范文一:制冷课程设计说明书
目录
1.确定制冷机房的总冷量 ............................................ 2
1.1确定制冷机房的总冷量 ............................................... 2
2.确定制冷剂种类及系统型式 ........................................ 2
2.1制冷剂的确定....................................................... 2 2.2确定系统型式....................................................... 3
3.水系统设计 ...................................................... 3
3.1对冷冻水系统进行水力计算 ........................................... 3
3.1.1 计算各管段阻力 ......................................................... 4 3.1.2 检查并联管路的阻力平衡 ................................................ 13 3.1.3确定最不利环路 ........................................................ 13 3.1.4 分水器的设计 .......................................................... 15 3.1.5 集水器的设计 .......................................................... 15 3.1.6 膨胀水箱设计 .......................................................... 15 3.2选择冷冻水泵的规格和台数 .......................................... 16 3.3冷却水系统水力计算 ................................................ 16 3.3.1冷却塔水力计算 ........................................................ 16 3.3.2冷却水沿程阻力计算 .................................................... 16 3.3.3.冷却水局部阻力计算 .................................................... 17 3.4却水泵的规格和台数 ................................................ 17 3.5凝水水力计算...................................................... 18 3.5.1绘制冷凝水布置图 ...................................................... 18 3.5.2冷凝水水力计算 ........................................................ 18 3.6设备汇总及说明 .................................................... 21
4参考文献 ....................................................... 21 5.设计小结 ....................................................... 22
1.确定制冷机房的总冷量
1.1确定制冷机房的总冷量
根据“空调工程课程设计”的计算结果,得到北京地区各个房间的热负荷和盘管冷量,计算七层房间的总冷量。将计算结果列入下表1-1中。
由上表可知:办公楼层的总冷量为258333.93W。
其他楼层的总冷量为231kW,则制冷机房的总冷量为490kW。
2.确定制冷剂种类及系统型式
2.1制冷剂的确定
根据设计要求,选择R134a的制冷剂。
2.2确定系统型式
根据设计要求,选择两台制冷机。制冷机房的总冷量为490W。根据《王牌冷气产品手册》 R134a系列基本型技术参数表,选择机组型号为KCWF ,单机系列1070A1。其技术参数列入下表2-1中。
3.水系统设计
3.1对冷冻水系统进行水力计算
根据“空调工程课程设计”的设计结果,得到北京地区各个房间的风机盘管
的型号、水量以及负担的冷量,将结果列入下表3-1中。
3.1.1 计算各管段阻力
3.1.1.1计算冷冻水供水管段阻力
根据机房土建施工图(见《空调制冷专业课程设计指南》图12-7)以及设计要求绘制空调冷冻水供水系统布置图 图3-1,并对各管段进行编号,标注管段长度和水量。
图3-1 空调冷冻水供水系统布置图
A.选定环路1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12-27,运用假定流速法逐段计算摩擦阻力和局部阻力。 管段1-2:(水量L=620kg/h,管段长l=0.8m)
摩擦阻力部分:初选流速为0.5m/s,水量为620kg/h,管段的直径为20mm,
算得水管流速为
v=
620
1000?3600?
π?0.02
4
2
=0.55m/s
根据流速0.55m/s和流速当量直径20mm,查《查空调制冷技术手册》 表7.3得每米长水管的摩擦阻力Rm=248Pa/m,则该管段的摩擦阻力为
R1-2=l?Rm=0.8?248Pa=198.4Pa
局部阻力部分:该管段不存在阀件,所以不存在局部阻力。 管段2-3:(水量L=620kg/h,管段长l=1.6m)
摩擦阻力部分:初选流速为0.5m/s,水量为620kg/h,算得水管断面面积为
620
F'==3.44?10-4m2
1000?3600?0.5
将F’规格化为DN20mm,这时的实际流速为
v=
620
1000?3600?
π?0.02
4
2
=0.55m/s
根据流速0.55m/s和流速当量直径20mm,查《空调制冷技术手册》 表7.3得每米长水管的摩擦阻力Rm=248Pa/m,则管该段的摩擦阻力为
R2-3=l?Rm=1.6?248Pa=396.8Pa
局部阻力部分:该管段存在一个90o的弯管。根据当量直径20mm,查《空调制冷技术手册》表7.4得局部阻力系数ξ=2.0,则该管段局部阻力位
ρ?νR=ξ?
2
2
1000?0.552
=2?Pa=302.5Pa
2
管段3-4:(水量L=620kg/h,管段长l=3.8m)
摩擦阻力部分:初选流速为0.5m/s,水量为620kg/h,算得水管断面面积为
620
F'==3.44?10-4m2
1000?3600?0.5
将F’规格化为DN20mm,这时的实际流速为
v=
620
1000?3600?
π?0.02
4
2
=0.55m/s
根据流速0.55m/s和流速当量直径20mm,查《空调制冷技术手册》 表7.3得每米长水管的摩擦阻力Rm=248Pa/m,则该管段的摩擦阻力为
R3-4=l?Rm=3.8?248Pa=942.4Pa
局部阻力部分:该管段存在一个90o的弯管。根据当量直径20mm,查《空调制冷技术手册》表7.4得局部阻力系数ξ=2.0,则该管段局部阻力位
ρ?νR=ξ?
2
2
1000?0.552
=2?Pa=302.5Pa
2
管段4-5:(水量L=1080kg/h,管段长l=4.0m)
摩擦阻力部分:初选流速为0.65m/s,水量为1080kg/h,算得水管断面面积为
1080
F'==4.615?10-4m2
1000?3600?0.65
将F’规格化为DN25mm,这时的实际流速为
v=
10800
=0.61m/s 2
π?0.025
1000?3600?
4
根据流速0.61m/s和流速当量直径25mm,查《空调制冷技术手册》 表7.3得每米长水管的摩擦阻力Rm=255Pa/m,则该管段的摩擦阻力为
R4-5=l?Rm=4.0?255Pa=1020Pa
局部阻力部分:该管段存在一个三通管。根据当量直径25mm,查《空调制冷技术手册》表7.4得三通管的局部阻力系数为ξ=0.1,则该管段局部阻力位
ρ?νR=ξ?
2
2
1000?0.612
=0.1?Pa=18.64Pa
2
管段5-6:(水量L=1540kg/h,管段长l=3.8m)
摩擦阻力部分:初选流速为0.7m/s,水量为1540kg/h,算得水管断面面积为
1540
F'==6.11?10-4m2
1000?3600?0.7
将F’规格化为DN32mm,这时的实际流速为
v=
1054
1000?3600?
π?0.032
4
2
=0.53m/s
根据流速0.53m/s和流速当量直径32mm,查《空调制冷技术手册》 表7.3得每米长水管的摩擦阻力Rm=125Pa/m,则该管段的摩擦阻力为
R5-6=l?Rm=3.8?125Pa=475Pa
局部阻力部分:该管段存在一个三通。根据当量直径32mm,查《空调制冷技术手册》表7.4得局部阻力系数ξ=0.1,则该管段局部阻力位
ρ?νR=ξ?
2
2
1000?0.532
=0.1?Pa=14Pa
2
管段6-7:(水量L=2000kg/h,管段长l=3.7m)
摩擦阻力部分:初选流速为0.8m/s,水量为2000kg/h,算得水管断面面积为
2000
F'==6.94?10-4m2
1000?3600?0.8
将F’规格化为DN32mm,这时的实际流速为
v=
2000
1000?3600?
π?0.032
4
2
=0.69m/s
根据流速0.69m/s和流速当量直径32mm,查《空调制冷技术手册》 表7.3得每米长水管的摩擦阻力Rm=237Pa/m,则该管段的摩擦阻力为
R6-7=l?Rm=3.6?237Pa=853.2Pa
局部阻力部分:该管段存在一个三通。根据当量直径32mm,查《空调制冷技术手册》表7.4得局部阻力系数ξ=0.1,则该管段局部阻力位
ρ?νR=ξ?
2
2
1000?0.692
=0.1?Pa=23.8Pa
2
管段7-8:(水量L=2330kg/h,管段长l=5.5m)
摩擦阻力部分:初选流速为0.75m/s,水量为2330kg/h,算得水管断面面积为
2330
F'==8.63?10-4m2
1000?3600?0.75
将F’规格化为DN40mm,这时的实际流速为
v=
2330
1000?3600?
π?0.040
4
2
=0.515m/s
根据流速0.515m/s和流速当量直径40mm,查《空调制冷技术手册》 表7.3得每米长水管的摩擦阻力Rm=125Pa/m,则该管段的摩擦阻力为
R7-8=l?Rm=5.5?125Pa=687.5Pa
局部阻力部分:该管段存在一个三通。根据当量直径40mm,查《空调制冷技术手册》表7.4得局部阻力系数ξ=0.1,则该管段局部阻力位
ρ?νR=ξ?
2
2
1000?0.5152
=0.1?Pa=13.3Pa
2
管段8-9:(水量L=2660kg/h,管段长l=1.1m)
摩擦阻力部分:初选流速为0.9m/s,水量为2660kg/h,算得水管断面面积为
2660
F'==8.21?10-4m2
1000?3600?0.9
将F’规格化为DN40mm,这时的实际流速为
v=
2660
1000?3600?
π?0.0402
4
=0.59m/s
根据流速0.59m/s和流速当量直径40mm,查《空调制冷技术手册》 表7.3得每米长水管的摩擦阻力Rm=147Pa/m,则该管段的摩擦阻力为
R8-9=l?Rm=1.1?147Pa=161.7Pa
局部阻力部分:该管段存在一个三通。根据当量直径40mm,查《空调制冷技术手册》表7.4得局部阻力系数ξ=0.1,则该管段局部阻力位
ρ?νR=ξ?
2
2
1000?0.592
=0.1?Pa=17.4Pa
2
管段9-10:(水量L=3120kg/h,管段长l=3.9m)
摩擦阻力部分:初选流速为0.9m/s,水量为3120kg/h,算得水管断面面积为
3120
F'==9.63?10-4m2
1000?3600?0.9
将F’规格化为DN40mm,这时的实际流速为
v=
3120
1000?3600?
π?0.040
4
2
=0.69m/s
根据流速0.69m/s和流速当量直径40mm,查《空调制冷技术手册》 表7.3得每米长水管的摩擦阻力Rm=198Pa/m,则该管段的摩擦阻力为
R9-10=l?Rm=3.9?198Pa=772.2Pa
局部阻力部分:该管段存在一个三通。根据当量直径40mm,查《空调制冷技术手册》表7.4得局部阻力系数ξ=0.1,则该管段局部阻力位
ρ?νR=ξ?
2
2
1000?0.692
=0.1?Pa=23.8Pa
2
管段10-11:(水量L=3580kg/h,管段长l=1.4m)
摩擦阻力部分:初选流速为0.9m/s,水量为3580kg/h,算得水管断面面积为
3580
F'==1.10?10-3m2
1000?3600?0.9
将F’规格化为DN40mm,这时的实际流速为
v=
3580
1000?3600?
π?0.0402
4
=0.79m/s
根据流速0.79m/s和流速当量直径40mm,查《空调制冷技术手册》 表7.3得每米长水管的摩擦阻力Rm=256Pa/m,则该管段的摩擦阻力为
R10-11=l?Rm=1.4?256Pa=358.4Pa
局部阻力部分:该管段存在一个三通。根据当量直径40mm,查《空调制冷技术手册》表7.4得局部阻力系数ξ=0.1,则该管段局部阻力位
ρ?νR=ξ?
2
2
1000?0.792
=0.1?Pa=31.2Pa
2
管段11-12:(水量L=3910kg/h,管段长l=7.8m)
摩擦阻力部分:初选流速为0.9m/s,水量为3910kg/h,算得水管断面面积为
3910
F'==1.20?10-3m2
1000?3600?0.9
将F’规格化为DN40mm,这时的实际流速为
v=
3910
1000?3600?
π?0.0402
4
=0.86m/s
根据流速0.86m/s和流速当量直径40mm,查《空调制冷技术手册》 表7.3得每米长水管的摩擦阻力Rm=296Pa/m,则该管段的摩擦阻力为
R11-12=l?Rm=7.8?296Pa=2301Pa
局部阻力部分:该管段存在一个三通旁支。根据当量直径40mm,查《空调
制冷技术手册》表7.4得局部阻力系数ξ=1.5,则该管段局部阻力位
ρ?νR=ξ?
2
2
1000?0.862
=1.5?Pa=554.7Pa
2
管段12-27:(水量L=3910kg/h,管段长l=16.6m)
摩擦阻力部分:初选流速为0.9m/s,水量为3910kg/h,算得水管断面面积为
3910
F'==1.20?10-3m2
1000?3600?0.9
将F’规格化为DN40mm,这时的实际流速为
v=
3910
1000?3600?
π?0.040
4
2
=0.86m/s
根据流速0.86m/s和流速当量直径40mm,查《空调制冷技术手册》 表7.3得每米长水管的摩擦阻力Rm=296Pa/m,则该管段的摩擦阻力为
R12-27=l?Rm=16.6?296Pa=4913.6Pa
局部阻力部分:该管段存在三个弯头和一个阀门。根据当量直径40mm,查
《空调制冷技术手册》表7.4得弯头局部阻力系数ξ=1 ,则该管段局部阻力位
ρ?νR=ξ?
2
2
1000?0.862
=(3?1+0.5)?Pa=1294.3Pa
2
将计算结果列入表3-2中
B.选定环路15-16-17-18-19-20-21-22-23-24-25-26-27,运用上述所示的假定流速法逐段计算摩擦阻力和局部阻力,将计算结果列入下表3-3中。
3.1.1.2 冷冻水回水管段总阻力
根据机房土建施工图(见《空调制冷专业课程设计指南》图12-7)以及设计要求绘制空调冷冻水回水系统布置图 图3-2,并对各管段进行编号,标注管段长度和水量。
图3-2 空调冷冻水回水系统布置图
A. 选定环路1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-23,运用上述所示的假定流速法逐段计算摩擦阻力和局部阻力,将计算结果列入下表3-4中。
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B. 选定环路13-14-15-16-17-18-19-20-21-22-23,运用上述所示的假定流速法逐段计算摩擦阻力和局部阻力,将计算结果列入下表3-5中。
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3.1.2 检查并联管路的阻力平衡
A环路的总阻力为PA=21656.54Pa,B环路的总阻力为PB=21444.2Pa。
PA-PB21656.54-21444.2
==0.98%<15%>15%>
3.1.3确定最不利环路
根据设计要求绘制冷冻水立管系统布置图 图3-3,
并对各管段进行编号。运用假定流速法对各管段进行水力计算,并将计算结果列入表3-6中。则冷冻水一根立
图3-3 冷冻水系管的总阻力为4646.4Pa,在冷冻水系统中有“一供一回”
统立管布置图 两根立管,所以冷冻水系统立管的总阻力为9292.8Pa。
根据设计要求计算制冷机房内的摩擦阻力和局部阻
力,并将计算结果列入表3-7中。则制冷机房的总阻力为99293.9Pa。
综上所诉,最不利环路阻力为P=130243.24Pa。
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3.1.4 分水器的设计
根据《空调与制冷技术手册》对分水器进行设计计算,得分水器的配管间距为: L1=200+60=260 mm
L2=200+100+120=420 mm L3=100+150+120=370 mm L4=150+250+120=520 mm L5=250+125+120=495 mm L6=125+100+120=345 mm L7=100+150+120=370 mm L8=150+60=210 mm
分水器的筒身直径D=3*Dmax=750 mm
3.1.5 集水器的设计
根据《空调与制冷技术手册》对集水器进行设计计算,得集水器的配管间距为: L1=25+60=85 mm
L2=25+200+120=345 mm L3=200+150+120=470 mm L4=150+100+120=370 mm L5=100+250+120=470 mm L6=250+200+120=570 mm L7=200+125+120=445 mm L8=125+60=185 mm
分水器的筒身直径D=3*Dmax=750 mm
3.1.6 膨胀水箱设计
m3。 膨胀水箱的有效容积0.1?490?1.5÷1000=0.0735
根据《空调与制冷技术手册》选择方形,1型号的膨胀水箱。其参数如下:
公称容积:0.5m^3;有效容积:0.61m^3;外形尺寸:900×900mm、高900mm;水箱配管的公称直径(mm):溢流管40、排水管32、膨胀水箱25、信号管20、循环管20;水箱自重:156.3kg;采暖通风标准图集图号:T905(一)。
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3.2选择冷冻水泵的规格和台数
根据《实用供热空调工程设计手册》,选择型号为IS 100-65-250的泵2台。其扬程为H=17.413,流速为v=32m^3/h,转速为n=2900r/mh。 3.3冷却水系统水力计算
3.3.1冷却塔水力计算
冷却水量取决于冷水机组冷凝器的散热量和冷却水供回水温差。可按下式计算:
式中Qc——冷却塔排走的热量,KW
对于压缩式制冷机,取制冷机负荷的1.3倍左右; 对于吸收式制冷机,取制冷机负荷的2.5倍左右。 C——水的比热,KJ/kg℃。常温时c=4.1868 KJ/kg℃
tw1-tw2——冷却塔的进出水温差,℃;对于压缩式制冷机,去4-5℃;对于吸收式制冷机,去6-9℃。
计算得 W=
Qc258333.93?1.3
==16kg/s=57.6m3/h
ctw-tw24.2?5
/h,进塔水压为3.5m
选取2台型号为80的逆流式冷却塔,每台处理水量55.2
3.3.2冷却水沿程阻力计算
绘制冷却系统水管布置图 图3-4。
图3-4 冷却水系统布置图
初选流速为1.8m/s,水量为57600kg/h,算得水管断面面积为
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57600
=8.89?10-3m2
1000?3600?1.8
F'=
将F’规格化为DN125mm,这时的实际流速为
v=
57600
=1.3m/s
π?0.1252
1000?3600?
4
根据流速1.3m/s和流速当量直径150mm,查《空调制冷技术手册》 表7.3得每米长水管的摩擦阻力Rm=157Pa/m。
沿程管段的长度估算为138.4m 则沿程管段的沿程阻力为
H=l?Rm=138.4?157Pa=21.71kPa
3.3.3.冷却水局部阻力计算
①由于采用2个冷却塔,供水时一个90°弯头,一个三通,回水时2个90°弯头,一个三通流量为16kg/s,流速为1.3m/s,局部阻力为:
ρ?ν
R1=ξ?
2
2
1000?1.32
=(1?3+0.5?2)?Pa=3380Pa
2
②其他局部管件流量为57.6/h,流速为1.3m/s。
④制冷机组压力降为45000Pa
则冷却水环路总阻力为①+②+③+④+沿程阻力=126232Pa=12.7m水柱
3.4却水泵的规格和台数
根据《实用供热空调工程设计手册》,选择型号为IS 100-65-200泵2台。其杨程为H=17.413m,流速v=28.8m^3/h,转速n=1450r/min。
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3.5凝水水力计算
3.5.1绘制冷凝水布置图
根据《空调制冷专业课程设计指南》图12-4六层空调水管平面图以及设计要求,绘制冷凝水系统布置图3-1以及绘制各冷凝水立管布置图3-2。
图5-1
冷凝水系统布置图
(a)
(b)
(c)
图5-2 冷凝水立管布置图
(a)0点以下立管 (b)21点以下立管
(c)20点以下立管
3.5.2冷凝水水力计算
凝结水管水管处理的凝结水负荷可由计算风系统时所选取的风机盘管直接选取,各层的冷负荷值相同。凝结水管管径直接由各段冷负荷近似查《空调工程制冷专业课程设计指南》表6-5选取,将结果列入下表3-1中。
表3-1 冷凝水各管段水力计算表
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至此,冷凝水管径全部确定。
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3.6设备汇总及说明
3.膨胀水箱:方形,1型号的膨胀水箱。其参数如下:
公称容积:0.5m^3;有效容积:0.61m^3;外形尺寸:900×900mm、高900mm;水箱配管的公称直径(mm):溢流管40、排水管32、膨胀水箱25、信号管20、循环管20;水箱自重:156.3kg;采暖通风标准图集图号:T905(一)。
4.冷冻水泵:2台水泵 型号为为IS 100-65-250。其扬程为H=17.413,流速为v=32m^3/h,转速为n=2900r/mh。
5.冷却水泵:2台水 型号为IS 100-65-200泵2台。其杨程为H=17.413m,流速v=28.8m^3/h,转速n=1450r/min。
4参考文献
[1] 空调工程 【M】.机械工业出版社,2006
[2] 彦启森.空气调节用制冷技术 【M】 .中国建筑工业出版社,2010
[3]路诗奎 姚寿广.空调制冷专业课程设计指南 【M】.化学工业出版社,2010
[4]陆耀庆.实用供热空调设计手册 【M】中国建筑工业出版社,1993
[5]王牌冷气产品手册【J】
5.设计小结
为期一周半的制冷技术课程设计结束了,通过这一周半的学习、思考、设计,我对制冷系统设计有了更深入的了解,对课程设计有了更为科学、端正的认识。
课程设计开始之前,由于课本上学习的不透彻,可以说心情很忐忑。一开始的时候真的是无从下手,于是大家开始思考、探讨、查阅资料,通过这些真正的自主学习,我发现思路逐渐的清晰起来。由于大家一起积极的学习,查阅资料,互相探讨,我的课程设计进行的很顺利。最后画图的时候很有感觉,当自己图画好的时候,真正的觉得这是自己设计的成果,非常的有成就感。“纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行”在短暂的设计过程中,我深切感受到了自己所学知识的肤浅和在实际应用中的专业知识的匮乏。整个课程设计,我学到了很多东西,有关于设计方面的,也有关于计算机制图的。通过这次课程设计,我认识到我们一定要有一个严谨的治学态度,每一个知识点我们都要清楚到底是如何得到的,在实际生产中又是如何应用的。我们要有独立思考的能力,还要有搜集信息的能力,要耐心,细心。同时,必要的合作对知识的掌握也很有帮助,遇到困难要及时向老师和同学请教。
总之,这一周半的课程设计我很快乐,受益匪浅。感谢老师和同学们给予我的帮助。
范文二:制冷课程设计说明书
学号 1303120213
天津城建大学
空调用制冷技术课程设计
设计说明书
石家庄市某建筑物空气调节系统制冷机房
设计
起止日期:2016年10月17日至 2016年10月28日
学生姓名 何刚玮
班级 13环能2班
成绩
指导教师(签字)
能源与安全工程学院
2016年10月28日
天津城建大学
课程设计任务书
2016 —2017 学年第1学期 能源与安全工程学院建筑环境与能源应用工程 专业 13环能2班 班级 课程设计名称: 空调用制冷技术课程设计 设计题目: 石家庄市某建筑物空气调节系统制冷机房设计 完成期限:自 2016 年10月17 日至2016年10月 28 日共2周 设计依据、要求及主要内容(可另加附页):
一、设计原始依据(资料):
1、 土建资料:
(1) 制冷机房建筑平面图
(2) 制冷机房建筑立面图及剖面图
2、 室外气象资料:
根据所在地区按国家规范采用。
3、工程概况:
1)本工程为某公用建筑的空调系统提供冷源。该空调系统要求夏季工况(
最大耗冷量约为:2405 kW;冷冻水供水温度7?,回水温度12? 。
(2)分水器与集水器之间的(制冷机房外侧)水环路阻力损失为15m水柱。
(3)冷却塔放置高度:15m。
二、设计内容和要求:
1、设计计算任务:
(1)确定制冷机房总制冷量
(2)拟定制冷机房方案
根据用户使用要求、冷负荷、当地能源供应情况,比较制冷机房一次投资和全年运行费用,确定制冷机组的类型,包括制冷方式、制冷剂种类、冷凝器冷却方式等。
(3)设备选择
目录
第1章设计概况 ............................................................................................................... 1
1.1工程概况 ............................................................................................................ 1
1.2设计原始资料、依据 ........................................................................................... 1 第2章制冷机房拟选方案 ................................................................................................. 1
2.1确定制冷机房的总冷负荷 .................................................................................... 1
2.2拟定制冷机房方案 .............................................................................................. 1 第3章设备选型计算 ........................................................................................................ 2
3.1确定制冷机组的型号和台数 ................................................................................ 2
3.2冷冻水泵选型 ..................................................................................................... 2
3.3冷却水泵选型 ..................................................................................................... 3
3.4冷却塔选型 ......................................................................................................... 5
3.5补水泵的选择 ..................................................................................................... 5
3.6分、集水器的选择 .............................................................................................. 7
3.7其他设备的选择 .................................................................................................. 9 第4章制冷机房的布置方案............................................................................................ 10
4.1制冷机房布置的规范 ......................................................................................... 10 第5章水力计算 ............................................................................................................. 11
5.1沿程阻力的计算 ................................................................................................ 11
5.2局部阻力的计算 ................................................................................................ 12
5.3水管总阻力 ....................................................................................................... 12
5.4举例计算 .......................................................................................................... 12 参考资料及设计规范 ...................................................................................................... 14 附录............................................................................................................................... 15
第1章设计概况
1.1工程概况
(1)本工程为石家庄市某公用建筑的空调系统提供冷源。该空调系统要求夏季工况最大耗冷量约为:2405 kW;冷冻水供水温度7?,回水温度12?。
(2)分水器与集水器之间的(制冷机房外侧)水环路阻力损失为15m水柱。
(3)冷却塔放置高度:15m。
(4)层数:6层。
1.2设计原始资料、依据
1.室外气象资料
设计地点:石家庄市大气压力: 10040.00Pa
表1.石家庄市室外空气参数单位:?
夏季室外计算干球温度 夏季空调室外计算湿球
通风 空调 空调日平均 温度
29.8 35.1 3 26.8
第2章制冷机房拟选方案
2.1确定制冷机房的总冷负荷
制冷机房的总冷负荷,应包括用户实际所需的制冷量以及制冷机组本身和供冷系统的冷损失。用户实际所豁的制冷量应由空调、冷冻或工艺有关方面提出,而冷损失一般可用附加值计算,附加值的大小需根据相关设计规范的规定选取。此外,还应了解全年负荷的变化规律,以便合理配置制冷压缩机台数与容量。
对于公用建筑,其制冷机房的总冷负荷等于夏季工况的最大耗冷量,即
,=,=2405,, 0
式中 ,——制冷系统的总制冷量(KW); 0
Q——用户实际所需要的制冷量(KW);
2.2拟定制冷机房方案
考虑到对城市能源季节性的平衡起到一定的积极作用,机房占用面积和调节
1
等方面因素,本设计优先选用吸收式制冷机组。
因此,冷源由制冷机房内两台螺杆式冷水机组供给空调冷水,单台冷水机组额定冷量为1231kW。
第3章设备选型计算
3.1确定制冷机组的型号和台数
制冷系统的总制冷量为2405 KW,查相关制冷机组样本,本设计选择两台约克牌YS系列螺杆式制冷机组,型号:YSEAEXS45CIE,不设备用制冷机组。 具体参数如表3所示。
表3.约克YS系列螺杆式制冷机组参数表
型号 额定冷量 输入功率 NPLV YSEAEXS45CIE 1231 KW 228 KW 0.531
流量 水压降 进出口温差 接口管径
蒸发器 92kPa 5? 200mm 59L/s
流量 压力损失 进出口温差 接口管径
冷却水 72kPa 5? 250mm 70L/s
长 4432 运输重量 9808 外形尺寸 重量 宽 1880 (mm) (kg)
高 2365 运输重量 10588 3.2冷冻水泵选型
1.冷冻水泵流量的确定
冷冻水泵的流量应等于冷水机组蒸发器的额定流量,并附加10%的余量。
查《空气调节设计手册》P169可知冷冻水系统的流量计算公式为:
,0,= 1,,,,?,,?,
3式中 W1---冷冻水总水量(m/h);
Q0---制冷机额定制冷量(kW);
C---水的比热容,取4.19kJ/(kg??);
3 ρ---水的密度,取1000kg/m;
2
t---回水温度(?); h
t---供水温度(?)。 j
3600×,3600×240503,=/? ==413.3,133×54.19×104.19×10×,,?,,?,
则单台水泵的流量为:
,413.313,=/? ==206.7,122
2.冷冻水泵扬程的确定
冷冻水泵的扬程应能够克服冷冻水系统的阻力,使冷冻水在系统中循环。本设计中,冷冻水系统的阻力损失有:
(1)制冷机组蒸发器水阻力为9.4m水柱;
(2)末端设备(风机盘管)阻力损失为5m水柱;
(3)分水器与集水器各取3m水柱;
(4) 制冷冷冻水系统管路沿程阻力和局部阻力损失为7m水柱;
5) 水处理器阻力损失为5m水柱。 (
冷冻水泵所需总扬程为:
,=9.4+5+3+3+7+5=32.4, 1
3.冷冻水泵的选定
根据计算结果,本设计采用和制冷机组“一一对应”原则,本设计选择选用3台上海瑞邦泵业制造有限公司的RBL系列单级单吸立式离心泵,其中一台为备用。
表4.RBL系列单级立式离心泵参数表
流量 扬程 转速 电动机功必须气蚀型号 重量(kg) (m3/h) (m) (m/s) 率(kW) 余量(m)
RBL250-315 350 35 1450 75 5.5 1000 3.3冷却水泵选型
1.冷却水泵流量的确定
冷却水泵的流量应等于冷水机组冷凝器的额定流量,并附加10%的余量。
查《实用制冷工程设计手册》P181式3-28:
QQ,,ko
3
,,式中---冷凝器热负荷系数,=1.3;
Q0---制冷机额定制冷量(W)。
根据《实用制冷工程设计手册》P184式3-31,冷却水流量:
3600,,,= 21000,,?,,
3式中W---冷却水流量(m/h); 2
Cp---水的定压比热容,取4.19kJ/(kg??);
3 ρ---水的密度,取1000kg/m;
Δt---冷却水进出口温差(?),Δt=5?;
3600×1.3×,3600×1.3×240503,==537.3,/? =2334.19×10×?,4.19×10×5
则单台水泵的流量为:
,537.33,===268.6,/? 222
2.冷却水泵扬程的确定
冷却水泵的扬程应能够克服冷却水系统的阻力,使冷却水在系统中循环。本设计中,冷却水系统的阻力损失有:
(1)制冷机组冷凝器水阻力为7.3m水柱;
(2)冷却塔进塔水压为4.6m水柱;
(3)水处理器阻力损失为5m水柱;
4)制冷冷却水系统管路沿程阻力和局部阻力损失为7m水柱。 (
冷却水泵所需总扬程为:
,=7.3+4.6+5+7=23.9, 1
3.冷却水泵的选定
根据计算结果,本设计采用和冷却塔“一一对应”原则,本设计选择选用3台上海瑞邦泵业制造有限公司的RBL系列单级单吸立式离心泵,其中一台为备用。
表5.RBL系列单级立式离心泵参数表
流量 扬程 转速 效率 电动机功必须气蚀型号 重量(kg) (m3/h) (m) (m/s) (%) 率(kW) 余量(m) RBL200-315(1)A 374 28 1450 82 45 4 560
4
3.4冷却塔选型
1.冷却水流量的确定
冷却水的流量应等于冷水机组冷凝器的额定流量,并附加10%的余量。 即:
,,,=1+0.1, 3;
3式中W3---单台冷却水总水量(m/h);
3W---制冷机冷凝器额定水流量(m/h); l
3,,,=1+0.1×252=277.2,/? 3
单台冷却塔的流量:
,277.233,=/?==138.6, 322
2.冷却塔的选定
根据冷却水流量为138.6 m3/h,进出口温差为5?,选择元亨牌YHA系列冷
250C满足要求。 却塔,按样本内的选型曲线进行冷却塔型号选择,型号YHA-
本设计要求与制冷机组“一对一”的方式进行设置冷却塔,选用2台冷却塔,具体参数如表6所示。
表6.YHA-250C型冷却塔相关参数表
品牌 型号 外形尺寸(mm) 风机直径 电机功率
宽W 长L 高H ?mm kW YHA-250C 元亨
3000 4880 4810 2500 7.5
重量(kg) 接口管径(DNmm)
自重 运转重量 进水管径 出水管径 满水管径 自动补水 排污管径 2080 4300 200 200 80 25 50 3.5补水泵的选择
1.正常补水量的确定
(1)系统水容量的计算
,=,?, ,
式中 ,——系统水容量,L; ,
,——水容量系数,L/?空调面积,按表x取值,取0.8;
5
,——空调负荷面积,?。
表8.水系统中总容量系数
系统形式 全空气系统 空气-水系统
供冷时 0.40~0.55 0.70~1.30
供热时 1.25~2.00 1.20~1.90
本建筑空气系统形式选择空气-水系统
由供冷面积为40000?,知:
,=0.8×40000=32000, ,
(2)正常补水量的计算
循环水系统的小时泄漏量,可按系统水容量,的1%计算,则系统的正常补水,
量,宜取系统水容量的2%。
3,=0.02×,=0.02×32000=640,=0.64, ,,
2.补水泵流量的确定
正常补给水量为系统循环水量的1%,2%,但是选择补水泵时,补水泵的流量除应满足水系统的正常补水量外,还应考虑发生事故时所增加的补给水量,因
10%。此处取系统水容量的10%,此,补给水泵的小时流量宜取系统水容量的5%—
即正常补水量的5倍。
补水泵小时流量为
3,=5×,=5×0.64=3.2,/? 4,
3.补水泵扬程的确定
本设计补水点在集水器处,补水泵的扬程为定压点与最高点的距离加上水泵吸水端和出水端阻力,另附3~5m水柱的富裕扬程。定压点与最高点的距离为4m,水泵吸水端和出水端阻力为5m水柱。即:
,=5+4+4=13 ,,, ,2
4.补水泵的选定
根据上述补水泵的流量和扬程,本设计选择选用2台上海瑞邦泵业制造有限公司的RBL系列单级单吸立式离心泵,具体参数如图9所示。
表9.RBL系列单级立式离心泵参数表
流量 扬程 转速 电动机功型号 必须气蚀余量(m) (m3/h) (m) (m/s) 率(kW)
6
RBL25-125A 3.6 16 2900 0.75 2.3
3.6分、集水器的选择
1.集水器的选择
(1)集水器管筒直径的计算
根据分、集水器各接管推荐流速:v=1.5-2.0m/s,且并联接管的总流堵通过
分管断面时的平均流速,=0.5?1.5m/s来确定,流量特别大时,流速允许适当,
增大,但最大不应大于,=4m/s。此处取,=1.5m/s。 ,,
计算得:
泄水管,=150,, 0
冷冻水出口管,=300,, (,=1.6m/s) 11
各分层管,=200 ,, (,=1.2m/s) 22
补水进口管,=32,, 3
旁通管,=250,, 4
各连接管的断面积:
122?=×3.14×,=70686,, 114
122?=×3.14×,=31416,, 224
则分水器的断面积:
,,122?=?×+3×?×=188496,, 12,,,,
相应的直径应为:
?,,=4×=490,, ,,
选择DN=500mm钢管。
(2)集水器长度的计算
分水器的长度L按表10和图2进行计算。
表10.接管中心距计算表
接管中L0 L1 L2 L3 L4 L5 L6 心距
16+120+150+120+100+120+100+120+100+120+计算16+120 125+120 150 100 100 100 125 过程
7
计算152 286 370 320 320 345 245 结果
图2.集水器示意图
按下公式计算得集水器长度为:
,=2×175+,+,+,+,+,+,=2388,, ,012345(1)集水器管筒直径的计算
根据分、集水器各接管推荐流速:v=1.5-2.0m/s,且并联接管的总流堵通过
集管断面时的平均流速,=0.5?1.5m/s来确定,流量特别大时,流速允许适当,
增大,但最大不应大于,=4m/s。此处取,=1.5m/s。 ,,
计算得:
泄水管,=150,, 0
冷冻水进口管,=300,,(,=2.0m/s) 11
各分层进口管,=200 ,,(,=1.5m/s) 22
旁通管,=250,, 3
同理,计算得出相应分水器管筒直径应为:
?,,=4×=490,, ,,
选择DN=500mm钢管。
(2)分水器长度的计算
分水器的长度L按表11和图3进行计算。
表11.接管中心距计算表 接管中L0 L1 L2 L3 L4 L5 心距
150+120+100+120+100+120+100+120+计算过150+120 125+120 100 100 100 125 程
计算结270 370 320 320 345 245 果
8
图3.分水器示意图
按下公式计算得分水器长度为:
,=2×175+,+,+,+,+,+,=2220,, ,012345
3.7其他设备的选择
1.定压装置的选定
本设计采用北京凯通世纪环保科技有限公司的膨胀罐定压补水方式,根据系统补水量选择膨胀罐的容积,具体参数如表12所示。
表12.膨胀罐的型号表
补水接口管径最大功3型号 补水量(m/h) 扬程(m) (mm) 率(kW)
4 20 DN40 1.10 KTS-DY-4-20(B)
2.补水箱的选定
补水箱的贮水容积,可按补水泵小时流量的0.5-1.0配置(系统较小时取上限,系统较大时取下限)。
3,=0.5×,+,=0.5×3.2=1.6, ,4
故本设计选择1300×1300×1200mm的水箱,其中高1200mm。 3.冷冻水软化设备的选定
在冷冻水系统中,由于来自自来水的水质硬度较大,需要进行软化处理。软化设备一般按照系统补水量进行选择,选择成都富华全自动钠离子交换器,具体型号如表13所示。
表13.钠离子交换器参数
交换器规进出口法兰L0/H0 型号-流量 设备外形 盐罐规格 格 规格
mm mm mm mm / ?/h
9
LDZN(SS)-4 DN32 260/140 2-Φ250 1470×400×2260 Φ300 4.冷却水全程水处理仪选择
根据冷却水流量537.3?/h,管径为300mm时,选取了山东水龙王牌冷却水全程水处理仪,具体参数如表14所示。
表14.全程水处理仪参数
进出口流量 功率 A B C D E H 型号 法兰W (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) ?/h (mm)
MLQC-300-A 300 600 300 600 370 510 65 120 1650
图4.全程水处理仪示意图
第4章制冷机房的布置方案
4.1制冷机房布置的规范
1.根据《GB50736-2012民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》,制冷机房设计时,应符合下列规定:
1) 制冷机房宜设在空调负荷的中心;
2) 宜设置值班室或控制室,根据使用需求也可设置维修及工具间;
3) 机房内应有良好的通风设施;地下机房应设置机械通风,必要时设置事故
通风;值班室或控制室的室内设计参数应满足工作要求;
4) 机房应预留安装孔、洞及运输通道;
10
5) 机组制冷剂安全阀泄压管应接至室外安全处;
6) 机房应设电话及事故照明装置,照度不宜小于100lx,测量仪表集中处应
设局部照明;
7) 机房内的地面和设备机座应采用易于清洗的面层;机房内应设置给水与
排水设施,满足水系统冲洗、排污要求;
8) 当冬季机房内设备和管道中存水或不能保证完全放空时,机房内应采取
供热措施,保证房间温度达到5?以上。
2.机房内设备布置应符合下列规定:
1) 机组与墙之间的净距不小于1m,与配电柜的距离不小于1. 5m;
2) 机组与机组或其他设备之间的净距不小于1. 2m;
3) 宜留有不小于蒸发器、冷凝器或低温发生器长度的维修;
4) 机组与其上方管道、烟道或电缆桥架的净距不小于1m;
5) 机房主要通道的宽度不小于1. 5m
第5章水力计算
5.1沿程阻力的计算
水在管道内的沿程阻力:
,=,×; ,
式中:H——水管沿程阻力,Pa; ,
,——单位长度沿程阻力,又称比摩阻,Pa/m;
;——水管直管段的长度,m。
比摩阻与水管管径、水流流速以及流量有关。管径计算为:
4,3,,=10× ,,
式中,——水流量,?/h;
,——计算流速,m/s。
管内流速按推荐值进行选取,如表15所示。
表15.管内水流速推荐值 (m/s)
<250 50="" 公称直径dn(mm)="">250>
1.0-1.2 1.2-2.6 水泵吸入管
11
1.5-2.0 2.0-2.5 水泵压出管
冷水管采用无缝钢管时,比摩阻R一般为100,300Pa/m,可以通过图4查
得。
图6. 水管路比摩阻计算图 5.2局部阻力的计算
水流动时遇到弯头、三通及其他配件时,因摩擦及涡流耗能而产生的局部阻
力计算公式为:
2,,,=,× ,2式中ζ——局部阻力系数,见附录1;
V——水流速,m/s。
5.3水管总阻力
水流动总阻力H(Pa)包括沿程阻力和局部阻力,即:
,=,+, ,,
具体计算见附录2。
5.4举例计算
以冷却水系统的管段1-2为例进行水力计算。
1. 沿程阻力计算
12
根据流速在2.0-2.5m/s,取2.4m/s。管径计算为:
4,4×7.63833,,,=10×=10×=201mm ,,3.14×2.4取200mm的管径,即无缝钢管Φ219×8。
查得比摩阻为160Pa/m,管段长7.638m,得出沿程阻力为:
,=,×;=160×7.638=1222.08 ,, ,
2. 局部阻力计算
此管段的局部阻力阀件如图所示。
表16.1-2管段局部阻力系数表
阻力系管段 类型 个数 ?ζ 数ζ
90?弯1.3 1 1.3 头
电动阀 1.2 1 1.2 1-2 合流三1.35 2 2.7 通
软接 0.5 1 0.5 此管段流速为2.4m/s,得出局部阻力为:
22,,1000×5.7,=,×=4×=16245,, ,22
3. 管段总阻力计算
管段总阻力为:
,=,+,=1222.08+16245=17.47kPa=1.78mH, ,,2
即1-2管段总阻力为1.78m水柱。
其他管段水力计算见附录1、2。
13
参考资料及设计规范
[1] 电子工业部第十设计研究院.空气调节设计手册.北京:中国建筑工业出版社,1995.
[2] 赵荣义、范存养、薛殿华、钱以明编.空气调节.第三版.北京:中国建筑工业出版社,1994.
[3] 民用建筑供暖通风与空气调节设计规范GB 50736 – 2012. [4] 卢士勋等.制冷技术及工程应用[M].上海:上海交通大学出版社,2010. [5] 赵荣义、张利群、范存养、薛殿华、钱以明编.简明空调设计手册.北京:中国建筑工业出版社,1998.
[6] 建筑工程常用数据系列手册编写组编. 暖通空调常用数据手册. 北京: 中国建筑工业出版社,2001.
[7] 中国建筑标准设计研究所编. 全国民用建筑工程设计技术措施暖通空调?动力. 北京:中国计划出版社,2003.2.
[8] 陆亚俊主编. 暖通空调. 北京:中国建筑工业出版社, 2002.
14
附录
15
范文三:制冷课程设计说明书
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 1.2制冷装置型式的选择 -----------------------------------------------------------------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 2.2传热温差 --------------------------------------------------------------------------------8
2.3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 ----------------------------------------------------------------------11
9过滤器的选择 ------------------------------------------------------------------------------11 10冷冻站设备及管路的平面布置 -------------------------------------------------------12 10.1冷冻站房的设计 --------------------------------------------------------------------12 10.2制冷设备的布置 --------------------------------------------------------------------13 11管路和阀件的选择计算 -----------------------------------------------------------------14 11.1管路计算 ------------------------------------------------------------------------------14 11.2排气管道 ----------------------------------------------------------------------------16 11.3冷凝器到贮液器液体管道 ----------------------------------------------------------18 11.4贮液器到蒸发器液体管道 ----------------------------------------------------------20 11.5阀件的选择 ----------------------------------------------------------------------------22 12参考文献 ------------------------------------------------------------------------------------
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 34.1℃,湿球温度为 18.5℃。
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
Q T =(1+A)Qy ;
式中 : Q T —— 制冷系统的总制冷量(KW ) ;
Q y —— 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, A =0.1~0.15。本课程设计属于此类,取 A =0.11
T
Q =(1+0.11)×550=610.5kw
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
1.3.1蒸发温度
o
t
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 4~6℃。 所以 o t =6℃—(4~6℃) =4℃
1.3.2 冷凝温度 K t
采用水冷式冷凝器时,冷凝温度 K t 可用下式计算:
) 7~5(221++=s s K t t t ℃
式中 1s t ——冷却水进冷凝器的温度,℃;
2s t ——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:
s s s t t t ?+=1=18.5℃ +(4~3)℃ =21.5℃
式中 s t ——当地夏季室外平均每年不保证 50小时的湿球温度,℃
s t ?——安全值。选用机械通风冷却塔, 4~3=?s t ℃。
立式壳管式冷凝器进、出水温差 2~4℃ 2s t =21.5+3=24.5℃
) 7~5(221++=s s K t t t =) 7~5(25. 245. 21++=28℃ 1.3.3 压缩机的吸汽温度 1t
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 1t 与蒸发温度 0t 的差值不大于 5~8℃。
即 1t = o t +5=4+3=7℃
1.3.4再冷温度 t r.c
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 lgP —— h 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(t 1=t0=3.5℃); 1-1’ 为过热
过程 (t 1’ =8.5℃ ) ; 2’ 为制冷剂出压缩机时状态点 (由过 1’ 的等熵
线和压力为 P k 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:P 1= P0=489.178kpa; P 4=Pk =1353.146kpa;
确定焓值 :h1=1460.250kJ/kg; h 1’ =1472.635kJ/kg;
h 2’ =1621.733kJ/kg; h 4=367.188kJ/kg;
比容:v 1=0.272135m3/kg; v 2’ =0.118135 m3/kg;
3制冷系统热力计算
单位质量制冷量 q 0的计算 :q0=h1’ -h 4=1472.635-365.188=1105.477kJ/kg;
单位容积制冷量 q v 的计算 :qv =q0/v1’ =1105.477/0.272135= 4062.237kJ/kg;
制冷剂质量流量 q m 的计算 :qm =QT /q0=1042/1105.477=0.9426kg/s;
单位理论压缩功 w 0的计算 :w0=h2’ -h 1’ =1621.733-1472.635=149.098kJ/kg;
压缩机所需的理论功率 P 0的计算 :P0=qm w 0=0.9426×149.098=140.540kJ/kg;
压缩机吸入制冷剂蒸汽的体积流量 q v 的计算 :qv =qm v 1’ =0.9426×0.272135=0.25651m3/s; 制冷系数 ε0的计算 : ε0=q0/w0=1105.477/149.095=7.415;
单位冷凝负荷 q k 的计算 :qk =h2’ -h 1’ =1621.733-367.188=1254.545kJ/kg;
冷凝器热负荷 Q k 的计算 :Qk =qm q k =0.9426×1254.545=1182.534kW;
逆卡诺循环制冷系数:εc=T c /(Tk-T c )=(3.5+273)/(35-3.5)=8.778;
热力完善度 η=ε0/εc =7.415/8.778=0.845;
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 2~4台 , 且系列应相同,方便维修。
标准工况下的制冷量,换算公式 i
Q K Q 设 标 = 可查得 i K =2.19,则 =标 Q 657/2.19=300kw=25.8*410kcal/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 15×410kcal/h=174.42kw
气缸数 6, 气缸直径 125mm ,
活塞行程 100mm, 主轴转速 960r/min,
理论容积 h V =4243m /h=0.123m /s
轴功率 e P 6缸:36KW
配用电动机 J 2o -91-6 电功率 P=(1.1~1.15)
e d P η
取 d η=1.0 6缸 P=1.1×36=39.6KW
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。
i
k P Q Q +≈0 式中 Q k ----冷凝器热负荷;
Q 0----制冷机冷负荷;
P i ----压缩机指示
一台压缩机的指示功率 i P =211a h i
V h h v λη-?= 91. 0520700*26. 012. 0*81. 0-=74KW 所以: Q k=174.42+74=248.42KW
2.2 传热温差
2
k 1k
12t t ln --=t
t 式中: t 1、 t 2----冷却剂进、出口温度 , ℃;
t k ----冷凝温度,℃
所以: 5
. 2428ln 5. 215. 24t t ln 2k 1
k 12--=--=t t t Δ=4.84℃
冷却剂流量:M=
12t t Cp Q k -=)
5. 215. 24(186. 442. 248-?=19.78kg/s 2.3 确定冷凝器的型号
C p 为制冷剂定压比热容 :4.187kJ/(kg·K)
根据推荐值假设冷凝器的单位热负荷 q t =3700kcal/(m2·h)=4303.1w/m2;
F==t
K q Q 1. 4303248420=57.732m ; 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=702m
则: t q =248420/70=3548.85w/m2;
喷淋密度 : n
d G n w π=Γ 式中 G w -冷却水量, Kg/h;
d n -管子内径, m;
N -管子根数。
则: =Γ19.8/3.14×0.032×125=1.58kg/m.s=5688kg/m.h
管内强制对流放热系数 w α=5133
1Γ=9157.4w/2m .k
NH 3为 37.9℃时 , 查其热力性质表 , 得 :
导热率 λ=0.465w/(m·K); 密度 ρ=582.6kg/m3;
潜热 γ=1108.665kJ/kg; 动力粘度 μ=0.1315×10-3N ·S/m2 ∴ μ
ρλβgr 23==2.822;
制冷剂侧放热系数 ==) (l
C c ψβα0.925=155.182) */3548.8510*(2.822 10005w/2m .k 冷凝器换热系数 式中 αc —制冷剂的凝结放热系数, w/m2.k ;
αw —冷却剂的对流放热系数 , w/m2.k ;
δp —金属管壁的厚度, mm ;
λp —金属管壁的导热系数, w/m2.k ;
A0 、 A i 、 A —分别为金属管的外、内和平均表面积, m 2;
Roil —油膜的热阻, 0.00035 — 0.0006m 2.k/w;
Rf —水垢的热阻。
由传热课本查得 20.00048/oil R m k w =; 425.2810/f R m k w -=? ; 36.7/w m k λ=
003832
i i A d A d == 003835A d A d == 代入得到 K=613.37 2/w m k (介于 600~700)
(p δ---金属壁管的厚度, mm; p λ---金属壁管的导热系数 , 2w /m k ?; 0, , i A A A ---分别为金 属管的外 , 内和平均表面积, m 2; R oil ---油膜的热阻 ,0.00035-0.0006, m 2·K/w; R f ---水垢的 热阻 , m 2·K/w);
热流密度 : ' t q =Kt Δ=613.37×5.88=360
相对误差: '
' t t t q q q -=360785. 35483607-=1.6%<5>5>
3 蒸发器的选择
以氨为载冷剂时, 可采用卧式壳管式蒸发器, 但冷冻水在蒸发器换热管内的流速不得小于 1~
2m/s 蒸发器台数与冷凝器、压缩机台数相同。
5
. 24285. 2128ln 5. 215. 24t t t t ln 2k 1k 12---=---=t t t Δ=4.8 ℃ t
k Q F l ??=
其中卧式壳管式蒸发器 K 取 450~5002/w m 取 K=4702/w m k m W A A R A R K i w f p p oil C . 1121
00-???????????? ??++++=αλδα
F=174.42×1000/470*4.8=72.82m
由 《制冷与空调设备手册》 530页 查得选用型号 WZA-90的卧式蒸发器 2台 (烟冷)
4 油分离器的选择
为了保证制冷装置运行时的安全、 可靠和切换灵活, 一台压缩机要有一台油分离器。 选择 油分离器可根据进排汽管径进行, 一般要求管内汽体流速为 10~25m/s。 或者也可根据油分离 器的筒体直径来选择,筒内汽流速度一般要求为 0.8~1.0m/s。两种情况均可按下述公式进行 计算:
D ≥ w
v v w v v V n h n h . . . . 0. . . 3600. . 41212λπλ= m 式中 D ——油分离器汽管或筒体直径,米;
V h ——压缩机理论输汽量,米 3/小时;
λa ——压缩机输汽系数;
v 1——压缩机吸入汽体的比容,米 3/公斤;
v 2——压缩机排出汽体的比容,米 3/公斤;
w ——汽管内或筒体内汽体流速,米 /秒
取 ω=0.9m/s 6缸的: D>9
. 0*26. 0*14. 3*36000091. 0*81. 0*424*4. . . 3600. . 412=w v v V n h πλ=0.069m 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 1/2~1/3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:
βv M V R . ) 31~21(= 3m 式中 M R ——液体制冷剂循环量, Kg/h;
v ——液体制冷剂比容, m 3/Kg;
β——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*8
. 010*57786. 1*2*17. 2493
-=0.43m
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 250~350KW(20~30×104kcal/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 350~600KW(30~50×104kcal/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(50×104kcal/h)时,采用直径为 300mm 的集油器一台。
本设计中 T Q =标 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 100×104kcal/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 1004×10kcal/h(1163KW)以下时,采用 Dg32(筒体直径 108mm )的空气分离器。 本设计中 Q=300<1163>1163>
由《制冷与空调设备手册》 631页查得 KF-32 大冷空气分离器
8 急泄氨器的选择
在大、中型制冷系统中,系统中的充氨量是较多的。当发生严重事故时,必须将系统中的 氨迅速放掉,以保护设备和人身安全,故系统应设置紧急泄氨阀。目前国内生产的紧急泄氨 阀为 SA -25型,各系统均可选用。 由《制冷与空调设备手册》 637页可查得
9 过滤器的选择
过滤器用来清除制冷剂中的机械杂质; 结构都比较简单, 一般制造厂都成套配给, 设计中 也可按管径的大小来选用。
10 冷冻站设备及管路的平面布置
10.1冷冻站房的设计
1、氨压缩式制冷装置应布置在隔断开的房间或单独的建筑物内,但不得布置在民用建 筑和工业企业辅助建筑物内。规模较小的氨冷冻站,也可附设在一些不重要的厂房的一端, 但需要用墙隔开,并且机器设备间与厂房不宜直接连通。另一端要尽量避免西晒
2、冷冻房设计时预留一定面积,以备日后增设设备 .
3、冷冻站在工厂总图上的位置应考虑避免将其布置在乙炔站、锅炉房、氢氧站、煤气 站、堆煤场、易于散发灰尘和有害汽体站房的近处及其下风向。
4、当冷冻站成为全厂的主要用电负荷或者用电负荷较大时,应考虑将站房靠近电源建 筑。
5、布置氨冷冻站站房时,考虑到氨系有毒物质,为确保安全,在机器间和设备间的上、 下面和直接相邻的四周,不宜建有宿舍、病房、学校、幼儿园、礼堂、餐厅、游艺场所、商 店以及其它人多聚众的地方。如果冷冻站附近有要求防震的工艺设备,而冷冻站又不能离开 较远时,压缩机及水泵等设备应采取必要的隔震及减震措施。
6、氨冷冻站宜设于单层建筑中,机器间的操作通道不宜超过 12米。并设置两个相互尽 量远离的出口,其中至少应有一个出口直接对外,冷冻站发门窗一律向外开,亦应考虑设备 的安装要求。
7、冷冻站必须有良好的天然采光,其窗孔投光面积和站房地面的比例不应小于 1﹕ 6。
8、冷冻站的机器间和设备间,应保持良好的自然通风条件。在设计时应尽量安排好穿 堂风或采取其它形式的自然通风措施。氨冷冻站内的机器间和设备间内应保证有每小时不少 于三次的通风措施,此外还必须设计有每小时不少于七次换气的事故通风装置
9、制冷机房的高度,应根据设备情况确定,并应符合下列要求
对于氨压缩式制冷,不应低于 4.8米
10、大、中型制冷站站房可分为机器间和设备间,并应考虑到全厂的具体情况来确定在 站房中建有变电间、配电间、水泵间、维修间、储藏间、控制间、值班室等单独的隔间。对 于中小型站房,亦可将制冷设备共建在一个房间内
本设计中共开设 18扇窗 窗孔投光面积和站房地面的比例大于 1﹕ 6
开设三个门,使得机器间的操作通道不超过 12米
10.2 制冷设备的布置
1、 压缩机必须设在室内,并应有减震基础。
2、制冷压缩机的所有压力表、温度计和其它仪表,均应设置在操作时便于观察的地方, 通常情况下,应使其面向主要操作通道
3、 制冷压缩机的进、 排汽阀门的手轮应面向主要通道, 其高度设置在 1.5米以下, 超过此 高度时,应在制冷压缩机旁设立便于操作的工作台
4、制冷压缩机的主轴拔出端,应留有足够的空间,以便于检修时拆拔出主轴。本设计中 压缩机和蒸发器错位排列,方便抽轴维修。
5、立式冷凝器一般情况下均安装在室外,使其距外墙不宜超过 5米。对于夏季通风温度 高于 32℃的地区, 在室外安装时应设置有遮阳设, 。 6、 立式冷凝器布置在室外时, 应利用其 底部的水池作为基础。冷凝器的水池壁与机器房等建筑物墙面,一般情况下应有不少于 3米 的间距,冷凝器的安装高度,必须使液体制冷剂借助于重力能通畅地流入高于贮液器内 , 一般 冷凝器岀液口比贮液器高 250~300mm以上
6、卧式蒸发器一般情况下均布置在室内
7、一般情况下,立式冷凝器、油分离器、集油器均布置在室外
乌鲁木齐夏季通风温度高于 34.1>32℃的,在室外安装时应设置有遮阳设施
10.3管道布置
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 150mm
2、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 11.1管路计算
11.1.1吸气管道 6缸压缩机 (1)初选管径 d 1
d =
式中 m q ——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, 3/m kg 其中吸气管流速 u 为 12~20m/S取 u=15/S 30.24962/v m kg =
00272. 5
0. 25/(1460. 873371. 411)
m Q q k g s q =
==-
961
72. 82n d m m
=
= 由《实用制冷工程设计手册》 P554查得 83d mm =外 δ=3.5mm n d =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
d
n
L d =340 ; 34027651680d L mm =??= 管路两个焊接弯头当量长度:
d
n
L d =60 ; 602769210d L mm =??= 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
76
125d D = ; d n
L d =9.272 ; d L =705mm 压缩机进口管道扩大,其当量长度;
76
82d D = ; d n
L d =2.049; d L =156mm d L =10173+51680+9120+705+156=71934mm
(3)每米当量管长的允许压力降值
氨吸汽管、排汽管和液体管,不宜大于 0.5℃ 蒸发温度 4℃ 对应饱和压力 P=498.47kpa
压缩机吸气温度 3.5℃ 对应饱和压力 P=489.178Kpa
P ?=9.292kpa; 每米当量管长的允许压力降
69.292
1071834
d P L ?=?pa/m (4)由《实用制冷工程设计手册》 P547查得 n d =69.5mm<76mm>76mm>
6缸计算同 4缸相似 n d =98mm
吸气母管直径 d
222
4
6
4
4
4
n n d d d πππ=
+
d=159mm
由《实用制冷工程设计手册》 P554查得 取 180d mm =外 δ=5mm
11.2 排气管道
6缸压缩机 (1)初选管径 d
d =
其中吸气管流速 u 为 15~25m/s取 u=20m/s ; 3
0. 123/v m k g
= 00272. 5
0. 25/
(1460. 873371. 411)
m Q q k g s q =
==-
23
44. 26n d m m
=
= 由《实用制冷工程设计手册》 P554查得 68d mm =外 δ=3mm n d =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
d
n
L d =340; 34046284320d L mm =??=
管路 3个焊接弯头当量长度:
d
n
L d =60; 603629720d L mm =??=
管路中一个逆止阀当量长度:
d
n
L d =80; 801624960d L mm =??= 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
62
65d D = ; d n
L d =1.29; d L =81mm 集油器进口管道缩小,其当量长度;
5062d D =; d n
L d =5.42; d L =336mm 集油器出口管道扩大,其当量长度;
5062d D =; d n
L d =13.2; d L =816mm 冷凝器进口管道扩大,其当量长度;
62100d D =; d n
L d =18.56 ; d L =1151mm d L =10173+84320+4960+81+336+816+1151=125752mm (3)每米当量管长的允许压力降值
氨吸汽管、排汽管和液体管,不宜大于 0.5℃ 冷凝温度 35.9℃ 对应饱和压力 P=1388.383kpa 压缩机吸气温度 36.4℃ 对应饱和压力 P=1408.254Kpa P ?=19.871kpa
每米当量管长的允许压力降
3
19. 78110158. 18/125752
d P pa m L ?=?= (4)由《实用制冷工程设计手册》 P547查得 n d =59mm<62mm>62mm>
6缸计算同 4缸相似 n d =62mm 吸气母管直径 d
222
4
6
4
4
4
n n d d d πππ=
+
d=108mm
由《实用制冷工程设计手册》 P554查得 取 121d mm =外 δ=4mm
11.3 冷凝器到贮液器液体管道
(1)初选管径 d 1
d =
其中吸气管流速 u 为 <0.5m 取="" u="0.4m/s" 331.7072310/v="" m="" kg="">0.5m>
00272. 5408. 7520. 3335/(1460. 873371. 411)
m Q q k g s q +?=
==-
310
42. 6n d m m
== 由《实用制冷工程设计手册》 P554查得 54d mm =外 δ=3mm n d =48mm (2)确定管路的当量总长
最不利管路管长:8635+3526+500+717+260=13638mm 管路上 2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
d
n
L d =340 ; 34024832640d L mm =??= 管路 3个焊接弯头当量长度:
d
n
L d =60 ; 602488640d L mm =??=: 贮液器进口管道扩大,其当量长度:
由《实用制冷工程设计手册》 P544查得
48
70d D = ; d n
L d =17.77 ; d L =854mm 冷凝器进口管道扩大,其当量长度;
4048d D = ; d n
L d =11.33 ; d L =544mm d L =8640+32640+13638+544+854=56316mm
(3)每米当量管长的允许压力降值
21() m i P P P Z Z ρ?=?+?+-
m P R L ?= 式中:R ——每米摩擦阻力 ;
L ——管长
2
2
v R d ρλ=
式中: v ——流体速度 m/s ; ρ——流体密度 kg/3m ;
D ——管子内径 m ; λ——沿程阻力系数
e vd
R γ==3
6
0.448104136590.20510
--??=? 0. 25
0. 3164
e
R λ==0.01801
R=2
3
585.860.40.0180117.6748102-?=? 17. 6713. 638240. m P p a
?=?= 2
2
i v P ρζ
?=∑
式中:
ζ
∑——总的局部阻力系数
由《实用制冷与空调工程手册》 P78查得 贮液器进口渐缩 ζ=0.01 (渐缩)
冷凝器出口扩大 ζ=0.044(
2148484040
A A ?=?) 弯头 ζ=1 (d>40) 截止阀 ζ=7.2 (d=48)
ζ
∑=0.01+0.044+1?3+7.2?2=17.454
2
2
585.650.417.454818.0522
i v P pa ρζ??===∑ 21() m i P P P Z Z ρ?=?+?+-=240.91+818.05+3
26010-??585.65=1211.28pa
每米当量管长的允许压力降值
1211. 28
21. 5/56. 316
d P p a m L ?== (4)由《实用制冷工程设计手册》 P547查得 n d =45mm<48mm>48mm>
冷凝器出液管汇合的母管直径
2
2344n
d d ππ=? d=83.14mm
由《实用制冷工程设计手册》 P554查得 取 95d mm =外 δ=3.5mm
11.4贮液器到蒸发器液体管道
(1)初选管径 d 1
d =
其中液体管流速 u 为 0.5~1.25m/s取 u=0.8m/s 331.7072310/v m kg
=? 0
0272. 5408. 75
2
0. 3335/
(14
60. 873371. 411) m Q q k g s q +?===-
310
30. 1n d m m ==
(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
d
n
L d =340 ; 34023750320
d L m m =??= 管路 8个焊接弯头当量长度:
d
n
L d =60 ; 6083717760
d L m m =??= 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
37
70d
D = ; d
n
L d =10.54 ; d L =391mm
蒸发器进口管道缩小,其当量长度;
3237d D = ; d n
L d =3.78 ; d L =140mm d L =17945+50320+17760+81+391+140=86556mm
(3)每米当量管长的允许压力降值
氨吸汽管、排汽管和液体管,不宜大于 0.5℃
冷凝温度温度 28.5℃ 对应饱和压力 P=1388.383kpa
蒸发器金液温度 35.4℃ 对应饱和压力 P=1368.723Kpa
P ?=19.68kpa 每米当量管长的允许压力降 619.6810227.38/86556
d P pa m L ?=?= (4)由《实用制冷工程设计手册》 P547查得 n d =59mm<62mm>62mm>
贮液器到调节装置管路直径 d
2
2
344n d d ππ=? ; d=64.69mm
由《实用制冷工程设计手册》 P554查得 取 73d mm =外 δ=3mm
11.5阀件的选择
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:
γ. 4. 5000p ufq Q ?=
式中:0Q ——浮球阀的容量,亦即蒸发器的制冷量, kcal/h;
u ——流量系数,氨, u =0.3; R -12, u =0.6~0.8;
f ——浮球阀通道计算截面积, mm 2;
0q ——蒸发器内制冷剂的单位质量制冷量, kcal/h;
p ?——浮球阀前后的压力差,一般情况下可近似取 o k p p p -=?, 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 30~50%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
●《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。
●《制冷与空调设备手册》 ,国防工业出版社, 1987年。
●《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。
●《传热学》 杨世铭 高等教育出版社, 2006年
●《制冷原理与设备》 吴业正 西安交通大学出版社 1997
范文四:制冷课程设计说明书-正文
第一章 总论
1.1建筑概况
本次设计选择的对象是陕西西安某商场空调设计, 北纬39?45′度,东经108?56′度。本工程是商场建筑。建筑正立面为南向,该建筑物地上16层,地下1层。
其中,地下1层为车库、设备用房及戊类库房,地上3层为商场部分,4至17层为住宅本次设计空调部分为3层商场空调和排风系统设计,空调设计要求能够实现夏季供冷和冬季供热,以满足人体的舒适要求和节能要求。
此建筑商场部分第三层的建筑面积为3190?,建筑高度5.1m。
冷媒参数可根据冷源情况确定,也可给定。对未给出冷媒参数的,应按照设计规范和技术措施的要求选取,一般空调系统冬季空调热水60/50?C,夏季空调冷水7/12?C;
其他要求:应根据工程所在地区的资源情况,优先考虑新能源的应用。 1.2 建筑要求
本建筑设计使用年限为50年(3类)。建筑类别为一类建筑,工程耐火等级为一级,屋面防水等级为?级,地下工程防水等级为二级。该建筑抗震设防烈度7度,框架剪力墙结构体系。
其中,防火分区为:地下室分为三个防火分区,地上每层为一个防火分区,地下室每个防火分区面积均小于500?,地上每个防火分区面积均小于1500?,满足每个防火分区的最大控制面积。
对于建筑的节能设计,应依据《公共建筑节能设计规范》及《民用建筑热工设计规范》进行设计,在保证相同的室内热环境条件下,与未采暖节能措施前相比,全年采暖的总能耗应减少50%。由建筑底图知,此建筑的体形系数为0.16,符合节能规范。 1.3 设计任务
根据确定的室内外气象条件,土建资料,人体舒适要求及热源情况设计该建筑物酒店部分的空调系统设计和排风设计。
1
1.4 设计目的
本次设计为大四课程设计,要求根据所学基础理论和专业知识,结合实际工程施工顺序,按照工程设计规范、标准、设计图集和有关技术资料,在老师指导下独立分析解决专业工程设计问题,并完成所要求的工程设计。
通过课程设计,能够系统地掌握空气调节工程设计计算方法、步骤,培养学生分析问题和解决实际工程问题的能力以及整体设计的观念,能够利用语言,文字和图形表达设计意图和技术问题,并使学生了解和掌握在建筑工程设计及施工中,建筑设备及管道的占用空间与建筑、建筑结构之间的关系,了解各专业之间相互配合的问题,对常见建筑设备系统有一个初步的了解。
1.5 建筑底图概况
由建筑底图,了解建筑的平面图、立面图、刨面图及大样图,并对其有初步认识。
1.6 设计基本参数
(1)根据建筑物所在的地区是陕西西安,按《空调设计手册》等有关规定
确定。该地区的空调室外气象参数为:
表2.1
经度 纬度 夏季夏季夏季夏季夏季夏季最热
东北纬 大气空调空调空调计算室外月相经 压(pa) 室外室外日平日 平均对湿
干球湿球均温较差风速度(%)
温度 温度 度 (?) (m/s) 108?39?95920 35.226? 30.78.7 2.2 72.0 56′ 45′ ? ?
海拔最大冬季冬季冬季冬季最冷
m 冻土大气采暖空调室外月相
深度压(pa) 计算室外平均对湿
cm 温度 计算风速度(%)
温度 (m/s)
396.8 9 97870 -5 -8 2.7 67
2
(2) 室内设计参数为:
根据《公共建筑节能设计规范》等相关规定,空调区域均设计为: 夏季t=26oC Ψ=60% 冬季 t=18oC Ψ=60%
1.7 参考资料
?国家主要规范和行业标准
?《暖通空调常用数据手册1》,
《暖通空调常用数据手册2》
?《空气调节设计手册》,中国建筑工业出版社,1996;
?《住宅设计规范》 GB096-19990-2003;
?《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005;
?《住宅建筑规范》 GB50189-2005;
?《实用供热空调设计手册》北京:中国建筑工业出版社,1993.
?《建筑设计防火规范》 GB50016-2006
?《简明空调设计手册》(第二版) 中国建筑工业出版社
?《采暖通风与空气调节设计规范》 GB50019-2003
?《空调冷负荷计算专刊》 中国建筑科学研究院空气调节研究所 ?其他资料
?《暖通空调》(第二版) 中国建筑工业出版社
?《供热工程》(第四版) 中国建筑工业出版社
?《空气调节》(第四版) 中国建筑工业出版社
?《工业通风》(第四版) 中国建筑工业出版社
?《流体输配管网》(第二版) 中国建筑工业出版社
?《流体力学泵与风机》(第五版)中国建筑工业出版社
?《建筑环境学》(第二版) 中国建筑工业出版社
第二章 制冷机组的选型 2.1 制冷机组选型原则
1.冷水机组的总装机容量
总冷负荷=一层冷负荷+二层冷负荷+三层冷负荷
具体见下表:
冷负荷面冷负荷总冷负楼层 2积(m) (kw) 荷(kw)
3
3190一层 302
3190二层 302 906 3190三层 302
2.由于当前冷水机组产品质量大大提高,冷热量均能达到产品样本所列数值,另外,系统保温材料性能好,构造完善,冷损失少,因此,冷水机组的总装机容量应以正确的空调负荷计算为准,可不作任何附加,避免所选冷水机组的总装机容量偏大,造成大马拉小车或机组闲置的情况。
3.对于管线较长的小区管网,则按具体情况确定。
4.冷水机组台数选择:
冷水机组台数选择应按工程大小,负荷变化规律及部分负荷运行的调节要求来确定。当空气调节冷负荷大于528kw时不宜少于2台。大工程台数也不宜过多。为保证运转的安全可靠性,当小型工程仅设1台时,应选用调节性能优良、运行可靠的机型,如选择多台压缩机分路联控的机组,即多机头联控型机组。
5、冷水机组机型选择
(1)水冷电动压缩式冷水机组的机型宜按制冷量范围,并经过性能价格比进行选择。
冷水机组机型 冷量范围(kw) 参考价格(元/kcal/h) 往复活塞式 ?700 0.5~0.6
螺杆式 116~1758 0.6~0.7
离心式 ?1758 0.5~0.6
(2)电机驱动压缩机的蒸气压缩循环冷水机组,在额定制冷工况和规定条件下,性能系数(COP)不应低于以下规定。
水冷冷水机组机型 额定制冷量(kw) 性能系数(w/w)
活塞式/涡旋式 <528 3.80="">528>
528~1163 4.00
>1163 4.2 螺杆式 <528 4.10="">528>
4
528~1163 4.30
>1163 4.60
离心式 <528 4.40="">528>
528~1163 4.70
>1163 5.10
根据用户使用要求,冷负荷及全年变化,佳木斯当地能源等情况,比较制冷机房一次投资和全年运行费用,确定制冷机组类型,包括制冷方式,制冷剂种类,冷凝器冷却方式等。
从单位制冷量消耗一次能源的角度看,电力驱动蒸汽压缩式制冷机组比吸收式制冷机组能耗要低。由于太原电力供应不算紧张,因此本工程采用电制冷蒸汽压缩制冷。
本设计采用电制冷,依据(公共建筑节能设计标准 GB50189-2005)第5.4.2条“电力充足、供电政策支持和电价优惠地区的建筑可采用电制冷。”
并且采用螺杆机组。电制冷机组有活塞式、螺杆式和离心式机组。建筑面
积小于15000平方米,一般选用活塞式和螺杆式,面积在3-4万平方米时一般选用离心式机组,本建筑面积为5642.50平方米,可选用活塞式和螺杆式机组。螺杆式机组与活塞式机组相比COP高,单机制冷量大,对湿压缩不敏感,噪音低,振动小,可靠性高,寿命长等优点。故本设计采用螺杆式机组。
从能耗,单机容量和调节等方面考虑,选择空调用蒸汽压缩式冷水机组时,单机名义工况制冷量大于1758kW时宜选用离心式;制冷量在1054,1758kW时,宜选用螺杆式或离心式;制冷量在700,1054kW时,宜选用螺杆式;制冷量在116,700kW时,宜选用螺杆机或往复式;制冷量小于116kW时,宜选用活塞式或涡旋式。考虑本工程实际总冷负荷大小,采用一台螺杆机,不考虑备用。
2.2 制冷机组的选型
根据算出的总负荷910kW,选用一台麦克维尔螺杆式冷水机组,型号为
PFS265.2-C F ST-A机组使用的制冷剂是R134a,设计冷却水进出口温度30/35?C,冷冻水进出口温度为7/12?C。
制冷量(RT) 制冷量(KW) 输入功率KW 制冷剂 运转电源
260 914.3 156.2 R134a 380V 3N-50HZ
蒸发器 冷凝器 尺寸
5
水流量m?/h 压降KPa 水流量m?/h 压降KPa L×W×H(mm)
157 36 195,5 44 3462X1676X2235
压缩机 蒸发器 冷凝器
型式 数量 型式 数量 型式 数量 半封闭螺杆 2 满液式 1 壳管式 1
由于制冷机组的设计冷却水进出口温度为30/35, 由于冷却水进口温度为当地湿球温度加4-6?C,根据经验值,每当蒸发温度提高1?C,制冷量增加2-3%;每当冷凝温度降低1?C,制冷量增加1%,考虑到西安当地湿球温度为26?C,所以不需要对机组的制冷量进行修正。
第三章 冷冻水系统的设计
3.1 系统形式
冷冻水系统将制冷机组制取的冷冻水输配给各个空调用户末端,根据不同应用情况可以分为不同的冷冻水系统形式。
1.直连系统和间连系统
直连系统:投资和机房占地面积少,而且制冷系数较高;缺点是蓄冷性能较差,制冷剂泄漏可能性增多。适用于中小型系统或低温系统。
间连系统:使用灵活,控制方便。适合于区域性供冷。
2.开式系统和闭式系统
开式系统常用于有喷水室的空调系统。喷水室水池的水经溢流管靠自重流入中间水箱,再经水泵送至冷水设备的蒸发器,然后送入喷水室。水箱—水泵—蒸发器—喷水室管路内为压力流;喷水室—水箱管路内为无压流。冷水循环泵的扬程需要克服水箱液面到最高喷水室液面之间的高差。中间水箱的主要功能是收集系统的回水,兼有一定的蓄冷(热)作用。
闭式冷冻水系统分为定流量和变流量系统。
一次泵定流量系统:系统循环水量不变,通过调节供水温度调节系统的供冷(热)量。空气处理设备可通过三通电动调节阀进行调节或者在分集水器上加旁通管。当按一机一泵多台配置制冷机和水泵时,可以实现分阶段定流量运行。这一系统调节性较差,因此不适用于大型空调系统。
分区一次泵定流量系统:系统总循水量不变,各空调分区按照系统阻力和流
6
量要求分别设置循环水泵,适用于供水分区系统之间阻力相差悬殊的系统。
一次泵变流量系统:由于一次泵定流量系统在部分负荷时为大流量小温差工况运行,水泵的能耗很大,因此也常采用一次泵变流量系统
二次泵定流量系统:总循水量不变,各空调分区按照系统阻力和流量要求分别设置二级循环水泵,空气处理设备可通过三通电动调节阀进行调节。一级泵扬程用来克服分水器和集水器之间的阻力。这一系统适用于大型空调系统且供水分区系统之间阻力相差悬殊的系统。
由于系统较小,各环路负荷特性和压力损失相差不大,采用闭式一次泵定流量冷冻水系统,水泵采用一用一备,冷源侧为定流量,负荷侧采用电动三通调节阀进行变流量。采用定压水泵补水定压的方式补水定压。
由于只在夏季要求集中供冷因而采用单管制水系统。
一次泵定流量系统
3.2 冷冻水系统的设计
一(确定总管径
依据《全国民用建筑工程设计技术措施 节能专篇 暖通空调?动力》
1、空调冷水一次泵定流量系统的设计要点
7
2、空调水系统的布置时和管径选择时应减少并联管路之间的压力损失的相对差额,当超过15,时,应在计算的基础上根据水力平衡要求配置必要的水力平衡装置。
冷冻水流量:在没有考虑同时使用率的情况下选定的机组,可根据产品样本提供的数值选用或根据如下公式进行计算。如果考虑了同时使用率,建议用如下公式进行计算。公式中的Q为建筑没有考虑同时使用率情况下的总冷负荷。
L(m?/h)=Q(kW)/(5x1.163)
冷却水流量:一般按照产品样本提供数值选取,或按照如下公式进行计算,公式中的Q为制冷主机制冷量
L (m?/h)= (1.151.2) X Q(kW)/(5x1.163) ~
计算结果见下表:
冷负荷面冷负荷冷却水流冷冻水流楼层 2积(m) (kw) 量(m3/h) 量(m3/h)
3190一层 303
3190二层 195 157 303
3190三层 303
在空调系统中所有水管管径一般按照下述公式进行计算:
0.5D(m)= [ L(m?/h)/0.785x3600xV(m/s) ]
公式中:L----所求管段的水流量(第一步已计算出)
V----所求管段允许的水流速
空调系统管路水速(m/s)推荐表
管径(mm) 15 20 25 32 40 开式系统 0.4-0.5 0.5-0.6 0.6-0.7 0.7-0.9 0.8-1.0 闭式系统 0.3-0.4 0.4-0.5 0.5-0.6 0.6-0.8 0.7-0.9 管径(mm) 50 65 80 100 125 开式系统 0.9-1.2 1.1-1.4 1.2-1.6 1.3-1.8 1.5-2.0 闭式系统 0.8-1.0 0.9-1.2 1.1-1.4 1.2-1.6 1.4-1.8
依据(实用供热空调设计手册 第二版)
流速的确定:一般,当管径在DN100到DN250之间时,流速推荐值为1.5m/s左右,当管径小于DN100时,推荐流速应小于1.0m/s,管径大于DN250时,流速可再加大。进行计算时应该注意管径和推荐流速的对应。
8
管径选择结果
冷却水冷冻水一层冷二层冷三层冷
系统 总管 水管 水管 水管
管径 DN200 DN200 DN125 DN125 DN125
流速 1.7 1.4 1.1 1.1 1.1 二(冷冻水泵选型
根据能量方程:
22 P/,,v/2g,Z,H,P/,,v/2g,Z,,H1211211,2
可得冷却水泵扬程:,即管路的沿程阻力和局部阻力之和。 H,,H1,2
冷冻水泵扬程的组成
1.制冷机组蒸发器水阻力:一般为4 m H2O;(具体值可参看产品样本)
2.末端设备(空气处理机组、风机盘管等)表冷器或蒸发器水阻力:一般为45 m H2O;(据体值可参看产品样本) ~
3.回水过滤器阻力,一般为35 m H2O; ~
4.分水器、集水器水阻力:一般一个为3 m H2O;
5.制冷系统水管路沿程阻力和局部阻力损失,一般为710 m H2O; ~
综上所述,冷冻水泵扬程为2635 m HO,一般为3236 m HO。 ~~22
注意:扬程的计算要根据制冷系统的具体情况而定,不可照搬经验
冷冻水系统机房外的管路长约为66+45+5=156 m ,比摩阻为200Pa/m,按200Pa/m计算,沿程阻力为156x200=32000Pa=3.2 m HO,若考虑输配侧的局部阻2
力为摩擦阻力的50%,则输配侧的局部阻力为1.6 m HO。 2
蒸发器的阻力损失取66 kPa;
机房内管件阻力包括: ,h4
蒸发器进出口两个蝶阀,其阻力系数为0.5,因而其压力损失为
122; ,P,,,,,v,0.5,0.5,999.73,1.4,489Pa,0.49kPaj2
冷冻水进口的过滤器阻力损失取1.5kPa;出口的电动调节阀50×1=50 kPa
冷冻水泵前后有两个蝶阀,一个止回阀:一个过滤器。蝶阀阻力系数为0.5,因而其压力损失为
122,P,,,,,v,0.5,0.5,999.73,1.4,489.87Pa,0.49kPaj2;
9
止回阀的阻力系数为3.4,压力损失为:
122,P,,,,,v,2.0,0.5,999.73,1.4,1959.47Pa,1.96kPaj2;
过滤器阻力损失取1.5 kPa;
分集水器的阻力为20KPa,分集水器最不利安有2个蝶阀,总阻力为
122,P,,,,,v,5.5,0.5,999.73,1.4,5390Pa,5.39kPaj2,
集水器上安有两个手动调节阀,调节阀的阻力系数为0.5,总阻力为
1.47Kpa。
冷冻水阻力损失为:
66+(32+16)*2+50+0.49×2+1.96+1.5*2+20+0.49×2+5.39*2+1.47=251.17 考虑10,的富余量,冷冻水泵的扬程取
H=1.1×251.17=276.3kPa=27.6 m H2O。
3依据流量157m/h和扬程27.6 m H2O。选取冷冻水泵的型号为凯泉第四代单级立式管道离心泵KQL150/300-22/4
电机 汽蚀 流量 扬程 效率 转速 重量
型号 功率 余量 3m % r/min kg m/h l/s kW m
131 36.4 29.5
KQL150/300-2
187 51.9 28 61 1480 22 3.5 350
2/4
225 62.5 24.5
但在选择冷冻水循环泵时,必须根据《公共建筑节能设计标准》(GB50189-2005)中的相关规定,校核其输送能效比ER,空调冷热水系统的输送能效比ER不应大于下表中(选自《实用供热空调设计手册》)的限值
空调冷热水系统的ER限值
10
注:1.两管制热水管栏中的ER值,不适用于采用直燃式冷热水机组作为热源的空调水系统;
2.适用于独立建筑物内空调冷热水系统,最远环路总长度在200—500m范围以内。
其中ER可用公式
H0.002342ER,,,t;
H式中 ---设计水泵的扬程m;
,----水泵在设计工况下的效率;
,t---供回水温差?C
代入公式可算得ER=0.002342×27.6/(0.61×5)=0.021,0.0241,故所选的水泵满足要求。
三(定压补水系统选型
1.软水器选择
根据(采暖通风与空调设计规范 GB50019-2003)第6.4.11条补水小时流量宜为系统水容量的5%-10%,,系统水容量的确定见下表:
空气调节水系统的单位水容量(L/?建筑面积)
空气调节方式 全空气系统 水/空气系统
供冷和采用换热器换热 0.40-0.55 0.70-1.30
则补水量为
Lb=3190×0.55×0.10×3 =526.35L/h
=0.52t/h
0.5 则补水管管径为Db= [L/(0.785×3600×V)]
11
0.5 = [0.52/(0.785×3600×1.5)]
=0.011m
因此取补水管管径DN15。
JB系列半自动软水器型号如下:
树脂外接
序产水量 配用盐箱 工作压力
型号 罐体尺寸mm 装填口尺备注 号 T/H mm MPa
量Kg 寸
1 0.3-0.5 JB51-150 Φ150×1200 12.5 Φ350×720 DN20 采用
JB12 0.5-1.0 JB51-200 Φ200×1200 25 Φ350×720 DN20
0.14-0.6 半自3 1.0-1.5 JB51-250 Φ250×1200 37.5 Φ400×830 DN20 动控4 1.5-2.0 JB51-300 Φ300×1600 62.5 Φ400×830 DN20 制阀
因此选择软水器型号如下表:
设备名称 产水量(t/h) 罐体尺寸(mm) 树脂量(kg)
JB51-200 0.5-1.0 Φ200×1200 25
外接尺寸 工作压力(MPa) 配用盐箱(mm) 备注:采用JB1半自
动控制阀门 DN20 0.14-0.6 Φ350×720
2(软水箱的选择
依据(实用供热空调设计手册 第二版)软水箱的容积可按补水泵小时流量的0.5-1.0配置(小系统可采用上限值,大系统可采用下限)。故软水箱的容积为0.55×1×1.0=0.55m?,考虑到事故补水以及补水的稳定性,可适当扩大水箱的体积为1000×1000×1000,即1m?,上述所选软水器,其60分钟的软水量为0.5-1.0 m?,,1m?,符合要求。
3.定压点与补水泵的选择
空气调节水系统的补水点,设置在循环水泵的吸入口处,由于市政管网的补水压力低于补水点压力,故设置补水箱加补水泵来定压补水,补水为软水。补水泵的扬程应保证补水压力比系统静止时补水点的压力高30,50kPa。其小时水流量宜为系统的水容量的5,,10,。(依据《采暖通风与空调设计规范 GB50019-2003》第6.4.11条)
12
补水泵扬程的计算:
系统末端设备的最高标高H2=15.6m,H1=3.9m,软水管道长约10m,比摩阻取300Pa/m,并考虑3-5mH2O的安全余量,故补水泵扬程为:
H=1.2×(15.6+3.9+10×300×10^-3+3)=29.82m
补水泵的流量计算:
考虑10%的余量,故补水泵的流量Mp=1.1×0.55t/h=0.605m?/h,
以此选出补水泵的型号KQL20/160-1.1/2(选自上海凯泉泵业集团有限公司,此泵为第四代单级单吸离心泵),性能参数如下:
型号KQL25/150-1.1/2泵的参数表
电机 汽蚀 流量 扬程 转速 重量
型号 功率 余量 3m r/min kg m/h l/s kW m
2.6 0.72 29
KQL25/150-
3.7 1.02 28 2960 1.1 2.3 34
1.1/2
4,4 1.22 26
考虑事故补水等因素,补水泵采用两台,一台备用或者检修
4.气压罐定压
1)气压罐的有效水容积
气压罐的有效水容积与所取工作压力比(即气压罐内最高工作压力与最低工作压力之比)有关,其计算公式如下:
,Vt,V,min,V 式中: 1-,
3V——消防气压水罐总容积(m);
13
3Vmin—— 气压罐最小容积(m);
Vt——气压水罐的调节容积,不宜小于3min平时运行补水泵流量;
β——气压水罐的容积系数,隔膜式水罐为1.05;
P,1001α——工作压力比,P1和P2分别是补水泵启动压力和停泵压力(压,,P,1002
表,KPa),应综合考虑气压罐容积和系统最高运行工作压力因素取值,一般取0.65~0.85,消防系统可取0.5~0.9
2)气压罐的工作压力值(压表,KPa)
2.1)安全阀开启压力P4,不得使系统内管网超过其允许工作压力。
2.2)膨胀水箱开始回流补水箱时电池阀压力P3宜取0.9P4.
2.3)补水泵启动压力P1,满足定压下限要求,并增加10KPa的富余量,应使最高点压 力大于大气压力5KPa以上。
2.4)补水泵停泵压力P2,宜取P2=0.9P3。
气压罐选择计算
调节容积不小于3min补水流量
33,取0.1m Vt0.6X3/60=0.03m
安全阀开启压力P4=600KPa(补水点处允许工作压力)
P3=0.9P4=540KPa
补水泵启动压力P1=248KPa,P2=0.9P3=0.9x540=486KPa
248,100P,1001核算压力比==0.59 满足α取值范围要求。 ,,486,100P,1002
,Vt,V,min,V3 气压罐最小容积 =1.05x0.1/(1-0.59)=0.25m1-,
选择RSN600囊式立式气压罐
设备型号 规格mm 总容积调节容积工作压力 净重 kg
33m vt m MPa
RSN600 600x1870 0.35 0.11 0.6 206
4.分集水器的选择
ddmaxmax分集水器通体直径D(mm),应保持D>2(为最大接管的直径)通常可按并联管路的总流量通过集管断面的平均流速为0.5-1.5m/s来确定。
本次课程设计分集水器拟各连接四根管
管径及比摩阻结果如下表:
冷冻水总管 一层冷水管 二层冷水管 三层冷水管
DN200 DN125 DN125 DN125 管径
14
1.1 流速(m/s) 1.4 1.1 1.1
管道内平均流速为
(1.4+1.1+1.1+1.1)/4=1.17m/s,
设并联管路的总流量通过集管断面的平均流速为0.5m/s。根据流量集水器
管径377
DN200的管径的断面积为
A=1/4×π×200?=31400mm?
DN125的管径的断面积为
A=1/4×π×125?=12271.85mm?
故连接管总断面积
A=31400+12271.85×3=68215.55mm?
则分集水器的应有的断面积为
A=68215,。55×1.17/0.6=133020.1mm?
相应地直径应为:dn=,4×133020.1/π,? =411mm;
选择D426的筒体直径,由分(集)水器 分汽缸图集(05K232)查封头高度
h=132mm
分水器和集水器的长度计算
分水器的长度:D1=200 mm,D2=125mm,D3=125mm,D4=125mm (D1:冷冻水泵进水管直径,D2:一层管路直径,D3:二层管路直径, D4:三层管路直径)
L1=D1+120=200+120=320mm,
L2=D1+D2+120=125+200+120=445 mm,
L3=D2+D3+120=125+125+120=370mm,
L4=D3+D4+120=125+125+120=370mm L5=D4+D4+120=125+125+120=370mm L6=D4+120=125+120=245mm
总长度为:
L=130+L1+L2+L3+L4+L5+L6+120+2h=2634mm
集水器的长度:
15
D1=200 mm,D2=125mm,D3=125mm,D4=125mm
(D1:冷冻水泵进水管直径,D2:一层管路直径,D3:二层管路直径, D4:
三层管路直径)
L1=D1+120=200+120=320mm,
L2=D1+D2+120=125+200+120=445 mm,
L3=D2+D3+120=125+125+120=370mm,
L4=D3+D4+120=125+125+120=370mm
L5=D4+D4+120=125+125+120=370mm
L6=D4+120=125+120=245mm
总长度为:
L=130+L1+L2+L3+L4+L5+L6+120+2h=2634mm
集水器和分水器一般会设置排污口的排污管直径取DN50mm
第四章 冷却水系统的设计
4.1 冷却塔选型
一.冷却水系统的设计
合理选用冷却水水源和冷却水系统对制冷系统的运行费和初投资具有重要意义。为了保证制冷系统的冷凝温度不超过制冷压缩机的允许条件,冷却水温度一般应不高于32?。冷却水系统可分为直流式,混合式和循环式三中。此设计采用循环冷却水系统。
设计中最常用的冷却塔主要是逆流式和横流式冷却塔。相比之下逆流式冷却塔热交换效率高,能耗低,价格便宜,且没有横流式那种分水不均的情况。
从冷却塔的形状分又有圆形和方形。一般来说方形冷却塔占地面积小,紧凑,且美观,目前工程上用得越来越多。
按冷却塔的进出水温度和进出水温差可分为普通型、工业型或中温型。普通型进出水温差在5?以下,适用于电压缩式水冷冷水机组;工业型或中温型进出水温差在10?以下,适用于直燃型冷水机组。直燃型冷水机组冷却水进出水温差在6?以上,特别是冷却水先进吸收器再进冷凝器的串联型直燃机,冷却水的温升还要大一些。
冷却塔选用及布置时需注意以下问题:
16
(1)冷却塔的台数或方形冷却塔组合的模块数(也可以说是冷却塔的风机数)应与冷水机组的台数对应,以便运行节能。
(2)冷却塔设置位置应通风良好,远离高温或有害气体,并应避免飘逸水和噪声对周围环境的影响。通常是将冷却塔安装在建筑物或裙房的屋面上。
(3)为了保证水泵不吸入空气产生气蚀,同时也为了冷却水温稳定性较好,宜采用集水型冷却塔,即增大冷却塔存水盘的深度,集水量可考虑1.52分钟左~右的冷却水循环水量。
冷却水系统采用机械通风冷却循环系统,选取开式冷却塔系统。冷却塔的选择:冷却塔选用开式逆流式冷却塔,特点是安装面积小,高度大,适用于高度不受限制的场合,冷却水的进入冷却塔的水温为32?,流出冷却塔的水温为27?,冷却塔的补给水量为冷却塔的循环水量的1%—3% ,本设计中采用2%。 二. 冷却塔的选型计算
根据冷却水流量Vk=195m?/h,温差:Δt=35-30=5?,西藏湿球温度为26?,修正后温差:Δt=5?,实际进出口温度分别为35/30?;冷幅高30-26=4?,通过查阅南京金马利公司的样本,根据温差5?,冷幅4?,处理流量195m?/h,在其热力性能曲线查得与此次设计工况相同(冷幅,湿球温度)的冷却塔的型号为KFT300,故选用一台型号KFT300-C1冷却塔,参数如下:
型号 流量(m?/h) 马达 风车直径(mm)
KFT300-C1 215 10*1 2400 运行重量(kg) 塔高(mm) 塔宽 (mm) 塔长 (mm)
3770 4830/4160 3350 3350 进水管径DN1 出水管径DN2 排水管DN 溢水管DN
200 200 50 50
下图为其热力性能曲线图:
17
冷却塔的补水量取循环水量的2,,即195×2,=3.9m?/h,由外网自来水直接补水。冷却塔放在建筑三层楼顶上,标高为15.9m。
4.2 冷却水系统的设计
一(冷却水泵的选择
根据能量方程:
22 P/,,v/2g,Z,H,P/,,v/2g,Z,,H1211211,2
可得冷却水泵扬程:,即管路的沿程阻力和局部阻力以及塔H,,H,Z,Z1,221
高之和。
冷却水泵扬程的组成
1.制冷机组冷凝器水阻力:一般为6.8 m H2O;
2.冷却塔喷头喷水压力:一般为23 m H2O ~
3.冷却塔(开式冷却塔)接水盘到喷嘴的高差:3.6 m H2O
4.回水过滤器阻力,一般为35 m H2O; ~
5.制冷系统水管路沿程阻力和局部阻力损失:一般为58 m H2O; ~
综上所述,冷却水泵扬程为20.426.4 m H2O,一般为2125 m H2O。 ~~
由于此建筑有裙楼,所以冷却塔放在三层屋顶,冷却塔的标高15.6m,冷却
4.2m,所以冷却水管的总长度为 水管机房标高为-
L?32+19.8×2+4.1= 75.7m
比摩阻R取400Pa/m,沿程损失
H1=R×L=400×72.6=30.28kPa
管路局部损失考虑10kPa
18
冷凝器的压力损失为66kPa
冷却塔塔体损失为40kPa
冷却塔塔高为4160mm,即41kPa
两个过滤器压力损失取1.5×2=3 kPa,一个电子水处理仪压力损失为5kPa。
电动蝶阀:两个。局部阻力系数为4.5,连接在DN200的管路上,流速1.7m/s,因此局部阻力损失为
(2×4.5×1.7^2)/2=13.00 kPa
蝶阀共8个,局部阻力系数为0.5,连接在DN200的管路上,流速1.7m/s,因此局部阻力损失为
(8×0.5×1.7^2)/2=5.78 kPa
一个止回阀, 局部阻力系数为3.4,所以压力损失为
(3.4×1.7^2×1)/2=4.9kPa
所以冷却水系统压力总损失:
30.28+10+66+40+41+3+5+13.00+5.78+4.9=218.96kPa
考虑20,的富余量,冷冻水泵的扬程取
H=1.2×21.65=26.27m
对于循环水泵流量,考虑10%的富余量,
3Mp=1.1×195=214.5 m/h
3以上得出水泵的流量为214 m/h,扬程25.27m,以此选出冷冻水泵的型号KQL150/300-22/4 (选自上海凯泉泵业集团有限公司,此泵为第四代单级单吸离心泵),
电机 汽蚀 流量 扬程 效率 转速 重量
型号 功率 余量 3m % r/min kg m/h l/s kW m
182 50 27
KQL200/285-3
252 72 24 55 1480 30 4 506
0/4(Z)
312 86 19
考虑备用情况,冷却水泵选用两台,一用一备。
二(过滤器的选择
过滤器的选择可按作用的管道的管径来选取,一般选择Y型过滤器,
具体尺寸和尺寸图如下:
19
三(除污器的选择
除污器的作用是用来清除和过滤管道中的杂质和污垢,以保证系统水质的洁净,减少阻力和防止堵塞管路。
除污器的型式有立式直通除污器,卧式直通除污器和卧式角通除污器,本次设计选用郑州迪美环保设备有限公司的J型角通除污器。除污器的型号的选择是按照接管的直径来选择的。
种类 输水管径 L A D DN 重量kg J型角通除污器 DN200 900 580 325 80 48
20
四( 电子水处理仪的选择、
电子水处理仪主要用于防垢除垢,能有效阻止系统结垢并清除残余的水垢,
3 m/h,本次选择选用石具有很强的杀菌灭藻、防锈阻蚀功能,依据冷却水量182
家庄天舒环保设备有限公司的TSGP-200型电子水处理仪。具体参数见下表:
21
3/h 功率W 型号 流量m
TSGP-200 260 180
D(单位L(单位工作压力 mm) mm)
0.1-1.6MPa 219 600 五.冷却水的补水量
开式系统冷却水补水量应按系统的蒸发损失、飘逸损失、排污泄露损失之和计算。不设置集水箱的系统,应在冷却塔的底盘处补水;设置集水箱的系统,应在集水箱处补水。
开式冷却水损失量可以按占系统循环水量的比例计算或者估算,其估算或者计算值:蒸发损失为每度水温降0.185%,飘逸损失可按生产厂家提供数据确定,无资料时可取0.3%-0.35%,排污损失(包括泄露损失)与补水水质、冷却水浓缩倍数的要求、飘逸损失量等因素有关,应计算确定,一般可按0.3%估算。
冷却水损失量:
3Qs=182×(2×0.185%+0.35%+0.3%)=1.86 m/h
此设计不设置集水箱,采用冷却塔底盘补水,补水量直接由市政管网供水。
第五章 布置制冷剂房的注意事项
5.1 制冷机房管道及设备的布置
制冷机房的设备和管道的连接,应符合工艺流程,便于安装、操作与维修。 5.2 制冷设备布置的几点注意事项
(1)机房内的设备布置应保证操作和检修的方便,同时尽可能使设备布置紧凑,以节省建筑面积。制冷机房的主要通道宽度以及制冷机组与配电柜的距离应不小于1.5米;制冷机组与制冷机组或其他设备之间的净距离不小于1.2米;制冷机组与墙之间以及与其上方管道或电缆桥架的净距离应不小于1米。
(2)制冷压缩机间的非主要通道宽度可取0.8,1.0m。
(3)制冷站站房内采用大、中型制冷机时,应考虑设备检修用的起重吊钩或吊环。视制冷设备的具体情况,在必要的条件下亦可设置起重机,并应有减振基础。
22
(4)冷却塔布置在通风散热条件良好的屋面上,并远离热源和尘源。
(5)水泵的位置应便于接管、操作和维修;水泵之间的通道一般不小于0.7米。
5.3 制冷管道布置的几项原则
(1)必须使制冷系统的所有管道,做到工艺系统流程合理,操作、维修、管理方便,运行安全可靠,确保工作;
(2)设备与设备、管道与设备、管道与管道之间,必须保持合理的位置关系;
(3)必须保证供给蒸发器适量的制冷剂,并且能够顺利的在制冷系统内往复循环;
(4)管道的尺寸要合理,不允许有过大的压力降产生,一防止制冷系统的效率和制冷能力不必要的下降;
(5)根据制冷系统的不同特点和不同管段,必须设置有一定的坡度和坡向;
(6)输送液体的管段,除特殊要求外,不允许设置成倒“U”字型管段,以免形成气囊, 阻碍流体的流通;
(7)输送气体的管段,除特殊要求外,不允许设置成倒“U”字型管段,以免形成液囊,阻碍流体的流通;
(8)必须防止润滑油积集在制冷系统的其它无关部分;
(9)制冷系统进入工作后,如遇有部分停机或全部停机时,必须防止液体进入制冷压缩机;
(10)必须按照制冷系统所用的制冷剂的特点,选用管材、阀门和仪器等。
其具体的设备及管道平面布置图见施工
5.4制冷设备和管道的保温防护处理
制冷工程的任务就是将热量从某介质中引出,从而降低该介质的温度,使之低于周围环境的温度。然而,自然界的规律却与此相反,热量自动从高温介质传至低温介质。对人工造成的低温介质而言,只有尽量减少从周围环境进入低温介质的热量,才能使人工制冷的结果实际上可以有效的加以利用。
为尽量减少热量进入制冷装置,凡温度低于室温的设备、管道、管附件、建筑物及构筑物(如冷藏库的库房、低温实验室和冷水槽等)都需要绝热。
为了保证绝热设施经久耐用,需要采取一系列的措施。因此,绝热设施不单
23
使覆盖一层绝热材料而已。而是由不同材料构成的具有不同功能的几层、共同构成完整的绝热结构。
普通的绝热结构,从里到外由以下五层构成。即:防锈层、绝热层、防潮层、保护层、防腐蚀及识别层。
一般防锈材料选用涂刷二遍冷底子油,本设计也是。
绝热层所选用的材料要保证保冷效果要好,并且对于不同的材料应采用不同的方法将其固定在设备和管道上;对于在高大的设备和很长的垂直管道上附设绝热层,还应采取一些措施加固绝热层,以防止材料所受压力超过其抗压强度,自然也因所选用的材料不同而有差别,但本设计采用通常的办法,即:采用金属和其它材料制成加强环或支承环,以拖住上面的材料,不使其重量压在下面的材料之上。每36m设置一个加强环或支承环。
防潮层常用的材料有两种:一种是以沥青为主的防潮材料,另一种是以聚乙烯薄膜作防潮材料。本设计采用沥青为主要的防潮材料,因为沥青施工时较易达到质量要求,防潮层能长期保持有效。
保护层在本设计中采用镀锌薄钢板作保护层,取用厚度错误~未找到引用源。
对于最外层的防腐蚀及识别层,应当根据不同的保护层材料和不同的防腐蚀要求,选择防腐蚀层材料。对于本设计,可在外表面涂刷12层油漆,最好采用各色醇酸磁漆。识别标记应按工程项目的统一规定。
通常制冷装置的绝热层厚度,其计算的原则是使计算所求得的厚度,能保证绝热层外表面的温度不低于当地条件下的露点温度,以保证绝热层外表面不至于结露。循环水系统管道保温应按下列原则确定:
(1)室内部分的管道在保证冬季不结露的前提下可不保温。暴露在室外空气中的热水管道应作保温。
(2)设于室外的冷却水管应避免太阳直晒,否则冷却塔出水管室外部分宜保温。
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参考文献
《采暖通风与空气调节设计规范 》 GB50019-2003 《公共建筑节能设计标准》 GB50189-2005
《通风与空调工程施工质量验收规范》 GB50243-2002 《冷水机组能效限定值及能源效率等级》 GB19577-2004 《暖通空调制图标准》 GB/T50114-2001 《05系列建筑标准设计图集 采暖通风专业 05N1-05N6》 DBJT04-19-2005 《全国民有建筑工程设计技术措施 暖通空调?动力》中国计划出版社
2008年
《空气调节用制冷技术》(第四版) 中国建筑工业出版社 2002年6月
《实用供热空调设计手册》(第二版)中国建筑工业出版社 1993年6月
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有关设备厂家的产品样本及技术资料
课设总结
本设计经过两周的努力终于完成了,包括设计说明书以及设计施工图纸。在此设计过程中我的感受颇深。
在设计中,我学到了许多在书本上不曾深化的知识。以前学习中对于这些方面的学习并没有系统的深入,而在此设计中,则作为一个部分进行实际的计算。通过这样的计算和设计,增强了我对理论知识的理解,还加强了实践动手能力。
通过设计施工图纸的制图,不仅加深了暖通工程施工安装方面的理论知识;也对空调方面的各种设备的结构、原理、尺寸以及价格都有一定的了解;并且通过图纸的设计与绘制,提高了我的耐性及绘图技能。
由于本人还处于一种学习的状态之中,所制作的设计说明书与图纸会因为水
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平有限而有错误与漏洞;又由于时间和资料的不足,也会造成错误与漏洞。因此
恳请指导老师批评、指正,以进一步提高我在各方面的专业水平。
27
致 谢
在本次的设计中,我得到了太原理工大学环境科学与工程学院李临平老师和宋翀芳老师的大力支持和帮助,在设计的方法和思路等方面,两位老师都牺牲了大量的休息时间,给予了我悉心的指导和无私的帮助,两位老师精心指导和细心帮助使我顺利地完成了这次的课程设计。
近两个星期的忙碌终于有了成果,这份制冷机房的设计涉及到建筑环境与设备工程专业的各学科知识,知识覆盖面之广,综合性之强,大大丰富了我的专业知识,为我通往社会架上了桥梁。通过本次设计,全面的回顾和应用了以前的课本知识,并相应的学习和掌握了一些工程基本知识,培养了提出问题和解决问题的能力,从做文献开始到绘制施工图,获得了许多以后工作中需要的能力,特别是获得了专业方面应用软件的运用能力.
能够顺利完成课程设计,离不开老师的精心指导, 我要感谢各位在我们专业课的学习上给我帮助的老师们,并向大学所有教导和关心我的老师致以深深的敬意,你们的教导是我永远的财富~尤其是李老师和宋老师,在设计的每一步,他们都非常认真地审查和修改,提出了大量宝贵的意见。在此,我表示最衷心的感谢~对学院的领导和各位老师为本设计的完成给予的指导和提供的条件,还有各位给予我很多帮助的同学,我也在此表示衷心的感谢~
感谢所有在我学习生涯中给我知识和帮助的人~
谢谢你们~
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范文五:制冷课程设计说明书
制冷课程设计 计算说明书
冷源工程课程设计任务书
一、 设计题目
某综合楼采暖通风空调系统用冷源工程设计 二、 课程设计的基本要求
1. 提倡进行综合性专业课程设计,培养整体设计的观念;
2. 综合应用所学知识,能独立分析解决一般专业工程设计计算问题; 3. 了解与专业有关的规范和标准;
4. 能够利用语言文字和图形表达设计意图和技术问题; 三、 本课程设计目的
根据所学基础理论和专业知识,结合实际工程施工程序,按照工程设计规范、标准、设计图集和有关技术资料,在教师指导下每个学生独立完成所要求的工程设计。学生将通过本课程设计,系统地掌握冷源工程设计计算方法、步骤,培养学生分析问题和解决冷源工程问题的能力,为将来到城市建设系统从事室内环境设备和建筑公共设施系统的设计、施工组织、调试、运行、工程经济管理和有关科学研究及技术开发等工作奠定基础。 四、 原始资料
1.建筑概况、土建原始资料和工程所在地区 见上学期“采暖、通风与空调设计任务书”。 2.气象资料
设计计算所需气象资料,可根据所给工程地点从《暖通空调气象资料集》或有关设计手册中查找。 3.水文地质资料
通过调研对当地水文地质资料有所了解,为选择冷热源形式和充分利用地热资源、土壤资源、太阳能资源提供帮助条件。 4.冷热媒参数可根据冷热源情况确定,也可给定。 5.室内设计参数
按《采暖通风与空气调节设计规范》(GB50019-2003)以及相关的设计措施要求执行。 五、 设计内容
1.冷源设计
进行冷源设计时,应进行建筑的冷负荷计算,详见上学期“采暖、通风与空调设计计算书”
冷、热源设计应根据国家能源和环保政策,结合当地实际情况,确定冷、热源的种类和系统形式,鼓励采用新型环保冷热源形式。
冷、热源设计还应进行主要设备的选择计算,包括制冷机、换热器或各种热泵等主要设备以及循环水泵、补给水泵、冷却塔、水处理设备等辅助设备,还应考虑系统的循环方式、定压方式、运行方式等设计内容,完成系统的设计。
有能力者可设计制冷系统状态监测系统和量化管理方案和经济效益分析。 以上内容,学生应根据指导教师的要求有所侧重,做到重点突出。 六、 设计成果要求
设计的总体方案应体现国家能源政策、环保政策和实际情况,方案应有创意。 1. 对设计计算书和说明书的要求
设计计算书和说明书应有封面、前言、目录、必要的计算过程;在确定方案时应有一定的技术经济比较说明;内容分章节编写,重复计算尽量采用表格形式,参考资料应列出;设计计算书和说明书约2万字左右。要求设计说明书文理通顺、书写工整、叙述清晰、内容完整、观点明确、论证正确。 2. 设计图纸
要求绘制4张折合为2号图纸的工作量。图纸应包括设计及施工说明、主要设备材料明细表、系统(流程)图、设备基础图及设备平面图、管道平面图等。设计图纸要求图面整洁,图纸内容布置合理,图文全部采用工程字体,尽量选用标准图号,标题拦按照统一规定格式绘制,图例及绘图方法执行国家有关制图规范。
七、设计期限
课程设计时间为第19周和20周。 八、主要参考资料
采暖通风与空气调节设计规范 GB50019-2003 建筑设计防火规范 GB50016-2006 公共建筑节能设计标准 GB50189-2005 通风与空调工程施工质量验收规范 GB50243-2002
冷水机组能效限定值及能源效率等级 GB19577-2004 水源热泵机组 GB/T19409-2003 蒸汽和热水型溴化锂吸收式冷(温)水机组 GB/T18431-2001 暖通空调制图标准 GB/T50114-2001 05系列建筑标准设计图集 采暖通风专业 05N1-05N6 DBJT04-19-2005 《全国民有建筑工程设计技术措施 暖通空调〃动力》中国计划出版社 2008年
《空气调节用制冷技术》(第三版)中国建筑工业出版社 2002年6月 《实用供热空调设计手册》(第三版)中国建筑工业出版社 1993年6月 有关设备厂家的产品样本及技术资料
前言
目录
第一章 总论.................................................................................................................. 7
1.1 设计任务及要求............................................................................................. 7
1.1.1设计任务............................................................................................... 7 1.1.2 设计要求.............................................................................................. 7 1.2 原始资料与设计依据..................................................................................... 7
1.2.1 原始资料.............................................................................................. 7 1.2.2 设计依据.............................................................................................. 8
第二章 制冷机组的选型.............................................................................................. 8
2.1 制冷机组选型原则......................................................................................... 8
2.2.1据国家能源政策、能耗指标和当地能源条件选型。....................... 8 2.2.2根据投资和费用状况选型................................................................... 9 2.2.3 根据产品使用寿命及可靠性选型.................................................... 10 2.2.4 根据国际环保要求和我国环保规选型............................................ 10 2.3 制冷机组的选型......................................................................................... 11 第三章 冷冻水系统的设计........................................................................................ 13
3.1 系统形式..................................................................................................... 13 3.2 冷冻水系统的设计..................................................................................... 14
3.2.1 管径的选择计算................................................................................ 14 3.2.2冷冻水泵的选型................................................................................. 15
第四章 冷却水系统的设计........................................................................................ 16
4.1 冷却塔选型................................................................................................. 16 4.2 冷却水系统的设计..................................................................................... 17
4.2.1 管径的选择计算................................................................................ 17 4.2.2冷却水泵的选型................................................................................. 17 4.2.3 冷却水系统的补水量........................................................................ 18 4.2.4 电子水处理仪的选型........................................................................ 19
第五章 其它设计........................................................................................................ 19
5.1 定压补水系统的设计................................................................................... 19
5.1.1定压方式的确定................................................................................. 19 5.1.2 管径的确定........................................................................................ 19 5.1.3 补给水泵的选型................................................................................ 19 5.2 软化水系统的设计....................................................................................... 20
5.2.1全自动软化水设备的选型................................................................. 20 5.2.2 软化水箱的设计................................................................................ 20 5.3 除污过滤装置的选型................................................................................... 21
5.3.1除污器的选型..................................................................................... 21 5.3.2 过滤器的选型.................................................................................... 21 5.4 分、集水器的设计....................................................................................... 21 第六章 制冷机房的布置及保温防腐........................................................................ 22
6.1 制冷机房的内部布置................................................................................... 22 6.2 制冷机房管道布置的原则........................................................................... 23 6.3 制冷设备和管道的保温防护处理............................................................... 24
第一章 总论
1.1 设计任务及要求 1.1.1设计任务
南京市某商住楼的商场采暖通风空调系统用冷源工程设计
1.1.2 设计要求
1.提倡进行综合性专业课程设计,培养整体设计的观念;
2.综合应用所学知识,能独立分析解决一般专业工程设计计算问题; 3.了解与专业有关的规范和标准;
4.能够利用语言文字和图形表达设计意图和技术问题。
1.2 原始资料与设计依据 1.2.1 原始资料
1.2.1.1 建筑概况、土建原始资料和工程所在地区
本设计选择的对象是南京市某商住楼的商场, 东经118.8°,北纬32°,据热气象分区为夏热冬冷地区。该商住楼是集商业、住宅和停车场为一体的综合性公共建筑。建筑正立面为南向,该建筑物地上26层,地下1层。总建筑面积为27669.29㎡,建筑高度84m。
其中,地下一层为停车场,其中1到3层为商场,4到26层为住宅,本次设计空调部分为一层到三层商场空调系统用冷源工程设计。 1.2.1.2气象资料
根据建筑物所在的地区是南京,按《空调设计手册》等有关规定确定。南京地区的采暖和空调室外参数为:
1.2.1.3 水文地质资料
南京市电能相对于地热、太阳能、风能等新能源来说,还是主要的能源形式。 1.2.1.4冷热媒参数
冷冻水温度为7/12℃,冷却水温度为32/37℃。 1.2.1.5 室内设计参数
室内要求温度夏季保持26℃-28℃,相对湿度为55%-65%。
1.2.2 设计依据
参照与冷源工程有关的多部手册、规范以及参考资料。
第二章 制冷机组的选型
2.1 制冷机组选型原则
2.2.1据国家能源政策、能耗指标和当地能源条件选型。
2.2.1.1产品的能耗指标
按能效比(制冷系数)的高低来选择制冷设备的顺序是:离心式>螺杆式>活塞式>吸收式>涡旋式。 2.2.2.2当地能源条件
电力充足可用电制冷方式;有集中热源用集中热源;有可利用余热或者废热用溴化锂吸收式;有市政燃气考虑用燃气直燃式;没有电与燃气,可以考虑用燃油吸收式;有合适的地或者水源考虑用地源热泵;内外区负荷相差大考虑水环热泵条件满足或者要求时用蓄冷、蓄热;电热源;大建筑群考虑热电联产、区域供冷面积小、负荷分散时考虑分散设置小型机组(分体、多联机、GHP、自带冷源空调机组等)。
2.2.2根据投资和费用状况选型
2.2.2.1 单制冷产品价格比
国内市场上单制冷产品的比价及比价百分比见下表:
2.2.2.2 冷暖产品价格比
冷暖产品价格比较(相对价格)见下表:
2.2.2.3 运行费用比较
运行费用应包括平均电费(或平均燃料费)、平均维修费等比较常用的费用,见下表: 2.2.2.4 其他费用
2.2.3 根据产品使用寿命及可靠性选型
多年运行及使用经验表明,集中空调系统中各制冷机产品的使用寿命取决于3种主要因素:产品型式、产品质量(设计、制造)及操作保养经验。 2.2.3.1 产品型式对使用寿命的影响 各类型式产品的使用寿命见下表。
2.2.3.2 产品质量、操作维护经验对使用寿命的影响。
产品质量、操作维护对使用寿命的影响比例见表5。
2.2.4 根据国际环保要求和我国环保规选型
当今世界公认的三大环保问题:臭氧层破坏、温室效应(全球变暖)和酸雨均与集中空调中制冷设备的各种排放物质有关。一些工质的环保指标见下表:
上面提出的集中空调用冷水机组的4个基本选型原则,并非选型中考虑的全部因素和问题,但它是基本的、必要的。
2.3 制冷机组的选型
根据空调课程设计的冷负荷计算,可知三层商场的冷负荷之和为:
Q?Q1?Q2?Q3?92.454+96.343+100.44=289.237 kW
根据冷负荷以及选型的相关原则,依照《满液式水冷螺杆冷水机组技术服务手册》,可初选LSBLG290H型的满液式水冷螺杆冷水机组,制冷量为298 kW,功率为53kW该技术手册当中注明名义制冷工况的冷却水进、出口温度为30/35℃,冷冻水进、出口温度为12/7℃,由于夏季空调室外湿球温度为28.3℃,加3-5℃,将32℃作为冷却水进水温度,则出水温度为37℃,根据所给修正曲线,冷可查得,制冷量为295kW,功率为61kW,该型号同样符合要求。主要的参数如下:
主要参照的技术参数表和性能修正表见下:
第三章 冷冻水系统的设计
3.1 系统形式
根据实际情况可知,选用双管制闭式一次泵变流量冷冻水系统。
当负荷减低
时,二通阀关小,使末端装置中冷冻水的流量按比例减少,从而使被调参数保持在设计值范围内。
在二通阀的调节过程中,管道的特性曲线将发生变化,因而系统负荷侧水流量也将发生会出现不安全运行问题。因此在系统的供、回水管之间安装一条旁通管,管上安装压差控制的旁通调节阀。当用户流量减少时,供、回水总管之间压差增大,通过压差控制器使旁通阀开大,让部分水旁通,而流经冷水机组的水流量基本保持不变。
3.2 冷冻水系统的设计 3.2.1 管径的选择计算
空调系统管路水速(m/s)推荐表
依据(实用供热空调设计手册 第三版)
根据制冷机组的参数可知,蒸发器的水流量为51m3h,即为冷冻水的总流量,根据公式D?
式中 D——冷冻水系统管路的管径;
L——冷冻水流量,即为51m3; v——冷冻水的流速。
最终可确定冷冻水总管路的管径为DN100。
根据公式L?
3600Q
确定各层商场冷冻水的流量, ?c?t
式中: L——冷冻水的流量,m3h; Q——商场各层对应的冷负荷,; ?——水的密度,取1000kgm3; c——水的比热容,取4.18kJ(kg?m3); ?t——冷冻水的进、出口温度差,为5℃。
可知,商场一层的冷负荷为92.454kW,二层的冷负荷为96.343kW,三层的冷负荷为100.44kW,根据以上公式可算出,商场一层的流量为15.9m3h,二层的流量为16.57m3h,三层的流量为17.27m3
,根据公式D?
上文的空调系统管路水速推荐表,可确定商场一层的冷冻水管路的管径为DN65,二层的管径为DN65,三层的管径为DN80。
3.2.2冷冻水泵的选型
3.3.2.1流量的确定
根据上文可知,冷冻水流量为51m3h,考虑10%的余量,泵的流量51×(1+10%)=56.1m3h。 3.3.2.2 扬程的确定
估算管路长度为100 m,比摩阻取为300Pam,可求沿程损失:
Hy=
100?30030000
?=3m。 44
1010
根据水系统管路上的截止阀、蝶阀、止回阀、变径等的个数,估算局部阻力损失为:Hj=3m。
制冷机组蒸发器的阻力:Hz=
45000
=4.5m。 104
末端(空气处理机组、风机盘管等)的阻力:取为Hm=6m。
过滤器阻力,一般为3~5m,取为4 m;分水器、集水器水阻力:一般一个为3 m,共6 m;因此可得主要设备的阻力Hs=10m。
综上所述,考虑10%的余量,冷冻水泵扬程为:
H?1.2(Hy?Hj?Hz?Hm?Hs) =1.2×(3+3+4.5+6+10)=31.8m。
3.3.3.3水泵型号的确定
根据流量和扬程可选的冷冻水泵的型号与参数见下表:
选用的冷冻水泵为两台,一用一备。
第四章 冷却水系统的设计
4.1 冷却塔选型
根据制冷机组技术参数可知,冷凝器的水流量为61m3h,即冷却水流量为61m3h,考虑20%的余量,可知流经冷却塔的水流量为61×(1+20%)=73.2m3h,经过湿球温度、冷幅、冷却度在热工性能参数上的修正,可选择的冷却塔型号如下:
选择冷却塔时还考虑了以下因素:周围环境对噪声的要求;防止飘水对周围环境的影响;考虑有无防火、防冻要求等。因此考虑选用逆流式冷却塔,将冷却塔安装在此商住楼的最高层。
4.2 冷却水系统的设计 4.2.1 管径的选择计算
根据上文,冷却水的流量为61m3,根据公式D?
式中 D——冷却水系统管路的管径;
L——冷却水流量,即为61m3; v——冷却水的流速。
依照《实用供热空调设计手册(第三版)》中的空调系统管路水速(m/s)推荐表(上文中已列出),最终可确定冷冻水管路的管径为DN125。
4.2.2冷却水泵的选型
4.2.2.1流量的确定
根据上文可知冷却水流量为61m3,考虑10%的余量,泵的流量61×(1+10%)=67.1m3h。 4.2.2.2 扬程的确定
估算管路长度为180 m,比摩阻取为300Pam,可求沿程损失:
Hy=
180?30054000
?=5.4m。 44
1010
根据冷却水系统管路上的截止阀、蝶阀、止回阀、变径等的个数,估算局部阻力损失为:Hj=3m。
制冷机组中冷凝器的阻力:Hz=
53000
=5.3m。 104
除污器、过滤器阻力的总和取为4m;电子水处理器的阻力取为2m,因此可得主要设备的阻力Hs=6m。
冷却塔需要的余压Hx取为3m。
冷却水泵的布水管到冷却水盘的垂直距离Hb=90m。 综上所述,考虑10%的余量,冷冻水泵扬程为:
H?1.2(Hy?Hj?Hz?Hs?Hx?Hb) =1.2×(5.4+2.5+5.3+6+3+89)=126.84m。
4.2.2.3 水泵型号的确定
根据流量和扬程可选的冷冻水泵的型号与参数见下表:
选用的冷却水泵为两台,一用一备。
4.2.3 冷却水系统的补水量
冷却水系统中,冷却水水量的损失一般包括蒸发损失、飘水损失、排污损失和泄露损失等。其中。蒸发水量损失时随空调负荷变化而变化的,排污损失可以
有人控制。根据相关资料,电动制冷时,冷却塔的补水量取冷却水量的2%。即为61×2%=1.22m3,直接用自来水管进行补充。
4.2.4 电子水处理仪的选型
由于该冷却水系统为开式的,因此必须选用电子水处理仪。根据冷却水流量61m3h,可选型号如下:
第五章 其它设计
5.1 定压补水系统的设计 5.1.1定压方式的确定
本系统采用补给水泵定压的方式,补给水泵的台数选择两台,正常工况下一台工作,一台备用,事故工况下两台同时运行。
5.1.2 管径的确定
正常情况下补水量取系统循环水量的1%,事故补水量为正常补水量的4倍,则系统的补水量为51×1%=0.51m3。根据公式D?
参照上文列
出的空调系统管路水速推荐表,可确定补水管的直径为DN20。
5.1.3 补给水泵的选型
5.1.3.1流量的确定
补水泵的流量应补充冷冻水系统的渗透水量,也就是系统的补水量,即补水
泵的流量为0.51m3h。 5.1.3.2扬程的确定
系统最高点距补水泵接管处的垂直距离Hc=20m; 补水管路为沿程阻力损失Hy取1.5m; 局部阻力损失Hj取2m;
则补水泵的扬程H?Hc?Hy?Hj?3?5m=20+1.5+2+4=27.5m 5.1.3.3水泵型号的确定
根据补水泵的流量和扬程可确定型号及其参数如下:
5.2 软化水系统的设计 5.2.1全自动软化水设备的选型
根据补水量0.51m3h,选择全自动软化水设备型号如下:
5.2.2 软化水箱的设计
软化水箱的大小满足补水泵能连续运行1h,并考虑上调节容积,则水箱的体积V=0.561×1×4=2.244m3,则软化水箱的尺寸可设计为1000×1000×2500mm3。
5.3 除污过滤装置的选型
5.3.1除污器的选型
除污器的作用是用来清除和过滤管道中的杂质和污垢,以保证系统水质的洁净,减少阻力和防止堵塞管路。
根据冷却水、冷冻水系统管路的管径,可选择的除污器型号如下:
5.3.2 过滤器的选型
在冷冻水泵、冷却水泵、补水泵以及蒸发器和冷凝器入口处均要设置过滤器,根据管径和相关要求可选用Y型过滤器的型号如下:
5.4 分、集水器的设计
从分(集)水器上接出三根供向(来自)空调机组水管以及一根来自(供向)冷水机组的水管,进出总管d1=100mm,三根分支管:d2=80mm,d3=65mm,
》设计d4=65mm。流速按0.3 s计算,按《国家建筑标准设计图集(05K232)
计算分(集)水器,根据公式D?确定分(集)水器直径, 式中: D——分(集)水器内径,mm;
G——通过分(集)水器的总流量,为51m3;
v——通过分(集)水器的断面流速,s;
?——工作温度下水的密度,取1000kgm3;
代入数值可得:D?,则选择筒体直径选择D273。查标准图集的相关尺寸表可知封头高度h=93mm,排污管规格为50mm。
确定分(集)水器长度L:
L1=100+120=220mm,
L2=100+80+120=300mm,
L3=80+65+120=265mm,
L4=65+65+120=250mm,
L5=65+120=185mm,
可知L=130+L1+L2+L3+L4+L5+120+2h
=130+220+300+265+250+185+120+2×93=1656mm。
第六章 制冷机房的布置及保温防腐
6.1 制冷机房的内部布置
1.制冷机房是专门为空调系统冷源配置的的房间,通常由主机房、水泵房、变配电间、值班室和辅助用房等组成。制冷机房内布置有制冷主机、分水器、集水器、冷冻水泵、冷却水泵、水处理设备、定压补水装置等主要设备,还安装有阀门、过滤器、软接头等附件以及相应的管路系统。典型制冷机房内主要包括冷冻水循环系统、冷却水循环系统和补水系统;
2.同时尽可能使设备布置紧凑,以节省建筑面积。制冷机房的主要通道宽度以及制冷机组与配电柜的距离应不小于1.5米;制冷机组与制冷机组或
其他设备之间的净距离不小于1.2米;制冷机组与墙之间以及与其上方管道或电缆桥架的净距离应不小于1米;
3.冷水机组与墙壁以及冷水机组与机组之间的主要通道,净距离不宜小于1.5m;非主要通道不应小于1.2m。冷却塔布置在通风散热条件良好的屋面上,并远离热源和尘源。水泵的位置应便于接管、操作和维修;水泵与建筑物墙壁之间、水泵与水泵之间,除管道之外的净距离不应小于0.6m,主要的操作面净距离不应小于1.2m。分集水器宜靠墙布置,中心标高约0.6-0.7m;分、集水器上的阀门中心标高为1.0-1.2m。布置冷水机组时,温度计、压力表等应设在便于观察的位置,经常操作的阀门一般安装在离地1.2~1.5m处,高于此位置应设置工作平台;
4.机房内应有良好的通风设施,地下室机房应设机械通风设施,还应考虑事故通风。机房内设备的噪声与振动应予以重视,充分考虑其影响并采取必要的对策。机房内许多设备在运行及维修过程中可能会出现漏水或放水,为使机房内保持清洁与干燥,应设计有组织排水。通常在冷水机组、换热器和水泵周围做排水沟,集中后排出,若在地下室则设集水坑,再用潜水泵自动排出。机房内工作环境一般较差,尤其是在地下室内布置有开启式压缩机的冷水机组或溴化锂吸收式冷(热)水机组,往往散热量很大,造成机房室温过高,此时在机房内设空调送冷是一种切实的方案;
5.为了便于操作管理,一般在冷水机组的前方设有操作控制室。机房值班室的位置应便于值班人员进出检视设备运行情况。
6.2 制冷机房管道布置的原则
1.必须使制冷系统的所有管道,做到工艺系统流程合理,操作、维修、管理方便,运行安全可靠,设备与设备、管道与设备、管道与管道之间,必须保持合理的位置关系;
2.必须保证供给蒸发器适量的制冷剂,并且能够顺利的在制冷系统内往复循环;
3.管道的尺寸要合理,不允许有过大的压力降产生,一防止制冷系统的效率
和制冷能力不必要的下降;
4.根据制冷系统的不同特点和不同管段,必须设置有一定的坡度和坡向;
5.输送液体的管段,除特殊要求外,不允许设置成倒“U”字型管段,以免形成气囊, 阻碍流体的流通;输送气体的管段,除特殊要求外,不允许设置成倒“U”字型管段,以免形成液囊,阻碍流体的流通;
6.必须防止润滑油积集在制冷系统的其它无关部分;
7.制冷系统进入工作后,如遇有部分停机或全部停机时,必须防止液体进入制冷压缩机;
8.必须按照制冷系统所用的制冷剂的特点,选用管材、阀门和仪器等,其具体的设备及管道平面布置图。
6.3 制冷设备和管道的保温防护处理
保冷、保热设计应符合供冷、供热生产能力及输送能力,减少冷、热量损失和节约能源的原则。具有下列情形的设备、管道及附件、阀门等均应保冷或保温:
1. 冷。热介质在生产和输送过程 中产生冷热损失的部位;
2. 防止外壁、外表面生产冷凝水的部位。
管道的保冷和保温,应符合下列要求:
1.保冷层的外表面不得产生凝结水。
2.管道和支架之间,管道穿墙、穿楼板处应采取防止“冷桥”、“热桥”的措施。
3.采用非闭孔材料保冷时,外表面应设隔汽层和保护层;保温时,外表面应设保护层。
设备和管道的保冷、保温材料,应按下列要求选择:
1.保冷、保温材料的主要技术性能应按国家现行标准《设备及管道保冷设计导则》(GB/T 15586)及《设备及管道保温设计导则》(GB 8175)的要求确定;
2.优先采用导热系数小、湿阻因子大、吸水率低、密度小、综合经济效益高的材料;
3.保冷、保温材料为不燃或难燃材料。
设备和管道的保冷及保温层厚度,应按以下原则计算确定:
1.供冷或冷热共用时,按《设备及管道保冷设计导则》(GB/T 15586)中经济厚度或防止表面或防止表面凝露保冷厚度方法计算确定,亦可参照本规范附录J选用;
2.供热时,按《设备及管道保温设计导则》(GB 8175)中经济厚度方法计算确定;
保温材料的主要技术性能为尽量减少热量进入制冷装置,凡温度低于室温的设备、管道、管附件、建筑物及构筑物(如冷藏库的库房、低温实验室和冷水槽等)都需要绝热。
为了保证绝热设施经久耐用,需要采取一系列的措施。普通的绝热结构,从里到外由以下五层构成。即:防锈层、绝热层、防潮层、保护层、防腐蚀及识别层。
一般防锈材料选用涂刷二遍冷底子油,本设计也是。
绝热层所选用的材料要保证保冷效果要好,并且对于不同的材料应采用不同的方法将其固定在设备和管道上;对于在高大的设备和很长的垂直管道上附设绝热层,还应采取一些措施加固绝热层,以防止材料所受压力超过其抗压强度,自然也因所选用的材料不同而有差别,但本设计采用通常的办法,即:采用金属和其它材料制成加强环或支承环,以拖住上面的材料,不使其重量压在下面的材料之上。每36m设置一个加强环或支承环。
防潮层常用的材料有两种:一种是以沥青为主的防潮材料,另一种是以聚乙烯薄膜作防潮材料。本设计采用沥青为主要的防潮材料,因为沥青施工时较易达到质量要求,防潮层能长期保持有效。
对于最外层的防腐蚀及识别层,应当根据不同的保护层材料和不同的防腐蚀要求,选择防腐蚀层材料。
通常制冷装置的绝热层厚度,其计算的原则是使计算所求得的厚度,能保证绝热层外表面的温度不低于当地条件下的露点温度,以保证绝热层外表面不至于结露。循环水系统管道保温应按下列原则确定:
1.室内部分的管道在保证冬季不结露的前提下可不保温。暴露在室外空气中的热水管道应作保温。
2.设于室外的冷却水管应避免太阳直晒,否则冷却塔出水管室外部分宜保温。
防腐措施如下:
1.涂层防腐,是用涂料均匀致密地涂敷在经除锈的金属管道表面上,使其与各种腐蚀性介质隔绝,是管道防腐最基本的方法之一。因此,管道防腐涂层越来越多地采用复合材料或复合结构。这些材料和结构要具有良好的介电性能、物理性能、稳定的化学性能和较宽的温度适应范围等。包括外壁防腐涂层、内壁防腐涂层和防腐保温涂层的方法。常用的保温材料是硬质聚氨脂泡沫塑料,适用温度为-185~95℃。
2.电法保护,是改变金属相对于周围介质的电极电位,使金属免受腐蚀的方法。长输管道电法保护仅指阴极保护和电蚀防止法。包括:阴极保护,将被保护金属极化成阴极来防止金属腐蚀的方法;电蚀防止法:一是在杂散电流源有关设施上采取措施,使漏泄电流减小到最低限度;二是在敷设管道时尽量避开杂散电流地区,或提高被干扰管段绝缘防腐层质量,采用屏蔽、加装绝缘法兰等措施;三是对干扰管道作排流保护,即将杂散电流从被干扰管道排回产生漏泄电流的电网中,以消除杂散电流对管道的腐蚀。
除锈方法有人工除锈、机械除锈、喷砂除锈等方法。
结语