930KW制冷量水冷式制冷機(jī)組設(shè)計(jì)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）930KW制冷量水冷式制冷機(jī)組的設(shè)計(jì)學(xué)院材料與能源學(xué)院專業(yè)熱能與動力工程（制冷與空調(diào)方向)年級班別2007級（2）班學(xué)號學(xué)生姓名指導(dǎo)教師設(shè)計(jì)總說明本論文設(shè)計(jì)的是制冷量為930KW水冷式冷水機(jī)組。制冷系統(tǒng)四大部件分別選用了螺桿式壓縮機(jī)、滿液式蒸發(fā)器、臥式殼管冷凝器以及電子膨脹閥。其中制冷劑為R22，系統(tǒng)制冷量為930KW，冷凝溫度40℃，冷卻水進(jìn)口溫度32℃，出口溫度36℃，過冷度3℃，蒸發(fā)溫度2℃，過熱度本文首先介紹了水冷式冷水機(jī)組的發(fā)展?fàn)顩r、存在問題和解決方法。接著介紹了如何確定主要設(shè)計(jì)參數(shù)。本論文的重要部分是滿液式蒸發(fā)器和殼管式冷凝器的設(shè)計(jì)計(jì)算，它闡述如何確定制冷劑流量和載冷劑流量、傳熱管數(shù)、傳熱系數(shù)。另外，完成了冷卻水流動阻力計(jì)算、總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算。除此以外，還完成了壓縮機(jī)的選型、熱力分析、制冷劑充灌量的計(jì)算、冷凍油添加量的計(jì)算、管道設(shè)計(jì)、保溫層的選擇和輔助設(shè)備的選型。最后，利用計(jì)算機(jī)完成換熱器圖紙的繪制。關(guān)鍵詞：冷水機(jī)組，滿液式蒸發(fā)器，殼管冷凝器，設(shè)計(jì)計(jì)算，輔助設(shè)備GeneralinformationforthedesignInthedissertationawater-cooledchillersystemisdesigned,whichconsistsofscrewcompressor,floodedevaporator,horizontaltypeshell-tubecondenserandelectronicexpansionvalve.TherefrigerantisR22,andrefrigerationcapacityis930KW.Condensingtemperatureis40℃.Theinletandoutlettemperatureofcooledwaterare32℃and36℃,respectively.Thesubcoolingtemperatureis3℃.Andtheevaporationtemperatureis2℃.Thesuperheatingtemperatureis3Thedissertationintroducesthedevelopmentofwater-cooledchiller,someproblemsandtheirsolutions.Thenitalsodescribeshowtodeterminethemaindesignparameters.Andtheimportantpartofthedesignisthecalculationofthefloodedevaporatorandthehorizontaltypeshell-tubecondenserinthisdissertation.Itdescribeshowtodeterminethefluxoftherefrigerantandsecondaryrefrigerant,thenumberoftubes,andtheheattransfercoefficient.What'smore,theresistancecalculationofcoolingwaterandthecalculationofoverallstructurearecompleted.Besides,thechoiceofcompressor,heatanalysis,theamountofrefrigerant,therefrigerationoilfillingquantity,thepipelinedesign,thechoiceofinsulationlayerandtheselectionoftheroleauxiliaryequipmentsarealsocompleted.Finally,thedrawingsoftheheatexchangerarecompletedbythecomputer.Keywords:waterchiller,liquidfilledevaporator,shellandtubecondenser,designcalculation,auxiliaryequipments目錄1緒論 11.1引言 11.2國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 11.3節(jié)能和環(huán)保政策對市場的影響 21.4存在問題及發(fā)展前景 31.5本文研究內(nèi)容 51.5.1本設(shè)計(jì)的要求與數(shù)據(jù) 51.5.2本設(shè)計(jì)的研究內(nèi)容 51.6設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 51.6.1設(shè)計(jì)原始參數(shù) 51.6.2已知設(shè)備 61.6.3蒸發(fā)器冷媒水的進(jìn)出口溫度 61.6.4冷凝溫度及冷卻水出口溫度 62滿液式蒸發(fā)器設(shè)計(jì) 72.1制冷劑流量的確定 72.2結(jié)構(gòu)的初步規(guī)劃 82.2.1結(jié)構(gòu)型式 82.2.2污垢系數(shù)的選擇 82.2.3冷凍水的流速 82.2.4管型選擇 82.2.5冷凍水流量 92.2.6估算傳熱管總長 92.2.7確定每流程管數(shù)Z，有效單管長l及流程數(shù)N 92.2.8傳熱管的布置排列 102.3熱力計(jì)算 112.3.1水側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 112.3.2氟利昂側(cè)冷凝表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 112.3.3實(shí)際所需熱流密度計(jì)算 122.3.4實(shí)際所需換熱面積 132.4阻力計(jì)算 132.4.1冷凍水的流動阻力計(jì)算 132.4.2冷凍水泵的總壓頭與離心水泵的功率 142.5結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 142.5.1筒體 142.5.2管板 152.5.3法蘭 152.5.4端蓋 152.5.5分程隔板 162.5.6支撐板與拉桿 162.5.7封頭和支座 162.5.8墊片的選取 172.5.9螺栓的選取 172.5.10連接管的確定 173管殼式冷凝器設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) 193.1冷凝器熱負(fù)荷的確定 193.2結(jié)構(gòu)的初步規(guī)劃 203.2.1結(jié)構(gòu)型式 203.2.2污垢系數(shù)的選擇 203.2.3冷卻水的流速 203.2.4管型選擇 203.2.5冷卻水流量 213.2.6估算傳熱管總長 213.2.7確定每流程管數(shù)Z，有效單管長l及流程數(shù)N 223.2.8傳熱管的布置排列 233.3熱力計(jì)算 233.3.1水側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 233.3.2氟利昂側(cè)冷凝表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 243.3.3實(shí)際所需熱流密度計(jì)算 243.3.4實(shí)際所需換熱面積 253.4阻力計(jì)算 253.4.1冷卻水的流動阻力計(jì)算 253.4.2冷卻水泵的總壓頭與離心水泵的功率 263.5結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 263.5.1筒體 263.5.2管板 273.5.3法蘭 273.5.4端蓋 273.5.5分程隔板 283.5.6支撐板與拉桿 283.5.7封頭和支座 283.5.8墊片的選取 293.5.9螺栓的選取 293.5.10連接管的確定 294壓縮機(jī)的選用 314.1壓縮機(jī)的特點(diǎn) 314.2壓縮機(jī)負(fù)荷計(jì)算 334.3壓縮機(jī)選型 344.4管道設(shè)計(jì) 354.4.1吸氣管 354.4.2排氣管 364.4.3液體管 364.5冷凍油的選用和添加量 364.5.1冷凍機(jī)油在壓縮機(jī)中的作用 364.5.2制冷機(jī)對冷凍油的性能要求 364.5.3冷凍油的選用 374.5.4冷凍油的添加量所需考慮因素 375節(jié)流裝置和輔助設(shè)備的計(jì)算和選型 395.1節(jié)流裝置的簡介 395.2膨脹閥的選型 395.3輔助設(shè)備的計(jì)算和選型 395.3.1干燥過濾器的選型 405.3.2油分離器的選擇 405.3.3氣液分離器 405.3.4溫控閥的選擇 415.3.5電磁閥的選擇 415.3.6截止閥的選擇 415.3.7安全設(shè)備的選擇 425.3.8視液鏡的選擇 426保溫層和制冷劑的充注量計(jì)算 446.1蒸發(fā)器保溫層計(jì)算 446.2冷凍水管保溫層計(jì)算 446.3制冷劑的充注量組成 446.4冷凝器充注量的計(jì)算 456.5蒸發(fā)器充注量的計(jì)算 466.6液管充注量的計(jì)算 466.7吸氣充注量的計(jì)算 466.8排氣充注量的計(jì)算 476.9制冷劑充注總量的計(jì)算 47結(jié)論 48參考文獻(xiàn) 49致謝 50附圖 51PAGE491緒論1.1引言根據(jù)BSRIA的統(tǒng)計(jì)，2010年冷水機(jī)組、空氣末端產(chǎn)品和大型空調(diào)設(shè)備的全世界總市場容量已超過500億美元。并且每年以超過15%的增長率進(jìn)行增長。2010年全世界冷水機(jī)組市場為70多億美元，比2009年的68.61億美元增長差不多9％?？諝饽┒水a(chǎn)品為79.3億美元，比2009年的73.24億美元增長8．3％。大型單元式空調(diào)機(jī)組為65.62億美元，比2009年的62.73億美元增長4.6％。大于5kW柜式空調(diào)機(jī)組為222.01億美元，比2009年的191.39億美元增長16％。在冷水機(jī)組市場里，2010年離心式為l0．55億美元，比2009年增長9．9％。大于100冷噸的吸收式為7．1億美元，比2009年增長9．1％。往復(fù)、螺桿、渦旋式冷水機(jī)組為35．328億美元，比2009年增長8．3％，冷水機(jī)組發(fā)展前景良好。1.2國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r螺桿冷水機(jī)組在很多應(yīng)用中取代了往復(fù)式水冷機(jī)組。麥克維爾、日立等正在發(fā)展R410A螺桿壓縮機(jī)，許多公司也注重開發(fā)大冷量的螺桿壓縮機(jī)。近年來，日本和中國的離心式冷水機(jī)組市場長很快，中國已成為重要制造基地。離心式冷水機(jī)組需要有復(fù)雜的潤滑油系統(tǒng)，然而，制冷劑含油會降低傳熱性能。有兩種方法解決無油的離心式冷機(jī)組：一種是開發(fā)磁懸浮軸承系統(tǒng)，另一種是用體制冷劑代替油去潤滑和冷卻軸承。熱泵和冰蓄冷離心式系統(tǒng)已開發(fā)出來，擴(kuò)大離心式冷水機(jī)組的應(yīng)用范圍。三菱重工已推R410A的離心式熱泵系統(tǒng)，并推出了5O冷噸的微型透平系列。近年來，江森控制器公司開發(fā)了建筑能源管理系統(tǒng)(BEMS)，成功地推出了Metasys建筑自動化系統(tǒng)，能有效強(qiáng)化產(chǎn)品的節(jié)能性能。近年中國冷水機(jī)組市場的發(fā)展具有下列特點(diǎn)：（1）制冷劑的置換根據(jù)蒙特利爾議定書關(guān)于淘汰CFC制冷劑的倫敦補(bǔ)充修正案的實(shí)施,中國政府也將批準(zhǔn)在哥本哈根和北京修正案中所規(guī)定的時間表以逐漸淘汰HCFC制冷劑。在2002年9月,中國政府官方宣布批準(zhǔn)了京都議定書并實(shí)行溫室氣體的控制。在市場上已經(jīng)可以獲得大量的HFC-134a冷水機(jī)組,并還出現(xiàn)了一些HFC-407C和氨冷水機(jī)組的新產(chǎn)品。此外,為了減少溫室氣體的間接散發(fā),中國政府正積極地制訂冷水機(jī)組和空調(diào)器的相關(guān)能效標(biāo)準(zhǔn)以相對地減少電力和燃料的消耗并減少CO2的排放。（2）家用中央空調(diào)系統(tǒng)的快速發(fā)展除了具有多臺室內(nèi)機(jī)組可變制冷劑流量系統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)和有風(fēng)管的空調(diào)器外,家用風(fēng)冷式冷水機(jī)組、熱泵以及燃?xì)庑臀帐嚼渌畽C(jī)組也飛速發(fā)展并具有穩(wěn)定的質(zhì)量,它們在高級住宅的應(yīng)用將進(jìn)一步擴(kuò)大。（3）冰蓄冷技術(shù)由于夏季用電的急劇增加和在每一城市中先后實(shí)行了頂峰的低谷負(fù)荷的電價和峰值與低谷之間電價差別增大等原因,這為冰蓄冷技術(shù)提供了良好的市場環(huán)境,在2002年完成了總數(shù)為52個冰蓄冷項(xiàng)目。中國國家制冷設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會已經(jīng)制訂了“蓄熱空調(diào)系統(tǒng)的試驗(yàn)和評定方法”以促進(jìn)和規(guī)定冰蓄冰技術(shù)的發(fā)展。(4)地下水源熱泵機(jī)組用地下水源在夏季作為冷卻水而在冬季作為熱源水可以獲得節(jié)能效應(yīng),在近年這種型式的機(jī)組有了快速發(fā)展,到2000年底美國就有超過40萬臺地下水源熱泵在家庭、學(xué)校和商業(yè)建筑中使用。對于這種型式機(jī)組的發(fā)展應(yīng)給予謹(jǐn)慎的考慮。1.3節(jié)能和環(huán)保政策對市場的影響節(jié)能、環(huán)保和室內(nèi)空氣品質(zhì)(IAQ)是冷水機(jī)組市場的三個重要主題。在許多國家里，電和燃?xì)庀牡难杆僭黾?，促使各生產(chǎn)廠開發(fā)節(jié)能產(chǎn)品。歐盟(EU)已推出Roils(TheRestrictionoftheUseofCertainHazardousSubstancesinElectricalandElectronicEquipment)，歐洲市場正漸漸轉(zhuǎn)到使用R410A，由于Roils的進(jìn)入，必然會引起冷水機(jī)組價格上漲。日本和韓國推出了能源多樣化政策，推動燃?xì)庵评?，因此，吸收式制冷得到很好的擴(kuò)展。日本廠商開始研發(fā)大冷量的DC變頻Ⅵ系統(tǒng)，中國一些城市也頒布相關(guān)法規(guī)鼓勵使用吸收式系統(tǒng)。在美國高性能綠色建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)和運(yùn)轉(zhuǎn)中，能量和環(huán)境設(shè)計(jì)(LEED)綠色建筑等級系統(tǒng)是指導(dǎo)基準(zhǔn)。近年來，R134a在美國的使用有所增加，R123市場份額將減小，因?yàn)槊商乩麪柼岚傅奶蕴掌趯⑴R近。中國政府也重視環(huán)境保護(hù)，對實(shí)現(xiàn)2008年“綠色奧運(yùn)”已采取了許多措施。熱泵系統(tǒng)提供了有效降低溫室氣體排放的術(shù)，許多公司開發(fā)熱泵冷水機(jī)組，降低能量消耗這也有助于環(huán)保。1.4存在問題及發(fā)展前景隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人類對能源的需求越來越大,對環(huán)境的破壞也越來越嚴(yán)重。我國是世界上人口最多的國家,為了使我國的經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)持續(xù)、健康地發(fā)展,必須采取“可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略”,切實(shí)注意環(huán)境保護(hù)和節(jié)約能源。近年來人們的居住條件有了很大的改善,家用空調(diào)的使用日益普及,水冷式集中空調(diào)系統(tǒng)也已出現(xiàn)在住宅建筑中。由于空調(diào)能耗在整個建筑能耗中所占比例越來越大,因此盡可能降低空調(diào)系統(tǒng)的能耗已成為空調(diào)發(fā)展的重要內(nèi)容。同時,人們對生活環(huán)境,包括室內(nèi)和室外環(huán)境,提出了更高的要求,因此環(huán)保型空調(diào)的發(fā)展是空調(diào)發(fā)展的重要方向。為了與我國住宅建筑的發(fā)展相適應(yīng),我們必須發(fā)展適合于我國國情的具有良好環(huán)保和節(jié)能特性的空調(diào)系統(tǒng)。水冷式制冷機(jī)在制冷效果和能耗上,比起風(fēng)冷式制冷機(jī)具有絕對的優(yōu)勢,這已是不爭的事實(shí)[14]。但是水冷式空調(diào)器還沒有進(jìn)人家庭,原因是普通家庭所需冷量都較小，單個房間風(fēng)冷式空調(diào)器就能勝任,省去了水管安裝及對水流的控制設(shè)備。但隨著居民住房條件的不斷改善,小康住宅的出現(xiàn),風(fēng)冷式空調(diào)器難以再勝任,它主要有以下不足：一是風(fēng)冷式空調(diào)器制冷能力不強(qiáng),冷凝器體積大,多廳室制冷需安裝多個空調(diào),不但增加了支出,并且安裝麻煩,還影響建筑物的美觀。二是風(fēng)冷式空調(diào)器制冷速度慢,耗電多,噪音大。因?yàn)榭諝獾臒崛萘亢苄?換熱系數(shù)只有水的八分之一,并且空氣快速流動,熱交換也不夠充分,冷凝風(fēng)機(jī)還產(chǎn)生噪音。因此,靠風(fēng)冷式空調(diào)來組建家庭制冷系統(tǒng)是不太理想的。三是風(fēng)冷式空調(diào)器冷凝器散發(fā)的熱量,沒能再利用,白白地被浪費(fèi)掉,吹出的熱氣,還影響周圍環(huán)境；另一方面,家庭用熱水時（如洗澡,洗衣服）又需用能源來燒,既費(fèi)事又耗能。這些不足,風(fēng)冷式空調(diào)器自身不能克服,而水冷式空調(diào)器以其制冷能力強(qiáng),降溫速度快,用電省,噪音低,體積小等優(yōu)點(diǎn),順應(yīng)當(dāng)今世界環(huán)保與節(jié)能的綠色新家電潮流,有著誘人的發(fā)展前景。然而任何事物都有其兩面性,要發(fā)展家用水冷式空調(diào)器必須考慮以下幾個問題。一是需增設(shè)水管，且不能有礙廳室美觀；二是要有水流量自動控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)；三是冷凝器外壁結(jié)水垢后的清理問題。對于這些問題，設(shè)想中的解決方法是：隨著安裝、裝修業(yè)的迅速發(fā)展，水管安裝已不成什么問題，軟硬管都可以使用，即使有礙美觀的地方靠裝修也能彌補(bǔ)。同時水冷式空調(diào)冷凝器不需對外散熱，可將室外機(jī)（壓縮機(jī)和冷凝器）改善在洗手間，這樣空調(diào)器產(chǎn)生的熱水方便地流入熱水器的蓄水箱，蓄水箱滿了之后，多余的水又可接入馬水桶，或進(jìn)入下水道，充分利用了水資源。由于水中帶有各種雜質(zhì)，空調(diào)器長久使用后，冷凝器外壁上會結(jié)上一層水垢，從而會影響交換效果，必須：(1)拆卸先回收制冷劑，后切斷電源，卸下室外機(jī)組上的電源線和控制線后，按步驟拆卸室外機(jī)組和連接銅管。(2)重新安裝調(diào)試確定室內(nèi)外機(jī)組的安裝位置，配備與空調(diào)器電源相符的電表、插座和閘刀，機(jī)組的安裝固定。水冷式集中空調(diào)系統(tǒng)存在的不足和解決措施：1)運(yùn)行費(fèi)用高而且存在收費(fèi)問題住宅小區(qū)中,各住戶居民的生活和工作規(guī)律不盡相同,有的家庭白天沒人,不開空調(diào)，有的家庭有老人、孩子,白天仍要使用空調(diào),為了滿足他們的需求,必須全天開機(jī)運(yùn)行,這樣造成空調(diào)系統(tǒng)冷水機(jī)組的部分負(fù)荷運(yùn)行時間長,系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用較高?，F(xiàn)在有不少的水冷式集中空調(diào)系統(tǒng),用戶的計(jì)費(fèi)很多是將系統(tǒng)的總運(yùn)行費(fèi)平攤到用戶身上,這種計(jì)費(fèi)方法沒有考慮用戶在使用空調(diào)上的差異,使得在負(fù)擔(dān)空調(diào)系統(tǒng)的費(fèi)用上很不公平。如果公平計(jì)費(fèi),須安裝計(jì)量裝置。如果定流量系統(tǒng)還應(yīng)該分時計(jì)費(fèi),因?yàn)槎髁肯到y(tǒng)在低負(fù)荷階段效率低、能耗高,冷凍機(jī)在低負(fù)荷階段也是效率低,因此低負(fù)荷階段的用戶應(yīng)交較高費(fèi)用才公平。這樣就造成系統(tǒng)投資的進(jìn)一步加大。調(diào)查結(jié)果顯示山東某地的一住宅,集中空調(diào)收費(fèi)最低按20元／m2收取,這樣60m2空調(diào)面積的住宅每年要花費(fèi)1200元用于房間制冷。如果這個住宅使用家用空調(diào)器,每年的花費(fèi)不超過5002)初投資大水冷式集中空調(diào)系統(tǒng)要求集中機(jī)房、設(shè)備和管道,而這些設(shè)備和配套設(shè)施的采購和施工費(fèi)用較高,平攤到用戶身上,使得購買住宅的費(fèi)用增加,這也是水冷式集中空調(diào)難以走人家庭的一個重要因素。3)維護(hù)費(fèi)用較高由于水冷式集中空調(diào)系統(tǒng)規(guī)模龐大,設(shè)備復(fù)雜,因此日常維護(hù)十分重要,需要專門的技術(shù)人員來管理空調(diào)系統(tǒng),系統(tǒng)使用一段時間還需要更換某些設(shè)備,這些都使得水冷式集中空調(diào)系統(tǒng)的維護(hù)費(fèi)用較高。總之,家用水冷式空調(diào)器具有的明顯優(yōu)勢,是發(fā)展環(huán)保型家庭制冷中心的首選方案,發(fā)展的時機(jī)已經(jīng)成熟。盡管家用水冷式空調(diào)目前還沒有進(jìn)人家庭,隨著消費(fèi)市場的多樣化,環(huán)保節(jié)能型水冷式空調(diào)器必將得到迅速發(fā)展。1.5本文研究內(nèi)容1.5.1本設(shè)計(jì)的要求與數(shù)據(jù)1、設(shè)計(jì)目標(biāo)：930kW水冷機(jī)組2、計(jì)算工況：選用半封閉螺桿式壓縮機(jī)5臺，工質(zhì)R22，制冷量930KW，冷凝水的進(jìn)水溫度＝32℃，出水溫度=36℃，冷凝溫度為=40℃，過冷度＝3℃，蒸發(fā)溫度=2℃，過熱度為=3℃，冷凍水進(jìn)水溫度為=12℃，出水溫度為=7℃1.5.2本設(shè)計(jì)的研究內(nèi)容1、熟悉冷水機(jī)組的工作原理。2、根據(jù)冷水機(jī)組的要求，選擇合適的壓縮機(jī)型式。3、選用適合的蒸發(fā)器、冷凝器型式，進(jìn)行冷凝器和蒸發(fā)器的熱力計(jì)算以及管道阻力計(jì)算。完成換熱器圖紙的繪制。完成系統(tǒng)制冷劑充灌量的詳細(xì)計(jì)算，選用合適的輔助設(shè)備?？偨Y(jié)設(shè)計(jì)影響要素。1.6設(shè)計(jì)參數(shù)的確定1.6.1設(shè)計(jì)原始參數(shù)制冷量，制冷劑為R22，蒸發(fā)溫度℃，過熱度℃，冷凝溫度℃，過冷度℃。1.6.2已知設(shè)備（1）螺桿式壓縮機(jī)5臺螺桿式壓縮機(jī)因其較高的可靠性和效率使之在中等制冷量范圍內(nèi)的制冷空調(diào)中得到普遍應(yīng)用，本文設(shè)計(jì)的水冷機(jī)組的制冷量為930KW，屬于中等制冷量范圍，所以螺桿式壓縮機(jī)不失為較好的選擇，而且壓縮機(jī)的臺數(shù)不得少于2臺，本設(shè)計(jì)選用5臺。（2）滿液式蒸發(fā)器系統(tǒng)制冷量為930kw，制冷量相對較大，選用滿液式蒸發(fā)器較為合適。（3）殼管式冷凝器系統(tǒng)制冷量為930kW，制冷量相對較大，選用管殼式冷凝器較為合適。1.6.3蒸發(fā)器冷媒水的進(jìn)出口溫度對于滿液式蒸發(fā)器，載冷劑出口溫度與蒸發(fā)溫度之差，一般?。?～5℃），現(xiàn)取5℃則:冷媒水出口溫度：=2+5=7℃(1.1)冷媒水溫降，一般當(dāng)為淡水時，?。?～6℃），現(xiàn)取5℃冷媒水進(jìn)口溫度：℃(1.2)1.6.4冷凝溫度及冷卻水出口溫度在臥式殼管冷凝器中，一般取3～5℃，本設(shè)計(jì)取4℃，則：冷卻水出口溫度：℃(1.3)同理冷凝溫度：℃(1.4)2滿液式蒸發(fā)器設(shè)計(jì)2.1制冷劑流量的確定圖2.1制冷循環(huán)壓焓圖如圖2.1所示，℃，℃，℃，根據(jù)熱力性質(zhì)圖和表查得：，，各狀態(tài)點(diǎn)所對應(yīng)的值如表2.1.所示。表2.1壓焓圖各狀態(tài)點(diǎn)的值狀態(tài)點(diǎn)t(℃)h(KJ/kg)V(m3/kg)1＇2406.08444.2715416.02445.362—448.310—340416.56115.14437247.686—5—247.6869.03單位質(zhì)量制冷量：(2.1)制冷劑質(zhì)量流量：(2.2)2.2結(jié)構(gòu)的初步規(guī)劃2.2.1結(jié)構(gòu)型式系統(tǒng)制冷量為930kw，制冷量相對較大，選用滿液式蒸發(fā)器較為合適。2.2.2污垢系數(shù)的選擇參看文獻(xiàn)[1]表3-1中數(shù)據(jù)，可取氟利昂側(cè)=0.086℃/kW，冷凍水側(cè)=0.086℃/kW。2.2.3冷凍水的流速：初步設(shè)計(jì)機(jī)組每天運(yùn)行10小時，則每年運(yùn)行小時數(shù)約為3000～4000。參看文獻(xiàn)[1]表3-2中數(shù)據(jù)，取冷凍水流速u=2.5m/s。2.2.4管型選擇：參考文獻(xiàn)[1,70-71]中所述及文獻(xiàn)[1]表3-4。本次設(shè)計(jì)選取表3-4中的4號管：19mm×1.5mm，因其增強(qiáng)系數(shù)相比較大，有利換熱。其有關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)如下：管內(nèi)徑=14mm，翅頂直徑=18.9mm，翅厚=0.25mm，翅根管面外徑=15.9mm，翅節(jié)距=1.1mm，翅高h(yuǎn)＝1.5mm。單位管長的各換熱面積計(jì)算如下：每米管長翅頂面積：===0.0135（2.3）每米管長翅側(cè)面積：===0.149（2.4）每米管長翅間管面面積：==（2.5）=0.0386每米管長管外總面積：=++=0.2011（2.6）每米管長管內(nèi)面面積：==0.014=0.044（2.7）2.2.5冷凍水流量：取冷凍水進(jìn)出口溫度的平均溫度為定性溫度，=℃=9.5℃。由文獻(xiàn)[2]附錄9中查得其有關(guān)物性參數(shù)如下：=999.7=4.191冷凍水流量為：==（2.8）2.2.6估算傳熱管總長參看文獻(xiàn)[1,75]，按管外面積計(jì)算熱流密度，在設(shè)計(jì)條件下，熱流密度可在5000～7000范圍內(nèi)取值。本設(shè)計(jì)假定=6000。則應(yīng)布置的傳熱面積：==（2.9）應(yīng)布置的有效總管長：L==（2.10）2.2.7確定每流程管數(shù)Z，有效單管長l及流程數(shù)N:冷凍水的流速u=2.5m/s，冷凍水流量=，則每流程管數(shù)Z===115.35（根）（2.11）圓整后取Z=116根。則實(shí)際水流速=2.486m/s（2.12）對流程數(shù)N、總根數(shù)NZ、有效單管長、殼體內(nèi)徑及長徑比進(jìn)行組合計(jì)算，組合計(jì)算結(jié)果如表2.2所示：表2.2組合計(jì)算結(jié)果流程數(shù)N總根數(shù)NZ有效單管（m）殼體內(nèi)徑（m）長徑比22323.320.4766.9744641.660.6732.4766961.110.8241.3589280.830.9520.87參看文獻(xiàn)[1,76]，在組合計(jì)算中，當(dāng)傳熱管總根數(shù)較多時，殼體內(nèi)徑可按下式估算：式中s——相鄰管中心距，，單位為m；——管外徑，單位為m。系數(shù)的取法：當(dāng)殼體內(nèi)管子基本布滿不留空間時取下限，當(dāng)殼體內(nèi)留有一定空間時取上限。（本設(shè)計(jì)取下限計(jì)算）查看文獻(xiàn)[3,45]表2.3，由=19mm查得：換熱管中心距s=25mm，分程隔板槽兩側(cè)相鄰管中心距=38mm。由此算得。參看文獻(xiàn)[1,76]，長徑比一般在6～8范圍內(nèi)較為適宜，長徑比大則流程數(shù)少，便于端蓋的加工制造。當(dāng)冷凝器與半封閉式活塞式制冷壓縮機(jī)組成機(jī)組時應(yīng)適當(dāng)考慮壓縮機(jī)的尺寸而選取更為合適的冷凝器的長徑比。據(jù)此，本設(shè)計(jì)選取2流程方案作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)依據(jù)。2.2.8傳熱管的布置排列通過AutoCAD布管排列，如圖2.2，通過比較，2管程中管板的分置以正三角形排管為佳，其結(jié)構(gòu)比平行布置更為緊湊，從而節(jié)省材料。另外，冷凍水進(jìn)出口水溫相差才5℃，則相鄰的管程間平均壁溫之差遠(yuǎn)小于28圖2.2管子在殼體內(nèi)的布置2.3熱力計(jì)算2.3.1水側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)由=9.5℃查文獻(xiàn)[2]附錄9表得其運(yùn)動粘度。由文獻(xiàn)[1,78]表3-12查得其物性集合系數(shù)B=1647。因?yàn)槔字Z數(shù)Re===26168.42＞，亦即水在管內(nèi)的流動狀態(tài)為湍流，則由文獻(xiàn)[1,78]中式（3-5），水側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)：（2.13）2.3.2氟利昂側(cè)冷凝表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)根據(jù)圖2.2的排管布置，管排修正系數(shù)由文獻(xiàn)[1,77]中式（3-4）計(jì)算(2.14）根據(jù)所選管型，低翅片管傳熱增強(qiáng)系數(shù)由文獻(xiàn)[1,77]中式（3-2）計(jì)算如下：環(huán)翅的當(dāng)量高度mm=4.34mm（2.15）增強(qiáng)系數(shù)：==1.61（2.16）查文獻(xiàn)[1,76]表3-11，R22在蒸發(fā)溫度=2℃時，其物性集合系數(shù)B=1830由文獻(xiàn)[1,76]中式（3-1）計(jì)算氟利昂側(cè)蒸發(fā)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，==4292.6（2.17）其中——管外壁面溫度,℃；——蒸發(fā)溫度與管外壁面溫度之差,℃。2.3.3實(shí)際所需熱流密度計(jì)算對數(shù)平均溫差＝7.21℃（2.18）水側(cè)污垢系數(shù)=0.086℃/kW。將有關(guān)各值代入文獻(xiàn)[1,78]中式（3-6）和（3-7）熱流密度計(jì)算（單位為）：=4292.6（2.19）（2.20）選取不同的（單位為℃）進(jìn)行迭代計(jì)算，計(jì)算結(jié)果列于表2.3：表2.3計(jì)算結(jié)果/℃式（3.20）()式（3.21）()1.405524.805909.121.465701.455848.101.505818.205807.41當(dāng)=1.5℃時，兩式誤差已很?。〒?jù)文獻(xiàn)[1，79]所述，誤差不大于3%，可認(rèn)為符合要求），取=5812.805，與假定的6000相差3.12%，據(jù)文獻(xiàn)[1，79]所述,誤差不大于15%且計(jì)算值稍大于假定值，可認(rèn)為原假定值及初步結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理。2.3.4實(shí)際所需換熱面積=（2.21）初步結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中冷凝傳熱面積為155，較傳熱計(jì)算實(shí)際所需換熱面積小3.12%。參看文獻(xiàn)[1，79]，在滿足負(fù)荷要求前提下，所布置的傳熱面積較計(jì)算所需的傳熱面積大10%左右，因此，必須加長換熱管長，現(xiàn)取換熱管有效單管長=3.8m時，則實(shí)際換熱面積為177.29，負(fù)荷富裕量達(dá)10.8%。2.4阻力計(jì)算2.4.1冷凍水的流動阻力計(jì)算冷凍水流動時的阻力按文獻(xiàn)[4，232]中式（9-71）計(jì)算，其中沿程阻力系數(shù)為（2.22）冷凍水的流動阻力為（2.23）=＝56393.08Pa式中，N——管程；——左、右兩管板外側(cè)端面間的距離，每塊管板厚度為35mm（見后面結(jié)構(gòu)確定），則=（3.8+0.07）m?？紤]到外部管路損失，冷凍水泵的總壓頭約為（2.24）2.4.2冷凍水泵的總壓頭與離心水泵的功率取離心水泵的效率=0.6，則水泵所需的功率為=11.57KW（2.25）則選取的離心水泵的功率至少不小于11.57KW。2.5結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算2.5.1筒體根據(jù)文獻(xiàn)[3]表2.3可知，當(dāng)換熱管外徑d0=19mm時，換熱管中心距為s=25mm，分程隔板槽兩側(cè)相鄰中心距IE根據(jù)文獻(xiàn)[3，47]可知，熱交換器管束最外層換熱管表面至殼體內(nèi)壁的最短距離b=0.25d且不小于8mm,故本設(shè)計(jì)取8mm。根據(jù)文獻(xiàn)[5]表6-3,選用殼體經(jīng)濟(jì)壁厚9mm，故經(jīng)計(jì)算得出的殼體最小外徑：D=476+2×9=494mm.（2.26）又根據(jù)滿液式蒸發(fā)器上程管排頂部應(yīng)預(yù)留一定空間的特殊性，查文獻(xiàn)[6]選外徑D=500mm，厚δ=9mm的無縫鋼管作為殼體。由于壁厚取9mm,所以殼體內(nèi)徑為：Di=500-2×9=482mm。（2.27）此時實(shí)際長徑比為(2.28)根據(jù)文獻(xiàn)[3，55]，目前所采用的換熱管長度與殼體直徑之比，一般在4～25之間，通常為6～10，故合理。2.5.2管板管板選用直接焊于外殼上并延伸到殼體周圍之外兼作法蘭，管板與傳熱管的連接方式采用脹接法。根據(jù)文獻(xiàn)[1]表3-8，換熱管外徑為19mm時，管板最小厚度不小于16mm，根據(jù)文獻(xiàn)[5]表6-6，查得與管子連接方式有關(guān)的系數(shù)=1.15,與管板兼做法蘭有關(guān)的系數(shù)=1.30，由文獻(xiàn)[5]公式（6-4=··(17+0.0083)=1.15×1.30×(17+0.0083×482)=31.4mm（2.29實(shí)際可取=35mm管孔直徑dp，根據(jù)文獻(xiàn)[1]表3-5得：換熱管外徑d0：19mm管板管孔徑dp：19.25mm2.5.3法蘭根據(jù)殼體外徑DN=500mm和文獻(xiàn)[7]表4，選用外徑D=715mm,內(nèi)徑B=513.5mm，厚度C=46mm的法蘭。法蘭固定螺栓孔中心圓直徑K=650mm，螺栓孔孔徑L=33mm，螺栓規(guī)格為M30，螺栓數(shù)量n=20，法蘭密封面d=609,f=2。2.5.4端蓋如圖3.3，根據(jù)文獻(xiàn)[5，112-113]，設(shè)計(jì)時選端蓋厚度為S=9mm,連接螺栓處厚度，現(xiàn)取L=30mm,球面半徑R=＝482mm，球面高度，現(xiàn)?。?20mm，端蓋其余尺寸如圖所示：圖2.3端蓋尺寸2.5.5分程隔板根據(jù)文獻(xiàn)文獻(xiàn)[5]，分程隔板厚度選，焊接在端蓋上。2.5.6支撐板與拉桿根據(jù)文獻(xiàn)[3]表2.5和表2.6，換熱管外經(jīng)d=19mm,支撐板最大無支撐跨距為1300mm，可取其無支撐跨距為650mm，則支撐板數(shù)目為6，根據(jù)文獻(xiàn)[3，51-52]可知，換熱管外徑14mm≤d≤25mm,拉桿直徑d=12mm，公稱直徑DN=500mm＞2.5.7封頭和支座根據(jù)文獻(xiàn)[5]表6-8取封頭的厚度為8mm。參考文獻(xiàn)[1]表3-9取支座尺寸：L=460mm，K=380mm支座在冷凝器中的位置的確定：若冷凝器的主體部分長度（兩管板外側(cè)端面的距離）＝3.87m=3870mm,殼體平均直接＝482mm，支座鋼板厚度中心線處與管板外側(cè)的距離即，可取=300mm。2.5.8墊片的選取查文獻(xiàn)[8]選取墊片材料為石棉，具有適當(dāng)加固物（石棉橡膠板）；基礎(chǔ)參數(shù)為厚度δ=1.5mm,墊片外徑為715mm，內(nèi)徑為508mm,設(shè)計(jì)壓力為1.569MPa,墊片系數(shù)m=2.75,比壓力y=25.5MPa。2.5.9螺栓的選取根據(jù)法蘭及端蓋的厚度，查文獻(xiàn)[9]附表2-1，選螺栓（GB/T5782－2000）M30×80，螺紋規(guī)格d=M30，公稱長度l＝110mm,性能等級為8.8級，表面氧化，B級的六角頭螺栓。其他參數(shù)為：，，，,k=19.2mm,e=50.85mm,s=45mm,b=66mm。殼體外表面到螺栓中心線的距離S=75mm，管板法蘭到螺栓中心線的距離Sa=32.5mm。2.5.10連接管的確定冷凍水進(jìn)出口連接管水的流量=0.04439，選流速，故管內(nèi)徑(2.31)查文獻(xiàn)[6]可取無縫鋼管mm。制冷劑連接管由原始數(shù)據(jù)查R22的圖得，蒸發(fā)器進(jìn)口處，蒸發(fā)器出口，制冷劑的質(zhì)量流量已求出。液體的體積流量=(2.32)蒸氣的體積流量(2.33)進(jìn)液接管的內(nèi)徑（選液體流速為）(2.34)圓整后，查文獻(xiàn)[6]取無縫鋼管出氣接管內(nèi)徑（選蒸汽流速為）(2.35)圓整后，查文獻(xiàn)[6]取無縫鋼管。實(shí)際流速為3管殼式冷凝器設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)3.1冷凝器熱負(fù)荷的確定圖3.1制冷循環(huán)壓焓圖表3.1壓焓圖各狀態(tài)點(diǎn)的值狀態(tài)點(diǎn)t(℃)h(kJ/kg)V(m3/kg)1＇2406.08444.2715416.02445.362—448.310—340416.56115.14437247.686—5—247.6869.03單位質(zhì)量制冷量：(3.1)制冷劑質(zhì)量流量：(3.2)冷凝器的熱負(fù)荷為：KW（3.3）式中，ψ——冷凝器的熱負(fù)荷系數(shù)，根據(jù)2℃，40℃查文獻(xiàn)[10]圖15.8得ψ=1.183.2結(jié)構(gòu)的初步規(guī)劃3.2.1結(jié)構(gòu)型式系統(tǒng)制冷量為930kW，制冷量相對較大，選用管殼式冷凝器較為合適。3.2.2污垢系數(shù)的選擇冷卻水的平均溫度℃,制冷劑的冷凝溫度=40℃,參考文獻(xiàn)[4]表9-1取管外側(cè)熱阻=0.086m2?℃/KW，管內(nèi)側(cè)熱阻=0.086m2?℃/KW3.2.3冷卻水的流速初步設(shè)計(jì)機(jī)組每天運(yùn)行10小時，則每年運(yùn)行小時數(shù)約為3000～4000。參看文獻(xiàn)[1]表3-2中數(shù)據(jù)，取冷凍水流速u=2.5m/s。3.2.4管型選擇參考文獻(xiàn)[1,70-71]中所述及表3-4。本次設(shè)計(jì)選取表3-4中的3號管：19mm×1.5mm，因其增強(qiáng)系數(shù)相比較大，有利換熱。其有關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)如下：管內(nèi)徑=14mm，翅頂直徑=18.9mm，翅厚=0.25mm，翅根管面外徑=15.9mm，翅節(jié)距=1.1mm，翅高h(yuǎn)＝1.5mm。單位管長的各換熱面積計(jì)算如下：每米管長翅頂面積：===0.0135（3.4）每米管長翅側(cè)面積：===0.149（3.5）每米管長翅間管面面積：==（3.6）=0.0386每米管長管外總面積：=++=0.2011（3.7）每米管長管內(nèi)面面積：==0.014=0.044（3.8）3.2.5冷卻水流量取冷卻水進(jìn)出口溫度的平均溫度為定性溫度，=℃=34℃。由文獻(xiàn)[2]附錄9中查得其有關(guān)物性參數(shù)如下：ρ=994.3kg/m3,Cp=4.174kj/(kg*k).所以冷卻水流量為：=0.0661m3/s(3.9)3.2.6估算傳熱管總長參看文獻(xiàn)[1，75]，按管外面積計(jì)算熱流密度，在設(shè)計(jì)條件下，熱流密度可在5000～7000范圍內(nèi)取值。本設(shè)計(jì)假定=4600。則應(yīng)布置的傳熱面積：==(3.10)應(yīng)布置的有效總管長：L==(3.11)3.2.7確定每流程管數(shù)Z，有效單管長及流程數(shù)N冷卻水的流速u=2.5m/s，冷卻水流量=，則每流程管數(shù)Z===171.8（根）(3.12)圓整后取Z=172根。則實(shí)際水流速=2.498(3.13)對流程數(shù)N、總根數(shù)NZ、有效單管長、殼體內(nèi)徑及長徑比進(jìn)行組合計(jì)算，組合計(jì)算結(jié)果如表3.2所示表3.2組合計(jì)算結(jié)果流程數(shù)N總根數(shù)NZ有效單管/m殼體內(nèi)徑/m長徑比23443.490.5766.0646883.030.8153.72610321.1630.9981.17參看文獻(xiàn)[1，76]，在組合計(jì)算中，當(dāng)傳熱管總根數(shù)較多時，殼體內(nèi)徑可按下式估算：式中s——相鄰管中心距，，單位為m；——管外徑，單位為m。系數(shù)的取法：當(dāng)殼體內(nèi)管子基本布滿不留空間時取下限，當(dāng)殼體內(nèi)留有一定空間時取上限。（本設(shè)計(jì)取下限計(jì)算）查看文獻(xiàn)[1]表2.3，由=19mm查得：換熱管中心距s=25mm，分程隔板槽兩側(cè)相鄰管中心距=38mm，由此估算得。參看文獻(xiàn)[1，76]，長徑比一般在6～8范圍內(nèi)較為適宜，長徑比大則流程數(shù)少，便于端蓋的加工制造。當(dāng)冷凝器與半封閉式活塞式制冷壓縮機(jī)組成機(jī)組時應(yīng)適當(dāng)考慮壓縮機(jī)的尺寸而選取更為合適的冷凝器的長徑比。據(jù)此，本設(shè)計(jì)選取2流程方案作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)依據(jù)。3.2.8傳熱管的布置排列通過AutoCAD布管排列，如圖3.2，通過比較，2管程中管板的分置以正三角形排管為佳，其結(jié)構(gòu)比平行布置更為緊湊，從而節(jié)省材料。另外，冷凍水進(jìn)出口水溫相差才5℃，則相鄰的管程間平均壁溫之差遠(yuǎn)小于28℃，故正三角形排管適宜。圖3.2布管3.3熱力計(jì)算3.3.1水側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)由=34℃查文獻(xiàn)[2]附錄9表得其運(yùn)動粘度。由文獻(xiàn)[1]表3-12查得其物性集合系數(shù)B=2178.2。因?yàn)槔字Z數(shù)Re===46972.94＞，亦即水在管內(nèi)的流動狀態(tài)為湍流，則由文獻(xiàn)[1，78]中式（3-5），水側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)：(3.14)3.3.2氟利昂側(cè)冷凝表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)根據(jù)圖3.2的排管布置，管排修正系數(shù)由文獻(xiàn)[1，77]中式（3-4）計(jì)算(3.15)根據(jù)所選管型，低翅片管傳熱增強(qiáng)系數(shù)由文獻(xiàn)[1，77]中式（3-2）計(jì)算如下：環(huán)翅的當(dāng)量高度mm=4.34mm(3.16)增強(qiáng)系數(shù)：==1.61(3.17)查文獻(xiàn)[1，76]表3-11，R22在冷凝溫度=40℃時，其物性集合系數(shù)B=1447.1由文獻(xiàn)[1，76]式（3-1）計(jì)算氟利昂側(cè)蒸發(fā)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，==3301.21(3.18)其中——管外壁面溫度,℃；——蒸發(fā)溫度與管外壁面溫度之差,℃。3.3.3實(shí)際所需熱流密度計(jì)算對數(shù)平均溫差＝5.77℃(3.19)水側(cè)污垢系數(shù)=0.086℃/kW。將有關(guān)各值代入文獻(xiàn)[1，78]式（3-6）和（3-7）熱流密度計(jì)算（單位為）：=3301.21(3.20)(3.21)選取不同的（單位為℃）進(jìn)行迭代計(jì)算，計(jì)算結(jié)果列于表3.3：表3.3計(jì)算結(jié)果/℃式(4.20)（）式(4.21)（）25551.954479.921.74914.854836.411.64696.384955.24當(dāng)=1.7℃時，兩式誤差已很?。〒?jù)文獻(xiàn)[1，79]所述，誤差不大于3%，可認(rèn)為符合要求），取=4875.63W/㎡，與假定的4600W/㎡相差6%，據(jù)文獻(xiàn)[1，79]所述誤差不大于15%且計(jì)算值稍大于假定值，可認(rèn)為原假定值及初步結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理。3.3.4實(shí)際所需換熱面積=(3.22)初步結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中冷凝傳熱面積為238.57，較傳熱計(jì)算實(shí)際所需換熱面積大5.99%。參看文獻(xiàn)[1，79]，在滿足負(fù)荷要求前提下，所布置的傳熱面積較計(jì)算所需的傳熱面積大10%左右，因此，必須加長換熱管長，現(xiàn)取換熱管取有效單管長=3.64m，則實(shí)際換熱面積為251.81，負(fù)荷富裕量達(dá)11.88%。3.4阻力計(jì)算3.4.1冷卻水的流動阻力計(jì)算冷卻水流動時的阻力按文獻(xiàn)[4，232]式（9-71）計(jì)算，其中沿程阻力系數(shù)為(3.23)冷卻水的流動阻力為(3.24)=＝49293.31Pa式中，N——管程；——左、右兩管板外側(cè)端面間的距離，每塊管板厚度為35mm（見后面結(jié)構(gòu)確定），則=（3.64+0.07）m?？紤]到外部管路損失，冷卻水泵的總壓頭約為(3.25)3.4.2冷卻水泵的總壓頭與離心水泵的功率取離心水泵的效率=0.6，則水泵所需的功率為=16436.87W=16.45KW(3.26)則選取的離心水泵的功率至少不小于16.45KW。3.5結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算3.5.1筒體根據(jù)文獻(xiàn)[3]表2.3可知，當(dāng)換熱管外徑d0=19mm時，換熱管中心距為s=25mm，分程隔板槽兩側(cè)相鄰中心距IE根據(jù)文獻(xiàn)[3，46]可知，熱交換器管束最外層換熱管表面至殼體內(nèi)壁的最短距離b=0.25d且不小于8mm,故本設(shè)計(jì)取8mm。根據(jù)文獻(xiàn)[5]表6-4,選用殼體經(jīng)濟(jì)壁厚9mm，D=576+2×9=594mm.又根據(jù)滿液式蒸發(fā)器上程管排頂部應(yīng)預(yù)留一定空間的特殊性，查文獻(xiàn)[6]選外徑D=610mm，厚度δ=9mm由于壁厚取9mm,所以內(nèi)徑為：Di=610-2×9=592mm此時實(shí)際長徑比為(3.28)根據(jù)文獻(xiàn)[3，54]，目前所采用的換熱管長度與殼體直徑之比，一般在4～25之間，通常為6～10，故合理。3.5.2管板管板選用直接焊于外殼上并延伸到殼體周圍之外兼作法蘭，管板與傳熱管的連接方式采用脹接法。根據(jù)文獻(xiàn)[1]表3-8，換熱管外徑為19mm時，管板最小厚度不小于16mm，根據(jù)文獻(xiàn)[5]表6-6，查得與管子連接方式有關(guān)的系數(shù)=1.15,與管板兼做法蘭有關(guān)的系數(shù)=1.30，由文獻(xiàn)[5]公式（6-4=··(17+0.0083)(3.29)=1.15×1.30×(17+0.0083×592)=32.76實(shí)際可取=70mm.管孔直徑dp，根據(jù)文獻(xiàn)[1]表3-5得：換熱管外徑d0：19mm允許偏差管板管孔徑dp：19.25mm允許偏差3.5.3法蘭根據(jù)殼體外徑DN=610mm和文獻(xiàn)[7]表4，選用外徑D=890mm,內(nèi)徑B=616.5mm，厚度C=84mm的法蘭。法蘭固定螺栓孔中心圓直徑K=795mm，螺栓孔孔徑L=48mm，螺栓規(guī)格為M48，螺栓數(shù)量n=20，法蘭密封面d=735,f=2。3.5.4端蓋如圖3.3，根據(jù)文獻(xiàn)[5,112-113]，選端蓋厚度為S=9mm,連接螺栓處厚度，現(xiàn)取L=48mm,球面半徑R=＝592mm，球面高度，現(xiàn)?。?40mm，端蓋其余尺寸如圖所示：圖3.3端蓋尺寸3.5.5分程隔板根據(jù)文獻(xiàn)[5]，分程隔板厚度選，焊接在端蓋上。3.5.6支撐板與拉桿根據(jù)文獻(xiàn)[3]表2.5和表2.6，換熱管外經(jīng)d=19mm,支撐板最大無支撐跨距為1300mm，可取其無支撐跨距為650mm，則支撐板數(shù)目為6，支撐板厚度為4支座根據(jù)文獻(xiàn)[3,51-52]可知，換熱管外徑14mm≤d≤25mm,拉桿直徑d=12mm，公稱直徑DN=400mm﹤610mm＜700mm,拉桿數(shù)量為4。4支座3.5.7封頭和支座根據(jù)文獻(xiàn)[5]表6-8取封頭的厚度為8mm。參考文獻(xiàn)[1]表3-9取支座尺寸：L=560mm，K=490mm支座在冷凝器中的位置的確定：圖3.4支座尺寸若冷凝器的主體部分長度（兩管板外側(cè)端面的距離）＝3.71m=3710mm,殼體平均直接＝601mm，支座鋼板厚度中心線處與管板外側(cè)的距離即，可取=300mm。3.5.8墊片的選取查文獻(xiàn)[8],選取墊片材料為石棉，具有適當(dāng)加固物（石棉橡膠板）；基礎(chǔ)參數(shù)為厚度δ=1.5mm,墊片外徑為890mm,內(nèi)徑為618mm,設(shè)計(jì)壓力為1.569MPa,墊片系數(shù)m=2.75,比壓力y=25.5MPa。3.5.9螺栓的選取根據(jù)法蘭及端蓋的厚度，查文獻(xiàn)[9]附表2-1,選螺栓GB/T5782－2000M48×140，螺紋規(guī)格M48.，公稱長度l＝140mm,性能等級為8.8級，表面氧化，B級的六角頭螺栓。其他參數(shù)為：，，，,k=30.42mm,e=82.6mm,s=73.1mm,b=108mm。殼體外表面到螺栓中心線的距離S=92.5mm，管板法蘭到螺栓中心線的距離Sa=47.5mm。3.5.10連接管的確定冷卻水進(jìn)出口連接管水的流量=0.0661，選流速，故管內(nèi)徑(3.31)查文獻(xiàn)[6]可取無縫鋼管mm。實(shí)際流速為制冷劑連接管由原始數(shù)據(jù)查R22的圖得，冷凝器進(jìn)口處，冷凝器出口，制冷劑的質(zhì)量流量已求。液體的體積流量=(3.32)蒸氣的體積流量(3.33)出液接管的內(nèi)徑（選液體流速為）(3.34)圓整后，查文獻(xiàn)[6]取無縫鋼管進(jìn)氣接管內(nèi)徑（選蒸汽流速為）(3.35)圓整后，查文獻(xiàn)[6]取無縫鋼管。實(shí)際流速為。4壓縮機(jī)的選用4.1螺桿式壓縮機(jī)的發(fā)展20世紀(jì)30年代，瑞典工程師AlfLysholm在對燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)行研究時，希望找到一種作回轉(zhuǎn)運(yùn)動的壓縮機(jī)，要求其轉(zhuǎn)速比活塞壓縮機(jī)高得多，以便可由燃?xì)廨啓C(jī)直接驅(qū)動，并且不會發(fā)生喘振。為了達(dá)到上述目標(biāo)，他發(fā)明了螺桿壓縮機(jī)。

在理論上，螺桿壓縮機(jī)具有他所需要的特點(diǎn)，但由于必須具有非常大的排氣量，才能滿足燃?xì)廨啓C(jī)工作的要求，螺桿壓縮機(jī)并沒有在此領(lǐng)域獲得應(yīng)用。盡管如此，AlfLysholm及其所在的瑞典SRM公司，對螺桿壓縮機(jī)在其它領(lǐng)域的應(yīng)用，繼續(xù)進(jìn)行了深入的研究。

1937年，AlfLysholm在SRM公司研制成功了兩類螺桿壓縮機(jī)試驗(yàn)樣機(jī)，并取得了令人滿意的測試結(jié)果。

1946年，位于蘇格蘭的英國JamesHowden公司，第一個從瑞典SRM公司獲得了生產(chǎn)螺桿壓縮機(jī)的許可證。

隨后，歐洲、美國和日本的多家公司也陸續(xù)從瑞典SRM公司獲得了這種許可證，從事螺桿壓縮機(jī)的生產(chǎn)和銷售。最先發(fā)展起來的螺桿壓縮機(jī)是無油螺桿壓縮機(jī)。

1957年噴油螺桿空氣壓縮機(jī)投入了市場應(yīng)用。

1961年又研制成功了噴油螺桿制冷壓縮機(jī)和螺桿工藝壓縮機(jī)。

通過隨后持續(xù)的基礎(chǔ)理論研究和產(chǎn)品開發(fā)試驗(yàn)，通過對轉(zhuǎn)子型線的不斷改進(jìn)和專用轉(zhuǎn)子加工設(shè)備的開發(fā)成功，螺桿壓縮機(jī)的優(yōu)越性能得到了不斷的發(fā)揮。螺桿式壓縮機(jī)的分類：螺桿式制冷壓縮機(jī)都采用噴油潤滑的方式進(jìn)行，按壓縮機(jī)與電動機(jī)聯(lián)結(jié)的方式不同，分為開啟式、半封閉式和全封閉式三種。開啟式機(jī)組：壓縮機(jī)通過聯(lián)軸器與電動機(jī)相聯(lián)，要求在壓縮機(jī)伸出軸上加裝可靠的軸封，以防制冷劑和潤滑油泄漏。半封閉式機(jī)組：電動機(jī)與壓縮機(jī)做為一體，中間用法蘭聯(lián)接，能有效防止制冷劑和潤滑油的泄漏，并采用制冷劑冷卻電動機(jī)，消除了開啟式機(jī)組中電動機(jī)冷卻風(fēng)扇的噪聲。全封閉式機(jī)組：把電動機(jī)與壓縮機(jī)封閉在一個容器內(nèi)，徹底消除了制冷劑和潤滑油的泄漏，噪聲為最低。目前該制冷壓縮機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)工況下（蒸發(fā)溫度：-15℃，冷凝溫度：30兩種形式壓縮機(jī)組的比較：1.開啟式機(jī)組優(yōu)點(diǎn)：(1)壓縮機(jī)與電動機(jī)相對分離，對電動機(jī)沒有特殊的要求，故壓縮機(jī)的適用范圍較廣。(2)同一臺壓縮機(jī)，可適應(yīng)不同制冷劑，除了采用鹵代烴制冷劑外，通過更改部分零件的材質(zhì)，還可采用氨作制冷劑。(3)可根據(jù)不同的制冷劑和使用工況條件，配用不同容量的電動機(jī)。(4)單機(jī)頭機(jī)組制冷量可達(dá)200萬大卡以上。(5)成本較低，價格較便宜。缺點(diǎn)：(1)需要軸封封住制冷劑和潤滑油泄漏的通道，這也是用戶經(jīng)常維護(hù)的重點(diǎn)。JB/T6906-93螺桿式單級制冷壓縮機(jī)標(biāo)準(zhǔn)中對滲油量規(guī)定：開啟式機(jī)組運(yùn)行時的軸封處滲油量應(yīng)不大于3ml/h。由于氟利昂和冷凍油是互溶的，故在使用過程中氟利昂與冷凍油的同步泄漏無法避免，尤其在運(yùn)行滿1000小時以后，由于軸封的磨損，會加劇氟利昂與冷凍油的泄漏，加大維修和運(yùn)行費(fèi)用，影響正常使用。(2)配套的電動機(jī)高速旋轉(zhuǎn)，冷卻風(fēng)扇形成的氣流噪聲大，壓縮機(jī)本身噪聲也比較大，開啟式機(jī)組一般噪聲在90dB(A)以上，導(dǎo)致噪聲污染環(huán)境。(