制冷系统设计步骤

设计任务和已知条件
根据要求，在武汉地区，以风机盘管为末端装置，冷冻水温度为7 C,空调回水温度为11 C，总制冷量为400KV y冷却水系统选用冷却塔使用循环水。

制冷压缩机型号及台数的确定
1、确定制冷系统的总制冷量
制冷系统的总制冷量，应该包括用户实际所需要的制冷量, 以及制冷系统本身和
供冷系统冷损失，可按下式计算:
式中2――制冷系统的总制冷量（Kvy
2――用户实际所需要的制冷量（Kvy
A——冷损失附加系数。

一般对于间接供冷系统，当空调制冷量小于174KW寸, A=0.15〜0.20 ;当空调制冷量为174〜1744KW寸，A=0.10~0.15 ；当空调制冷量大于1744KW时，A=0.05~0.07 ；对于直接供冷系统, A=0.05~0.07。

2、确定制冷剂种类和系统形式根据设计的要求，选用氨为制冷剂并且采用间接供冷方式。

3、确定制冷系统设计工况
确定制冷系统的设计工况主要指确定蒸发温度、冷凝温度、压缩机吸气温度和过冷温度等工作参数。

有关主要工作参数的确定参考《制冷工程设计手册》进行计算。

确定冷凝温度时，冷凝器冷却水进、出水温度应根据冷却水的使用情况来确定。

①、冷凝温度（^亡）的确定
从《制冷工程设计手册》中查到武汉地区夏季室外平均每年不保证度（C）
对于使用冷却水塔的循环水系统，冷却水进水温度按下式计算:
.1 =/. 1 » =28.2 F 3 = 31.2 C
式中L——冷却水进冷凝器温度（C）；
――当地夏季室外平均每年不保证50h的湿球温度（C）；
冷却水出冷凝器的温度G（C），与冷却水进冷凝器的温度及冷凝器的形式有关。

按下式确定:50h的湿球温
皿」一一安全值，对于机械通风冷却塔，加」=2〜4C。

选用立式壳管式冷凝器心=5+ （2~4）=31.2+3=34.2 C
注意：心通常不超过35 C。

系统以水为冷却介质，其传热温差取4〜6C，则冷凝温度为
fc=L+(4~6) = 34.2 + 5.8=40c 式中J——冷凝温度（C）o
②、蒸发温度（f叮的确定蒸发温度是制冷剂液体在蒸发器中汽化时的温度。

蒸发温度的高低取决于被冷却物体的温度及传热温差，而传热温差与所采用的载冷剂（冷媒）有关。

系统以水为载冷剂，其传热温差为4-6 C，即
5 =t一(4〜6)=7-5 = 2c
式中一一载冷剂的温度（C）o
一般对于冷却淡水和盐水的蒸发器，其传热温差取拉=5Co
③、过冷温度（4）的确定在冷凝压力下，制冷剂液体的过冷温度与冷凝温度的差值，称为过冷度。

是否采用过冷应进行全面的经济技术分析。

对于一般的空气调节用制冷装置，不采用液体过冷；对于大型的蒸发温度较低
（fy—5C）的制冷装置，在条件许可时使用液体过冷。

对于本设计系统，^=2C，因此不采用液体过冷，即J
④、压缩机吸气口温度（的确定压缩机的吸气温度根据管道中的传热情况，或根据标准规定的过热度确定。

通常儿鼻+耳=2 + 6工S c 式中对于一般氨压缩机，加X =7 c
⑤、制冷系统理论循环p-h图根据绘制的p-h图查表求得各状态参数:
确定压力：几"应"4用戸严⑷5795刊
妬=147了财仏官h讦、65（旧F畑赵=毎=弓90.247tJ7耘
⑥、制冷系统热力计算
⑴、单位质量制冷量（里0）的计算
⑵、单位容积制冷量（9,）的计算
⑶、制冷剂质量流量（9™）的计算
⑷、单位理论压缩功（肌）的计算
⑸、
P
压缩机所需的理论功率（久）的计算
=o°c。

比容:
甘1 = 029肿ffcg巾=0.10勺护f 昌焓值:
热力计算中已经求得单位容积制冷量
£ =36859聚门沪
逆卡诺循环制冷系数:
热力完善度:
4、选择制冷压缩机和电动机
① 、压缩机形式的选择
② 、压缩机制冷量的计算
查《制冷工程设计手册》选择压缩机，选用 4V —12.5型压缩机，其设备规格参数 等列于设备清单中，其理论输气量 m 遊好『A ，根据压缩机的理论输气量不变 的原则计算所选定压缩机在设计工况下的制冷量，压缩机设计工况下的制冷量
可由压缩机的理论输气量 G 甘涉，乘以设计工况下的输气系数 丄和单位容积
制冷量来确定，即
从《制冷工程设计手册》查得设计工况下的输气系数 丸=0.769
③ 、压缩机台数的选择
⑹、 压缩机吸入制冷剂蒸汽的体积流量
⑺、 制冷系数（勺）的计算
⑻、 单位冷凝负荷（％）的计算
⑼、 冷凝器热负荷（0门的计算
⑽、 热力完善度（吓）的计算
的计算
压缩机台数应根据总制冷量来确定: 式中——压缩机台数（台）；
每台压缩机设计工况下的制冷量（0）。

因此，选择两台4V—12.5型压缩机
④、压缩机级数的选择
压缩机级数应根据设计工况的冷凝压力与蒸发压力之比来确定。

一般若以氨为制冷剂，当P」P用时，应采用单级压缩机；当久伉处时，则应采用两级压缩机。

对于本设计制冷系统中，罠严⑷5.7⑸4（53.34". 19 ，因此，本设计制冷系统米用单级压缩。

⑤、压缩机轴功率及配用电动机功率的计算
⑴、计算压缩机的质里输气里（务）
⑵、计算压缩机的理论功率（R）
⑶、计算压缩机的指示功率（6
从《制冷工程设计手册》查得指示效率％二°应5 指示功率
⑷、计算压缩机的轴功率（匕）
⑸、计算配用电动机功率（尸）
⑥、配用电动机的校核计算
选用压缩机空调工况下配用电动机功率75KW
75KW>53.27KW符合要求。

⑦、压缩机汽缸套冷却水量（葺d）的计算
冷凝器的选择计算
1、冷凝器的选择原则
冷凝器的选择取决于当地的水温、水质、水源、气候条件，以及压缩机房布置要
求等因素。

一般在冷却水水质较差、水温较高、水量比较充足的地方，宜采用立式冷凝器。

武汉地区冷却水温较高，所以选用立式壳管式冷凝器。

2、冷凝器热负荷计算
冷凝器热负荷可按下式计算: 式中2—冷凝器的热负荷（Kvy 町—压缩机实际排气的比焓（KJ/Kg）
rn—压缩机的指示效率3、冷凝器传热面积计算4—冷凝器的传热面积（A^2）O 庄一冷凝器的传热系数［阳心「幻］.
A-—制冷剂与冷却介质之间的对数平均温度立式壳管式氨制冷剂冷凝器K=700〜800W^必）0 丄一裕量取10%- 15% 由压缩机配套的冷凝器LN —120可知，其传热面积为120仃＞109.648山满足要求。

4、冷凝器冷却水量的计算:
5、冷却塔冷却水量计算:
四、蒸发器的选择计算
1、蒸发器的选择原则蒸发器形式的选择，应根据制冷剂和载冷剂的种类，以及空调系统处理室的结构形式而确定。

若空气处理室使用水冷式表面冷却器，以氨为制冷剂时，宜采用卧式壳管式蒸发器。

所以，本设计制冷系统中采用卧式壳管式蒸发器。

2、蒸发器传热面积计算
2皿
7-2
a、传热温差:
b、传热系数: K查《制冷技术》P156表8〜2 知：K为500〜550 此处取K
=540
4空=竺匹/攻屏畑》540x6.81
C、传热面积:
考虑到10%〜15% 的富裕量A c(s)= 119.65 X (1+ 0.15 ) = 137.5975 m
由压缩机配套的冷凝器DWZ—150可知，其传热面积为150仃＞137.5975 满足要求。

3、载冷剂水循环量计算:
五、其它辅助设备的选择计算
1、贮液器的选择计算贮液器的容积按制冷剂循环量进行计算，但最大贮存量应不超过每小时制冷剂总
循环量的1/3〜1/2 0同时，应考虑当环境温度变化时，贮液器内的液体制冷剂因受
热膨胀造成的危险，鼓其贮存量一般不超过整个容积的70%〜80%
贮液器的容积按下列公式计算: 由配套的ZA—1.5B可知其容积为：1.5 启〉1.279 互满足要求。

2、油氨分离器的选择计算
D >牌乜二Mx0.769x2S3xQ.10y 二如油分离器筒体直径：V刖⑷ V
3.14x0.29 x0.t；x3600 压缩机配套的YF—40直径为273mm>215 mm满足要求。

3、气液分离器的选择计算
配套的AF —80桶体直径为：400mm > 392.33 mm 满足要求。

4、集油器的选择计算
集油器的选择是根据经验，当冷冻站的制冷量为300〜600 KW 时，选用219mm
5、不凝性气体分离器的选择计算一般的，一个系统只选配一台空气分离器，当冷冻站标准工况下的制冷量小于63KW寸，宜采用一台小号（桶体直径为108mm空气分离器。

根据以上条件可知:
KF—32B满足要求。

六、设备清单
序号名称单位型号规格数量
1 制冷压缩机台4V-12.5 Q=1OOOOOKal/h 2
2 配套电动机台JR91-6 P=75KW 1
3 立式冷凝器台LN-120
F=120^°
1
4 卧式蒸发器台DWZ-150
F=150^^1
汽液分离器的桶体直径按下列公式计算:
的集油器一台。

型号为: JY—200。

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七、制冷机房布置方案的确定及说明
制冷机房的布置见系统设计图纸。

八、制冷系统设计图纸
武汉地区400KW 氨制冷系统A-A 剖面图（2号图纸）
附录:
1、压缩机规格表
1、 武汉地区400KW 氨制冷系统平面图（2号图纸）
2、 3、 武汉地区400KW 氨制冷系统系统图（1号图纸）
九、 参考文献
1、 《建筑环境与设备工程专业用制冷技术》
李树林主编 机械工业出版社
2、 《空气调节设计手册》 中国建筑工业出版社
3、 《制冷工程设计手册》 中国建筑工业出版社
4、 《氨制冷系统附属设备》 大连冰山集团
5、 « 125系列氨制冷压缩机》
大连冰山集团
2、冷凝器规格表
3、蒸发器规格表
4、贮氨器规格表
5、不凝性气体分离器规格表
6、氨液分离器规格表
7、氨油分离器规格表
8、集油器规格表。