冷水机组课程设计最终版.docx

Harbin Institute of Technology课程设计说明书（论文）课程名称：制冷空调设备与设计 设计题目：55KW冷水机设计 院 系：能源科学与工程学院班 级： 1102104 设计者： 学 号： 指导教师： 设计时间：2014年12月22日哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学课程设计任务书姓名： 院（系）：专业： 班 号：任务起止日期：2014年12月22日至2015年1月6日课程设计题目：55KW冷水机设计已知技术参数和设计要求：1、 冷负荷：55kw，2、 制冷剂:R22,3、 风冷冷凝器：进风干球温度：N35C出风干球温度：W43C4、 冷凝温度：50C5、 出水温度5C进水10C6、 环境温度35C工作计划安排：1、 2014年12月22日--26日完成热力计算和压缩机选型计算2、 2014年12月27日--2015年1月2日完成冷凝器器、蒸发器设计及计算3、 2015年1月3日--9日完成冷凝器简图和蒸发器简图同组设计者及分工：1、 第一组负责压缩机选型和冷凝器设计及计算、冷凝器设计简图2、 第二组负责热力计算和蒸发器设计计算和蒸发器设计简图*注：此任务书由课程设计指导教师填写目录第1章系统热力计算 11.1给定条件 11.2热力计算所对应的压焓图以及参数列表 11.3热力计算过程 1第2章压缩机选型 32.1压缩机概述 3第3章 蒸发器的设计与计算 33.1蒸发器概述 33.2设计方案确定 33.3设计条件确定 33.4制冷剂与载冷剂流量计算 33.5结构初步规划 43.6计算管外水的表面传热系数P 43.7计算管内沸腾表面换热系数2 53.8计算阻力及传热 63.9传热系数与热流密度 63.10计算传热面积 7第4章 冷凝器的设计与计算 84.1有关温度参数及冷凝热负荷确定 84.2翅片管簇结构参数选择及计算 84.3进行传热计算 94.4风机的选择计算 11参考文献 11第1章系统热力计算对冷水机组进行热力计算的目的是为了进一步确定设计冷凝器，蒸发器以及 压缩机选型所需要的技术参数。

1.1给定条件已知技术参数和设计要求：1、 冷负荷:55kw，2、 制冷剂：R22,3、 风冷冷凝器：进风干球温度：N35C出风干球温度：W43C4、 冷凝温度:50C5、 出水温度5C,进水10C,6、 环境温度35C另外，经过查阅《冷水机组标准与工程规范》确定了其他几个重要的参数， 蒸发器传热温差一般为2-3C，本设计取3C液体过热度为5C液体过冷度 为 5C1.2热力计算所对应的压焓图以及参数列表系统工作所对应的压焓图如下：图1-1系统压焓图查R22热力性质表［1］得各状态点的参数如下表:表3-1各状态点的参数列表点号P (MPa)t（Ch(kJ/kg)V(m3/kg)00.54240510.5474100.04821.970.945031.94526040.5422601.3热力计算过程1） 压力比：n2） 单位质量制冷量：L = ^19 = 3.52Po °-54(1-1)q0 = - h4 = 41°- 26°=15°kJ/kg (1-2)3）单位容积制冷量:=q° = _!51 = 3i25kJ/kg v1 °.°484) 理论比功：w = h — h = 45°- 410= 4°kJ/kg ° 2 1 5) 制冷系数：COP = % =150 = 3.75w 40 （1-3）（1-4）（1-5）6）冷凝器单位热负荷:q^ = h2 —七=450-260=190kJ/kg （1-6）7）所需工质流量:Q 55q =—0 = = 0.37kg/sm q0 150（1-7）8）冷凝器单位热负荷:q^ = h2 — «= 450-260=190kJ/kg （1-8）9）所需工质流量:Q 55=—0 =——=0.37kg/ s q0 15010)实际输气量：q = q - v = 0.37x0.048= 0.01776m/s s（1-9）（1-10）11）压缩机消耗的理论功率:p0 = q -w0 = 0.37<40 =14.8kW （1-11）12）冷凝器热负荷:Q =q -q^ =0.37x190=70.3kW （1 12）第2章压缩机选型2.1压缩机概述压缩机为制冷系统中的核心设备，只有通过它将电能转换为机械功，把低 温低压气态制冷剂压缩为高温高压气体，才能保证制冷的循环进行。

根据蒸气 压缩的原理，压缩机可分为容积型和速度型两种基本类型目前主要使用的是 容积型压缩机容积式压缩机靠改变工作腔的容积，将周期性吸入的定量气体 压缩主要分为两类：活塞式和回转式综合比较各厂家产品，本设计选择的是涡旋式压缩机根据循环参数，实际 输气量为0.01776 m3/s=63.9 ma/h;选择美国谷轮公司生产的ZR310KC-TWD-522 型号压缩机，压缩机额定功率为18.39kw，排气量71.43 ma/h第3章蒸发器的设计与计算3.1蒸发器概述对于制冷系统，蒸发器是一种吸热设备蒸发器的作用是利用液态制冷剂在 低压下蒸发（沸腾），转变为蒸气并吸收被冷却介质的热量，达到制冷目的因 此蒸发器是制冷系统中制取冷量的输出冷量的设备3.2设计方案确定采用壳管式干式蒸发器，顺流换热，制冷剂在管侧蒸发，载冷剂在壳侧被冷却，为提高载冷剂的流速以强化传热，壳侧一般装有折流板3.3设计条件确定制冷剂:R22载冷剂:水换热量:七二55kWi制冷剂:蒸发温度：七二2 °cP0 = 0.54Mpa 七=405KJ/kg进口：t = 2 cp4 = 0.54Mpa h4 = 260

55 0 = - Pc（ t K「t 水2） 1000 x 4.187 X （10-5）=7.165 x 10 -3m3/ s3.5结构初步规划[2]传热管选取812x 1mm的铜管，管束按正三角形排列，管距取16mm，隔 板槽两侧相邻管中心距Sn= 30mm，壳体内径D = 311mm，壳体壁厚& = 8mm，流 程数N=4，总管数Z=276，每流程平均管数3=69，管长L=1960mm，折流 板数N = 19，折流板间距* =130mm， s2 =85mm，管板厚度&B = 32mm，折流 板厚度七=5mm，上缺口高H1 = 64mm，下缺口高H2 = 59mm，上缺口管数 、=37根，下缺口管数nb2 = 33根，壳体直径附近的管数七=19根蒸发器外侧总面积：A =Kd NZ (L-2& )=3.14<0.012x4x69x(1.96-2x0.032)=19.72m1 0 m B实际有效传热面积：A =Kd NZ (L-2) -N& )=3.14<0.012k4x69x(1.96-2x0.032-19x0.005)=18.74m1 0 m B b b3. 6计算管外水的表面传热系数心s = 2* + 18s2 = 0 0895m 折流板平均间距：s=~~n^ - °-°895m横向流通面积：0= （D-nd/ =13.34x103m横向流速：u = % = 0.54m/sc折流板上缺口：A = K D 2 - n x 1 兀 d2 = 0.09 x 0.377 2 - 37 x 0.25 x 兀 x 0.012 2 = 8.6 x 10-3 m2 b1 b1 i b1 4 0折流板下缺口：A = K D 2 — n x1 兀 d 2 = 0.082 x 0.377 2 — 33 x 0.25 x兀 x 0.0122 = 7.9 x 10 -3 m 2 b2 b 2 i b 2 4。

= 2(A研 + Ab2) = 8.25 X 10-3m2纵向流速：\=土=0.87m /，b几何平均值："=Ju u = 0.69m/ s冷水平均温度： t = L (t +t )= 7.5 c1 2 水1 水2对应的运动粘度：匕=1.427x106m2/s在定性温度*下的雷诺数：Re、％* = 0：9X%12 = 58021 1 v 1.427x10-61所以管外水的表面传热系数:a = 0.22 土 Reo.6 Pro.33 = 0.22x ^^x 58020.6 x10.5&33 = 410刑 / (m2・K)1 《1 0.0123.7计算管内沸腾表面换热系数J假定按内表面计算的热流密度q. >4000/ /m2 (此假定将在后面检验) i则管内换热系数：a =57.8a号gt；2 d 0.2i式中 d, 换热管内径；a ——系数，查表4-2-1可得；gm——制冷剂质量流速每根管中R22的质量流量：q = % =装=0.00536g/sm，ri Z 69每根管中R22的质量流速:qg =—m^- = 68.25 kg / (m2 - s)m 吒一d 24 i本设计中制冷剂为R22，蒸发温度为2。

仁 故a取值0.02332则管内换热系数:a =57.8a q06gm2 d 0.2i=57.8x 0.02332x W 乂 68龙*20.010.2=7.878q 0.6 W / ( m 2 • °C )i3.8计算阻力及传热制冷剂饱和蒸气流速=―冬—=2.751 m 2/s p'Z 丸d2 24.814X69x丸 x0.012 m/ s蒸发器的蒸发温度：『2 C,据此从查表得R22的u〃 = 4.88 X10 -7 m 2 / s则制冷剂蒸气的雷诺数：Re〃 =必=27心里=0.564 x 105u" 4.88 x 10-7沿程阻力系数:0.3164 r= (Re' )0.250.3164(56400)3.25=0.0205饱和蒸气的沿程阻力：AP'' = fN《1 p'U”2 r d 2=0.0205 x 4 x ^60 x 1 x 22.59 x 2.751210 2=1373 Pa两相流动时制。