制冷装置设计
第三章 制冷压缩机与设备 的选型计算
❖ 本章主要讲述制冷压缩机、换热设备、 辅助设备的选型依据和选择计算方法。
第一节 制冷压缩机的选型计算
一、制冷压缩机的选择原则
1.压缩机的制冷量
制冷量应与制冷装置的机械负荷相等或接近，相近蒸发温度的冷间 可能把必需的制冷量集中在一个机组中，按不同的蒸发温度系统分别选 配压缩机，尽可能使每台（组）压缩机分别提供一种蒸发温度，以确保 制冷系统运行可靠、经济合理 。
❖ 随着蒸发器结构的不同而有不同的计算公式
第二节 换热设备的选型计算
3.通过蒸发器的风量及载冷剂流量的计算 （1）冷却空气式蒸发器的风量
qV A1
（2）在冷却液体式蒸发器中，载冷剂（水、盐水等）的
循环量
qm

3600Q0 cp (t1 t2 )
第二节 换热设备的选型计算
三、中间冷却器的选型计算
空气冷却 式冷凝器
p A(L / De ) 1.7
卧式壳管 式冷凝器
p

1 2

2

f
N
Lt di
1.5( N
1)

第二节 换热设备的选型计算 （三）水冷却塔 1. 水冷却塔的作用
➢ 使水冷式冷凝器中冷却水吸收的制冷剂蒸发而吸收 的热量，通过表面蒸发及与空气接触进行热交换后 排放到环境当中，使冷却水的温度降低下来，供冷 凝器循环使用，以达到节约用水的目的。
② 选用管材和管径。根据工作条件可以使用镀锌 钢管、L型铜管和CPVC塑料管等，管径的大 小以水在管内的流速不超过2.4m/s为宜。
③ 确定管路系统中的阀门和配件的数量。 ④ 计算管路中的沿程阻力损失和局部阻力损失。
第二节 换热设备的选型计算
二、蒸发器的选型计算 1. 结构形式的选择 （1）冷却空气式蒸发器
所选的中间冷却器应符合冷却面积和筒体直径两项 指标的要求 。
第二节 换热设备的选型计算
四、回热式热交换器的选型计算
回热式热交换器用于氟利昂制冷装置中，从冷凝器 或中间冷却器来的高压制冷剂液体与流出蒸发器的 回气进行热交换，使液体过冷，蒸气过热。对小型 氟利昂制冷装置，如电冰箱，将供液管与回气管绑 或焊在一起构成结构简单的回热式热交换器。
2.型式
当机械负荷较大时，应选用大型压缩机 。
3.台数
同一制冷系统中如需多台压缩机，应选同一系列，且台数要适宜。
4.压缩级数
双级冷压凝缩压力与蒸发压力的比值，如对NH3＞8，氟利昂＞10时，应采用
5.电动机
压缩机在不同的工况下运行，消耗的功率不同，压缩机配用电动机 的功率应按照运行的工况校核。对在变工况下工作的压缩机应按最大轴 功率工况选配电动机。
4. 过冷温度tg的确定
➢ 制冷循环中液体在节流前过冷，可以提高系统的经济性，但要考 虑具体条件，进行技术经济分析来确定是否采用液体过冷。Leabharlann 第一节 制冷压缩机的选型计算
三、往复式压缩机的选型
1.结构形式的选择
（1）单级活塞式压缩机
➢ 开启型活塞式制冷压缩机
主要用NH3、R22、R404A、R407C和R134a等制冷工质，
第二节 换热设备的选型计算
回热式热交换器的传热面积按下式计算：
进热交换器 的制冷剂液
体温度
F Qhr Kt m
t m

(t1

t
' 2
)

(t 2

t1' )
2.3
lg
t1

t
' 2
t2 t1'
出热交换器的制 冷剂气体温度
出热交换器 的制冷剂液
体温度
进热交换器 的制冷剂气
体温度
第三节 辅助设备的选型计算
第一节 制冷压缩机的选型计算
二、计算参数的确定
1.蒸发温度to的确定
➢ 根据储存物品的种类、冷藏工艺的需要和对冷间温、湿度的要求 ，确定合理的计算温差，从而确定蒸发温度。
2. 冷凝温度tk的确定
➢ 冷凝温度与冷凝器的形式、冷却方式、冷却介质的温度等有关，
3. 吸气温度tx的确定
➢ 压缩机的吸气温度是指压缩机吸气阀处的温度，与系统的供液方 式、吸气管的长度、吸气管的管径、隔热情况、冷间内的热负荷 大小和系统供液量等因素有关。
2. 冷却塔与水冷式冷凝器的管线连接见图3-13、 图3-14 。
图3-13 冷却塔与水冷式冷凝器的管线连接图
第二节 换热设备的选型计算
3. 冷却水系统设备的选型计算 （1）冷却塔的选型——选型参数
➢ 冷却范围
冷却塔中进水温度与出水温度之差；
➢ 冷幅高
出水温度与空气湿球温度之差；
➢ 热负荷——冷却塔的热负荷Q可由下式计算：
Q E1E2 E3 E4 E5 E6Q0
图3-12 R717冷凝器的负荷系数 ψ
第二节 换热设备的选型计算
2.冷凝器的冷却介质流量
❖ 冷凝器中制冷剂蒸气释放的热量Qk被冷却介质带走。根 据热平衡，对空气冷却式和水冷式冷凝器，冷却介质的 流量可由下式计算求出：
3.流动阻力
qm

QK
cp (t1 t2 )
（2）水冷式冷凝器
➢ 立式壳管式冷凝器—适用于水质较差、水源丰富的地区； ➢ 卧式壳管式冷凝器—适用于水温较低、水质较好的地区； ➢ 板式冷凝器—适用于中、小型制冷装置 ➢ 套管式冷凝器 ——主要用于小型商用制冷装置中 ➢ 蒸发式冷凝器适用于缺乏水源或夏季室外空气相对湿度较
低的地区；
第二节 换热设备的选型计算
第三节 辅助设备的选型计算
一、液体储存设备
1.高压储液器
➢ 高压贮液器的选择主要是确定容积，保证制冷
装置在运行时，最大贮液量小于容积的70%，
最小贮液量大于容积的10%。
大型 储液器
V m
中小型 储液器
V m
m Vc
第三节 辅助设备的选型计算
2. 低压循环贮液器
第二节 换热设备的选型计算
1. 冷却面积的计算
蛇形管的出液温度（℃）
tm

tk 2.3lg
t tk
tzj
t tz j
2.中间冷却器筒体直径的计算
F Qzl Kt m
压缩机高压 级的理论输 气量（m3/h）
D 4 V qV tH 3600
中间冷却器中 的气体流速， 可取0.5m/s。
第一节 制冷压缩机的选型计算
（3）复叠式循环压缩机的选型计算
蒸发温度 制冷剂（高温循
/℃
环/低温循环）
制冷循环型式
R22/R23
R22单级或双级压缩循环/R23单级压缩循环
≥-80
R507/R23
R507单级或双级压缩循环/R23单级压缩循环
R290/R23
R290双级压缩循环/R23单级压缩循环
① 在商用制冷装置中自然对流型空气冷却蒸发器主要有 管板式、吹胀式和冷却排管等几种。
② 冷风机 ➢ 工作在空气露点以下、0℃以上的冷却空气式蒸发器
凝结水的处理方法之一 见图3-15.
（2）冷却液体式蒸发器
❖ 这类蒸发器包括壳管式、水箱式和套管式三种型式。壳 管式蒸发器有满液式与干式两种，水箱式蒸发器也有直 立管式、螺旋管式及蛇管式等几种型式。
240~280
Δtm =
8~12℃
蒸发式冷凝器
580~750
1400~1800
Δtm = 2~3℃
第二节 换热设备的选型计算
(3)冷凝器的热负荷Qk
❖有以下三种计算方法：
Qk Q0 m Pe
Qk qm a (h2 h3 )
Qk Q0
❖ 对于空气冷却式冷凝器，也可由下式计 算的名义制冷量来选择：
（2）低压循环贮液器直径
3600n
第三节 辅助设备的选型计算
二、分离捕集设备的选型计算 1. 油分离器
D 0.0188 V qV t
ω：油分离器内的气体流速， 填料式油分离器， ω =0.3～0.5 m/s 其他形式油分离器， ω ≯0.8 m/s
第三节 辅助设备的选型计算
2. 气液分离器
① 按压缩机的理论输气量选型
❖ 机械负荷 Qj Q / b
❖ 压缩机的理论输气量
qV t

Qjv1
V (h0 h4 )
Qj
V q0V
图3-1 单级压缩制冷循环压焓图
②按压缩机的标准工况制冷量选型 ③ 按压缩机的性能曲线选型
QB

Vb Vj
q0Vb q0Vj
Qj
④ 按压缩冷凝机组的性能选择
（二）选型计算
1.冷凝器传热面积
A Qk Qk
m2
qF K tm
(1)冷凝器的对数平均温差⊿tm
tm

t2 t1 Ln tK t1
tK t2
(K或℃)
第二节 换热设备的选型计算
(2)冷凝器的传热系数K
由冷凝器的结构型式、制冷剂种类、冷却介质的速度、温度差、传热
面上的污垢系数、传热管的材质等因素所支配。
第一节 制冷压缩机的选型计算
2.选型计算
(2)双级冷库用低温压缩机的选型计算
❖ 确定最佳中间温度 t m的方法
① 从制冷循环的计算确定最佳中间温度 按下式计算中间压力近似值，对应的饱和温度即为中间温度
pm pk p0
在中间温度的上、下按一定间隔选取若干个中间温度，对每个中 间温度的热力循环，计算出理论制冷系数和高、低压级压缩机理 论输气量之比。 绘制 ε=f（ tm）、ξ=f（ tm）曲线。确定最佳中间温度值。 ② 根据给定的高、低压级压缩机理论输气量之比确定中间温度