制冷设备选型计算概述

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 ④ 按压缩冷凝机组的性能选择
QB
Vb Vj
q0Vb q0Vj
Qj
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 tm的方法
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
fN
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。
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。
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。
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，
➢ 半封闭压缩机
主要用R22、R502、R404A、R407C、R134a、R290、R600a 和CO2制冷工质
❖ 机房气液分离器
D
4qV t 3600
❖ 库房气液分离器
D 4qmv0
3600
第三节 辅助设备的选 型计算
三、节流机构
➢ 节流机构的作用是为蒸发器提供适量的制冷剂液体，同 时又维持系统高、低压侧的压力差，保证蒸发器中适宜 的蒸发压力。
（1）常用节流机构
手动调节的节流装置—手动膨胀阀； 用制冷剂蒸气过热度调节的节流装置—包括热力膨胀阀 及电子膨胀阀等； 不能调节的节流装置—恒压膨胀阀和毛细管等； 浮球调节阀。
低的地区；
第二节 换热设备的选 型计算
（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
t m
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
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 )
➢ 外平衡式热力膨胀阀则通过外平衡管，将蒸发器出口的制 冷剂压力传递给感应元件，用于蒸发器管路较长、管内制 冷剂流动阻力较大及带有分液器的场合。
① 热力膨胀阀的型式选择可按照表3-28中规定的压力损失值 来确定，当压力损失小于规定值时采用内平衡式，反之， 采用外平衡式。
② 多个热力膨胀阀的并联使用方法
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
Hale Waihona Puke Baidu
t1 t2
t
' 2
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
第三节 辅助设备的选型计算
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
（1）低压循环贮液器容积
① 下进上出系统
V (0.2VP 0.6Vh qV b ) / 0.7
②上进下出系统
V (Vz 0.6Vh ) / 0.5 D 4qV t
（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
➢ 气液分离器的作用是使混合的气体和液体制冷剂进行 分离，按照不同的蒸发系统分别设置，并按设置位置 的不同，分为机房气液分离器和库房气液分离器。
❖ 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
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 2.3 lg
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。
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 。
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。
第二节 换热设备的选 型计算
2.选型计算 （1）蒸发器传热面积F
F Q0 Q0 Kt qF
① 蒸发器的传热温差△t
❖ 直接冷却：传热温差为被冷却空气温度与制冷剂蒸发温 度之差
❖ 间接冷却：传热温差可按对数平均温差进行计算 。
t
t m
t1 t 2 ln t1 t0
t2 t0
② 蒸发器的传热系数K
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
制冷装置设计
制冷设备选型计算
❖ 本文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、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，
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：
面上的污垢系数、传热管的材质等因素所支配。 表3-10 氟里昂冷凝器的K与qF值选取范围
冷凝器种类
传热系数 [W/（m2·K）]
单位面积热负荷 qF（W/m2）
备注
水冷式冷凝器
空气冷却式冷 凝器
卧式（翅片管） 800~900
套管式
1100
强制通风式 24~28
自然对流式 5.8~9.3
4500~5000 3500~4000 240~280
中间冷却器用于双级或多级压缩制冷系统中，用来 降低低压级的排气温度，使高压液体进一步过冷， 以提高制冷系统的产冷量。 通过计算内部蛇形盘管的冷却面积和筒体直径来选 型。 中间冷却器的选择应满足两个条件：
气体通过中间冷却器横截面的流速应满足气液分离的作 用，一般流速不大于（0.5～0.8）m/s； 传热面积应满足液体制冷剂过冷的要求，且盘管内的流 速不大于0.4～0.7m/s。
➢ 全封闭型活塞式压缩机
主要用R22、R404A、R407C、R134a和R600a等制冷工质
（2）双级活塞式压缩机 （3）压缩机组
第一节 制冷压缩机的选型计算
2.选型计算 （1）单级压缩机的选型计算
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
Q j v1
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
第一节 制冷压缩机的选型计算 图3-7 NH3/CO2复叠式制冷系统
第二节 换热设备的选 型计算
一、冷凝器的选型计算 （一）结构形式的选择
（1）风冷式冷凝器
➢ 风冷式冷凝器—适用于水源极为缺乏或不能用水冷的场合
（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
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
➢ 低压循环贮液器是用制冷剂泵强制供液制冷系统的重要 设备，起着容纳贮存制冷剂液体供给制冷剂泵，调节对 蒸发器的供液和气液分离，保证压缩机安全地运行。
➢ 热力膨胀阀是根据蒸发器出口的制冷剂蒸气的过热度的 大小，成比例地调节阀的开度，改变制冷剂进入蒸发器 的流量，以达到改变制冷量的目的。
第三节 辅助设备的选 型计算
（1）热力膨胀阀的型式选择
➢ 内平衡式热力膨胀阀是通过阀体内部的通道，将膨胀阀出 口（即蒸发器进口）的制冷剂的压力传递给感应元件，适 用于管内流动阻力较小的小型蛇管蒸发器。
（2）应用
第三节 辅助设备的选 型计算
1.热力膨胀阀
➢ 热力膨胀阀是反应敏捷、应用最广泛的节流元件，可自 动调节阀的开度，其控制的方法取决于蒸发器出口上的 制冷剂蒸气的过热温度和蒸发器中制冷剂的压力。
➢ 热力膨胀阀的阀体应垂直布置在蒸发器入口的水平管路 上，感温包放置在蒸发器出口的水平管路上，温包应与 回气管路充分接触，以便更好地感受管内的制冷剂蒸气 的温度 。
式中： Q qmw cp (t1 t2 )
G－被冷却水的质量流量（kg/s）； Cp－被冷却水的比热容（KJ/kg·K）； t1、t2－分别是被冷却水的进出口温度（℃）。
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
（2）水泵的选型
① 根据冷却塔的热负荷确定循环水量，
Ø 通常冷却塔的冷却能力在（0.15 m3/h）/（kW热负 荷）～（0.2 m3/h）/（kW热负荷）之间（或是 0.68m3/h～0.91m3/h/冷却塔吨）。
第三节 辅助设备的选型 计算
Δtm =5℃ Δtm =5℃
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：
四第、二节回热换式热热设备交的换选器型的计选算型 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。
第二节 换热设备的选型计算