制冷技术课程设计说明书资料下载.pdf
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风冷式冷水机的冷凝器就是采用强迫对流式空气冷却式冷凝器。
高压制冷剂蒸气从冷凝器上部的分配集管进入蛇形盘管,向下流动冷凝后经下部流出。
空气在风机的作用下,以23m/s迎面风速吸收并带走制冷剂冷凝时释放的热量。
空气冷凝器式冷凝器空气侧的总传热系数以外表面为基准。
一般为2335W(m2.k),并且会随着风速的变化而变化,其平均传热温差通常取1015,以免需要的传热面积过大。
本文通过对风冷式冷水机组的设计过程,主要对冷凝部分进行详细的设计计算,其余部分零部件的粗略计算,了解其的选型安装及构造,冷凝器翅片管的结构,形状,管的排列布置,风机的选型过程,加深对制冷设备及制冷原理的了解,初步认识冷水机组的构造,制冷供水原理。
设计过程严格按照设计任务进行选型计算,查阅相关资料,遵从老师的指导安排,独立自主完成设计任务书,严格按照制图标准绘制相关图纸。
3目录前言.21.设计依据.41.1气象参数.51.2设计工况.52.制冷系统设计方案概述.62.1设计原则.62.2机组工作原理.62.3机组特点.73.压缩机、蒸发器部件概述.83.1压缩机类型选择.83.2压缩机型号选择.83.3水泵选型.83.4蒸发器的选型.94.冷凝器的设计计算.94.1冷凝器的热负荷.94.2传热温差.94.3翅片管簇结构参数选择与计算.104.4进行传热计算.125.风机的选择计算.156.总结.15参考文献.18附录.184制冷技术课程设计任务书制冷技术课程设计任务书姓名:
吴积涛院(系):
机电工程学院专业:
能源与动力工程班号:
能源132任务起止日期:
2016年6月13日至2016年6月24日课程设计题目:
45kW风冷冷水机组冷凝器设计已知技术参数和设计要求:
1、冷负荷:
按各自题目2、制冷剂:
R22,3、冷凝温度:
504、冷水出水温度5,进水125、环境温度35。
工作量:
1、查找相关资料,确定冷凝器的形式2、风冷冷凝器的热力计算3、结构设计及计算4、冷凝器简图1张(热力计算以表格形式体现)51.设计依据设计依据1.11.1气象参数气象参数选定设定地点以获得计算参数,以下以广州为例。
设选定地点为广东省广州市,查全国主要城市室外气象参数表数据如下表1-1广州气象参数表地点夏室外计算日平均温度空t/C供暖通风温度1t/C广州30.67.11.21.2设计工况设计工况由广州气象参数表有:
(1)蒸发温度0t:
制冷剂在蒸发器中汽化时的温度,与被冷却对象(冷冻水、盐水、空气)、有关。
空气:
)108(10Ctt水或盐水:
)64(0Ctt取蒸发温度Ct20
(2)冷凝温度tk:
制冷剂在冷凝器中液化时的温度,与冷凝器结构型式和所采用的冷却介质(水或空气)有关.空气:
tkt进口15水:
tkt进口(57)取冷凝温度Ct50k冷凝温度Ct50k,取蒸发温度Ct20,设计制冷量45kW。
压缩机采用全封闭涡旋式压缩机,蒸发器采用板式换热器,冷凝器采用U型翅片套片式换热器,节流装置采用热力膨胀阀。
设制冷剂采用R22。
62.制冷系统设计方案概述制冷系统设计方案概述2.12.1设计原则设计原则
(1)满足舒适性空调工艺要求;
(2)系统要运行可靠,操作管理方便,有安全保障;
(3)系统应优先采用新设备、新工艺及新技术;
(4)要考虑经济性。
2.22.2机组工作原理机组工作原理风冷机是直接由空气被机械地传热,机器的冷凝盘管,直接驱逐热量大气空气冷却,是利用壳管蒸发器使水与冷媒进行热交换,冷媒系统在吸收水中的热负荷,使水降温产生冷水后通过压缩机的作用使热量带到翅片式冷凝器,再由散热风扇散失到外界的空气中(风冷却)。
图2-1风冷式冷水机组系统图1.涡旋式压缩机2.高压压力表3翅片式冷凝器.4.风机5干燥过滤器6.热力膨胀阀7.板式蒸发器8.水泵9.低压压力表。
注:
详细见附录附图1风冷式冷水机组是由压缩机吸入蒸发制冷后的低温低压制冷剂气体,然后压缩成高温高压气体送冷凝器;
高压高温气体经冷凝器冷却后使气体冷凝变为常温7高压液体;
当常温高压液体流入热力膨胀阀,经节流成低温低压的湿蒸气,流入壳管蒸发器,吸收蒸发器内的冷冻水的热量使水温度下降;
蒸发后的制冷剂再吸回到压缩机中,又重复下一个制冷循环,从而实现制冷目的。
2.32.3机组特点机组特点风冷冷水机组都可以用在小系统上,大机组绝大部分都是水冷的。
水冷初投资就主机而言,是比风冷的少一点.但加上冷却塔和机房电子水处理仪等,也少不到什么地方去!
再说就长年运行来说,水冷机组的制冷效率相对会下降,风冷不会。
在制冷行业中分为风冷式冷水机组和水冷式冷水机组两种,根据压缩机又分为螺杆式冷水机组和涡旋式冷水机组,在温度控制上分为低温工业冷水机和常温冷水机,常温机组温度一般控制在0度-35度范围内。
低温机组温度控制一般在0度至-100度左右。
冷水机组又称为:
冷冻机、制冷机组、冰水机组、冷却设备等,因各行各业的使用比较广泛,所以对冷水机组的要求也不一样。
其工作原理是一个多功能的机器,除去了液体蒸气通过压缩或热吸收式制冷循环。
风冷冷水机组比水冷冷水机组一次性投资要稍高,但是全年运转费用要低于水冷式冷水机组,机房建筑费用在各种空调冷热源系统中为最少,维修保养费用约为水冷式或锅炉的一半费用。
风冷冷水机组的噪音和体积较水冷的大,只能安装在室外。
水冷机组大多安装在地下室内。
风冷式冷水机的产品特点:
1、机组压缩机选用涡旋式全密闭压缩机及电控元件,配备换热高效优质铜管制作的冷凝器及蒸发器;
2、配备各类安全保护装置,性能稳定、噪音低、使用寿命长、操作简单;
采用液晶显示人机界面,操作简单便捷,运行状况一目了然;
83、机型有采用单压缩机或多压缩机组合制冷系统。
压缩机可依负载变化,自动交替运转,平衡各压缩机的运行时数,达到节省能耗及延长了冷水机组的使用期限的效果。
便于能量调节,在部分负荷时更加节能;
4、整机外壳箱体式结构,外型美观,结构紧凑,可随时检查机组运行情况;
机组可按冷量自带水箱及循环水泵,无需冷却塔及冷却水泵,安装及维护简单方便;
3.压缩机、蒸发器部件概述压缩机、蒸发器部件概述压缩机被看成是制冷系统的心脏,最能表现压缩机特征的专用名词称为“蒸气泵”。
压缩机实际所承担的职责是提升压力,将吸气压力状态提高到排气压力状态。
3.13.1压缩机类型选择压缩机类型选择对HVAC设备中所使用的往复式、涡旋式以及螺杆式压缩机的性能进行了综合比较,结果表明,在名义运行工况条件下,与螺杆式和涡旋式压缩机相比,往复式压缩机对“液击”敏感的吸气排气性能使其在HVAC中的应用处于劣势。
涡旋式压缩机相对于螺杆式压缩机的优势在于,涡旋式压缩机没有吸气排气阀,并且涡旋式压缩机适用于中小型制冷系统。
由于压缩机组的价格随着排量增加而增高,市场更倾向于半封闭设计。
因此,研究人员认为,在中小冷量系统中,采用涡旋式压缩机更有利于提高系统效率。
3.23.2压缩机型号选择压缩机型号选择由设计工况:
制冷量Qo=45kW,冷凝温度tk=50,蒸发温度t0=2,查压缩机技术参数表,选择压缩机型号JT335D-YE,制冷量45kw,耗功率13.2kwiP。
2.64.3COP,符合设计要求。
3.33.3水泵选型水泵选型9按照常规,冷冻水的进水温度是12从出水温度是7,则进出水温差Ct5712由公式tcmQ;
计算冷冻水的流量vq,据此查泵的技术参数表进行泵的选择。
3.43.4蒸发器的选型蒸发器的选型由传热方程mtKFQ,K为传热系数,mt为传热温差minmaxminmaxlntttttm由此计算传热面积F,根据F查蒸发器技术参数表进行选型。
4.冷凝器的设计计算冷凝器的设计计算风冷凝器系列是一种专与半封闭式和全封闭式等压缩机配套的散热器。
不仅仅是风冷式冷水机,还有螺杆式冷水机、水冷式冷水机以及低温冷水机等工业制冷设备,冷凝器都是其中不可缺少的一个部件。
只是根据冷水机类型不同,所采用的冷凝器型式不一样。
但它们的目的都一致,那就是:
在冷水机制冷系统中,使制冷剂向外放热,从而达到换热的效果。
4.14.1冷凝器的热负荷冷凝器的热负荷由公式kwPQQiC58.2的计算结果如下表表4-1冷凝器热负荷计算表Q/kwPi/kwQc/kw4513.258.24.24.2传热温差传热温差10绘出换热过程温度变化图图2-2换热过程温度变化图根据工程经验取进风温度为35,出口风温为45,又冷凝温度为50,由传热温差计算公式minmaxminmaxlntttttm计得结果如下表表4-2传热温差计算表冷凝温度tk/进风温度t1/出风温度t2/5035451559.10244.34.3翅片管簇结构参数选择与计算翅片管簇结构参数选择与计算选择9.52mm0.35mm的紫铜管为传热管,选用的翅片厚度f=0.15mm的波纹形整张铝制套片。
取翅片节距fs=2mm,迎风面上管中心距1s=25mm,管簇排列采用正三角形叉排。
1.单位肋片表面积:
msdssafbf/0.4679m/)4(222111mmddfb10.020.220,取1223ss计算结果列于下表:
表4-3肋片表面积计算表1s2s4bdfsfa0.0250.0216506350.7853981630.01020.0020.467916529式中,2s为管排间的距离;
bd为翅片根部外沿直径。
2.单位铜管外表面积:
mssdafffbb/0.0296m/0.0020.00015-0.0020.01023.14/)
(2)(管外总面积:
mmaaabfof/4975.02铜管内表面积:
mmdaii/0277.000882.014.32取当地大气压100.4kPa由空气(干空气)热物理性质表,在空气平均温度35条件下,4-4干空气热物理性质表)/(KkgJ)/(CmWsm/23/mkg10050.027117.348X10-61.1502则冷凝器所需空气体积流量:
smttCQqPcv/5.03481010051502.158200)12(3选取迎面风速2.5m/s,则迎风面积为32/1502.1,/348.17),/(0271.0),/(1005mkgsmCmWKkgJCp122014.25.25.0348mqF根据我们结构的设计要求(压缩机和冷凝风扇的高度),定冷凝器的迎面高度H=1.0m,则迎风面上管排数为:
4021025
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