器 QLJ1600-Z mmDqv390360027.0096.03.040304412 1 0 3.8 制冷机组与管道的保温 根据表和管径数据加保温层，由于这里是氨制冷系统，氨易燃易爆，这里用自熄型聚苯乙烯泡沫塑料，由于管径最大为 150mm，最小为 50mm，按经验选 20mm厚的自熄型聚苯乙烯泡沫塑料，包裹在 DN50 裸露管外,50mm 厚的包裹在 DN150管外。4 设备清单 表 4-1 氨制冷系统的结构尺寸和计算结果 序号 名称 单位 型号 规格 数量 1 双螺杆式制冷压缩机 台 KA12.5-12 Q=137KW 1 2 配套电动机 台 YW200L

23、-2 P=55KW 1 3 立式冷凝器 台 LN-25 F=25 1 4 直接蒸发式空气冷却器 台 DWZ-250 F=250 1 5 配套风机 台 QF36-380 Q=36000h/m3 1 6 冷却塔 台 HL6-30 M=6Kg/s 1 7 立式管道离心泵型水泵，台 80-250B Q=20m3/h 1 8 电磁阀 台 DC80 1 9 节流阀 台 毛细管 D=1.2mm L=0.6m 1 10 贮液器 台 ZA-0.5B V=0.5 1 11 集油器 台 JY-100 D=200mm 1 12 油氨分离器 台 YF-40 D=400mm 1 13 空气分离器 台 KF-32B D=1

24、08mm 1 14 氨液分离器 台 AF-65 D=650mm 1 15 不凝气体分离器 台 KF32B 1 16 紧急泄氨器 台 KFA 系列 1 17 安全阀 台 HPb59-1/H62 1 18 干燥过滤器 台 QLJ1600-Z 1 1 1 5 设计体会 通过这次课程设计认识到自己在专业方面的很多不足，对问题掌握的不够精确，以前在学习理论时没有遇到的问题现在都遇到了，对查阅相关资料也不是很熟练，这次课程设计对自己的提升很多，也认真去做。以后在做课程设计的时候准备工作一定要做好，先想好一个大体的思路再去做，要按照规范去做。6 参考文献 1尉迟斌.实用制冷与空调工程手册.北京:机械工业出版社，2002 2郑贤得.制冷原理与装置.北京:机械工业出版社，2001 3吴业正 朱瑞琪 曹小林 鱼剑琳.制冷原理及设备.西安：交通大学出版社制，2010 4技术标准:螺杆式制冷压缩机组选型手册.武汉：武汉新世界制冷有限公司，2002 5李云飞 葛克山，食品工程原理。第一版 中国农业大学出版社，2002 6杨仕铭 陶文铨，传热学。第四版 高等教育出版社，2006 7曾丹玲 敖越 张新铭 刘朝，工程热力学。第三版 高等教育出版社 2002