冷水机组设计实例讲解学习
2024版冷水机组培训ppt课件
01冷水机组基本原理与结构Chapter制冷循环热交换控制系统030201冷水机组工作原理01020304将制冷剂压缩，提高其压力和温度，为制冷循环提供动力。
压缩机制冷剂在此处吸收热量并蒸发，从而降低冷却水的温度。
蒸发器制冷剂在此处释放热量并冷凝成液体，将热量传递给冷却水或空气。
冷凝器控制制冷剂流量，降低其压力和温度，实现制冷剂的节流降压。
膨胀阀冷水机组主要部件及作用制冷剂循环过程压缩过程冷凝过程节流过程蒸发过程02冷水机组选型与设计Chapter01020304制冷量需求能源效率环境条件可靠性要求选型依据及参数确定设备配置与布局规划设备配置设备布局管道连接管道材料选择管道规格设计管道保温措施管道安装要求系统管道设计要点03冷水机组安装与调试Chapter01了解机组结构、性能及安装要求020304检查机组各部件是否完好无损确认安装场地符合要求，如承重、通风等准备好安装所需的工具、材料和人员安装前准备工作及注意事项设备就位、找平与固定方法设备就位将机组放置在预定位置，确保机组水平找平使用水平仪等工具对机组进行找平，确保机组稳定固定使用地脚螺栓等固定件将机组固定在基础上密封性检查对连接好的管道进行密封性检查，确保无泄漏管道连接按照设计要求连接机组与系统管道注意事项在连接管道时，应注意避免强力对接和扭曲管道，以免影响密封性和机组性能。
同时，在密封性检查合格后，方可进行下一步的调试工作。
系统管道连接及密封性检查04冷水机组运行与维护管理Chapter启动前检查及准备工作电源检查冷却水系统检查冷冻水系统检查机组外观检查通过冷却水温度传感器实时监测冷却水进、出水温度，确保其在设定范围内。
冷却水温度监控冷冻水温度监控机组负荷监控压缩机运行状态监控通过冷冻水温度传感器实时监测冷冻水进、出水温度，确保其在设定范围内。
通过机组控制系统实时监测机组负荷变化，根据负荷变化调整机组运行状态。
通过压缩机运行电流、电压、功率等参数监控压缩机运行状态，确保其正常运行。
海尔水冷螺杆式冷水机组培训讲义教材
编制审核会签批准青岛海尔空调电子有限公司目录一.新品推介……………………………………………………3～51.行销商标2.型号识别3.卖点4.上市背景介绍5.产品差异点6.新品与现有产品的对比二.使用说明……………………………………………………5～91.外观介绍2.产品功能介绍3.使用和保养4.技术参数5.选购常识6.主关件明细三.安装维修资料……………………………………………9～101. 易损件明细2. 管路系统3. 线路图4. 安装资料四.附录………………………………………………………11～231. 机组外观图2. 技术参数表3. 主要零部件清单4. 易损件清单5. 线路图一.新品推介资料1.行销商标：Haier2.型号识别3.卖点3.1一句话卖点：柔性变容量，高效更节能。
3.2三句话实惠：高效节能；运行可靠；管理方便；3.3五句话技术支持：●业内第一个把无级能量调节作为标准配置，容量调节更精确●成功运用柔性变容量技术调节负荷，比传统中央空调节能30%●PLC控制——采用德国西门子高性能PLC控制器，根据现场不同情况可方便修改各项参数，提高系统适用性和能效比●一键式控制——实现主机与冷却水泵、冷冻水泵和冷却塔的联动控制，控制简单只需一键●完善的售后服务体系——买海尔空调，所有的事情都是我们的。
4．上市背景介绍原有水冷螺杆机LSBLG系列产品无明显技术优势，市场竞争力不足。
HX系列机组在原有产品基础上重新规划了系列型号；通过更改换热器结构形式使机组外形更加紧凑；将无级调节及柔性变容量调节方式整合为一体。
经过上述设计变更，能更好的满足市场的需要。
5．产品差异化点5.1柔性变容量控制，节能30%传统的大型中央空调工程设计中冷却塔风机、冷冻水泵、冷却水泵的选配是根据系统运行的最大负荷情况再承以大的保险系数。
而实际上99%的时间里系统是运行在部分负荷状态下。
导致整个系统的设备选型偏大，造成初投资和运行费用的浪费。
冷水机组制冷原理PPT课件
1. 相关术语
1.1温度 • 在法定计量单位中，采用热力学温度．并允许摄氏温度同
时使用。热力学温度符号用T表示，单位符号为K。工程上 仍延用摄氏温度(公制)和华氏温度(英制)。摄氏温度用t表 示，单位符号为℃； • 华氏温度用θ表示，单位符号为℉。三种温度之间的关系 如下： • 表示温度差和温度间隔时： • 表示温度数值时：
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盐水溶液选用原则
1、盐水溶液的使用原则是：保证蒸发器中的盐水不结冰，盐水溶液的凝固点不 应选的过低，因这样会使密度增加，流动阻力增加，而且比热容减小，输送 相同的冷量所需的循环量要增加，使耗功增加。一般盐水溶液的凝固点温度 比制冷剂蒸发温度低5℃左右。
2、盐水溶液对金属有强烈的腐蚀作用，会腐蚀管道和设备，为减小其腐蚀性， 可采取以下措施：a. 提高盐的纯度；b. 减少与空气的接触，采用封闭式循环 ；c. 加缓蚀剂
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制冷剂符号举例
制冷剂符号举例
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制冷剂的选择原则
1.3、制冷剂的选择原则
1.3.1、热力学性质方面 工作温度范围内有合适的压力和压力比。 单位制冷量q0和单位容积制冷量qv较大。 比功w和单位容积压缩功wv小，循环效率高。 等熵压缩终了温度不能太高，以免润滑条件恶化或制冷剂自身在高温下分解。 1.3.2、迁移性质方面 粘度、密度尽量小。 导热系数大，可提高传热系数，减少传热面积。 蒸发压力≧大气压力 冷凝压力不要过高 冷凝压力与蒸发压力之比不宜过大
3
气化
1.2气化
物质由液态转变为气态的过程称为气化。气化有蒸发和沸腾两不同的 方式。 A、蒸发是指在任何温度下液体表面分子汽化成蒸气分子的过程。蒸发 在任何压力、任何温度下都可能发生。 B、沸腾是在一定温度和压力下，液态内部形成许多蒸气小泡，并迅速 上升，突破液体表面而破裂转化成气体的过程，所以沸腾是液体表面和 内部同时进行的剧烈汽化的现象。液态沸腾时的温度称为沸点。液体在 沸腾过程中要吸取热量，并保持其湿度不变，要使沸腾过程连续进行， 必须连续不断地自外界加入热量。
风冷冷水(热泵)机组知识
二通阀 闸阀 风机盘管
辅助加热器
补水阀
水压表 温度计
闸阀
水系统附件箱
排污阀 过滤器
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水系统部件
排气阀
应接于管道系统的最 高处或者“Ω ”形管 的顶部（局部最高点 ），以排除水管路系 统中的空气。
排气阀 闸阀 风机盘管 三通阀 二通阀 闸阀 风机盘管
二通阀 闸阀 风机盘管
二通阀 闸阀 风机盘管
凝结水管
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水系统部件
水压差开关
作用：流量控制和防冻保护。 通过测量阀门和孔板两端的压 降，当水流量低于设定保护值 时停机保护。
排气阀 闸阀 风机盘管 三通阀
二通阀 闸阀 风机盘管
二通阀 闸阀 风机盘管
二通阀 闸阀 风机盘管
辅助加热器
补水阀
水压表 温度计
闸阀
水系统附件箱
Page 20
排污阀 过滤器
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末端
末端系统组成
1 回水管； 2 供水管； 3 凝结水管； 4 闸阀； 5 电动阀； 6 软接管； 7 末端。
7 3 1 2 4 i=0.01 4 5
府视图
6
6
Page 48
末端
末端安装
末端可吊装或吸顶安装； 末端可接风管，但应考虑管道长度，配之高静压 型； 末端在某些条件下应安装回风箱或回风管道且做 好保温； 与末端连接应采用软接； 末端安装应考虑检修。
序号
建筑类型及房间名称
冷负荷指标 （W/m2）
100 - 150 300 - 500 120 - 150 150 - 250 180 - 350 300 - 400 90 - 120 120 - 250 300 - 400 130 - 200 150 - 200
大型冷却设备的制冷系统案例
大型冷却设备的制冷系统案例近年来，随着科技的不断进步，大型冷却设备的应用也越来越广泛，包括工业制冷、医药、食品、石油化工等各领域。
其中，制冷系统是大型冷却设备的关键组成部分之一。
本文将介绍一款大型冷却设备的制冷系统案例。
一、设备简介该设备是一款工业冷水机组，主要用于工厂中的生产设备和机器的制冷。
冷水机组的制冷量为1000KW，主要由压缩机、冷凝器、蒸发器、冷却塔、水泵等组成。
二、制冷系统原理该冷水机组采用蒸发冷凝式制冷系统。
制冷剂经过压缩机压缩之后流向冷凝器，制冷剂在冷凝器中通过换热将热量传递给水，制冷剂在此过程中气化成为高压气体。
高压气体流向蒸发器，经过一系列换热与蒸发过程，将生产设备和机器中的热量吸收，在此过程中制冷剂变为低温低压气体，流回压缩机，循环再次进行。
三、制冷系统组成1.压缩机该设备采用双螺杆压缩机，具有高效、低噪音、高可靠性的特点。
压缩机可以自动调节转速，以适应冷水机组的负载变化，从而实现能源的节约。
2.冷凝器冷凝器采用水冷式，具有高效、节能、占地面积小等优点。
冷凝器的换热管采用不锈钢制造，表面经过特殊处理，具有防锈和耐腐蚀的特性。
3.蒸发器该冷水机组采用壳管式蒸发器，换热管采用内外波纹不锈钢管，具有高效、节能、耐腐蚀的特点。
蒸发器还配备了液态过滤器、排气泵等装置，以保证制冷系统的稳定运行。
4.冷却塔该设备采用全封闭式冷却塔，具有节能、高效、占地面积小等优点。
冷却塔的排泄系统采用高效节能的“浸润式”喷水系统，可大幅减少水的消耗，降低能耗。
5.水泵该设备采用高效、低噪音、可靠性高的离心式水泵。
水泵可以自动调节流量，以适应冷却塔的负载变化。
四、控制系统该冷水机组的控制系统采用PLC程序控制，具有高效、准确、稳定等特点。
系统自动监测压缩机、冷凝器、蒸发器等设备的运行状态，同时监测冷水机组的负载情况，在此基础上自动调节制冷系统的运行参数，使其始终保持最佳状态。
五、总结通过对上述大型冷却设备的制冷系统案例的介绍，我们可以了解到，制冷系统是大型冷却设备的关键部分之一，制冷系统的组成、原理、特点以及控制系统都需要有严格的设计、选材和实现。
制冷系统设计讲解
一、设计任务和已知条件根据要求，在武汉地区，以风机盘管为末端装置，冷冻水温度为7℃，空调回水温度为11℃，总制冷量为400KW，冷却水系统选用冷却塔使用循环水。
二、制冷压缩机型号及台数的确定1、确定制冷系统的总制冷量制冷系统的总制冷量，应该包括用户实际所需要的制冷量，以及制冷系统本身和供冷系统冷损失，可按下式计算：式中——制冷系统的总制冷量（KW）——用户实际所需要的制冷量（KW）A——冷损失附加系数。
一般对于间接供冷系统，当空调制冷量小于174KW时，A=0.15~0.20；当空调制冷量为174~ 1744KW时，A=0.10~0.15；当空调制冷量大于1744KW时，A=0.05~0.07；对于直接供冷系统，A=0.05~0.07。
2、确定制冷剂种类和系统形式根据设计的要求，选用氨为制冷剂并且采用间接供冷方式。
3、确定制冷系统设计工况确定制冷系统的设计工况主要指确定蒸发温度、冷凝温度、压缩机吸气温度和过冷温度等工作参数。
有关主要工作参数的确定参考《制冷工程设计手册》进行计算。
确定冷凝温度时，冷凝器冷却水进、出水温度应根据冷却水的使用情况来确定。
①、冷凝温度（）的确定从《制冷工程设计手册》中查到武汉地区夏季室外平均每年不保证50h的湿球温度（℃）℃对于使用冷却水塔的循环水系统，冷却水进水温度按下式计算：℃式中——冷却水进冷凝器温度（℃）；——当地夏季室外平均每年不保证50h的湿球温度（℃）；——安全值，对于机械通风冷却塔，=2~4℃。
冷却水出冷凝器的温度（℃），与冷却水进冷凝器的温度及冷凝器的形式有关。
按下式确定：选用立式壳管式冷凝器=+（2~4）=31.2+3=34.2℃注意：通常不超过35℃。
系统以水为冷却介质，其传热温差取4~6℃，则冷凝温度为℃式中——冷凝温度（℃）。
②、蒸发温度（）的确定蒸发温度是制冷剂液体在蒸发器中汽化时的温度。
蒸发温度的高低取决于被冷却物体的温度及传热温差，而传热温差与所采用的载冷剂（冷媒）有关。
冷水机组设计实例讲解学习
冷水机组设计实例讲解学习冷水机组是一种常见的制冷设备，主要用于工业生产和商业空调系统中提供冷却水。
下面将结合一个冷水机组设计实例，从整体设计过程、选择关键元件、性能参数确定和系统集成等方面进行讲解学习。
首先进行需求分析阶段，了解用户的具体需求，包括制冷负荷、工作环境、运行要求等。
假设用户需要一个冷水机组用于制冷2000平方米的工厂空间，根据制冷负荷计算公式及相关参数，可以初步估算出制冷负荷为800KW。
然后进行方案设计，根据需求分析结果和实际情况选择冷水机组的类型、数量和配置。
根据工厂空间的布局和负荷分布，可以选择集中供冷方式，即使用一个较大容量的冷水机组，通过冷水循环管道将冷水供应到各个用冷房间。
接下来进行设备选型，选择冷水机组的关键元件，如压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀等。
设备选型时需要综合考虑制冷负荷、运行环境要求、设备性能和经济性等多个因素。
例如，可以选择一台容量为1000KW的离心式压缩机，配备高效冷凝器和蒸发器，并选用调节性能稳定的膨胀阀。
然后进行系统参数确定，主要包括冷水温度、水流量、冷却水供应方式等。
根据制冷负荷和工作环境要求，可以确定冷水的出水温度为7℃，在整个机组运行周期内保持稳定。
通过制冷负荷和冷却水的配合选择，可以确定冷水的流量为1600m³/h。
同时，根据水质和水源的条件，可以选择直冷方式或间接冷方式供应冷却水。
最后进行系统集成，将各个设备和组件进行组合和布局，完成整个冷水机组的设计。
需要考虑设备之间的布置位置、管道连接和控制系统等。
例如，将离心式压缩机、冷凝器、蒸发器等设备布置在一个独立的机房内，通过管道连接实现冷水的循环供应。
同时，设置适当的控制和保护系统，实现机组的自动运行和安全保护。
总结起来，冷水机组设计实例是一个相对复杂的工程问题，需要全面考虑用户需求和实际情况，合理选择设备和组件，并进行系统参数确定和系统集成。
只有在设计过程中充分了解和分析各种因素，并进行合理的选择和优化，才能确保冷水机组的性能和稳定运行。
日立风冷螺杆式冷水机组讲解
A
智能控制
微电脑控制与
C
连续式压缩机技术 结合，温度调节
连续容量控制
更平稳，部分
负荷调节更精确，
提高了部分负荷性
能，节约部分负荷
时的能耗。
B
水泵的联动
主机与水泵联动， 主机运行更可靠，
系统操作更简 单。
D
➢根据机组运行历
史，可平衡压缩
多台压缩机智能转换 机的运行时间，
延长了 机组的整
体寿命；
➢备用性能：过渡
吸入口
吸入口
滑阀
高精度转子
旧 切削加工
新
研削加工
日立风冷螺杆机组性能特点－压缩机
1. 无需任何油过滤丝、过滤网，利用冷冻机油的重力和 离心力进行分离.
2. 无需任何离心传动装置，离心力不会消耗额外电力
传统滤网型油分离器
日立新型油分离器
油过滤网
滤网越多，油分离效果 越好，但是阻力增大， 压缩机克服阻力浪费更 多动力
日立风冷螺杆机组AHZ1系列参数表
1、风冷单冷冷水机组参数表
机组型号
制冷量
备注
机组型号 制冷量 备注
RCU40AHZ1
116
RCU240AHZ1 716
RCU50AHZ1 143
RCU270AHZ1 740
RCU60AHZ1 179 RCU75AHZ1 191 RCU100AHZ1 286 RCU120AHZ1 358 RCU150AHZ1 382 RCU180AHZ1 537
压缩机吸气口
开孔处采用特制吸 音材料密封
日立风冷螺杆机组性能特点－压缩机
• 日立机组冷冻机油的更换 日立压缩机通过油视镜对比油 的颜色(下一页)更换冷冻机油， 一般更换周期10年以上。
双冷源冷水机组设计解读
合肥工业大学本科毕业设计毕业设计设计题目双冷源冷水机组设计学生姓名李杰学号20111368专业班级热能与动力11-4班指导教师王铁军院系名称机械与汽车工程学院2015年06 月12日24匹风冷/蒸气压缩双冷源冷水机组设计目录摘要: (1)ABSTRACT: (2)1 绪论 (3)1.1引言 (3)1.2发展状况及前景 (3)2制冷系统设计 (5)2.1方案确定 (5)2.2本设计的题目与数据 (6)2.2.1设计题目 (6)2.2.2设计工况 (6)2.2.3研究内容 (6)2.3相关参数设定 (6)2.3.1制冷单元性能工况 (6)2.3.2蒸发温度和冷凝温度确定 (6)2.4制冷剂的选择 (7)2.5制冷循环热力计算 (8)2.6压缩机的选型 (10)3制冷单元换热器设计计算 (12)3.1空气进出口冷凝器的温差及风量 (12)3.1.1冷凝器的对数平均温差 (12)3.1.2冷凝器风量风机计算 (12)3.2冷凝器结构的设计 (12)3.2.1初步设计 (12)3.2.2空气侧传热系数计算 (13)3.2.3管内R410A冷凝时表面传热系数 (15)3.2.4计算所需传热面积 (15)3.2.5风侧阻力计算 (17)4制冷单元蒸发器设计计算 (18)4.1冷冻水流量计算 (18)4.2冷量负荷及介质流量 (18)4.3设计对数传热温差初步计算 (19)4.4结构初步设计 (19)4.5干式蒸发器结构设计 (20)合肥工业大学本科毕业设计4.5.1初步结构设计 (20)4.5.2壳程换热系数计算 (21)4.5.3管内外R410A的传热系数 (23)4.5.4管外传热系数 (25)4.5.5计算管内流动阻力和平均传热温差 (25)4.5.6计算面积热流量及传热面积 (25)4.5.7水侧流动阻力计算 (26)5 自然冷却时的换热器设计计算 (28)5.1冷凝器设计参数 (28)5.2空气进出口冷凝器的温差及风量 (28)5.3冷凝器结构设计 (28)5.3.1冷凝器有关参数设计 (28)5.3.2肋片管各部分传热面积的计算 (29)5.3.3计算空气侧的传热系数 (29)5.3.4计算冷水在管内的传热系数 (31)5.3.5计算所需传热面积 (32)5.3.6风侧的阻力计算 (33)5.4流程布置对R410A冷凝器性能的影响 (33)6表面式换热器设计 (36)6.1换热器结构初步设计 (36)6.2肋片管各部分传热面积的计算 (36)6.3确定空气流通换热器时的状态过程 (37)6.4计算空气侧的传热系数 (37)6.5计算冷水在管内的传热系数 (39)6.6计算所需传热面积 (39)6.7风侧阻力计算 (41)7辅助元件选型及计算 (42)7.1风机选择 (42)7.1.1轴流风机选择 (42)7.1.2采用自然冷却时室外风机选择 (43)7.2制冷单元膨胀阀选择 (43) (43)7.2.1确定膨胀阀两端的压力差P7.3壳体结构设计 (44)7.3.1连接管的确定 (44)合肥工业大学本科毕业设计7.3.2管板设计 (45)7.3.3法兰设计 (45)7.3.4支座的选择 (45)结论 (47)致谢 (48)参考文献 (49)附录1干式蒸发器主视图 (50)附录2干式蒸发器左视图 (51)附录3风冷冷凝器零件图 (52)附录4自然冷却时风冷冷凝器零件图 (53)附录5室内换热器零件图 (54)合肥工业大学本科毕业设计摘要:本课题是关于对24匹（60KW）风冷/蒸发压缩式双冷源冷水机组机房空调的循环流程的设计，其中设计的主要流程包括关键部件的论证、压缩机选型、换热器计算、制冷剂选择以及制热量的选择方案。
2000kW水冷型冷水机组的设计解析
本科毕业设计（论文）2000kW水冷型冷水机组的设计学院材能与能源学院专业热能与动力工程（制冷空调方向）年级班别2011 年 6 月2 0 0 0 k W 水冷型冷水机组设计材料与能源学院设计总说明冷水机组是把整个制冷系统中的压缩机、冷凝器、蒸发器、节流阀等设备，以及电气控制设备组装在一起，为空调系统提供冷冻水的设备。
冷水机组一般使用在空调机组和工业冷却。
在空调系统，冷冻水通常是分配给换热器或空气处理机组终端设备；在工业应用，冷冻水分配到其它液体的冷却泵或实验室设备。
它既能为宾馆、医院、药厂、影剧院、体育馆、娱乐中心、商业大厦、工矿企业等场所的中央空调系统提供冷水，也可为纺织、化工、食品、电子、科研等部门提供工艺冷冻水。
本设计主要是2000kW 水冷型冷水机组的设计，设计首先介绍了水冷型冷水机组的概念、分类、主要型式、冷量范围和应用场合等等。
接着由规定的制冷量，确定所要设计的机组型式为螺杆式水冷型冷水机组。
然后查阅国标中关于水冷型冷水机组的设计工况，根据国标中规定的冷却水进出口温度，制冷量等条件再确定所确定的机组设计蒸发器为满液式蒸发器，冷凝器为卧式管壳式冷凝器。
设计步骤按照相关换热器设计手册和国标的一些规定。
由设计好的换热器来选择比泽尔CSH系列压缩机及其配件。
接着设计机组主要管路及系统，最后设计机组的自动控制系统，主要包括压缩机自动控制和机组运行参数自动控制。
最后再绘制设计的蒸发器、冷凝器和相关零件的图纸。
关键词：冷水机组，螺杆压缩机，水冷，R22Design General InformationChillers are refrigeration systems which include compressor, condenser, evaporator, throttle and other equipments, providing chilled water for air conditioning systems. Usually chillers are used in air conditioning units and industrial cooling. In the air conditioning systems, chilled water heat exchanger is usually assigned to the terminal equipments or air handling terminal units; in industrial applications, chilled water is distributed to other liquid cooling pumps or laboratory equipments.It could not only provide cold water for the hotels, hospitals, pharmaceutical companies, commercial buildings, mining enterprises and other places of central air conditioning systems, but also provides process frozen water for the sections of textile, chemical, food, electronics, and scientific research.This design is mainly about 2000kW water-cooled chiller. The design first introduces the water-cooled chiller’s concept, classification, major types, scope and applications of cold etc. Then according to the stipulations of import and export cooling water temperature, cooling capacity and other conditions in the Chinese standard the design determines the evaporator unit shall be flooded evaporator and the condenser shall be a horizontal tube shell condenser.The design procedures are based on the stipulations in relevant heat exchanger design manuals and Chinese standard. The design selects a Bitzer CSH series compressors and accessories which are in accordance with the designed heat exchanger. Then design the main pipeline and system of the unit and the unit’s automatic control system which mainly includes automatic control and compressor control unit operating parameters. Finally, I draw the designs of evaporator, condenser and related parts.Key words: Chillers, Screw Compressor，Water-cooled，R22目录1 绪论 (1)1.1 制冷技术介绍 (1)1.2 蒸气压缩式制冷机组的分类和比较 (1)1.3 设计机组的选型与介绍 (1)1.3.1 设计机组选型 (1)1.3.2 螺杆式制冷机组介绍 (2)1.3.3 螺杆式制冷机组的优点 (2)1.3.4 螺杆式水冷冷水机组设计工况 (2)1.3.5 蒸发器的型式 (2)1.3.6 冷凝器的型式 (3)2 蒸发器的设计 (4)2.1 设计参数的确定 (4)2.2 热力计算 (4)2.2.1 制冷剂的流量 (4)2.2.2 冷水的流量 (5)2.3 传热计算 (5)2.3.1 估算传热面积和选管 (5)2.3.2 污垢热阻的确定 (5)2.3.3 管内换热系数的计算 (6)2.3.4 管外换热系数的计算 (6)2.3.5 传热系数k的计算 (6)2.3.6 校核传热面积 (7)2.4 流动阻力的计算 (8)2.5 结构计算 (8)2.5.1 换热管布置设计 (8)2.5.2 壳体设计计算 (9)2.5.3 校验换热管与管板结构的合理性 (9)2.5.4 管板尺寸设计 (9)2.5.6 分程隔板尺寸设计 (10)2.5.7 支座尺寸设计 (11)2.6 零部件结构尺寸设计 (11)2.6.1 支撑板 (11)2.6.2 垫片的选取 (11)2.6.3 螺栓 (12)2.6.4 连接管 (14)3 冷凝器的设计 (15)3.1 设计参数的确定 (15)3.2 热力计算 (15)3.2.1 制冷剂的流量 (15)3.2.2 冷媒水的流量 (16)3.3 传热计算 (16)3.3.1 估算传热面积和选管 (16)3.3.2 确定每流程管数Z，有效单管长l及流程数N (16)3.3.3 污垢热阻的确定 (17)3.3.4 管内换热系数的计算 (17)3.3.5 管外换热系数的计算 (17)3.3.6 传热系数k的计算 (18)3.3.7 校核传热面积 (19)3.4 流动阻力的计算 (19)3.5 结构计算 (19)3.5.1 换热管布置设计 (19)3.5.2 壳体设计计算 (20)3.5.3 校验换热管与管板结构的合理性 (20)3.5.4 管板尺寸设计 (20)3.5.5 封盖尺寸设计 (20)3.5.6 分程隔板尺寸设计 (20)3.6 零部件结构尺寸设计 (20)3.6.1 支撑板 (20)3.6.2 垫片的选取 (20)3.6.3 螺栓 (21)3.6.4 连接管 (20)4 压缩机及辅助设备的选型 (22)4.1 压缩机及其附件的选型 (22)4.1.1 压缩机初步选型 (22)4.2 油分离器选型 (23)4.3 节流装置选型 (23)4.4 干燥过滤器选型 (24)4.5 气液分离器选型 (24)4.6 温控阀选型 (25)5 机组的管路及系统设计 (25)5.1 制冷管道设计 (25)5.1.1 制冷压缩机吸气管道设计 (25)5.1.2 制冷压缩机排气管道设计 (26)5.1.3 冷凝器至蒸发器之间的管道设计 (26)5.2 系统设计 (27)5.2.1 引射泵回油系统 (27)5.2.2 系统配置 (27)5.3 制冷管道及测量仪表的安装 (29)5.3.1 常用的管材、管件和阀门 (29)5.3.2 测量仪表的安装 (29)5.4 制冷机组及管道的防腐与绝热 (29)5.4.1 制冷机组及管道的防护与涂漆 (29)5.4.2 制冷机组及管道的绝热材料与绝热结构 (29)6 自控系统设计 (29)6.1 自动控制方案 (29)6.1.1 自动控制概述 (29)6.1.2 机组运行参数控制方案 (30)6.1.3 水泵自动控制方案 (30)6.2 压缩机的自动控制 (30)6.2.1 压缩机控制方案 (30)6.2.2 起动型式 (30)6.2.3 能量调节 (31)6.2.4 自动保护 (32)6.3 机组运行参数的自动控制 (34)6.3.1 蒸发器供液量的自动控制 (34)6.3.2 蒸发压力和冷凝压力的自动控制 (34)6.3.3 制冷剂温度的自动控制 (35)结论 (36)参考文献 (37)致谢 (38)1 绪论1.1 制冷技术介绍制冷技术是国民经济各部门广泛应用的一门科学技术，目前主要应用于空气调节、工业生产、食品冷冻冷藏、医疗卫生及日常生活各个方面。
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冷水机组设计实例冷水机组设计储云霄 热能070221设计任务：中央空调用制冷量为50kW 的水冷螺杆式冷水机组，制冷剂R410a ⑴工况确定根据表4-7和表4-11等确定：冷媒水进口温度112s t =℃，出口温度27s t =℃，蒸发温度02t =℃； 冷却水进口温度132w t =℃，出口温度237w t =℃，冷凝温度40k t =℃；吸气温度7℃(采用热力膨胀阀时，蒸发器出口气体过热度3~5℃)，过冷度5℃（单级压缩系统中，节流前液体的过冷是在冷凝器中实现的，一般取过冷度为5℃）。
⑵热力计算制冷循环热力状态参数见表1，热力性能指标计算见表2。
表1 制冷循环的lgp-h 图及热力状态参数表2 热力性能指标计算⑶压缩机选择在实际工况所需冷负荷已知的情况下，螺杆压缩机理论输气量为244p V m h =。
据此选择开利涡普单螺杆压缩机，型号×××，该压缩机理论排气量为2p V m h =⨯⨯⨯。
此压缩机在实际工况下的制冷剂流量为：m q kg s '=⨯⨯⨯，实际工况下的制冷量为×××kW.。
相对误差为：∆=×××。
因此，此压缩机选择满足要求。
⑷蒸发器的设计计算 ① 蒸发器机构的初步规划本系统采用干式管壳蒸发器，结构初步规划如图1所示。
传热管选取ɸ12×1mm 铜管，管束按正三角形排列，管距取16mm ，壳体内径308i d mm =，流程数N=4，总管数Z=116，则每一流程平均管数Z m =29，管长L=1960mm ，折流板数N b =19,折流板间距S 1=130mm, S 2=85mm,管板厚32B mm δ=，折流板厚5b mm δ=，折流板上缺口高H 1=64mm ，折流板下缺口高H 2=59mm ，上缺口内含管数116b n =，下缺口内含管数214b n =，壳体直径附近含管数38b n =。
蒸发器外侧总面积:210(2) 3.14160.012429(1.9620.032)8.29m B A d NZ L m πδ=-=⨯⨯⨯⨯-⨯=有效传热面积:210(2) 3.14160.012429(1.9620.032190.005)7.88c m B b b A d NZ L N m πδδ=--=⨯⨯⨯⨯-⨯-⨯=② 计算管外水的换热系数用下标f 表示管外冷水的参数，首先计算平均水流速度u 1。
折流板平均间距S 为：12321820.13180.0850.199181b S S S m N +⨯+⨯===++横向流通面积：3230()[(0.308190.012)0.199]15.910c i b A S d n d m -=-=-⨯⨯=⨯ 横向流速为：330,,12502.410/()1000 4.187(127)v f f p f s s Q q m s c t t ρ-===⨯⋅-⨯⨯-3,32.4100.151/15.910v fc c q u m s A --⨯===⨯图1 蒸发器初步规划图折流板上下缺口面积为;222111010.00954b b i b A K D n d m π=-=222222010.00844b b i b A K D n d m π=-=其中，K b 为折流板缺口面积系数，按表2选取。
表2 折流板缺口面积折合系数K b上下缺口面积平均值：212()0.0092b b b A A A m =+=纵向流速为：,0.00240.27/0.009v f b bq u m s A === 横向截面上流速u c 与折流板缺口处的纵向流速u b 的几何平均值u 1为：10.2/u m s =冷冻水平均温度：12()/29.5f s s t t t =+=℃查表得，该温度下水的物性参数：Pr 9.693f =；0.5729/()f W m K λ=⋅；621.3310/f m s υ-=⨯；4192/()p c J kg K =⋅，在定性温度下雷诺数为：0Re 1815.6ff fd u υ==，则管外冷媒水侧表面传热系数为：0.60.330.60.33200.57290.22Re Pr 0.221815.69.6932005.7/()0.012ff f f W m K d λα==⨯⨯⨯=⋅ ③ 计算管内沸腾表面传热系数用下标w 表示管内制冷剂系数。
假设按内侧传热表面A i 计算的热流密度q>4000W/m ²(该假设将在后面检验)，则管内沸腾传热系数：0.60.20.257.8i mw iq v a d α=其中，a 是与制冷剂性质及蒸发温度有关的系数，见表3。
表3 系数a 值查得，a =0.0189 因为,22220.29127/()3.14160.0129444m ri m m i imq q v kg m s d d Z ππ====⋅⨯⨯ 则：0.60.20.20.60.60.20.212757.857.80.01897.2340.01i m w i q v a q q d α==⨯⨯= w α由q 确定。
④ 计算阻力及传热温差制冷剂饱和蒸汽流速为：22440.290.031784.05/29 3.14160.01m m i q u m s Z d ρπ⨯⨯''===''⨯⨯饱和蒸汽雷诺数为：4Re 7.710iu d υ''''==⨯''摩擦阻力系数为：0.250.3164Re 0.0190f -''== 制冷剂饱和蒸汽沿程阻力为：2211960110.01904 4.0514637.920.0120.03178ri l p fN u Pa d ρ''''''∆=-=⨯⨯-⨯⨯=两相流动制冷剂沿程阻力：l R rp p ε''∆=∆ 式中，R ε为两相流动时的阻力换算系数，与制冷剂种类和质量流速有关，对R410a 可按表4查取。
表4 两相流动R410a R ε值已知02t =℃时，332.58/kg m ρ''=，查表R ε=0.721 则：10555.7l R rp p ε''∆=∆= 实验表明，沿程阻力为总阻力的20%~50%，总阻力可写为：i p ∆=（2~5）l p ∆，本设计中，总阻力331.67i l p p kPa ∆=∆=对数平均温差：1210207.21lns s m s s t t t t t t t -∆==--℃ ⑤ 计算热流密度及传热系数10021111()()d d w i m f K d d R R d d δαλα=++++=330.611120.0011210.09100.045107.23410380112005.7q --⎛⎫⎛⎫+⨯⨯+⨯++⨯ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭=0.610.16590.00065445q+按内侧表面计算的热流密度与按外侧表面计算的热流密度关系为：200010.61217.21/0.1659100.00065445i m i i A d q q K t W m A d q ==∆=⨯⨯+ 用试凑法解方程得i q =53582/W m > 4000，假定成立。
则有：20004465/i i i i A dq q q W m A d === 2100211619.3/()11()()d d wi m fK W m K d d R R d d δαλα==⋅++++⑥ 计算传热面积根据q 0得所需传热面积206.3lcal Q F m q == 考虑到蒸发器出口处制冷剂过热度的影响，所需传热面积为21.27.6lreq lcal F F m ==与初步规划所定的有效传热面积相比，误差只有3.5%，故初步规划是合理的。
⑸冷凝器的设计计算 ① 管型选择选用ɸ16×1.5mm 的紫铜管轧制的低翅片管为内管，如图2所示。
其管型参数：翅节距S f =1.25mm ，翅厚t δ=0.223mm ，翅高h=1.5mm ，管内径d i =11mm ，翅根管面外径d b =12.86mm ，翅顶直径d t =15.86mm 。
每米管长各有关换热面积分别为：每米管长翅顶面积：2/0.0089/d t t f a d S m m πδ==图2 低翅片管的结构参数每米管长翅侧面积：222()0.1083/2t b f fd d a m m S π-==每米管长翅间管面面积：2()0.0332/b f t b fd S a m m S πδ-==每米管长管外总面积：20.1504/of d f b a a a a m m =++= ② 估算传热管总长假定按管外面积计算的热流密度为205050/W m Φ=,则应布置传热面积为：2011.8kof Q A m ==Φ 应布置的有效总管长为：78.4of ofA L m a ==③ 确定每流程管数Z ，有效单管长L 及流程数N定性温度34.5℃时，水的密度3994.20/kg m ρ=，比定压热容4179/()p c J kg K =⋅，则所需水量为：()321596000.00287/()994.241793732k v p w w Q q m s c t t ρ===-⨯⨯-取冷却水流速u=2m/s ，则每流程管数为220.0028710.93.14160.013244v i q Z d uπ===⨯⨯取整数11，并考虑到此冷凝器配用于螺杆压缩机组，选取2流程方案作为冷凝器结构设计依据。
④ 传热管布置排列及主体结构为使传热管排列有序及左右对称，共布置22根管，则每流程平均管数Z=11根，管内平均流速u=1.97m/s.取传热管有效单管长L=4m,则实际布置外冷凝器传热面积213.2of A m =。
传热管按正三角形排列，管板上相邻管孔中心距为2.5mm ，管数最多的一排管不在管体中心线上。
考虑最靠近壳体的传热管与壳体的距离不小于5mm ，则所需最小壳体内径为78mm ，根据无缝钢管规格，选用ɸ89×5mm 的无缝钢管作为壳体材料。
冷凝器采用管板外径与壳体外径相同的主体结构形式，管排布置及管板尺寸能够保证在管板周边上不均匀布置6个端盖螺钉孔以装配端盖，且能避免端盖内侧装配孔周边的密封面不致遮盖管孔，同时壳体内部留有一定空间起贮液作用。
⑤ 传热计算及所需传热面积确定 a. 水侧表面传热系数定性温度34.5m t =℃，水的热物性参数：620.75710/m s υ-=⨯；Pr 4.92f =；0.6257/()W m K λ=⋅ 因为61.960.011Re 28480100.75710i d uυ-⨯===>⨯，水在管内为湍流，水侧表面传热系数：0.80.42,0.023Re Pr 9059.8/()w i f fih W m K d λ==⋅ b. 氟利昂侧冷凝表面传热系数根据管排布置，管排修正系数计算：0.788n ε=。