冷水机组课程设计最终版

Harbin Institute of Technology

课程设计说明书（论文）

课程名称：制冷空调设备与设计

设计题目：55KW冷水机设计

院系：能源科学与工程学院

班级：1102104

设计者：

学号：

指导教师：

设计时间：2014年12月22日

哈尔滨工业大学

哈尔滨工业大学课程设计任务书

*注：此任务书由课程设计指导教师填写

目录

第1章系统热力计算 (1)

1.1给定条件 (1)

1.2 热力计算所对应的压焓图以及参数列表 (1)

1.3 热力计算过程 (1)

第2章压缩机选型 (3)

2.1 压缩机概述 (3)

第3章蒸发器的设计与计算 (3)

3.1 蒸发器概述 (3)

3.2 设计方案确定 (3)

3.3 设计条件确定 (3)

3.4 制冷剂与载冷剂流量计算 (3)

3.5 结构初步规划 (4)

3.6 计算管外水的表面传热系数 (4)

3.7 计算管内沸腾表面换热系数 (5)

3.8 计算阻力及传热 (6)

3.9 传热系数与热流密度 (6)

3.10 计算传热面积 (7)

第4章冷凝器的设计与计算 (8)

4.1 有关温度参数及冷凝热负荷确定 (8)

4.2 翅片管簇结构参数选择及计算 (8)

4.3 进行传热计算 (9)

4.4 风机的选择计算 (11)

参考文献…………………………………………………………………………… .11

第1章系统热力计算

对冷水机组进行热力计算的目的是为了进一步确定设计冷凝器,蒸发器以及压缩机选型所需要的技术参数。

1.1给定条件

已知技术参数和设计要求：

1、冷负荷：55kw，

2、制冷剂：R22，

3、风冷冷凝器：进风干球温度：≥35℃,出风干球温度：≤43℃

4、冷凝温度：50℃

5、出水温度5℃,进水10℃，

6、环境温度35℃。

另外,经过查阅《冷水机组标准与工程规范》，确定了其他几个重要的参数，蒸发器传热温差一般为2-3℃，本设计取3℃，液体过热度为5℃，液体过冷度为5℃。

1.2 热力计算所对应的压焓图以及参数列表

系统工作所对应的压焓图如下：

图1-1 系统压焓图

查R22热力性质表[1]，得各状态点的参数如下表：

点号P（MPa）t(℃) h(kJ/kg) V(m3/kg)

0 0.54 2 405

1 0.54 7 410 0.048

2 1.9 70.9 450

3 1.9 45 260

4 0.54 2 260

1.3热力计算过程

1) 压力比：

0k

p p =

∏=1.9 3.520.54

=……………………………………（1-1） 2) 单位质量制冷量：

014q h h 410260150kJ/kg

=-=-=…………………………（1-2）

3) 单位容积制冷量：

0v 1q 150q 3125kJ/kg v 0.048=

==………………………………（1-3）

4) 理论比功：

021w h h 45041040kJ /kg

=-=-=……………………… （1-4）

5) 制冷系数：

00q 150 3.75w 40COP =

==……………………………………（1-5）

6) 冷凝器单位热负荷：

k 23q h h 450260190kJ/kg

=-=-=………………………… （1-6）

7) 所需工质流量：

0m 0Q 55q 0.37kg /s q 150=

==…………………………………（1-7）

8) 冷凝器单位热负荷：

k 23q h h 450260190kJ/kg

=-=-=……………………… （1-8）

9) 所需工质流量：

0m 0Q 55

q 0.37kg /s q 150=

==……………………………（1-9）

10) 实际输气量：

s 3v m 1q q v 0.370.0480.01776m /s

=⋅=⨯=……………（1-10）

11) 压缩机消耗的理论功率：

0m 0p q w 0.374014.8kW

=⋅=⨯=……………………（1-11）

12) 冷凝器热负荷：

k m k Q q q 0.3719070.3kW

=⋅=⨯=……………………（1-12）

第2章 压缩机选型

2.1压缩机概述

压缩机为制冷系统中的核心设备，只有通过它将电能转换为机械功，把低温低压气态制冷剂压缩为高温高压气体，才能保证制冷的循环进行。根据蒸气压缩的原理，压缩机可分为容积型和速度型两种基本类型。目前主要使用的是容积型压缩机。容积式压缩机靠改变工作腔的容积，将周期性吸入的定量气体压缩。主要分为两类：活塞式和回转式。

综合比较各厂家产品，本设计选择的是涡旋式压缩机。根据循环参数，实际输气量为0.01776 m 3/s=63.9 m 3/h;选择美国谷轮公司生产的ZR310KC-TWD-522型号压缩机，压缩机额定功率为18.39kw ，排气量71.43 m 3/h 。

第3章 蒸发器的设计与计算

3.1 蒸发器概述

对于制冷系统，蒸发器是一种吸热设备。蒸发器的作用是利用液态制冷剂在低压下蒸发（沸腾），转变为蒸气并吸收被冷却介质的热量，达到制冷目的。因此蒸发器是制冷系统中制取冷量的输出冷量的设备。

3.2 设计方案确定

采用壳管式干式蒸发器，顺流换热，制冷剂在管侧蒸发，载冷剂在壳侧被冷却，为提高载冷剂的流速以强化传热，壳侧一般装有折流板。

3.3 设计条件确定

制冷剂： R22 载冷剂： 水

换热量： 055φ=kW

制冷剂：蒸发温度： 0t 2=℃ 0p 0.54=Mpa 0h 405=KJ/kg 进口： 4t 2=℃ 4p 0.54=Mpa 4h 260=KJ/kg 出口： 1t 7=℃ 1p 0.54=Mpa 1h 410=KJ/kg 载冷剂：进口温度： 1t 10=水℃

出口温度： 2t 5=水℃