1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)鄭州輕工業(yè)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 200kw空調(diào)用水冷冷水機(jī)組設(shè)計(jì)學(xué)生姓名 王 曉 寧 專業(yè)班級(jí) 建環(huán)07級(jí)1班 學(xué) 號(hào) 2 院 （系） 機(jī)電工程學(xué)院 指導(dǎo)教師(職稱) 李 春 艷(副教授) 完成時(shí)間 2011 年 5 月27日 目 錄 TOC o 1-3 h z u 200kw空調(diào)用水冷冷水機(jī)組設(shè)計(jì)摘 要建筑能耗在發(fā)達(dá)國家國民經(jīng)濟(jì)的總能耗中所占比例達(dá)到20%30%，而空調(diào)系統(tǒng)能耗將占建筑能耗的45%50%，6作為空調(diào)系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，冷水機(jī)組性能的好壞直接影響

2、著空調(diào)系統(tǒng)的能耗。為盡可能的降低能耗就對(duì)冷水機(jī)組的性能提出了相關(guān)要求。為降低能耗提高制冷系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，本文通過對(duì)不同制冷劑及制冷循環(huán)的對(duì)比，選定了適用于空調(diào)用水冷冷水機(jī)組的制冷循環(huán)。同時(shí)介紹了冷水機(jī)組重要組成部件：壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流閥及輔助設(shè)備的型式及其特點(diǎn)，并且綜合其優(yōu)缺點(diǎn)及限制條件，選定適合系統(tǒng)循環(huán)的各個(gè)部件，然后將選好的各部件組成水冷冷水機(jī)組，完成適用于200kw空調(diào)用水冷冷水機(jī)組設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞 空調(diào)用/水冷/制冷循環(huán)/冷水機(jī)組/設(shè)計(jì)THE DESIGN OF 200KW COLD WATER CHILLERUNIT OF AIR CONDITION ABSTRACTNation

3、al building energy consumption in developed countries the proportion of the total energy consumption 30% to 20%, while the air conditioning energy consumption equipment, chillers, direct impact on the performance the energy consumption of air conditioning systems. To reduce the energy consumption as

4、 much as possible the performance of the proposed chiller has been required. Refrigeration system to reduce energy consumption to improve the economy, through the different refrigerants and refrigeration cycle contrast, selected water cold water for air conditioning refrigeration unit. Chillers also

5、 introduced important components: compressor, condenser, evaporator, throttle and auxiliary equipment of the type and characteristics, and the combination of its advantages and disadvantages and limitations, selected for the various parts of the system cycle, and then The composition of selected wat

6、er-cooled chiller components to complete the cold water for 200kw Air conditioning water chiller design. KER WORDS air conditioning，water cooling，refrigeration cycle，chiller design 1 前言1.1 現(xiàn)狀隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和工業(yè)自動(dòng)化水平的快速提高，制冷空調(diào)設(shè)備在國民經(jīng)濟(jì)各部門和人民生活中應(yīng)用日益廣泛。在所有能耗中，建筑能耗占有很大的比例，而在建筑能耗中，空調(diào)制冷用電的上升勢(shì)頭尤為迅猛，有資料表明，我國現(xiàn)階段住宅每

7、平米的能耗是相同氣候條件下發(fā)達(dá)國家的3倍左右，因此建筑節(jié)能也就成為了節(jié)能工作中最有潛力的領(lǐng)域之一。大型公共建筑節(jié)能的最主要任務(wù)是空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能,冷水機(jī)組是空調(diào)系統(tǒng)的最主要用能部分，冷水機(jī)組的性能的好壞直接影響冷水機(jī)組的能耗，有必要對(duì)冷水機(jī)組的運(yùn)行性能進(jìn)行科學(xué)的評(píng)價(jià)，使冷水機(jī)組處于高效的運(yùn)行，降低能耗。冷水機(jī)組的運(yùn)行性能通常用COP作為評(píng)價(jià)指標(biāo),COP是指單位耗電量能提供的制冷量，其值越高,機(jī)組的效率越高，因此，COP很直觀地反映了冷水機(jī)組的整體運(yùn)行性能。在實(shí)際運(yùn)行中,中央空調(diào)冷水機(jī)組大部分時(shí)間都處于部分負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，傳統(tǒng)的用COP描述冷水機(jī)組性能常采用的方法是將COP擬合成負(fù)荷率的函數(shù)。這種方法

8、有其不足，它認(rèn)為冷水機(jī)組的COP只與負(fù)荷率有關(guān)，而與機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行工況無關(guān)，比如冷卻水溫度、冷凍水溫度等。實(shí)際上，冷水機(jī)組的性能不僅與所處的環(huán)境有關(guān)，還與它的實(shí)際運(yùn)行工況有關(guān)。因此，有必要考慮其他因素的影響，更科學(xué)的研究冷水機(jī)組的運(yùn)行性能。1.2 存在問題中國正處于工業(yè)化過程中，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)能源的依賴要比發(fā)達(dá)國家大得多，社會(huì)發(fā)展受到資源約束的矛盾日益突出。近幾年來，我國電力生產(chǎn)增長迅猛，據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國有21個(gè)省市區(qū)采取了拉閘限電的措施來保證基本的電力供應(yīng)，而隨著空調(diào)的進(jìn)一步普及，冷水機(jī)組已日漸成為能耗大戶。同時(shí)由于冷水機(jī)組的使用時(shí)間比較集中，造成巨大電力供應(yīng)的峰谷差別，造成高峰時(shí)的供不應(yīng)求，低

9、谷時(shí)的電力閑置浪費(fèi)。在我國許多城市，在夏季用電高峰時(shí)期，都出現(xiàn)了由于用電緊張而導(dǎo)致拉閘限電；近幾年來供電部門被迫實(shí)施強(qiáng)制性錯(cuò)峰用電措施，影響了居民的正常生活和企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營。中國是世界上的能耗大國，每年消耗約14億噸的標(biāo)煤，電能75%來源于煤，SO2、NOX、CO2等污染物的排放量已到必須治理的程度。我國東部的大部分地區(qū)都受到酸雨的威脅。我國的酸雨和其他環(huán)境污染，一年損失大約是國民生產(chǎn)總值的1.6%，節(jié)能是減少污染的有效措施之一。現(xiàn)在全球變暖，臭氧空洞，自然災(zāi)害不斷都已嚴(yán)重威脅到人類的生存。1.3 發(fā)展趨勢(shì)由于冷水機(jī)組耗能較大，制冷劑造成溫室效應(yīng)和全球變暖，其市場(chǎng)市場(chǎng)占有率已略有下降，針對(duì)此現(xiàn)

10、象變頻等其他節(jié)能技術(shù)和尋找新的環(huán)保型的制冷劑是冷水機(jī)組發(fā)展的主要趨勢(shì)。1.4 設(shè)計(jì)方向針對(duì)運(yùn)行中冷水機(jī)組存在的問題，在接下來的設(shè)計(jì)中，應(yīng)著重在以下方面做出該進(jìn)：冷水機(jī)組設(shè)計(jì)嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范設(shè)計(jì)；在冷水機(jī)組設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)著重節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，通過不同制冷系統(tǒng)循環(huán)對(duì)比確定能效比高的制冷循環(huán)；在制冷機(jī)組設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選用自動(dòng)化程度較好的零部件，使系統(tǒng)的自動(dòng)化程度較高，滿足家用水冷冷水機(jī)組運(yùn)行的需要；制冷劑的選用應(yīng)充分考慮制冷劑性質(zhì)對(duì)環(huán)境及商品的影響，保證商品的經(jīng)濟(jì)性。2 冷水機(jī)組設(shè)計(jì)方案的論證2.1 制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)制冷系統(tǒng)是利用逆向循環(huán)的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，通過能量補(bǔ)償，使制冷劑在循環(huán)中不斷地從溫度較低的被冷卻對(duì)

11、象中吸收熱量，并向溫度較高的冷卻介質(zhì)排放熱量。 2.1.1 制冷方法8現(xiàn)在市場(chǎng)大部分冷水機(jī)組采用蒸汽壓縮式制冷。蒸汽壓縮式制冷中液體蒸發(fā)制冷以流體為制冷劑，通過一定的機(jī)械設(shè)備構(gòu)成制冷循環(huán)，可以對(duì)被冷卻對(duì)象進(jìn)行連續(xù)制冷，是制冷技術(shù)中應(yīng)用最主要的方法。本系統(tǒng)采用單級(jí)蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)。單級(jí)蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)是由壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥、蒸發(fā)器組成，用管道將它們連接成一個(gè)密封的系統(tǒng)。在蒸發(fā)器內(nèi)處于低溫低壓的制冷劑液體與被冷卻對(duì)象發(fā)生熱交換，吸收被冷卻對(duì)象的熱量而汽化。產(chǎn)生的低壓蒸氣被壓縮機(jī)吸入，經(jīng)壓縮后以高壓排出。壓縮機(jī)排出的高壓氣態(tài)的制冷劑進(jìn)冷凝器，被常溫的冷卻水或空氣冷卻，凝結(jié)成高壓液體。高壓液體

12、流經(jīng)膨脹閥時(shí)節(jié)流，變成低壓低溫的氣、液兩項(xiàng)混合物，進(jìn)入蒸發(fā)器，其中的液態(tài)制冷劑在蒸發(fā)器中蒸發(fā)制冷，產(chǎn)生的低壓氣體再次被壓縮機(jī)吸入。如此周而復(fù)始，不斷循環(huán)。62.2 冷水機(jī)組的設(shè)計(jì)2.2.1 冷水機(jī)組的分類6冷水機(jī)組是生產(chǎn)冷水的制冷裝置，廣泛應(yīng)用于空調(diào)工程和生產(chǎn)工藝中。根據(jù)冷水機(jī)組所用的動(dòng)力種類不同分為電力驅(qū)動(dòng)冷水機(jī)組和熱力驅(qū)動(dòng)冷水機(jī)組。電力驅(qū)動(dòng)冷水機(jī)組又多是采用蒸汽壓縮制冷原理的冷水機(jī)組，又稱為蒸汽壓縮式冷水機(jī)組；熱力驅(qū)動(dòng)冷水機(jī)組多是采用吸收式制冷原理的冷水機(jī)組，又稱為吸收式冷水機(jī)組。壓縮式冷水機(jī)組根據(jù)所用的壓縮機(jī)的種類不同可分為活塞式、螺桿式、離心式和渦旋式冷水機(jī)組等。根據(jù)其冷凝器的冷卻方式

13、的不同又可分為水冷式、風(fēng)冷式和蒸發(fā)冷卻式冷水機(jī)組。根據(jù)使用的制冷劑種類不同又可分為氟利昂冷水機(jī)組和氨冷水機(jī)組。模塊化冷水機(jī)組通常采用活塞式制冷壓縮機(jī)，所以也屬于活塞式冷水機(jī)組，但具有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)獨(dú)特，系統(tǒng)構(gòu)成方便的特點(diǎn)。吸收式冷水機(jī)組根據(jù)熱源方式不同可分為蒸汽型、熱水型和直燃型冷水機(jī)組。根據(jù)所用工質(zhì)不同可分為氨吸收式和溴化鋰吸收式冷水機(jī)組。根據(jù)熱能利用程度不同又可分為單效和雙效吸收式冷水機(jī)組。根據(jù)各換熱器的布置情況分為單筒型、雙筒型和三筒型吸收式冷水機(jī)組。根據(jù)應(yīng)用范圍又分為單冷型和冷熱水型吸收式冷水機(jī)組。2.2.2 各種冷水機(jī)組的優(yōu)缺點(diǎn)2.2.2.1 活塞式冷水機(jī)組優(yōu)點(diǎn)：1) 用材簡單，可用一般金

14、屬材料，加工容易，造價(jià)低 2) 系統(tǒng)裝置簡單，潤滑容易，不需要排氣裝置3) 采用多機(jī)頭，高速多缸，性能可得到改善缺點(diǎn)：1) 零部件多，易損件多，維修復(fù)雜，維護(hù)費(fèi)用高 2) 壓縮比低，單機(jī)制冷量小 3) 單機(jī)頭部分負(fù)荷下調(diào)節(jié)性能差，卸缸調(diào)節(jié)不能無極調(diào)節(jié) 4) 屬上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，振動(dòng)較大5) 單位制冷量重量指標(biāo)較大2.2.2.2 螺桿式冷水機(jī)組優(yōu)點(diǎn)：1) 結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)動(dòng)部件少，易損件少，僅是活塞式的十分之一，故障率低 2) 圓周運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)無“喘振”現(xiàn)象，噪音低，振動(dòng)小3） 壓縮比可高達(dá)20，EER值高4） 調(diào)節(jié)方便，可在10%到100%范圍內(nèi)無極調(diào)節(jié)，部分負(fù)荷效率高。5） 體積小，重量輕

15、，可做成立式全封閉大容量機(jī)組6） 對(duì)濕沖程不敏感7） 屬正壓運(yùn)行，不存在外氣侵腐蝕問題缺點(diǎn)：1） 價(jià)格比活塞式高 2） 單機(jī)容量比離心式小，轉(zhuǎn)速比離心式低3） 潤滑油系統(tǒng)較復(fù)雜，耗油量大4） 大容量機(jī)組噪聲比離心式高5） 要求加工精度和裝配精度高2.2.2.3 離心式冷水機(jī)組優(yōu)點(diǎn)：1） 葉輪轉(zhuǎn)速高，輸氣量大，單機(jī)容量大 2） 易損件少，工作可靠，結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，振動(dòng)小，噪聲低3） 單位制冷量重量指標(biāo)小4） 制冷劑中不混有潤滑油，蒸發(fā)器和冷凝器的傳熱性能好5） EER值高，理論值可達(dá)6.996） 調(diào)節(jié)方便，可在10%到100%范圍內(nèi)無極調(diào)節(jié)缺點(diǎn)：1） 單機(jī)壓縮機(jī)在低負(fù)荷時(shí)會(huì)出現(xiàn)“喘振”現(xiàn)象，

16、在滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn) 2） 對(duì)材料強(qiáng)度，加工精度和制造質(zhì)量要求嚴(yán)格3） 當(dāng)運(yùn)行工況偏離設(shè)計(jì)工況時(shí)效率下降較快，制冷量隨蒸發(fā)溫度降低而減少幅度比活塞式快4） 離心負(fù)壓系統(tǒng)，外氣易侵入，有產(chǎn)生化學(xué)變化腐蝕管路的危險(xiǎn)2.2.2.4 渦旋式冷水機(jī)組優(yōu)點(diǎn)：1） 效率高，振動(dòng)小，噪聲低2） 結(jié)構(gòu)簡單，體積小。重量輕，易損件少，可靠性高缺點(diǎn)：1） 由于需要高精度的加工設(shè)備和精確的調(diào)心裝置和技術(shù)，制造成本和價(jià)格比活塞式高 2） 冷量范圍較小，適用于小型中央空調(diào)工程2.2.2.5 模塊化冷水機(jī)組優(yōu)點(diǎn)：1） 系活塞式和螺桿式的改良型，它是由多個(gè)冷水單元組合而成 2） 機(jī)組體積小，重量輕，高度低，占地小 3） 安裝簡單

17、，無需預(yù)留安裝孔洞缺點(diǎn)：1） 價(jià)格較貴 2） 模塊片數(shù)一般不宜超過8片，否則冷凝器和蒸發(fā)器水側(cè)流動(dòng)阻力過大2.2.3 冷水機(jī)組類型的確定綜合以上冷水機(jī)組的特點(diǎn)、現(xiàn)在市場(chǎng)的發(fā)展方向以及自己課題的相關(guān)要求，本課題選用螺桿式冷水機(jī)組。2.3 制冷劑2.3.1 制冷劑的要求8制冷劑根據(jù)其不同的使用場(chǎng)合有著不同的要求，通常需要滿足下列要求：1) 制冷劑的熱力性質(zhì)好。要求工質(zhì)在相同的工作條件（即相同的環(huán)境溫度和制冷空間溫度）下，用同樣的輸入功率，產(chǎn)生較大的制冷量。2) 制冷劑具有適宜的飽和壓力和壓力比。在工作溫度范圍內(nèi)，其蒸發(fā)壓力不要低于大氣壓力，否則容易使空氣進(jìn)入制冷系統(tǒng)，致使制冷機(jī)的制冷能力下降，功耗

18、增加。此外，其冷凝壓力不宜過高，否則會(huì)導(dǎo)致設(shè)備笨重。冷凝壓力和蒸發(fā)壓力比也不宜過大，否則會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)排氣溫度過高和往復(fù)式壓縮機(jī)輸氣系數(shù)降低。3) 對(duì)容積式壓縮機(jī)，希望有較大的單位體積制冷量 ，這有利于減小壓縮機(jī)的尺寸；對(duì)離心式壓縮機(jī)，因過小的尺寸反而會(huì)造成制造上的困難，故需要單位體積制冷量較小的制冷機(jī)。2.3.2 常用制冷劑212.3.2.1 氨, R-717 氨(NH3)被認(rèn)為是一種效率最高的天然制冷劑。它是一種今天仍在使用的“原始”制冷劑。多用于正位移壓縮機(jī)的蒸氣壓縮過程。 ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)34將其分類為B2 制冷劑 (毒性高低可燃). ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)15要求對(duì)氨制冷站有特殊的安全考慮。

19、盡管在商業(yè)空調(diào)也使用很多，但氨在工業(yè)制冷上的應(yīng)用更廣泛些。2.3.2.2 二氧化碳, R-744 二氧化碳(CO2)是一種天然制冷劑. 它在19世紀(jì)末20世紀(jì)初停止使用，現(xiàn)在正在研究重新對(duì)它的使用。用于蒸氣壓縮循環(huán)正位移壓縮機(jī)。在32 時(shí)CO2的冷凝壓力超過6MPa，這是一個(gè)挑戰(zhàn)。而且，CO2的臨界點(diǎn)很低，能效差。盡管如此，仍可能有一些應(yīng)用，如復(fù)疊制冷，CO2將是有用的。 2.3.2.3 烴類物質(zhì) 丙烷(R-290)和異丁烷(R-600a),以及其他氫碳物質(zhì),能夠在蒸氣壓縮過程中作為制冷劑使用。在北歐，大約有35%的制冷機(jī)使用氫碳物質(zhì)。它們毒性低且能效高，但容易燃燒。后者嚴(yán)重限制了它們?cè)诒泵赖?/p>

20、使用，因受現(xiàn)今安全規(guī)范的制約。2.3.2.4氯氟碳族 (CFC族) 氯氟碳族(CFC族)有許多物質(zhì)，但在空調(diào)中最常用的是R-11、R12、R-113和R-114. CFC族到20世紀(jì)中葉時(shí)已經(jīng)普遍使用。發(fā)達(dá)國家在1995應(yīng)蒙特利爾議定書的要求停止了CFC族的生產(chǎn)。在發(fā)展中國家它們?nèi)员簧a(chǎn)和使用（按時(shí)間表將很快淘汰）。它們用于蒸氣壓縮過程的所有型式的壓縮機(jī)中。常用CFC族物質(zhì)都穩(wěn)定、安全（從制冷劑標(biāo)準(zhǔn)的角度看）、不可燃且能效高。不幸的是，它們破壞臭氧層。2.3.2.5 氫氯氟碳族 (HCFC族) 氫氯氟碳族(HCFC族)幾乎和CFC族同時(shí)出現(xiàn)。 HCFC-22是世界上使用最廣泛的制冷劑。HCFC

21、-123是CFC-11的過渡替代制冷劑。它們用于蒸氣壓縮過程的所有型式的壓縮機(jī)中。 HCFC-22能效高，被分類成A1 (低毒不燃). HCFC123能效高，被分類成B1 (高毒不燃).和CFC族一樣, 這些制冷劑按蒙特利爾議定書的要求將逐步淘汰。在發(fā)達(dá)國家已被限量生產(chǎn)且很快將減產(chǎn)。發(fā)展中國家也有一個(gè)淘汰時(shí)間表，但淘汰時(shí)限延長。2.3.2.6 氫氟碳族(HFC族) 氫氟碳族(HFC族)是相對(duì)較新的制冷劑，因CFC族的淘汰將日益受到關(guān)注。HFC族制冷劑無臭氧消耗潛值(ODP=0). HFC-134a是CFC-12和R-500的替代制冷劑. 它們用于蒸氣壓縮過程的所有型式的壓縮機(jī)中。 常用HFC族

22、制冷劑能效高被分類成A1 (低毒不燃).但對(duì)全球變暖有影響。 表 21 制冷劑常用性質(zhì)制冷劑化學(xué)名稱化學(xué)式分子量安全分組大氣壽命(年)ODPGWP11三氯一氟甲烷CCl3F137.4A1501380012二氯二氟甲烷CCl2F2120.9A11021810022一氯二氟甲烷CHClF286.5A112.1.055150032二氟甲烷CH2F252A25.60650123二氯三氟乙烷CHCl2CF3153B11.4.0290125五氟乙烷CHF2CF3120A132.602800134a1,1,1,2-四氟乙烷CF3CH2F102A114.601300245a1,1,2,2,3-五氟丙烷CHF2

23、CH2CF3134.05B18.80820290丙烷CH3CH2CH344A3100404aR-125/143a/134a (44/52/4)A13260407CR-32/125/134a(23/25/52)A101530410AR-32/125 (50/50)A101730500R-12/152a (73.8/26.2)A1.746010507aR-125/143a (50/50)A1600丁烷CH3CH2CH2CH358.1A3100717氨NH317B2N/A00718水H2O18A1N/A05011611650116116水冷式3.53.63.553.65壓縮機(jī)類型螺桿式離心式機(jī)組制冷

24、量 kW11611623023011631163水冷式3.653.753.854.54.72.4.3 壓縮機(jī)種類的確定結(jié)合以上壓縮機(jī)種類的優(yōu)缺點(diǎn),本課題200KW的制冷量要求及市場(chǎng)上已經(jīng)廣泛應(yīng)用的R134a制冷劑的壓縮機(jī)種類,確定本冷水機(jī)組選用單螺桿式壓縮機(jī)。且與選用的螺桿式冷水機(jī)組相吻合。2.5 冷凝器冷凝器的功能是把由壓縮機(jī)排出的高溫高壓制冷劑蒸汽冷凝成液體制冷劑，把制冷劑在蒸發(fā)器中吸收的熱量以及與壓縮機(jī)功率相當(dāng)?shù)臒崃恐团湃胫車h(huán)境（水或空氣等）中。冷凝器是制冷裝置中的熱交換設(shè)備，即放熱設(shè)備，是制冷系統(tǒng)中的四大主要設(shè)備之一。2.5.1 水冷式冷凝器的分類水冷式冷凝器是以水作為冷卻介質(zhì)，靠

25、水的溫升帶走冷凝熱量。冷卻水一般循環(huán)使用，但系統(tǒng)中需設(shè)有冷卻塔或涼水池。由于水的溫度比較低，所以采用水冷式冷凝器可以得到較低的冷凝溫度。水冷式冷凝器按其結(jié)構(gòu)形式又可分為殼管式冷凝器、套管式冷凝器和焊接板式冷凝器，常見的是殼管式冷凝器和套管式冷凝器。2.5.1.1 立式殼管式冷凝器立式冷凝器的冷卻水自上通入管內(nèi)，吸熱后排入下部水池，而高壓氣態(tài)制冷劑從冷凝器外殼的中部進(jìn)入管束外部空間，冷凝后的液體沿管外壁流下，積于冷凝器的底部，從出液管流出。2.5.1.2 臥式殼管式冷凝器12它與立式冷凝器有相類似的殼體結(jié)構(gòu)，主要區(qū)別在于殼體的水平安放和水的多路流動(dòng)。臥式冷凝器不僅廣泛地用于氨制冷系統(tǒng)，也可以用于

26、氟利昂制冷系統(tǒng)，但其結(jié)構(gòu)略有不同。氨臥式冷凝器的冷卻管多采用光滑無縫鋼管，而氟利昂臥式冷凝器的冷卻管一般采用低肋銅管。這是由于氟利昂放熱系數(shù)較低的緣故。值得注意的是，有的氟利昂制冷機(jī)組一般不設(shè)貯液筒，只采用冷凝器底部少設(shè)幾排管子，兼作貯液筒用。 臥式殼管冷凝器的優(yōu)點(diǎn)是傳熱系數(shù)較高，冷卻水用量較少，操作管理方便，但是，對(duì)冷卻水的水質(zhì)要求較高。目前大、中型氟利昂和氨制冷裝置普遍采用這種冷凝器。2.5.1.3 套管式冷凝器套管式冷凝器是有不同直的管子直接套在一起，并彎成螺旋形或蛇形的一種水冷換熱器。該換熱器外套一般為無縫鋼管。制冷劑的蒸氣從上方進(jìn)入內(nèi)外管之間的空腔，在內(nèi)管外表面上冷凝，液體在外管底部

27、依次下流，從下端流入貯液器中。冷卻水從冷凝器的下方進(jìn)入，依次經(jīng)過各排內(nèi)管從上部流出，與制冷劑呈逆流方式。這種冷凝器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，便于制造，價(jià)格便宜且因系單管冷凝，介質(zhì)流動(dòng)方向相反，故傳熱效果好，當(dāng)水流速為12m/s時(shí)傳熱系數(shù)可達(dá)800kcal/(m2h)。其缺點(diǎn)是金屬消耗量大，而且當(dāng)縱向管數(shù)較多時(shí)，不僅傳熱管內(nèi)流體的流動(dòng)阻力較大。更由于下部的管子會(huì)充有較多的液體，使傳熱面積不能充分利用。另外緊湊性差，清洗困難，并需大量連接彎頭。因此，這種冷凝器在氨制冷裝置中已很少應(yīng)用，多用于制冷量小于40kw的小型氟利昂制冷機(jī)組中。2.5.1.4 焊接板式冷凝器板式換熱器是由一組不銹鋼波紋金屬板疊裝焊接而

28、成，板上的四孔分別為冷熱兩種流體的進(jìn)出口，在板四周的焊接線內(nèi)，形成傳熱板兩側(cè)的冷熱流體通道，在流動(dòng)過程中通過版壁進(jìn)行熱交換。兩種流體在流道內(nèi)形成逆流流動(dòng)，而板片表面制成的各種形狀形成了旺盛湍流強(qiáng)化了傳熱。由于板式換熱器具有體積小、重量輕、傳熱效率高、可靠性好、加工過程簡單等優(yōu)點(diǎn)，近年來得到廣泛應(yīng)用。但是也存在內(nèi)容積小、難以清洗、內(nèi)部滲漏不易修復(fù)等缺點(diǎn)，在使用時(shí)要加以注意。2.5.2 冷凝器類型選擇對(duì)于水冷冷水機(jī)組，常用的水冷冷凝器有套管式和臥式殼管式冷凝器，其中臥式殼管式冷凝器結(jié)傳熱系數(shù)較高，冷卻水用量較少，操作管理方便，但是，對(duì)冷卻水的水質(zhì)要求較高。目前大、中型氟利昂和氨制冷裝置普遍采用這種

29、冷凝器。一般來說，臥式殼管式冷凝器的水耗量比套管式冷凝器的水耗量要大，但清洗相對(duì)方便。在冷水機(jī)組中，制冷量相對(duì)較大，應(yīng)優(yōu)先選用臥式殼管式冷凝器。在此選用臥式殼管式冷凝器較為合適，故選擇臥式殼管式冷凝器。2.6 蒸發(fā)器類型選擇蒸發(fā)器的形式很多，按照載冷劑的不同可分為冷卻空氣和冷卻各種液體的蒸發(fā)器。根據(jù)供液方式的不同，蒸發(fā)器可分為以下四種：滿液式蒸發(fā)器、非滿液式蒸發(fā)器、循環(huán)式蒸發(fā)器和淋激式蒸發(fā)器。這里主要介紹滿液式蒸發(fā)器。非滿液式蒸發(fā)器根據(jù)冷卻介質(zhì)的不同可分為冷卻液體干式蒸發(fā)器和冷卻空氣干式蒸發(fā)器（直接蒸發(fā)式空氣冷卻器）。冷卻液體干式蒸發(fā)器主要有干式殼管蒸發(fā)器和焊接板式蒸發(fā)器，而焊接板式蒸發(fā)器的結(jié)

30、構(gòu)和焊接板式冷凝器相似這里不再詳細(xì)介紹。2.6.1 干式殼管蒸發(fā)器8干式殼管蒸發(fā)器的構(gòu)造和滿液式殼管蒸發(fā)器相似，主要區(qū)別在于：制冷劑在管內(nèi)流動(dòng)，被冷卻液體在管束外部空間流動(dòng)，筒體內(nèi)橫跨管束裝有若干隔板，以加液體橫掠管束的流速。干式蒸發(fā)器按照管組的排列方式不同可分為直管式和U形管兩種。直管式蒸發(fā)器由于載冷劑側(cè)的對(duì)流換熱系數(shù)較高，一般不用外肋管，多采用光管或具有螺旋形微內(nèi)肋的高效蒸發(fā)器作為傳熱管。U形管干式殼管蒸發(fā)器采用U形管作為傳熱管，一個(gè)管口為進(jìn)液端，另一管口為出氣端，由此構(gòu)成了載冷劑為二流程的殼管式結(jié)構(gòu)。它只需要一個(gè)將制冷劑進(jìn)出口分隔開的端蓋，這有利于消除材料因溫度變化而引起的內(nèi)應(yīng)力，延長其

31、壽命，而且傳熱效果較好，但不宜采用內(nèi)肋管。2.6.2 直接蒸發(fā)式空氣冷卻器直接蒸發(fā)式空氣冷卻器按照空氣的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分為自然對(duì)流和強(qiáng)制對(duì)流兩種形式。自然對(duì)流形式常用于冰箱、冷藏柜、冷藏車、冷藏庫等處。采用氨制冷系統(tǒng)，多為滿液式或循環(huán)式；采用氟利昂系統(tǒng)多為非滿液式或循環(huán)式。由于空氣側(cè)為自然對(duì)流，故這種冷排管的傳熱系數(shù)很低。為了增強(qiáng)傳熱，在簡冷式冰箱的冷凍室、空調(diào)機(jī)組、冷藏庫及除濕機(jī)等處多采用強(qiáng)制對(duì)流式的直接蒸發(fā)式空氣冷卻器。強(qiáng)制對(duì)流式蒸發(fā)器與自然對(duì)流蒸發(fā)器相比，具有傳熱效果好，結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，在冷凍、空調(diào)設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。在此選用強(qiáng)制對(duì)流空氣冷卻式蒸發(fā)器，簡稱為表面式蒸發(fā)器。3 冷水機(jī)組的設(shè)計(jì)計(jì)算

32、3.1 系統(tǒng)的熱力計(jì)算3.1.1原始資料及參數(shù)的確定3.1.1.1 原始資料（1） 制冷量： 200kw（2） 制冷量輸出方式： 輸出冷媒水冷媒水進(jìn)口溫度： 12 冷媒水出口溫度： 7（3） 冷凝器冷卻方式： 強(qiáng)制對(duì)流水冷冷卻水進(jìn)口溫度： 32冷卻水出口溫度： 36（4） 控溫精度： 2（5） 氣候環(huán)境類型： 空氣干球溫度32、空氣濕球溫度23.7（6） 使用環(huán)境溫度： 035（7） 使用環(huán)境相對(duì)濕度： 85（8） 電源： 380 V 50Hz3.3.1.2 各狀態(tài)點(diǎn)參數(shù)的確定2(1) 壓縮機(jī)的名義制冷量為200kw。冷凝溫度:蒸發(fā)溫度：其中：水冷式冷凝器：冷卻液體的蒸發(fā)器：取 T0=3K T

33、K=4K 那么蒸發(fā)溫度 冷凝溫度 取過熱度3K過冷度5K(取有效過熱、過冷)循環(huán)的lgp-h圖如圖3-1所示圖3-1系統(tǒng)循環(huán)的壓焓圖（2）各點(diǎn)參數(shù)值表3-1 R134A各點(diǎn)的狀態(tài)參數(shù)參數(shù)t/ocp/kPav/(m3/kg)h/(kJ/kg)s/( kJ/kgk)04.003380.06036400.81.7246173380.06131403.51.73432s46.7410170.01231426.771.8555340.0010170.256.431.1897435.0010170.00086249.081.1897543380.01409249.081.1773.1.2 熱力計(jì)算由表3-

34、1中各狀態(tài)點(diǎn)的參數(shù)進(jìn)行以下熱力計(jì)算單位質(zhì)量制冷量 單位理論功 制冷劑循環(huán)質(zhì)量流量 實(shí)際輸氣量輸氣系數(shù)取=0.85壓縮機(jī)理論輸氣量壓縮機(jī)理論功率壓縮機(jī)指示功率（取壓縮機(jī)指示效率為i=0.8）壓縮機(jī)軸功率（取機(jī)械效率m=0.9）壓縮機(jī)電機(jī)即輸入功率（取電動(dòng)機(jī)效率mo=0.88）3.2 壓縮機(jī)的選擇及制冷劑流量校核3.2.1 壓縮機(jī)選擇表3-2 HY螺桿式壓縮機(jī)性能參機(jī)型HY-110WHY-150WHY-190WHY-230WHY-290WHY-300WHY-400WHY-470W制冷量Kw110150190230290360400470運(yùn)行控制方式PLC可編程控制器全自動(dòng)控制制冷劑R22（R133

35、4a R407c）電源380v/50HZ型式5-5非對(duì)稱半封閉單螺桿壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)方向順時(shí)針數(shù)量1臺(tái)啟動(dòng)類型Y-啟動(dòng)轉(zhuǎn)速（r/min）2960參量調(diào)節(jié)0-25%-50%-75%-100%或無極調(diào)節(jié)輸入功率Kw2532.5394859.57582.598額定電流A43.556.567.983.5103.5130.5143.6170.5理論輸氣量m3/h170220296358379402440486吸氣管直徑mm80100100100100125125150排氣管直徑mm6565808080100100125注：冷凝溫度、蒸發(fā)溫度7 /45由表3-2知可選用單螺桿式制冷壓縮機(jī)。額定制冷量為230kW

36、，電動(dòng)機(jī)輸出功率為48kW，理論輸氣量358m3/h，均能滿足設(shè)計(jì)工況的要求。3.2.2 壓縮機(jī)校核3.2.2.1 壓縮機(jī)實(shí)際工況：制冷量230kW冷凝溫度：45 冷凝壓力： 11.60bar 焓值 h1=427.44kJ/kg蒸發(fā)溫度：7 蒸發(fā)壓力： 3.75bar 焓值 h2=402.50kJ/kg3.2.2.2 輸氣系數(shù)1）壓力系數(shù)壓力系數(shù)的計(jì)算公式為：對(duì)于氟利昂壓縮機(jī)，取，則得到制冷壓縮機(jī)的壓力系數(shù)為。2.）容積系數(shù)和泄漏系數(shù)取13.）溫度系數(shù)有經(jīng)驗(yàn)公式實(shí)際溫度系數(shù)實(shí)際輸氣系數(shù)3.2.2.3 壓縮機(jī)工況的換算及選型故所選壓縮機(jī)HY-230W滿足使用條件。3.3 冷凝器的設(shè)計(jì)計(jì)算1設(shè)計(jì)參

37、數(shù)：冷凝溫度tk=40 3.3.1冷凝器傳熱管的選擇及參數(shù)計(jì)算3.3.1.1 傳熱管的選擇表3-3幾種低翅片管的結(jié)構(gòu)參數(shù)序號(hào)12345直徑mm壁厚mm161.5161.5161.5191.5191.5sf/mm1.251.51.21.11.34t/mm0.2230.350.40.250.25h/mm1.51.51.351.51.45di/mm111110.41414db/mm12.861312.415.915.85df/mm15.861615.118.918.75-2020aof/mm0.150.1340.1390.1790.1521.351.3471.3841.481.457注:表中aof為

38、每米管長管外總面積，為增強(qiáng)系數(shù)，其余符號(hào)參見圖3-2圖3-2 低翅片管的結(jié)構(gòu)參數(shù)及在冷凝器的應(yīng)用形式a)斜翅 b）直翅 c）應(yīng)用形式根據(jù)工藝要求，選用19mm1.5mm的紫銅管軋制的低翅片管為內(nèi)管，且選用表3-3所示的5號(hào)管，其管型結(jié)構(gòu)參數(shù)如下：翅節(jié)距sf=1.34mm、翅厚t=0.25mm、管內(nèi)徑di=14mm、翅根管面外徑db=15.85mm、翅頂直徑df=18.75mm、=20o，3.3.1.2 傳熱管的參數(shù)計(jì)算根據(jù)以上選擇的的換熱管參數(shù)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)計(jì)算每1m肋管長的肋片數(shù)：每1m管長肋頂面積為每1m管長肋片面積為每1m管長肋間基管面積為每1m肋片管外表面積為每1m管長內(nèi)表面積為肋片當(dāng)量

39、高度為3.3.2冷凝器熱負(fù)荷及冷卻水流量3.3.2.1 冷凝器的熱負(fù)荷計(jì)算單位冷凝負(fù)荷冷凝器負(fù)荷3.3.2.2 冷卻水流量冷卻水的定性溫度為查水的物性比定壓熱容CP =4.179kJ/(kg.K),密度w=994.3kg/m3 運(yùn)動(dòng)粘度vf=0.74710-6m2/s， 所以，冷卻水流量為3.3.3 冷凝器結(jié)構(gòu)的初步規(guī)劃由于低肋螺紋管傳熱效率高，故初步取管外表面面積熱負(fù)荷qf=6000w/m2。故初步規(guī)劃的所需冷凝器外表面積為所需上述規(guī)格低肋管管長為設(shè)管內(nèi)流速為=2.5m/s，則每流程管數(shù)為 取每流程管根數(shù)數(shù)Z=38根對(duì)流程數(shù)N，總根數(shù)NZ、有效單管長l、殼體內(nèi)徑Di及長徑比l/Di進(jìn)行計(jì)算，

40、組合計(jì)算結(jié)果如表3-4所示表3-4 不同流程計(jì)算結(jié)果流程數(shù)N總根數(shù)NZ有效單管長l/m殼體內(nèi)徑Di/m長徑比l/Di2763.430.26912.841521.720.3814.562281.140.4662.5其中，在組合計(jì)算中，當(dāng)傳熱管總跟數(shù)較多時(shí)，殼體內(nèi)徑（單位為m）可按下式估算式中 S 相鄰管中心間距，s=(1.251.30 )do，單位為 do 管外徑，單位為m系數(shù)1.151.25的取法：當(dāng)殼體內(nèi)管子基本布滿不留空間時(shí)取下限，當(dāng)殼體內(nèi)留有一定空間時(shí)取上限。（取1.25 1.30 do）當(dāng)長徑比為410時(shí)，換熱器有較好的換熱性能和經(jīng)濟(jì)性，因此這里選擇如下參數(shù)：流程數(shù)N=4,有效單管長l

41、=1.72m，考慮與蒸發(fā)器相匹配，取冷凝器有效管長l=1.78m?？偣軘?shù)為153，具體分布如圖3-2所示：傳熱管安正三角形排列，管板上相鄰管孔中心距為24mm，考慮最近殼體的傳熱管與殼體的距離不小于5mm，則則所需最小殼體內(nèi)徑為365mm，根據(jù)無縫鋼管規(guī)格，選用377mm10mm的無縫鋼管作為殼體材料。冷凝器采用管板外徑與殼體外徑相同的主體結(jié)構(gòu)形式，排管布置及管板尺寸能夠保證在管板周邊上均勻布置12個(gè)端蓋螺釘孔以裝配端蓋，且能避免端蓋內(nèi)側(cè)裝配孔周邊的密封面不致遮蓋管孔，同時(shí)殼體內(nèi)部留有一定空間起儲(chǔ)液作用，冷凝器的結(jié)構(gòu)尺寸能滿足壓縮冷凝機(jī)組的裝配要求和限制。圖 3-2 傳熱管分布圖3.3.4 傳

42、熱計(jì)算及所需傳熱面積確定水側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)計(jì)算：從水物性表知水在平均溫度tm=34時(shí)，運(yùn)動(dòng)粘度v=0.74710-6m2/s 物性集合參數(shù)管內(nèi)平均水速則雷諾數(shù)，亦即水在管內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)為湍流，則可根據(jù)下式計(jì)算水側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)氟利昂側(cè)冷凝表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)計(jì)算：根據(jù)管排布置，管排修正系數(shù)由下式計(jì)算根據(jù)所選管型，低翅片管傳熱增強(qiáng)系數(shù)由下式計(jì)算表3-5 幾種氟利昂的B值Tk/2030405060R121447.91392.31344.11275.01197.0R134a1671.51593.81516.31424.91326.2R221658.41557.01447.11325.4查表3-5知R134a在冷凝

43、溫度tk=40時(shí), B=1516.3,計(jì)算氟利昂側(cè)冷凝表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)對(duì)數(shù)平均溫差計(jì)算取水側(cè)污垢系數(shù)ri=0.(m2.K)，將有關(guān)各值代入式和計(jì)算熱流密度qo（單位為w/m2）選取不同的o（單位為）進(jìn)行試湊計(jì)算，計(jì)算結(jié)果列于表3-6表3-6 不同o的計(jì)算結(jié)果o/第一式第二式qo (w/m2）25880.4465614.162.15724.4665823.42.075771.265760.897當(dāng)o=2.07，兩式的qo誤差已很小，取qo=5766 w/m2計(jì)算所需實(shí)際的傳熱面積初步結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中實(shí)際布置冷凝傳熱面積為，較傳熱計(jì)算所需傳熱面積大4.15%，可作為冷凝器傳熱的富裕量，初步結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所布置的冷

44、凝傳熱面積滿足負(fù)荷傳熱要求。3.3.5 冷卻水側(cè)阻力計(jì)算按式計(jì)算冷卻水側(cè)阻力，其中，阻力系數(shù)冷卻水側(cè)阻力式中l(wèi)t為左右兩管板外側(cè)端面間的距離，取每塊管板厚50mm，則3.3.6 連接管管徑計(jì)算取冷卻水在進(jìn)出接水管中的流速=1m/s，則進(jìn)出接水管管內(nèi)徑根據(jù)無縫鋼管規(guī)格，選用159mm10mm無縫鋼管為進(jìn)出水接管。一般臥式殼管式冷凝器的進(jìn)氣接管與所配制冷壓縮機(jī)的排氣管徑相同。選用22mm1.5mm鋼管為出液接管?，F(xiàn)將所設(shè)計(jì)的臥式殼管式冷凝器的主體結(jié)構(gòu)及有關(guān)參數(shù)綜述如下：低翅片管總數(shù)為153根，每根傳熱管的有效長度是1780mm，管板的厚度取30mm，考慮傳熱管與管板間加工時(shí)兩端各伸出2mm，傳熱管

45、的實(shí)際下料長度為1844mm，殼體長度為1780mm（等于傳熱管有效單管長），殼體規(guī)格為377mm10mm的無縫鋼管。端蓋鑄造厚度約10mm，流程水流動(dòng)的流程數(shù)為4，每流程管數(shù)為38根。3.4 蒸發(fā)器設(shè)計(jì)計(jì)算3依據(jù)制冷劑為R134a，蒸發(fā)溫度為t0=4，制冷量Q0=200kw，制冷劑流量Mr=1.296kg/s，單位制冷量q0=h1-h4=154.42kJ/kg，制冷劑進(jìn)蒸發(fā)器干度x1=0.223，制冷劑出蒸發(fā)器干度x2=1.0，選用干式蒸發(fā)器，并對(duì)該干式蒸發(fā)器進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。3.4.1 初步結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用內(nèi)微肋管，外徑d0=16mm，內(nèi)徑di=14.66mm，翅高f=0.17mm，翅數(shù)Nn=68

46、，設(shè)內(nèi)微肋管的面積熱流量qf0=8000w/m2，則所需的外表面?zhèn)鳠崦娣e。擬采四流程的直管結(jié)構(gòu)，每根蒸發(fā)器直管段全長為L=1796mm，減去N塊折流板厚，內(nèi)微肋管的實(shí)際傳熱長度為Lt=1676mm，故所需的根數(shù)為取所需管數(shù)為278根設(shè)管子中心距則干式蒸發(fā)器的具體結(jié)構(gòu)尺寸如下：殼體外徑及壁厚 管側(cè)流程數(shù) 管子總數(shù) 管板厚度 折流板厚度 折流板數(shù)目 折流板間距 折流板上下缺口高 缺口內(nèi)管子數(shù) 冷媒水橫向流過管排數(shù) 靠近殼體中心一排的管數(shù) 初步規(guī)劃結(jié)構(gòu)所得到的有些換熱面積為3.4.2 管內(nèi)R134a的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)先計(jì)算內(nèi)肋片管的流道面積為 管內(nèi)R134a的質(zhì)量流速為由蒸發(fā)溫度t0=4,查表R134a

47、的物性參數(shù)如下: 由已知條件可以在R134a壓焓圖中查出節(jié)流后的低壓蒸氣干度x1=0.223。又出口處為過熱蒸氣，其干度x2=1.0，則蒸發(fā)器內(nèi)R134a蒸氣的平均干度為 根據(jù)R134a在微肋管中沸騰的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)計(jì)算公式附錄中表D-2制冷原理與裝置（鄭賢德），有管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)ai為其中 對(duì)于液膜厚度與翅片高的比值，并且對(duì)于低翅片高度可視為1。于是將上述數(shù)據(jù)代入內(nèi)微肋管中沸騰的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)計(jì)算公式可得3.4.3 水側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的計(jì)算已知蒸發(fā)器的進(jìn)水溫度為tw1=12，出水溫度為tw2=7。由冷水的定性溫度查水的物性參數(shù)有，。冷水的流量為折流板間橫向流通面積為管板斷橫向流通面積為水橫向流過管

48、簇的平均面積為由查3-7表,得Kb=0.129。有結(jié)構(gòu)規(guī)劃得折流板缺口內(nèi)管數(shù)nb=40，則缺口內(nèi)水流通面積為表3-7 折流板缺口面積比值Hb/Di0.150.200.250.300.350.400.45Kb0.07390.1120.1540.1980.2450.2930.343則水橫向流過管簇的流速為水流過缺口時(shí)的流速為水側(cè)平均流速為故水側(cè)雷諾數(shù)為根據(jù)流體交錯(cuò)流過光管管簇的傳熱系數(shù)計(jì)算公式，水側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為考慮折流板周邊密封不嚴(yán)，取3.4.4 傳熱系數(shù)的計(jì)算取水側(cè)污垢熱阻r0=0.（m2.K）/W，R134a側(cè)污垢熱阻ri=0，查金屬材料性質(zhì)都純銅管熱導(dǎo)率，則以管外面積為基準(zhǔn)的傳熱系數(shù)為3.

49、4.5 管內(nèi)流動(dòng)阻力和平均傳熱溫差的計(jì)算R134a在四流程的管長中流過的管程長所以內(nèi)肋片管的阻力系數(shù)為忽略端蓋內(nèi)轉(zhuǎn)向室的阻力，則氟利昂在內(nèi)肋片管內(nèi)蒸發(fā)時(shí)的阻力為為克服氟利昂在內(nèi)肋片管內(nèi)蒸發(fā)時(shí)的流動(dòng)阻力，則制冷劑進(jìn)蒸發(fā)器的壓力為對(duì)應(yīng)得蒸發(fā)溫度為t01=4.8平均傳熱溫差為3.4.6 面積熱流量及傳熱面積的計(jì)算或 聯(lián)立兩個(gè)的式子，有用試湊法進(jìn)行方程的求解，得代入需要的傳熱面積為裕度為3.4.7 冷水側(cè)流動(dòng)阻力計(jì)算冷水流過折流板缺口的局部阻力為冷水橫向流過光管管簇時(shí)的阻力，由于又 所以，水橫向掠過管簇時(shí)的阻力為冷水在折流板缺口間平行流動(dòng)時(shí)的阻力：因?yàn)槭街?，U為濕潤周長。同時(shí)則阻力所以冷凍水側(cè)總阻力為

50、4 系統(tǒng)制冷劑充注量的估算及冷凍油的選擇4.1 制冷劑充注量的計(jì)算對(duì)于本課題水冷式冷水機(jī)組而言，由于沒有儲(chǔ)液器，故系統(tǒng)內(nèi)制冷劑的充注量對(duì)制冷劑的經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行起著重要作用。充注量過少，蒸發(fā)器只有部分管壁得到潤濕，蒸發(fā)器面積不能得到充分利用，蒸發(fā)量下降，吸氣壓力降低，蒸發(fā)器出口制冷劑過熱度增加，這不僅使循環(huán)的制冷量下降，而且還會(huì)使壓縮機(jī)的排氣溫度升高，影響壓縮機(jī)的使用壽命；充注量過多，不僅蒸發(fā)器內(nèi)積液過多，致使蒸發(fā)器壓力升高，傳熱溫差減小，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)a(chǎn)生壓縮機(jī)的液擊現(xiàn)象，而且會(huì)使冷凝器內(nèi)冷凝后的制冷劑液體不能及時(shí)排出，使冷凝器的有效傳熱面積減小，導(dǎo)致冷凝壓力升高，壓縮機(jī)耗工增加。由此可知，在一

51、定工況下，系統(tǒng)內(nèi)存在一個(gè)最佳充注量問題。11系統(tǒng)中制冷劑的充注量不等于制冷劑的循環(huán)量，它應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的容積大小、制冷劑在系統(tǒng)各處的狀態(tài)、干度等分別加以計(jì)算。制冷系統(tǒng)的制冷劑充注量應(yīng)為蒸發(fā)器、冷凝器、潤滑油及管路中制冷劑質(zhì)量之和Gt-管路中的制冷劑流量，一般估計(jì)為0.2kg左右。工程上為簡化計(jì)算，常采用以下經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)制冷劑充注量進(jìn)行估算VH蒸發(fā)器容積，單位為升；VK冷凝器容積，單位為升。由前面計(jì)算可知，蒸發(fā)器的總傳熱管長471.5m,冷凝器的總傳熱管長為272m，相應(yīng)的各自容積為取潤滑油內(nèi)溶解的制冷劑為0.1kg故該系統(tǒng)的制冷劑充注量為以保證機(jī)組正常運(yùn)行4.2 冷凍油的選擇7是空調(diào)壓縮機(jī)使用的潤滑

52、油，它是一種在高、低溫工況下均能正常工作的特殊潤滑油。12 在制冷系統(tǒng)中使用的潤滑油，一般稱作冷凍機(jī)油，其主要左右有以下幾個(gè)方面： 1） 潤滑作用 制冷系統(tǒng)中的壓縮機(jī)是依靠電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)曲軸、連桿裝置及其他機(jī)件轉(zhuǎn)動(dòng)來進(jìn)行工作的，潤滑油就是在這些傳動(dòng)機(jī)件的表面形成一層油膜，以減少機(jī)件的磨損，使機(jī)器轉(zhuǎn)動(dòng)靈活。 2） 冷卻作用 制冷系統(tǒng)的壓縮機(jī)在工作過程中，由于機(jī)件互相摩擦，不可避免的會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，通過潤滑油可以將一部分熱量帶走，使機(jī)件的溫度不至于升得太高，以確保機(jī)器的正常運(yùn)行。 3） 密封作用 潤滑油對(duì)機(jī)械零件進(jìn)行潤滑的同時(shí)，還對(duì)零件相互的間隙起這密封作用，從而達(dá)到減少傳動(dòng)力和壓縮力的損耗，

53、減少氣體泄漏，確保制冷壓縮機(jī)制冷能力的目的。 4) 動(dòng)力控制作用 在多缸制冷壓縮機(jī)中，利用油壓作為能量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力，通過對(duì)卸載裝置的控制來控制氣缸投入運(yùn)行的數(shù)量，從而達(dá)到減少機(jī)件磨損，節(jié)省能量消耗的目的。 5） 消聲作用 潤滑油能阻擋聲音的傳遞，潤滑良好的機(jī)件，其運(yùn)行噪聲大大降低，有利于環(huán)境保護(hù)。根據(jù)系統(tǒng)的制冷劑及壓縮機(jī)類型，可選擇員嘉實(shí)多Castrol公司生產(chǎn)的ICEMATIC SW68合成冷凍機(jī)油。5 節(jié)流機(jī)構(gòu)的選擇計(jì)算5.1 節(jié)流機(jī)構(gòu)的工作原理及作用8節(jié)流的工作原理是制冷工質(zhì)流過閥門時(shí)流動(dòng)截面突然收縮，流體流速加快，壓力下降，壓力下降的大小取決于流動(dòng)截面收縮的比例。節(jié)流機(jī)構(gòu)的作用：1）

54、 節(jié)流降壓：當(dāng)常溫高壓的飽和液體流過節(jié)流閥，變成低溫低壓的制冷劑液體并產(chǎn)生少許閃發(fā)氣體。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)向外界吸熱的目的。2） 調(diào)節(jié)流量：節(jié)流閥通過感溫包感受出口處制冷劑過熱度的變化來控制閥的開度，調(diào)節(jié)進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑流量，使其流量與蒸發(fā)器的熱負(fù)荷相匹配。當(dāng)蒸發(fā)器熱負(fù)荷增加時(shí)閥開度也增大，制冷劑流量隨之增加，反之，制冷劑流量減少。3） 控制過熱度：節(jié)流機(jī)構(gòu)具有控制蒸發(fā)器出口制冷劑過熱度的功能，既保持蒸發(fā)器傳熱面積的充分利用，又防止吸氣帶液損壞的事故發(fā)生。4） 控制蒸發(fā)液位：帶液位控制的節(jié)流機(jī)構(gòu)具有控制蒸發(fā)器液位的功能，既保持蒸發(fā)器傳熱面積的充分利用，又防止吸氣帶液降低吸氣過熱度。若節(jié)流機(jī)構(gòu)向蒸發(fā)器的

55、供液量與蒸發(fā)負(fù)荷相比過大，部分液態(tài)制冷劑一起進(jìn)入壓縮機(jī)，引起濕壓縮或沖缸事故。相反若供液量與蒸發(fā)器負(fù)荷相比太少，則蒸發(fā)器部分傳熱面積未能充分發(fā)揮其效能，甚至?xí)斐烧舭l(fā)壓力降低，而且使制冷系統(tǒng)的制冷量降低，制冷系數(shù)減小，制冷裝置能耗增大。節(jié)流機(jī)構(gòu)流量的調(diào)節(jié)對(duì)制冷裝置節(jié)能降耗起著非常重要的作用。大型中央空調(diào)常用的節(jié)流機(jī)構(gòu)有手動(dòng)節(jié)流閥、孔板、浮球+主節(jié)流閥。本課題選用做節(jié)流機(jī)構(gòu)。5.2 熱力膨脹閥熱力膨脹閥可根據(jù)蒸發(fā)器出口處制冷劑蒸汽過熱度的大小，自動(dòng)調(diào)節(jié)閥門的開啟度，達(dá)到調(diào)節(jié)制冷劑流量的目的，使制冷劑的流量與蒸發(fā)器負(fù)荷相匹配，這樣既能充分利用蒸發(fā)器的傳熱面積，又能防止壓縮機(jī)產(chǎn)生液擊現(xiàn)象。13熱力膨

56、脹閥有內(nèi)平衡和外平衡之分。內(nèi)、外平衡式熱力膨脹閥工作原理完全相同，只是適用的條件不同，如果蒸發(fā)器中制冷劑的壓力損失較大，使用內(nèi)平衡式熱力膨脹閥時(shí)，就會(huì)造成蒸發(fā)器供液量不足，出口處氣態(tài)制冷劑的過熱度增大。也就使蒸發(fā)器的傳熱面積的利用率降低，制冷量相應(yīng)減小，所以在實(shí)際應(yīng)用中，蒸發(fā)器壓力損失較小時(shí)，一般使用內(nèi)平衡式熱力膨脹閥，而壓力損失較大時(shí)(當(dāng)膨脹閥出口至蒸發(fā)器出口制冷劑的壓力降相應(yīng)的蒸發(fā)溫度降低超過23時(shí))，應(yīng)采用外平衡式熱力膨脹閥。因此外平衡式熱力膨脹閥用于蒸發(fā)器管路較長、管內(nèi)制冷劑流動(dòng)阻力較大及帶有分液器的場(chǎng)合。由于該系統(tǒng)為多聯(lián)機(jī)組，管路較長，且?guī)в蟹忠浩?，故選擇外平衡式熱力膨脹閥。9由于熱

57、力膨脹閥的選配主要是根據(jù)制冷量、制冷劑種類、膨脹閥節(jié)流前后壓力差。蒸發(fā)器管內(nèi)制冷劑的流動(dòng)阻力等因素來確定膨脹閥的形式和閥的孔徑。選配時(shí)，應(yīng)使閥的容量與蒸發(fā)器的制冷量相匹配，如果容量選得過小，將使蒸發(fā)器的傳熱面積得不到充分利用，以致制冷劑系統(tǒng)冷量不足；若選得過大，則使膨脹閥的調(diào)節(jié)不穩(wěn)定，蒸發(fā)器出口處溫度產(chǎn)生較大波動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)甚至發(fā)生壓縮機(jī)的液擊現(xiàn)象。其選配步驟如下：1) 根據(jù)蒸發(fā)器中壓力降大小及有無分液頭來確定熱力膨脹閥的形式；2) 確定膨脹閥兩端的壓力差3) 選擇膨脹閥的型號(hào)和規(guī)格熱力膨脹閥的閥體系安裝在蒸發(fā)器入口處的供液管上，閥體應(yīng)該垂直，不能傾斜更不能顛倒安裝。蒸發(fā)器配有分液器者，分液器應(yīng)直

58、接安裝在膨脹閥的出口側(cè)，這樣使用效果較好。當(dāng)蒸發(fā)器和膨脹閥系 安裝在貯液器上方時(shí)，將由于靜壓的影響而減少液體的過冷度，若提升高度超過一定限度，會(huì)由于管內(nèi)壓力低于其溫度相對(duì)應(yīng)的飽和壓力使得產(chǎn)生閃發(fā)蒸汽，因而降低熱力膨脹閥的工作穩(wěn)定性。如果必須提升相當(dāng)?shù)母叨?，?yīng)保證高壓液體具有足夠的過冷度。 熱力膨脹閥的感溫包系安置在蒸發(fā)器出口處的回氣管上。在包扎前應(yīng)刮去回氣管和感溫包表面的氧化層，使新的金屬表面貼合一起并使之緊固，避免由于接觸不良而降低傳感的靈敏度。包扎固定后可用軟質(zhì)泡沫朔料再包扎，使之免受外界氣溫的影響。 5.3 熱力膨脹閥的設(shè)計(jì)選型1膨脹閥兩端的壓力差為冷凝壓力，單位為Pa蒸發(fā)壓力，單位為P

59、a液體管路上的壓降安裝在管路上的彎頭、過濾器、視液鏡、手動(dòng)閥等的壓降設(shè)為；液管出口與進(jìn)口間的高度差引起的壓降；分液器的壓降設(shè)為由上可知，冷凝壓力為蒸發(fā)壓力為液管阻力損失可按下式計(jì)算液體制冷劑的密度，單位液體制冷劑的流速（冷凝器至節(jié)流機(jī)構(gòu)的液管速度一般在0.51.25之間，此處取1m/s）管長，單位為米管道的內(nèi)徑，單位為米沿程阻力系數(shù)雷諾數(shù)故 由于使用了分液器，阻力損失較大，故使用外平衡式熱力膨脹閥參考上海沁華制冷設(shè)備有限公司的TE5-TE55型熱力膨脹閥，此種膨脹閥適合干式蒸發(fā)器，蒸發(fā)溫度范圍大-6010,使用與凍結(jié)、冷藏和空調(diào)裝置。參照其設(shè)備資料，可選擇067G2001型號(hào)的產(chǎn)品，其詳細(xì)結(jié)構(gòu)

60、及技術(shù)參數(shù)見圖5-1圖 5-1 熱力膨脹閥結(jié)構(gòu)熱力感溫元件鍋型號(hào)壓力平衡管毛細(xì)管產(chǎn)品代碼N系列-4）-+10OCNM系列-40-5 OC%ln./6mmm無MOPMOP+15 OCMOP0 OCTEN5Ext.1)3067B3297067 B 3298067B3360TEN12Ext.2)3067B3232067 B 3233TEN12Ext.3)5067B3353TEN20Ext.4)3087B3292087B3293TEN20Ext.5)5087B3370TEN55Ext.6)3067G3222067G3223TEN55Ext.7)5067B3230管口組件閥型號(hào)名義制冷量kW流口編號(hào)產(chǎn)品