风冷式冷凝器
风冷式冷凝器(★图5-5)
可分为自然对流式和强制对流式
放热系数:自然 7 ~ 9W/ (㎡·℃),强制 24 ~ 28 W/ (㎡·℃)
◆ 优点: 冷却系统简单,不会产生腐蚀
◆ 缺点: 冷凝温度受环境影响大。
★实际运行中,希望有适当的过热度:
氨: 过热度5~8℃
氟利昂:可采取较大的过热度
工作参数的确定
1. 蒸发温度t0:制冷剂在蒸发器中汽化时的温度,与被冷却对象(冷冻水、盐水、空气)有关。
空气 : t0=t’-(8~10℃)
水或盐水: t0=t’-(4~6℃)
2. 冷凝温度tk:制冷剂在冷凝器中液化时的温度,与冷凝器结构型式和所采用的冷却介质(水或空气)有关。
空气: tk=t进口+15℃
水: tk=tpj+(5~7℃)
蒸发式冷凝器: tk=夏季室外计算湿球温度+(8~15℃ )
3. 过冷温度trc: trc=tk-(3~5℃)
4. 压缩机吸气温度t1:
氨: t1=t0+(5~8℃)
氟利昂(回热循环): t1=15℃
(1)高压贮液器
◆位置:冷凝器下面;
◆作用:贮存制冷剂;按热负荷变化供液;液封。
◆液体充灌量一般不超过筒体容积的70~80%。
单级蒸汽压缩制冷的局限性:
冷凝压力 tk 环境温度、冷却介质温度
蒸发压力 t0 用户要求(制冷系统的用途)
蒸发温度 →蒸发压力 →压缩比(pk/p0) →
1. 压缩机输气系数下降;
pk/p0增大2. 压缩机排气温度升高,润滑条件变坏;
3.压缩机耗功增加,制冷量下降,制冷系数降低。
单级活塞式氨制冷系统:pk/p0≤8;最低蒸发温度=-25℃;
氟利昂(R22)制冷系统:pk/p0≤10;最低蒸发温度=-37℃;
获得更低的蒸发温度
保证制冷循环效率不下降压缩机的压缩比不过大
三、中间压力的确定
适宜的中间压力可获得最佳的运行经济性: 采用双级或多级压缩
R717:φ=0.95~1
R22: φ=0.9~0.95
四、中间冷却器
◆作用:在两次压缩之间冷却制冷剂
◆分类:完全中间冷却器(氨用)、不完全中间冷却器(氟利昂用)
受制冷剂凝固或蒸发压力过低的限制,双级压缩制冷循环所能达到的最低蒸发温度,氨制冷剂不低于-60℃,氟利昂制冷剂不低于-80℃。
1. 制冷温度范围与循环的形式和制冷剂种类有关:
R22 单级和 R13 单级复叠: -60 ℃~ -80 ℃;
R22 双级和 R13 单级复叠: -80 ℃~ -100 ℃。
2. 制冷剂的选择:常采用 R22 、 R13 、 R14 ;
3. 膨胀容器:起超压保持作用。
复叠式制冷装置停止运行后,当系统内的温度升高到环境温度时,低温制冷剂就会全部汽化成过热蒸汽,且其压力将高于规定的最大工作压力。接入膨胀容器,以便在停止运行
后,大部分的低温制冷剂的蒸汽进入膨胀容器中,不至于系统中的压力过度升高。
四、确定制冷剂种类和系统形式
一般根据系统总制冷量、冷冻水量、水温及使用条件确定
1. 制冷剂的确定
Q0>350kw,间接供冷或对卫生、安全无特殊要求时:宜用氨;
Q0<350kw,对卫生、安全有特殊要求或直接供冷:宜用氟利昂。
2. 系统形式的确定
采用多台压缩机时,采用并联系统还是单机台系统。
一般制冷量较大,连续供冷时间长,自动化要求较高的系统应采用多机组并联。 3. 供冷方式:根据工程的实际需要来确定
直接供冷:冷藏库
间接供冷:大中型机制空调用制冷系统
五、确定系统设计工况(四个温度,见课本15页)
1. 冷凝温度
由冷却介质温度及传热温差确定
2. 蒸发温度
由冷却对象的温度及传热温差确定
3. 过冷温度trc
比冷凝温度低3~5℃
4. 吸气温度t1
氨系统:t1比t0高5~10℃
氟系统:吸气温度<15℃;
六、选择压缩机及其配用电机
1. 选择原则
压缩机型式、台数、压缩级数的选择
大中型冷冻站:一般离心式或螺杆式
中小型冷冻站:一般活塞式
2. 压缩机制冷量计算
三种方法:由制冷量(或理论输气量)选择压缩机。
① 由理论输气量计算(P55 公式4-9)
② 由冷量换算公式计算(P59 公式4-19)
③ 由压缩机特性曲线确定
3. 压缩机轴功率的计算(P57 公式4-14、4-15)
七、冷凝器选择计算(P77)
1. 选择原则
冷却水水质差、水温较高、水量较充足:立式冷凝器
冷却水水质好且水温较低的地区:卧式冷凝器
缺水或夏季室外空气湿球温度较低:蒸发式冷凝器
2. 计算冷凝器热负荷(P78 公式5-4)
3. 确定传热面积
计算后应加上10%~15%的裕度,确定冷凝器型号
4. 计算冷却水量(P80 公式5-8)
由冷却水量定冷却塔
九、其他辅助设备的选择计算(P109~110)
1. 油分离器
2. 贮液器
3. 集油器 Q0=250~300kW 159mm
标准工况下Q0=300~600kW 219mm
kW 325mm Q0>600
4. 空气分离器
Q0<1163kW:宜用一台小号 108mm
Q0>1163kW:宜用一台大号 219mm
5. 紧急泄氨器
多为SA-25型,筒体直径D=108mm,任何规模均可用。
6. 过滤器和干燥器
7. 回热器
十、制冷机房的布置
布置原则(P160):
1. 制冷机房位置尽可能靠近冷负荷中心,力求缩短输送管道;氨制冷机房应考虑到氨制冷剂的易燃易爆特性。
2. 大中型机房内主机宜与辅助设备及水泵分间布置,可单设泵房;
3. 压缩机一般情况下不少于两台,布置成对称或有规律的形式。压缩机的所以压力表、温度计等仪表,均应设置在操作时便于观察的地方,通常使其面向主要操作通道; 4. 立式冷凝器一般均装在室外,距外墙一般不宜超过5m;卧式冷凝器一般装在室内;蒸发式冷凝器一般布置在制冷站屋顶上;
5. 蒸发器位置应尽可能靠近压缩机,以缩短吸气管,减少压力降;
6. 设备间的净间距要求。
水冷式:t水-tk=3~5℃;
风冷式:t空-tk=10~15℃;
第一节 制冷机房的设计步骤
一、了解设计任务
空调用冷冻站:总制冷量540kw,冷冻水回水温度12℃,供水℃
冷藏库制冷系统:冷藏量?冻结能力?
二、收集原始资料
1. 冷负荷资料(最主要的原始资料)
来源随制冷工艺的不同而异,如空调用冷冻站,其冷负荷由空调计算提供。同时要了解用户要求的供冷方式(直接、间接)。
2. 水质资料
冷却水水源的水质资料:浑浊度、含铁量、PH值、水温、供水情况等。
3. 气象资料
最高、最低温度,大气压力、大气相对湿度等;
4. 地质资料
通常由土建专业提供。
5. 设备资料
各种设备的主要性能、技术规格、技术参数、设备外形图、安装图、出厂价格等。 6. 主要材料资料
保温材料、各种管材的技术性能、规格、价格等。
7. 工厂发展规划资料
三、确定总制冷量Q0 应考虑:用户实际需要的制冷量
制冷系统本身和供冷系统的损失量
直接供冷 A=5%~7%
间接供冷 A=7%~15%
四、确定制冷剂种类和系统形式
一般根据系统总制冷量、冷冻水量、水温及使用条件确定
1. 制冷剂的确定
Q0>350kw,间接供冷或对卫生、安全无特殊要求时:宜用氨;
Q0<350kw,对卫生、安全有特殊要求或直接供冷:宜用氟利昂。
2. 系统形式的确定
采用多台压缩机时,采用并联系统还是单机台系统。
一般制冷量较大,连续供冷时间长,自动化要求较高的系统应采用多机组并联。 3. 供冷方式:根据工程的实际需要来确定
直接供冷:冷藏库
间接供冷:大中型机制空调用制冷系统
五、确定系统设计工况(四个温度,见课本15页)
1. 冷凝温度
由冷却介质温度及传热温差确定
2. 蒸发温度
由冷却对象的温度及传热温差确定
3. 过冷温度trc
比冷凝温度低3~5℃
4. 吸气温度t1
氨系统:t1比t0高5~10℃
氟系统:吸气温度<15℃;
工况确定后,即可进行循环热力计算,为选设备提供原始数据
六、选择压缩机及其配用电机
1. 选择原则
压缩机型式、台数、压缩级数的选择
大中型冷冻站:一般离心式或螺杆式
中小型冷冻站:一般活塞式
2. 压缩机制冷量计算
三种方法:由制冷量(或理论输气量)选择压缩机。
① 由理论输气量计算(P55 公式4-9)
② 由冷量换算公式计算(P59 公式4-19)
③ 由压缩机特性曲线确定
3. 压缩机轴功率的计算(P57 公式4-14、4-15)
七、冷凝器选择计算(P77)
1. 选择原则
冷却水水质差、水温较高、水量较充足:立式冷凝器
冷却水水质好且水温较低的地区:卧式冷凝器
缺水或夏季室外空气湿球温度较低:蒸发式冷凝器
2. 计算冷凝器热负荷(P78 公式5-4)
3. 确定传热面积
计算后应加上10%~15%的裕度,确定冷凝器型号
4. 计算冷却水量(P80 公式5-8)
由冷却水量定冷却塔
八、蒸发器选择计算(P90)
九、其他辅助设备的选择计算(P109~110)
1. 油分离器
2. 贮液器
3. 集油器 Q0=250~300kW 159mm
标准工况下Q0=300~600kW 219mm
kW 325mm Q0>600
4. 空气分离器
Q0<1163kW:宜用一台小号 108mm
Q0>1163kW:宜用一台大号 219mm
5. 紧急泄氨器
多为SA-25型,筒体直径D=108mm,任何规模均可用。
6. 过滤器和干燥器
7. 回热器
十、制冷机房的布置
布置原则(P160):
1. 制冷机房位置尽可能靠近冷负荷中心,力求缩短输送管道;氨制冷机房应考虑到氨制冷剂的易燃易爆特性。
2. 大中型机房内主机宜与辅助设备及水泵分间布置,可单设泵房;
3. 压缩机一般情况下不少于两台,布置成对称或有规律的形式。压缩机的所以压力表、温度计等仪表,均应设置在操作时便于观察的地方,通常使其面向主要操作通道; 4. 立式冷凝器一般均装在室外,距外墙一般不宜超过5m;卧式冷凝器一般装在室内;蒸发式冷凝器一般布置在制冷站屋顶上;
5. 蒸发器位置应尽可能靠近压缩机,以缩短吸气管,减少压力降;
6. 设备间的净间距要求。
十一、制冷剂管路的设计
1. 管道布置
2. 管径确定
3. 阻力损失计算
十二、制图
包括设备平面布置图、剖面图、系统图等。
第二节 制冷剂管道的设计
一、基本布置原则
• 保证各蒸发器充分供液;
• 避免压力损失过大;
• 防止液态制冷剂进入压缩机;
• 防止压缩机润滑不足;
• 应考虑操作和检修方便,适当注意整齐。
二、氟利昂管道的布置
氟利昂系统应保证回油良好,管道设计时应注意带油问题。有坡度的管道,都坡向制冷剂流动的方向。
• 吸气管
• 吸气管应有不小于 0.01 的坡度,坡向压缩机,以便于回油。
• 蒸发器高于压缩机时,其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。 • 多台压缩机并联运行时,曲轴箱上应装有均压管和油平衡管。
• 上升吸气立管的氟利昂气体流速必须高于带油最低流速。
• 排气管
应注意最低带油速度,,并防止停机后排气管中可能凝结的液滴流回压缩机。 • 排气管应有 0.01 ~ 0.02 的坡度,坡向油分离器或冷凝器;
• 不用油分离器时,若压缩机低于冷凝器,排气管应设计成 U 形弯管;
• 冷凝器至贮液器的管道
冷凝器或贮液器至蒸发器的管道