7.5HP制冷机组设计计算

7.5HP制冷机组设计计算

30HP制冷机组设计计算

3.制冷机组技术参数的计算

该试验箱所需最低制冷温度为-65℃，蒸发器、冷凝蒸发器的传热温差都取为5℃，水冷凝器的传热温差取为7℃，即蒸发温度=-70℃。

冷凝器用水冷，环境温度取为32℃，冷凝温度Tk=40℃

3.1中间温度的确定：

中间温度即复叠制冷机组冷凝蒸发器的平均温度，其表征高温级工质蒸发温度和低温级工质冷凝温度的大小。中间温度的选取直接影响高温级和低温级部分的效率，也直接关系到整个复叠机组的制冷效率。中间温度的确定应根据制冷系数最大和各个压缩机压力比大致相等的原则。前者对能量利用最经济，后者对压缩机气缸工作容积的利用率较高。按各级压力比大致相等的原则来确定中间温度，根据迈勒普拉萨特公司，低温复叠机组的中间温度（低温段冷凝温度）：T m=（T c*T e）0.5-0.5ΔT+0.125ΔT2/（T c*T e）0.5

其中，ΔT-冷凝蒸发器传热温差，K；

T c-冷凝温度，K；

T e-蒸发温度，K；

所以：T m=（203*313）0.5-0.5*8+0.125*82/（203*313）0.5=-24℃.

选择高温级蒸发温度为-25℃，低温级的冷凝温度取为-20℃。

R23：蒸发温度：-70℃；冷凝温度：-20℃；吸气温度-30℃，过热度40℃R404a：蒸发温度：-25℃；冷凝温度：40℃；吸气温度-15℃，过热度10℃

3.2 制冷系统制冷量计算

3.2.1 R23单位制冷量q0=h1-h4

在-70℃时，蒸发压力为0.194MPa，h1=330.62 KJ/kg；

-20℃时，冷凝压力为1.4015 MPa，h4=h3=168.76 KJ/kg；

q0=330.62 KJ/kg-168.76 KJ/kg=161.86 KJ/kg。

查得-30℃，0.194 MPa条件下，质量体积v1=0.14419 m3/kg，h1a=358.33 KJ/kg

单位容积制冷量q v = q0 / v1 = 161.86 / 0.14419 m3/kg

= 1122.55KJ/m3

R23的冷凝热负荷：

Q k=q k*q m

本机组要求制冷量为15kw，则：

质量流量q m=Q/(h1-h4)=15kw/161.86 KJ/kg=0.0927kg/s

单位冷凝热负荷：q k=h2a-h3

h2a=398.94 KJ/kg（40℃，1.4015 MPa）

q k=h2a-h3=398.94 KJ/kg-168.76 KJ/kg=230.18 KJ/kg

R23冷凝热负荷: Q k= q k* q m =230.18 KJ/kg *0.0927kg/s=21.34kw 由1到1a过热过程中，

Q回热=（h1a-h1）*q m =（358.33-330.62）KJ/kg * 0.0927kg/s=2.57kw 所以，需要高温级压缩机提供的冷量为：

Q冷凝=21.34-2.57=18.77kw

R23的logP-h图上查的，P1=0.194Mpa，由P1=0.194Mpa的延长线与t1= -30℃的等温线的交点即为压缩机吸入状态1a的状态，此时熵值S1=1.847 KJ/kg，压缩机出口状态由1a的等熵线与P3=P2=1.4015 MPa的交点得出。h2=423.54 KJ/kg。

所以，低温级预冷负荷：

Q预冷=（h2-h2a）*q m=（423.54-398.94）KJ/kg * 0.0927kg/s=2.28kw

3.2.2 R404a制冷剂

对于R404a循环来说，其制冷量相当于R23的冷凝热负荷.查R404a热力性质表：

-25℃时，蒸发压力为0.2499MPa，h1=353.41 KJ/kg；

40℃时，冷凝压力为1.8157 MPa，h4=263.20 KJ/kg；

q0=353.14 -263.2 =89.94 KJ/kg

-15℃，0.2499MPa条件下，v1=0.08262m3/kg，h1b=361.45 KJ/kg R404a单位容积制冷量：

q v = q0 / v1 = 89.94 / 0.08262 = 1088.60 KJ/m3

R404a的logP-h图上查的，P1=0.2499Mpa，由P1=0.2499Mpa 的延长线与t1= -15℃的等温线的交点即为压缩机吸入状态1b的状态，此时熵值S1=1.659 KJ/kg，压缩机出口状态由1的等熵线与P3=P2=1.8157 MPa的交点得出。h2=403.71 KJ/kg。

R404a单位冷凝热负荷：q k=h2-h3=403.71-263.20=140.51 KJ/kg q m=Q/(h1-h4)=18.77/89.94KJ/kg=0.209kg/s

R404a冷凝热负荷：

Q404a= q m * q k=0.209kg/s*140.51KJ/kg=29.37kw

3.3. 选择制冷压缩机

根据制冷压缩机的单位排气量和环境试验箱的总耗冷量及需要

的单位制冷量来选择制冷机组。

对于R23压缩机：

压缩机排气量为：v=Q总/qv，m3/h；

V=15*3600/(1122.55 KJ/m3)=48.10m3/h。

对于R404a压缩机：

V=18.77kw*3600/( 1088.60 KJ/m3)=62.07m3/h 由比泽尔半封闭压缩机样本查出，4PCS-10.2Y的排气量为48.5m3/h。其在R23设计工况下制冷量为：

Q R23=48.5m3/h*1122.55 KJ/m3=15.12kw，大于15kw

由比泽尔半封闭压缩机样本查出，4J13. 2Y的排气量为63.5m3/h。其在R404a设计工况下的制冷量为：

Q R404a=63.5 m3/h*1088.60 KJ/m3=19.20kw>18.77kw。