制冷机房与管道的设计.ppt
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1、第八章 制冷机房与管道的设计,第一节 制冷机房的设计步骤,进行制冷机房工艺设计时,一般要按下列步骤进行:一、收集设计原始资料(一)冷负荷资料 1、由采暖通风专业提供;2、以生产工艺负荷资料为依据计算出冷负荷资料。(二)工厂发展规划资料 1、在某些工程建设中,常有工厂近期和远期发展规划;2、设计机房时应当了解工厂近期和远期发展规划,考虑制冷机房的扩建问题。(三)水质资料 水质资料系指确定使用的冷却水水源的水质资料,其主要指标有:水中含铁量、水的碳酸盐硬度和酸碱度(PH值)等。,(四)气象资料 气象资料系指制冷机房建设地区的最高和最低温度、采暖计算温度、大气相对湿度、土壤冻结深度、全年主导风向及当
2、地大气压力等。(五)地质资料 地质资料系指制冷机房建设地区的大孔性土壤等级、土壤酸碱度、土壤耐压能力、地下水位、地震烈度等。(六)设备资料 1)制冷压缩机或机组的主要性能、技术规格、参数、外形图、安装图等。2)制冷辅助设备的性能、规格、外形图、安装图等。(七)主要材料资料 主要材料系指当地使用的绝热材料、管材等。,第一节 制冷机房的设计步骤,二、确定制冷机房的设计容量 制冷机房的容量是以生产工艺所提供的任务书为依据,并需按照机房的服务对象和制冷系统的状况,计算出最大的冷负荷。由于制冷系统的具体情况不同以及地区上的差异,需按设备和管道布置情况等因素计算出冷损失,或者依据经验适当地考虑冷负荷的附加
3、系数,从而得出该制冷机房的设计容量。三、制冷机房的布置 制冷机房的布置,一是指根据生产工艺的要求和制冷站服务对象的分布状况,确定制冷机房在工厂区的位置;二是指制冷机房的房间组成及各房间内制冷设备的布置。四、制冷剂管道的设计 制冷剂管道的设计是制冷系统设计成功与否的关键,其设计的主要内容是管道系统的布置与管径的确定。五、各有关专业的图纸设计 制冷机房的设计需土木建筑专业、采暖通风专业、电气专业、给排水专业共同协作,完成相应内容的设计。,第一节 制冷机房的设计步骤,第二节 制冷设备的选择和制冷机房的布置,一、制冷设备的选择计算 制冷设备的选择计算可按下列步骤进行:1、确定制冷系统的制冷量 制冷系统
4、的制冷量应包括:用户需要的制冷量及制冷系统和供冷系统的冷损失。冷损失的大小可由设备和管道等的具体情况计算得出,一般可按附加系数确定:直接冷却系统附加系数为5%7%;间接冷却系统为7%15%。2、确定制冷系统的冷凝温度和蒸发温度。3、根据制冷量和制冷工况,选择制冷压缩机和电动机,制冷压缩机的型号、台数选配的是否合理,将直接影响整个制冷系统的设备费用和运行费用。,制冷压缩机的选型原则:1)根据制冷量选配压缩机,一般不应设备用机。2)如需选用2台或2台以上的制冷压缩机时,应尽可能选择同一系列的压缩机。3)制冷量大小不同的压缩机互相搭配,以保证高、低峰负荷时既能满足需要,又经济合理。4)不同制冷系统的
5、压缩机应考虑到各系统之间相互替代的可能性。5)选用氨压缩机,当冷凝压力PK与 蒸发压力PO之比大于8时,应采用双级压缩;当PK/PO8时,采用单级压缩。对于氟利昂制冷系统,当PK/PO10时,应采用双级压缩;PK/PO10时,采用单级压缩。4、选择冷凝器并确定冷却水量。5、选择蒸发器并确定载冷剂循环量。6、选择其他辅助设备。,第二节 制冷设备的选择和制冷机房的布置,例8-1 空调用户要求供给7的冷冻水,回水平均温度为11,需要的总冷量为768KW。可利用河水作冷却水源,水温最高为32。试选择有关制冷设备。解 采用氨为制冷剂,利用河水作冷却水源,选用立式壳管冷凝器,直流供水。1、确定制冷工况 蒸
6、发温度tO:比要求供给的冷冻水温度t2低5 tO=t25=7-5=2 冷凝温度tK:比冷却水出口温度高5,取立式壳管冷凝器冷却水进出口温差为3,则 tK=32+3+5=40 2、选择制冷压缩机 采用间接制冷系统,取附加系数为10%,制冷系统的制冷量为 O=1.1O=1.1768=844.8KW 根据制冷量选择制冷压缩机的方法有下列三种:1)按理论公式确定制冷压缩机的理论输气量 根据 tO=2,tK=40,从氨的Lgp-h图上查得有关数据见图8-1。,第二节 制冷设备的选择和制冷机房的布置,图8-1 氨的1gP-h图,第二节 制冷设备的选择和制冷机房的布置,h1h4 1763687 q=3985
7、KJ/m3 1 0.27 tO=2,PO=0.464MPa tK=40,PK=1.555MPa PK V=0.940.085()1 PO 1.555=0.940.085()1 0.464=0.81 O 844.8 Vh=0.262m3/S=943m3/h Vq 0.813985,第二节 制冷设备的选择和制冷机房的布置,从有关样本查得:6W-12.5型压缩机的理论输气量Vh1=0.118m3/S=425m3/h;8S-12.5型压缩机的理论输气量Vh2=0.157m3/S=566m3/h,所以确定选择6W-12.5和8S-12.5型制冷压缩机各1台,其理论输气量:Vh=Vh1+Vh2=0.118
8、+0.157=0.275m3/S=990m3/h。各台制冷压缩机的制冷量为:01=VVh1q=0.810.1183985=380.9KW 02=VVhq=0.810.1573985=506.8KW 2台压缩机的制冷量为:0=01+02=380.9+506.8=887.7KW,可以满足要求.2)由冷量换算公式确定 从有关样本查得:6W-12.5型制冷压缩机的标准制冷量01=183.7KW 8S-12.5型制冷压缩机的标准制冷量02=244.2KW,第二节 制冷设备的选择和制冷机房的布置,在tO=2,tK=40时,从换算系数表查得冷量换算系数Ki=2.04,各台制冷机换算后的其制冷量分别为:ob1
9、=Ki01=2.04183.7=374.7KW ob2=Ki02=2.04244.2=498.2KW2台压缩机的制冷量为:O=ob1+ob2=374.7+498.2=872.7KW可以满足要求。3)除了按上述方法选择外,还可以根据制造厂提供的制冷压缩机特性曲线直接查得其制冷量,确定选择的压缩机型号和台数。3、确定制冷压缩机配用的电动机功率 1)理论功率Pth 以8S-12.5型制冷压缩机为例,其理论功率为:506.8 Pth=MRWth=(19301770)=75.36KW 1763-687,第二节 制冷设备的选择和制冷机房的布置,2)指示功率Pi Pk 1.555=3.4,从有关图查得,i=
10、0.85 Po 0.464 Pth 75.36 Pi=88.65KW i 0.85 3)轴功率Pe 从图查得,m=0.85 Pi 88.65 Pe=104.3KW m 0.85 4)电动机功率P P=1.1Pe=1.1104.3KW=114.7KW 8S-12.5型制冷压缩机按空调工况配用电动机功率为115KW,可以选用。6W-12.5型制冷压缩机配用的电动机功率为95KW.,第二节 制冷设备的选择和制冷机房的布置,4、冷凝器选择和冷却水量计算 选用立式壳管冷凝器,冷却水进水温度为32,出水温度为35。1)冷凝器的热负荷 当tO=2,tK=40时,查图得,=1.17K=0=1.17844.8=
11、988.4KW 2)冷凝器传热面积 tw2tw1 3532 传热温差 t=6.4 tKtW1 4032 1n 1n tKtW2 4035 查表取K=700W/m2K.K 988.4103 A=221m2 Kt 7006.4 选用LN-125型立式壳管冷凝器2台,每台传热面积为125m2。,第二节 制冷设备的选择和制冷机房的布置,3)冷却水量 K 988.4M=3600=3600 1000Cp(tw2tw1)10004.186(3532)=283.3m3/h5、蒸发器选择和冷冻水量计算1)蒸发器的传热面积选用螺旋管式蒸发器查表取螺旋管式蒸发器的传热系数K=500W/m2K,蒸发器传热面积为 O
12、844.8103AO=248m2 Kt 5006.8 选用SR-145型螺旋管式蒸发器2台,每台传热面积为145m2。2)冷冻水量 O 844.8M1=3600=3600 1000Cp(t1t2)10004.186(117)=182m3/h,第二节 制冷设备的选择和制冷机房的布置,6、选择其他辅助设备 1)选择贮液器 1 1 506.8+380.9 MR3600 0.00173600 3 3 1763687 V=0.8=2.1m3 选用ZA-2型贮氨器1台,容积为1.92m3 2)选择氨油分离器 W 选用YF=80B型氨油分离器2台。制冷设备汇总表见表8-1,第二节 制冷设备的选择和制冷机房的
13、布置,表8-1 制 冷 设 备 汇 总 表,第二节 制冷设备的选择和制冷机房的布置,二、制冷机房的布置 设置制冷装置的建筑称为制冷机房或冷冻站。制冷机房设计时可遵循如下的原则 1、制冷机房位置应尽可能靠近冷负荷中心,力求缩短输送管道。吸收式和蒸气喷射制冷机房还应尽可能靠近热源。氟利昂制冷机,可布置在民用建筑、生产厂房和辅助建筑物内,也可布置在地下室。氨制冷机不得布置在民用建筑和工业企业辅助建筑物内,也不允许布置在地下室内。通常应布置在单独的建筑物或隔开的房间内。溴化锂吸收式制冷机宜布置在建筑物内及地下室。条件许可时,亦可露天布置,但制冷装置的电气设备和控制仪表,应布置在室内。2、大中型制冷机房
14、内的主机宜与辅助设备及水泵等分间布置。制冷机房宜与空调机房分开设置。3、大中型制冷机房内应设置值班室、控制室、维修间和卫生间。有条件时,应设置通讯装置。4、在建筑设计中,应根据需要预留大型设备的进出安装和维修用的孔洞,并应配备必要的起吊设施。,第二节 制冷设备的选择和制冷机房的布置,5、氨制冷机房应设置两个互相尽量远离的对外出口,其中至少有一个出口直接对外,大门应设计成由室内向外开。氨制冷机房的电源开关,应布置在外门附近。发生事故时,应有立即切断电源的可能性,但事故电源不得切断。氨制冷机房应设置每小时不小于3次的机械通风系统和每小时不小于7次的事故排风设施,配用的电机必须采用防爆型。并应设置必
15、要的消防和安全器材(如灭火器和防毒面具等)。6、制冷机房设备布置的间距见表8-2,表8-2 设备布置的间距,第二节 制冷设备的选择和制冷机房的布置,7、布置卧式壳管式冷凝器、蒸发器、冷水机组和溴化锂吸收式制冷机时,必须考虑在其一端预留清洗和更换管簇的必要距离。8、机房内应考虑留出必要的检修用地,当利用通道作为检修用地时,应根据设备的种类和规格而适当加宽。9、制冷机房的高度应按表8-3选用,设备顶部与梁底的间距不应小于1.2m,表8-3 制冷机房的净空高度,第二节 制冷设备的选择和制冷机房的布置,第三节 制冷剂管道的设计,一、制冷剂管道的布置原则(一)基本原则 1、保证各个蒸发器得到充分的供液;
16、2、避免过大的压力损失;3、防止液态制冷剂进入制冷压缩机;4、防止制冷压缩机曲轴箱内缺少润滑油;5、应能保持气密、清洁和干燥;6、应考虑操作和检修方便,并适当注意整齐。(二)氟利昂管道的布置原则 1、吸气管 1)压缩机的吸气管应有不小于0.01的坡度,坡向压缩机,如图8-2a所示。2)当蒸发器高于制冷压缩机时,为了防止停机时液态制冷剂从蒸发器流入压缩机,蒸发器回气管应先向上弯曲至蒸发器的最高点,再向下通至压缩机,如图8-2b所示。,3)氟利昂压缩机并联运转时,必须在曲轴箱上装有均压管和油平衡管;并联的氟利昂压缩机为了防止润滑油进入未工作的压缩机吸入口,见图8-3。,第三节 制冷剂管道的设计,图
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