油空气调节用制冷技术

第五节 制冷机房的设计,主讲人：张姝建筑环境与设备工程教研室,1.了解制冷机房的设计任务 （1）空调用冷冻站：总制冷量，冷冻水供水、回水温度 （2）冷藏库制冷系统：冷藏量，冻结能力,第五节 制冷机房的设计,2、收集机房设计原始资料,（1）冷负荷资料：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,第五节 制冷机房的设计,3、确定制冷机房的总冷负荷Q0,应包括： 用户实际需要的制冷量由空调、制冷、工艺等方面提出制冷系统本身和供冷系统的冷损失量采用附加值计算A为冷损失附加系数： 直接供冷 A57间接供冷 A715 此外，还应了解全年负荷的变化规律，以便合理配置制冷压缩机台数与容量。,第五节 制冷机房的设计,4、确定系统形式和制冷剂种类,根据用户使用要求、冷负荷及其全年变化、当地能源供应等情况，比较制冷机房一次投资和全年运行费用，制定制冷机组类型，包括制冷方式、制冷剂种类、冷凝器冷却方式等： （1）制冷方式的确定：从单位制冷量消耗一次能源的角度看，电力驱动蒸气压缩式制冷机组比吸收式制冷机组能耗低。但对于当地电力供应紧张，或有热源可以利用，有余热废热场合，应优先选用吸收式制冷机组。 （2）选择空调用蒸气压缩式冷水机组时，单机名义工况制冷量>1758kW时，宜选用离心式；单机名义工况制冷量10541758kW时，宜选用螺杆式或离心式；单机名义工况制冷量116>700kW时，宜选用螺杆式或往复式；单机名义工况制冷量<700kW时，宜选用活塞式或涡旋式；,第五节 制冷机房的设计,4、确定系统形式和制冷剂种类,（3）制冷剂的确定 Q0350kw，大中型系统，间接供冷或对卫生安全无特殊要求时：宜用氨，冷藏冷冻； Q0350kw，中小型系统，直接供冷或对卫生安全有要求较高：宜用氟利昂，空调制冷。 (4) 系统形式的确定采用多台压缩机并联系统还是单机系统。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。 (5)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,第五节 制冷机房的设计,5、确定系统设计工况,(1) 冷凝温度:根据冷凝器的冷却方式和冷却介质的温度确定。对于立式、卧式壳管冷凝器等的冷凝温度一般比冷却水出口温度高24；对于风冷式冷凝器，冷凝温度与空气进口温度差取10 16；蒸发式冷凝器，其室外空气的设计湿球温度可按夏季室外平均每年不保证50h的湿球温度计算，蒸发式冷凝器的冷凝温度应比该设计湿球温度高5 10 . （2） 蒸发温度：应根据用户使用温度确定，一般情况下，蒸发温度比冷冻水供水温度低2 3 。空气调节用的直接蒸发式空气冷却器的蒸发温度比送风温度低6 8 .冷藏库用冷排管的蒸发温度一般比库温低5 10 ，库温越低，差值越小。 （3） 过冷温度：比冷凝温度低35 （4） 吸气温度：氨系统：过热度510氟系统：吸气温度15 （5）工况确定后，即可绘制压焓图，进行循环热力计算，为选设备提供原始数据,第五节 制冷机房的设计,6、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）压缩机制冷量计算选配压缩机：（三种方法） 由理论输气量计算 由冷量换算公式计算 由压缩机特性曲线确定 （3）压缩机轴功率的计算得出电机功率在选配电机,第五节 制冷机房的设计,7、选配冷凝器、蒸发器,（1） 选择类型： （2）计算冷凝器、蒸发器传热面积，计算后应加上1015的裕度，确定冷凝器、蒸发器型号 （3）计算换热介质（冷却水、冷冻水）用量，设计水系统,第五节 制冷机房的设计,8、选配制冷系统辅助设备,（1）油分离器 （2）贮液器 （3）集油器 （4）空气分离器 （5）紧急泄氨器 （6）过滤器和干燥器 （7）回热器,第五节 制冷机房的设计,9、制冷机房的布置,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。,第五节 制冷机房的设计,10、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,第五节 制冷机房的设计,11、工程制图,1. 设备布置平面图2.设备布置剖面图3. 制冷系统图,第五节 制冷机房的设计,第一节 吸收式制冷的基本原理,第一节 吸收式制冷的基本原理,2、吸收式制冷机的构成,3、制冷剂吸收剂溶液在吸收器中，吸收剂吸收制冷剂蒸气而形成的溶液称之为制冷剂 吸收剂溶液。(也称之为制冷剂吸收剂工质对)在吸收式制冷机中，吸收剂通常以二元溶液的形式参与循环，吸收剂溶液与制冷剂吸收剂溶液的区别在于前者所含制冷剂的浓度比后者低。常用的制冷剂吸收剂工质对：水溴化锂水氯化锂氨水,第一节 吸收式制冷的基本原理,二、吸收式制冷机的热力系数 1、吸收式制冷机热力系数的定义吸收式制冷机所制取的制冷量与所消耗的热量之比，即：式中：Ø0吸收式制冷机所制取的制冷量；Øk吸收式制冷机所消耗的热量。2、吸收式制冷机热力系数分析 (1)吸收式制冷系统与外界的能量交换,第一节 吸收式制冷的基本原理,第一节 吸收式制冷的基本原理,根据热力学第一定律：,假设： 该吸收式制冷循环是可逆的； 发生器热媒温度、蒸发温度、冷凝温度、环境温度均为常量。则：发生器热媒引起的熵增为：,蒸发器中被冷却物质引起的熵增为：,第一节 吸收式制冷的基本原理,周围环境引起的熵增为：,由热力学第二定律可知：系统引起外界总熵的变化应大于或等于 零，即：,将能量平衡方城代入上式，有：,第一节 吸收式制冷的基本原理,若忽略泵的功耗，则吸收式制冷机的热力系数为：,则吸收式制冷机的最大热力系数max为：,可见： 吸收式制冷机的最大热力系数等于工作在Tg与Te之间的卡诺循环的热效率与工作在T0和Te 之间的逆卡诺循环的制冷系数的乘积。 最大热力系数随热源温度的升高、环境温度的降低及被冷却介质温度的升高而增大。因此，可逆吸收式制冷循环可看成卡诺循环与逆卡诺循环构成的联合循环 ，如右图所示。故吸收式制冷与由热机驱动的压缩式制冷机相比，只要外界的温度条件相同，二者的理想的最大热力系数是相同的。压缩式制冷机的制冷系数应乘以驱动压缩机的动力装置的热效率后，才能与吸收式制冷机的热力系数相比。,第一节 吸收式制冷的基本原理,第二节 二元溶液的特性,在吸收式制冷循环中，制冷剂吸收剂工质对(二元混合物)的特 性是关键问题，工质对的特性受溶液浓度的影响。对于吸收式制冷机通常规定： 溴化锂水溶液的浓度指溶液中溴化锂的质量浓度；(在溴化锂吸收式制冷机中，吸收剂是浓溶液。) 氨水溶液的浓度指溶液中氨的质量浓度。(在氨吸收式制冷机中，吸收剂是稀溶液。),一、压缩-冷凝机组压缩-冷凝机组是将压缩机、冷凝器等组成一个整体，它可与节流机构及各种类型的蒸发器组成制冷系统。常用作冷库的冷源。,第四节 制冷机组,二、冷水机组冷水机组是将压缩机、冷凝器、节流机构、蒸发器、辅助设备及自控元件等组装成一个整体，直接为空调工程提供冷冻水的制冷机组，简称为冷水机组，它们多数采用氟利昂为工质，下面分别介绍几种常用的压缩式空调用冷水机组。,1.活塞式冷水机组冷水机组中以活塞式压缩机为主机的称为活塞式冷水机组。活塞式冷水机组的压缩机、蒸发器，冷凝器和节流机构等设备，都组装在一起，安装在一个机座上，其连接管路已在制造厂完成了装配，因此用户只需在现场连接电气线路及外接水管（包括冷却水管路和冷冻水管路），并进行必要的管道保温，即可投入运转。 常用的制冷剂为R22, 也有用R134a、R407c等替代工质的机型。,第四节 制冷机组,二、冷水机组,根据机组配用冷凝器的冷却介质的不同，活塞式冷水机组又可分为水冷和风冷的两种。根据机组所配压缩机的数量不同，又可分为单机头活塞式冷水机组和多机头活塞式冷水机组。活塞式冷水机组常采用多机头机组，通过启停压缩机的方法实现冷量调节。,活塞式冷水机组具有结构紧凑、占地面积小、安装快、操作简单和管理方便等优点。在空调工况制冷量小于580kW的中小冷量范围内，活塞式冷水机组有广泛的应用。,1.活塞式冷水机组,第四节 制冷机组,第四节 制冷机组,第四节 制冷机组,2.螺杆式冷水机组 以各种型式的螺杆式压缩机为主机的冷水机组，称为螺杆式冷水机组。它是由螺杆式制冷压缩机、冷凝器、蒸发器、节流装置、油泵、电气控制箱以及其它控制元件等组成的组装式制冷系统。螺杆式冷水机组具有结构紧凑、运转平稳、操作简便、冷量无级调节、体积小、重量轻及占地面积小等优点。螺杆压缩机润滑油系统比较复杂，需要采用高效两级甚至多级油分离器，还要考虑装设油冷却器和油过滤器。螺杆式冷水机组制冷剂通常为R22，也有R134a、R407c等替代工质的机型，空调工况冷量范围约为1211119kW之间。,第四节 制冷机组,3.离心式冷水机组以离心式制冷压缩机为主机的冷水机组，称为离心式冷水机组。目前使用有单级压缩离心式冷水机组和两级压缩离心式冷水机组。离心式冷水机组适用于大中型建筑物，如宾馆、剧院、办公楼等舒适性空调制冷，以及纺织、化工、仪表、电子等工业所需的生产性空调制冷，也可为某些工业生产提供工艺用冷水。,第四节 制冷机组,图4-49 离心式冷水机组外形 1-压缩机 2-冷凝器 3-蒸发器 4-滤油器 5-油冷却器 6-油箱 7-电动机 8-油泵 9-增速箱,图4-50 离心式冷水机组制冷系统示意图 1-离心式压缩机 2-蒸发器 3-冷凝器 4-高压浮球阀 5-活塞式压缩机 6-油分离器 7-气液分离器 8-放空气阀 9-干燥器 10-油箱 11-油过滤器 12-油冷却器 13-油泵,系统中设有制冷剂回收装置，因为离心式冷水机组的系统比较庞大，管路也较复杂，不能用离心式压缩机本身对制冷系统进行试压、试漏、抽真空和对系统中空气排除及制冷剂的回收等，因此要设置一套抽气回收装置。作用：(1)可以代替真空泵对制冷系统抽真空。(2)在没有高压气源的情况下，可作为机组在充氟利昂前试漏时的加压设备。(3)用于排除漏入系统的空气和回收混合气体中的制冷剂，这是它的主要用途。,图4-50为单级离心式冷水机组制冷系统示意图。它主要由单级离心式压缩机（包括增速器与电动机）、冷凝器、高压浮球阀、蒸发器、制冷剂回收装置（包括活塞式压缩机、油分离器、气液分离器、放空气阀）、干燥器、油箱、油泵、油冷却器以及其它控制器件所组成。,3.离心式冷水机组,第四节 制冷机组,离心式压缩机的结构及工作特性，它的输气量一般希望不小于2500m3/h。因此离心式冷水机组适用于较大的制冷量，单机容量通常在581.4kW（50×104kcal）以上。目前最大的离心式冷水机组的制冷量可达35000kW（3000×104kcal/h）。以前主要采用R11和R12，目前大多采用R123和R134a，也有采用R22的机型。,