制冷机房课程设计

石家庄铁道大学四方学院课程设计

冷冻机房设计

2012届电气工程系

专业: 建筑环境与设备工程

学号: xxxxxxxxx

学生姓名: x x x

指导教师: x x x

完成日期 2011年7 月7日

目录

第一章设计任务 (3)

1.1建筑资料 (3)

1.2设计任务 (3)

1.3设计步骤 (3)

第二章制冷机房 (4)

2.1制冷机房的位置选择 (4)

2.2冷水机组的选择 (4)

2.2.1 冷水机组的装机容量 (5)

2.2.2 冷水机组的台数 (5)

2.2.3 冷水机组的类型 (5)

2.3冷却塔的选择 (6)

2.4水泵的选择 (6)

2.4.1 冷冻水泵的选择 (6)

2.4.2 冷却水泵的选择 (7)

2.5补水定压装置的选择 (7)

2.6分集水器的选择 (8)

2.7水处理设备的选择 (9)

2.7.1 软水器和软化水箱 (9)

2.7.2 水处理仪 (9)

第三章水力计算 (10)

3.1沿程阻力 (10)

3.2局部阻力 (10)

3.3总阻力 (10)

3.4水力计算 (10)

3.5水力计算表格 (11)

第一章设计任务

1.1建筑资料

机房为370砖墙，内净尺寸12×15m，屋顶标高6m，净高4.8m，房门1.8×2.5m。

1.2 设计任务

石家庄市某建筑空调设计冷负荷1450kW，需要提供7℃/12℃空调冷水，制冷机房外侧冷冻水系统阻力0.15MPa,建筑物高度22.5m，空调面积8500m2，据此条件对制冷机房进行设计。

1.3设计步骤

查阅资料，确定制冷机房设计冷负荷

(1)选择定型冷水机组并确定台数

定型冷水机组有风冷冷水机组和水冷冷水机组两大类，水冷冷水机组又有蒸汽压缩式冷水机组和吸收式冷水机组两种，通过技术经济分析确定所选用的冷水机组种类。

(2)选择冷却塔

材质推荐使用玻璃钢，注意冷却塔的设计条件应与冷水机组匹配，否则应进行修正。

(3)布置冷却水管道、冷冻水管道

确定管径，并进行阻力计算，选择过滤器、电子水处理仪、集水器、分水器(用户4个环路)等。

(4)选择冷却水泵和冷冻水泵

根据流量和扬程进行确定，并考虑备用泵。

(5)选择确定定压补水设备

(6)编写设计计算说明书

(7)绘制机房平面图、系统图和局部详图

第二章制冷机房

制冷机房是整个中央空调系统的冷(热)源中心,同时又是整个中央空调系统的控制调节中心。

中央机房一般由冷水机组、冷水泵、冷却水泵、集水缸、分水缸和控制屏、换热器等装置组成。

2.1 制冷机房的位置选择

制冷机房通常靠近空调机房，氟利昂制冷设备可以设置在空调机房内，规模小的制冷机房一般附设在其他建筑内，规模较大的制冷机房(特别是氨制冷机房)宜单独修建。制冷机房应设置在靠近空气调节负荷中心，一般应充分利用建筑物的地下室。对于超高层建筑，也可设在设备层或屋顶上。由于条件所限不宜设在地下室时，也可以设在裙房或与主建筑分开独立设置。

本设计中采用氟利昂制冷设备，因本工程中有地下室可利用故为节省空间，制冷机房设置在地下室二层。

2.2 冷水机组的选择

冷水机组是整个空调系统的心脏，为整个系统提供冷水且关系到整个空调系统的日常运行情况。因此空调系统冷水机组的选择是一个很重要的过程。

一般在选择制冷机时应考虑以下几方面的因素。

机组性能、规格适合使用要求。如供冷温度、单机制冷量、设备承压能力等。

能源及能耗供应方便和经济。如电源、热泵或油、气源供应的可能性，电、热、冷综合利用的可能性、经济性。

对周围环境危害的影响要小。如噪声、振动的影响范围；所用制冷剂的毒性、安全性对周围环境的危害程度；ODP值和GWP值要小。

运行可靠、操作围护方便，以及一次性投资和经常运行费用的综合分析比较，对企业的经济效益高，社会效益好。

所以，选择何种制冷机，应根据项目的具体情况及条件进行综合分析比较。

2.2.1 冷水机组的装机容量

本设计中的冷水系统是间接式系统，系统冷负荷总计1450kW，对其冷负荷附加至1.2。冷水机组的负荷为

Q=1.1×1450=1595kW

2.2.2 冷水机组的台数

制冷机组一般以选用2~4台为宜，中小型规模宜选用2台，较大型可选用3台，特大型可选用4台。机组之间要考虑其互为备用和轮换使用的可能性。同一站房内可采用不同类型、不同容量的机组搭配的组合式方案，以节约能耗。并联运行的机组中至少应选择一台自动化程度较高，调节性能较好，能保证部分负荷下能高效运行的机组。选择活塞式冷水机组时，宜优先选用多机头自动联控的冷水机组[4]。

综合考虑本设计选用两台冷水机组，每台装机容量为798kW。

2.2.3 冷水机组的类型

常用的冷水机组有压缩式和吸收式。其中压缩式制冷机组又分为离心式、活塞式和螺杆式。

考虑到本工程中没有较为方便余热可供利用故本设计选用电动压缩式冷水机组。

冷水机组的冷却方式有风冷冷却和水冷冷却两种方式。风冷冷水机组宜用于干球温度较低或昼夜温差较大，缺乏水源地区的中小型空调制冷系统[2]。故本设计采用水冷冷水机组。

螺杆式冷水机组还具有结构简单、紧凑、重量轻、易损件少，可靠性高，维修周期长；在低蒸发温度或高压缩比工况下仍可单机压缩；采用滑阀装置，制冷量可在10~100%范围内进行无极调节，并可在无负荷条件下启动；对湿行程不敏感，当时蒸汽或少量液体进入机内，没有液击的危险；排气温度低，主要由油温控制，对基础要求通常不需要采用隔振措施等。

参考麦克维尔单螺杆式冷水机组的样本，本设计选则的机组型PFS-240.2。其性能参数如下：

表2-1 PFS-240.2机组技术参数

制冷量(kW) 冷冻水流量

(l/s)

冷冻水压降

(kPa)

冷却水流量

(l/s)

冷却水压降

(kPa)

制冷剂

833.5 39.9 24.3 46.7 27.4 R134a

2.3 冷却塔的选择

冷却塔是制冷系统中将热量转移到大气的设备，选用时应根据其热工性能和周围环境对噪声、漂水等方面的要求总和分析比较。常用的冷却塔有玻璃钢和钢筋混凝土两种。玻璃钢冷却塔具有冷效高，占地面积小，轻巧，节能等优点，目前应用广泛[6]。

中小型制冷剂的冷却水量一般在65~500m3/h之间，在冷却塔系列中属于中等水量，而逆流式冷却塔热交换率高于横流式，故多选用逆流式冷却塔[2]。

因此本设计采用逆流式玻璃钢冷却塔，将冷却塔防置在屋顶。

根据选用的冷水机组得出其冷却水量为46.7l/s，即168.12m3/h。据此参照宜兴市裕泰华有限公司的电子样本，本设计选用型号为DBNL3-200低噪声型逆流玻璃钢冷却塔。其技术参数如下：

表2-2 DBNL3-200低噪声型逆流式玻璃钢冷却塔技术参数

冷却水量(m3/h) 风量(m3/h) 进水压压力(104Pa) 电机功率(kW) 直径(m) 200 112000 3.01 5.5 2.8

2.4水泵的选择

2.4.1 冷冻水泵的选择

泵的选择应依据泵的流量和扬程进行选择，对于一次冷水泵的流量应为所对应的冷水机组的冷水量，并附加5%~10%的富裕量。泵的台数应按冷水机组的个数一一对应。闭式循环一次泵的扬程为管路、管件阻力、冷水机组的蒸发器和末端设备的表冷器阻力之和，并应附加5%~10%的富裕量。

本设计中有两台冷水机组，故选用两台冷冻水水泵。单机冷水机组的冷水量为39.9l/s即143.64 m3/h考虑附加5%，则每台泵的流量为Q=1.05×143.64=150.8m3/h

本设计中最不利环路的损失150kPa，冷水机组蒸发器的损失为24.3kPa，机房的损失为46.7 kPa，考虑附加10%，则水泵的扬程为

H=1.1×(150+46.7+24.3)=243.1 kPa

即泵的扬程为24.31m水柱

参照广州恒星冷冻机械制造有限公司的电子样本，本设计选用的冷却水泵的型号为HD150-50，两台使用，一台备用，其技术参数如下

表2-3 HD150-50A型水泵技术参数

流量(m3/h) 扬程(m) 效率(%) 电机功率(kW) 转速(r/min) 必需汽蚀余量(m)

2 0 2.8

2.4.2 冷却水泵的选择

冷却水泵的台数宜按冷水机组一一对应，流量应按冷水机组技术资料确定，并附加5%~10%的富裕量。冷却水泵的扬程由冷却水系统阻力(管道、管件、冷凝器阻力之和)，冷却塔积水盘水位(设置冷却水箱时为水箱最低水位)至冷却塔布水器的高差，冷却塔布水器所需压力组成，并附加5%~10%的富裕量[1]。

本设计选用两台冷却水泵，单机冷水机组的冷却水流量为46.7l/s ，即168.12 m3/h ，考虑5%的附加，则每台泵的流量为

Q=1.05×168.12=176.53m 3/h

冷却水系统的阻力为24.3 kPa ，冷凝器阻力为27.4 kPa ，冷却塔进水压力为30.5 kPa ，冷却塔积水盘至布水器的高差为3.5m ，考虑泵扬程附加10%，则冷却泵的扬程为

H=1.1×(24.3+27.4+30.5+35)=128.92 kPa

即12.89m 水柱，参照广州恒星冷冻机械制造有限公司的电子样本，本设计选用的冷却水泵的型号为HD150-32，其技术参数如下：

表2-4 HD150-32型水泵技术参数

流量(m3/h)

扬程(m)

效率(%)

电机功率(kW)

转速(r/min)

必需汽蚀余量(m)

200

32

77

22.63

1480

4.5

2.5 补水定压装置的选择

(1)一般采用开式膨胀水箱定压方式。膨胀水箱的有效容积为膨胀水量p V

与调节水量t V

之和。

膨胀水量p V

=α×V c ×Δt

式中， α——水的膨胀系数，取0.0005；

C V

——系统水容量（L ）；

t ?

——水的平均温差，冷水取15℃，热水取45℃。

估算时膨胀量p V

：冷水约0.1L/kW ；热水取0.3L/kW

调节水量t V

为补水泵3min 的流量，且保持水箱调节水位不小于200mm ；

最次水位应高于系统最高点0.5m 以上

膨胀管应接在循环泵吸入侧总管上，膨胀管上不应有任何截断装置 ，膨胀管按下表确定

表2-5 膨胀管的选取

系统冷负荷（kW ） <350

350～1800

1801～3500

3501～7000

>7000

膨胀管（DN ）

20

25

40

50

70

(2)当采用开式膨胀水箱有困难时，可设置闭式隔膜膨胀水罐或补水泵变频定压方式。

(3)系统的小时泄漏量为系统水容量的1%,系统补水量取系统水容量的2%，全空气冷冻水系统的系统水容量为0.40~0.55l/m2 ，取1，则水容量为

L=1×8500=8500L 系统补水量为 Q=8500×2%=170l/h 即0.17m 3/h

补水点宜设在循环水泵的吸入段，补水泵流量取补水量的2.5~5倍，补水泵的扬程应比系统静止时的补水点压力高30—50KPa 。取补水量的3倍则补水泵的流量为

Q=3×0.13=0.39 m3/h 扬程为 H=22.5+4=26.5m

开式膨胀水箱的有效容积为0.106m 3 对于闭式膨胀水箱，总容积为

)1β-=t V V (2-1)

式中，

t

V ——调节水量，取补水泵3min 的水量 β——系数一般取0.65~0.85，

取β=0.7，则 V=0.52/20/(1-0.7)=0.087 m3

参照陕西三维能源设备有限公司的样本，选取落地式膨胀水箱的型号为GSP0.8×1-40×2×3，其相关参数如下：

表6-7 GSP0.8×1-40×2×3型落地式膨胀水箱参数

泵流量(m3/h)

泵扬程(m)

调节容积(m3)

供水管径 6.2

35

0.4

DN89

2.6 分集水器的选择

分水器起到向各分路分配水流量的作用。集水器起到由各分路、环路汇集水流量的作用。分水器和集水器是为了便于连接各个水环路的并联管道而设置的，起到均压作用，以使流量分配均匀。分集水器的直径应按总流量通过时的断面流速(0.5~1.0m/s)初选，并应大于最大接管开口直径的2倍。