药厂10℃低温空调系统制冷机房设计说明书

武汉市某药厂10℃低温空调系统制冷机房设计

一、课程设计目的

制冷技术是本专业的主干专业课之一，课程设计是该门课程额定主要教学环节。通过课程设计了解制冷机房工艺设计内容、流程和设计规范；学习设计计算方法和步骤；提高工程运算和制图能力。通过课程设计巩固所学的理论知识；并学习运用理论知识解决工程实际问题的能力。

二、设计内容、技术条件和要求

1、原始资料

1）空调负荷总计：360KW。

2）要求供应的载冷剂温度a、冷冻水供回水温度：7~12℃ b、载冷剂供回温度：-2~2℃。

3）冷却剂条件：自来水，夏季水温：28℃。

4）载冷剂系统：闭式系统。

5）冷冻站平面图（层高5米）：108㎡（12000×9000mm）。

2、确定制冷系统形式、制冷剂种类及冷凝器、蒸发器的类型，并进行方案论证

1）确定制冷系统形式

人工制冷是指借助于制冷装置，以消耗机械能或电磁能、热能、太阳能等形式的能量为代价，把热能从低温系统向高温系统转移而得到低温，并维持这个低温。制冷方法分为：液体气化制冷、气体膨胀

制冷、热电制冷、磁制冷、热声制冷、涡流管制冷。液体汽化制冷包括蒸气压缩式制冷、蒸气吸收式制冷、蒸气喷射式制冷、吸收式制冷。本设计选用蒸气压缩式制冷的液体汽化制冷方法，

2）制冷剂选择

制冷剂是制冷系统中的工作流体，它在制冷系统中循环流动，通过自身热力状态的循环变化不断与外界发生能量交换，达到制冷的目的。常用的制冷剂有氨、R22、R134a等，其中氨具有较大的毒性，且易燃、易爆；R22无色、无味、不燃烧、不爆炸；R134a易溶于水，如果遇到很少水分就会发生“镀铜”现象；故本设计选用R22作为制冷剂。

3）冷凝器的类型

冷凝器是制冷系统的主要热交换设备之一。冷凝器可采用不同的冷却介质，通常根据其所采用的冷却介质和冷却方式的不同，将其分为三种形式：空冷式冷凝器、水冷式冷凝器、蒸发式冷凝器和淋水式冷凝器。常用的水冷式冷凝器有卧式壳管式冷凝器、立式壳管式冷凝器和套管式冷凝器等形式，水冷式冷凝器由于传热效率高，目前在国内工业制冷系统中国得到了广泛的应用。其中卧式壳管式冷凝器优点：①结构紧凑，体积比立式壳管式的小；②传热系数比立式壳管式冷凝器的大；③冷却水进出口温差大，耗水量少；④室内布置、操作比较方便。立式壳管式冷凝器的缺点：传热系数低，进出口温差小、耗水量大，室外布置、需设较高的操作平台；套管式冷凝器的缺点;冷却水流动阻力大，紧凑性差，清洗困难。综上所述，本设计采用卧

式壳管式冷凝器的水冷式冷凝器。

4）蒸发器的类型

蒸发器在制冷系统中是产生冷效应的低压换热器，对外输出能量。它依靠制冷剂液体的蒸发来吸收被冷却介质的热量，是制冷系统中的主要换热设备。蒸发器的类型很多，按制冷剂在蒸发器内的充满度及蒸发情况进行分类，主要有三种：干式蒸发器、再循环式蒸发器和满液式蒸发器。再循环式蒸发器多用于大型的液泵供液和重力供液氨系统或低温环境试验装置；氟利昂卧式壳管式蒸发器的缺点:①当载冷剂为盐水时，若盐含量降低或盐水泵意外停泵，盐水可能会在管中冻结而引起管子破裂，若壳体内的温度变化而降到0℃以下，管内水可能会冻结，引起管子破裂；②当蒸发压力比较低是，液体在壳体内的静液柱使底部温度升高，传热温差减少，对于使用与润滑油互溶的氟氯昂制冷剂时，难以回油；③制冷剂充注量大；④用于船舰时，由于船体的摆动造成液面波动，可能引起压缩机冲缸事故。干式蒸发器与满液式蒸发器相比，有一下特点：①当使用与润滑油互溶的制冷剂R11、R22等时，只要管内制冷剂的流速不大于4m/s，就可以将润滑油带回压缩机；②充注的制冷剂量比较少，只为管内容积的40%左右，约为满液式蒸发器的1/3~1/2或更少；③对于载冷剂为水的蒸发器，蒸发温度在0℃附近时，不致发生冻结事故，而且载冷剂在管外，冷量损失少；④可以使用热力膨胀阀供液，比使用浮球阀简单可靠。综上所述，本设计选用干式蒸发器。干式蒸发器又分为干式壳管式蒸发器、板式换热器、冷却空气型干式蒸发器，由于板式换热器的传热

效率比较高，故选用板式换热器的干式蒸发器。

3、计算制冷机房总冷负荷，确定冷损失附加系数

（总冷负荷不知道这样计算行不）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系统本身和供冷系统的冷损失。用户实际所需的制冷量应由空调、冷冻或工艺有关方面提出，而冷损失一般可用附加值计算。对于直接供冷系统一般附加5%~7%，对于间接供冷系统一般附加7%~15%。本设计为间接供冷系统，故选用10%的冷损失附加系数。即总冷负荷为396kw。

4、确定制冷系统各参数，并进行制冷循环热力计算

1）制冷参数确定

（温差都是我自己根据范围估的，不知道如何说明）本设计蒸发器传热温差△t o=5℃，冷凝器传热温差△t k=8℃，过热度t1=5℃，过冷度t g1=5℃，空调温度t c=10℃，冷却水温度t w=28℃，则蒸发温度t o=t c-△t o=5℃，冷凝温度t k=t w+△t k=36℃。

2）制冷循环热力计算

由上可知，蒸发温度t o=5℃，冷凝温度t k=36℃，制冷剂为R22，制冷量Q0=396kw。

根据R22的热力性质表和压焓图，查出各主要状态点的参数值见下表。

状态点比焓h

（kj/kg）

压力

P/MPa

比体积v

（m3/kg）

状

态

点

比焓h

（kj/kg）

压力

P/MPa

比体积v

（m3/kg）

1

406.8 0.581 0.0405 3 244.18 1.384 2 435.5 1.384 4 205.72 0.581 ①单位制冷量

kg /kj 08.20172.205-8.406h -h q 210===

②单位容积制冷量

3m /kj 49650405

.008.201v q q 10v === ③制冷剂质量流量

s /9694.108

.201396q q 00m kg Q === ④ 理论比功

kg /kj 7.298.406-5.435h -h w 120===

⑤ 理论功率

kw P 49.587.299694.1w q 0m 0=⨯==

⑥ 体积流量

s /m 0798.00405.09694.1v q q 31m v =⨯==

⑦ 制冷系数

77.67

.2908.201w q 000===ε ⑧ 冷凝器单位热负荷

g 191.32kj/k 244.18-5.435h -h q 32k ===

⑨ 冷凝器热负荷

kw 79.3769694.132.191q q m k k =⨯==Q

⑩ 热力完善度