炼钢厂冷却水水源热泵的设计毕业设计论文.doc

哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）摘 要近年来全国各地的雾霾问题日渐严重，粗犷经济发展模式在我国已经行不通。新能源、可再生能源开发利用和节能减排是我国基本国策。热泵是能够将低品位热能转换为高品味热能的装置，从而实现工业废热的再利用，不仅节能更可以提高能源的利用率，所以热泵装置的开发利用，符合我国目前经济发展状况和环境状况。热泵分类中水源蒸汽压缩式热泵是比较常用的形式，具有热源分布广，结构简单，初投资少，不污染水源等特点。本文主要进行炼钢厂冷却水水源热泵的设计，经过分析国内外实例及经济性分析比较后，最后确定了开启式单螺杆热泵机组的研究方案，并在热源提取上进行创新，解决了炼钢厂冷却水降温后结渣堵塞换热器的难题。所以此方案兼具可靠性和经济性。本设计先对系统工作原理进行阐述，并进行方案论证。确定方案后进行系统的热力计算，由热力计算的结果对系统蒸发器和冷凝器进行设计计算，并得出所需压缩机的参数，然后进行压缩机选型。最后还对系统的其他零部件进行选型，其中包括真空泵，轴流风机，膨胀阀及油过滤器。最后还完成了系统流程图，蒸发器，冷凝器以及中间换热器的装备图。关键词： 热泵机组；冷凝器； 蒸发器AbstractIn recent years, haze increasingly serious problem across the country, the rough model of economic development in China has not feasible. New energy, renewable energy development and utilization and energy conservation is Chinas basic national policy. Heat pumps are able to convert low-grade heat energy means high taste, enabling re-use of industrial waste, not only energy but also improve energy efficiency, so the development of a heat pump unit, in line with the current economic development and environmental conditions in China. Classification of water vapor compression heat pump heat pump is a relatively common form, has a wide heat distribution, simple structure, low initial investment, do not pollute the water and so on. This paper mainly steel plant cooling water source heat pump design, through analysis of examples and comparative economic analysis of the domestic and foreign, the finalization of the open-type single screw pump units research programs and innovation in the heat extraction to solve the steel after cooling plant cooling water heat exchanger clogging slagging problems. So this program both reliability and economy. After determining program of thermodynamic calculation system, the results calculated by the heat of the system evaporator and condenser design calculations and draw the required parameters of the compressor, then the compressor selection. Finally, other parts of the system for selection, including vacuum pumps, axial fan, expansion valve and oil filter. Finally, to complete the system flow chart, an evaporator, a condenser and an intermediate heat exchanger equipment Fig.Keyword: heat pump, condenser, evaporator目 录摘 要IABSTRACTII目 录III第1章 绪论- 1 -1.1 课题背景- 1 -1.2 国内外在该方向上的研究现状及分析- 2 -1.2.1 主要研究内容- 2 -1.2.2本设计主要完成的内容- 3 -1.3热泵技术在国内外的发展- 3 -1.4设计原理概述- 4 -1.5系统设计方案选择- 5 -1.5.1 方案论证- 6 -1.5.2 热泵机组压缩机型式的选择- 7 -1.5.3 润滑系统比较- 8 -1.5.4 热源侧放热方式的选择- 8 -1.6 本章小结- 8 -第2章 系统的热力计算及压缩机选型- 9 -2.1 给定条件- 9 -2.2 热力计算所对应的压焓图以及参数列表- 9 -2.3 热力计算过程- 10 -2.4压缩机概述- 11 -2.5 容积式压缩机的特性和主要生产厂家- 11 -2.5.1 往复活塞式- 11 -2.5.2回转式- 12 -2.5.3 压缩机的型式确定- 12 -2.6 螺杆压缩机的选型计算- 13 -2.7 本章小结- 14 -第3章 冷凝器的设计计算- 16 -3.1冷凝器的型式和结构- 16 -3.1.1 空气冷却式冷凝器- 16 -3.1.2 水冷式冷凝器- 16 -3.1.3 冷凝器选型- 18 -3.2 冷凝器设计计算- 18 -3.2.1 冷凝器的技术参数- 18 -3.2.2 冷凝器设计计算过程- 18 -3.2.3 冷凝器传热计算- 20 -3.2.4冷却水侧的阻力计算- 22 -3.2.5 连接管管径计算- 23 -3.3本章小结- 23 -第4章 蒸发器的设计与计算- 24 -4.1 蒸发器概述- 24 -4.1.1干式蒸发器- 24 -4.1.2 满液式蒸发器- 25 -4.2 蒸发器的选型和设计计算- 26 -4.2.1蒸发器技术参数- 26 -4.2.1 热源水蒸气流量- 26 -4.2.2蒸发器结构的初步规划- 27 -4.2.3计算管外水侧的表面换热系数- 30 -4.2.4 计算管内沸腾表面换热系数- 31 -4.2.5 计算阻力及传热温差- 32 -4.2.6传热系数及按内表面计算的热流密度- 33 -4.2.7 所需之传热面积- 34 -4.3 本章小结- 34 -第5章 主要辅助设备- 36 -5.1 油过滤器的选型- 36 -5.2 膨胀阀的选型- 36 -5.3 真空泵选型- 37 -5.4 轴流风机选型- 38 -5.5 本章小结- 38 -第6章 临界绝缘直径测量实验台设计- 39 -6.1一维圆通壁传热过程推理- 39 -6.2 临界绝缘直径- 40 -6.3 设计临界绝缘直径测量实验的意义- 41 -6.4 适于实验教学保温材料的确定- 41 -6.4.1 硅砖- 41 -6.4.2 轻质耐火粘土砖- 42 -6.4.3 PVC材料- 43 -6.4.4 矿渣棉- 43 -6.4.5 镍钢- 44 -6.4.6 灰铸铁- 45 -6.4.7 小结- 45 -6.5 实验过程设计及实验台搭建- 45 -6.5.1 实验步骤- 45 -6.5.2 实验台搭建- 46 -结 论- 47 -主要参考文献- 48 -附 录- 51 -附录1 英文文献翻译- 51 -附录2 英文文献- 61 -54第1章 绪论1.1 课题背景产生大量的余热产业，如果废热直接排入环境，它不仅浪费能源，而且也破坏环境。因此，能量回收近几十年来吸引了大量的关注。热泵就是一种能够将低温热能转换为高温可直接利用的热能的装置，也是近年来在全世界范围内倍受关注的新能源技术，人们所熟知的“泵”是一种能够提高势能的装置，如水泵，可以将低处的水抽到高处具有更高的势能。而“热泵”是一种能从自然界的水中，空气中，土壤中或者从工业排放的废水、废气中获取低品位热能，再由电力做功，转换成可供人们直接利用的高品味热能的装置。水从高处流向低处，热由高温物全传递到低温物体，这是自然规律。然而，在现实生活中，为了农业灌溉、生活用水等的需要，人们利用水泵将水从低处送到高处。同样，在能源日益紧张的今天，为了回收通常排到大气中的低温热气、排到河川中的低温热水等中的热量，热泵被用来将低温物体中的热能传送高温物体中，然后高温物体来加热水或采暖，使热量得到充分利用。我国能源紧缺，一次能源及各种余热资源利用水平较低，我国工业能源消费量占总消费量的70以上，而余热资源回收率仅30%40%，而发达国家则达到了60%70%。工业废水中含有大量余热，以各种形式被排放到大气中，不但浪费了大量能源，还造成了区域热污染，若是能够将这些能源回收，用于城市供暖和生产、生活热水，不单能节省燃料的使用，还是变污染为能源。2012年我国生铁产量达到了6.5亿吨，高炉炼铁使用大量的冲渣水，这些冲渣水的热量被排放到大气中白白浪费了；平均渣铁比按0.44计算，全年产生高炉渣约为2.86亿吨。每吨高炉渣需要10吨左右的循环冲渣水；则每年用于冲渣的循环水量约29亿吨；按照提取20 温差计算，每年可供热的建筑面积为4.75亿平方米；每年可节省标煤超过800万吨。同时还有淬渣蒸汽、连铸蒸汽等大量废蒸汽，都有待开发利用。巨大的钢铁产量意味着大量的冲渣水，若是能够将其热能加以利用将带来多大的经济和社会效益。而提高能源利用率，降低能源消耗，减少二氧化碳排放，是钢铁行业实现可持续发展的重要措施。 炼钢厂的高炉冲渣水蕴含着大量热能，但是由于其容易在换热器中的结垢问题及其温度偏低属于低温热源等原因很难直接利用，热泵是一种高效节能设备，它可将不能直接利用的低品味热能提升为可直接利用的高品位热能。如果通过热泵技术回收这部分能量用于加热自备电厂锅炉、转炉或用于居民供热及冷却系统补水，不仅节能更能提高能源利用率。高炉冲渣水中蕴含着巨大的高温热能，但由于其中也含有大量达到饱和程度的钙镁离子等杂质，利用现有常规的方式让冲渣水直接进入供热管网或利用板式换热器、壳管式换热器等换热装置进行热能提取时，均会造成钙镁离子迅速、大量结晶，附着在换热表面，造成系统无法运行，清洗维护也异常复杂。1.2 国内外在该方向上的研究现状及分析目前国内外对于中高温工业废水热能的开发利用，主要是采用单级或多级物理过滤法，先将废水中常见的固体悬浮物过滤后进入常规或改良后的壳管式、板式、螺旋板式等“间壁式换热设备”内进行热能提取。国外有采用“膜过滤”技术的相关文献。采用物理过滤法可以有效去除废水中的固体颗粒，对于防止换热设备阻塞有一定的效果，但对于溶解于水中的离子状态的盐碱类物质基本无效。在换热过程中由于废水温度降低，导致盐碱类物质过饱和，必然在换热壁面产生析出性结晶，造成换热壁面污染，导致换热设备传热系数下降或堵塞。所以对于换热设备必须定期或不定期进行清洗，一般清洗周期不足30天。而清洗方法往往是采用酸溶液浸泡，不仅会对金属换热面造成进一步腐蚀，同时极易对环境造成二次污染。也有一些企业采用提高废水侧流速等方法，以期通过废水的高速流动将一部分结晶体带走，但效果不明显，仅仅对结晶问题起到了有限的延缓作用。但由于流速的提高必然增加水泵的输送能耗，同时由于水流的冲刷以及部分固体颗粒的磨损，加速了设备的腐蚀。对于工业废水的腐蚀问题，尚未发现有很好的解决办法。要想换热效果好，必然需要采用热导率较高的金属作为换热壁面，而工业废水往往都是偏酸性或碱性，加上水中各种阴、阳离子的含量比较多，腐蚀性强烈，腐蚀机理比较复杂，一般的不锈钢、碳钢等常用的换热材质使用寿命都很短，一般不超过5年。近年来也有企业尝试采用钛合金或双相不锈钢等抗腐蚀性较强的金属作为换热壁面，但由于成本过高，未能得到推广。1.2.1 主要研究内容反复使用的冲渣水中必然会溶解部分硅酸钙，同时溶进了炉渣中含有的多种无机盐和氧化物，形成了饱和状态的溶液。换热器提热时，溶解在冲渣水中的盐类物质遇到冷的换热器壁面，就会在冷壁面上结晶，造成换热设备的堵塞乃至失效。如何在在不影响换热效率的情况下解决换热设备的堵塞及冷壁面是的结晶问题是我的主要研究内容。1.2.2本设计主要完成的内容本设计主要要完成的工作内容包括以下几个方面：1.完成系统方案设计、选择、论证2.完成系统热力循环计算，主要设备选型计算3.完成蒸发器设计计算4.完成冷凝器设计计算5.完成蒸发器、冷凝器装配图6.完成热泵系统流程图、零部件图7.完成800kw炼钢厂冷却水水源热泵系统毕业设计论文总之，本设计的任务就是设计出符合性能要求的热泵机组。1.3热泵技术在国内外的发展十九世纪早期法国科学家萨迪.卡诺（Sadi karnot）在 1824年首次以论文提出“卡诺循环”理论，这成为热泵技术的起源。1852年英国科学家开尔文（L.Kelvin）提出，冷冻装置可以用于加热，将逆卡诺循环用于加热的热泵设想。他第一个提出了一个正式的热泵系统，当时称为“热量倍增器”。之后许多科学家和工程师对热泵进行了大量研究，研究持续80年之久。1912年瑞士的苏黎世成功安装一套以河水作为低位热源的热泵设备用于供暖，这是早期的水源热泵系统，也是世界上第一套热泵系统。热泵工业在20世纪40年代到50年代早期得到迅速发展，家用热泵和工业建筑用的热泵开始进入市场，热泵进入了早期发展阶段。20世纪70年代以来，热泵工业进入了黄金时期，世界各国对热泵的研究工作都十分重视，诸如国际能源机构和欧洲共同体，都制定了大型热泵发展计划，热泵新技术层出不穷，热泵的用途也在不断的开拓，广泛应用于空调和工业领域，在能源的节约和环境保护方面起着重大的作用。21 世纪，随着“能源危机 ”出现，燃油价格忽升，经过改进发展成熟的热泵以其高效回收低温环境热能，节能环保的特点，重新登上历史舞台，成为当前最有价值的新能源科技。前国际热能署专门成立国际热泵中心，设立热泵推广工程（Heat Pump Programme），向世界上各国推广协调热泵技术的应用和发展。美、加、瑞典、德、日、韩等国政府均发出专门官方指引，促进热泵技术的社会应用。相对世界热泵的发展，中国热泵的研究工作起步约晚20-30年左右。新中国成立后，随着工业建设新高潮的到来，热泵技术才开始引入中国。进入21世纪后，由于中国沿海地区的快速城市化、人均GDP的增长、2008年北京奥运会和2010年上海世博会等因素拉动了中国空调市场的发展，促进了热泵在中国的应用越来越广泛，热泵的发展十分迅速，热泵技术的研究不断创新。从2001年热泵起步开始，经过5年的培育，中国热泵行业开始从导入期转入成长期。热泵行业快速发展，一方面得益于能源紧张使得热泵节能优势越来越明显，另一方面与多方力量的加入推动行业技术创新有很大关系1.4设计原理概述热泵系统的工作原理与制冷系统的工作原理是一致的。要搞清楚热泵的工作原理，首先要懂得制冷系统的工作原理。制冷系统（压缩式制冷）一般由四部分组成：压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器。其工作过程为：低温低压的液态制冷剂（例如氟利昂），首先在蒸发器（例如空调室内机）里从低温热源（例如常温空气）吸热并气化成低压蒸气。然后制冷剂气体在压缩机内压缩成高温高压的蒸气，该高温高压气体在冷凝器内被低温热源（例如冷却水）冷却凝结成高压液体。再经节流元件（毛细管、热力膨胀阀、电子膨胀阀等）节流成低温低压液态制冷剂。如此就完成一个制冷循环。本设计采用的是单级蒸汽压缩热泵系统，是由压缩机、冷凝器、蒸发器和节流阀四个基本部件组成。它们之间用管道依次连接，形成一个密闭的系统，制冷剂在系统中不断地循环流动，发生状态变化，与外界进行热量交换。 剂在蒸发器中吸收被冷却的物体热量之后，汽化成低温低压的蒸汽、被压缩机吸入、压缩成高压高温的蒸汽后排入冷凝器、在冷凝器中向冷却介质(水或空气)放热，冷凝为高压液体、经节流阀节流为低压低温的制冷剂、再次进入蒸发器吸热汽化，达到循环制冷的目的。这样，制冷剂在系统中经过蒸发、压缩、冷凝、节流四个基本过程完成一个制冷循环。 在热泵系统中，蒸发器、冷凝器、压缩机和节流阀是制冷系统中必不可少的四大件，这当中蒸发器是从低品味热源中提取热量的设备。制冷剂在其中吸收被冷却物体的热量实现相变。压缩机是心脏，起着吸入、压缩、输送制冷剂蒸汽的作用。冷凝器是放出热量的设备，将蒸发器中吸收的热量连同压缩机功所转化的热量一起传递给冷却介质带走。节流阀对制冷剂起节流降压作用、同时控制和调节流入蒸发器中制冷剂液体的数量，并将系统分为高压侧和低压侧两大部分。实际制冷系统中，除上述四大件之外，常常有一些辅助设备，如电磁阀、分配器、干燥器、集热器、易熔塞、压力控制器等部件组成，它们是为了提高运行的经济性，可靠性和安全性而设置的。热泵的性能一般用制冷系数（COP性能系数）来评价。制冷系数的定义为由低温物体传 到高温物体的热量与所需的动力之比。通常热泵的制冷系数为3-4左右，也就是说，热泵能够将自身所需能量的3到4倍的热能从低温物体传送到高温物体。所以热泵实质上是一种热量提升装置，工作时它本身消耗很少一部分电能，却能从环境介质（水、空气、土壤等）中提取4-7倍于电能的装置，提升温度进行利用，这也是热泵节能的原因。欧美日都在竞相开发新型的热泵。据报导新型的热泵的制冷系数可6到8。如果这一数值能够得到普及的话，这意味着能源将得到更有效的利用。热泵的普及率也将得到惊人的提高。1.5系统设计方案选择本设计是为了满足炼钢厂冷却水中废热的二次利用而设计的能够长期保持高效、稳定运行，实现钢铁厂冲渣水余热回收利用的热泵装置。高炉冲渣水实际是一种成分复杂的含氧化钙、二氧化硅、氧化铝、氧化镁的水溶液，由于常年反复利用并不更新，已经达到了饱和状态，其中水渣杂质在冲渣水中以固体颗粒或悬浮物的形式存在。而且冲渣水的溶解性总固体的含量也是很高的。由于其中含有大量达到饱和程度的钙镁离子等杂质，利用现有常规的方式让冲碴水直接进入供热管网或利用板式换热器、壳管式换热器等换热装置进行热能提取时，均会造成钙镁离子迅速、大量结晶，附着在换热表面，造成系统无法运行，清洗维护也异常复杂。而且对于工业废水的腐蚀问题，尚未发现有很好的解决办法。要想换热效果好，必然需要采用热导率较高的金属作为换热壁面，而工业废水往往都是偏酸性或碱性，加上水中各种阴、阳离子的含量比较多，腐蚀性强烈，腐蚀机理比较复杂，一般的不锈钢、碳钢等常用的换热材质使用寿命都很短，一般不超过5年。近年来也有企业尝试采用钛合金或双相不锈钢等抗腐蚀性较强的金属作为换热壁面，但由于成本过高，未能得到推广。因此，如何避免挂垢、阻塞等问题，实现高炉冲渣水的余热利用，是一个本设计的主要难题。核心问题是从冲渣水能够间接提取余热，壁面冲渣水与换热器壁面的直接接触。实现换热器不结垢、不堵塞，传热系数高，可以长期稳定工作。为了将冲渣水中蕴含的大量余热提取出来。本设计采用真空相变技术，利用冲渣水在低压下低温沸腾相变原理，以低压水蒸气为媒介提取冲渣水中的热量。并准备了两套具体实施方案。1.5.1 方案论证方案一：将70左右的冲渣冷却水排入冷却水罐，将冷却水罐抽负压状态，随着水罐内压力的降低，罐内冷却水沸点降低，降至70以下时就会达到沸腾的状态，加剧相变速度。此时的水蒸气虽然压力较低，但是能直接排入蒸发器中进行凝结换热，于是在水罐的水蒸气出口处加装轴流风机，将低压蒸汽直接送入热泵系统的蒸发器中，驱动热泵系统运行。其运行原理如图2-1所示。图1-1 方案一运行原理图方案二：考虑到方案一出水水温只有50左右，如果考虑输送过程的热量损失，这一温度不理想。于是将增压器出来的水蒸气用作溴化锂吸收式热泵的驱动热源，采用第一类增温型吸收式热泵，加热供热热网的循环水。或在将方案一的出水作为蒸汽压缩式热泵的热源进行二次加热。溴化锂吸收式热泵，以蒸汽为驱动热源，溴化锂浓溶液为吸收剂，水作为工质，利用水在低压真空状态下低沸点的特性，提取低位余热源的热量，通过吸收剂回收热量并转换制取工艺或采暖用的热水。溴化锂吸收式热泵机组是由取热器、浓缩器、一次加热器、二次加热器及高低温热交换器所组成的热交换器的组合体。另外，还包括蒸汽调节系统以及先进的自动控制系统等。其运行原理如图2-2所示。图1-2 方案二运行原理图方案二虽然提供的热量要多于方案一，但是溴化锂吸收式热泵需要高压蒸汽来驱动，且多级提热系统复杂，初期投入较高，不适合大范围推广。而方案二结构简单，初期投入少，系统运行稳定。故本设计选择方案一。1.5.2 热泵机组压缩机型式的选择热泵压缩机主要有三种型式：活塞式、涡旋式、螺杆式。其中中小型机组一般选用涡旋式或活塞式；大型机组一般选用螺杆式。热泵用压缩机的特点与要求：1. 工作参数变化大、可调性好2. 适用于高温大压缩比的条件下工作3. 要有较强的抗湿能力本设计选用螺杆式压缩机。螺杆式压缩机具有以下特点:1. 结构简单、易损件少、重量轻、维修量少2. 大压缩比条件下，可调性好3. 对湿行程不敏感4. 有良好的可调性螺杆压缩机由气缸、一对阴阳转子、吸排气端盖、滑阀四部分组成。工作过程稳定，滑阀调节理论上可实现输气量0100%的无级调节。本设计的热泵机组功率为800kw属于大型机组，综上选择螺杆式压缩机。1.5.3 润滑系统比较目前螺杆式压缩机的润滑方式有两种,一种是油泵供油润滑,另一种是采用吸排气压差润滑。采用油泵供油润滑方式需增加一套油泵供油装置, 并且需要添加一些润滑系统辅助设备，虽然运行成本较吸排气压差润滑高，但是系统运行时能起到更好的润滑效果。本设计选择的润滑方式为油泵供油润滑。1.5.4 热源侧放热方式的选择热源侧放热方式有两种，一种是水冷式，一种是风冷式。水冷式是指放热侧采用的是水冷式冷凝器，而风冷式采用的是风冷式换热器。其中水冷式的技术成熟，运行经验丰富，冷量范围宽，冷却效果好。本设计主要热负荷来自供暖用户，目前热网多采用水为热量载体，运行安全、稳定。本设计选择水冷式。1.6 本章小结根据本章前面的比较分析，考虑到所设计的机组要求容积效率高，冷却效果好，并且需要较好的可靠性与经济性，故本设计选择半封闭式双螺杆式水冷式热泵机组，并采用吸排气压差润滑，基本可以满足机组工作要求，达到较好的制热效果。第2章 系统的热力计算及压缩机选型对螺杆式热泵机组进行系统热力循环计算的目的是为了进一步确定设计冷凝器,蒸发器以及压缩机选型所需要的技术参数。2.1 给定条件1.800kw螺杆式热泵机组2.制冷工质R7173.制热量800kW4.冷凝温度535.蒸发温度206.冷凝器进口温度307.冷凝器出口温度508.蒸发器进口水蒸汽温度40另外,经过查阅螺杆式冷水机组标准与工程规范，确定了其他几个重要的参数，压缩机吸气温度为25，液体过冷度为3，过热度为5，压缩机的指示效率为0.8。2.2 热力计算所对应的压焓图以及参数列表系统工作所对应的压焓图如下：图2-1 系统压焓图查制冷原理及设备R717热力性质表，得各状态点的参数如下表：表2-1 各状态点的参数列表点号P（MPa）t()h(kJ/kg)V(m/kg)00.8872014710.14710.8872514900.14922.19694.5162032.196504500.06840.887204502.3 热力计算过程1.压力比： = （2-1）2.单位质量工质制热量： （2-2）3.单位容积制热量： （2-3）4.理论比功： （2-4）5.指示比功： （2-5）6.性能系数： （2-6） （2-7）7.压缩机出口实际焓值： （2-8） 8.单位质量工质冷负荷： （2-9）9.所需工质质量流量： （2-10）10.理论输气量和实际输气量： （2-11） （2-12）11.压缩机消耗的理论功率和指示功率： （2-13）12.蒸发器冷负荷： （2-14）2.4压缩机概述压缩机为热泵系统中的核心设备，是实现热泵系统中工质不断流动的装置。只有通过它将电能转换为机械功，把低温低压气态制冷剂压缩为高温高压气体，才能保证系统的循环运行。按工作原理分，压缩机可分为容积型和速度型两种基本类型。目前使用最久，工艺最完善是的是容积型压缩机。容积式压缩机靠改变工作腔的容积，将周期性吸入的定量气体压缩。主要分为两类：往复式和回转式。2.5 容积式压缩机的特性和主要生产厂家2.5.1 往复活塞式往复活塞式靠活塞的往复运动来改变汽缸的工作容积。依外部构造分为： 1.全封闭：制冷量小于60kW，多用于空调机和冰箱等小型制冷设备中。 特点：密封性好；结构紧凑；噪音低；无法拆卸，修理。 常见品牌： 泰康，优乐、谷轮、 布里斯托、 丹佛斯、 恩布拉克、伊莱克斯、日立 松下 东芝 三洋、三菱DAKIN大金、韩LG、中国春兰等。 2.半封闭：制冷量60600kW，可用于各种空调制冷设备中。 特点：便于拆卸、维修；使电机工作条件改善；取消轴封装置，无漏油；噪音低，结构紧凑。 常见品牌：谷轮，比泽尔 博克 格拉索、 富士豪 莱富康、三菱 日立 三洋、中国泰州雪梅大连冰山南京五洲等。 3.开启式 特点：拆卸方便；漏油，密封不好；噪音大。2.5.2回转式回转式压缩机靠回转体的旋转运动来改变汽缸的工作容积。依内部构造分类： 1.滚动转子式：制冷量812kW，多用于小型空调机和制冷设备中。为全封闭式，结构紧凑，密封性好，噪声低。但功率较小，不易维修。 常见品牌：三菱、日立、松下、三洋 东芝、中国庆安黄石东贝等。 2.涡旋式：制冷量8150kW，可用于各种空调制冷设备中。为全封闭式，结构简单紧凑，工作性能高，密封性好，噪声低，为今后主导机型。 常见品牌：谷轮、美优乐、日立 松下 大金 三洋、中国春兰等。 3.螺杆式：制冷量1001200kW，可用于大中型空调制冷设备中。为半封闭式，结构紧凑，工作性能高，制冷能力大并可进行无级调节，但润滑油系统较复杂，噪声较高。分为单，双螺杆型。 常见品牌： 比泽尔 格拉索、富士豪 莱富康 多菱、日立 大金、 三菱重工 神钢 、台湾复盛汉钟、中国重庆嘉陵大连冰山等。 2.5.3 压缩机的型式确定综合比较各厂家产品，本设计选择的是回转式压缩机中的螺杆压缩机。螺杆压缩机的特点：1.可靠性高 (没有气阀、活塞环等易损件)2.动力平衡性好（无往复惯性力和旋转惯性力）3.适应性强 （具有强制输气的特点，排气量几乎不受背压影响，高效工况范围广）4.耐液击 （螺杆转子间有间隙，可压缩含粉尘的气体，能够承受液击）5.加工成本高（螺杆曲面为复杂空间曲面，且加工精度要求高，因此加工成本高）6.只适用于中高流量、中低压力范围（依靠间隙密封，一般容积流量大于0.2m3/min；压力主要受到转子刚度和轴承寿命的限制，排气压力一般小于4.5Mpa）螺杆压缩机的应用范围：1.为各种气动工具、气控仪表等提供压缩空气。2.食品、医药、棉纺企业3.中央空调、工业制冷、食品冷冻冷藏、交通工具的制冷装置4.压缩工艺流程中的气体（如H2、He、Co2、N2、Cl2等）2.6 螺杆压缩机的选型计算1.压缩机的容积效率（输气系数）查离心式/螺杆式制冷机组及应用螺杆式制冷压缩机的容积效率一般为0.75-0.9范围内，选取容积效率值为2.如前热力计算已得出：实际输气量理论输气量压缩机消耗的理论功率压缩机消耗的指示功率3.取机械效率4.压缩机的等熵效率 （轴效率） （2-15）5.电动机效率 一般在0.85-0.95之间，本设计选电动机效率为0.95。6.电效率 （2-16）7.输入电功率 （2-17）8.COP值 （2-18）根据以上求取的压缩机制冷量，电功率等参数，参照按R717 制冷工质设计的压缩机有关规格参数表选择，选用武汉新世界制冷工业有限公司生产的LG25IIIDA型压缩机。其基本参数如下：表2-2 压缩机基本参数转子长度/mm转子公称直径/mm转速/名义制冷量/kW配用电动机功率/kW28525029609181192.7 本章小结本章主要进行了制冷系统的热力计算，确定了一些基本的参数，如表2-3所示，如冷凝器的热负荷为800kW，单位质量制冷剂冷负荷为1040kJ/kg，为下面进行各主要部件如冷凝器，蒸发器压缩机的设计做了必要的准备。在计算过程中舍弃了一些不重要的因素，按照图2-1中的近似系统压焓图进行计算。表2-3 系统热力循环计算结果参数（单位）计算公式计算结果压力比2.48单位质量工质制热(kJ/kg)1170单位容积制热量(kJ/m3)7852.3理论比功(kJ/kg)130指示比功(kJ/kg)162.5性能系数9压缩机出口实际焓值(kJ/kg)1652.5单位质量工质冷负荷(kJ/kg)1040需要工质质量流量(kg/s)0.68理论输气量(m3/s)0.1实际输气量(m3/s)0.13压缩机理论功率(kw)88.4压缩机实际功率(kw)110.5蒸发器冷负荷(kw)707.2压缩机是制冷装置中的关键核心设备，对系统的性能、噪声、震动和使用寿命有着决定性的作用。本章根据压缩机设计计算，确定了压缩机的一些重要参数，如输入电功率，压缩机指示功率等，根据这些参数，经过综合比较选定武汉新世界制冷工业有限公司生产的LG25IIIDA 半封闭式螺杆压缩机作为所设计机组的压缩机。第3章 冷凝器的设计计算3.1冷凝器的型式和结构冷凝器是热泵系统中的主要热交换设备之一。冷凝器的必要性基于热力学第二定律根据热力学第二定律，封闭系统内部热能自发的流动方向是单向的，即只能从高热流向低热，在微观世界表现为承载热能的微观粒子只能由有序变成无序。所以，一个热机在有能量输入做功的同时，下游也必须有能量放出，这样上下游才会有热能差距，热能的流动才会成为可能，循环才会继续下去。高温高压的制冷剂蒸汽在冷凝器中呗常温冷却介质（空气或水）冷却，凝结成高压液体。冷凝器是热泵系统中的放热设备, 高温高压的制冷剂气体通过冷凝器将热量传递到热载体中。根据冷却介质的不同, 常用的冷凝器有3种型式：水冷式、空冷式和蒸发式。3.1.1 空气冷却式冷凝器冷凝器中制冷剂放出的热量被空气带走，制冷剂在管内冷凝。这类冷凝器中有自然对流空气冷却式冷凝器和强制对流空气冷却式冷凝器。通常，空气冷却式冷凝器也叫风冷冷凝器。空气冷却式冷凝器一般用于小型制冷系统,虽不需要冷却水,但冷凝器温度受进口空气干球温度的影响,制冷压缩机的排气温度高,机组耗能比其他型式大。根据空气的流动情况还可分为自然对流冷却和强制对流冷却两种。3.1.2 水冷式冷凝器热泵系统中冷凝器的常用形式。水冷式冷凝器中制冷剂放出的热量被冷却水带走。冷却水一般采用用热网中的供暖水或向用户、宾馆提供热水。水冷式是氨制冷系统最常用的型式之一。在热泵水冷式冷凝器中冷却水的温升一般为tw = 15 30 ,加热每千克水需要825kJ 的热量。水冷式冷凝器分为壳管式，套管式，壳-盘管式和螺旋板式四种形式。1壳管式冷凝器壳管式冷凝器分为立式和卧式两大类。卧式壳管式冷凝器的基本结构形式是由桶形外壳及管板和端盖组成。如图3-1所示。制冷剂蒸汽在管外凝结，凝液从筒底流出，冷却水在管内多次反复流动。 卧式壳管式氟利昂冷凝器用铜管制造，卧式氨冷凝器用无缝钢管制造。立式壳管式冷凝器用于大、中型氨制冷装置，可以露天安装，节省机房面积，也可安装在冷却塔下边，简化冷却水系统。1.水进口 2.制冷剂蒸汽进口 3.制冷液出口 4.水出口图3-1 冷凝器简图2套管式冷凝器套管式冷凝器由两根或几根大小不同的管子组成。大管子内套小管子，小管子可以是一根，也可以是数根。在套管式冷凝器中，制冷剂同时受到冷水及管外空气的冷却，因而它的传热效果好，但是金属的消耗量较大。3盘管式冷凝器它由一根或几根盘管装在一个壳体内构成。冷凝器管内通水，管外是制冷剂。壳-