扬州大学本科生课程设计目录设计任务- 1 -1、系统冷负荷的确定- 2 -2、方案的确定- 3 -2.1制冷方案的确定- 3 -2.2供冷方案的确定- 3 -2.3排热方案的确定- 3 -3、制冷设备的选择- 4 -3.1制冷机类型的选择- 4 -3.2制冷机型号、容量、台数的确定- 4 -4、冷却塔的选择- 6 -4.1确定冷却水供应系统的型式- 6 -4.2确定冷却塔的型式、容量、台数- 6 -5、冷冻水、冷却水系统设计计算及水泵的选择- 7 -5.1确定冷冻水、冷却水系统的流量、布置管路- 7 -5.2确定冷冻水、冷却水系统各管段的管径并进行阻力计算- 7 -5.3冷冻水、冷却水系统循环水泵的选择- 9 -5.4冷却水系统补水量的计算- 10 -6、其他设备的选择- 11 -7、制冷设备和管道的保温- 12 -7.1需要保温的设备和管道- 12 -7.2保温材料的选择- 12 -7.3保温层厚度的确定- 13 -7.4保温结构的做法- 14 -8、制冷机房的通风- 15 -8.1机房通风的规定- 15 -8.2机房通风的计算- 15 -9、设计总结- 16 -参考文献- 17 -设计任务一、设计题目 扬州市某公共建筑空调用冷源工程设计二、设计目的本课程设计是制冷技术课程的重要教学环节之一，通过这一环节达到了解常规空调用冷源设计的内容、程序和基本原则，学习设计计算的基本步骤和方法，巩固制冷技术课程的理论知识，熟悉相关的规范，培养独立工作能力和解决实际工程问题的能力。三、设计内容和要求整个设计要求完成扬州市某公共建筑空调用冷冻站的全部设计，内容包括:制冷设备选型、容量大小、水力计算、水泵选择、保温材料及厚度的确定等，做到经济合理，满足冷量的要求；应将设计成果整理成设计计算说明书，其中包括：原始资料、设计方案、计算公式、数据来源、设备类型、主要设备材料表；设计成果还应能用工程图纸表达出来,要求绘出该冷冻站的平面布置图、有关的剖面图及系统原理图。四、设计原始资料1. 某公共建筑需要的冷量：已知该冷冻站为某公共建筑（办公楼、旅馆等）提供空调用冷源，该建筑物所需要的夏季空调总冷负荷（包括新风和室内冷负荷），按所服务的（同时使用的）各空气调节区（或房间）逐时冷负荷的综合最大值（即该建筑各空气调节区或各空调房间的冷负荷逐时进行叠加，以某时刻出现的最大值即为逐时冷负荷的综合最大值）为：1200KW（分水器末端装置集水器之间压差为16.5mH20）。设空调风系统可以用最大送风温差送风，即可以直接用露点温度送风。2.设计参数：末端空气处理设备要求空调设计工况下冷冻水供水温度为7,回水温度为12。3.末端水路分区：该公共建筑空调末端水系统（即分水器末端装置集水器）共分为三路，分别供标准层风机盘管、标准层新风机组和公共部分的柜式空气处理机组，各末端水路的冷量分配比例大约为：45%（盘管）：25%（新风）:30%（公共）。4.夏季室外气象参数见室外气象参数资料集: 夏季空调室外计算干球温度：32.8，夏季空调室外计算湿球温度28.5，累年最热月月平均室外空气温度：27.9，最热月月平均室外空气计算相对湿度：85%，夏季室外平均风速：3.0（m/s ）；五、设计任务完成扬州市某公共建筑空调用冷源工程设计，具体包括：（1）冷冻站冷负荷总容量大小的确定；（2）制冷、供冷方案、制冷机排热方案的设计；（3）制冷机类型的选择及型号、台数的确定；（4）冷却水系统的设计及计算； （5）冷冻水系统的设计及计算；（6）膨胀水箱、分、集水器及保持水质的水处理设备等辅助设备的选择和确定；（7）制冷设备和管道的保温设计计算。1、系统冷负荷的确定空调冷源设备需要提供的的总供冷量（即制冷系统负荷）应以夏季同时使用的各空气调节区（或房间）空调冷负荷（包括新风和室内冷负荷）的累计值为基础，由任务书可知，该公用建筑逐时冷负荷累加值最大值为1200KW，加上其它热量形成的冷负荷，这里主要是：（1）通风机机械能转变为热量、风管温升、漏风等引起的附加冷负荷，风系统的冷量附加以附加系数K1表示，一般取： K1=5%-10%；（2）水泵机械能转变为热量、冷冻水管温升等引起的附加冷负荷（即：间接制冷系统的冷损失），简言之：水系统的冷量附加，以附加系数K2表示，一般取： K2=7%-15%；（3）冷热抵消引起的附加冷负荷：因为采用露点送风，K3=0。所以，系统总制冷量为：Q总=（1+ K1）（1+ K2）（1+ K3）Qc=1.11.111200=1452KW。2、方案的确定2.1制冷方案的确定根据文献参考文献5 P141空调系统的冷源应首先采用天然冷源。当无条件采用天然冷源时，可采用人工冷源。当采用人工冷源时，制冷方式的选择应根据建筑物的性质、制冷容量、供水温度、电源、热源和水源等情况，通过技术经济比较确定。民用建筑应采用电动压缩式和溴化锂吸收式制冷机组。因此，本工程拟采用电动压缩式或溴化锂吸收式制冷机组作为本工程的制冷设备。2.2供冷方案的确定冷冻水环路：在制冷机房，经制冷设备产生的7冷冻水通过冷冻水供水管到达分水器，通过分水器分成三路：分别送往公用建筑的标准层风机盘管、标准层新风机组和公用部分的柜式空气处理机组，经过公用建筑的空调末端装置对空气进行冷却去湿处理后， 冷冻水升温为12的回水，回到集水器，经集水器后通过空调循环水泵（即：冷冻水泵）升压经回水管返回冷水机组，通过制冷机中的蒸发器与制冷剂换热实现降温过程，产生7冷冻水再送出，如此周而复始地循环。2.3排热方案的确定按冷凝器的排热方式分，制冷机的排热可分为：水冷式、空气冷却式、蒸发式和淋激式等。据参考文献5 P156水源充足的地区应采用水冷冷凝器，由冷却塔循环供水；当干球温度较低，缺乏水源的地区，或不便采用水冷却的中小型制冷系统，可采用风冷式冷凝器；当湿球温度较低、水源不足的地区，或采用水源热泵系统时，可采用蒸发式冷凝器。考虑到本冷源设备需要提供的的总制冷量容量比较大，且处于长江流域，水源相对充足，用水冷式冷凝器来排热方案比较合适。冷却水环路：从制冷机冷凝器出来的的冷却水经冷却水供水管到达冷却塔，经冷却塔与空气进行热质交换，冷却降温后通过冷却塔回水管经冷却水泵升压返回到冷水机组的冷凝器，在冷凝器中，冷却高压高温制冷剂，冷却水带走制冷剂的排热而升温后再送出如此循环往复。 考虑到系统的稳定安全高效地运行，系统中配备定压、补水，电子水处理等附属设备。 3、制冷设备的选择3.1制冷机类型的选择 根据HVAC设计指南,一般选冷水机组作为空调用冷源。冷水机组的选择,一般依各种型式冷水机组所用制冷剂的种类、性能系数、适用的冷量范围、自动控制程度及对冷却水源的水质、水量等方面进行综合比较确定。据参考文献5 制冷机的选择应根据制冷工质的种类、装机容量、运行工况、节能效果、环保安全以及分红变化和运转调节要求等因素确定。即制冷机所用制冷剂应符合环保要求：ODP均和GWP要小；其性能系数COP要高，运行时的调节性能要好等等。各种制冷机COP值及最佳冷量见表1：表1 各种制冷剂冷量范围及等效等级表类型额定制冷量（CC）（KW）能效等级（COP，W/W）12345风冷式或蒸发冷却式CC503.203.002.802.602.4050CC3.403.203.002.802.60水冷式CC5285.004.704.404.102.80528CC11635.505.104.704.304.001163CC6.105.605.104.604.20注：节能型机组要达到表中能效等级2级，其他机组最低要达到表中的5级，该强制标准已经于2005年3月1日实施。结论：由于电制冷机的COP明显高于溴化锂吸收式制冷，本工程采用电制冷冷水机组作为空调用冷源制冷设备。3.2制冷机型号、容量、台数的确定据参考文献5一般空调用制冷机不考虑备用, 台数不宜过多,一般2-4台为宜，并应于供冷负荷变化情况及运行调节要求相适应。多机头机组可以选用单台机组。考虑到本工程实际，宜选用电制冷2台冷水机组，以便于适应供冷负荷变化情况及运行调节要求。小容量的系统对应选活塞或螺杆机；大容量的对应选螺杆或离心机。本工程选用两台机组，每台机组冷负荷大约为726KW，所以选用螺杆机。比较几家螺杆机之后，决定选用开利螺杆机，其优点有：运行费用低，安装费用省，维修费用少，控制系统优，产品质量好。因为其采用开利高效传热管，提高了换热性能，满负荷运行时，性能系数达到5.7-5.9W/W，节能效果显著。选择的两台机组型号为23XL220，每台机组性能参数如表2：表2 开利螺杆机性能参数表型号制冷量KW压缩机型式蒸发器进水温度出水温度流量m3/h流程数进口口径mm压头损失kPa23XL220754半封闭螺杆机127132315052冷凝器电机进水温度出水温度流量m3/h流程数进口口径mm压头损失kPa电源V-Ph-Hz额定工况电流A额定工况功率KW3035155315046380-3-50222133电机重量外形尺寸堵转电流（Y/）A冷却方式R22充入量KgR22充入量Kg润滑油充入量L机组吊装重量Kg长度mm宽度mm高度mm428/1340直接喷制冷剂冷却340340165087291015002120 名牌冷却水进、出水温度为30-35，而本设计的室外气象参数的湿球温度均在28.5左右，则经冷却塔冷却进冷凝器的进水温度在32左右，冷却塔不能提供30的冷却水，所以要进行修正，冷凝温度每提高1，制冷量减少1.3%，根据所给资料， 冷却水进水温度为32，出水温度为37时，机组制冷量为754KW，功率为140KW，冷水流量为129m3/h，冷却水流量为154m3/h，两台机组制冷量为1508KW，满足要求。4、冷却塔的选择4.1确定冷却水供应系统的型式 冷却水供应系统分为自然通风和机械通风两种，但自然通风冷却塔因占地面积大，体积大，且冷却效率低，在制冷系统中已不采用，冷源常常采用机械通风循环冷却水系统。4.2确定冷却塔的型式、容量、台数根据本工程情况,参考常用冷却塔的几种类型,进行技术经济比较,决定选用逆流式冷却塔，其换热效率高，而国家有资源短缺，逆流式可达到节省水资源的效果,考虑到本工程实际情况，为降低成本，决定采用低噪声型的冷却塔。冷却塔容量大小应按冷效和冷幅来选定，台数宜按制冷机台数一对一匹配设计，不考虑备用，所以选用2台逆流式冷却塔。由已选择的每台冷水机组的冷凝器的水流量为154m3/h，查相关资料，确定冷却塔型号为BCNPDG-180()，每台冷却塔相关参数见表3。表3 冷却塔参数表型号冷却水量m3/h风机电动机功率KW进水塔水压kPa重量Kg噪声dB（A）风量万m3/h