制冷原理与装置课程设计（样本）.docx

本文格式为Word版，下载可任意编辑制冷原理与装置课程设计（样本） 设计计算说明书 一、设计任务 武汉市某大型制药集团，一、二合成原料车间，全天候运行，分别需要－10℃的冷量1200KW，试设计冷冻站得志供冷 二、设计依据 GB 50072—2022，GB 50274—98 三、设计内容 3.1制冷剂确实定 对于本大中型制冷系统通常用氨与R12，R22主要替代物作制冷剂 下表是氨与R12，R22主要替代物的评价对比 表3-1 NH3、R12、R22性能对比 工程 毒性 可燃性 泄露易察觉 每1KW制冷量投资 每1KW制冷量运转费用 服务费用 价格 GWP R717 很差 中 优 中 优 良 优 优 R290 良 良 差 中 良 中 中 良 R134a 良 优 差 差 良 中 差 差 R407c 良 良 差 良 良 中 很差 很差 氨是一种广泛使用的中温制冷剂，它的主要优点： 1. 标准蒸发温度低（-33.4℃），在冷凝器和蒸发器中的压力适中； 2. 单位容积制冷量大导热系数大，蒸发潜热大（-15℃时的蒸发潜热是R-12的8.112 1 倍，R-22的6.104倍），可实现冷凝器等设备的小型化，节省材料； 3. 节流损失小，易溶与水，形成氨水溶液，在普遍低温下，不会有水析出而造成冰堵； 4. 氨有特殊气味，一旦泄露很轻易被察觉； 5. 对环境无害，不会破坏臭氧层（ODP=0），不会造成温室效应（GWP=0）； 6. 价格低廉，易获得。

但是，氨在矿物油中的溶解度很小，因此氨制冷剂管道及换热器的传热面上会积有油膜，影响传热效果氨液的密度比矿物油小，在贮液筒和蒸发器中，油会沉积在下部，需要定期排放氨的绝热指数较高，因此在高压片面的安好性要求很高氨对钢铁不起腐蚀作用，但当含有水分时将要腐蚀锌，铜，青铜及其他铜合金只有磷青铜不被腐蚀，因此在氨制冷机中不用铜和铜合金（磷青铜除外）材料，只有那些连杆衬套，密封环等零件才允许使用高锡磷青铜 虽然在650℃下氨燃烧，但假设没有外部供给大量热量的处境下，氨很难燃烧或爆炸，如在日本的历次地震中制冷装置虽遭到破坏，但没有发生火灾或爆炸所以不少专家认为以往对氨的危害性估计过高 世界环保组织认为，目前用来替代冰箱及小型冷藏库制冷剂CFCs和HCFCs的物质绝大片面是人工合成制冷剂，虽然它们的ODP=0，但GWP不能完全使人合意随着时间的推移，这些物质也会遇到和CFCs，HCFCs同样的问题因此环保组织梦想使用自然界中存在的物质作CFCs和HCFCs的替代物一步到位，而不是新的人工合成物质氨便是环保组织推举用作制冷剂替代的主要物质之一氨做制冷剂的历史已很长了，它具有很好的热物性，是一种成熟的制冷剂，所剩下的只是要解决它的使用安好性的问题。

综上所述：本系统中采用氨作为制冷剂 3.2载冷剂确实定 常用的载冷剂有水，盐水和有机化合物及其水溶液三类由于本系统的蒸发温度为 -25℃，而水不能用于低于0℃以下的系统在有机化合物及盐水溶液这类载冷剂中以乙二醇 水溶液和氯化钠、氯化钙水溶液最常用对于盐水、乙二醇水溶液和氯化钙水溶液，盐水和氯化钙水溶液价格低廉，便于获得，较盐水，氯化钙水溶液的腐蚀性小得多，乙二醇水溶液虽无腐蚀性，但较盐水和氯化钙水溶液其价格昂贵好多综合考虑，本系统最适合选氯化钙水溶液为载冷剂 2 3.3供液方式确实定 本系统采用氨泵供液方式，主要是基于以下几方面因素： 1. 蒸发器的热交换效率提高，由于流量数倍与蒸发量，流速较高，使制冷剂蒸汽和雾状液滴在管道中心滚动，而把液体压向管道壁面贴附管壁滚动，形成“雾状流”，提高了蒸发器内外观润湿面积由于液体的冲刷，减轻了润滑油对管壁的污染程度，使蒸发器换热面积对比充分的发挥利用，相应的提高了蒸发器的换热量其制冷效率比直接膨胀供液提高25%—30% 2. 低压循环桶到压缩机的回气管距离很短，蒸汽的压力损失小，压缩机吸气口的蒸汽过热度亦小，因此提高了压缩机的制冷效率。

3. 操作简便，供液量受库房热负荷变化的影响对比小，因而不必经常调整节流阀氨泵设置的位置只要得志氨泵吸入的净正吸入压力的要求就可以了，不需要另建楼阁由于全体制冷设备都集中在一起，操作操纵都较便当 4. 融霜操作时间短，低压循环桶可兼作排液桶使用，融霜时可将蒸发器内的液体直接排入循环桶融霜完毕，启动氨泵就可以回复供液，能使库温很快降下来 3.4主要工作参数确实定 3.4.1冷凝温度 立式、卧式、淋浇式冷凝器的冷却介质主要是冷却水，常以下式确定冷凝温度 tk?t1?t22??t 式中 tk——冷凝温度，单位℃； t1——冷凝器进水温度，单位℃； t2——冷凝器出口温度，单位℃立式冷凝器的t2?t1?(1.5~3)℃，卧式冷凝 器的t2?t1?(4~6)℃，淋浇式冷凝器的t2?t1?(2~3)℃一般处境下， t1?30℃取较小值，t1?20℃取较大值； ?t——温差，单位℃水冷式氨制冷系统中，?t一般取5~7℃；氟系统中，?t 3 取7~8℃t1高时取小值，t1大时取大值 3.4.2冷凝器进出口水温确实定 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 ts?28.2℃ 对于自然通风冷却塔，有： t2?ts??t ''式中 t2'——出冷却塔水的温度，单位℃； ?t——冷却幅高，单位℃。

目前使用的冷却塔其冷却幅高?t?3~5℃ ''3.4.3蒸发温度确实定 合成原料车间要求恒温－10℃系统取CaCl2水溶液，其传热温差为4~6℃ 采用卧式满液式蒸发器，有： tz2=t-(4~6)℃ tz1=tz2-(5~7)℃ t0=tz1?tz22??t 式中 tz2——载冷剂出蒸发器温度，单位℃； t——合成原料间要求的温度，单位℃t??10℃； tz1——载冷剂进蒸发器温度，单位℃； ?t——温差，单位℃t一般取5~7℃ 3.4.4中间最正确温度确实定 在温度范围为?40~?40℃以内的氨制冷系统中，可用拉塞阅历公式来确定最正确中间温度 tm?0.4tk?0.6t0?3℃ 4 式中 tm——最正确中间温度，单位℃； tk——冷凝温度，单位℃； t0——蒸发温度，单位℃ 3.4.5过冷温度确实定 对于双级压缩系统，过冷度比中间温度高3~5℃，即 tg?tm?(3~5)℃ 式中 tg——过冷温度，单位℃； tm——最正确中间温度，单位℃ 3.4.6吸气温度确实定 吸气温度可由氨用压缩机所允许的吸气温度表确定，氨用压缩机所允许的吸气温度表见表3-2。

表3-2 氨用压缩机所允许吸气温度 蒸发温度t0（℃） 吸气温度tx（℃） 5 10 10 1 -5 -4 -10 -7 -15 -10 -20 -16 -25 -16 -28 -18 -30 -19 -33 -21 -40 -25 3.4.7主要工作参数的数值计算 表3-3 主要工作参数的计算 序号 1 工程 武汉地区夏季室外平均每年比保计算公式 —— 结果 28.2 备注 查《制冷工程设计手册》可得 证50h的湿球温度（℃） 2 3 冷凝器进水温度（℃） 冷凝器出水温度（℃） t1?t2?ts??t ''31.2 32.7 36.95?t'?3℃ t2?t1?(1.5~3)℃ t1?t22t1?30℃取1.5℃ 4 冷凝温度（℃） tk???t ≈37 t1高时取小值5 5 — 7 —。