制冷机房与管道的设计

第 八 章 制 冷 机 房 与 管 道 的 设 计 第一节 制冷机房的设计步骤 进 行 制 冷 机 房 工 艺 设 计 时 ， 一 般 要 按 下 列 步 骤 进 行 ： 一 、 收 集 设 计 原 始 资 料 （ 一 ） 冷 负 荷 资 料 1、 由 采 暖 通 风 专 业 提 供 ； 2、 以 生 产 工 艺 负 荷 资 料 为 依 据 计 算 出 冷 负 荷 资 料 。 （ 二 ） 工 厂 发 展 规 划 资 料 1、 在 某 些 工 程 建 设 中 ， 常 有 工 厂 近 期 和 远 期 发 展 规 划 ； 2、 设 计 机 房 时 应 当 了 解 工 厂 近 期 和 远 期 发 展 规 划 ， 考 虑 制冷 机 房 的 扩 建 问 题 。 （ 三 ） 水 质 资 料 水 质 资 料 系 指 确 定 使 用 的 冷 却 水 水 源 的 水 质 资 料 ， 其 主 要 指 标 有 ： 水 中 含 铁 量 、 水 的 碳 酸 盐 硬 度 和 酸 碱 度 （ PH值 ） 等 。 （ 四 ） 气 象 资 料 气 象 资 料 系 指 制 冷 机 房 建 设 地 区 的 最 高 和 最 低 温 度 、 采 暖 计算 温 度 、 大 气 相 对 湿 度 、 土 壤 冻 结 深 度 、 全 年 主 导 风 向 及 当 地 大气 压 力 等 。 （ 五 ） 地 质 资 料 地 质 资 料 系 指 制 冷 机 房 建 设 地 区 的 大 孔 性 土 壤 等 级 、 土 壤 酸碱 度 、 土 壤 耐 压 能 力 、 地 下 水 位 、 地 震 烈 度 等 。 （ 六 ） 设 备 资 料 1） 制 冷 压 缩 机 或 机 组 的 主 要 性 能 、 技 术 规 格 、 参 数 、 外 形图 、 安 装 图 等 。 2） 制 冷 辅 助 设 备 的 性 能 、 规 格 、 外 形 图 、 安 装 图 等 。 （ 七 ） 主 要 材 料 资 料 主 要 材 料 系 指 当 地 使 用 的 绝 热 材 料 、 管 材 等 。第 一 节 制 冷 机 房 的 设 计 步 骤 二 、 确 定 制 冷 机 房 的 设 计 容 量 制 冷 机 房 的 容 量 是 以 生 产 工 艺 所 提 供 的 任 务 书 为 依 据 ， 并 需按 照 机 房 的 服 务 对 象 和 制 冷 系 统 的 状 况 ， 计 算 出 最 大 的 冷 负 荷 。由 于 制 冷 系 统 的 具 体 情 况 不 同 以 及 地 区 上 的 差 异 ， 需 按 设 备 和 管道 布 置 情 况 等 因 素 计 算 出 冷 损 失 ， 或 者 依 据 经 验 适 当 地 考 虑 冷 负荷 的 附 加 系 数 ， 从 而 得 出 该 制 冷 机 房 的 设 计 容 量 。 三、制冷机房的布置 制 冷 机 房 的 布 置 ， 一 是 指 根 据 生 产 工 艺 的 要 求 和 制 冷 站 服 务对 象 的 分 布 状 况 ， 确 定 制 冷 机 房 在 工 厂 区 的 位 置 ； 二 是 指 制 冷 机房 的 房 间 组 成 及 各 房 间 内 制 冷 设 备 的 布 置 。 四、制冷剂管道的设计 制 冷 剂 管 道 的 设 计 是 制 冷 系 统 设 计 成 功 与 否 的 关 键 ， 其 设 计的 主 要 内 容 是 管 道 系 统 的 布 置 与 管 径 的 确 定 。 五、各有关专业的图纸设计 制 冷 机 房 的 设 计 需 土 木 建 筑 专 业 、 采 暖 通 风 专 业 、 电 气 专 业 、给 排 水 专 业 共 同 协 作 ， 完 成 相 应 内 容 的 设 计 。第 一 节 制 冷 机 房 的 设 计 步 骤 第 二 节 制 冷 设 备 的 选 择 和 制 冷 机 房 的 布 置 一 、 制 冷 设 备 的 选 择 计 算 制 冷 设 备 的 选 择 计 算 可 按 下 列 步 骤 进 行 ： 1、 确 定 制 冷 系 统 的 制 冷 量 制 冷 系 统 的 制 冷 量 应 包 括 ： 用 户 需 要 的 制 冷 量 及 制 冷 系 统 和供 冷 系 统 的 冷 损 失 。 冷 损 失 的 大 小 可 由 设 备 和 管 道 等 的 具 体 情 况 计算 得 出 ， 一 般 可 按 附 加 系 数 确 定 ： 直 接 冷 却 系 统 附 加 系 数 为 5% 7%；间 接 冷 却 系 统 为 7% 15%。 2、 确 定 制 冷 系 统 的 冷 凝 温 度 和 蒸 发 温 度 。 3、 根 据 制 冷 量 和 制 冷 工 况 ， 选 择 制 冷 压 缩 机 和 电 动 机 ， 制 冷压 缩 机 的 型 号 、 台 数 选 配 的 是 否 合 理 ， 将 直 接 影 响 整 个 制 冷 系 统 的 设 备 费 用 和 运 行 费 用 。 制 冷 压 缩 机 的 选 型 原 则 ：1） 根 据 制 冷 量 选 配 压 缩 机 ， 一 般 不 应 设 备 用 机 。2） 如 需 选 用 2台 或 2台 以 上 的 制 冷 压 缩 机 时 ， 应 尽 可 能 选 择 同 一 系 列的 压 缩 机 。3） 制 冷 量 大 小 不 同 的 压 缩 机 互 相 搭 配 ， 以 保 证 高 、 低 峰 负 荷 时 既 能满 足 需 要 ， 又 经 济 合 理 。4） 不 同 制 冷 系 统 的 压 缩 机 应 考 虑 到 各 系 统 之 间 相 互 替 代 的 可 能 性 。5） 选 用 氨 压 缩 机 ， 当 冷 凝 压 力 PK与 蒸 发 压 力 PO之 比 大 于 8时 ， 应 采用 双 级 压 缩 ； 当 PK/PO 8时 ， 采 用 单 级 压 缩 。 对 于 氟 利 昂 制 冷 系 统 ，当 P K/PO 10时 ， 应 采 用 双 级 压 缩 ； PK/PO 10时 ， 采 用 单 级 压 缩 。4、 选 择 冷 凝 器 并 确 定 冷 却 水 量 。5、 选 择 蒸 发 器 并 确 定 载 冷 剂 循 环 量 。6、 选 择 其 他 辅 助 设 备 。 第 二 节 制 冷 设 备 的 选 择 和 制 冷 机 房 的 布 置 例 8-1 空 调 用 户 要 求 供 给 7 的 冷 冻 水 ， 回 水 平 均 温 度 为 11 ， 需 要 的 总冷 量 为 768KW。 可 利 用 河 水 作 冷 却 水 源 ， 水 温 最 高 为 32 。 试 选 择 有 关 制 冷 设 备 。 解 采 用 氨 为 制 冷 剂 ， 利 用 河 水 作 冷 却 水 源 ， 选 用 立 式 壳 管 冷 凝 器 ， 直 流供 水 。 1、 确 定 制 冷 工 况 蒸 发 温 度 tO： 比 要 求 供 给 的 冷 冻 水 温 度 t2低 5 tO=t2 5=7-5=2 冷 凝 温 度 tK： 比 冷 却 水 出 口 温 度 高 5 ， 取 立 式 壳 管 冷 凝 器 冷 却 水 进 出 口 温 差为 3 ， 则 t K=32+3+5=40 2、 选 择 制 冷 压 缩 机 采 用 间 接 制 冷 系 统 ， 取 附 加 系 数 为 10%， 制 冷 系 统 的 制 冷 量 为 O=1.1 O =1.1 768=844.8KW 根 据 制 冷 量 选 择 制 冷 压 缩 机 的 方 法 有 下 列 三 种 ： 1） 按 理 论 公 式 确 定 制 冷 压 缩 机 的 理 论 输 气 量 根 据 tO=2 ， tK=40 ， 从 氨 的 Lgp-h图 上 查 得 有 关 数 据 见 图 8-1。 第 二 节 制 冷 设 备 的 选 择 和 制 冷 机 房 的 布 置 图 8-1 氨 的 1gP-h图 第 二 节 制 冷 设 备 的 选 择 和 制 冷 机 房 的 布 置 h1 h4 1763 687 q = = =3985KJ/m3 1 0.27 tO =2 ， PO=0.464MPa tK =40 ， PK=1.555MPa PK V=0.94 0.085 ( ) 1 PO 1.555 =0.94 0.085 ( ) 1 0.464 =0.81 O 844.8 Vh= = =0.262m3/S=943m3/h Vq 0.81 3985 第 二 节 制 冷 设 备 的 选 择 和 制 冷 机 房 的 布 置 从 有 关 样 本 查 得 ： 6W-12.5型 压 缩 机 的 理 论 输 气 量 Vh1=0.118m3/S=425m3/h； 8S-12.5型 压 缩 机 的 理 论 输 气 量 Vh2=0.157m3/S=566m3/h， 所 以 确 定 选 择 6W-12.5和 8S-12.5型 制 冷 压 缩 机 各 1台 ， 其 理 论 输 气 量 ： Vh=Vh1+ Vh2=0.118+0.157=0.275m3/S=990m3/h。 各 台 制 冷 压 缩 机 的 制 冷 量 为 ： 01= VVh1q =0.81 0.118 3985=380.9KW 02= VVhq =0.81 0.157 3985=506.8KW 2台 压 缩 机 的 制 冷 量 为 ： 0= 01+ 02=380.9+506.8=887.7KW， 可 以 满 足 要 求 . 2） 由 冷 量 换 算 公 式 确 定 从 有 关 样 本 查 得 ： 6W-12.5型 制 冷 压 缩 机 的 标 准 制 冷 量 01=183.7KW 8S-12.5型 制 冷 压 缩 机 的 标 准 制 冷 量 02=244.2KW 第 二 节 制 冷 设 备 的 选 择 和 制 冷 机 房 的 布 置 在 tO=2 ， tK=40 时 ， 从 换 算 系 数 表 查 得 冷 量 换 算 系 数 Ki=2.04， 各 台制 冷 机 换 算 后 的 其 制 冷 量 分 别 为 : ob1=Ki 01=2.04 183.7=374.7KW ob2=Ki 02=2.04 244.2=498.2KW2台 压 缩 机 的 制 冷 量 为 ： O= ob1+ ob2=374.7+498.2=872.7KW可 以 满 足 要 求 。 3） 除 了 按 上 述 方 法 选 择 外 ， 还 可 以 根 据 制 造 厂 提 供 的 制 冷 压 缩 机 特 性曲 线 直 接 查 得 其 制 冷 量 ， 确 定 选 择 的 压 缩 机 型 号 和 台 数 。 3、 确 定 制 冷 压 缩 机 配 用 的 电 动 机 功 率 1） 理 论 功 率 P th 以 8S-12.5型 制 冷 压 缩 机 为 例 ,其 理 论 功 率 为 ： 506.8 Pth=MRWth= (1930 1770)=75.36KW 1763-687 第 二 节 制 冷 设 备 的 选 择 和 制 冷 机 房 的 布 置 2） 指 示 功 率 Pi Pk 1.555 = =3.4， 从 有 关 图 查 得 , i=0.85 Po 0.464 Pth 75.36 Pi= = =88.65KW i 0.85 3） 轴 功 率 Pe 从 图 查 得 ， m=0.85 P i 88.65 Pe= = =104.3KW m 0.85 4） 电 动 机 功 率 P P=1.1Pe=1.1 104.3KW=114.7KW 8S-12.5型 制 冷 压 缩 机 按 空 调 工 况 配 用 电 动 机 功 率 为 115KW,可 以 选用 。 6W-12.5型 制 冷 压 缩 机 配 用 的 电 动 机 功 率 为 95KW. 第 二 节 制 冷 设 备 的 选 择 和 制 冷 机 房 的 布 置 4、 冷 凝 器 选 择 和 冷 却 水 量 计 算 选 用 立 式 壳 管 冷 凝 器 ， 冷 却 水 进 水 温 度 为 32 ， 出 水 温 度 为 35 。 1） 冷 凝 器 的 热 负 荷 当 tO=2 ， tK=40 时 ， 查 图 得 ， =1.17 K= 0=1.17 844.8=988.4KW 2） 冷 凝 器 传 热 面 积 tw2 tw1 35 32 传 热 温 差 t= = =6.4 t K tW1 40 32 1n 1n tK tW2 40 35 查 表 取 K=700W/m2 K. K 988.4 103 A= = =221m2 K t 700 6.4 选 用 LN-125型 立 式 壳 管 冷 凝 器 2台 ,每 台 传 热 面 积 为 125m2。 第 二 节 制 冷 设 备 的 选 择 和 制 冷 机 房 的 布 置 3） 冷 却 水 量 K 988.4M= 3600= 3600 1000Cp（ tw2 tw1） 1000 4.186 （ 35 32） =283.3m3/h5、 蒸 发 器 选 择 和 冷 冻 水 量 计 算1） 蒸 发 器 的 传 热 面 积选 用 螺 旋 管 式 蒸 发 器查 表 取 螺 旋 管 式 蒸 发 器 的 传 热 系 数 K=500W/ m 2 K， 蒸 发 器 传 热 面 积 为 O 844.8 103AO= = =248m2 K t 500 6.8 选 用 SR-145型 螺 旋 管 式 蒸 发 器 2台 ， 每 台 传 热 面 积 为 145m2。 2） 冷 冻 水 量 O 844.8M1= 3600= 3600 1000Cp（ t1 t2） 1000 4.186 （ 11 7）=182m3/h 第 二 节 制 冷 设 备 的 选 择 和 制 冷 机 房 的 布 置 6、 选 择 其 他 辅 助 设 备 1） 选 择 贮 液 器 1 1 506.8+380.9 MR 3600 0.0017 3600 3 3 1763 687 V= = 0.8 =2.1m 3 选 用 ZA-2型 贮 氨 器 1台 ， 容 积 为 1.92m3 2） 选 择 氨 油 分 离 器 W 选 用 YF=80B型 氨 油 分 离 器 2台 。 制 冷 设 备 汇 总 表 见 表 8-1MVD h 60.08.014.3 81.0275.044 第 二 节 制 冷 设 备 的 选 择 和 制 冷 机 房 的 布 置 表 8-1 制 冷 设 备 汇 总 表设 备 名 称 型 号 规 格 数 量 单 位 备 注制 冷 压 缩 机立 式 冷 凝 器螺 旋 管 式 蒸 发器贮 液 器氨 油 分 离 器集 油 器紧 急 泄 氨 器 6W-12.58S-12.5LN-125SR-145ZA-2YF-80BJY-325XA-32 A=125m2A0=145m2V=1.92m3D=325mmD=325mmD=121mm 11221211 台台台台台台台台 6W-12.5压 缩 机 配用 电 动 机 功 率P=95KW8S-12.5压 缩 机 配用 电 动 机 功 率P=115KW第 二 节 制 冷 设 备 的 选 择 和 制 冷 机 房 的 布 置 二 、 制 冷 机 房 的 布 置 设 置 制 冷 装 置 的 建 筑 称 为 制 冷 机 房 或 冷 冻 站 。 制 冷 机 房 设 计 时 可 遵循 如 下 的 原 则 1、 制 冷 机 房 位 置 应 尽 可 能 靠 近 冷 负 荷 中 心 ， 力 求 缩 短 输 送 管 道 。 吸收 式 和 蒸 气 喷 射 制 冷 机 房 还 应 尽 可 能 靠 近 热 源 。 氟 利 昂 制 冷 机 ， 可 布 置 在 民 用 建 筑 、 生 产 厂 房 和 辅 助 建 筑 物 内 ， 也可 布 置 在 地 下 室 。 氨 制 冷 机 不 得 布 置 在 民 用 建 筑 和 工 业 企 业 辅 助 建 筑 物 内 ， 也 不 允 许布 置 在 地 下 室 内 。 通 常 应 布 置 在 单 独 的 建 筑 物 或 隔 开 的 房 间 内 。 溴 化 锂 吸 收 式 制 冷 机 宜 布 置 在 建 筑 物 内 及 地 下 室 。 条 件 许 可 时 ， 亦可 露 天 布 置 ， 但 制 冷 装 置 的 电 气 设 备 和 控 制 仪 表 ， 应 布 置 在 室 内 。 2、 大 中 型 制 冷 机 房 内 的 主 机 宜 与 辅 助 设 备 及 水 泵 等 分 间 布 置 。 制 冷机 房 宜 与 空 调 机 房 分 开 设 置 。 3、 大 中 型 制 冷 机 房 内 应 设 置 值 班 室 、 控 制 室 、 维 修 间 和 卫 生 间 。 有 条 件 时 ， 应 设 置 通 讯 装 置 。 4、 在 建 筑 设 计 中 ， 应 根 据 需 要 预 留 大 型 设 备 的 进 出 安 装 和 维 修 用 的孔 洞 ， 并 应 配 备 必 要 的 起 吊 设 施 。 第 二 节 制 冷 设 备 的 选 择 和 制 冷 机 房 的 布 置 5、 氨 制 冷 机 房 应 设 置 两 个 互 相 尽 量 远 离 的 对 外 出 口 ， 其 中 至 少 有 一个 出 口 直 接 对 外 ， 大 门 应 设 计 成 由 室 内 向 外 开 。 氨 制 冷 机 房 的 电 源 开 关 ， 应 布 置 在 外 门 附 近 。 发 生 事 故 时 ， 应 有 立即 切 断 电 源 的 可 能 性 ， 但 事 故 电 源 不 得 切 断 。 氨 制 冷 机 房 应 设 置 每 小 时 不 小 于 3次 的 机 械 通 风 系 统 和 每 小 时 不 小 于7次 的 事 故 排 风 设 施 ， 配 用 的 电 机 必 须 采 用 防 爆 型 。 并 应 设 置 必 要 的 消 防和 安 全 器 材 （ 如 灭 火 器 和 防 毒 面 具 等 ） 。 6、 制 冷 机 房 设 备 布 置 的 间 距 见 表 8-2表 8-2 设备布置的间距项 目 间 距 /m主 要 通 道 和 操 作 通 道 宽 度制 冷 机 突 出 部 分 与 配 电 盘 之 间 制 冷 机 突 出 部 分 相 互 间 的 距 离制 冷 机 与 墙 面 之 间 距 离非 主 要 通 道溴 化 锂 吸 收 式 制 冷 机 侧 面 突 出 部 分 之 间溴 化 锂 吸 收 式 制 冷 机 的 一 侧 与 墙 面 1.51.51.00.80.81.51.2 第 二 节 制 冷 设 备 的 选 择 和 制 冷 机 房 的 布 置 7、 布 置 卧 式 壳 管 式 冷 凝 器 、 蒸 发 器 、 冷 水 机 组 和 溴 化 锂 吸收 式 制 冷 机 时 ， 必 须 考 虑 在 其 一 端 预 留 清 洗 和 更 换 管 簇 的 必 要 距离 。 8、 机 房 内 应 考 虑 留 出 必 要 的 检 修 用 地 ， 当 利 用 通 道 作 为 检修 用 地 时 ， 应 根 据 设 备 的 种 类 和 规 格 而 适 当 加 宽 。 9、 制 冷 机 房 的 高 度 应 按 表 8-3选 用 ， 设 备 顶 部 与 梁 底 的 间 距不 应 小 于 1.2m 表 8-3 制冷机房的净空高度项 目 机 房 净 空 /m氟 利 昂 制 冷 机 氨 制 冷 机溴 化 锂 吸 收 式 制 冷 机 设 备 顶 部 距 梁 底 3.64.81.2 第 二 节 制 冷 设 备 的 选 择 和 制 冷 机 房 的 布 置 第 三 节 制 冷 剂 管 道 的 设 计 一 、 制 冷 剂 管 道 的 布 置 原 则 （ 一 ） 基 本 原 则 1、 保 证 各 个 蒸 发 器 得 到 充 分 的 供 液 ； 2、 避 免 过 大 的 压 力 损 失 ； 3、 防 止 液 态 制 冷 剂 进 入 制 冷 压 缩 机 ； 4、 防 止 制 冷 压 缩 机 曲 轴 箱 内 缺 少 润 滑 油 ； 5、 应 能 保 持 气 密 、 清 洁 和 干 燥 ； 6、 应 考 虑 操 作 和 检 修 方 便 ， 并 适 当 注 意 整 齐 。 （ 二 ） 氟 利 昂 管 道 的 布 置 原 则 1、 吸 气 管 1） 压 缩 机 的 吸 气 管 应 有 不 小 于 0.01的 坡 度 ， 坡 向 压 缩 机 ， 如 图8-2a所 示 。 2） 当 蒸 发 器 高 于 制 冷 压 缩 机 时 ， 为 了 防 止 停 机 时 液 态 制 冷 剂 从蒸 发 器 流 入 压 缩 机 ， 蒸 发 器 回 气 管 应 先 向 上 弯 曲 至 蒸 发 器 的 最 高点 ， 再 向 下 通 至 压 缩 机 ， 如 图 8-2b所 示 。 3） 氟 利 昂 压 缩 机 并 联 运 转时 ， 必 须 在 曲 轴 箱 上 装 有 均 压 管和 油 平 衡 管 ； 并 联 的 氟 利 昂 压 缩机 为 了 防 止 润 滑 油 进 入 未 工 作 的压 缩 机 吸 入 口 ， 见 图 8-3 。第 三 节 制 冷 剂 管 道 的 设 计图 8-2 氟 利 昂 压 缩 机 的 吸 气 管 图 8-3 并 联 压 缩 机 的 配 管 4） 上 升 吸 气 立 管 的 氟 利 昂 气 体 必 须 具 有 一 定 的 流 速 ， 才 能把 润 滑 油 带 回 压 缩 机 内 。 R12和 R22上 升 吸 气 立 管 需 要 的 带 油 最 低流 速 可 从 图 8-4查 得 。 图 8-4 氟 利 昂 上 升 立 管 的 最 低 带 油 速 度 第 三 节 制 冷 剂 管 道 的 设 计 图 8-5 双 上 升 吸 气 管 5） 在 变 负 荷 工 作 的 系 统 中 ， 为 了 保 证 低 负 荷 时 也 能 回 油 ， 可 用两 根 上 升 立 管 ， 两 管 之 间 用 一 个 集 油 弯 头 连 接 ， 制 作 时 两 根 管 子 均 应从 上 部 与 水 平 管 相 接 ， 如 图 8-5所 示 。 6） 多 组 蒸 发 器 的 回 气 支 管 接 至 同 一 吸 气 总 管 时 ， 应 根 据 蒸 发 器与 制 冷 压 缩 机 的 相 对 位 置 采 取 不 同 的 方 法 处 理 ， 见 图 8-6。第 三 节 制 冷 剂 管 道 的 设 计 图 8-6 回 气 管 道 连 接 示 意 图 第 三 节 制 冷 剂 管 道 的 设 计 2、 排 气 管 1） 为 了 防 止 润 滑 油 或 可 能 冷 凝 下 来 的 液 体 流 回 压 缩 机 ， 制 冷 压 缩机 的 排 气 管 应 有 0.01 0.02的 坡 度 ， 坡 向 油 分 离 器 或 冷 凝 器 。 2） 在 不 用 油 分 离 器 时 ， 如 果 压 缩 机 低 于 冷 凝 器 ， 排 气 管 道 应 设 计成 一 个 U型 弯 管 ， 如 图 8-7所 示 ， 以 防 止 冷 凝 的 液 体 制 冷 剂 和 润 滑 油 返流 回 制 冷 压 缩 机 。 图 8-7 排 气 管 连 接 示 意 图 第 三 节 制 冷 剂 管 道 的 设 计 图 8-8 直 通 式 贮 液 器 的 连 接 图 8-9 波 动 式 贮 液 器 的 连 接 3、 冷 凝 器 至 贮 液 器 的 管 道 1） 冷 凝 器 至 储 液 器 之 间 的 液 管 ， 其 连 接 方 法 有 两 种 见 图 8-8和 图8-9所 示 ； 2） 直 通 式 贮 液 器 的 接 管 管 径 大 小 就 按 满 负 荷 运 行 时 液 体 流 速 不 大于 0.5m/s来 选 择 ；第 三 节 制 冷 剂 管 道 的 设 计 3） 贮 液 器 的 进 液 阀 最 好 采 用 角 阀 （ 角 阀 阻 力 较 小 ） ； 4） 贮 液 器 应 低 于 冷 凝 器 ， 角 阀 中 心 与 冷 凝 器 出 液 口 的 距 离 应 不 少 于200mm； 5） 采 用 直 通 式 贮 液 器 时 ， 从 冷 凝 器 出 来 的 过 冷 液 体 进 入 贮 液 器 后 将失 去 过 冷 度 。 6） 波 动 式 贮 液 器 的 顶 部 有 一 平 衡 管 与 冷 凝 器 顶 部 连 通 ， 液 体 制 冷 剂从 贮 液 器 底 部 进 出 ， 以 调 节 和 稳 定 制 冷 剂 循 环 量 ； 7） 从 冷 凝 器 出 来 的 液 体 制 冷 剂 ， 可 以 直 接 通 过 液 管 到 达 膨 胀 阀 ； 8） 冷 凝 器 与 波 动 式 储 液 器 的 高 差 应 大 于 300mm， 最 大 负 荷 时 液 体 制 冷剂 在 管 道 中 的 流 速 及 冷 凝 器 液 体 出 口 至 贮 液 器 液 面 的 必 要 高 差 H值 见 表 8-4。 表 8-4 管道内的液体流速和高差H值管 内 液 体 流 速/m/s 冷 凝 器 至 贮 液器 间 接 管 形 式 H /mm 管 内 液 体 流 速m/s 冷 凝 器 至 贮 液器 间 接 管 形 式 H /mm0.50.50.8 球 阀 或 角 阀无 阀 350350 0.80.8 角 阀球 阀 400700 第 三 节 制 冷 剂 管 道 的 设 计 图 8-10 液 管 连 接 示 意 图 4、 冷 凝 器 或 贮 液 器 至 蒸 发 器 之 间 的 管 道 1） 为 了 避 免 在 液 管 中 产 生 闪 发 气 体 ， 应 将 来 自 贮 液 器 的 供 液 管 与 压缩 机 的 吸 气 管 贴 在 一 起 ， 并 应 用 隔 热 材 料 保 温 ； 2） 蒸 发 器 位 于 冷 凝 器 或 贮 液 器 下 面 时 ， 如 液 管 上 不 装 设 电 磁 阀 ， 则液 体 管 道 应 设 有 倒 U形 液 封 ， 其 高 度 应 不 小 于 2m， 如 图 8-10所 示 。 3） 多 台 不 同 高 度 的 蒸 发 器 位 于 冷 凝 器 或 贮 液 器 上 面 时 ， 为 了 避 免 可能 形 成 的 闪 发 气 体 都 进 入 最 高 的 一 个 蒸 发 器 ， 应 按 图 8-11所 示 方 法 接 管 。 第 三 节 制 冷 剂 管 道 的 设 计 图 8-11 不 同 高 度 蒸 发 器 的 供 液 管 连 接 示 意 图 4） 直 接 蒸 发 式 空 气 冷 却 器 的 空 气 流 动 方 向 应 使 热 空 气 与 蒸 发 器 出口 排 管 接 触 ， 如 图 8-12所 示 。 5） 用 热 力 膨 胀 阀 供 液 的 氟 利 昂 冷 却 排 管 ， 一 般 采 用 上 进 下 出 形 式以 保 证 回 油 。 串 联 排 管 要 保 持 最 后 一 组 排 管 供 液 方 式 为 上 进 下 出 。 图 8-12 直 接 蒸 发 式 空 气 冷 却 器 的 接 管 示 意 图 第 三 节 制 冷 剂 管 道 的 设 计 （ 三 ） 氨 管 道 的 布 置 原 则 氨 在 润 滑 油 中 几 乎 是 不 溶 解 的 ， 由 于 润 滑 油 的 密 度 大 于 氨 的密 度 ， 进 入 制 冷 系 统 的 润 滑 油 就 会 积 存 在 制 冷 设 备 的 底 部 ， 因 此 ，在 氨 制 冷 系 统 中 ， 应 设 置 氨 油 分 离 器 ， 并 在 可 能 集 油 的 设 备 底 部装 设 放 油 阀 ， 制 冷 系 统 中 应 设 有 放 油 装 置 。 1、 吸 气 管 为 了 防 止 氨 液 滴 进 入 制 冷 压 缩 机 ， 氨 压 缩 机 的 吸 气 管 应 有 不小 于 0.005的 坡 度 ， 坡 向 蒸 发 器 。 2、 排 气 管 1） 为 了 防 止 润 滑 油 和 冷 凝 氨 液 流 向 制 冷 压 缩 机 ， 压 缩 机 的排 气 管 道 应 有 0.003 0.005的 坡 度 ， 坡 向 氨 油 分 离 器 。 2） 并 联 制 冷 压 缩 机 的 排 气 管 上 宜 装 设 止 回 阀 ， 以 防 止 一 台压 缩 机 工 作 时 ， 在 停 止 运 行 的 压 缩 机 出 口 处 积 存 较 多 的 冷 凝 氨 液和 润 滑 油 ， 重 新 启 动 时 产 生 液 击 事 故 。第 三 节 制 冷 剂 管 道 的 设 计 3、 冷 凝 器 与 贮 液 器 的 连 接 管 1） 冷 凝 器 至 贮 液 器 的 液 体 管 道 应 有 0.001 0.005的 坡 度 ， 坡 向 贮液 器 。 2） 贮 液 器 与 冷 凝 器 出 液 口 之 间 的 高 差 应 保 证 液 体 靠 重 力 流 入 贮 液器 。 3） 多 台 冷 凝 器 并 联 时 ， 应 设 有 压 力 平 衡 管 。 为 了 检 修 方 便 ， 平 衡管 上 应 装 有 截 止 阀 ， 如 图 8-13所 示 。 图 8-13 并 联 冷 凝 器 的 接 管 示 意 图 第 三 节 制 冷 剂 管 道 的 设 计 4、 贮 液 器 与 蒸 发 器 的 连 接 管 1） 贮 液 器 至 蒸 发 器 的 液 体 管 道 可 直 接 经 手 动 膨 胀 阀 接 至 蒸 发 器 ； 2） 节 流 机 构 采 用 浮 球 阀 时 ， 其 接 管 应 保 证 氨 液 能 通 过 过 滤 器 、 浮球 阀 进 入 蒸 发 器 ； 3） 在 检 修 浮 球 阀 或 清 洗 过 滤 器 时 ， 氨 液 由 旁 通 管 经 手 动 膨 胀 阀 降压 后 进 入 蒸 发 器 。 5、 放 油 管 及 安 全 阀 的 接 管 1） 所 有 可 能 积 存 润 滑 油 的 制 冷 设 备 底 部 都 应 有 放 油 接 头 和 放 油 阀 ，并 接 至 集 油 器 。 2） 冷 凝 器 、 贮 液 器 等 设 备 上 应 装 设 安 全 阀 和 压 力 表 。 如 在 安 全 阀接 管 上 装 设 截 止 阀 时 ， 必 须 装 在 安 全 阀 之 前 ， 呈 开 启 状 态 并 加 以 铅 封 。第 三 节 制 冷 剂 管 道 的 设 计 二 、 管 材 及 管 件 （ 一 ） 管 材 不 同 的 制 冷 剂 应 采 用 不 同 材 质 的 管 道 ， 各 种 制 冷 剂 使 用 的 管材 及 其 连 接 方 式 见 表 8-5。 表 8-5 管 材介 质 名 称 管 材 连 接 方 式 备 注R717 当 工 作 温 度 -50 ,使 用 A10、 A20优 质 碳 素 钢的 无 缝 钢 管 ， 当 工 作 温 度 -50 ， 使 用 经 过 热处 理 的 无 缝 钢 管 或 低 合 金 钢 管 （ 如 09Mn） 除 设 备 、 附 件 连 接 处 采用 法 兰 连 接 外 ， 一 律 采用 焊 接 连 接 。 管 壁 内 不 得 镀 锌R11 R12R22 紫 铜 管 或 无 缝 钢 管当 DN25mm选 用 紫 铜 管当 DN25mm选 用 无 缝 钢 管 钢 管 与 钢 管 采 用 焊 接钢 管 与 铜 管 采 用 银 焊铜 管 与 铜 管 采 用 银 焊 管 壁 内 不 宜 镀 锌法 兰 处 不 得 用 天然 橡 胶 ， 也 不 得涂 矿 物 油冷 却 水盐 水润 滑 油 一 般 采 用 焊 接 钢 管采 用 镀 锌 焊 接 钢 管与 制 冷 剂 管 相 同 焊 接 、 法 兰 、 螺 纹 均 可焊 接 、 法 兰 、 螺 纹 均 可与 制 冷 剂 管 相 同 与 制 冷 剂 管 相 同 第 三 节 制 冷 剂 管 道 的 设 计 （ 二 ） 管 件 及 附 件 制 冷 剂 管 道 上 用 的 管 件 及 附 件 的 安 装 要 求 见 表 8-6表 8-6 管件及附件名 称 安 装 要 求弯 头 冷 弯 时 ， 曲 率 半 径 不 应 小 于 4倍 的 管 外 径三 通 宜 采 用 顺 流 三 通 。 丫 形 羊 角 弯 头 ， 也 可 采 用 斜 三 通阀 门 各 种 阀 门 应 符 合 制 冷 剂 的 专 用 产 品 。 氟 里 昂 制 冷 系 统 中 用的 膨 胀 阀 应 垂 直 放 置 ， 不 得 倾 斜 ， 更 不 得 颠 倒 安 装温 度 计 要 有 金 属 保 护 套 ， 在 管 道 上 安 装 时 ， 其 水 银 （ 或 酒 精 ） 球应 处 在 管 道 中 心 线 上 ， 套 筒 的 感 温 端 应 迎 着 流 体 运 动 的 方 向 压 力 表 高 压 容 器 及 管 道 应 安 装 0 2.5MPa压 力 表 ,中 、 低 压 容 器 及管 道 应 安 装 0 1.6MPa感 温 包 安 装 在 离 制 冷 机 吸 气 管 道 1.5m以 外 的 平 直 管 道 上 第 三 节 制 冷 剂 管 道 的 设 计 三 、 管 道 水 力 计 算 （ 一 ） 制 冷 剂 管 道 管 径 的 确 定 1、 氟 利 昂 管 道 管 径 确 定 1） 吸 气 管 道 直 径 根 据 制 冷 能 力 、 蒸 发 温 度 、 管 材 种 类 和 当 量 长 度 查 图 8-14确 定管 径 。 对 于 上 升 的 吸 气 竖 管 应 考 虑 必 要 的 带 油 速 度 ， 以 满 足 回 油的 需 要 。 R22最 低 的 流 速 见 图 8-15第 三 节 制 冷 剂 管 道 的 设 计 图 8-14 R-22吸 气 管 道 的 容 量 第 三 节 制 冷 剂 管 道 的 设 计 图 8-15 R-22上 升 吸 气 管 道 与 排 气 管 道 的 回 油 最 低 流 速 第 三 节 制 冷 剂 管 道 的 设 计 为 了 设 计 时 的 方 便 ， 将 根 据 最 低 流 速 计 算 出 最 小 流 量 ， 又 据 最 小 流 量计 算 出 上 升 吸 气 竖 管 的 最 小 制 冷 负 荷 ， 可 按 最 小 冷 负 荷 确 定 管 径 的 大 小 。R22上 升 吸 气 管 最 小 冷 负 荷 与 管 径 的 关 系 见 图 8-16。 图 8-16 R-22上 升 吸 气 竖 管 最 小 冷 负 荷 第 三 节 制 冷 剂 管 道 的 设 计 2） 排 气 管 道 直 径 排 气 管 道 中 的 压 力 降 将 直 接 影 响 到 制 冷 压 缩 机 的 需 用 功 率 ，通 常 把 排 气 管 道 中 的 压 力 降 控 制 在 相 当 于 饱 和 冷 凝 温 度 差0.51.0 。 图 8-17给 出 了 R22排 气 管 道 的 容 量 ， 在 冷 凝 温 度 为3545 之 间 可 以 近 似 地 通 用 。 3） 高 压 液 体 管 直 径 高 压 液 体 管 道 系 指 从 贮 液 器 到 热 力 膨 胀 阀 进 口 的 液 体 管 道 ，不 包 括 从 冷 凝 器 到 贮 液 器 的 液 体 管 道 。 通 常 将 其 压 力 降 控 制 在 相当 于 饱 和 温 度 差 的 0.51.0 。 R22液 体 管 道 的 容 量 见 下 页 图 8-17。第 三 节 制 冷 剂 管 道 的 设 计 图 8-17 R22排 气 管 道 与 高 压 液 体 管 道 的 容 量 第 三 节 制 冷 剂 管 道 的 设 计 4） 冷 凝 器 至 贮 液 器 管 道 直 径 从 冷 凝 器 到 贮 液 器 间 的 管 道 ,当 液 体 流 速 为 0.5m/s、 温 度 为40 、 蒸 发 温 度 为 -20 时 ， 其 管道 的 容 量 见 图 8-18。 当 冷 凝 器 和贮 液 器 的 顶 端 设 计 有 足 够 的 气 相平 衡 管 时 ， 则 图 8-18中 的 管 道 容量 可 以 提 高 50%。 图 8-18 冷 凝 管 泄 液 管 道 的 能 力 第 三 节 制 冷 剂 管 道 的 设 计 各 个 不 同 蒸 发 温 度 下 R22的 0.5 1.0 压 力 降 见 表 8-7。表 8-7 不 同 tO下 R22压 降 值第 三 节 制 冷 剂 管 道 的 设 计饱 和温 度 / R220.5 压 力 降/KPa 1.0 压 力 降/KPa40 20.00 40.0010 10.90 21.805 9.10 18.200 8.60 17.20 -5 7.30 14.70-10 6.60 13.20-20 4.80 9.60 2、 氨 管 道 管 径 确 定 氨 制 冷 系 统 管 道 中 的 压 力 降 控 制 在 相 当 于 饱 和 冷 凝 温 度 差0.5 。 各 饱 和 温 度 下 氨 0.5 压 力 降 见 表 8-8。 按 此 压 力 降 作 出 的氨 管 道 计 算 图 见 图 8-19。表 8-8 0.5压力降饱 和 温 度 / 40 10 5 0 -5 -10 -20压 力 降 值 /KPa 22.3 11.1 9.1 8.1 7.1 6.1 4.1第 三 节 制 冷 剂 管 道 的 设 计 图 8-19 R-717管 道 的 能 力 第 三 节 制 冷 剂 管 道 的 设 计 （ 二 ） 管 道 的 沿 程 压 力 损 失 计 算1、 计 算 公 式1） 管 道 的 沿 程 压 力 损 失 Pm L 2 Pm = （ 8-1） d 2式 中 ： 沿 程 摩 擦 阻 力 系 数 ； L 管 道 长 度 （ m） ； d 管 道 直 径 （ m） ； 流 体 密 度 （ kg/m3） ; 管 道 断 面 平 均 流 速 （ m/s） 。磨 擦 阻 力 系 数 和 雷 诺 数 有 关 d Re = （ 8-2） 第 三 节 制 冷 剂 管 道 的 设 计 式 中 流 体 的 运 动 粘 度 ， m2/s。 当 Re2320时 ： 64 = （ 8-3） Re 当 Re 3000时 ： 1 K 2.51 =-2Lg + （ 8-4） 3.7d Re 式 中 K 管 道 的 绝 对 粗 糙 度 （ 见 表 8-9） 。表 8-9 管道的绝对粗糙度K - 管 道 种 类 K值 /mm新 的 无 缝 钢 管 或 铜 管新 的 钢 管新 的 铸 铁 管新 的 镀 锌 钢 管 0 0.00150.05 0.100.26 0.300.15 第 三 节 制 冷 剂 管 道 的 设 计 表 8-10各种阀门和管道附件的当量直径（Ld/dn）阀 门 和 管 件 的 名 称 当 量 直 径 /ld/dn阀 门 球 形 阀 （ 全 开 ）角 阀 （ 全 开 ）闸 阀 （ 全 开 ）单 向 阀 （ 全 开 ） 340170880丝 扣 弯 头 9045 3014焊 接 弯 头 由 两 段 焊 成 45 时由 两 段 焊 成 60 时由 两 段 焊 成 90 时由 三 段 焊 成 90 时由 四 段 焊 成 90 时 1530602015 变径管 管 径 扩 大 d / D=1/4d / D=1/2d / D=3/4 302017管 径 缩 小 d / D=1/4d / D=1/2d / D=3/4 15117 第 三 节 制 冷 剂 管 道 的 设 计 2） 管 道 的 局 部 压 力 损 失 Pj 2 Ld 2 Pj = = （ 8-5） 2 d 2式 中 ： 局 部 阻 力 系 数 ； Ld 当 量 管 长 （ m） ， 可 按 表 8-10确 定 。3） 管 道 的 总 压 力 损 失 P 2 P= Pm+ Pj=（ L+Ld） （ 8-6） d 22、 查 图 表 计 算 方 法 制 冷 剂 管 道 的 压 力 损 失 一 般 查 图 表 确 定 ， 方 法 如 下 ： 1） 查 图 确 定 制 冷 剂 的 循 环 量 ； 2） 确 定 管 道 内 径 、 排 气 管 的 冷 凝 温 度 或 吸 气 管 的 蒸 发 温 度 ； 3） 查 图 确 定 每 米 当 量 管 长 的 压 力 损 失 ； 4） 计 算 各 管 段 的 总 阻 力 损 失 ； 查 各 种 制 冷 剂 的 循 环 量 及 摩 擦 阻 力 的 图 见 有 关 手 册 。 第 三 节 制 冷 剂 管 道 的 设 计 第 四 节 制 冷 机 组 目 前 常 用 的 制 冷 机 组 有 压 缩 机 -冷 凝 器 机 组 ， 压 缩 式 冷 水 和 冷 、热 水 机 组 ， 以 及 各 种 形 式 的 空 调 和 低 温 机 组 。 所 有 机 组 的 型 号 规格 ， 性 能 参 数 均 由 制 造 厂 提 供 ， 用 户 可 以 根 据 使 用 要 求 直 接 从 样本 中 选 择 。 一 、 活 塞 式 冷 水 机 组 活 塞 式 冷 水 机 组 由 活 塞 式 制 冷 压 缩 机 、 卧 式 壳 管 式 （ 或 风 冷式 ） 冷 凝 器 、 热 力 膨 胀 阀 和 干 式 蒸 发 器 等 组 成 ， 并 配 有 自 动 （ 或手 动 ） 能 量 调 节 和 自 动 安 全 保 护 装 置 。 冷 水 机 组 常 用 的 制 冷 剂 为R22和 R12。 目 前 国 产 活 塞 式 冷 水 机 组 大 多 采 用 70、 100、 125系 列 制 冷 压 缩 机 组 装 。 图 8-20为 活 塞 式 冷 水 机 组 的 外 形 结 构 ， 整 个 制 冷 设 备 装 在 槽钢 底 架 上 。 在 安 装 时 ， 用 户 只 需 在 基 础 上 固 定 底 架 ， 连 接 冷 却 水和 冷 冻 水 管 以 及 电 机 电 源 即 可 进 行 调 试 。 图 8-20 活 塞 式 冷 水 机 组 外 形 结 构 第 四 节 制 冷 机 组 近 几 年 ， 国 内 外 正 在 生 产 一 种 所 谓 “ 模 块 化 冷 水 机 组 ” （ 图 8-21） 。 图 8-21 模 式 化 冷 水 机 组 第 四 节 制 冷 机 组 二、螺杆式冷水机组 螺 杆 式 冷 水 机 组 是 由 螺 杆 式 制 冷 压 缩 机 、 冷 凝 器 、 热 力 膨 胀阀 、 蒸 发 器 、 油 处 理 设 备 以 及 自 控 元 件 和 仪 表 等 组 成 的 冷 水 机 组（ 下 页 图 8-22） 。 由 于 螺 杆 式 制 冷 压 缩 机 运 行 平 稳 ， 机 组 安 装 时甚 至 可 以 不 装 底 脚 螺 栓 ， 可 以 直 接 放 置 在 具 有 足 够 强 度 的 水 平 地面 或 楼 板 上 。 螺 杆 式 冷 水 机 组 结 构 紧 凑 ， 运 行 平 稳 ， 冷 量 能 进 行无 级 调 节 ， 省 能 性 好 ， 易 损 件 少 ， 它 的 使 用 范 围 正 日 益 扩 大 。 目 前 国 产 螺 杆 式 冷 水 机 组 的 制 冷 剂 为 R22， 空 调 工 况 冷 量 范围 在 1201200kW之 间 。第 四 节 制 冷 机 组 图 8-22 螺 杆 式 冷 水 机 组 第 四 节 制 冷 机 组 三、离心式冷水机组 离 心 式 冷 水 机 组 是 由 离 心 式 制 冷 压 缩 机 、 冷 凝 器 、 蒸 发 器 、节 流 机 构 和 调 节 机 构 以 及 各 种 控 制 仪 表 组 成 的 整 体 机 组 。 离 心 式冷 水 机 组 的 空 调 工 况 制 冷 量 通 常 在 580kW以 上 ， 单 机 容 量 较 大 ， 目前 世 界 上 最 大 的 离 心 式 冷 水 机 组 制 冷 量 可 达 35000kW。 空 调 用 离 心 式 冷 水 机 组 ， 由 于 压 缩 机 运 行 时 的 压 力 比 较 小 ，若 使 用 分 子 量 较 大 的 R11制 冷 剂 ， 单 级 离 心 式 压 缩 机 即 能 满 足 运 行要 求 。 近 几 年 ， 对 于 大 容 量 离 心 式 冷 水 机 组 ， 常 用 R12代 替 R11制冷 剂 ， 因 为 R12制 冷 剂 的 单 位 容 积 制 冷 量 q 远 大 于 R11。 但 是 ， 由于 R12的 分 子 量 小 于 R11制 冷 剂 ， 因 此 常 用 两 级 离 心 式 压 缩 机 。 第 四 节 制 冷 机 组 图 8-23 单 级 离 心 式 冷 水 机 组 流 程 图 8-23为 一 台 使 用 R11制 冷 剂 的 单 级 离 心 式 冷 水 机 组 的 流 程 ， 由图 可 知 该 机 组 除 了 装 有 各 监 控 仪 器 外 ， 主 要 有 三 部 分 组 成 ： 即 制冷 系 统 ， 润 滑 油 系 统 和 抽 气 回 收 系 统 。第 四 节 制 冷 机 组 复 习 与 思 考 题 8 1 制 冷 压 缩 机 的 选 型 原 则 是 什 么 ？ 8 2 制 冷 机 房 内 制 冷 设 备 布 置 的 原 则 是 什 么 ？ 8 3 制 冷 剂 管 道 阻 力 对 制 冷 压 缩 机 的 吸 、 排 气 压 力 有 什 么 影 响 ？制 冷 系 统 吸 、 排 气 管 的 允 许 压 力 降 是 多 少 ？ 8 4 氨 制 冷 系 统 和 氟 利 昂 制 冷 系 统 的 压 缩 机 吸 、 排 气 管 水 平 管段 坡 度 有 何 不 同 ， 为 什 么 ？ 8 5 某 厂 空 调 系 统 所 需 冷 量 为 744kW， 要 求 供 给 8 的 冷 冻 水 ，冷 却 水 温 为 27 ， 试 选 择 制 冷 压 缩 机 。 8 6 一 台 冷 冻 机 运 行 时 ， 其 制 冷 量 为 17kW， 所 需 的 轴 功 率 为 7kW，机 械 效 率 m=0.85， 进 入 冷 凝 器 的 冷 却 水 温 度 为 27 ， 冷 却 水 量为 3.6m3/h,求 冷 却 水 出 冷 凝 器 的 温 度 是 多 少 ?