簡(jiǎn)介： 本文詳細(xì)介紹了武漢地區(qū)在制冷壓縮機(jī)型號(hào)及臺(tái)數(shù)和冷凝器、蒸發(fā)器的選擇計(jì)算方面的內(nèi)容。
關(guān)鍵字：貯液器 蒸發(fā)器 冷凝器 壓縮機(jī) 熱力計(jì)算

一、 設(shè)計(jì)任務(wù)和已知條件

根據(jù)要求，在武漢地區(qū)，以風(fēng)機(jī)盤管為末端裝置，冷凍水溫度為7℃，空調(diào)回水溫度為11℃，總制冷量為400KW，冷卻水系統(tǒng)選用冷卻塔使用循環(huán)水。

二、 制冷壓縮機(jī)型號(hào)及臺(tái)數(shù)的確定

1、確定制冷系統(tǒng)的總制冷量

制冷系統(tǒng)的總制冷量，應(yīng)該包括用戶實(shí)際所需要的制冷量，以及制冷系統(tǒng)本身和供冷系統(tǒng)冷損失，可按下式計(jì)算：

式中 ——制冷系統(tǒng)的總制冷量（KW）

——用戶實(shí)際所需要的制冷量（KW）

A——冷損失附加系數(shù)。

一般對(duì)于間接供冷系統(tǒng)，當(dāng)空調(diào)制冷量小于174KW時(shí)，A=0.15~0.20；當(dāng)空調(diào)制冷量為174~1744KW時(shí)，A=0.10~0.15；當(dāng)空調(diào)制冷量大于1744KW時(shí)，A=0.05~0.07；對(duì)于直接供冷系統(tǒng)，A=0.05~0.07。

2、確定制冷劑種類和系統(tǒng)形式

根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，選用氨為制冷劑并且采用間接供冷方式。

3、確定制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)工況

確定制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工況主要指確定蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、壓縮機(jī)吸氣溫度和過(guò)冷溫度等工作參數(shù)。有關(guān)主要工作參數(shù)的確定參考《制冷工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》進(jìn)行計(jì)算。

確定冷凝溫度時(shí)，冷凝器冷卻水進(jìn)、出水溫度應(yīng)根據(jù)冷卻水的使用情況來(lái)確定。

①、 冷凝溫度（）的確定

從《制冷工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》中查到武漢地區(qū)夏季室外平均每年不保證50h的濕球溫度（℃）

℃

對(duì)于使用冷卻水塔的循環(huán)水系統(tǒng)，冷卻水進(jìn)水溫度按下式計(jì)算：

℃

式中 ——冷卻水進(jìn)冷凝器溫度（℃）；

——當(dāng)?shù)叵募臼彝馄骄�每年不保證50h的濕球溫度（℃）；

——安全值，對(duì)于機(jī)械通風(fēng)冷卻塔，=2~4℃。

冷卻水出冷凝器的溫度（℃），與冷卻水進(jìn)冷凝器的溫度及冷凝器的形式有關(guān)。

按下式確定：

選用立式殼管式冷凝器 =+（2~4）=31.2+3=34.2℃

注意：通常不超過(guò)35℃。

系統(tǒng)以水為冷卻介質(zhì)，其傳熱溫差取4~6℃，則冷凝溫度為

℃

式中 ——冷凝溫度（℃）。

②、 蒸發(fā)溫度（）的確定

蒸發(fā)溫度是制冷劑液體在蒸發(fā)器中汽化時(shí)的溫度。蒸發(fā)溫度的高低取決于被冷卻物體的溫度及傳熱溫差，而傳熱溫差與所采用的載冷劑（冷媒）有關(guān)。

系統(tǒng)以水為載冷劑，其傳熱溫差為℃，即

℃

式中 ——載冷劑的溫度（℃）。

一般對(duì)于冷卻淡水和鹽水的蒸發(fā)器，其傳熱溫差取=5℃。

③、 過(guò)冷溫度（）的確定

在冷凝壓力下，制冷劑液體的過(guò)冷溫度與冷凝溫度的差值，稱為過(guò)冷度。是否采用過(guò)冷應(yīng)進(jìn)行全面的經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析。

對(duì)于一般的空氣調(diào)節(jié)用制冷裝置，不采用液體過(guò)冷；對(duì)于大型的蒸發(fā)溫度較低

（<—5℃）的制冷裝置，在條件許可時(shí)使用液體過(guò)冷。

對(duì)于本設(shè)計(jì)系統(tǒng)，=2℃，因此不采用液體過(guò)冷，即=0℃。

④、 壓縮機(jī)吸氣口溫度（）的確定

壓縮機(jī)的吸氣溫度根據(jù)管道中的傳熱情況，或根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的過(guò)熱度確定。

通常 =+=℃

式中 對(duì)于一般氨壓縮機(jī)，=℃

⑤、 制冷系統(tǒng)理論循環(huán)p-h圖

根據(jù)繪制的p-h圖查表求得各狀態(tài)參數(shù)：

確定壓力：

比容：

焓值：

⑥、 制冷系統(tǒng)熱力計(jì)算

⑴、 單位質(zhì)量制冷量（）的計(jì)算

⑵、 單位容積制冷量（）的計(jì)算

⑶、 制冷劑質(zhì)量流量（）的計(jì)算

⑷、 單位理論壓縮功（）的計(jì)算

⑸、 壓縮機(jī)所需的理論功率（）的計(jì)算

⑹、 壓縮機(jī)吸入制冷劑蒸汽的體積流量（）的計(jì)算

⑺、 制冷系數(shù)（）的計(jì)算

⑻、 單位冷凝負(fù)荷（）的計(jì)算

⑼、 冷凝器熱負(fù)荷（）的計(jì)算

⑽、 熱力完善度（）的計(jì)算

逆卡諾循環(huán)制冷系數(shù)：

熱力完善度：

4、選擇制冷壓縮機(jī)和電動(dòng)機(jī)

①、 壓縮機(jī)形式的選擇

②、 壓縮機(jī)制冷量的計(jì)算

查《制冷工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》選擇壓縮機(jī)，選用4V—12.5型壓縮機(jī)，其設(shè)備規(guī)格參數(shù)等列于設(shè)備清單中，其理論輸氣量=，根據(jù)壓縮機(jī)的理論輸氣量不變的原則計(jì)算所選定壓縮機(jī)在設(shè)計(jì)工況下的制冷量，壓縮機(jī)設(shè)計(jì)工況下的制冷量可由壓縮機(jī)的理論輸氣量，乘以設(shè)計(jì)工況下的輸氣系數(shù)和單位容積制冷量來(lái)確定，即

從《制冷工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得設(shè)計(jì)工況下的輸氣系數(shù)=0.769

熱力計(jì)算中已經(jīng)求得單位容積制冷量=

③、 壓縮機(jī)臺(tái)數(shù)的選擇

壓縮機(jī)臺(tái)數(shù)應(yīng)根據(jù)總制冷量來(lái)確定：

式中 ——壓縮機(jī)臺(tái)數(shù)（臺(tái)）；

——每臺(tái)壓縮機(jī)設(shè)計(jì)工況下的制冷量（）。

因此，選擇兩臺(tái)4V—12.5型壓縮機(jī)

④、 壓縮機(jī)級(jí)數(shù)的選擇

壓縮機(jī)級(jí)數(shù)應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)工況的冷凝壓力與蒸發(fā)壓力之比來(lái)確定。一般若以氨為制冷劑，當(dāng)時(shí)，應(yīng)采用單級(jí)壓縮機(jī)；當(dāng)時(shí)，則應(yīng)采用兩級(jí)壓縮機(jī)。

對(duì)于本設(shè)計(jì)制冷系統(tǒng)中，，因此，本設(shè)計(jì)制冷系統(tǒng)采用單級(jí)壓縮。

⑤、 壓縮機(jī)軸功率及配用電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算

⑴、 計(jì)算壓縮機(jī)的質(zhì)量輸氣量（）

⑵、 計(jì)算壓縮機(jī)的理論功率（）

⑶、 計(jì)算壓縮機(jī)的指示功率（）

從《制冷工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得指示效率

指示功率

⑷、 計(jì)算壓縮機(jī)的軸功率（）

⑸、 計(jì)算配用電動(dòng)機(jī)功率（）

⑥、 配用電動(dòng)機(jī)的校核計(jì)算

選用壓縮機(jī)空調(diào)工況下配用電動(dòng)機(jī)功率75KW

75KW>53.27KW 符合要求。

⑦、 壓縮機(jī)汽缸套冷卻水量（）的計(jì)算

三、 冷凝器的選擇計(jì)算

1、冷凝器的選擇原則

冷凝器的選擇取決于當(dāng)?shù)氐乃疁�、水質(zhì)、水源、氣候條件，以及壓縮機(jī)房布置要求等因素。一般在冷卻水水質(zhì)較差、水溫較高、水量比較充足的地方，宜采用立式冷凝器。武漢地區(qū)冷卻水溫較高，所以選用立式殼管式冷凝器。

2、冷凝器熱負(fù)荷計(jì)算

冷凝器熱負(fù)荷可按下式計(jì)算：

式中 —冷凝器的熱負(fù)荷（KW）

—壓縮機(jī)實(shí)際排氣的比焓（KJ/Kg）

=

—壓縮機(jī)的指示效率

3、冷凝器傳熱面積計(jì)算

—冷凝器的傳熱面積（）。

—冷凝器的傳熱系數(shù)[].

—制冷劑與冷卻介質(zhì)之間的對(duì)數(shù)平均溫度

立式殼管式氨制冷劑冷凝器K=700～800W/。

—裕量取10%～15%。

由壓縮機(jī)配套的冷凝器 LN —120 可知，其傳熱面積為 120 ㎡ ﹥ 109.648 ㎡ 滿足要求。

4、冷凝器冷卻水量的計(jì)算：

5、冷卻塔冷卻水量計(jì)算：

四、 蒸發(fā)器的選擇計(jì)算

1、蒸發(fā)器的選擇原則

蒸發(fā)器形式的選擇，應(yīng)根據(jù)制冷劑和載冷劑的種類，以及空調(diào)系統(tǒng)處理室的結(jié)構(gòu)形式而確定。若空氣處理室使用水冷式表面冷卻器，以氨為制冷劑時(shí)，宜采用臥式殼管式蒸發(fā)器。所以，本設(shè)計(jì)制冷系統(tǒng)中采用臥式殼管式蒸發(fā)器。

2、蒸發(fā)器傳熱面積計(jì)算

a、傳熱溫差：

b、傳熱系數(shù)：K 查《制冷技術(shù)》 P156 表8 ~ 2 知： K為 500 ~ 550 此處取 K=540

c、傳熱面積：

考慮到 10%～15% 的富裕量 A_c(s) = 119.65 × (1+ 0.15 ) = 137.5975 ㎡

由壓縮機(jī)配套的冷凝器DWZ —150 可知，其傳熱面積為 150㎡ ＞ 137.5975 ㎡ 滿足要求。

3、載冷劑水循環(huán)量計(jì)算：

五、 其它輔助設(shè)備的選擇計(jì)算

1、貯液器的選擇計(jì)算

貯液器的容積按制冷劑循環(huán)量進(jìn)行計(jì)算，但最大貯存量應(yīng)不超過(guò)每小時(shí)制冷劑總循環(huán)量的1/3~1/2。同時(shí)，應(yīng)考慮當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，貯液器內(nèi)的液體制冷劑因受熱膨脹造成的危險(xiǎn)，鼓其貯存量一般不超過(guò)整個(gè)容積的70%~80%。

貯液器的容積按下列公式計(jì)算：

由配套的ZA—1.5B 可知其容積為： 1.5 ＞ 1.279 滿足要求。

2、油氨分離器的選擇計(jì)算

油分離器筒體直徑：

壓縮機(jī)配套的 YF—40 直徑為273mm ＞215 mm 滿足要求。

3、氣液分離器的選擇計(jì)算

汽液分離器的桶體直徑按下列公式計(jì)算：

配套的 AF—80 桶體直徑為： 400mm ＞ 392.33 mm 滿足要求。

4、集油器的選擇計(jì)算

集油器的選擇是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)冷凍站的制冷量為300 ~ 600 KW 時(shí)，選用219mm的集 油器一臺(tái)。型號(hào)為：JY—200。

5、不凝性氣體分離器的選擇計(jì)算

一般的，一個(gè)系統(tǒng)只選配一臺(tái)空氣分離器，當(dāng)冷凍站標(biāo)準(zhǔn)工況下的制冷量小于1163KW時(shí)，宜采用一臺(tái)小號(hào)（桶體直徑為108mm）空氣分離器。根據(jù)以上條件可知：KF—32B滿足要求。

六、 設(shè)備清單

七、 制冷機(jī)房布置方案的確定及說(shuō)明

制冷機(jī)房的布置見(jiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖紙。

八、 制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖紙

1、武漢地區(qū)400KW氨制冷系統(tǒng)平面圖（2號(hào)圖紙）

2、武漢地區(qū)400KW氨制冷系統(tǒng)A-A剖面圖（2號(hào)圖紙）

3、武漢地區(qū)400KW氨制冷系統(tǒng)系統(tǒng)圖（1號(hào)圖紙）

九、 參考文獻(xiàn)

1、《建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)用制冷技術(shù)》 李樹(shù)林主編 機(jī)械工業(yè)出版社

2、《空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)手冊(cè)》 中國(guó)建筑工業(yè)出版社

3、《制冷工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》 中國(guó)建筑工業(yè)出版社

4、《氨制冷系統(tǒng)附屬設(shè)備》 大連冰山集團(tuán)

5、《125系列氨制冷壓縮機(jī)》 大連冰山集團(tuán)

附錄：

1、壓縮機(jī)規(guī)格表

2、冷凝器規(guī)格表

3、蒸發(fā)器規(guī)格表

4、貯氨器規(guī)格表

5、不凝性氣體分離器規(guī)格表

6、氨液分離器規(guī)格表

7、氨油分離器規(guī)格表

8、集油器規(guī)格表