空气调节用制冷技术课程设计

1 设计概述 该课程设计设计的是重庆某办公楼空调机房设计。 重庆某办公楼空调系统冷负荷为 2000KW，冷冻水供水温度为 7℃，回水温 度为 12℃，采用独立空调制冷机房。根据计算的冷负荷，确定方案，布置制冷 机房，完成系统方案设计；确定系统运行参数，主要是冷冻水、冷却水的工作温 度、流量、压力等，进行热力计算；选择冷水机组型号，绘制制冷系统工艺流程 图和制冷机房平、 剖面草图； 选择其他辅助设备如冷冻水泵、 冷却水泵、 除污器、 冷却塔等；确定管道直径，进行水力计算； 2 设计依据 2.1 原始数据 该设计为重庆市某办公楼的空调机房设计，设计参数见表 2-1 表 2-1 基本参数 经纬度 夏季空调室外干球温度（℃） 夏季空调室外湿球温度（℃） 冷冻水供、回水温度（℃） 制冷剂选择 空调系统冷负荷 KW 北纬 2931′东经 10629′ 35.5 26.5 7、12 R22 2000 2.2 制冷剂的选择 制冷剂是制冷装置中进行循环制冷的工作物质，又称为“工质” 。制冷剂的 样式有很多种主要分为有机化合物（氟利昂） 、无机化合物、混合溶液三大类， 每一类中的制冷剂又有很多种。 2.2.1 氟利昂 氟利昂是饱和碳氢化合物卤族衍生物的总称， 是 20 世纪 30 年代出现的一类 合成制冷剂， 它的出现解决了对制冷剂有了各种要求的问题。本设计使用到的制 冷剂为 R22 型制冷剂。 氟利昂 22（R22 或 HCF22）化学性质稳定、无毒、无腐蚀、无刺激性、并 且不可燃， 广泛用于空调用制冷装置，特别是房间空调器和单元式空调器几乎均 采用此种制冷剂，它也可满足一些需要-15℃以下较低蒸发温度的场合。 R22 是一种良好的有机溶剂，易于溶解天然橡胶和树脂材料；虽然对一般高 分子化合物几乎没有溶解作用，但能使其变软、膨胀和起泡，故制冷压缩机的密 封材料和采用制冷剂制冷却的电动机的电器绝缘材料，应采用耐腐蚀的氯丁橡 胶、尼龙和氟塑料等。另外 R22 在温度较低时与润滑油有限溶解，且比油重， 故需采取专门的回油措施。 由于 R22 属于 HCFC类制冷剂， 对大气臭氧层稍有破坏作用， 其 ODP0.034， GWP1900，我国将在 2030 年淘汰 R22。 2.3 确定制冷系统的设计工况 确定制冷系统的设计工况主要指确定蒸发温度t 0 、 冷凝温度t k 、 压缩机吸气 温度t 1和过冷温度tg 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。 2.3.1 蒸发温度（t 0 ）的确定 蒸发温度是制冷剂液体在蒸发器中汽化时的温度。 蒸发温度的高低取决于被 冷却物体的温度，另外蒸发温度还与蒸发器的型式有关。选用满液卧式蒸发器， 蒸发温度t 0 比冷冻水出口温度低 23℃，取t 0 5℃。 2.3.2 冷凝温度（t k ）的确定 从 制冷工程设计手册 中查到重庆地区夏季室外平均每年不保证 50h 的湿 球温度ts26.5 ℃ 本制冷系统采用直流式冷却水系统，冷却水进水温度按下式计算 t s1 t s  26.5℃ 冷却水出冷凝器的温度t s2 ， 与冷却水进冷凝器的温度及冷凝器的形式有关。 选用立式壳管式冷凝器， 其冷却水进出口温差为 47℃。 考虑最不利情况， 其进、 出口水温差取 5℃，则 t s2 t s1  5  26.5  5  31.5℃ 系统以水为冷却介质，冷凝温度t k 比冷却水进口温度t s1 高约 714℃，比出 口温度t s2 高约 24℃，综合考虑，取冷凝温度t k 33.5℃。 2.3.3 过冷温度（t g ）的确定 是否采用过冷应进行全面的经济技术分析。 节流前液体的过冷可在系统中设 置再冷却器，或当系统中使用卧式壳管式冷凝器时，增大冷凝器的传热面积 5-10来实现，一般会提高制冷循环的经济性，但会增加设备的投资，所以要 考虑具体条件，合理选择过冷度。一般情况下，过冷温度比冷凝温度低 35℃， 这里取过冷度为 4℃，所以 t g t k  4  33.5  4  29.5℃ 2.3.4 压缩机吸气口温度（t 1 ）的确定 压缩机的吸气温度一般与制冷剂种类、 吸气管的长短和保温情况有关。以氟 利昂为制冷剂的制冷系统一般希望有一定的吸气过热度， 一则可以提高循环的经 济性，同时避免液击事故的发生，保证系统正常运行。氟利昂过热度为815℃， 这里取 11℃。故 t 1 t 0  11  16℃ 2.3.5 制冷系统理论循环 lgp-h图 根据绘制的 p-h 图查表求得各状态参数 状态点 1 1’ 2 2’ 3 3’ 4 4’ 温度（℃）绝对压力 （Mpa） 比焓（kg/KJ） 比熵 （kg/KJ k） 比容 （m/kg） 8 5 36 33.5 33.5 30 5 5 0.641 0.584 1.389 1.321 1.321 1.192 0.584 0.584 407.9 406.9 415.5 415.1 241.8 236.6 206.0 206.0 1.740 1.744 1.704 1.706 1.142 1.125 1.021 1.021 0.037 0.040 0.0168 0.018 2.3.6 制冷系统热力计算 （1）单位质量制冷量（q 0 ）的计算 q 0 h 1 h 4 407.9-206.0201.9 kJ/kg （2）单位容积制冷量（q v ）的计算 qv q 0 201.9 5456.76kJ/m 0.037v 1 （3）制冷剂质量流量（M R ）的计算 M R  Q 0 2000 9.91kg/s q o 201.9 （4）制冷剂的体积流量（V R ）的计算 V R  Q 0 2000 0.367m3/s q v 5456.76 （5）压缩机所需的理论功率（Pth）的计算 P th M Rh2 h 1 9.91415.5406.98.6kw （6）制冷系数（ 0 ）的计算  0 q 0 201.9 23.48 P th 8.6 （7）单位冷凝负荷（q k ）的计算 q k h 2 h 3 415,5236.6178.9kJ/kg （8 冷凝器热负荷（Q k ）的计算 Q k M R q k 9.91178.91772.9 kw （9）逆卡诺循环制冷系数（ c ）的计算  c  T 0 T k T 0  273  5 12.9 26.5  5 （10）热力完善度（）的计算   0 9.91 0.77 12.9c 2.4 制冷压缩机和电动机的选择 制冷压缩机是蒸汽压缩式制冷装置的一个重要设备。制冷压缩机的形式很 多， 根据工作原理不同， 可分为两大类 容积式制冷压缩机和离心式制冷压缩机。 2.3.1 压缩机的类型 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