制冷设备选型计算概述

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,热能与动力工程实验教学中心,课程：制冷装置设计,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,冷冻冷藏技术教育部工程研究中心,Tianjin University of Commerce,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2009-09-12,*,制冷设备选,型,型计算,本文主要讲,述,述制冷压缩,机,机、换热设,备,备、辅助设,备,备的选型依,据,据和选择计,算,算方法。,制冷装置设,计,计,一、计算参,数,数的确定,1.,蒸发温度,t,o,的确定,根据储存物,品,品的种类、,冷,冷藏工艺的,需,需要和对冷,间,间温、湿度,的,的要求，确,定,定合理的计,算,算温差，从,而,而确定蒸发,温,温度。,2.,冷凝温度,t,k,的确定,冷凝温度与,冷,冷凝器的形,式,式、冷却方,式,式、冷却介,质,质的温度等,有,有关,，,3.,吸气温度,t,x,的确定,压缩机的吸,气,气温度是指,压,压缩机吸气,阀,阀处的温度,，,，与系统的,供,供液方式、,吸,吸气管的长,度,度、吸气管,的,的管径、隔,热,热情况、冷,间,间内的热负,荷,荷大小和系,统,统供液量等,因,因素有关。,4.,过冷温度,t,g,的确定,制冷循环中,液,液体在节流,前,前过冷，可,以,以提高系统,的,的经济性，,但,但要考虑具,体,体条件，进,行,行技术经济,分,分析来确定,是,是否采用液,体,体过冷。,第一节 制,冷,冷压缩机的,选,选型计算,第一节 制,冷,冷压缩机的,选,选型计算,三、往复式,压,压缩机的选,型,型,1.,结构形式的,选,选择,（,1,）单级活塞,式,式压缩机,开启型活塞,式,式制冷压缩,机,机,主要用,NH,3,、,R22,、,R404A,、,R407C,和,R134a,等制冷工质,，,，,半封闭压缩,机,机,主要用,R22,、,R502,、,R404A,、,R407C,、,R134a,、,R290,、,R600a,和,CO,2,制冷工质,全封闭型活,塞,塞式压缩机,主要用,R22,、,R404A,、,R407C,、,R134a,和,R600a,等制冷工质,（,2,）双级活塞,式,式压缩机,（,3,）压缩机组,第一节 制,冷,冷压缩机的,选,选型计算,2.,选型计算,（,1,）单级压缩,机,机的选型计,算,算,按压缩,机,机的理论输,气,气量选型,机械负荷,压缩机的理,论,论输气量,按压缩机,的,的标准工况,制,制冷量选型,按压缩机的,性,性能曲线选,型,型,按压缩,冷,冷凝机组的,性,性能选择,图,3-1,单级压缩制,冷,冷循环压焓,图,图,第一节 制,冷,冷压缩机的,选,选型计算,2.,选型计算,(2),双级冷库用,低,低温压缩机,的,的选型计算,确定最佳中,间,间温度,的,的,方,方法,从制冷,循,循环的计算,确,确定最佳中,间,间温度,按下式计算,中,中间压力近,似,似值，对应,的,的饱和温度,即,即为中间温,度,度,在中间温度,的,的上、下按,一,一定间隔选,取,取若干个中,间,间温度，对,每,每个中间温,度,度的热力循,环,环，计算出,理,理论制冷系,数,数和高、低,压,压级压缩机,理,理论输气量,之,之比。,绘制,=f,（,t,m,）、,=f,（,t,m,）曲线。确,定,定最佳中间,温,温度值。,根据给定的,高,高、低压级,压,压缩机理论输气量,之,之比确定中间温,度,度,（,3,）复叠式循,环,环压缩机的,选,选型计算,第一节 制,冷,冷压缩机的,选,选型计算,第一节 制,冷,冷压缩机的,选,选型计算,图,3-7 NH3/CO2,复叠式制冷,系,系统,第二节 换,热,热设备的选,型,型计算,一、冷凝器,的,的选型计算,（一）结构,形,形式的选择,（,1,）风冷式冷,凝,凝器,风冷式冷凝,器,器,适用于水源,极,极为缺乏或,不,不能用水冷,的,的场合,（,2,）水冷式冷,凝,凝器,立式壳管式,冷,冷凝器,适用于水质,较,较差、水源,丰,丰富的地区,；,；,卧式壳管式,冷,冷凝器,适用于水温,较,较低、水质,较,较好的地区,；,；,板式冷凝器,适用于中、,小,小型制冷装,置,置,套管式冷凝,器,器,主要用于小,型,型商用制冷,装,装置中,蒸发式冷凝,器,器适用于缺,乏,乏水源或夏,季,季室外空气,相,相对湿度较,低,低的地区；,第二节 换,热,热设备的选,型,型计算,（二）选型,计,计算,1.,冷凝器传热,面,面积,(1),冷凝器的对,数,数平均温差,t,m,(K,或,),(2),冷凝器的传,热,热系数,K,由冷凝器的结构型式、制冷剂种类、冷却介质的,速,速度、温度差、传热面上,的,的污垢系数、传热管的材质等因素所支,配,配。,表,3-10,氟里昂冷凝,器,器的,K,与,q,F,值选取范围,冷凝器种类,传热系数,W/,（,m,2,K,）,单位面积热负荷,q,F,（,W/m,2,）,备注,水冷式冷凝器,卧式（翅片管）,800900,45005000,t,m,=5,套管式,1100,35004000,t,m,=5,空气冷却式冷 凝器,强制通风式,2428,240280,t,m,=,812,自然对流式,5.89.3,蒸发式冷凝器,580750,14001800,t,m,=23,第二节 换,热,热设备的选,型,型计算,(3),冷凝器的热,负,负荷,Q,k,第二节 换,热,热设备的选,型,型计算,有以下三种,计,计算方法：,图,3-12R717,冷凝器的负,荷,荷系数,对于空气冷,却,却式冷凝器,，,，也可由下,式,式计算的名,义,义制冷量来,选,选择：,第二节 换,热,热设备的选,型,型计算,2.,冷凝器的冷,却,却介质流量,冷凝器中制,冷,冷剂蒸气释,放,放的热量,Q,k,被冷却介质,带,带走。根据,热,热平衡，对,空,空气冷却式,和,和水冷式冷,凝,凝器，冷却,介,介质的流量,可,可由下式计,算,算求出：,3.,流动阻力,卧式壳管式,冷,冷凝器,空气冷却式,冷,冷凝器,（三）水冷,却,却塔,水冷却塔的,作,作用,使水冷式冷,凝,凝器中冷却,水,水吸收的制,冷,冷剂蒸发而,吸,吸收的热量,，,，通过表面,蒸,蒸发及与空,气,气接触进行,热,热交换后排,放,放到环境当,中,中，使冷却,水,水的温度降,低,低下来，供,冷,冷凝器循环,使,使用，以达,到,到节约用水,的,的目的。,冷却塔与水,冷,冷式冷凝器,的,的管线连接,见,见图,3-13,、图,3-14,。,第二节 换,热,热设备的选,型,型计算,图,3-13,冷却塔与水,冷,冷式冷凝器,的,的管线连接,图,图,第二节 换,热,热设备的选,型,型计算,3.,冷却水系统,设,设备的选型,计,计算,（,1,）冷却塔的,选,选型,选型参数,冷却范围,冷却塔中进,水,水温度与出,水,水温度之差,；,；,冷幅高,出水温度与,空,空气湿球温,度,度之差；,热负荷,冷却塔的热,负,负荷,Q,可由下式计,算,算：,式中：,G,被冷却水,的,的质量流量,（,（,kg/s,）；,C,p,被冷却水,的,的比热容（,KJ/kg,K,）；,t,1,、,t,2,分别是被,冷,冷却水的进,出,出口温度（,）。,第二节 换,热,热设备的选,型,型计算,3.,冷却水系统,设,设备的选型,计,计算,（,2,）水泵的选,型,型,根据冷却塔,的,的热负荷确,定,定循环水量,，,，,通常冷却塔,的,的冷却能力,在,在（,0.15m,3,/h,）,/,（,kW,热负荷）,（,（,0.2 m,3,/h,）,/,（,kW,热负荷）之,间,间（或是,0.68m,3,/h,0.91m,3,/h/,冷却塔吨）,。,。,选用管材和,管,管径。根据,工,工作条件可,以,以使用镀锌,钢,钢管、,L,型铜管和,CPVC,塑料管等，,管,管径的大小,以,以水在管内,的,的流速不超,过,过,2.4m/s,为宜。,确定管路系,统,统中的阀门,和,和配件的数,量,量。,计算管路中,的,的沿程阻力,损,损失和局部,阻,阻力损失。,第二节 换,热,热设备的选,型,型计算,二、蒸发器,的,的选型计算,结构形式的,选,选择,（,1,）冷却空气,式,式蒸发器,在商用制冷,装,装置中自然,对,对流型空气,冷,冷却蒸发器,主,主要有管板,式,式、吹胀式,和,和冷却排管,等,等几种。,冷风机,工作在空气,露,露点以下、,0,以上的冷却,空,空气式蒸发,器,器凝结水的,处,处理方法之,一,一见图,3-15.,（,2,）冷却液体,式,式蒸发器,这类蒸发器,包,包括壳管式,、,、水箱式和,套,套管式三种,型,型式。壳管,式,式蒸发器有,满,满液式与干,式,式两种，水,箱,箱式蒸发器,也,也有直立管,式,式、螺旋管,式,式及蛇管式,等,等几种型式,。,。,第二节 换,热,热设备的选,型,型计算,2.,选型计算,（,1,）蒸发器,传,传热面积,F,蒸发器的,传,传热温差,t,直接冷却,：,：传热温,差,差为被冷,却,却空气温,度,度与制冷,剂,剂蒸发温,度,度之差,间接冷却,：,：传热温,差,差可按对,数,数平均温,差,差进行计,算,算。,蒸发器的,传,传热系数,K,随着蒸发,器,器结构的,不,不同而有,不,不同的计,算,算公式,第二节,换,换热设备,的,的选型计,算,算,3.,通过蒸发,器,器的风量,及,及载冷剂,流,流量的计,算,算,（,1,）,冷却空气,式,式蒸发器,的,的风量,（,2,）,在冷却液,体,体式蒸发,器,器中，载,冷,冷剂（水,、,、盐水等,）,）的循环,量,量,第二节,换,换热设备,的,的选型计,算,算,三、中间,冷,冷却器的,选,选型计算,中间冷却,器,器用于双级,或,或多级压,缩,缩制冷系,统,统中，用,来,来,降低低压,级,级的排气,温,温度，使,高,高压液体,进,进一步过,冷,冷，,以提高制,冷,冷系统的,产,产冷量。,通过计算内部蛇形,盘,盘管的冷却面积和筒体直径来选型,。,中间冷却,器,器的选择,应,应满足两,个,个条件：,气体通过,中,中间冷却,器,器横截面,的,的流速应满足气,液,液分离的,作,作用，一,般,般流速不,大,大于（,0.5,0.8,）,m/s,；,传热面积应满足液,体,体制冷剂,过,过冷的要,求,求，且盘,管,管内的流,速,速不大于,0.4,0.7m/s,。,第二节,换,换热设备,的,的选型计,算,算,1.,冷却面积的计算,2.,中间冷却,器,器筒体直径的计算,所选的中,间,间冷却器,应,应符合冷,却,却面积和,筒,筒体直径,两,两项指标,的,的要求,。,。,压缩机高,压,压级的理,论,论输气量,（,（,m,3,/h,）,中间冷却,器,器中的气,体,体流速，,可,可取,0.5m/s,。,蛇形管的,出,出液温度,（,（）,四、回热,式,式热交换,器,器的选型,计,计算,回热式热,交,交换器用于氟利,昂,昂制冷装,置,置中，从,冷,冷凝器或,中,中间冷却,器,器来的高,压,压制冷剂,液,液体与流,出,出蒸发器,的,的回气进,行,行热交换,，,，使液体,过,过冷，蒸,气,气过热。,对,对小型氟,利,利昂制冷,装,装置，如,电,电冰箱，,将,将供液管,与,与回气管,绑,绑或焊在,一,一起构成,结,结构简单,的,的回热式,热,热交换器,。,。,第二节,换,换热设备,的,的选型计,算,算,第二节,换,换热设备,的,的选型计,算,算,回热式热,交,交换器的传热面积按下式计,算,算：,进热交换,器,器的制冷,剂,剂液体温,度,度,出热交换,器,器的制冷,剂,剂液体温,度,度,进热交换,器,器的制冷,剂,剂气体温,度,度,出热交换,器,器的制冷,剂,剂气体温,度,度,第三节,辅,辅助设,备,备的选型,计,计算,第三节,辅,辅助设,备,备的选型,计,计算,一、液体,储,储存设备,1.,高压储液,器,器,