制冷技术课程设计参考资料

前言

本次课程设计我的设计题目为首都体育馆冰球场制冷系统设计。在设计的初级阶段，我从图书馆借阅了大量的关于人工冰场的相关资料，进行翻阅、查找和记录进行了制冷系统设计方案的论证。且在整个设计中，我进行了制冷系统冷负荷计算，管道的计算和设备的选型计算。其中制冷系统冷负荷计算包括对流换热负荷、对流传质负荷、太阳辐射负荷、地下传热负荷、冻冰负荷的计算。通过设备的选型绘制了制冷系统原理图。在绘制图纸的过程中，我对制冷系统、制冷系统的原理，流程，各部件及相关的阀门，自控元件以及制图符号有了全方面的了解。

第一部分方案论证

一、气象条件：

北京地区：

北纬：39о48，

东经：116о28，

夏季通风温度：30。C

夏季通风日平均温度为：28。C

室外计算相对湿度最热日平均：77%

夏季通风：63%

二、方案确定并论证：

制冷方案设计是计算单位依据设计任务书而提出的初步设想，是一个关键的环节，制冷装置使用效果的好坏都与所选用的制冷方案有着密切的关系，如果确定的制冷方案不当，会给体育馆的冰球场建造带来不应有的经济损失和操作管理不便。因此，在确定方案时，应根据冰球场使用性质，

规模，和投资限额，工艺要求，冷却水水质，水温和水量，制冷装置所处环境，室外空气温湿度等进行确定，并从购进，实用，发展，经济等诸方面出发，选择最佳的设计方案。

1、制冷剂的选择：

直接蒸发式制冷系统的工质可用氨，或R22，而氟利昂很就将被淘汰，我们建议在本次设计中不使用，又考虑到冰球场的初投资与运行管理费用，在本次设计中制冷系统采用氨作为制冷剂，因该种制冷剂在购进方面比较容易，且价格低廉，在经济性上大大的提高了。

2、冷凝器类型的确定：

冷凝器类型有多种，应根据制冷装置所处的环境，冷却水水质，水温和水量来进行确定。根据北京地区的气象环境等因素，确定本次设计采用立式壳管式冷凝器，由于它具有冷凝效果好，对水质的要求不高，清洗方便，安装于室外，以及占地面积小等优点，而广为大中小各型氨制冷装置所采用，一般在具有充足水源，水质较差的地区均采用立式壳管式冷凝器。

第二部分负荷计算

一、冰场负荷设计条件：

冰场面积：F=61X30=1830m2.

室内温度：22℃。

室内湿度：60%、

冰面温度：-5℃。

冰场内部排管蒸发温度：-15℃。

冻冰速度：12h内冻成40mm厚的冰。

二、计算冰场热负荷：

1、对流换热负荷

q c=αC x(t a－t b)

=3.5X（22+5）

=94.5W/m2

其中:α

C

—对流热系数，2.2W/m2. ℃

t

a

—空气温度，+22℃。

t

b

—冰面温度，-5℃。

2、对流传质负荷

q F=σx(d a－d b)x10-3xr

=2.39X(9.8-2.69)X10-3X2836X10-3

=48.1W/m2

其中:σ—传质系数，σ=2.39x10-3Kg/m2.S

d

a

—空气含湿量，9.8g/Kg。

d

b

—冰温下饱和空气含湿量，2.69g/Kg;

r—凝结和凝固潜热，冰温-5℃时水蒸汽的

r=2836X 10-3J/Kg;

3、太阳辐射负荷：

q r=AJ h=0W/m2

其中：A—对太阳的辐射的吸收系数，冰层吸收率与冰场面层的颜色，冰的颜色和粗糙度有关，目前国内外的取值范围为0.3～～0.5，从实测负荷分析，推荐0.45～～0.55。

J

h —水平面太阳辐射强度，J

h

可以从当地气象台原始观测值统

计确定。

注：此掏设计为室内冰场，没有太阳辐射，故辐射热负荷q r=0W/m2.

4、地下传热负荷：

q a=Kx(t g－t p)

=0.23X(22+5)

=6.21W/m2.

其中:k—地下层传热系数，k=0.23W/m2. ℃

—地温，+22℃。

t

g

—排管温度，-5℃。

t

p

5、冻冰负荷：

q i=bρh/Δt

=0.001X9.17X618X103/1.2

=131.18W/m2

其中:b—每次浇冰厚度，0.001m;

ρ—冰的密度，917kg/m3

h—水冷却并结冰热量，80℃水冷却，结冰至-5℃放出的热量

h=618X103J/kg

Δt—每次浇水冻结时间，1.2h;

6、冰场单位面积热负荷

q F= q c+q m +q r+ q g+ q i

=94.5+48.1+0+6.21+131.18

=262.49W/m2

7、冰场冷负荷：

Q= q F XF

=262.49X1830

=480.3567KW

8、冰场设计负荷：

Qˊ= 1.15XQ

=552.41KW

第三部分设备选型：

一、压缩机的选型：

1、作用：

（1）从蒸发器中吸出蒸汽，以保证蒸发器内一定的蒸发压力。

（2）提高压力。以创造在较高温度下的冷凝条件。

（3）输送制冷剂是制冷剂完成制冷循环。

2、选型：

冰场设计负荷552.41KW。因考虑管路的冷损失和备用，附加7%，即552.41X1.07=591KW，可查《制冷工艺设计》表3—4中，可选三台8AS —12.5型压缩机，其标准制冷量224.19X3=732.57KW。符合设计要求。

二、冷凝器的选型：