郭宁氨制冷系统解析13671.pdf
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1、 课 程 设 计 深圳市氨制冷系统(制冷量 100KW)设计 姓 名 郭宁 院 系 食品工程学院 专 业 热能与动力工程 年 级 热能本 1201 学 号 20122916107 指导教师 邹欣华 2015 年 1 月 20 日 目录 绪论.1 1 设计任务.1 2 制冷系统的热力计算.1 2.1 确定制冷系统设计工况.1 2.2 冷凝温度kt的确定.1 2.3 蒸发温度0t的确定.1 2.4 过冷温度gt的确定.2 2.5 过热温度rt的确定.2 2.6 制冷系统理论循环.2 3.主要机器设备的选型计算.3 3.1 制冷压缩机型号及台数的确定.3 3.2 冷凝器的选择计算.4 3.3 蒸发器
2、的选择计算.6 3.4 冷却水系统的选择.7 3.5 冷冻水系统的选择.8 3.6 管径的计算.8 3.7 其它辅助设备的选择计算.8 3.8 制冷机组与管道的保温.10 4 设备清单.10 5 设计体会.11 6 参考文献.11 1 绪论 制冷系统有压缩机,冷凝器,蒸发器,节流阀四大件,其他辅助设备有油分离器,储液器,集油器,空气分离器等。根据负荷变化确定冷凝器,蒸发器的型号,根据制冷量选择压缩机,以及节流机构的选择。1 设计任务 设计一深圳地区用制冷系统,采用空冷式直接制冷,制冷量定为 100KW,制冷剂为氨,冷却水进出口温度为30.3/33 空调设计干球温度为 32.4,湿球温度为 27
3、.3 冬季大气压力 101.95kpa 夏季大气压力 100.56kpa 2 制冷系统的热力计算 2.1 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。2.2 冷凝温度kt的确定 从 制冷工程设计手册中查到深圳地区夏季室外平均每年不保证 50h 的湿球温度()kt=27.3 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:3,3033.27tttkkk1 式中k1t冷却水进冷凝器温度();kt当地夏季室
4、外平均每年不保证50h 的湿球温度();kt安全值,对于机械通风冷却塔,kt=24。冷却水出冷凝器的温度k2t(),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:选用卧式壳管式冷凝器 k2t=k1t+2.7=30.3+2.7=33 注意:k2t通常不超过 35。系统以水为冷却介质,其传热温差取4-6,则冷凝温度为 kt=k2t+4=37 式中kt冷凝温度()。2.3 蒸发温度0t的确定 选用供水与回水温度为:7/12 由于蒸发式空气冷却器不需要谁做冷媒,所以蒸发温度等于制冷剂液体在蒸发器中的气化温度。2 若系统以水为载冷剂,其传热温差为4-6,即 C2575tt0 式中t载冷剂的温度(
5、)。一般对于冷却淡水和盐水的蒸发器,其传热温差取T=5。则制冷剂的蒸发温度也应为 2.2.4 过冷温度gt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(et5)的制冷装置,在条件许可时使用液体过冷。对于本设计系统,et=2,因此不采用液体过冷,即gt=0。2.5 过热温度rt的确定 压缩机吸气口温度(rt)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Co862tttre1(式中对于一般氨压缩机,rt=5-8)。2.6 制冷系统理
6、论循环 C 2t0 kt=37查表求得各状态参数:确定压力:kpa5.1431p 463.53kpapk0 比容:1v0.27kgm/3,2v0.093kgm/3 焓值:1h 1463.8KJ/kg,2h 1650KJ/kg,43hh 375.8 KJ/kg 单位质量制冷量(0q)的计算 kg/10888.3758.1463q410KJhh 单位冷凝负荷 kq的计算 kg/12703801650q32kKJhh 单位理论压缩功(c)的计算 kg/2.1868.1463165042cKJhh 单位容积制冷量()的计算 制冷剂质量流量(rM)的计算 压缩机吸入制冷剂蒸汽的体积流量(rV)的计算 3
7、10m/403027.01088qKJvqvkg/s0919.01088100q00rQM 3 冷凝器热负荷(0)的计算 KWqMk7.11612700919.0r0 压缩机所需的理论耗功率(thP)的计算 KWMPcth245.161760923.0r 制冷系数(th)的计算 KWpthth16.6245.161000 逆卡诺循环制冷系数(th)的计算 KWTTTc86.7275310275c 制冷系数(R)的计算 KWcthR78.086.716.6 3.主要机器设备的选型计算 3.1 制冷压缩机型号及台数的确定 3.1.1 压缩机形式的选择 根据设计要求,为 100KW 的氨制冷系统,选
8、双螺杆式压缩机。3.1.2 压缩机型号的选择 根据制冷机组冷负荷 100KW 选择压缩机,选用 KA12.512 型压缩机,其标准工况下的制冷量为 137KW 大于 100KW,符合要求。3.1.3 压缩机台数的选择 压缩机台数应根据总制冷量来确定:73.0137100m0OgQQ 式中 m压缩机台数(台);gQ0每台压缩机设计工况下的制冷量,因此,选择1 台 KA12.5-12型压缩机.3.1.4 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8/p 0kp时,应采用单级压缩机;当8/p 0k p时,则应采用两级压缩机。kpa5.1431p
9、463.53kpapk0 s/0248.04030100V30rmqv 4 对于本设计制冷系统中81.353.463/5.1431/p 0k p,因此,本设计制冷系统采用单级压缩。3.1.5 电机的选择 由于使用 KA12.5-12 双螺杆压缩机,其配用电机型号为 YW200L-2,标准工况功率 55KW,电压 380V。3.2 冷凝器的选择计算 3.2.1 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。立式壳管式冷凝器具有占地面积小,无冻结危险,对水质要求不高,传热系数高的特点,在本系统中选用氨立式壳管冷凝器。冷凝器热负荷计算:KWqMk7
10、.11612700919.0r0式中0冷凝器的热负荷(KW)氨制冷系统传热管采用无缝钢管,f=58.2w/(m k),肋管外径0d=15.43mm,内径id=13.15mm,肋片外径fd=17.8mm,肋片厚度t=0.232mm,0=0.354 mm,平均肋厚f=0.3mm,肋片的节距 e=1.029mm。3.2.2 计算肋管特性参数 肋管水平部分面积:ededtf1000A00pA=443-10 肋管垂直部分面积:eddf12)(A202f1193-10 肋管总外表面积:A=pA+fA=1633-10 肋化系数:15.3 肋片的当量高度:ffddd)(4H202e=3.5 3-10m 基管平
11、均表面积:A=20idd=44.93-10 所以:fA/A=0.73 ;pA/A=0.27 :A/A=3.6 3.2.3计算平均传热温差 Cttttttsksksso92.633372637ln2633lnt2112m 5 3.2.4 冷却水流量 查水在 6.92 的物性参数:pC=4.2)(kkgkJ skgtCmPK/02.492.62.47.116MW 3.2.5 概算所需传热面积 假设热流密度=5500w/,则2cm215500/116700/A k 3.2.6 初步规划冷凝器结构 取管内的流速 v=2.7m/s,则每流程类管数 m 为 vdMiw24/m14.5 取 m=15,这样管
12、束总长等于)(AmAnlC=8.6 如流程数 n=2,则冷凝器传热管有效长度为 3.1m;传热总根数 N=40 根 3.2.7 计算水侧的换热系数 2.08.02s1s2.08.0)2t221430(iiwdvtdv1.094410w/k 3.2.8计算制冷剂测得冷凝换热系数 求水平光管管外冷凝换热系数 由于kt=37C,查物性表可得:=0.45w/(m k),=587.5kg/3m,pC=3.56kj/(kgk),=1.255 4-10Ns/,=1100.3kj/kg 所以 312331g1.36410 310c65.0d=2010w/k 计算水平肋管外的冷凝换热系数 1214782mmff
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