空调制冷技术课程设计.doc

《空调制冷技术》课程设计

题 目： 空调制冷技术课程设计
学 院： 建筑工程学院
专 业： 建筑环境与能源应用工程
姓 名： 张冷
学 号：
指导教师： 王 伟
2023年 12 月 26 日

目 录
1.原始条件 1
2. 方案设计 1
3.负荷计算 1
4.冷水机组选择 2
5.1 冷冻水循环系统水力计算 3
5.1.1拟定管径 3
5.1.2阻力计算 4
5.2 冷却水循环系统水力计算 4
5.2.1拟定管径 4
5.2.2阻力计算 5
5.3 补给水泵的水力计算 6
5.3.1水泵进水管： 6
6设备选择 7
6.1冷却塔的选择 7
6.2 冷冻水和冷却水水泵的选择 8
6.3 软水器的选择 9
6.4 软化水箱及补水泵的选择 9
6.5 分水器及集水器的选择 10
6.6 过滤器的选择 12
6.7电子水解决仪的选择 12
6.8定压罐的选择 12
总结 13
参考文献 14

1.原始条件
题目：西塔宾馆空气调节系统制冷机房设计
条件：1、冷冻水 7/12℃
2、冷却水 32/37℃
3、制冷剂：氨()
4、地点：重庆
5、建筑形式：宾馆
6、建筑面积 15000m2
7、层高 3.5 m
8、层数：5层
2. 方案设计
该机房制冷系统为四管制系统，即冷却水供/回水管、冷冻水供/回水管系统。经冷水机组制冷后的7℃的冷冻水通过冷冻水供水管到达分水器，再通过度水器分别送往宾馆的各层，通过空调机组后的12℃的冷冻水回水经集水器再由冷冻水回水管返回冷水机组，通过冷水机组中的蒸发器与制冷剂换热实现降温过程。从冷水机组出来的37℃的冷却水经冷却水供水管到达冷却塔，经冷却塔冷却后降温后的32℃的冷却水再返回冷水机组冷却制冷剂，如此循环往复。
考虑到系统的稳定安全高效地运营，系统中配备补水系统，软化水系统，电子水解决系统等附属系统。
3.负荷计算
采用面积冷指标法： (3-1)
本设计选用 (3-2)
根据空调冷负荷计算方法： (3-3)
建筑面积 A=10000m2
根据查书，k的取值范围为7%-15%，本设计值取10%。

4.冷水机组选择
根据标准，属于较大规模建筑，宜取制冷机组2台，并且两台机组的容量相同。
所以每台制冷机组制冷量Q1=1045kw
表4-1 根据制冷量选取制冷机组具体型号
名称
螺杆式制冷机组
型号
LSLXR123-1050
制冷量
900KW
电功率/ 电压
224 KW/380 V
制冷剂
R123
制冷剂充注量
700 kg

冷冻水系统
冷却水系统
进/出 水温度(℃)
12/7
32/37
流量(m3/h)
181.4
266
扬程
4
3
接管通经(mm)
150
150
污垢系数(m2℃/KW)
0.086
0.086
水阻损失(MPa)
0.12
0.083
机组尺寸（长×宽×高）
3860mm×1810mm×2766mm
图4-2 查得冷水机组的两端界面

其中，1为冷却水进水接口，2为冷却水出水接口，3为冷冻水进口接口，4为冷冻水出水接口。
5. 水力计算
表5-1 管内流速的假定依据
DN/mm
<250
>=250
出水管的流速m/s
1.5~2.0
2.0~2.5
进水管的流速m/s
1.0~1.2
1.2~1.6

5.1 冷冻水循环系统水力计算
5.1.1拟定管径
假定冷冻水的进口流速为1.2m/s
d=103 (5-1)
L=0.0503×2=0.1008m3/s,
2台机组总管d1=327mm,取350mm,则管段流速为v=1.07m/s

水泵出水管：
假定冷冻水的出口流速为1.5m/s
d= 103 (5-2)
L=0.1008m3/s,
2台机组总管d1=292.6mm,取300mm,则管段流速为v=1.428m/s

单台机组时
水泵的进水管：假定流速为1.0 m/s
d=103 (5-3)
L=0.0504m3/s,
单台机组管d1=253mm,取250mm,则管段流速为v=1.3 m/s
水泵的出水管：假定流速为1.5 m/s
d=103 (5-4)
L=0.0504m3/s,单台机组管d1=207mm,取200mm,则管段流速为v=1.6m/s
5.1.2阻力计算
表5-2 已知局部阻力损失ξ
止回阀
DN
40
50
200
250
300
ξ
3.9
3.4
0.1
0.1
0.1
焊接弯头90°
DN
200
250
300
350
ξ
0.72
0.18
0.87
0.89
截止阀
0.3
蝶阀
0.1—0.3
水泵入口
1.0
过滤器
2.0-3.0
除污器
4.0-6.0
水箱接管进水口
1.0
出水口
0.5
用到的三通
0.1
变径管
0.1-0.3

ΔP=ξ×ρv²/2
冷冻水系统中，
弯头13个，三通3个
ΔP=16.18m
沿程阻力阻力损失公式
ΔP=R*l=R×L
R为比摩阻，L为总管长。粗算按平均比摩阻R=250 mmH2O/m计算，机房内，该冷冻水系统总管约长为50m，所以沿程阻力损失为ΔP2=1.25 m
综上，冷冻水系统的总阻力损失为：ΔP1+ΔP2=17.43m

5.2 冷却水循环系统水力计算
5.2.1拟定管径
水泵进水管：
假定冷却水的进口流速为1.2m/s
d=103 (5-5)
L=0.0739×2=0.1478 m3/s,2台机组总管d1=396mm,取400mm,则管段流速为v=1.178m/s
水泵出水管
假定冷却水的出口流速为2.0m/s
d=103 (5-6)
L=0.1478m3/s,2台机组总管d1=307mm,取300mm,则管段流速为v=2.09m/s
单台机组时
水泵的进水管：假定流速为1.0 m/s
d=103 (5-7)
L=0.0739m3/s,单台机组管d1=307mm,取300mm,则管段流速为1.05m/s
泵的出水管：假定流速为2.0 m/s
d=103 (5-8)
L=0.0739m3/s,单台机组管d1=217mm,取250mm,则管段流速为v=1.506m/s

5.2.2阻力计算
同理，在冷却水系统中，根据平面图可得
弯头9个，三通5个
每个泵上都有一个截止阀，一个蝶阀，一个止回阀，一个过滤器，一共有三个泵
每个机组有两个蝶阀，一个过滤器，一共两台机组
ξ=9×0.9+0.1×5+3×（0.3+0.1+0.1+2）+2×（2×0.1+2）+3×（1+0.5）+1=26
由于整套系统的流速基本保持在1.178m/s，ΔP=ξ×ρv²/2
ΔP=18.04m
沿程阻力阻力损失公式
ΔP=R*l=R×L
R为比摩阻，L为总管长。粗算按平均比摩阻R=250 mmH2O/m计算，机房内，该冷冻水系统总管约长为50m，所以沿程阻力损失为ΔP2=1.25 m
综上，冷冻水系统的总阻力损失为：ΔP1+ΔP2=19.29m

5.3 补给水泵的水力计算
5.3.1水泵进水管：
假定补给水泵的进口流速为1.2m/s
d=103 (5-9)
L=2×0.0503×1%=0.001066 m3/s,2台机组总管d1=33mm,取35mm,则管段流速为v=1.07m/s
水泵出水管：
假定补给水泵的进口流速为1.5m/s
d=103 (5-10)
L=0.001066 m3/s,2台机组总管d1=29mm,取30mm,则管段流速为v=1.43m/s
单台机组时
水泵的进水管：假定流速为1.0 m/s
d=103 (5-11)
L=0.0504×1%=0.000504m3/s单台机组管d1=25.3mm,取25mm,则管段流速为v=1.03m3/s
泵的出水管：假定流速为1.5 m/s
d=103 (5-12)
L=0.0504×1%=0.000504m3/s,单台机组管d1=20.7mm,取20mm,则管段流速为v=1.61m/s
6设备选择
6.1冷却塔的选择
冷却塔选用开放式冷却塔，且为逆流式冷却塔，特点是安装面积小，高度大，合用于高度不受限制的场合，冷却水的进水温度为32℃，出水温度为37℃，冷却塔的补给水量为冷却塔的循环水量的2%—3%
冷却塔的冷却水量和风量的数学计算表达式
G=3600Qc/（C△tw） (6-1)
△tw= tw1- tw2=37-32=5℃
Qc=1.3Q （活塞式制冷机组）
Qc—冷却塔冷却热量
Q—制冷机负荷
每台制冷机配一台冷却塔。
则 Qc=1.3×1055=1371.5KW
每台冷却塔的水量计算：
G=3600 Qc/（C△tw）=3600×1371.5÷(4.2×5)=2.3511×105kg/h=235.11m3/h
风量计算：
Q=/ (6-2)
ts1—成都市空气调节室外计算湿球温度,查得22.6℃。
ts2=ts1+5℃=27.6℃
查焓湿图 得Is1=87kJ/kg Is2=115kJ/kg
所以 Q=3600×1371.5÷4.2÷(115-87)=41984.7kg/h=32546.3m3/h (空气密度为1.29kg/m3)
选用2台型号同样的冷却塔。
表6-1 选用CDBNL3系列低噪声型逆流冷却塔，型号为CDBNL3-300，重要参数
型号
冷却水量
总高度
风量
风机直径
进水压力
直径DN
CDBNL3-300
300m3/h
5713mm
168000m3/h
3400mm
35kPa
5.0mm

6.2 冷冻水和冷却水水泵的选择
由已知的冷冻水和冷却水流量，初定泵给水方式为两用一备，而已定两台机组，现用两台泵给水，可近似选择水泵的流量为机组流量，水泵的杨程至少要满足层高和局部阻力。综合考虑后，选择冷冻水泵的型号为：200-400A，冷却水泵的型号为：200-250(I)

表6-2 两台水泵的性能参数
型号
流量(m3/h)
杨程(m)
效率(%)
转速(r/min)
电机功率(kw)
必须气蚀余量(NPSH)
重量(kg)
200-400A
131
46.6
67
1450
37
3.5
462
187
44
74
234
38.3
70
200-250(I)
280
29.2
75
1450
30
4.0
475
400
24
80
520
20
72

表6-3 两台水泵的安装尺寸
型号
外形尺寸
安装尺寸
进出口法兰尺寸
隔垫器
L
B
H
C1×B1
A
C2×B2
4-d1
D
D1
n-d
规格
H2
200-400A
860
595
1095
300×370
225
250×320
4-Φ22
Φ340
Φ295
12-Φ22
JGD3-3
345
200-250(I)
840
530
1110
300×370
240
250×320
4-Φ22
Φ340
Φ295
12-Φ22
JGD3-3
360

复核水泵扬程，冷冻水泵规定将水补给到楼层最高点，外加阻力损失，所以，最低扬程为3.5×5+17.43=34.93 m 选用的冷冻水泵扬程为44m，符合规定，同理复核冷却水泵扬程，也符合规定。
6.3 软水器的选择
表6-4 根据补水流量选用INNO系列双阀双罐同时供水软水器
型号
产水量（m3/h）
树脂填量
（L）
周期盐耗
（mm）
安装尺寸
（mm）
进出管径mm
INNO-350D
4-6
100
47

Φ350×2

100

6.4 软化水箱及补水泵的选择
根据规定，补水量为系统冷冻水量的0.5%~1%，补水频率为8小时1一次，每次2小时。因此，计算补水量为
q1=n×t×Q1×1% (6-3)
q1------单次补水量
n------机组台数
t------单次补水时长
Q1------冷冻水流量
注：本设计中选用0.5%的设计参数
因此，补水量即软化水箱的体积为：
q1=V=2×181.4×0.5%×24÷3=14.512 m3
取软化水箱的体积为15m3，选择其尺寸为 2m×2.5m×3m
关于补水泵，选用方式为一用一备共两台，补水泵的流量为：
(6-4)
所以，q2 =7.256 m3/h
即补水泵的流量为 7.256m3/h。根据流量选择补水泵为ISG40-250A.
表6-5 此型号的水泵性能参数
型号
流量(m3/h)
杨程(m)
效率(%)
转速(r/min)
电机功率(kw)
必须气蚀余量(NPSH)
重量(kg)
40-250A
4.1
72
24
2900
5.5
2.3
98
5.9
70
28
7.8
65
27

表6-6 安装尺寸
型号
外形尺寸
安装尺寸
进出口法兰尺寸
隔垫器
L
B
H
C1×B1
A
C2×B2
4-d1
D
D1
n-d
规格
H2
40-250A
400
405
630
120×170
95
80×130
4-Φ14
Φ150
Φ110
4-Φ18
SD61-0.5
115

由冷冻水水力计算的方法，按假定流速法再次拟定水泵安装前后干管尺寸和最终流速：
水泵进口：流速1.73m/s 钢管型号 45×2.5 （内径40mm）
水泵出口：流速3.07m/s 钢管型号 34×2 （内径30mm）

6.5 分水器及集水器的选择
分水器和集水器的流速选择范围为0.5-0.8m/s
假定集水器的流速为0.8m/s
d=103v
L
p
4
(6-5)
L=2×181.4=362.8m3/h=0.1008m3/s D=400.6mm,取400mm，则流速为0.8 m/s

假设用户有三个，分三个支路，单个用户分的流量为0.0336 m3/s
根据公式，d=103 (6-6)
算得每个用户接管的内管径为 d=0.231m，选择钢管d=250mm，则流速为0.68m/s

假定分水器的流速为1.0m/s
d=103v
L
p
4
(6-7)
L=2×181.4=362.8m3/h=0.1008m3/s D=358mm,取350mm，流速为1.05 m/s

d=0.207m，选择钢管d=200mm，流速为1.07 m/s
表6-7 涉及补水管，冷却水进水泵管，用户回水管，以及旁通管，泄水管。

补水管
用户回水管
进水泵管
旁通管
管径mm
30
250
350
30
管内流速 m/s
1.43
0.68
1.07
与阀门开度有关

表6-8 分水器水器：涉及冷冻水进水管，用户出水管，以及旁通管，泄水管。

用户回水管
冷冻水进水管
旁通管
管径mm
200
300
30
管内流速 m/s
1.07
1.428
与阀门开度有关

集水器的长度：D1=30 mm，D2=350mm，D3=250 mm ，D4=250mm，D5=250mm，D6=30mm(D1为补水管直径，D2为进冷却水泵直径， D3，D4，D5为用户回水管直径，D6为旁通管直径)
L1=D1+60=90 mm，
L2=D1+D2+120=500mm，
L3=D2+D3+120=720mm，
L4=D3+D4+120=620mm，
L5=D4+D5+120=620mm
L6=D5+D6+120=400mm
L7=D6+60=90mm
总长度为L=L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7=3040 mm
宽度为1.5dmax=525mm
分水器的长度：D1=300 mm，D2=200 mm，D3=200 mm ，D4=200mm，D5=30mm(D1为冷冻水进水管直径，D2，D3，D4为用户管路直径，D5为旁通管直径)
L1=D1+60=360 mm，
L2=D1+D2+120=620 mm，
L3=D2+D3+120=520 mm，
L4=D3+D4+120=520mm，
L5=D4+D5+120=360mm，
L6=D5+60=90mm
宽度为1.5dmax=450mm
总长度为L=L1+L2+L3+L4+L5+L6=2470 mm
集水器和分水器一般会设立排污口的直径取DN40 mm
6.6 过滤器的选择
根据管路直径选择相应的Y型过滤器。
冷冻水泵进水口直径d=300mm, 所以过滤器选Y-300mm
冷却水泵进水口直径d=350mm, 所以过滤器选Y-350mm
补给水泵进水口直径d=30mm, 所以过滤器选Y-30mm
6.7电子水解决仪的选择
电子水解决仪器选型：
按流量为266×2=532 m3/h，选择最合适的电子水解决器，选择的型号为MHW-I-G10-1.6.
表6-9 性能参数
规格型号
进口管径(mm)
最大流量(m3/h)
设备直径(mm)
功 率(W)
重量（KG）
MHW-I-G10-1.6
350
580
393
200
99

6.8定压罐的选择
定压罐所定的压力为从集水器到用户最高处的水静压，根据层高和层数，拟定最高点的压力，已知层高3.5m，共5层，所以，定压高度为：3.5×5=17.5m，考虑到阻力损失，按20%备份，最终定压静水压力为17.5×1.2=21 mH2O（约210kPa），选择定压罐的型号为：SQL400-0.6.
表6-10 性能参数
型号
容积（L）
工作压力（kPa）
直径（mm）
高度（mm）
SQL400-0.6
38
600
400
1200

总结
通过这一周的课程设计。我想这对于自己以后的学习和工作都会有很大的帮助。在这次设计中碰到了很多实际性的问题，在实际设计中才发现，书本上理论性的东西与在实际运用中的还是有一定的出入的，所以有些问题不仅要进一步地理解，并且要不断地更正以前的错误思维。一切问题必须要靠自己一点一滴的解决，而在解决的过程当中你会发现自己在飞速的提高。对于教材管理系统，其程序是比较简朴的，重要是解决程序设计中的问题，而程序设计是一个很灵活的东西，它反映了你解决问题的逻辑思维和创新能力，它才是一个设计的灵魂所在。因此在整个设计过程中大部分时间是用在程序上面的。很多子程序是可以借鉴书本上的，但如何衔接各个子程序才是关键的问题所在，这需要对系统的结构很熟悉。因此可以说系统的设计是软件和硬件的结合，两者是密不可分的。通过这次课程设计我也发现了自身存在的局限性之处，虽然感觉理论上已经掌握，但在运用到实践的过程中仍故意想不到的困惑，通过一番努力才得以解决。
这也激发了我此后努力学习的爱好，我想这将对我以后的学习产生积极的影响。另一方面，这次课程设计让我充足结识到团队合作的重要性，只有分工协作才干保证整个项目的有条不絮。此外在课程设计的过程中，当我们碰到不明白的问题时，指导老师总是耐心的讲解，给我们的设计以极大的帮助，使我们获益匪浅。因此非常感谢老师的教导。通过这次设计，我懂得了学习的重要性，了解到理论知识与实践相结合的重要意义，学会了坚持、耐心和努力，这将为自己此后的学习和工作做出了最佳的楷模。我觉得作为一名软件工程专业的学生，这次课程设计是很故意义的。更重要的是如何把自己平时所学的东西应用到实际中。虽然自己对于这门课懂的并不多，很多基础的东西都还没有很好的掌握，觉得很难，也没有很有效的办法通过自身去理解，但是靠着这一个多礼拜的“学习”，在小组同学的帮助和讲解下，渐渐对这门课逐渐产生了些许的爱好，自己开始积极学习并逐步从基础慢慢开始弄懂它。
实践是检查真理的唯一标准，平时我们接触到的都是书本上的理论知识，应付考试还可以，无形之中我们自己也养成了一种自大的心态。但是，课程设计却给我们了一个很好认清自己的机会，其实自己学的并不好，作为一个工科生，同时还要具有查找资料、知识迁移的能力。
参考文献
[1]陆耀庆编.实用供热空调设计手册.中国建筑工业出版社，1999.
[2]电子工业部第十设计研究院主编.空气调节设计手册.北京：中国建筑工业出版，2023.
[3]电子工业部第十设计出版院编.空气调节设计手册(第二版) ，2023.
[4]陈沛霖等编.空调与制冷技术手册(第二版).上海：同济大学出版社，1999.
[5]陈沛霖编.空气调节设计手册(第二版).同济大学出版社，1999.