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前言本次设计的目的是为了对空气调节用制冷技术进行巩固，通过前期上课的理论学习，进行实践。具体内容是针对乌鲁木齐地区，设计其适合的空调用冷冻站的。首先通过查阅当地的各项原始资料，然后，确定制冷机的工作工况，通过提供的冷负荷资料选定压缩机的型号和台数。综合冷负荷、工作工况、当地的水质和环境情况，选择合适的冷凝器和蒸发器。再根据已有的设备资料，结合设计具体要求选择合适的辅助设备：油分离器、高压贮液器、集油器、氨液分离器、紧急泄氨器、空气分离器、过滤器、阀门等。最后由工厂发展规划资料初步确定工厂尺寸，将设备进行合理的布局。以求做到最经济合理的布置。并根据设备布局确定管道的布局，计算管道的直径，给管道配置相应的阀门。以上即是此次设计的流程，在设计过程中，应该注意统筹兼顾，有理有据。 目录 一 设计题目-4 二 设计目的-4 三 原始资料-=-4 四 设计内容-4 1制冷压缩机的型号与台数的选择-4 1.1冷冻站的冷负荷的确定-4-4 1.3 制冷工况的确定及理论计算-5 1.4 制冷压缩机的型号及台数的确定-6 2冷凝器的选择-7 2.1冷凝负荷的确定-7 传热温差-8 确定冷凝器的型号-7 3蒸发器的选择-9 4 油分离器的选择-10 5 贮液器的选择 -10 6油器的选择-11 7空气分离器的选择-11 8 急泄氨器的选择-119过滤器的选择-1110冷冻站设备及管路的平面布置-12 10.1冷冻站房的设计-1211管路和阀件的选择计算-14 -14-2012参考文献-一 设计题目 空调用冷冻站的设计 二 设计目的 课程设计是“制冷技术”的主要教学环节之一，通过这一环节来达到了解冷冻站设计的内容、程序和基本原则的目的，学习设计计算的步骤和方法，巩固所学的理论知识和实际知识，以培养我们运用所学知识解决工程的能力。 三 原始资料 1 基本资料：已知某厂空调楼所需总耗冷量为680kw，以喷淋室为末端装置，要求冷冻水温为7，空调回水温度为12，制冷系统以氨为制冷剂。 2 设计地点：石家庄 3 水源： 由于地区水源紧张，冷却水系统必须选用冷却塔使用循环水。 4 室外气象资料：夏季空调干球温度为。四 设计内容1 制冷压缩机的型号与台数的选择 1.1 冷冻站的冷负荷的确定 QT=(1+A)Qy; 式中: QT制冷系统的总制冷量（KW）; Qy用户实际所需要的制冷量（KW）; A冷损失附加系数; 对于间接式制冷系统，A0.15。本课程设计属于此类，取A1 =（1+0.11） 1.2 制冷装置型式的选择 本冷冻站设计采用活塞式制冷机，氨制冷剂，单级压缩1.3 制冷工况的确定及理论计算当采用喷淋室处理空气，即冷冻水喷淋室使用时，宜采用水箱式蒸发器（包括直立管式蒸发器和螺旋管式蒸发器）。对于直立管式和螺旋管式蒸发器，蒸发温度宜比冷冻水出口干球 温度低46。 所以 =6（46）=41.3.2 冷凝温度 采用水冷式冷凝器时，冷凝温度可用下式计算： 式中 冷却水进冷凝器的温度，； 冷却水出冷凝器的温度，。对于使用冷却塔的循环水系统，冷却水进水温度可按下式计算：=+（）=式中 当地夏季室外平均每年不保证50小时的湿球温度， 安全值。选用机械通风冷却塔，。立式壳管式冷凝器进、出水温差24 =28 1.3.3 压缩机的吸汽温度压缩机的吸汽温度一般与压缩机吸汽管的长短和保温情况有关，通常以氨为制冷剂时，吸汽温度与蒸发温度的差值不大于58。 即 = +5=4+3=7t对于立式壳管式冷凝器，均不考虑再冷。 以上工况确定以后，就可在lgPh图上确定整个制冷的理论循环；并进行循环的理论计算。1.3.5 lgP-h上理论循环的计算 1根据绘制的lgP-h图查表求得各状态参数： 图中点1为压缩机吸入状态点（t1=t0）；1-1为过热过程(t1)；2为制冷剂出压缩机时状态点(由过1的等熵线和压力为Pk的等压线来确定)；4为制冷剂出冷凝器的状态点(t4=tk=35) 2确定压力：P1= P0；P4=Pk； 确定焓值:h1；h1； h2；h4=367.188kJ/kg; 比容：v13/kg；v2=0.118135 m3/kg； 3制冷系统热力计算 单位质量制冷量q0的计算:q0=h1-h4=1472.635-365.188=1105.477kJ/kg； 单位容积制冷量qv的计算:qv=q0/v1=1105.477/0.272135= 4062.237kJ/kg； 制冷剂质量流量qm的计算:qm=QT/q0=1042/1105.477=0.9426kg/s； 单位理论压缩功w0的计算:w0=h2-h1； 压缩机所需的理论功率P0的计算:P0=qmw0kJ/kg； 压缩机吸入制冷剂蒸汽的体积流量qv的计算:qv=qmv13/s； 制冷系数0的计算: 0=q0/w0； 单位冷凝负荷qk的计算:qk=h2-h1； 冷凝器热负荷Qk的计算:Qk=qmqk； 逆卡诺循环制冷系数：c=Tc/(Tk-Tc； 热力完善度=0/c； 1.4 制冷压缩机的型号及台数的确定 择制冷压缩机时，台数一般选24台,且系列应相同，方便维修。 标准工况下的制冷量，换算公式 可查得=2.19,则657/2.19=300kw=25.8*kcal/h 由使用制冷工程设计手册166页查得选两台压缩机 型号6AW12.5(上冷) 标况制冷15 气缸数6， 气缸直径125mm， 活塞行程100mm, 主轴转速960r/min, 理论容积=424/s 轴功率 6缸：36KW 配用电动机J-91-6 电功率P=(1.11.15) 取 2 冷凝器的选择2.1 冷凝负荷的确定冷凝器型式的选择应根据制冷剂和冷却介质（水或空气）的种类及冷却介质的品质优劣而定。在冷却水质较差、水温较高和水量充足的地区，宜采用立式壳管式冷凝器，因为冷却水使用循环水，故采用立式壳管式冷凝器。冷凝器的台数参考压缩机的台数，暂取两台。 式中 Qk-冷凝器热负荷； Q0-制冷机冷负荷； Pi-压缩机指示一台压缩机的指示功率 = =74KW 所以： Qk 2.2 传热温差 式中： t1、t2-冷却剂进、出口温度,； tk-冷凝温度， 所以： 冷却剂流量：M=kg/s 2.3 确定冷凝器的型号 Cp为制冷剂定压比热容:4.187kJ/(kgK) 根据推荐值假设冷凝器的单位热负荷qt=3700kcal/(m22; F=; 查手册,选择立式冷凝器LN-70(上海第一冷冻机厂)2台;冷凝面积F=70 则： w/m2; 喷淋密度 ： 式中 Gw冷却水量，Kg/h; dn管子内径，m; N管子根数。 则： 管内强制对流放热系数 =513.k NH3时,查其热力性质表,得: 导热率=0.465w/(mK); 密度3; 潜热=1108.665kJ/kg; 动力粘度10-3NS/m2 ;制冷剂侧放热系数 10005w/.k冷凝器换热系数 式中 c制冷剂的凝结放热系数，w/m2.k； w冷却剂的对流放热系数, w/m2.k； p 金属管壁的厚度，mm； p 金属管壁的导热系数，w/m2.k； A0 、Ai、A 分别为金属管的外、内和平均表面积，m2; Roil油膜的热阻，2.k/w; Rf 水垢的热阻。由传热课本查得 ； ； （介于600700） (-金属壁管的厚度，mm; -金属壁管的导热系数, ; -分别为金属管的外,内和平均表面积，m2; Roil-油膜的热阻,0.00035-0.0006, m2K/w; Rf-水垢的热阻, m2K/w);热流密度: =K5.88=360相对误差： =1.6%m 由制冷与空调设备手册607页查得 选择两台型号SYF-80 北冷式5 贮液器的选择 贮液器的容积是按制冷剂循环量进行计算的。它应满足下述要求：（1）贮液器贮存制冷剂的最大量按每小时制冷剂总循环量1/21/3的计算；（2）考虑到制冷剂受热膨胀可能带来的危险，贮液器贮存制冷剂的最大量不超过本身容积的80。贮液器的容积可按下式计算： 式中 MR液体制冷剂循环量，Kg/h； v液体制冷剂比容，m3/Kg； 液体充满度，一般可取0.8。根据计算值的大小，可选用单台或多台并联使用的贮液器，本设计中采用一台贮液器V=0.4*由制冷与空调设备手册538页查得选择ZA-0.5 北冷式贮液器6 集油器的选择 在氨制冷系统中需要装置集油器，以收集和放出从冷凝器、贮液器、蒸发器等设备底部积存的润滑油。通常几套压缩机可共用一个集油器目前国内生产三种规格的集油器，当冷冻站标准工况下的制冷量小于250350KW(2030104kcal/h)时，采用直径为150mm的集油器一台；当标准工况下的制冷量为350600KW(3050104kcal/h)时，采用直径为200mm的集油器一台；当标准工况下的制冷量大于600KW(50104kcal/h)时，采用直径为300mm的集油器一台。本设计中258000kcal/h 采用直径为150mm的集油器 由制冷与空调设备手册626页 选择JY-150北冷集油器7 空气分离器的选择 对于氨活塞式制冷系统，为减少排出空气时氨的消耗量，一般均设置空气分离器（不凝性气体分离器） 空气分离器的选择一般不进行计算，而是根据经验选用。当总制冷量在100104kcal/h(1163KW)以上时，采用Dg50（筒体直径219mm）的空气分离器；当总制冷量在100410kcal/h(1163KW)以下时，采用Dg32（筒体直径108mm）的空气分离器。 本设计中 Q=30032的，在室外安装时应设置有遮阳设施1、 管路布置应便于装设支架。一般管路应尽可能沿墙、柱、梁布置，而且应考虑到便于维修、不影响室内采光、通风及门窗的启闭。非沿墙敷设的架空水平管道，其安装高度（由室内地坪至管底）经过人行通道时，不应小于2米。管道距墙、柱的距离应考虑安装和检修的方便，对保温管道还应考虑保温层的厚度。一般管道外表面或保温层最外层距墙、柱距离不小于150mm2、制冷压缩机的吸汽管道和排汽管道设置在同一支架或吊架上时，应将吸汽管道放在排汽管道的下面。数根平行管道之间应留有一定的间距，以便于管道的安装和检修。一般情况下管道间净间距不小于200mm。3、设置管道时，除特殊要求外，一般情况下液体管道不应有局部向上凸起的管段，汽体管道不应有局部向下的凹陷的管段，以免产生“汽囊”和“液囊”，阻碍流体的流通。4、从液体主管接出支管时，一般情况下应从主管底部接出。从汽体主管接出支管时，一般情况下应从主管的上部接出。5、在钢制的支架或吊架上安装低温管道时，应根据保温层的厚度设置经过防腐处理的木垫块，以防止“冷桥”现象的产生。6、压缩机吸汽管和排汽管的坡度及坡向，应符合下列要求：（1） 氨制冷压缩机吸汽管坡度，不得小于0.003，应坡向蒸发器； （2） 制冷压缩机排汽管坡度，不得小于0.01，应坡向油分离器或冷凝器。7、壳管式冷凝器至贮液器之间的液体管内流速不应超过0.5m/s，在接管的水平管段上，应有不小于0.01坡度，坡向贮液器。8、所有贮存制冷剂且在压力下工作的制冷设备和容器，均应设置安全阀。氨制冷系统的排氨口必须装设排放管，排放管的出口，应高于周围50米内最高建筑物的屋脊5米9、大、中型氨制冷装置应装设紧急泄氨器，泄氨阀应该装在冷冻站外及便于操作的地点。10、浮球阀的接管需要考虑正常运转时，液体能通过过滤器、浮球阀而进入蒸发器。在浮球检修或过滤器清洗时，液体由旁通管直接进入蒸发器。11 管路和阀件的选择计算 6缸压缩机 （1）初选管径d1 式中 流体质量流量，kg/s ； U流体速度， m/s； d 管子内径 ， m ； V 流体在工作压力和工作温度下的比容， 其中吸气管流速u为1220m/S取u=15/S 由实用制冷工程设计手册P554查得 =3.5mm =76mm(2)确定管路的当量总长 最不利管路管长：480+2193+4995+2200+300=10173mm 管路上两个直通截止阀的当量长度： 由实用制冷工程设计手册P544查得 =340 ; 管路两个焊接弯头当量长度： =60 ; 蒸发器出口管道缩小，其当量长度： 由实用制冷工程设计手册P544查得 ; =9.272 ; =705mm 压缩机进口管道扩大，其当量长度； ; =2.049; =156mm=10173+51680+9120+705+156=71934mm (3)每米当量管长的允许压力降值 蒸发温度4Kpa =9.292kpa; 每米当量管长的允许压力降pa/m (4)由实用制冷工程设计手册P547查得 =69.5mm76mm 选择合理 6缸计算同4缸相似 =98mm 吸气母管直径d d=159mm 由实用制冷工程设计手册P554查得 取 =5mm11.2 排气管道 6缸压缩机（1） 初选管径d 其中吸气管流速u为1525m/s取u=20m/s ； 由实用制冷工程设计手册P554查得 =3mm =62mm(2)确定管路的当量总长 最不利管路管长：6284+700+1588+500+4240+7650+1966=22928mm 管路上4个直通截止阀的当量长度： 由实用制冷工程设计手册P544查得 =340; 管路3个焊接弯头当量长度： =60; 管路中一个逆止阀当量长度： =80; 压缩机出口管道缩小，其当量长度： 由实用制冷工程设计手册P544查得 ; =1.29; =81mm 集油器进口管道缩小，其当量长度； ; =5.42; =336mm 集油器出口管道扩大，其当量长度； ; =13.2; =816mm 冷凝器进口管道扩大，其当量长度； ; =18.56 ; =1151mm =10173+84320+4960+81+336+816+1151=125752mm(3)每米当量管长的允许压力降值Kpa =19.871kpa 每米当量管长的允许压力降 (4)由实用制冷工程设计手册P547查得 =59mm40） 截止阀=7.2 （d=48）=0.01+0.044+1 =240.91+818.05+每米当量管长的允许压力降值 (4)由实用制冷工程设计手册P547查得 =45mm48mm 选择合理冷凝器出液管汇合的母管直径 d=83.14mm 由实用制冷工程设计手册P554查得 取 （1）初选管径d1 (2)确定管路的当量总长 最不利管路管长：708+1380+2930+800+2580+6628+2187+1412=17945mm 管路上4个直通截止阀的当量长度： 由实用制冷工程设计手册P544查得 =340 ； 管路8个焊接弯头当量长度： =60 ； 贮液器出口管道缩小，其当量长度： 由实用制冷工程设计手册P544查得 ； =10.54 ； =391mm 蒸发器进口管道缩小，其当量长度； ； =3.78 ； =140mm =17945+50320+17760+81+391+140=86556mm(3)每米当量管长的允许压力降值Kpa=19.68kpa 每米当量管长的允许压力降(4)由实用制冷工程设计手册P547查得 =59mm62mm 选择合理贮液器到调节装置管路直径d ； d=64.69mm 由实用制冷工程设计手册P554查得 取=3mm 针对满液式蒸发器应当选怎浮球式膨胀阀 浮球阀的制冷量可根据下式计算： 式中：浮球阀的容量，亦即蒸发器的制冷量，kcal/h； 流量系数，氨，=0.3；R12，=0.60.8； 浮球阀通道计算截面积，mm2； 蒸发器内制冷剂的单位质量制冷量，kcal/h； 浮球阀前后的压力差，一般情况下可近似取，kg/cm2； 浮球阀前液体制冷剂的比重，kg/l。虑到制冷系统的超负荷运行，计算出的通道截面积f应加大3050后，再选择合适的浮球式膨胀阀本设计中根据蒸发器进液口的管径来选择膨胀阀即可。 12 参考文献 l 制冷工程设计手册编写组.制冷工程设计手册.北京：中国建筑工业出版社，1978年。l 制冷与空调设备手册，国防工业出版社，1987年。l 实用制冷工程设计手册 郭庆堂北京：中国建筑工业出版社，1994年。l 传热学 杨世铭 高等教育出版社，2006年l 制冷原理与设备 吴业正 西安交通大学出版社 1997
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