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空调制冷课程设计

安徽建筑工业学院

设计说明书

空调用制冷技术设计计算书

专业

班级

学号

姓名

课题空调用制冷技术

指导教师

2012年6月12日

一设计题目与原始条件3

二方案设计3

三负荷计算3

四冷水机组选择4

五水力计算6

1冷冻水循环系统水力计算7

2冷却水循环系统水力计算7

六设备选择8

1冷冻水和冷却水水泵的选择8

2软化水箱及补水泵的选择9

3分水器及集水器的选择11

4过滤器的选择12

5冷却塔的选择及电子水处理仪的选择12

6定压罐的选择13

七制冷机房的工艺布置14

八设计总结15

16

九参考文献

设计题目与原始条件;

某空调系统制冷站工艺设计

1、工程概况

本工程为合肥市某建筑体集中空调工程,建筑单体共15层,建筑面积约30000吊,主要功能及使用面积为:

商场10000卅,办公7500卅,会议中心1000卅,客房为2500卅,多功能厅500m2。

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7C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房间的各个区域,经过空调机组后的12C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37C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;

1.面积热指标(查民用建筑空调设计)

商场:

q=230(w/m2);办公:

q=120(w/m2);会议中心:

q=180(w/m2);客房:

q=80(w/m2);多

功能厅:

q=200(w/m2)

建筑物类型

商场

办公

会议中心

客房

多功能厅

总冷负荷

Kw

冷负荷指标

w/m2

230

120

180

80

200

3680

空调面积m

10000

7500

1000

2500

500

冷负荷量w

2300000

900000

180000

200000

100000

2•根据面积热指标计算冷负荷商场:

Q=10000*200=2300(Kw);

办公:

Q=100*7500=900(Kw);

会议中心:

Q=180*1000=180(Kw);

客房:

Q=2500*100=200(Kw);

多功能厅:

Q=500*200=100(Kw)

考虑到同时工作系数取0.8,贝

总负荷:

Q=(2300+900+180+200+100)*0.8=2944(Kw)

四冷水机组选择;

万案A

万案B

万^

万案D

直燃机

蒸汽机

离心机

螺杆机

机组型号

16DN040

16DEH6150

LSBLX1600G

30XW1452

使用台数

2

2

2

2

制冷量(KW)

1407

1500

1600

1438

耗气量(Nm3/h)

82.7*2=165.4

-

-

-

蒸汽量(Kg/h)

-

6000*2=12000

-

-

冷冻水流量

(m3/h)

242*2=484

907*2=1814

275*2=550

247*2=494

冷却水流量

(m3/h)

366*2=732

1321*2=2642

344*2=688

289*2=578

冷冻水进出口温

度(0C)

7/12

7/12

7/12

7/12

冷却水进出口温

度(0C)

32/37.5

32/38

32/38

30/35

机组尺寸(长*宽*高)

4791*2296*2630

6924*3600*3850

1730*4150*2150

4695*1231*2064

重量(Kg)

14079

49500

7800

7549

制冷剂

R134a

R123

冷水(热泵)机组的单台容量及台数的选择,应能适应空调负荷全年变化规律,满足季节及部分负荷要求。

当空调冷负荷大于528kW时,机组的数量不宜少于2台。

冷水机组的台数宜为2〜4台,一般不必考虑备用。

选择冷水机组时,不仅应保证其供冷量满足实际运行工况条件下的要求,运行时的噪声与振动符合有关标准的规定外,还必须考虑和满足下列各项性能要求:

1热力学性能:

运行效率高、能耗少(主要体现为COP值的大小);

2安全性:

要求毒性小、不易燃、密闭性好、运行压力低;

3经济性:

具有较高的性能价格比;

4环境友善性:

具有消耗臭氧层潜值ODP(OzoneDepletionPotential)低、全球变暖潜值

GWP(GlobalWarmingPotential)小、大气寿命短等特性

通过上述四种机组的比较,可以发现:

方案A,B均为吸收式制冷机组,它加工简单,成本低,制冷量调节范围大,可以实现无极调节,运行费用低,利用余热,废热,使用寿命低于压缩式冷水机组,蒸汽耗量大,热效率低,制冷运行时,负荷变化时,易发生溶液结晶,机组较重,体积庞大,占地面积大。

方案D螺杆式制冷机组,COP值高,单机制冷量大,容积效率高,结构简单,对湿压缩不敏感,无液击危险,运行可靠,实现无极调节,但润滑油系统比较大,耗油量较大。

方案C采用离心式制冷机组,COPfi高,结构紧凑,调节方便,在10%100%£围内能较经

济的实现无极调节。

离心式制冷压缩机作为一种速度型压缩机,具有以下优点:

1.在相同冷量的情况下,特别在大容量时,与螺杆压缩机组相比,省去了庞大的油分装置,机组

的重量及尺寸较小,占地面积小;

2.离心式压缩机结构简单紧凑,运动件少,工作可靠,经久耐用,运行费用低;

3.容易实现多级压缩和多种蒸发温度,容易实现中间冷却,使得耗功较低.

4离心机组中混入的润滑油极少,对换热器的传有较高的效率。

但是也有其缺点1转子转速较高,为了保证叶轮一定的宽度,必须用于大中流量场合,不适合于小流量场合;单级压比低,为了得到较高压比须采用多级叶轮,一般还要用增速齿轮;喘振是离心式压缩机固有的缺点,机组须添加防喘振系统;一台机组工况不能有大的变动,适用的范围较窄。

螺杆式制冷机组属于中型制冷机组,与活塞式相比,运动部件少,无往复运动的惯性力,转速高,单机制冷量大;无余隙容积和吸排气阀,有较高的容积效率;调节方便,制冷量可以通过滑阀进行无级调节;要求加工精度和装配精度高,单级容量比离心式小。

综合考虑选择离心式制冷机组。

根据标准,属于中型规模建筑,宜取制冷机组2台,而且2台机组的容量相同

所以每台制冷机组制冷量Q=944十2=1472kW

根据制冷量选取制冷机组具体型号如下:

名称:

格力C系列离心式冷水机组型号:

LSBLX1600G

名义制冷量KW

1600

冷凝器

型式

卧式壳管式

压缩机

数量

2

水压降Kpa

V70

配给功率Kw

283

水流量m3/h

344

使用制冷剂

R134a

管径mm

2-DN200

制冷剂填充量Kg

575

八、、

发器

型式

满液壳管式

外型尺寸

长mm

4150

水压降Kpa

V75

宽mm

1730

水流量m3/h

275

高mm

2150

管径mm

2-DN200

 

注:

①名义制冷量按如下工况确定:

②工作范围

冷冻水进口温度:

12C

冷却水出口温度:

22〜37r

冷冻水出口温度:

7C

冷却水进口温差:

3.5〜10r

冷却水进口温度:

30r

冷冻水出口温度:

5〜20r

冷却水出口温度:

35r

冷却水进口温差:

2.5〜10r

 

五水力计算

根据规范查得数据,管内流速的假定依据如下

DN/mm

<250

>=250

出水管的流速m/s

1.5~2.0

2.0~2.5

进水管的流速m/s

1.0~1.5

1.5~2.0

1冷冻水循环系统水力计算;

两台机组水泵进水管:

假定冷冻水的进口流速为1.5m/s

d=103■v

L=0.0764送=0.1528m3/s,2台机组总管di=360mm,取400mm,则管段流速为v=1.22m/s水泵出水管:

假定冷冻水的出口流速为2.0m/s

4L

d=103v

L=0.0764送=0.1528m3/s,2台机组总管di=311.6mm取350mm,则管段流速为v=1.59m/s

单台机组时

水泵的进水管:

假定流速为1.0m/s

L=0.0764m3/s,单台机组管di=312mm,取350mm,则管段流速为v=0.82m/s

水泵的出水管:

假定流速为1.5m/s

 

L==0.0764m3/s,单台机组管di=256.2mm取300mm,则管段流速为v=1.1m/s

流量

m3/s

管径

长度

(m)

V

(m/s)

R

(Pa/m)

△Py(Pa)

E

动压

(Pa)

△Pj(Pa)

管段阻力

(Pa)

0.1528

DN400

50

1.8

250

12500

24

1824

45675

58192

即管段阻力为5.98m水柱

2冷却水循环系统水力计算;

水泵进水管:

假定冷却水的进口流速为1.5m/s

4L

d=103v

L=0.0956送=0.1912m3/s,2台机组总管d1=402mm,取400mm则管段流速为v=1.52m/s

水泵出水管

假定冷却水的出口流速为2.0m/s

L=0.0956送=0.1912m3/s,2台机组总管d1=352.8mm取350mm,则管段流速为v=1.98m/s

单台机组时

水泵的进水管:

假定流速为1.0m/s

4L

d=103v

L=0.0956m3/s,单台机组管d1=348.8mm,取350mm,则管段流速为0.99m/s

泵的出水管:

假定流速为2.0m/s

4L

d=103v

L=0.0956m3/s,单台机组管di=246.8mm,取250mm,则管段流速为v=1.95m/s

流量

m3/s

管径

长度

(m)

V

(m/s)

R

(Pa/m)

△Py

(Pa)

E

动压

(Pa)

△Pj(Pa)

管段阻力

(Pa)

0.1606

DN400

50

1.8

250

12500

24

1944

46656

59156

即管段阻力为6.04m水柱

3补给水泵的水力计算

水泵进水管:

假定补给水泵的进口流速为1.5m/s

 

L=2X0.0764K%=0.001528m3/s=5.5m3/h,2台机组总管d仁36.2mm,取35mm,则管段流速为v=1.59m/s

水泵出水管:

假定补给水泵的进口流速为2.0m/s

d=103

L=2X0.07641%=0.001528m3/s,2台机组总管di=31.2mm,取30mm,则管段流速为v=1.98m/s

单台机组时

水泵的进水管:

假定流速为1.0m/s

3

d=103

 

L=0.0764X1%=0.000764m3/s单台机组管di=31.2mm,取30mm,则管段流速为v=1.08m3/s

泵的出水管:

假定流速为1.5m/s

d=103

L=0.07641%=0.000764m3/s,单台机组管d1=25.9mm,取25mm,则管段流速为v=1.56m/s

六设备选择

1冷却塔的选择

冷却塔的选择:

冷却塔选用开放式逆流式冷却塔,特点是安装面积小,高度大,适用于

高度不受限制的场合,冷却水的进水温度为30E,出水温度为35C,冷却塔的补给水量为冷

却塔的循环水量的1%^3%

冷却塔的冷却水量和风量的计算

G=3600Qc/Cp(twi-tw2)

△tw=twi-tw2=35-30=5°C

Qc=1.2Q

其中Qc—冷却塔冷却热量(KW),对压缩机制冷机取1.25-1.3Q0(Qo为制冷量)这里取1.3;

Cp—-为水的比热容4.2(KJ/(Kg.K))

则Qc=1.3X600=2080KW

每台制冷机配一台冷却塔,所以冷却塔冷却水量为:

3

G=3600Qc/(CpAtw)=3600X080/(4.25)=356571kg/h=356.571nf/h

风量计算:

3600Qc

Q=C(»1Is2)

其中Is1Is2对应于下列温度的饱和空气焓;

ts2ts1为室外空气的进出口湿球温度;

ts2—合肥市夏季空气调节室外计算湿球温度,查得28.2C。

ts1=ts2+5=33.2C

Is1=117.5KJ/KgIs2=90.5KJ/Kg

G=3600X2080/4.2X117.5-90.5)=66031.7kg/h=55026.5m?

/h(空气密度1.2kg/m3)选用两台同型号CDBNL3系列超低噪声逆流玻璃钢冷却塔,参数如下:

型号

冷却水

(m3/h)

总高

mm

风量

(m3/h)

风机直径

mm

进水压力

(kpa)

直径

m

CDBNL3-350

350

5963

187400

6400

37.5

5

2冷冻水和冷却水水泵的选择;

(一)冷却水泵的选择(开式系统)

(1)扬程的计算:

H=H1+H2+H3+H4

H—冷却水泵的扬程

H1—冷却水系统的沿程及局部阻力水头损失6.04m(由上面计算)

H2—冷凝器内部阻力水头损失(m),这里取7m(冷凝器水压降v69kpa)

H3—冷却塔中水的提升高度(m),这里取24.5m

H4—冷却塔的喷嘴雾压力水头,常取5m

因此冷却水泵所需的扬程H=Hi+H2+H3+H4=42.54m。

Hmax=(1.05〜1.10)H贝UHmax=1.1><42.54=46.79m

(2)流量的确定:

由制冷机组性能参数得卧式壳管式式冷凝器水量为344m3/h,考虑到泄漏,附加10%的

余量即为,344X(1+10%)=378.4m3/h

(3)冷却水泵的选择:

根据以上所得流量和扬程,选择三台(二用一备)IS系列型号为200-150-400水泵:

型号

扬程

效率

转速

功率kw

电机型号

汽蚀余量

吸入口直径

mm

m3/

h

m

r/min

轴功率

电动机功率

IS200-150-400

400

50

81%

1450

67.2

90

280M-4

3.8

200

外形尺寸

mnXmnXmm

安装尺寸

压出口直径

mm

a

H

H1

H2

L1

L5

B1

B2

8-©d

mm

mm

m

m

m

m

mm

mm

mm

mm

mm

2060X30X

915

160

465

91

5

82

5

1840

206

0

670

730

8-©22

150

(三)冷冻水泵的选择

(1)扬程的计算:

H=H1+H2+H3

H—冷冻水泵的扬程

H1—冷冻水系统的沿程及局部阻力5.98m(上述计算可知)

H2—蒸发器内部阻力水头损失(m),这里取7m(蒸发器水压降v69kpa)

H3—冷冻水的提升高度(m),这里取24.5m

因此冷冻水泵所需的扬程H=H1+H2+H3=37.48m。

Hmax=(1.05〜1.10)H贝UHmax=1.1X37.48=41.23m

(2)流量的计算

由制冷机组性能参数得卧式壳管式蒸发器水量275m3/h,考虑到泄漏,附加10%的余量即为,

275X(1+10%)=302.5m3/h

根据以上所得流量和扬程,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:

(mm)

型号

外型尺寸

安装尺寸

进出口法兰尺寸

底长

a

h

L

DN

D

D1

冷冻水泵

200-315(l)A

1060

865

790

560

168

461

600

200

340

295

 

型号

流量

(m3

/h)

扬程

(m

电机功

率(kw)

转速

(r/min)

必需的汽蚀余量(m

重量

(kg)

200-315(I)A

262

74.4

75

110

1450

4.0

1254

每组使用使用三台泵,两用一备

3软化水器的选择

根据补水流量选用MHW系列全自动软水器

型号

产水量(m3/h)

树脂填

(t)

周期盐耗

(mm)

安装尺寸

(mm)

进出管径

mm

MHW-IR-AT600

5-6

0.79

47

500X760X20

0

100

4软化水箱及补水泵的选择;

⑴冷冻水的补给水量为冷冻水总循环水量的<%取1%则补水量

Q仁275X2X1%=5.5m3/h,软化水箱的大小满足补水泵能连续运行1.5~2.5h,这里取2h,则

3

V=Q1X2=11m3

补给水泵的流量Q2=27X2X%=5.5m3/h,扬程HW冷冻水泵的扬程所以选择两个如下的泵:

(一用一备)

型号

扬程

效率

转速

功率kw

电机型号

汽蚀余量

吸入口直径

mm

m3/h

m

r/min

轴功率

电动机功率

IS50-32-200

5.75

13.1

75%

1450

0.75

802-4

2.0

50

外形尺寸

mnXmnXm

m

安装尺寸

压出口直径

mm

a

H

H1

H2

L1

L5

B1

B2

4-©d

mm

mm

mm

m

m

mm

m

m

mm

mm

mm

850X360X415

80

235

415

32

5

820

85

0

320

360

4-©17.

5

32

5分水器及集水器的选择;

(1)分集水器一一多用于多回路的空调水系统,直径应按总流量通过时的断面流速

(0.5—1.0m/s)初选,并应大于最大接口管开口直径的2倍。

(2)过滤器一一冷水机组、水泵、电动调节阀等设备的入口管道上应安装过滤器或除污器,以防杂质进入。

(3)压力表——分集水器、冷水机组的进出水管、水泵出口应设压力表。

(4)温度计一一分集水器、冷水机组的进出水管影射温度计。

膨胀水箱的选择

膨胀水箱一般按照冷冻水系统管路总水容量的2〜3%选择

一般,一万平方米左右建筑空调水系统膨胀水箱的容积为2〜4立方。

2.软化水箱及补水泵的选择

(1)

假定集水器的流速为s1.0m/

d=103

L=2X275=550m3/h=0.1528m3/s,D=443mm取450mm,分集水器内流速为v=0.96m/s

支管流量LI=0.1528/2=0.0764m3/s,

假定分水器的流速为1.0m/s,L=2X344=688m3/h=0.1911m3/,D=457mm取450mm,则速度为1.2m/s

所选集水器和分水器的特性:

内径

(mm)

管壁厚

(mm)

封头壁厚

(mm)

支架(角钢)

支架(圆钢)

450

10

16

L60X5

D18

(2)分水器和集水器的长度计算

(3)集水器的长度:

D1=400mm,D2=250mm,D3=250mm,D4=100mm(D1为冷冻水泵

(4)进水管直径,D2和D3为用户管路直径,D4为旁通管直径)

L仁D1+60=410mm,

L2=D1+D2+120=670mm,

L3=D2+D3+120=620mm,

L4=D3+D4+120=470mm,

L5=D4+60=160mm

总长度为L=L1+L2+L3+L4+L5+1X2=2366mm

分水器的长度:

D1=400mm,D2=250mm,D3=250mm,D4=100mm(D1为冷冻水泵出水管直径,D2和D3为用户管路直径,D4为旁通管直径)

L仁D1+60=46mm,

L2=D1+D2+120=620mm,

L3=D2+D3+120=620mm,

L4=D3+D4+120=470mm,

L5=D4+60=160mm

总长度为L=L1+L2+L3+L4+L5+1X2=2330mm

集水器和分水器一般会设置排污口的直径取DN40mm

6过滤器的选择;

根据管路直径选择对应的丫型过滤器。

冷冻水泵进水口直径d=350mm,所以过滤器选Y-350mm冷却水泵进水口直径d=400mm,所以过滤器选Y-400mm补给水泵进水口直径d=35mm,所以过滤器选Y-35mm

7电子水处理仪的选择;

根据冷却水泵压出管直径d=400mm选用电子水处理仪

型号

输水管径

(mm)

处理流量范围

(t/h)

设备外形尺寸

净重

(kg)

连接形式

面积

直径

SYS-400C1.0M/C

400

280-440

850

420

150

法兰

8定压罐的选择

可根据冷冻水补水量进行选择,由上面可得补水量为5.5m3/h,可选择NDB-60定压罐

其具体性能参数如下

补水流量

m3/h

系统压力

气压水罐

DXH(mm)

定压泵型号

进口管径

mm

出口管径mm

净重量

KG

6.0

<=0.5

1600>2700

IS65-60-20

65

65

1600

七.制冷站工艺布置

1.对制冷机房的要求

制冷机房应布置在全区夏季主导风向的下风侧;在动力站内,一般应布置在乙炔站、锅炉房、煤气站、堆煤场上风侧,以保证制冷机房的清洁。

位置应尽可能靠近冷负荷中心以缩短冷冻水和冷却水管网。

空调用制冷机房主要包括主机房、水泵房、变配电间和值班室等。

高度不应低于3.6

—4m设备间也不应低于2.5m。

由于设备运行时如变压器、开启式离心冷水机组、溴化锂吸收式制冷机组等都有较大的热量产生,水泵房还有余

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