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制冷技术课程设计

22
2020年4月19日
文档仅供参考

苏州科技学院
环境科学与工程学院

课程设计说明书

课程名称： 空调用制冷技术课程设计
题 目： 南京商业办公综合楼冷冻站设计
学生姓名： 胡海旭 学号： 12 38107
系 别： 环境学院
专业班级： 建筑设备z1211
指导老师： 孙志高 李翠敏

10月

目 录
1
设计目的
2
2
设计任务
2
3
负荷计算
2
4
机组选择
2
5
方案设计
3
6
水力计算
4
6.1
冷冻水的水力计算
6.1.1确定水流量
6.1.2确定管径
6.1.3水力计算结果
4
6.2
冷却水水力计算
6.2.1水力计算结果
7
7
设备选择
7
7.1
冷却塔的选择
7
7.2
水泵选择
7.2.1冷冻水泵的选择
7.2.2冷却水泵的选择
8
8
参考文献
11
附录

一、设计目的
课程设计是《空气调节用制冷技术》教学中一个重要的实践环节，综合运用所学的有关知识，在设计中掌握解决实际工程问题的能力，进一步巩固和提高理论知识。经过课程设计，了解工程设计的内容、方法及步骤，培养确定空调冷冻站的设计方案、进行设计计算、绘制工程图、使用技术资料、编写设计说明书的能力。
二、设计任务
南京商业办公综合楼冷冻站设计
（一）设计原始资料
1、建筑物概况：建筑面积：10200㎡
层数3层，层高4.8米
2、参数条件：空调冷冻水参数：供水7℃，回水12℃
冷却水参数：进水32℃，出水37℃
三、负荷计算
空调负荷指标：q=250~350 W/㎡。本设计取250/㎡ ，则建筑总负荷为Q=250×10200=2550KW
建筑物的最小冷负荷为设计冷负荷的15%，则qmin=2550×15%=382.5KW
四、机组选择
在选择制冷机的计算中，应考虑到管道系统及设备的冷损失，故间接供冷系统一般附加7%~15%富裕量。则制冷机组承担的制冷量为
W=Q×(1+10%)=2550×(1+10%)=2805KW
为了满足最小冷负荷下的工作情况，最小冷负荷考虑富裕量之后得出的值为qmin =382.5×（1+10%）=420.75KW，分别按承担负荷的30%和70%选用麦克维尔空调公司的离心式冷水机组，选择WSC079/E2609/C2209型号1台，WCS100/E3612/C3012型号一台，机组技术参数见表

项目型号
LSBLG 1500
制冷量
KW
1501
输入功率
KW
342
压缩机
数量
4
能量调节方式
自动
能量调节范围%
100～0（16级）
制冷剂R22
充注量
Kg
65×4
电气性能
电源
3N～ 400V 50Hz
安全保护
高低压保护、过载保护、逆（缺）相保护、排气温感器、防冻结温感器、易熔塞
冷冻水流量m3/h
258
冷却水流量m3/h
316.8
冷凝器　　
类型
壳管式
冷却水进水温度范围℃　　
22℃至37℃
水侧压降kPa
76
进出水管mm
DN150×2

蒸发器　　
类型
干式壳管式
冷水出水温
度范围℃
5℃至15℃
水侧压降kPa
88
进出水管mm
DN200
机组外型尺寸:
（长×宽×高）mm
4450×2160×2420　　
机组重量kg
7800　
运行重量kg
8200
噪音dB(A)
87

五、方案设计
选择该机房制冷系统为两管制系统，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℃的冷冻水经过冷冻水供水管到达分水器，再经过分水器分别送往各层的用户，经过空调用户后的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，经过水泵返回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℃的冷却水经冷却水泵及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。

六、水力计算
6.1 冷冻水的水力计算
1）确定水流量
本设计中LSBLG 1500冷水机组两台，蒸发器水流量为258 m3/h
2）确定管径
经过控制管段内的流速和比摩阻来确定管径，最不利环路的比摩阻流速不宜选得太大，否则比摩阻太大，一般比摩阻控制在100-300Pa/m，最好在150-200Pa/m,若选用管子的比摩阻偏大，则将管径取大调节； 若比摩阻小于100 Pa/m，则将管径取小，在比摩阻 100-300Pa/m 范围内确定管径和流速。（1mH2O=0.1MPa）

水流速度的选择：
管道种类
推荐流速（m/s）
管道种类
推荐流速（m/s）
水泵吸水管

1.2～2.1

主干管/集管
1.2～4.5
水泵出水管
2.4～3.6
排水管
1.2～2.0

冷水管道流速表:
管径DN
25
32
40
50
70
80
100
流速m/s
<0.5
0.5-0.6
0.5-0.7
0.5-0.9
0.6-1
0.7-1.2
0.8-1.4
管径DN
125
150
200
250
300
350
>400
流速m/s
0.9-1.6
1.0-1.8
1.2-2.1
1.4-2.3
1.6-2.4
1.8-2.6
1.9-2.8

3）阻力计算
冷冻水管的阻力包括沿程阻力和局部阻力，分别对其进行计算。沿程阻力根 据选定的比摩阻可按以下公式进行计算。
∆Pm = ∆pm * l
式中∆Pm为摩擦阻力损失，即沿程阻力损失 Pa；∆pm 为管段的比摩阻，Pa/m； L 为计算管段的长度，局部阻力计算的公式为：
∆Pj = ξ* ρ* υ2 /2
式中：
∆P—管段的局部阻力损失， Pa；
ξ—局部阻力损失系数， ρ为管内冷冻水的密度,kg/m3 ；
υ—管内水的流速,m/s
ξ其中主要包括有阀门，变管径，弯头，三通等，还有就是末端散热设备的 阻力损失。
其中局部损失用到的局部损失系数ξ如下：
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

4)则总的阻力损失为：
ΔP = ΔPm + ΔPj
水力计算见草图各管段管径以及水力计算看附录表1（扬程为7.5mh2o）
5)分集水器管径计算
假设每层负荷相同，结果见表总。
管段
管长
（m）
流量
(m3/s)

管径
mm
流速
m/s
比摩阻R
pa/m
沿程阻力
损失 pa
局部阻
力损失
管段总
阻力pa
1
0.500
0.072
200
2.29
256
128
7394.2
7522.181
2
2.535
0.072
200
2.29
256
648.96
2097.6
2746.6
3
6.676
0.072
200
2.29
256
1709.056
1887.9
3596.932
4
5.200
0.144
250
2.94
328
1705.6
3111.7
4817.296
5
3.470
0.144
250
2.94
328
1138.16
0.0
1138.16
6
0.500
0.144
250
2.94
328
164
13397.6
13561.58
7
2.761
0.144
250
2.94
328
905.608
6396.3
7301.872
8
6.451
0.144
250
2.94
328
2115.928
3371.0
5486.932
9
2.650
0.144
250
2.94
200
530
345.7
875.744
10
18.20
0.144
250
2.94
328
5969.6
6742.0
12711.608
11
2.650
0.144
250
2.94
328
869.2
1210.1
2079.304
12
6.345
0.144
250
2.94
328
2081.16
3371.0
5452.164
13
1.960
0.144
250
2.94
328
642.88
3371.0
4013.884
14
2.535
0.144
250
2.94
328
831.48
3371.0
4202.484
15
0.500
0.144
250
2.94
328
164
9075.8
9239.78
合计
84746.521
蒸发器阻力：88000pa
空调需用压力：40000pa
计算得总损失：212746.5pa
6.2 冷却水的水力计算
1）确定水流量
冷凝器水流量为316.8 m3/h，型号为WSC100
水力计算见草图，各管段管径以及水力计算结果看下表

管段
管长
（m）
流量
(m3/s)

管径
mm
流速
m/s
比摩阻R pa/m
沿程阻力
损失 pa
局部阻
力损失
管段总
阻力pa
a
0.5
0.088
200
2.8
378
189
10662.4
10851.4
b
5.25
0.088
200
2.8
378
1984.5
3606.4
5590.9
c
10.13
0.176
300
2.49
184
1863.92
3627.1
5490.9785
d
3.47
0.176
300
2.49
184
638.48
3007.0
3645.5285
e
0.5
0.176
300
2.49
184
92
9300.2
9392.15
f
2.761
0.176
300
2.49
184
508.024
4867.1
5375.1025
g
2
0.176
300
2.49
184
368
2697.0
3065.0435
h
1
0.176
300
2.49
184
184
0.0
184
i
1
0.176
300
2.49
184
184
2697.0
2881.0435
j
11.63
0.176
300
2.49
184
2139.92
2542.0
4681.961
k
5.75
0.088
200
2.8
378
2173.5
3214.4
5387.9
l
0.5
0.088
200
2.8
378
189
7840.0
8029
合计
64575.0075

冷却水塔阻力：40000pa
冷凝器阻力：76000pa
总阻力：180575pa

七、设备选择
7.1 冷却塔的选择
根据 “一塔对一机”的原则选择，根据冷凝器的耗热量和水流量来选择冷却塔（考虑1.2的安全系数选择冷却塔的处理水流量）。
LSBLG1500型冷水机组的冷凝器耗热量2805kw，冷凝器侧水流量为2805×1.2=3366 m3/h。
选择型号为LRCM-H250与LRCM-H600的冷却塔各一台，详细参数见附录表3。

7.2 水泵的选择
水泵的选择根据流量和扬程选择（水泵的流量和扬程均增加10%的附加值）。
1）冷冻水泵的选择
冷冻水泵扬程=空调需用压头（取40~60kPa）+冷冻机房所需压头（包括机房的局部损失+沿程损失+冷冻机组损失），本次设计空调需用压头取40kp。
冷冻水泵的扬程为21.3mmH2O，每台冷冻水泵流量为129m3/h则根据以上数据选择型号为200/250-30/4不锈钢冲压离心泵2台，具体尺寸见下表
型号
流量
m3/s
扬程
m
安装尺寸
长×宽×高mm
连接管
DN mm
200/250-30/4
280
22.2
990×569×1264
200

2）冷却水泵的选择
冷却水泵扬程=冷却塔进塔压力+冷冻机房所需压头（包括机房的局部损失+沿程损失+冷冻机组损失）
计算所得冷却水泵的扬程为18.1mmH2O，每台冷却水泵的流量为252 ×1.1=277.2m3/h，则根据以上数据选择型号为200/250-30/4不锈钢冲压离心泵1台，具体尺寸见下表

型号
流量
m3/s
扬程
m
安装尺寸
长×宽×高mm
连接管
DN mm
200/220-18.5/4
322
20
990×479×1174
150

7.3 分集水器的选择
分、集水器外观看着有一大段不同管径的管子，在器体上方根据设计要求焊接不同管径接口。它们均用无缝焊接钢管制作，其底部都应有排污管接口，一般选用DN40。分、集水器中间需用管路相连接，保持两个流量均匀，加个压差旁通阀能够实现自动控制。
分水器的直径要求小于等于最大接管直径的2倍，且分水器接头截面流速控制在 0.5~1m/s，接管间距能够考虑管直径之和加上 120，分水器总长最大不要超过3m。

冷冻水流量为：Q=258m3/h。
假定截面流速为1m/s，则管径为：

故选择管径为DN500
校核实际流速为：

符合要求。因此分水器总进水管径为DN500，由于器体本身直径不得小于最大接管直径的2倍，故分水器的直径为DN1000。
将分水器分为3路供水，分管流速取1 m/s则管径为：

故选择管径为DN300
L1=d1+120=420，L2=d1+d2+120=720，L3=d2+d3+120=720,查封顶高度表h=275
L=130+L1+L2+L3+120+2h=130+420+720+720+120+275×2=2660mm
同理选择集水器。

7.4 膨胀水箱的选择
当空调水系统为闭式系统时，为使系统中的水因温度变化而引起的体积膨胀给予余地以及有利于系统中空气的排出，在管路系统中应连接膨胀水箱。为保证膨胀水箱和水系统的正常工作，在机械循环系统中，膨胀水箱应该接在水泵的吸入侧，水箱标高应至少高出系统最高点1米。

膨胀水箱的容积是有系统中水容量和最大的水温幅度决定的
VP=a△tVc=0.0006△tVc
a--水的体积膨胀系数a=0.0006L/℃
△t--最大水温变化值℃
Vc--系统的水容量
当供冷时系统水容量Vc(L/㎡建筑面积)对于全空气系统来说为0.4——0.55 L/㎡建筑面积，本设计取0.5 L/㎡。
则本建筑的Vc=0.5×11300=5650 L
则膨胀水箱容积为
VP=16.95L

八、参考文献
[1] 陈沛霖，岳孝方．空调与制冷技术手册（第二版）[M]．上海：同济大学出版社，1999
[2] 路诗奎，姚寿广．空调制冷专业课程设计指南．北京：化学工业出版社， .4
[3] 彦启森，石文星，田长青．空气调节用制冷技术．北京：中国建筑工业出版社，
[4] 赵荣义.简明空调设计手册[M]．北京：中国建筑工业出版社，1998

附录1

冷却塔参数表

冷却塔型号
LRCM-H250
冷却水流量(m ³/h)
250
主要尺寸
（mm）
总高度
3730
最大直径
3135
风量（m ³/h）
134300
风机直径(mm)
2800
进水压力10KPa
3.8
直径（mm）
4.2

冷却塔型号
LRCM-H600
冷却水流量(m ³/h)
600
主要尺寸
（mm）
总高度
3730
最大直径
3335
风量（m ³/h）
144300
风机直径(mm)
3000
进水压力10KPa
3.8
直径（mm）
4.2

附录2
水机组样图