安徽建筑大学。
热能与动力工程系。
制冷原理及设备》
课程设计计算说明书。
学院：环境与能源工程学院。
专业班级：
组员： 指导老师。
实施周期： 至共 2 周。
年月。前言。
本课程设计是对《制冷原理及设备》课程的进一步实际地了解和掌握，本次设计主要是通过对一给定的设计条件来设计合适的冷冻站。制冷压缩机型号与台数的选择，包括确定制冷系统的总制冷量，确定制冷剂种类和系统型式，确定制冷系统的设计工况。冷凝器的选择，计算出冷凝器的热负荷，根据所选用的制冷剂种类和压缩机运行工况、冷却介质的种类、负荷变化情况等确定冷凝器的型式，然后进行冷凝器的选择计算，确定其传热面积，从而选定冷凝器的型号及台数。
蒸发器的选择，根据制冷量、制冷剂种类及载冷剂的种类、冷冻系统的型式等，确定蒸发器的型式，计算出蒸发器的传热系数、换热面积以及蒸发器的台数。
其它辅助设备的选择，有油分离器，贮液器，集油器，紧急泄氨器，空气分离器，过滤器。冷冻站布置包括如下内容：制冷设备布置，制冷工艺管路布置，管路上各种阀件及自控部件的布置，绘出平面布置及必要的系统原理。
制冷工艺管路及阀件的选择，根据平面布置及制冷系统图估算各段工艺管路的总长度（包括直线长度和当量长度）以及不同的制冷剂、不同工艺管路的允许流速或允许压力降、蒸发温度、冷凝温度、再冷温度、制冷剂流量等确定工艺管路管经。根据制冷量、制冷剂流量、流速或管径等选择截止阀手动膨胀阀、浮球阀、热力膨胀阀及电磁阀等。编写设计说明书，说明书应按设计程序编写，它应包括设计任务、原始资料、工况确定、负荷计算、设备选择、冷冻站布置方案的确定及说明、管路计算和有关设计草图等内容。
课程设计画图2张，它包括：制冷工艺热力系统图1张（3号图纸）。如条件允许，最好画轴测透视图。
图中设备应编号。管件和各种阀件应注明通径；并应附有图例和设备明细表。布置图1张(3号图纸)布置图为冷冻站平面布置图，在平面图中画出设备外形及主要管路的布置，标明各设备的大小尺寸、相互间的位置尺寸、距墙尺寸等。
冷冻机房的建筑图绘制时可以简化，但应说明建筑外形和主要结构形式，此外还应标明门窗位置、门的开向等。通过此次的课程设计要求对空调用冷冻站有一个全面系统的了解。本组成员xxx完成计算说明书部分，xxx完成绘制系统原理图，xxx完成绘制装置布置图。
已知某厂空调系统所需总耗冷量为1058 kw（900,000kcal/h），以风机盘管为末端装置，要求冷冻水温为8℃，空调回水温度为13℃，制冷系统以氨为制冷剂。
1、水源：太原是我国中西部地区重要的中心城市，水源较紧张，所以冷却水考虑选用冷却塔使用循环水。
2、室外气象资料：室外空调干球温度31.2℃，湿球温度23.4℃。
3、太原海拔784米，大气压力冬季699mmhg，夏季689mmhg。
对于间接式制冷系统，a＝0.1～0.15。本课程设计属于此类，取a＝0.15
=（1+0.15）1058kw=1216.7 kw
1）蒸发温度。
当采用风机盘管处理空气，对于卧式壳管式蒸发器，蒸发温度宜比冷冻水出口温度低2～4℃，但不应低于2℃。
2）冷凝温度。
采用水冷式冷凝器时，冷凝温度可用下式计算：
式中 ——冷却水进冷凝器的温度，℃；
——冷却水出冷凝器的温度，℃。
对于使用冷却塔的循环水系统，冷却水进水温度可按下式计算：
式中 ——当地夏季室外平均每年不保证50小时的湿球温度，℃
——安全值。太原，机械通风冷却塔，℃。
3）压缩机的吸汽温度。
压缩机的吸汽温度一般与压缩机吸汽管的长短和保温情况有关，通常以氨为制冷剂时，吸汽温度与蒸发温度的差值不大于5～8℃。但本设计考虑仅理论循环，不考虑过热，即==4℃
4）再冷温度。
对于使用卧式壳管式或套管式冷凝器时，也可用增大冷凝器换热面积5～10％的方法进行再冷，但是无论用哪一种方法进行再冷，其再冷温度均须高于冷却水出水温度2～3℃。
以上工况确定以后，就可在lgp—h图上确定整个制冷的理论循环；并进行循环的理论计算。
考虑到厂房的大小，设备初投资，维护及管理，压缩机台数不应取太多，现取3台。
则每台压缩机在设计工况下的制冷量至少为。
=1216.7/3=405.57kw
查《实用制冷工程设计手册》北京：中国建筑工业出版社，2024年。郭庆堂p166
查压缩机性能曲线，可用压缩机型号为810c（开启式，单级，1440r/min）。
每台压缩机在设计工况下的满负荷制冷量=485kw。稍大于405.57kw
每台压缩机在设计工况下的轴功率=95kw。
配用电机功率p=（1.05~1.10）=（1.05~1.10）×95kw=104.5kw
在冷却水质较好、水温较低的地区，宜采用卧式壳管式和组合式冷凝器，因为冷却水使用循环水，故采用卧式壳管式冷凝器。冷凝器的台数参考压缩机的台数，暂取三台。
查查《实用制冷工程设计手册》ｐ160 取ηm=0.902 则ｐi=ηm=0.90295=85.69
总共的冷凝负荷为=（+i）3= (485+85.69) =570.69×3=1712.07kw
式中：、-冷却剂进、出口温度；
冷凝温度。冷凝水的流量为：m===81.7998kg/s
（1）选择冷凝器型号。
查常用冷凝器的传热系数表，由于采用卧式冷凝器。
假定=3700kcal/ m=4.303 kw/ m
则对每台冷凝器==397.88 m
每台=132.627 m
查《制冷与空调设备手册》p457（上--冷）卧式冷凝器规格示例表，取冷凝器型号为wn-140/8（其传热面积f=139.8m,通筒体直径d=900mm，高度h=1000mm，管道285根），则=1712.07/（139.
83）=4.082kw/ m；
(2)计算冷凝器制冷剂侧放热系数。
喷淋密度γ= 4062.517kg/m
冷凝器的水侧放热系数=513 γ1/3 =8185.573
(3)计算冷凝器制冷剂侧放热系数；
由《制冷原理及设备》主编：吴正业西安交通大学出版社 2010出版 p212：
对垂直面呈波形流动时=1.18，物性系数β==2.7692
冷凝器制冷剂侧放热系数= =
4）计算冷凝器传热系数。
由冷凝器型号知：管外径d=32mm。水垢的热阻r查《传热学》p492得r=5.28。取金属管壁的导热系数λ=43.2，油膜热阻=0.0006
此时热流密度=691.981×6.166=4.267kw/ m；（为冷凝器对数传热平均温差）
5）比较相对误差。
相对误差= =4.34％＜5％，说明假定合理，即所选择的冷凝器型号合适。
在前确定蒸发温度时，已确定使用直立管式或螺旋管式蒸发器。
则每台蒸发器的制冷量即为一台压缩机的制冷量=485kw
假设=450 (kcal/m·h·℃)
==4506.166=2774.7 kcal/m·h=3.2377kw
蒸发面积=/=485/3.2377=149.798 m
查《制冷与空调设备手册》p530 （烟冷）wza-160（蒸发面积为=160m）。
此时单位热负荷=/=485/160=3.03125kw/ m.=2597.78 kcal/ m
属于卧式壳管式单位热负荷（2300~3000 kcal/ m）范围之内，符合要求。
一） 油分离器的选择计算。
根据压缩机台数取油分离器台数为三，一台压缩机配一台油分离器。
并选用离心式油分离器。
压缩机理论输汽量vh===0.151/s=543.6
查《实用制冷工程设计手册》编写组。制冷工程设计手册。北京：
中国建筑工业出版社，2024年。p156得压缩机输汽系数λa =0.842，取筒体内汽体流速w=0.
9 m/s
则d≥= 0.271m
查《制冷与空调设备手册》p614采用离心式有分离器，yf-50 （重冷、旅冷）,d=273mm
二） 贮液器的选择计算。
液体制冷剂循环量mr==485/(1460.873-371.411)×3600×3=4.8079kg/h；
液体制冷剂比容v=1.70769l/kg=0.00170769m/kg；
取液体充满度β=0.8.
贮液器的容积： =3=3.421~5.1315 m
查《制冷与空调设备手册》p536(上冷)选择za-4.5一个。
三） 集油器的选择。
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