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时间:2020-12-22 14:51

  冷库设计分析_电力/水利_工程科技_专业资料。制冷专业核心课程 冷库设计与运行 南京化工职业技术学院机械系 3.3 制冷压缩机及设备的选型计算 冷却设备选 型计算 冷凝器选型 计算 2 3 制冷压缩机 选型计算 1 4 5 辅助

  制冷专业核心课程 冷库设计与运行 南京化工职业技术学院机械系 3.3 制冷压缩机及设备的选型计算 冷却设备选 型计算 冷凝器选型 计算 2 3 制冷压缩机 选型计算 1 4 5 辅助设备选 型计算 节流装置选型计算 3.3.1制冷压缩机选型计算 ? 选型原则 台数、系列、使用条件 ?主要工作参数确定 蒸发温度、冷凝温度、吸气温度、过冷温度、 中间温度 ?选型计算 单极制冷压缩机 双级制冷压缩机 一、制冷压缩机选型原则 选择台数合适 B 所选机器制冷 量大于或等于 机械负荷 A C 尽量同系列 机房压缩机 压力比超过8或 10时选双级 E D 注意在压缩机 的使用条件内 二、基本参数的确定 取决于冷凝器 的形式、冷却 方式和冷却介 质的温度。 B 冷凝温度t k A 蒸发温度t o 资料 间接冷却系统: 比载冷剂温度低 5℃。 直接冷却系统: 比库房温度低 10℃左右。 可通过蒸发温度 确定 单级氨系统: 比过冷器进水 温度高3℃。 双级系统:比 中间温度高3~ 5℃。 D 过冷温度t 4’ C 吸气温度t 1’ 双级压缩系统 中间压力和中间温度的确定 1)比例中项计算法 pm ? 2)经验公式计算法 p0 p k 双级压缩系统 3)经验查图法 三、单级制冷压缩机选型计算 单级压缩机选型计算 1、汇总 各蒸发系统的机械负荷 2、确定 确定工作参数 计算出所需的理论输气量 步骤 3、计算 4、选型 根据厂家提供的技术参数 和性能曲线确定压缩机的型号、 台数。 (1)以压缩机的理论输气量选型 VP ? 3.6? j v 2 (h1 ? h5 )? ? 3.6? j qv ? (2)以压缩机的标准工况制冷量选型 压缩机的制冷量随运行工况变化而不同,为了以统一的 工况表示压缩机的制冷量,因此国家规定了标准工况 压缩机产品样本中的制冷量为标准工况下的制冷量,而由 冷负荷计算所求得的机械负荷是设计工况下所需的制冷量, 因此,不能用机械负荷直接选取压缩机,而应把折算成标 准工况下的制冷量。 ? b ? VP ? ?b ? qvb ? j ? VP ? ? ? qv ?b q vb ?b ? ?j ? j q vj (3)根据压缩机性能曲线选型 压缩机厂对其制造的各种压 缩机都要在实验台上针对其 某种制冷剂和一定的工作转 速,测出不同工况下的制冷 量和轴功率,并据此作出压 缩机的性能曲线,附在产品 说明书中。在压缩机选型时, 先确定设计参数,然后根据 设计参数和压缩机性能曲线, 可确定压缩机的型号和台数。 例题 已知: 某氨制冷系统,蒸发温度为-10℃,冷凝温度为35℃, 机械负荷Φj=185000W,试对制冷压缩机进行选型计算。 解: (1) 理论输气量法 确定设计工况下的 qr 和λ的值。根据tz=10℃,t1=35℃, 查表、查图分别得 qr=2588.2kJ/m3, λ=0.75。 将已知数据带入公式 V =3.6×185000/(0.75 ×2588.2) m3/h =343.1m3/h 查得,一台6AW10型 制冷压缩机的理论 输气量为190.2 m3/h,选两台 6AW10型制冷压缩 机可满足,即: V=2×190.2m3/h=3 80.4m3/h 确定参数 代入数据 选型 例题 (2) 性能曲线AW10压缩机制冷量 为93.75 kW 选2台制冷量为93.75×2 =187.5kW ,也满足计 算负荷的需要 四、 双级压缩机的选型计算 (1) 配组双级压缩机的选型计算: 配组双级压缩机的选型,关键是确定双级压缩机在 设计工况下运行时的中间温度,前面提到的最佳中 间温度是在理想条件下求得的数值,故不能直接用 最佳中间温度确定制冷循环,而应根据高低压级压 缩机理论排气量之比用图解法求出中间温度。然后 根据确定高、低压级的理论输气量之比,由此再据 机械负荷选择高压级和低压级压缩机的型号和台数。 四、 双级压缩机的选型计算 1. 配组双级压缩机的选型计算: (1)根据设计工况的蒸发温度和冷凝温度按式(3-19)计 tm 2 、(一 t 算得出的最佳中间温度,假定两个中间温度 m 1 t ? t tm2 ? tm +5℃) ,在压焓图上作出制冷 般取 m1 m -5℃、 循环的过程线所示,并分别查出两个不同中间 温度条件下相关的状态参数 (2)分别求出高低压级的输气系数 ?g ?d (3)按表3-28的格式,分别求出两个中间温度下组成 的制冷循环计算项目 四、 双级压缩机的选型计算 1. 配组双级压缩机的选型计算: (4)以中间温度为纵坐标,以压缩机的理论输气量之比为 横坐标作坐标图。 四、 双级压缩机的选型计算 1. 配组双级压缩机的选型计算: (5)根据最佳中间温度 t m,在坐标图上找出相应的理论输 气量之比 ? 。参照高低压级的输气量的大致范围,选择高 低压级压缩机,并使所选压缩机的理论输气量之比尽量与 ? 接近,然后按所选定的压缩机的理论输气量之比由坐标图 上查出相应的中间温度 t m ,这个中间温度是与所选压缩机 相配的最适中间温度。 四、 双级压缩机的选型计算 1. 配组双级压缩机的选型计算: (6)通过试算求得中间温度后,结合冷凝温度和蒸发 温度作出实际制冷循环图,查出各有关参数进行热力 计算,以便验算所选压缩机在设计工况条件下的制冷 量。如制冷量大于系统的机械负荷,那么所选压缩机 满足设计要求。但若超过量太大,则应选较小制冷量 的压缩机重新核算。如压缩机在设计工况下的制冷量 小于系统的机械负荷,则必须重新选型,直至满足设 计要求。 以上的选型计算实际更着重于配组双级机的选型计算。在 选用单机双级压缩机时,因为高低压缸的容积比,即两级 压缸的输气量之比已为确定的值,有时也可直接由产品样 本选型。因为我国生产的单机双级压缩机的产品样本上制 冷量的工况条件是:蒸发温度-30~-35 ℃,冷凝温度 35~40℃,设计工况条件一般不会超出此范围,所以在选 型时可省略繁琐的中间温度计算,直接根据系统的机械负 荷和设计工况以及选机原则,由产品样本确定所选机器的 型号和台数,一般可满足设计要求。 以上的压缩机选型计算是以活塞式压缩机为原型来考虑的, 如果是螺杆式压缩机的选型,基本计算过程是一样的 在选型时应特别注意以下几点: ①单级螺杆式制冷压缩机的经济压缩比为 4.7~5.5, 在此范 围内经济性最佳。 ②单级螺杆式制冷压缩机不宜用于我国南方地区的低温工 况。 ③蒸发温度在-20℃以下时,单级螺杆式压缩机的运行经 济性差。蒸发温度越低,效率越低,能耗越大,长期运行 会带来能源的过量消耗,并使压缩机过早损坏。 ④优先选择带经济器的螺杆式压缩机。带经济器的螺杆 式压缩机有较宽的运转条件,单级压缩比大,比双级螺 杆式制冷系统容易控制,系统简单,占地面积小;与单 级螺杆式压缩机相比,优越性更加明显。 3.3.2 冷凝器的选型计算 1.冷凝器选型原则 建库地区的水温、 水质、水量及气候条件 ,机房布置,还要考虑 运行费用和一次投资。 蒸发式冷凝器 缺水地区, 水质较差时 须进行处理 2.冷凝负荷计算 (1) 单级压缩制冷循环 冷凝器的负荷: ? k ? qm (h3 ? h4 ) / 3.6 2.冷凝负荷计算 (2) 双级压缩制冷循环 冷凝器的负荷: ?k ? qmg (h5 ? h6 ) / 3.6 对于既有单级又有双级压缩的制冷循环,冷凝 负荷为单、双级压缩回路冷凝负荷之和。 3.冷凝面积计算 ?k ?k A? ? K?tm qF 式中 A —— 冷凝器传热面积,单位为m2; Φk —— 冷凝负荷 ,单位为W ; K —— 冷凝器传热系数,单位为W/(m2· ℃); qF —— 冷凝器热流密度,单位为W/m2; △tm —— 对数平均温度差,单位为℃。 ts 2 ? ts1 ?tm ? tk ? ts1 2.3 lg tk ? t s 2 根据上述方法,求出冷凝器冷却面积后,即 可利用产品样本或说明书直接确定出冷凝器的型 号、台数。 3.3.3 冷却设备的选型计算 ? 冷却设备是制冷系统中排管、冷风机和其他类型 蒸发器的总称,是制冷系统中产生冷效应的低压 换热设备。 ? 选型步骤:选择型式→计算冷却面积→确定具体 的型号和台(组)数。 1.型式的选择 ? 冷却间、冻结间和冷却物冷藏间:应采用冷风机. ? 冻结物冷藏间:宜选用冷风机;食品无良好包装时,可采用 顶排管、墙排管. ? 根据不同食品的冻结工艺要求选用合适的冻结设备. ? 包装间:室温高于-5℃时宜选用冷风机,低于-5℃时应选用 排管。 ? 冰库:光滑顶排管。 2.冷却面积 ?s A? K?t 式中 A —— 冷却设备传热面积,单位为m2; Φs —— 冷却设备负荷,单位为W; K —— 冷却设备传热系数,单位为W / (m2· ℃); △t —— 库房空气温度与蒸发温度之差,单位为℃。 冷排管结构 3.3.4 辅助设备选型计算 面积或体积 中冷器 ? 供液设备或贮 液器必须保证一 定面积或液位, 保证压缩机运行 安全。 油分器 氨泵 贮液器 低压 循环桶 排液桶 ? 流速、直径 气体分离设备 必须保证气体的 流速足够低。 氨液 分离器 1、中间冷却器 用于双级压缩制冷系统, 冷却低压机排气, 将冷凝后的饱和液体过冷, 分离低压机排气所夹带的 润滑油及液滴。 根据桶径和冷却面积选型。nba直播 (1)中间冷却器桶径 4?V λV d zj ? ? 0.0188 ? 3600 πw w 式中 λ —— 高压机输气系数; V —— 高压机理论输气量,单位为m3/h; W —— 中间冷却器内的气体流速,一般 不大于0.5m/s; dZj —— 中间冷却器内径,单位为m。 (2)蛇形盘管冷却面积 Φzj A? K ? Δt d 式中 A —— 蛇形盘管所需的传热面积,单位为m2; Φ Zj —— 蛇形盘管的热流量,单位为W; △td —— 蛇形盘管的对数平均温度差, 单位为℃; K —— 蛇形盘管的传热系数。 (3)中间冷却器选型 根据计算求得的djz、A,从产品样本中选取 同时满足djz、A的中间冷却器的型号、台数 。 2、油分离器 主要是确定油分离器的直 径,以保证制冷剂在油分 离器内的流速符合分油的 要求,达到良好的分油效 果。 根据桶径选型。 4?V λV dy ? ? 0.0188 3600 πw w 式中 dy —— 油分离器的直径,单位为m; λ ——压缩机输气系数,双级压缩时为高压级 压缩机的; V ——压缩机理论输气量,单位为m3/h (双级压 缩时为高压级压缩机的); W ——油分离器内气体的流速。 3、高压贮液器 又称高压储液桶,用于储 存由冷凝器来的高压液体 制冷剂,以适应冷负荷变 化时制冷系统中所需制冷 剂循环量的变化,并起到 液封的作用。 贮液器以体积选型。 ? V ? ? v? qm ? 式中 V —— 储液器体积,单位为m3; ∑qm—— 制冷装置中每小时制冷剂液体的总循环量, 单位为kg; v —— 冷凝温度下液体的比体积,单位为m3/kg; ? —— 储液器的体积系数; β —— 储液器的液体充满度,宜取70%。 大系统可选多台储液器并联使用,并联时最好选用相同型号的, 安装时贮液桶顶部水平。 4、氨液分离器 气液分离,防 止压缩机发生 液击现象。 氨液分离器有机房、库 房之分,均以桶径选型。 机房氨液分离器: 4?V λV d? ? 0.0188 3600 πw w 式中 d —— 机房氨液分离器的直径,单位为m; λ —— 压缩机输气系数,双级压缩时为低压级压缩机; V —— 压缩机理论输气量,双级压缩时为低压级压缩 机,单位为m3/h; W —— 氨液分离器内气体流速,一般采用0.5m/s。 氨液分离器 库房氨液分离器: 气液分离,防止压缩机发 生液击现象; 将蒸气分离,只让液氨进 入蒸发器; 保持一定的液位,利用高 差向蒸发器供液。 根据桶径选型。 4qmV qmV d? ? 0.0188 3600 πw w 式中 d —— 库房氨液分离器直径,单位为m; v —— 蒸发温度相对应的饱和蒸气比体积, 单位为m3/kg; qm —— 通过氨液分离器的氨液量,单位为kg/h; w —— 氨液分离器内气体流速,一般采用0.5m/s。 5、低压循环桶 液泵供液系统的专用设备, 储存并给液泵提供低压液体, 对库房回气进行气液分离, 兼作排液桶。 根据桶径和体积选型。 低压循环桶桶径 4?V ?V dd ? ? 0.0188 3600?w?n w?n 式中 dd —— 低压循环桶的直径,单位为m; V —— 压缩机理论输气量,双级压缩时为 低压级压缩机,单位为m3/h; λ —— 压缩机输气系数,双级压缩同上; w —— 低压循环桶内气体流速; ξ —— 截面积系数; n —— 低压循环桶气体进气口的个数。 低压循环桶体积 1)上进下出式供液系统 1 V? (?qVq ? 0.6Vh ) 0.5 式中 V ——低压循环桶体积,单位为m3; θ q——冷却设备设计注氨量体积的百分比(%); Vq——冷却设备的体积,单位为m3; Vh——回气管体积,单位为m3。 2)下进上出式供液系统 1 / V? (0.2V q ? 0.6Vh ? tb qv ) 0.7 式中 V q —— 各冷间中冷却设备注氨量最大一间 蒸发器的总体积,单位为m3; qv —— 一台氨泵的流量,单位为m3/h; tb —— 氨泵由启动到液体自系统返回低压 循环桶的时间; Vh —— 回气管体积,单位为m3。 / 6、氨泵 氨泵的选型应从流量、扬程、吸入压头三方面考虑。 (1)流量 qv ? nx qz vz 式中 qv —— 氨泵的体积流量, 单位为m3/h; nx —— 再循环倍数; qz —— 氨泵所供同一蒸发温度的氨液蒸发量, 单位为kg/h; vz —— 蒸发温度下饱和氨液的比体积,单位 为m3/kg。 (2)扬程 氨泵的排出压力必须克服泵出口至蒸发器进 液口的沿程及局部阻力损失、泵中心至最高蒸发 器进液口的静压阻力损失、加速度阻力损失等。 蒸发器节流阀前应维持足够的压力,以克服 蒸发器及回气管的阻力损失,并有一定裕量使多 余氨液顺利流回低压循环桶。 (3)氨泵的吸入压头 各种型式的氨泵根据自身的结构有各自的气 蚀余量。气蚀余量为泵不发生气蚀所必须的吸入 压头,称为净正吸入压头(NPSH)。NPSH是泵性能 中一个重要参数,数据由制造厂提供。 7、排液桶 暂时存放蒸 发器冲霜和其他 设备的排液。 根据体积选型,使其能容纳各冷间中排液 量最多的一间蒸发器的排液量。 其体积计算: Φ V ? V1 β 式中 V —— 排液桶体积,单位为m3; V1 —— 冷却设备制冷剂容量最大一间的冷却 设备的总体积,单位为m3; Φ —— 冷却设备灌氨量的百分比; Β —— 排液桶液体充满度,一般取0.7。 3.3.5 节流机构选型计算 节流装置位于冷凝器(或储液器)和蒸发器之间,从 冷凝器来的高压制冷剂液体经节流阀后进入蒸发器中。 节流装置起节流降压,调节制冷剂流量的作用。 节流装置的选型主要以阀门的容量为依据,选型时考 虑阀前后压力差及其他因素,以制冷能力选定其型号。 1. 手动节流阀 选型时根据阀前后压力差、阀门所处制冷回路的制 冷量(稍大于实际制冷量,下同),确定阀门的通径,选 择与之相对应的节流阀型号。 2. 浮球阀 用于具有自由液面的蒸发 器、中间冷却器和气液分离器 供液量的自动调节。 浮球阀一般根据制冷系统 制冷量的大小来选用。 3. 热力膨胀阀 普遍用于氟利昂制冷系统中。它能根据蒸发器出 口处制冷剂蒸发过热度的大小自动调节阀门的开度, 达到调节制冷剂供液量的目的,使制冷剂的流量与蒸 发器的负荷相匹配。 热力膨胀阀适用于没有自由液面的蒸发器。选配 主要是根据制冷量大小、制冷剂种类、节流前后的压 力差、蒸发器管内制冷剂的流动阻力等因素,利用热 力膨胀阀性能参数表来确定膨胀阀的型式和规格型号, 应考虑20%~30%的余量。