毕业设计(论文)-空调制冷技术设计.docx

目 录
1设计概况 1
2设备选择 1
2.1制冷量的选择 1
2.2制冷机房负荷 2
2.3制冷系统设计工况 2
2.4制冷机组 2
2.5冷却塔 3
2.6膨胀水箱 4
3制冷机房布置 5
3.1制冷机房的技术要求 5
3.2制冷机房的建筑布局要求 6
3.3制冷机房的设备安装设计 6
3.4制冷设备的隔振与降噪 6
3.5防腐与保温 7
4水力计算 7
4.1水泵选择 7
4.1.1冷却水泵 8
4.1.2冷冻水泵 9
4.1.3补水泵 11
4.2管径选择 12
4.2.1冷却水管 12
4.2.2冷冻水管 13
4.2.3补水水管 13
5其他辅助设备的选择与计算 13
5.1膨胀阀的选择 13
5.2贮液器的选择计算 14
5.3油氨分离器的选择计算 14
5.4气液分离器的选择计算 14
5.5集油器的选择计算 15
5.6不凝性气体分离器的选择计算 15
5.7其余辅助设备 15
总结 15
参考文献 16

3

1设计概况
制冷机房所在地：重庆市星级宾馆
冷冻水供回水温度：供水温度7℃，回水温度12℃
冷却水：自来水最高温度28℃
冷冻水输送高度：4
空调用户所需水头：5
制冷机房与空调机房相距：20
建筑：层高3.5、面积15000
室外气象资料：
最热月室外空气平均温度28.4℃
最热月室外空气平均露点温度22.1℃
夏季主导风向：西南 湿球温度：26℃
夏季室外平均风速：2.8
夏季的大气压力：998.5
2设备选择
2.1制冷量的选择
制冷量：本建筑物的总建筑面积为15000，根据《空气调节技术》书中《国内部分建筑空调冷负荷指标的统计值》查的：酒店的冷负荷指标（）：160-250 。
《国内部分建筑空调冷负荷指标的统计值》中注明：当建筑物的总建筑面积在小于5000取上限值，大于10000时，取下限值。按建筑空调冷负荷指标确定的冷负荷即是制冷剂容量，不必再加系数。所以，在此我们选用160。
2.2制冷机房负荷
本设计用户的空调冷负荷：Q=2400
(2-1)

2.3制冷系统设计工况
冷却水进出口温度： 冷却水出口温度：
进出口温度：
冷凝温度：
冷冻水进出口温度： 冷冻水出口温度：
进出口温度：
蒸发温度：
冷凝器热负荷
由 冷凝温度： 蒸发温度：

(2-2)

2.4制冷机组
活塞式冷水机组适用于中、小型空调制冷系统中。其结构紧凑、占地面积小、操作简单，单机容量小，运动部件多，使用寿命不长。
螺杆式冷水机组适用于大、中型空调制冷系统中。其单机制冷量较大、运行可靠、能量调节方便，润滑油系统复杂。
离心式冷水机组适用于大、中型空调制冷系统中。其单机制冷量大、运行可靠、能量调节方便，变工况适应能力不强，易发生喘振现象。

选两台制冷机组，则一台机组冷凝器热负荷为：

一台机组蒸发器热负荷为：

选两台螺杆式水冷机组。
制冷量1450 制冷剂R22
压缩机型式：半封闭螺杆压缩机，输入功率290
冷凝器：进出水管接口尺寸DN200水流量300
蒸发器：进出水管接口尺寸DN100水流量200
外形尺寸：长×宽×高=5000×2460×2500
2.5冷却塔
冷却塔的作用是为从制冷机吸收出来的冷却水降温，使得冷却水可以循环使用，它有逆流式、横流式、喷射式和蒸发式等四种型，其型号主要依据工作温度条件和冷却水流量来选择。
冷却塔的设置位置应通风良好，远离高温或有害气体，避免气流短路以免建筑物高温高湿排气或非洁净气体对冷却塔的影响。同时，也应避免所产生的飘逸水影响周围环境。冷却塔内的填料多为易燃材料，应防止产生冷却塔失火事故。冷却塔的设置位置可分为三种：（1）、制冷站设在建筑物的地下室，冷却塔设在通风良好的室外绿化地带或室外地面上。（2）、制冷站为单独建造的单层建筑时，冷却塔可设置在制冷站的屋顶上或室外地面上。（3）、制冷站设在多层建筑或高层建筑的底层或地下室时，冷却塔设在高层建筑裙房的屋顶上。如果没有条件这样设置时，只好将冷却塔设在高层建筑主楼的屋顶上，应考虑冷水机组冷凝器的承压在允许范围内。
冷却塔的台数根据冷水机组的台数确定，一般应与冷水机组的台数相同，即“一塔对一机”不设置备用冷却塔。
冷却塔冷却水量：L=1.2 L1=1.2×300=360
进水温度：=33℃ 出水温度：=28℃ 湿球温度：=26℃
选择DBNL3-400低噪音型逆流冷却塔
冷却水量：400 水温降： 电机功率：26
外形尺寸：高：4450 直径：3580 自重：5610
运行重量：12370
2.6膨胀水箱
膨胀水箱的容积根据系统的水容量和最大的水温变化幅度来确定。它可以容纳水温升高时水膨胀增加的体积和水温降低时补充水体积缩小的水量，同时兼有放气和稳定系统压力的作用。
分水器和集水器筒身直径的计算可以用两种方法来计算，①按各个并联接管的总流量通过筒身时的断面流速确定，并应大于最大接管开口直径的2陪。②按经验公式计算，D=（1.5-3.0）dmax，dmax为各支管中的最大管径。
水箱容积：
(2-3)
--水的体积膨胀系数 0.0006
--最大水温变化值 5
--系统内水容量
本设计采用的是开式膨胀水箱，其有效容积
=0.0006×5×15000×0.7=31.5L=0.0315
一般的膨胀水箱有效容积为0.5-1.0，此系统的膨胀水量较小。则本系统的膨胀水箱有效容积可取0.5 。那么膨胀水箱的选择见表2-1

表2-1 膨胀水箱参数
水箱形式
型号
公称直径
有效容积
外形尺寸
水箱配管的公称直径
水箱自重
长
宽
高
溢流管
排水管
膨胀管
信号管
循环管
方形
1
0.5
0.61
900
900
900
40
32
25
20
20
156
3制冷机房布置
制冷剂房布置在夏季主导风向的下风侧，房高3.5m，每小时不少于3次的自然通风。
空调制冷站应该靠近冷负荷中心，可以设置在建筑物的地下室、设备层或屋顶上。当由于条件所限不宜设在地下室时，也可设在裙房中火与主建筑分开独立设置。
3.1制冷机房的技术要求
(1)制冷机房应有良好的通风，以便排出冷水机组、变压器、水泵等设备运行时产生的大量余热、余湿。
(2)机房应考虑噪声与振动的影响。冷水机组的噪声，不管是电动型机组或溴化锂吸收式机组，一般均在80dB（A）以上。若主机房在地面上，噪声会通过窗户、门缝通风口等隔声薄弱环节向外传出，即使主机房位于半地下室，噪声也会通过采光窗户传出去。此外，冷水机组以及水泵的振动都会通过建筑物围护结构向室外传递。所以，必须重视噪声与振动对建筑物外部与、内部环境的影响，事先应做出影响评估，施工时采取有效的减振、降噪措施。
(3)机房应有排水措施。机房中的许多设备在运行、维修过程中都会出现排水或漏水现象。为使机房内保持干燥与清洁，应设计有组织排水。通常的做法是在水泵、冷水机组等四周做排水沟，集中后排出。在地下室常设集水坑，再用潜水泵自动排水。
3.2制冷机房的建筑布局要求
机房面积、净高和辅助用房等应根据系统的集中和分散、冷源设备类型等设置。
(1)机房面积的大小应保证设备安装有足够的间距和维修空间。同时，机房面积大小的确定，应了解机房不同时期的发展规划，考虑机房扩建的余地。
(2)制冷机房的净高应根据制冷机的种类和型号而定，机房高度应比制冷机高出1-2m。一般来讲，对于活塞式制冷机、小型螺杆式制冷机，其机房净高控制在3-4.5m；对于离心式制冷机，大中型螺杆式制冷机，其机房净高控制在4.5-5.0m，对于吸收式制冷机原则上同离心式制冷机，设备最高点到梁下不小于1.5m，设备间的净高不应小于3m。
(3)大、中型机房内的主机宜与辅助设备及水泵等分区布置，不能满足要求的应按设备类型分区布置。大、中型机房内应设置值班室、控制间和卫生设施以及必要的通信设施。制冷机房的净高（地面到梁底）应根据制冷剂的种类和型号确定。
3.3制冷机房的设备安装设计
空调制冷站的设备布置和管道连接，应符合工艺流程，流向应通畅，连接管路要短，便于安装，便于操作管理，并应留有适当的设备部件拆卸检修所需要的空间。尽可能使设备安装紧凑，并充分利机房的空间，以节约建筑面积，降低建筑费用。管路布置应力求简单、符合工艺流程、缩短管线、减少部件，以达到减少阻力、泄漏及降低材料消耗的目的。设备及辅助设备（泵、集水器、分水器等）之间的连接管道应尽量段儿平直，便于安装。制冷设备间的距离应符合要求。
3.4制冷设备的隔振与降噪
(1)机房冷水机组、水泵和风机等动力设备均应设置基础隔振装置，防止和减少设备振动对外界的影响。通过在设备基础与支撑结构之间设置弹性元件来实现。
(2)设备振动量控制按有关标准规定及规范执行，在无标准可循时，一般无特殊要求可控制振动速度V≤10（峰值），开机或停机通过共振区时V≤15。
(3)冷热源设备、水泵和风机等动力设备的流体进出口，宜采用软管同管道连接。当消声与隔振要求较高时，管道与支架间应没有弹性材料垫层。管道穿过维护结构处，其周围缝隙，应用弹性材料填充。
3.5防腐与保温
(1)为了保证机房设备，管道和附件的有效工作年限，机房金属设备、管道和附件在保温前必须将表面清除干净，涂刷防锈漆或防腐涂料作防腐处理。
(2)如设计没有特殊要求，应符合：①明装设备、管道和附件必须涂刷一道防腐漆。两道面漆。如有保温和防结露要求应涂刷两道防锈漆；暗装设备、管道和附件应涂刷两道防锈漆。②防腐涂料的性能应能适应输送介质温度的要求；介质温度大于120℃时，设备、管道和附件表面应刷高温防锈漆；凝结水箱、中间水箱和除盐水箱等设备的内壁应刷防腐涂料。③防腐油漆或涂料应密实覆盖全部金属表面，设备在安装或运输过程被破坏的漆膜，应补刷完善。
根据上述制冷机房布置原则，进行制冷机房布置，冷却塔放置在机房屋顶。设备及管道具体布置情况见图样。
冷冻水供、回水管，分水器，集水器，冷冻水系统的阀门选用柔性泡沫橡塑材料保温。
DN100及以上的，保温层厚度为25mm；
DN65-DN80的，保温层的厚度为22mm；
DN50及以下的，保温层的弧度为19mm。
保温结构严格按照国家标准图集制作。
4水力计算
4.1水泵选择
冷水机组制备出的冷冻水，由冷水循环泵通过供水管路输送到空气处理设备中，而释放出冷量后的冷水经回水管路返回冷水机组。
4.1.1冷却水泵
冷却水系统的作用是将从制冷机吸取的热量散发出去，它主要有冷却塔、冷却水泵、水处理设备和冷水机组冷凝器等设备及管道组成。
冷却水系统的分类：可根据供水的方式不同分为直流供水系统和循环供水系统。（1）直流供水系统（也称天然水冷却系统）。自来水、地下水、湖泊、江河和水库中的水对于空调冷却水系统来说，都是优良的冷源，水从水源用泵输送到相关设备中吸收热量。经过设备后，水也不会被污染，可以直接排入下水道或用于农田灌输。直流供水系统全部采用新鲜水一次使用，使用效果好，但水消耗量大，必须在水源充足，水温适宜，排水问题能解决时才能采用。（2）循环供水系统中冷却水反复使用，对水在热交换时吸收的热量，采用凉水装置使其散发，只需补充少量水。
冷却水泵的安装要求：（1）当泵房设置在地面上，可用地脚螺栓直接固定在混凝土基础上。如泵房设在楼板上，则可以将水泵安装在减振装置上。当泵房设在高层建筑地下室时，可以不装配地脚螺栓，而在水泵的四角填垫减振器。（2）水泵的进出口管端必须安装橡胶软接头，并且要在进水管上安装过滤器和阀门，在出水管上安装止回阀和闸阀，进出水管必须固定。（3）为使水泵保持最佳运行性能，应在水泵进出口处配装扩散管，以减少阻力损失。扩散管管口的流速应为：吸水管不大于1.3，出水管不大于2。（4）水泵的出水管上还应装有压力表和温度计，以利检测。压力表和温度计应被安装在便于观察和维修的位置上，并注意周围对其测量的准确度有影响的环境条件。
冷却水泵扬程： (4-1)
，----冷却水管管路系统沿程阻力和局部阻力 约为5
----冷凝器阻力 约为5
----冷却塔中水的提升高度 约为2
----冷却塔喷头喷水压力 约为5
----回水过滤器阻力 约为4
安全系数 取1.2
总扬程：
(4-2)
=1.2×（5+5+2+5+4）=25.2
水泵水流量：
(4-3)
=（1.3×1425.6）/（1.163×5）=318.7
1.3------附加系数
水泵功率：
(4-4)
=（318.7×25.2×1）/（100×0.8×1）=100.4
----水的比重（1） ----水泵效率 取0.8 ----传动效率 取1
选择三台（二用一备）IS系列型号为KTZ200-150-315水泵见表4-1
表4-1 KTZ200-150-315水泵参数
型号
流量
扬程
效率
转速
功率
电机型号
汽蚀余量
进出口直径

轴功率
电动机功率
KTZ200-150-315
320
32
80%
1480
130
150
225M-4
2.5
150/125
4.1.2冷冻水泵
冷冻水系统分类：按循环方式，冷冻水系统可分为开式循环系统和闭式循环系统（1）开式循环系统的下部设有回水箱（或蓄冷水池），它的末端管路式与大气相通的。空调冷水流经末端设备（例如风机盘管机组）释放出冷量后，回水靠重力作用集中进入回水箱或蓄冷水池，再由循环泵将回水打入冷水机组的蒸发器，经重新冷却后的冷水被输送至整个系统。其特点是：水泵扬程高，输送耗电量大；循环水易受污染，水中总含氧量高，管路和设备易受腐蚀；管路容易引起水锤想象；该系统与蓄冷水池连接比较简单。（2）闭式循环系统的冷水在系统内进行密闭循环，不与大气接触，仅在系统的最高点设膨胀水箱（其功用是接纳水体积的膨胀，对系统进行定压和补水）。其特点：水泵扬程低，仅需克服循环路阻力，与建筑物总高度无关，故输送耗电量小；循环水不易受污染，管路腐蚀程度轻；不用设回水池，制冷机房占地面积减小，但需设膨胀水箱的补水。
冷冻水泵的选择，要选有备用水泵，在本设计中选用两台运行冷冻水泵，一台备用水泵。
对于大多数多层和高层建筑来说，空调冷冻水系统主要为闭式循环系统，冷冻水泵的流量较大，但扬程不会太高。据统计，一般情况下，20层以下的建筑物，空调冷冻水系统的冷冻水泵扬程大多在16-28，乘上1.1的安全系数后最大也就是30。本设计的建筑为酒店，其建筑总面积为15000，属于20层以下的建筑物，所以我们的冷冻水泵的扬程由计算选择。
冷冻水泵扬程：
(4-5)
，----冷冻水管管路系统沿程阻力和局部阻力 约为5
----蒸发器阻力 约为5
----末端设备（风机盘管）阻力 约为5
----空调用户所需压头 约为5
----回水过滤器阻力 约为4
----冷冻水输送高度 约为4
安全系数 取1.2
总扬程：
(4-6)
=1.2×（5+5+5+5+4+4）=33.6
水泵水流量：
(4-7)
==295.1
水泵功率：
(4-8)
==123.9
选择三台（二用一备）IS系列型号为KTZ200-150-315水泵见表4-2
表4-2 KTZ200-150-315水泵参数
型号
流量
扬程
效率
转速
功率
电机型号
汽蚀余量
进出口直径

轴功率
电动机功率
KTZ200-150-315
300
32
80%
1480
130
150
225M-4
2.5
150/125
4.1.3补水泵
补水泵扬程：
(4-9)
，----补水管管路系统沿程阻力和局部阻力 约为5
----系统最高点距补水泵接管处垂直距离 4
安全系数 取1.1
总扬程：
(4-10)
=1.1×（5+4）=9.9
补水泵水流量：
(4-11)
=0.3×295.1=88.53
水泵功率：
(4-12)
=（88.53×9.9×1）/（100×0.8×1）=11
4.2管径选择
(4-13)
（V取1~1.5）
管径小于DN100时水流速度小于1；管径大于DN100时水流速度大于1
4.2.1冷却水管
在冷冻水系统的运行过程中，为了减少管道的能量损失，防止冷冻水管道表面结露以及保证进入空调设备和末端空调机组的供水温度，冷冻水管道及其附件应采用保温措施。空调制冷站内，冷冻水系统的供、回水管，分水器，集水器，阀门等，均需用保温材料保温。
本设计的冷冻水系统为闭式系统，根据管径和流速推荐值进行试算，从而确定出冷冻水系统各管段管径的大小。根据已经选定的冷水机组中可以知道冷冻水出口水管管径，冷水机组冷冻水出口流量 597.6

单管管径
(4-14)
==0.274=274 取DN300
合流管管径
(4-15)
==0.388=388 取DN400
4.2.2冷冻水管
单管直径295.1533.3
(4-16)
==0.264=264 取DN300
合流管管径
(4-17)
==0.373=373 取DN400
4.2.3补水水管
(4-18)
==0.145=145 取DN150
水管选择低压焊接、镀锌钢管（GB 3091-93）
5其他辅助设备的选择与计算
5.1膨胀阀的选择
由于该制冷系统属于小型氨制冷系统，毛细管做节流阀，它具有结构简单，安装方便的优点，但不能根据工况调节流量，在它之前再加一电磁阀即可弥补这个缺点。根据经验选毛细管选用1.2mm内径，长为0.6m无缝钢管，电磁阀选用DC80型。
5.2贮液器的选择计算
贮液器的容积按制冷剂循环量进行计算，但最大贮存量应不超过每小时制冷剂总循环量的1/3~1/2。同时，应考虑当环境温度变化时，贮液器内的液体制冷剂因受热膨胀造成的危险，鼓其贮存量一般不超过整个容积的70%~80%。
贮液器的容积按下列公式计算：
(5-1)

由配套的ZA—0.5B 可知其容积为：＞满足要求。
5.3油氨分离器的选择计算
油分离器筒体直径：
= （5-2）压缩机配套的 YF—40 直径为400mm＞389mm 满足要求。
5.4气液分离器的选择计算
汽液分离器的桶体直径按下列公式计算：
=´´´= ³ ppw l （5-3）
配套的 AF—65 桶体直径为： 650mm＞653 mm 满足要求。
5.5集油器的选择计算
集油器的选择是根据经验，当冷冻站的制冷量为100 ~ 300 KW 时，选用120mm的集 油器一台。型号为：JY—100。
5.6不凝性气体分离器的选择计算
一般的，一个系统只选配一台空气分离器，当冷冻站标准工况下的制冷量小于1163KW时，宜采用一台小号（桶体直径为108mm）空气分离器。根据以上条件可知：KF—32B满足要求。
5.7其余辅助设备
其余辅助设备根据经验选得，具体型号见设备清单表5-1
表5-1 设备清单
设备名称
设备型号
紧急泄氨器
KFA系列
安全阀
HPb59-1/H62
过滤器
QLJ1600-Ⅱ-Z
总结
通过这次课程设计，让我更加深刻了解课本知识，和以往对知识的疏忽得以补充，在设计过程中遇到一些模糊的公式和专业术语，在使用手册时，有的数据很难查出，但是这些问题经过这次设计，都得到一一解决，我相信这次课程设计给我的相当的基础，为我以后的工作打下严实的基础。
虽然这次课程设计的时间很短，一瞬间的时间，但是却让我学到了相当多的知识，这次任务原则上是设计，其实是一次大作业，是对我对课本知识的巩固和对基本公式的熟悉和应用，同时也使我做事的耐心和仔细程度得以提高。
课程设计是一个重要的教学环节，通过课程设计使我们了解到一些实际与理论之间的差异。通过课程设计不仅可以巩固专业知识，为以后的工作打下了坚实的基础，还可以培养和熟悉使用资料，运用工具书的能力，把我们所学的课本知识与实践结合起来，起到温故而知新的作用。
参考文献
以上设计计算、校核与设备选用参照以下参考文献：
[1] 严启森 石文星 田长青《空气调节用制冷技术（第四版）》北京： 中国建筑工业出版社，2010.7
[2]郭庆堂 编著 《实用制冷工程设计手册》 北京：中国建筑工业出版社，1994.4
[3] 章熙民 任泽霈 梅飞鸣 编著 《传热学（第五版）》北京：中国建筑工业出版社，2007.7
[4]王增长 编著《建筑给水排水工程（第六版）》北京：中国建筑工业出版社，2010.8

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