安徽建筑大学热能与动力工程系《制冷原理及设备》课程设计计算说明书学院：环境与能源工程学院专业班级：11热动（2）班组员:王桂生罗亮亮卯俊峰戈豹杨关指导老师：***实施周期：2013.12.19 至2013.1.2 共 2 周2013年12月前言本课程设计是对《制冷原理及设备》课程的进一步实际地了解和掌握，本次设计主要是通过对一给定的设计条件来设计合适的冷冻站。

制冷压缩机型号与台数的选择，包括确定制冷系统的总制冷量，确定制冷剂种类和系统型式，确定制冷系统的设计工况。

冷凝器的选择，计算出冷凝器的热负荷，根据所选用的制冷剂种类和压缩机运行工况、冷却介质的种类、负荷变化情况等确定冷凝器的型式，然后进行冷凝器的选择计算，确定其传热面积，从而选定冷凝器的型号及台数。

蒸发器的选择，根据制冷量、制冷剂种类及载冷剂的种类、冷冻系统的型式等，确定蒸发器的型式，计算出蒸发器的传热系数、换热面积以及蒸发器的台数。

其它辅助设备的选择，有油分离器，贮液器，集油器，紧急泄氨器，空气分离器，过滤器。

冷冻站布置包括如下内容：制冷设备布置，制冷工艺管路布置，管路上各种阀件及自控部件的布置，绘出平面布置及必要的系统原理。

制冷工艺管路及阀件的选择，根据平面布置及制冷系统图估算各段工艺管路的总长度（包括直线长度和当量长度）以及不同的制冷剂、不同工艺管路的允许流速或允许压力降、蒸发温度、冷凝温度、再冷温度、制冷剂流量等确定工艺管路管经。

根据制冷量、制冷剂流量、流速或管径等选择截止阀手动膨胀阀、浮球阀、热力膨胀阀及电磁阀等。

编写设计说明书，说明书应按设计程序编写，它应包括设计任务、原始资料、工况确定、负荷计算、设备选择、冷冻站布置方案的确定及说明、管路计算和有关设计草图等内容。

课程设计画图2张，它包括制冷工艺热力系统平面布置图和制冷工艺热力系统原理图。

通过此次的课程设计要求对空调用冷冻站有一个全面系统的了解。

本次课程设计中任务分布如下：计算说明书：王桂生制冷系统原理图：罗亮亮制冷系统平面布置图：戈豹卯俊峰杨关目录一、课程设计任务1二、原始资料1三、设计内容1（一）制冷压缩机的型号与台数的选择11、冷冻站的冷负荷的确定12、制冷工况的确定13、制冷压缩机的型号及台数的确定2（二）冷凝器的选择3（三）蒸发器的选择5（四）其它辅助设备的选择61、油分离器的选择计算62、贮液器的选择计算73、集油器的选择74、空气分离器的选择85、急泄氨器的选择86、氨液分离器8六、制冷管道设计8（一）吸气管段8（二）排气管段10（三）冷凝器到贮液器管段11（四）贮液器到蒸发器管段14设计参考资料15一、课程设计任务已知某厂空调系统所需总耗冷量为1360 kw （1,000,000kcal/h ），以喷淋室为末端装置，要求冷冻水温为6℃，空调回水温度为13℃，制冷系统以氨为制冷剂。

二、原始资料1、水源：呼和浩特是我国北方大城市，水源较紧张，所以冷却水考虑选用冷却塔使用循环水。

2、室外气象资料：室外空调干球温度29.9℃，湿球温度20.8℃。

3、呼和浩特海拔1063米，大气压力冬季676mmHg ，夏季667mmHg 。

三、设计内容（一）制冷压缩机的型号与台数的选择1、冷冻站的冷负荷的确定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 ＝0.125 T y Q (1A)Q 10.1251360kw 1530 kw =+=+=（）2、制冷工况的确定（1）蒸发温度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℃。

0t 6462==℃-（～℃）℃（2）冷凝温度采用水冷式冷凝器时，冷凝温度可用下式计算：s1s2K t t t (5~7)2+=+℃ 式中——冷却水进冷凝器的温度，℃；——冷却水出冷凝器的温度，℃。

对于使用冷却塔的循环水系统，冷却水进水温度可按下式计算：s1s s t t t =20.83~4=20.8 3.2=24=+∆++℃（）℃℃℃℃式中——当地夏季室外平均每年不保证50小时的湿球温度，℃——安全值。

呼和浩特，选用机械通风冷却塔，s t 3~4∆=℃。

（3）压缩机的吸汽温度s2s1t t (24)27=+=～℃℃s1s2K t t 2427t (5~7)=(5~7)3122++=++=℃ 压缩机的吸汽温度一般与压缩机吸汽管的长短和保温情况有关，通常以氨为制冷剂时，吸汽温度与蒸发温度的差值不大于5～8℃。

但本设计考虑仅理论循环，不考虑过热，即10t =t =2℃（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。

3、制冷压缩机的型号及台数的确定考虑到厂房的大小，设备初投资，维护及管理，压缩机台数不应取太多，现取3台。

则每台压缩机在设计工况下的制冷量至少为T Q Q /31530/3510kw ===查《实用制冷工程设计手册》北京：中国建筑工业出版社，1994年。

郭庆堂P166 查压缩机性能曲线，可用压缩机型号为8AS12.5（开启式，单级，960r/min ）。

每台压缩机在设计工况下的满负荷制冷量0Q =520kw 。

稍大于510kw 每台压缩机在设计工况下的轴功率Pe=86kw 。

配用电机功率P 1.05~1.10e 1.05~1.1086kw 90kw ==⨯=（）P （）（二）冷凝器的选择1、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，暂取三台。

查查《实用制冷工程设计手册》Ｐ160 取ηm =0.882 则i m 0.8829079.38 kw η==⨯=Ｐ总共的冷凝负荷为k 0i Q =Q P 3=793.38=kw +⨯+⨯（）（520）31798.14 2、传热温差21k 1k 2t t 2724t 5.366t t 3124ln ln 3127t t --===----Δ℃ 式中：t 1、t 2----冷却剂进、出口温度；t k ----冷凝温度。

冷凝水的流量为：()k 21Q 1798.14M 143.187kg /s Cp t t 4.186(2724)===-⨯- 3、冷凝器型号的确定及其传热系数的计算（1）选择冷凝器型号查常用冷凝器的传热系数表，由于采用立式冷凝器假定2t1q =3700kcal /m h ⋅ 则对每台冷凝器2k 1t1Q 1798.14F 417.881m q 4.303=== 每台2417.881F 139.294m 3==查《制冷与空调设备手册》P441（苏--冷）立式冷凝器规格示例表，取冷凝器型号为LN-150（其传热面积F=148.5 m ,通筒体直径D=1080mm ，高度H=4800mm ，管道211根）， 则2k t Q q 1798.14/1503 3.996kw / m F==⨯=（）； (2)计算冷凝器制冷剂侧放热系数 喷淋密度3n M*3600143.187********.154Kg /m.h d (5132)102113N -⨯Γ===-⨯⨯⨯⨯ππ 冷凝器的水侧放热系数1/32w =5139197.521w /m .k αΓ=(3)计算冷凝器制冷剂侧放热系数；由《制冷原理及设备》主编：吴正业西安交通大学出版社 2010出版 P212： 对垂直面呈波形流动时=1.18，物性系数3232315-3g 0.461583.2649.8071099.41910 2.7793100.129310λργβμ⨯⨯⨯⨯===⨯⨯冷凝器制冷剂侧放热系数113153c t 2 2.779310C' 1.18?q 1000l 3.9961000 4.86197.81W /m .k α⎛⎫⎛⎫⨯==⨯ ⎪ ⎪⨯⨯⨯⨯⎝⎭⎝⎭=β （4）计算冷凝器传热系数由冷凝器型号知：管外径d=51mm 。

水垢的热阻查《传热学》P492得42f R =5.2810m .k /w -⨯。

取金属管壁的导热系数λ=43.2w/m 2.k ，油膜热阻=0.0006m 2.k/w1p i i 2c oil f C 0p w 1422A A 11W K R R m .k A A 1450.0035511W 0.0006 5.2810m .k 6197.815143.2489197.525W 719.425m .k---⎡⎤⎛⎫=++++⎢⎥ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦⎡⎤⎛⎫=+⨯+⨯++⨯ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦=δαλα（） 此时热流密度*2t c q K .t 719.425 5.366 3.861kw / m =∆=⨯=；（为冷凝器对数传热平均温差）（5）比较相对误差 相对误差*t t*t q q 3.996 3.861 3.265q 3.861--==％＜％，说明假定合理，即所选择的冷凝器型号合适。

（三）蒸发器的选择在前确定蒸发温度时，已确定使用直立管式或螺旋管式蒸发器。

则每台蒸发器的制冷量即为一台压缩机的制冷量=520kww 2w1m w 20w10t t 136t == 6.917t t 132ln ln 62t t --=----Δ℃ 假设=520 (kcal/m ·h ·℃)2t m q t 520 6.9173596.84 kcal /m ?h 4.183kw =K ⨯=⨯==Δ蒸发面积2t 0t F Q /q 520/4.183124.312 m ===查《制冷与空调设备手册》P499 （上冷）SR-144（蒸发面积为=144 m ）。

此时单位热负荷*2t 0Q Q /F 5203/3144 3.611kw / m.3104.97kcal /m h ==⨯⨯==⋅属于直螺旋管式单位热负荷（2500~3500 kcal/ m ）范围之内，符合要求。

（四）其它辅助设备的选择1、油分离器的选择计算根据压缩机台数取油分离器台数为三，一台压缩机配一台油分离器。

并选用离心式油分离器。

压缩机理论输汽2233h 1nz 18090V d s 0.1250.10.1473m /s 530.143m /h 460460ππ⨯==⨯⨯⨯== 查《实用制冷工程设计手册》编写组.制冷工程设计手册.北京：中国建筑工业出版社，1978年。

P156得压缩机输汽系数λa =0.782，取筒体内汽体流速w=0.9 m/s则.≥===D 02701m 查《制冷与空调设备手册》P614采用离心式有分离器，YF-50 （重冷）,D=273mm2、贮液器的选择计算液体制冷剂循环量()0R 14M 520/1459.168376.676360031.6843kg /h 3 5.053kg /h Q h h ==-⨯⨯=⨯=- 液体制冷剂比容v=1.71707L/Kg=0.00171707m/kg取液体充满度β=0.8.贮液器的容积: R 3M .1111684.3330.0017145V (~)=3232~30.8=3.6097~5.415m ?v β⨯=⨯⨯ 查《制冷与空调设备手册》P536(上冷)选择ZA-4.5一个。