空气调节用制冷技术课程设计..

1设计概述

该课程设计设计的是重庆某办公楼空调机房设计。

重庆某办公楼空调系统冷负荷为2000KW，冷冻水供水温度为7℃，回水温度为12℃，采用独立空调制冷机房。根据计算的冷负荷，确定方案，布置制冷机房，完成系统方案设计；确定系统运行参数，主要是冷冻水、冷却水的工作温度、流量、压力等，进行热力计算；选择冷水机组型号，绘制制冷系统工艺流程图和制冷机房平、剖面草图；选择其他辅助设备如冷冻水泵、冷却水泵、除污器、冷却塔等；确定管道直径，进行水力计算；

2设计依据

2.1原始数据

该设计为重庆市某办公楼的空调机房设计，设计参数见表2-1

表2-1 基本参数

2.2制冷剂的选择

制冷剂是制冷装置中进行循环制冷的工作物质，又称为“工质”。制冷剂的样式有很多种主要分为有机化合物（氟利昂）、无机化合物、混合溶液三大类，每一类中的制冷剂又有很多种。

2.2.1氟利昂

氟利昂是饱和碳氢化合物卤族衍生物的总称，是20世纪30年代出现的一类合成制冷剂，它的出现解决了对制冷剂有了各种要求的问题。本设计使用到的制冷剂为R22型制冷剂。

氟利昂22（R22或HCF22）化学性质稳定、无毒、无腐蚀、无刺激性、并且不可燃，广泛用于空调用制冷装置，特别是房间空调器和单元式空调器几乎均采用此种制冷剂，它也可满足一些需要-15℃以下较低蒸发温度的场合。

R22是一种良好的有机溶剂，易于溶解天然橡胶和树脂材料；虽然对一般高分子化合物几乎没有溶解作用，但能使其变软、膨胀和起泡，故制冷压缩机的密封材料和采用制冷剂制冷却的电动机的电器绝缘材料，应采用耐腐蚀的氯丁橡胶、尼龙和氟塑料等。另外R22在温度较低时与润滑油有限溶解，且比油重，故需采取专门的回油措施。

由于R22属于HCFC 类制冷剂，对大气臭氧层稍有破坏作用，其ODP=0.034，GWP=1900，我国将在2030年淘汰R22。

2.3确定制冷系统的设计工况

确定制冷系统的设计工况主要指确定蒸发温度0t 、冷凝温度k t 、压缩机吸气温度1t 和过冷温度g t 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。

2.3.1蒸发温度（0t ）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，另外蒸发温度还与蒸发器的型式有关。选用满液卧式蒸发器，蒸发温度0t 比冷冻水出口温度低2~3℃，取0t =5℃。

2.3.2冷凝温度（k t ）的确定

从《制冷工程设计手册》中查到重庆地区夏季室外平均每年不保证50h 的湿球温度s t =26.5 ℃

本制冷系统采用直流式冷却水系统，冷却水进水温度按下式计算：

5.261==s s t t ℃

冷却水出冷凝器的温度2s t ，与冷却水进冷凝器的温度及冷凝器的形式有关。选用立式壳管式冷凝器，其冷却水进出口温差为4~7℃。考虑最不利情况，其进、出口水温差取5℃，则：

5.3155.26512=+=+=s s t t ℃

系统以水为冷却介质，冷凝温度k t 比冷却水进口温度1s t 高约7~14℃，比出口温度2s t 高约2~4℃，综合考虑，取冷凝温度k t =33.5℃。

2.3.3过冷温度（g t ）的确定

是否采用过冷应进行全面的经济技术分析。节流前液体的过冷可在系统中设置再冷却器，或当系统中使用卧式壳管式冷凝器时，增大冷凝器的传热面积5%-10%来实现，一般会提高制冷循环的经济性，但会增加设备的投资，所以要考虑具体条件，合理选择过冷度。一般情况下，过冷温度比冷凝温度低3~5℃，这里取过冷度为4℃，所以

5.2945.334=-=-=k g t t ℃

2.3.4压缩机吸气口温度（1t ）的确定

压缩机的吸气温度一般与制冷剂种类、吸气管的长短和保温情况有关。以氟利昂为制冷剂的制冷系统一般希望有一定的吸气过热度，一则可以提高循环的经济性，同时避免液击事故的发生，保证系统正常运行。氟利昂过热度为8~15℃，这里取11℃。故：

161101=+=t t ℃

2.3.5制冷系统理论循环lgp-h 图

根据绘制的p-h 图查表求得各状态参数：

状态点 温度（℃） 绝对压力（Mpa ） 比焓（kg/KJ ） 比熵（kg/(KJ ·k)） 比容（m ³/kg ）

1 8 0.641 407.9 1.740 0.037 1’ 5 0.584 406.9 1.744 0.040

2 36 1.389 415.5 1.704 0.0168 2’ 33.5 1.321 415.1 1.706 0.018

3 33.5 1.321 241.8 1.142 — 3’ 30 1.192 236.6 1.125 —

4

5 0.584 206.0 1.021 — 4’

5

0.584

206.0

1.021

—

2.3.6制冷系统热力计算

（1）单位质量制冷量（0q ）的计算

0q =41h h -= 407.9-206.0=201.9 kJ/kg （2）单位容积制冷量（v q ）的计算

037.09

.201'

1

0==

v q q v =5456.76kJ/m ³ （3）制冷剂质量流量（R M ）的计算

9

.2012000

0=

=

o R q Q M =9.91kg/s （4）制冷剂的体积流量（R V ）的计算

76

.54562000

0=

=

v R q Q V =0.367m3/s （5）压缩机所需的理论功率（th P ）的计算

)(12h h M P R th -==9.91×(415.5—406.9)=8.6kw

（6）制冷系数（0ε）的计算

6

.89

.20100

=

th P q ε=23.48 （7）单位冷凝负荷（k q ）的计算

'32h h q k -==415,5—236.6=178.9kJ/kg

（8冷凝器热负荷（k Q ）的计算

k R k q M Q ==9.91×178.9=1772.9 kw

（9）逆卡诺循环制冷系数（'c ε）的计算

5

5.265

2730

0'-+=

-=

T T T k c ε=12.9

（10）热力完善度（η）的计算

9.1291

.9'

0==

c

εεη=0.77 2.4制冷压缩机和电动机的选择

制冷压缩机是蒸汽压缩式制冷装置的一个重要设备。制冷压缩机的形式很多，根据工作原理不同，可分为两大类：容积式制冷压缩机和离心式制冷压缩机。

2.3.1压缩机的类型

目前，用于大中型制冷系统的压缩机主要有三种，分别为活塞式制冷压缩机、螺杆式制冷压缩机、离心式制冷压缩机。三种制冷压缩机的特点和适用条件见表2-2。