某制冷机房设计说明书.doc

广州市某商场空调用制冷站设计
广州市某商场空调用制冷站设计
一 设计题目与原始条件
题目：广州市某商场空调用制冷站设计
原始条件
建筑地点：广州市
建筑性质：商场
建筑面积：20000㎡
栋数：3栋
层数：5层
层高：4米
广州的气象参数[1]

大气压力
室 外计 算干 球温 度
室外计算湿球温 度

台 站 位 置

冬季

夏季
夏 季空 调日 平均
夏季空调日平均
年平均温度
东 经
海 拔
1019.5hpa
1004.5hpa
30.1℃
27.7℃
21．8℃
113°19′
6.6米

二 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，再通过分水器分别送往商场的各层，经过空调机组后的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行，系统中配备补水系统，软化水系统，电子水处理系统等附属系统。

三 负荷计算
l 面积热指标
商场的面积热指标为：q=150—250w/㎡，这里取q=190w/㎡
l 根据面积热指标计算冷负荷
=190×20000=3800kW
对于间接供冷系统一般附加7%—15%，这里选取8%。[2]
Q=A(1+α)q=20000(1+8％)190=4104kw
四 冷水机组选择
根据标准，属于中大型规模建筑，宜取制冷机组3台，而且3台机组的容量相同 所以单台制冷量Q=4104/3=1368KW
选择离心式制冷机组[3]
离心式制冷机组规格[4]

型号
制冷剂
额定制冷量(kw)
转速(r/min)
主电动机功率(kw)
机组型式
R T
10000
kal/h
输出功率（kw）
润滑油加入量（kg）
机组吊装质量（t）
机组运行质量（t）
HS- 400H
R-11
1407
7800
260
组装式
400
121
260
35
8.9
10.1
机组HS-400H的具体参数：
蒸发器的：
进水温度℃
出水温度℃
流量 m³/h
流程 m
接管通径 ㎜
污垢系数㎡℃/kw
水阻损失Mpa
12
7
242
3
200
0.086
0.125
冷凝器的：

进水温度℃
出水温度℃
流量 m³/h
流程 m
接管通径200㎜
污垢系数㎡℃/kw
水阻损失Mpa
32
37
302
2
200
0．086
0.057

机组尺寸：长 4952㎜ 宽 1690㎜ 高 2381㎜

11进

五 水力计算
1 冷冻水循环系统水力计算
推荐流速如下：[5]
部位
流速m/s

部位
流速m/s
水泵压出口
2.4—3.6
排水管
1.2—2.1
水泵吸入口
1.2—2.1
向上立管
1.0—3.0
主干管
1.2—4.5

一般管道
1.5—3.0

冷冻水的管径确定：
首先确定选择4台水泵 3备1用！
假定冷水泵出口流速2.5m/s
由冷水支管的流量Q=242m³/h 可得 d=√4Q/πv=√4*242/3.14/2.5/3600=185㎜
取DN=200㎜（内径207㎜）
由DN=200㎜可得v=4Q/πd=2.1m/s 在经济流速内！
所以 实际流速v=2.1m/s
假定泵入口流速v=1.5m/s
由Q=242m³/h可得d=√4Q/πv=239㎜ 取DN=250㎜
由DN=250㎜ 可得 v=1.37m/s
所以实际流速v=1.37m/s
假定干管流速v=3m/s
由Q=242*3=726m³/h 可得d=293㎜ 取DN=300㎜
由DN=300㎜ 可得v=2.85m/s 在经济流速范围内
所以实际流速v=2.85m/s
2 冷却水循环系统水力计算
冷却水的管径确定
根据经济流速 假定冷却水泵出口流速v=2.4m/s
由Q=302m³/h可得d=√4Q/πv=207㎜ 取DN=250㎜
由DN==250㎜ 可得 v=1.7m/s在经济流速内！所以实际流速v=1.7 m/s
假定泵吸入口流速v=1.5m/s
由Q=302m³/h可得d=√4Q/πv=267㎜ 取DN=300㎜（内径309㎜）
由DN=300㎜ 可得v=1.2m/s 在经济流速内！
假定干管流速v=3m/s 由Q=906m³/h 可得 d=327㎜ 取DN=350㎜（内径309㎜）
由DN=350㎜ 可得 v=2.6m/s在经济流速内！
对于从机组出来的冷却水：
假定支管流速v=2m/s 由Q=302m³/h 可得d=231㎜ 取DN=250㎜
由DN=250㎜ 可得 v=1.7m/s 在经济流速内！
假定干管流速v=3m/s 可得 d=327㎜ 取DN=350㎜
由DN=350㎜可得v=2.6m/s 在经济流速内！
-
六 设备选择
1 冷冻水和冷却水水泵的选择
水泵的选择根据流量和扬程选择
冷冻水泵扬程=2倍的层高+局部损失+沿程损失+机组损失
冷却水泵的扬程=冷却塔所需压力+局部损失+沿程损失+机组损失
其中局部损失用到的局部损失系数ξ如下：[6]

截止阀
0.3
止回阀
DN
40
50
200

250
300
ξ
3.9
3.4
0.1
0.1
0.1
蝶阀
0.1—0.3
变径管
渐缩
0.1（对应小断面流速）
渐扩
0.3（对应小断面流速）
焊接弯头90°
DN
200
250
300
350
ξ
0.72
0.18
0.87
0.89
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
局部阻力公式如下：
ΔP=ξ*ρ*v²/2
对于冷冻水泵：
根据图 可知 弯头9个， 三通4个，泵前有一个过滤器和一个截止阀，泵后有3个蝶阀，2个止回阀和一个过滤器，机组损失为125000pa。
所以ΔP=ξ*ρ*v²/2=（1+3+0.3）*1000*1.37²/2+（0.3*3+0.1*2+3）*1000*2.1²/2+9*0.87*1000*2.85²/2+4*0.1*1000*2.85²/2+125000=171499.5Pa =17.5m
冷却水泵
根据以上计算 同理可得：
ΔP=ξ*ρ*v²/2=（1+3+0.3）*1000*1.2²/2+（0.3*2+0.1*2+3）*1000*1.7²/2+（0.3*2+0.1）1000*1.7²/2+0.1*7*1000*2.6²/2+8*0.87*1000*2.6²/2+57000=92202.8pa=9.4m
沿程阻力计算如下：
ΔP=R*l R为比摩阻[7]
冷冻水泵： 流量为 242m³/h
泵前： v=1.37m/s DN=250㎜ 可选择R=70 沿程长度l=751+3500+3500+3500=112511㎜ 所以ΔP=11.251*70=787.5pa
泵后：v=2.1m/s DN=200㎜ R=214 沿程长度l=3500+3500=7000㎜ 所以ΔP=7*214=1498pa
干管的：v=2.85m/s Q=67.2*3=201.6L/S DN=300㎜ R=238
沿程长度l=7612+5500+5036+2931+903+6659+11950+4856=45447㎜
ΔP=45.447*238=10805pa
所以总的ΔP=787.5+1498+10805=13091pa=1.3m
冷却水泵：流量=83.8L/S
泵前： v=1.2m/s DN=300㎜ 可选择R=40 沿程长度l=3500+533=8830㎜ 所以ΔP=8.83*40=352pa
泵后：v=1.7m/s DN=250㎜ R=100 沿程长度l=3500+3500=7000㎜ 所以ΔP=7*100=700pa
干管的：v=2.6m/s Q=251.4L/S DN=350㎜ R=161
沿程长度l=3087+4861+5036+6620+7755+1380+7868=36598㎜
ΔP=36,598*161=5893pa
所以总的ΔP=352+700+5893=6945pa=0.7m
综上可得 冷却水泵的扬程为21米，冷冻水泵的扬程为71.5米
再根据冷冻水的流量242m³/h，冷却水的流量302 m³/h

型号
外型尺寸
安装尺寸
进出口法兰尺寸

长
高
底长
底宽
a
h
L
DN
D
D1
冷冻水泵
200-500(I)A
1268
1116
1065
680
145
536
760
200
340
295
冷却水泵
200-315(I)A
1060
865
790
560
168
461
600
200
340
295
选择上海奥利泵业制造有限公司的卧式离心泵 具体参数如下：(㎜)

型号
流量（m³/h）
扬程（m）
效率
电机功率（kw）
转速（r/min）
必需的汽蚀余量（m）
重量（kg）
200-500(I)A
374
28
79
45
1450
4.0
599
200-315(I)A
262
74.4
75
110
1450
4.0
1254

2 软化水箱及补水泵的选择
软化水箱按每天三班倒，每班补水两次，每次补水1.5个小时计算。补水管中的循环水量按冷冻水循环水量的1％计算为726*1％=7.26m³/h
所以可得 软化水箱的容积为 7.26*24/3/2/1.5=19.26m³
所以可确定水箱尺寸为： 长*宽*高=3*2.5*2.6=19.5m³。
软化器的选择：根据补水管中的循环水量 可选择软化器 具体参数如下：
型号
额定流量（t/h）
直径(㎜)
高（㎜）
罐体承压（Mpa）
工作压力（Mpa）
工作温度（℃）
JYFK-80T/D
10
1200
2000
0.6
0.2-0.6
150

补水泵的选择：补水泵是向集水箱里补水的 所以补水泵的选择是根据冷冻水泵的扬程来选的，需要比冷冻水泵稍微大一些！根据补水管的流量7.26m³/h和冷冻水泵的扬程74.4m可选出补水泵，具体参数如下：
型号
流量（m³/h）
扬程（m）
效率
电机功率（kw）
转速（r/min）
必需的汽蚀余量（m）
重量（kg）
40-250（I）
8.8
81.2
31
11
2900
2.3
6.5

3 分水器及集水器的选择
首先确定和用户相连的3根管道的直径：
由推荐流速 假定流速v=2m/s由Q=242m³/h 可得d=207㎜
取DN=200㎜ 由DN=200㎜ 可得v=2.1m/s 在经济流速内！
所以实际流速v=2.1m/s.， 管径DN=200㎜。
断面积A=1/4πd²=33636㎜² 连接管的断面∑A=33636*3=100909㎜²
取分集水器内流速v=1.2m/s[8]
则分/集水器应有的断面积为A’=100909*2.1/1.2=176591㎜²
相应的直径应为 D=474㎜ 取 500㎜
集水器的长度L=130+L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7+120+2h
L1=d1+120 d1为汇管的管径 d1=300㎜
L2=d1+d2+120
L3=d2+d3+120
L4=d3+d4+120 其中d2，d3 ，d4为与用户相连的管的管径 为200㎜。
L5=d4+d5+120
L6=d5+d6+120
L7=d6+120 其中d5为补水管的管径，d6为连通管的管径。
D=500㎜时 h=150㎜[9]
所以可得 L=3290㎜
同理 可得分水器的长度L=3190㎜。
分集水器筒体和封头壁厚
由D=500㎜ 工作压力P=0.58Mpa 可选壁厚为6㎜，材质为Q235B（JB/T4736）[10]
4 过滤器的选择
根据冷却水进水管：DN=250㎜ 冷冻水进水管：DN=200㎜ 补水管：DN=50㎜
选择Y型过滤器[11]具体尺寸如下：

L
H
D
D1
D2
b
冷冻水
600
320
340
295
265
30
冷却水
700
370
395
350
320
30
补水管
240
100
160
125
100
20

5 冷却塔的选择及电子水处理仪的选择
根据 “一塔对一机”选择3台冷却塔 且不考虑备用，冷却塔的处理水流量应大于冷水机组的冷却水流量，考虑1.2的安全系数[12]且冷却水的流量为302m³/h 所以冷却塔的设计处理水量为L=362.4m³/h
根据实际情况 选择湿式横流式（抽风式）的冷却塔[13]
根据冷却塔标准工况下参数

进水温度（℃）
出水温度（℃）
设计温度（℃）
湿球温度（℃）
干球温度（℃）
大气压力（hpa）
37
32
5
28
31.5
994

所以 由制冷机组的RT=400冷却塔处理水量362.4m³/h 广州的湿球温度28℃，干球温度31℃，冷却塔的进水温度为32℃，出水温度为37℃，
选择 中国宜兴市天成环保设备有限公司的冷却塔
型号为CDBHZ—400 具体参数如下：
RT
风机电机
进塔水压（pa）
重量（kg）
噪声（db（A））

589.8
D（㎜）
G(m³/h)
kw*台数

52000
干重
湿重

51.3
2400
234
4*2
8400
16460
冷却塔的外形尺寸如下（㎜）
L
W
H
h
7920
7600
3113
2000
电子水处理仪选型
根据 处理的冷却水量 906m³/h 选择山东水龙王集团有限公司的电子水处理仪 具体参数如下：
型号
DN（㎜）
长（㎜）
电源（v）
功率（w）
MLBP-350A/B
350
1000
220
40

6 定压罐的选择
根据以上计算可知集水箱中的工作压力 为8个大气压 选择意大利VAREM公司的定压罐 具体参数如下：
型号
工作压力Bars
容积L
直径（㎜）
高度（㎜）
S3N10H61
10
1000
930
1970

七 设计总结
本学期第19-20周进行了为期10天的课程设计，通过这10天的学习，思考，设计，我对机房的制冷系统设计有了更深入的了解，对课程设计有了更为科学，端正的态度认识。
课程设计开始之前，由于课本上学习的不透彻，再加上缺乏搜集信息的能力，可以说心情很忐忑，不知道将要面对的课程设计有着怎样的难度与挑战。课设前一天晚上老师给我们布置了任务，并给出了每个人的设计题目。第二天我们真正开始了我们的课设，但是我却无从下手，于是开始思考，探讨，查阅资料，通过这些真正的自主学习，我发现思路逐渐的清晰起来，由于自己的积极学习，查阅资料，与同学探讨，我的课设进行的很顺利，所以画起图来很有感觉，就想自己真正的再设计一个制冷机房，感觉很自豪，这个过程中我体会到了自己动手学来的东西的那种印象深刻的感觉！
整个课设，我学到了很多，关于设计方面的，也关于电脑方面的，而且切身体会：一定要有严谨的治学态度，每一个东西都要知道是怎么来的，是用来做什么的，练习独立思考。搜集信息的能力，不畏惧困难，信心，耐心，细心的解决问题。必要的合作对知识的掌握也很有帮助，遇到误区要及时向老师和同学请教。
总之，这十天我很快乐，很用心，很努力的完成了课设。受益匪浅的同时感谢老师及同学的帮助。

八 参考文献
[1]陈沛霖等编.空气调节设计手册(第二版).上海：同济大学出版社，1999

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