1、目錄前言一 設計題目二 設計目的三 原始資料四 設計內容1 制冷壓縮機的型號與臺數的選擇1.1 冷凍站的冷負荷的確定1.2 制冷裝置型式的選擇1.3 制冷工況的確定及理論計算1.4 制冷壓縮機的型號及臺數的確定2 冷凝器的選擇2.1 冷凝負荷的確定2.2 傳熱溫差2.3 確定冷凝器的型號3 蒸發器的選擇4 油分離器的選擇5 貯液器的選擇6 集油器的選擇7 急泄氨器的選擇8 過濾器的選擇9 冷凍站設備及管路的平面布置9.1冷凍站房的設計9.2 制冷設備的布置9.3管道布置10 管路和閥件的選擇計算10.1管路計算10.2 排氣管道10.3 冷凝器到貯液器液體管道10.4貯液器到蒸發器液體管道10

2、.5閥件的選擇五 參考文獻前言本次設計的目的是為了對空氣調節用制冷技術進行鞏固，通過前期上課的理論學習，進行實踐。具體內容是針對烏魯木齊地區，設計其適合的空調用冷凍站的。首先通過查閱當地的各項原始資料，然后，確定制冷機的工作工況，通過提供的冷負荷資料選定壓縮機的型號和臺數。綜合冷負荷、工作工況、當地的水質和環境情況，選擇合適的冷凝器和蒸發器。再根據已有的設備資料，結合設計具體要求選擇合適的輔助設備：油分離器、高壓貯液器、集油器、氨液分離器、緊急泄氨器、空氣分離器、過濾器、閥門等。最后由工廠發展規劃資料初步確定工廠尺寸，將設備進行合理的布局。以求做到最經濟合理的布置。并根據設備布局確定管道的布局

3、，計算管道的直徑，給管道配置相應的閥門。以上即是此次設計的流程，在設計過程中，應該注意統籌兼顧，有理有據。 一 設計題目 北京寶元大廈空調用冷凍房設計二 設計目的 課程設計是“制冷技術”的主要教學環節之一，通過這一環節來達到了解冷凍站設計的內容、程序和基本原則的目的，學習設計計算的步驟和方法，鞏固所學的理論知識和實際知識，以培養我們運用所學知識解決工程的能力。三 原始資料1、基本資料：已知北京空調樓所需總耗冷量為1.6MW，以風機盤管為末端裝置，要求冷凍水溫為7，空調回水溫度為12，制冷系統以氨為制冷劑；室外氣象資料：夏季空調干球溫度為33.5，濕球溫度為26。2、設計地點：北京市3、壓縮機：

4、離心式壓縮機4 、冷凝器：水冷式冷凝器5、蒸發器：氨臥式管殼蒸發器6、膨脹閥：浮球式膨脹閥四 設計內容1 制冷壓縮機的型號與臺數的選擇1.1 冷凍站的冷負荷的確定QT=(1+A)Qy;式中: QT制冷系統的總制冷量（KW）;Qy用戶實際所需要的制冷量（KW）; A冷損失附加系數; 對于間接式制冷系統，A0.10.15。本課程設計屬于此類，取A0.1=（1+0.1）×1.6=1.76MW1.2 制冷裝置型式的選擇 本冷凍房設計采用離心式制冷機，氨制冷劑，單級壓縮1.3 制冷工況的確定及理論計算1.3.1蒸發溫度 一般，用于冷卻水或鹽水的蒸發器，被冷卻液體的溫度降（t1-t2）可取58。

5、蒸發溫度t0比被冷卻液體的出口溫度t2低23所以 =7（23）=41.3.2 冷凝溫度水冷式冷凝器，冷凝溫度與冷卻水進口溫度差取714，冷卻水進出口溫差取410對于使用冷卻塔的循環水系統，冷卻水進水溫度可按下式計算：=26+（）=30式中 當地夏季室外平均每年不保證50小時的濕球溫度， 安全值。選用機械通風冷卻塔，。所以 1.3.3 壓縮機的吸汽溫度壓縮機的吸汽溫度一般與壓縮機吸汽管的長短和保溫情況有關，通常以氨為制冷劑時，吸汽溫度與蒸發溫度的差值不大于58。 即 = +5=4+2=61.3.4再冷溫度tr.c對于風冷式冷凝器，均不考慮再冷。 以上工況確定以后，就可在lgPh圖上確定整個制冷的

6、理論循環；并進行循環的理論計算。1.3.5 lgP-h上理論循環的計算 1根據繪制的lgP-h圖查表求得各狀態參數：圖中點1為壓縮機吸入狀態點（t1=t0=4）；1-1為過熱過程(t1=6)；2為制冷劑出壓縮機時狀態點(由過1的等熵線和壓力為Pk的等壓線來確定)；4為制冷劑出冷凝器的狀態點(t4=tk=43) 2確定壓力：P1= P0=498.146kpa；P4=Pk=1737.216kpa； 確定焓值:h1=1460.672kJ/kg；h1=1465.643kJ/kg； h2=1644.068kJ/kg；h4=409.804kJ/kg; 比容：v1=0.251916m3/kg；v2=0.10

7、493 m3/kg； 3制冷系統熱力計算 單位質量制冷量q0的計算:q0=h1-h4=1465.643-409.80=1055.843kJ/kg； 單位容積制冷量qv的計算:qv=q0÷v1=1055.843÷0.251916= 491.250kJ/kg； 制冷劑質量流量qm的計算:qm=QT÷q0=1760÷1055.843=1.6669kg/s； 單位理論壓縮功w0的計算:w0=h2h1=1644.068-1465.643=178.425kJ/kg； 壓縮機所需的理論功率P0的計算:P0=qm×w0=1.6669×159.946=

8、297.416kW； 壓縮機吸入制冷劑蒸汽的體積流量qv的計算:qv=qm×v1=1.637×0.251916=0.4123m3/s； 制冷系數0的計算: 0=q0÷w0=1760÷297.416=5.97； 單位冷凝負荷qk的計算:qk=h2h4=1644.068-409.804=1234.264kJ/kg； 冷凝器熱負荷Qk的計算:Qk=qm×qk=1.6669×1234.264=2057.394kW； 逆卡諾循環制冷系數：c=Tc÷(TkTc)=(6+273)/(446)=7.346； 制冷效率=0÷c=5.

9、97÷7.346=0.812； 1.4 制冷壓縮機的型號及臺數的確定 擇制冷壓縮機時，臺數不宜過多一般24臺,且系列應相同，方便維修。 標準工況下的制冷量，換算公式 (1RT)=79.63kcal/Kg*1000/24Hr=3318Kcal/hr=3859W 則RT=1760÷3.85=457.14 由麥克維尓提供的產品選擇單壓縮機水冷離心式， 型號：WSC087MAU49F/E3009C2609 制冷量：500RT=1.925MW 輸入功率：315.4KW 2 冷凝器的選擇2.1 冷凝負荷的確定冷凝器型式的選擇應根據制冷劑和冷卻介質（水或空氣）的種類及冷卻介質的品質優劣而

10、定。在冷卻水質較差、水溫較高和水量充足的地區，宜采用立式殼管式冷凝器，因為冷卻水使用循環水，故采用臥式殼管式冷凝器。冷凝器的臺數參考壓縮機的臺數，暫取一臺。 式中 Qk-冷凝器熱負荷； Q0-制冷機冷負荷； Pi-壓縮機指示一臺壓縮機的指示功率 = 所以： Qk=2057.394+66=2123.394KW 2.2 傳熱溫差 式中： t1、t2-冷卻劑進、出口溫度,； tk-冷凝溫度， 所以： =4冷卻劑流量：M=63.4kg/s 2.3 確定冷凝器的型號 Cp為制冷劑定壓比熱容:4.187kJ/(kg·K) 根據推薦值假設冷凝器的單位熱負荷qt=3700kcal/(m2·

11、h)=5000w/m2; F=424.67; 查手冊,選擇臥式冷凝器LN-450(上海第一冷凍機廠)兩臺;冷凝面積F=230 則： =1061697÷451=4616.07w/m2; 噴淋密度 ： 式中 Gw冷卻水量，Kg/h; dn管子內徑，m; N管子根數。 則： 63.4÷（3.14×0.051×200）=1.979kg/m.s=7126.2kg/m.h 管內強制對流放熱系數 =513=9871.959w/.k 3 蒸發器的選擇 以氨為載冷劑時，可采用臥式殼管式蒸發器，但冷凍水在蒸發器換熱管內的流速不得小于12m/s 蒸發器臺數與冷凝器、壓縮機臺數

12、相同。 =4 其中臥式殼管式蒸發器K取450500 取K=470 F=2057.39÷1000÷470÷4=1094.3由制冷與空調設備手冊519頁 查得選用型號DWZ360的臥式蒸發器3臺 （大冷） 4 油分離器的選擇為了保證制冷裝置運行時的安全、可靠和切換靈活，一臺壓縮機要有一臺油分離器。選擇油分離器可根據進排汽管徑進行，一般要求管內汽體流速為1025m/s。或者也可根據油分離器的筒體直徑來選擇，筒內汽流速度一般要求為0.81.0m/s。兩種情況均可按下述公式進行計算： D m式中 D油分離器汽管或筒體直徑，米； Vh壓縮機理論輸汽量，米3/小時； a壓縮機輸

13、汽系數； v1壓縮機吸入汽體的比容，米3/公斤； v2壓縮機排出汽體的比容，米3/公斤； w汽管內或筒體內汽體流速，米/秒 取=0.9m/s D>=0.096m 由制冷與空調設備手冊607頁查得 選擇一臺型號SYF-100 北冷式5 貯液器的選擇 貯液器的容積是按制冷劑循環量進行計算的。它應滿足下述要求：（1）貯液器貯存制冷劑的最大量按每小時制冷劑總循環量1/21/3的計算；（2）考慮到制冷劑受熱膨脹可能帶來的危險，貯液器貯存制冷劑的最大量不超過本身容積的80。貯液器的容積可按下式計算： 式中 MR液體制冷劑循環量，Kg/h； v液體制冷劑比容，m3/Kg； 液體充滿度，一般可取0.8。

14、根據計算值的大小，可選用單臺或多臺并聯使用的貯液器，本設計中采用一臺貯液器V=0.4*=0.2由制冷與空調設備手冊538頁查得選擇ZA-0.5 北冷式貯液器6 集油器的選擇 在氨制冷系統中需要裝置集油器，以收集和放出從冷凝器、貯液器、蒸發器等設備底部積存的潤滑油。通常幾套壓縮機可共用一個集油器目前國內生產三種規格的集油器，當冷凍站標準工況下的制冷量小于250350KW(2030×104kcal/h)時，采用直徑為150mm的集油器一臺；當標準工況下的制冷量為350600KW(3050×104kcal/h)時，采用直徑為200mm的集油器一臺；當標準工況下的制冷量大于600K

15、W(50×104kcal/h)時，采用直徑為300mm的集油器一臺。本設計中36318kcal/h 采用直徑為200mm的集油器 由制冷與空調設備手冊626頁 選擇JY-200北冷集油器7 急泄氨器的選擇在大、中型制冷系統中，系統中的充氨量是較多的。當發生嚴重事故時，必須將系統中的氨迅速放掉，以保護設備和人身安全，故系統應設置緊急泄氨閥。目前國內生產的緊急泄氨閥為SA50型，各系統均可選用。 由制冷與空調設備手冊637頁可查得8 過濾器的選擇過濾器用來清除制冷劑中的機械雜質；結構都比較簡單，一般制造廠都成套配給，設計中也可按管徑的大小來選用。9 冷凍站設備及管路的平面布置9.1冷凍站

16、房的設計1、氨壓縮式制冷裝置應布置在隔斷開的房間或單獨的建筑物內，但不得布置在民用建筑和工業企業輔助建筑物內。規模較小的氨冷凍站，也可附設在一些不重要的廠房的一端，但需要用墻隔開，并且機器設備間與廠房不宜直接連通。另一端要盡量避免西曬 2、冷凍房設計時預留一定面積，以備日后增設設備.3、冷凍站在工廠總圖上的位置應考慮避免將其布置在乙炔站、鍋爐房、氫氧站、煤氣站、堆煤場、易于散發灰塵和有害汽體站房的近處及其下風向。4、當冷凍站成為全廠的主要用電負荷或者用電負荷較大時，應考慮將站房靠近電源建筑。5、布置氨冷凍站站房時，考慮到氨系有毒物質，為確保安全，在機器間和設備間的上、下面和直接相鄰的四周，不宜

17、建有宿舍、病房、學校、幼兒園、禮堂、餐廳、游藝場所、商店以及其它人多聚眾的地方。如果冷凍站附近有要求防震的工藝設備，而冷凍站又不能離開較遠時，壓縮機及水泵等設備應采取必要的隔震及減震措施。6、氨冷凍站宜設于單層建筑中，機器間的操作通道不宜超過12米。并設置兩個相互盡量遠離的出口，其中至少應有一個出口直接對外，冷凍站發門窗一律向外開，亦應考慮設備的安裝要求。7、冷凍站必須有良好的天然采光，其窗孔投光面積和站房地面的比例不應小于16。8、冷凍站的機器間和設備間，應保持良好的自然通風條件。在設計時應盡量安排好穿堂風或采取其它形式的自然通風措施。氨冷凍站內的機器間和設備間內應保證有每小時不少于三次的通

18、風措施，此外還必須設計有每小時不少于七次換氣的事故通風裝置9、制冷機房的高度，應根據設備情況確定，并應符合下列要求 對于氨壓縮式制冷，不應低于4.8米10、大、中型制冷站站房可分為機器間和設備間，并應考慮到全廠的具體情況來確定在站房中建有變電間、配電間、水泵間、維修間、儲藏間、控制間、值班室等單獨的隔間。對于中小型站房，亦可將制冷設備共建在一個房間內冷凍站設備布置房間長33000mm冷凍站設備布置房間寬13504mm冷凍站設備布置房間高5000mm本設計中共開設18扇窗 窗孔投光面積和站房地面的比例大于16開設三個門，使得機器間的操作通道不超過12米9.2 制冷設備的布置 1、壓縮機必須設在室

19、內，并應有減震基礎。 2、制冷壓縮機的所有壓力表、溫度計和其它儀表，均應設置在操作時便于觀察的地方，通常情況下，應使其面向主要操作通道 3、制冷壓縮機的進、排汽閥門的手輪應面向主要通道，其高度設置在1.5米以下，超過此高度時，應在制冷壓縮機旁設立便于操作的工作臺4、制冷壓縮機的主軸拔出端，應留有足夠的空間，以便于檢修時拆拔出主軸。本設計中壓縮機和蒸發器錯位排列，方便抽軸維修。5、立式冷凝器一般情況下均安裝在室外，使其距外墻不宜超過5米。對于夏季通風溫度高于32的地區，在室外安裝時應設置有遮陽設，。 6、立式冷凝器布置在室外時，應利用其底部的水池作為基礎。冷凝器的水池壁與機器房等建筑物墻面，一般

20、情況下應有不少于3米的間距，冷凝器的安裝高度，必須使液體制冷劑借助于重力能通暢地流入高于貯液器內,一般冷凝器岀液口比貯液器高250300mm以上6、臥式蒸發器一般情況下均布置在室內9.3管道布置1、 管路布置應便于裝設支架。一般管路應盡可能沿墻、柱、梁布置，而且應考慮到便于維修、不影響室內采光、通風及門窗的啟閉。非沿墻敷設的架空水平管道，其安裝高度（由室內地坪至管底）經過人行通道時，不應小于2米。管道距墻、柱的距離應考慮安裝和檢修的方便，對保溫管道還應考慮保溫層的厚度。一般管道外表面或保溫層最外層距墻、柱距離不小于150mm2、制冷壓縮機的吸汽管道和排汽管道設置在同一支架或吊架上時，應將吸汽管

21、道放在排汽管道的下面。數根平行管道之間應留有一定的間距，以便于管道的安裝和檢修。一般情況下管道間凈間距不小于200mm。3、設置管道時，除特殊要求外，一般情況下液體管道不應有局部向上凸起的管段，汽體管道不應有局部向下的凹陷的管段，以免產生“汽囊”和“液囊”，阻礙流體的流通。4、從液體主管接出支管時，一般情況下應從主管底部接出。從汽體主管接出支管時，一般情況下應從主管的上部接出。5、在鋼制的支架或吊架上安裝低溫管道時，應根據保溫層的厚度設置經過防腐處理的木墊塊，以防止“冷橋”現象的產生。6、壓縮機吸汽管和排汽管的坡度及坡向，應符合下列要求：（1） 氨制冷壓縮機吸汽管坡度，不得小于0.003，應坡

22、向蒸發器； （2） 制冷壓縮機排汽管坡度，不得小于0.01，應坡向油分離器或冷凝器。7、殼管式冷凝器至貯液器之間的液體管內流速不應超過0.5m/s，在接管的水平管段上，應有不小于0.01坡度，坡向貯液器。8、所有貯存制冷劑且在壓力下工作的制冷設備和容器，均應設置安全閥。氨制冷系統的排氨口必須裝設排放管，排放管的出口，應高于周圍50米內最高建筑物的屋脊5米9、大、中型氨制冷裝置應裝設緊急泄氨器，泄氨閥應該裝在冷凍站外及便于操作的地點。10、浮球閥的接管需要考慮正常運轉時，液體能通過過濾器、浮球閥而進入蒸發器。在浮球檢修或過濾器清洗時，液體由旁通管直接進入蒸發器。10 管路和閥件的選擇計算 10.

23、1管路計算 11.1.1吸氣管道 （1）初選管徑d1 式中 流體質量流量，kg/s ； U流體速度， m/s； d 管子內徑 ， m ； V 流體在工作壓力和工作溫度下的比容， 其中吸氣管流速u為1220m/s取u=15m/s 由實用制冷工程設計手冊P554查得 =3.5mm =76mm(2)確定管路的當量總長 最不利管路管長：480+2193+4995+2200+300=10173mm 管路上兩個直通截止閥的當量長度： 由實用制冷工程設計手冊P544查得 =340 ; 管路兩個焊接彎頭當量長度： =60 ; 蒸發器出口管道縮小，其當量長度： 由實用制冷工程設計手冊P544查得 ; =9.27

24、2 ; =705mm 壓縮機進口管道擴大，其當量長度； ; =2.049; =156mm=10173+51680+9120+705+156=71934mm (3)每米當量管長的允許壓力降值 氨吸汽管、排汽管和液體管，不宜大于0.5 蒸發溫度4 對應飽和壓力P=498.47kpa 壓縮機吸氣溫度3.5 對應飽和壓力P=489.178Kpa =9.292kpa; 每米當量管長的允許壓力降pa/m (4)由實用制冷工程設計手冊P547查得 =69.5mm<76mm 選擇合理 6缸計算同4缸相似 =98mm 吸氣母管直徑d d=159mm 由實用制冷工程設計手冊P554查得 取 =5mm10.2

25、 排氣管道 6缸壓縮機（1） 初選管徑d 其中吸氣管流速u為1525m/s取u=20m/s ； 由實用制冷工程設計手冊P554查得 =3mm =62mm(2)確定管路的當量總長 最不利管路管長：6284+700+1588+500+4240+7650+1966=22928mm 管路上4個直通截止閥的當量長度： 由實用制冷工程設計手冊P544查得 =340; 管路3個焊接彎頭當量長度： =60; 管路中一個逆止閥當量長度： =80; 壓縮機出口管道縮小，其當量長度： 由實用制冷工程設計手冊P544查得 ; =1.29; =81mm 集油器進口管道縮小，其當量長度； ; =5.42; =336mm

26、集油器出口管道擴大，其當量長度； ; =13.2; =816mm 冷凝器進口管道擴大，其當量長度； ; =18.56 ; =1151mm =10173+84320+4960+81+336+816+1151=125752mm(3)每米當量管長的允許壓力降值 氨吸汽管、排汽管和液體管，不宜大于0.5冷凝溫度35.9 對應飽和壓力P=1388.383kpa壓縮機吸氣溫度36.4 對應飽和壓力P=1408.254Kpa =19.871kpa 每米當量管長的允許壓力降 (4)由實用制冷工程設計手冊P547查得 =59mm<62mm 選擇合理6缸計算同4缸相似 =62mm吸氣母管直徑d d=108m

27、m 由實用制冷工程設計手冊P554查得 取 =4mm10.3 冷凝器到貯液器液體管道（1）初選管徑d1 其中吸氣管流速u為<0.5m/s取u=0.4m/s 由實用制冷工程設計手冊P554查得 =3mm =48mm(2)確定管路的當量總長 最不利管路管長：8635+3526+500+717+260=13638mm 管路上2個直通截止閥的當量長度： 由實用制冷工程設計手冊P544查得 =340 ; 管路3個焊接彎頭當量長度： =60 ; ： 貯液器進口管道擴大，其當量長度： 由實用制冷工程設計手冊P544查得 ； =17.77 ； =854mm 冷凝器進口管道擴大，其當量長度； ； =11.

28、33 ； =544mm=8640+32640+13638+544+854=56316mm(3)每米當量管長的允許壓力降值 式中：R每米摩擦阻力 ； L管長 式中： v流體速度m/s ； 流體密度kg/； D管子內徑m ； 沿程阻力系數 = =0.01801 R= 式中： 總的局部阻力系數由實用制冷與空調工程手冊P78查得貯液器進口漸縮 =0.01 （漸縮） 冷凝器出口擴大=0.044（）彎頭=1 （d>40） 截止閥=7.2 （d=48）=0.01+0.044+13+7.22=17.454 =240.91+818.05+585.65=1211.28pa每米當量管長的允許壓力降值 (4)由實用制冷工程設計手冊P547查得 =45mm<48mm 選擇合理冷凝器出液管匯合的母管直徑 d=83.14mm 由實用制冷工程設計手冊P554查得