[2775]毕业设计-60KW模块式风冷冷水机组设计.docx

郑州轻工业学院本科毕业设计（论文）题目60KW模块式风冷冷水机组学生姓名WJ专业班级热能与动力工程107班学号541002020112院（系）机电工程学院指导教师（职称）李春艳（副教授）完成时间2014年5月25日目录中文摘要I英文摘要II1绪论12原始设计资料和技术条件33方案论证43. 1制冷方式43.1.1 蒸气压缩式制冷的适用场合43.1.2 吸收式制冷的适用场合53.1.3 吸附式制冷的适用场合53.1.4 1.4热电制冷的适用场合63.2 压缩机63. 2.1活塞式压缩机74. 2.2螺杆式压缩机85. 2.3旋涡式压缩机96. 2.4离心式压缩机107. 2.5压缩机的选择133.3 换热器133.3.1间壁式换热器的类型133.3.2混合式换热器153.3.3蓄热式换热器163.3.4换热器的选择163.4节流机构163. 4.1手动膨胀阀174. 4.2自动膨胀阀（恒压膨胀阀）175. 4.3热力膨胀阀176. 4.4毛细管187. 4.5浮球调节阀183.5 制冷剂193. 5.1制冷剂种类194. 5.2制冷剂性质的要求205. 5.3制冷剂的选择213.6 风冷式冷水机组目前遇到的问题233.7 目前研究现状233.8 模块式风冷式冷水机组发展方向243.8.1提高COP243.8.2制冷剂新工质244热力计算245压缩机的选择285.1 压缩机初步选择285.2 设计工况下主要性能参数305.3 压缩机校检306冷凝器的设计计算316. 1翅片管式冷凝器的设计计算326.1.1 冷凝器设计参数326.1.2 2翅片管簇参数选择及计算1此23336.1.3 冷凝器管排数的计算346.1.4 风机的计算及选择377蒸发器397.1常见的蒸发器397. 2木勾427. 2.1初步结构设计428. 2.2管外水的换热系数439. 2.3计算管内沸腾表面传热系数4410. .4计算阻力及传热温差4511. 2.5计算热流密度及传热系数4612. 2.6计算传热面积478节流装置计算选型489辅助设备计算选型499.1 干燥过滤器的计算选型499.2 -L液分离器的算选型519. 2.1气液分离器计算选型529.3 压力控制器的选型549.4 分液器选型549.5 电磁阀选型559.5.1电磁阀的工作原理及作用559.5.2电磁阀的安装和使用55结束语58致谢5960KW模块式风冷冷水机组摘要本文主要介绍了60KW模块式风冷冷水机组的设计思路及主要部分的设计计算。包括目前市场上常用制冷剂的介绍，常见压缩机介绍。先后对制冷剂的选择、压缩机的选用、冷凝器的风冷换热方式的确定、蒸发器换热方式的确定、节流机构的选择以及相关辅助设备的选择进行了分析。详细介绍了热力计算、冷凝器的设计计算、蒸发器的设计计算、压缩机的选择计算、节流机构的选择计算、以及其他辅助设备的选择过程。关键词模块式/风冷式/冷水机组60KWMODULARAIR-COOLEDWATERCHILLERSABSTRACTThispapermainlyintroducesthedesignideaof60kwmodularair-cledwaterchillers,andthecalculationinthedesignofmainparts.Includingtheintroductiononthemarketatpresentcommonlyusedrefrigerants,commoncompressorisintroduced.Successivelyfortheselectionofrefrigerant,theselectionofcompressor,air-cooledcondenserheattransfermode,theevaporatorheattransfermode,theselectionofthrottlebodyandrelatedauxiliaryequipmentselectionareanalyzed.Thermodynamiccalculation,thedesigncalculationofcondenserwasintroducedindetail,thedesigncalculationofevaporator,compressorselection,thechoiceofthethrottlebodycalculation,andotherauxiliaryequipmentselectionprocess.KEY WORDSmodular,air-cooled,Waterchiller1绪论所谓风冷式冷水机组，是一种向空气释放热量的制冷装置。由于机械能的输入，使得压缩机推动制冷剂在制冷系统中流动，并且发生冷凝和蒸发，使得低温热源（冷媒水）中的热量传递到高温热源（空气）中，得到一定温度的冷媒水，进而可以实现制冷的效果。之所以称为风冷式，是由于其冷凝热向空气释放。风冷式冷水机组，顾名思义，就是用风来冷却，送冷水进用户的机组。传统的中央空调，是用水来冷却，有冷却塔，每天要消耗大量的水，假设一个1千千瓦制冷量的机组，如果每天开10小时，85%的使用率，每天消耗水大约12吨。一般这样的系统，冷却水管道里总水量大约5吨，若自来水停水，大约1小时，就会由于冷却水泵抽空而不得不停机。而且冷却水还要做水质处理，否则，在水质较硬的地区，一般水冷机组使用三个月，就开始报高压故障。而风冷机组，就没有以上问题，比较合适使用在缺水、水质十分恶劣的地区。风冷冷水机普遍比较小，500千瓦以下，能效比一般在3左右，水冷冷水机组，能效比一般在4以上。风冷机组特别是热泵机组，管道系统比较复杂，故障率比水冷机组高。风冷式冷水机组，主要包括制冷剂循环系统，载冷剂（水）循环系统，电器自控系统。制冷剂通过冷凝器向空气释放热量，通过蒸发器冷却载冷剂（水），被冷却的水为用户提供冷量。冷水机组按照压缩机的不同又可分为往复式冷水机组，涡旋式冷水机组，离心式冷水机组，螺杆式冷水机组。所谓模块式是指机组的制冷设备全部封闭在立柜内，柜内一般有一个或两个独立的制冷系统，称为模块，每个立柜（模块）能够提供一定的冷量，可以根据用户的需冷量灵活的选用模块个数。此外还可以通过特定的连接方式将各个模块中的冷却水管和冷媒水管相互连接。先进的模块式冷水机组装有一套微机处理机，制冷装置的有关运行参数可从液晶显示屏上显示出来，该微机具有保护和监视双重作用。这种机电一体化的方式，是现代所有制冷机组的发展方向。在二十世纪六、七十年代，美国地区发生罕见的干旱天气，使得水冷式冷水机组由于水的缺乏而无法使用。为解决干旱缺水地区的空调冷热源问题，美国率先研制出用空气散热代替冷却塔的风冷式冷水机。小型风冷式冷水机的制冷能力可以很小，范围一般在350HP,属于商用空调范围，又称为单元机。欧美的小型风冷式冷水机一般都设计成卧式结构，如约克1995年就开始在中国生产的阳光系列中小型中央空调，就是来自意大利的设计，麦克维尔1999年投产的风冷冷水机就是来自法国的设计。大约在20多年前，空调业根据地区的住宅条件设计开发出了一种用于家庭的立式风冷冷水机（又称阳台机），能力范围在330HP.随着外资空调企业进入中国，这种立式风冷冷水机很自然的就进入了中国市场，如天津开利，太仓特灵，上海新晃，福建国本等台资或有台湾市场经历的美资公司，七、八年前就已经在中国大陆生产这种立式风冷冷水机了。遗憾的是虽然他们带着立式风冷冷水机技术很早就进入了中国市场，但只注重了开发商用市场，忽略了庞大的家用空调市场。1995年YOrk公司推出的阳光系列中小型中央空调，第一次大胆地将小型风冷冷水机命名为中小型中央空调而进入了家用空调市场，获得了巨大的成功。国内的企业也纷纷跟随，猛然间在1999年短短的一年时间内，所谓“别墅中央空调”，“家用中央空调”，“户用中央空调”,“家用中央空调”等等名称的空调产品如雨后春笋般地在中国大地冒出来了。2原始设计资料和技术条件1、制冷量：60KW2、制冷量输出方式：输出冷媒水冷媒水出口温度：7；冷媒水进口温度：I2C；3、冷凝器冷却方式：强制风冷风进口温度：32；风出口温度：40；4、控温精度：£；5、气候环境类型：空气干球温度32,空气湿球温度27.8;6、使用环境温度：038；7、使用环境相对湿度：85%8、电源：380V50Hz9、制冷剂：自选3方案论证本设计的题目为60KW模块式风冷冷水机组的设计。风冷冷水机组是一种应用非常广泛的制冷装置，机构简单，使用方便，特别是在干旱缺水、水质恶劣的地区尤为适合。风冷模块式冷水机组是以空气源为冷热源，采用电驱动制冷，可实现全年性气候运行的一种机型。它是一种能够提供冷源的独立完整机组，又可充分利用空气这个自然能源，因此较之传统的冷水机组更具有优势和特点：首先，由于采用风冷模块式，可省去传统空调系统中一般都需要的冷却水系统，即不需要设计安装冷却塔、冷却水泵及相关管道，系统设计简单，施工方便，安装快捷；其次，机组可放置于屋顶、阳台、庭院及其它适合的露天位置，不必专门建造冷冻机房，可为投资者节约宝贵的建筑空间；第三，机组为模块化结构，可灵活组合，形成不同的机组容量，满足用户不同的需要；最后，因为机组制冷制热均使用电力这一清洁的能源，避免了由于燃煤、燃油与燃气所带来的排放污染或消防问题，也无冷却塔的噪音和飞水污染，是典型的“环境友好”产品；由于上述优点，近些年来，风冷模块式冷热水机组在宾馆、写字楼、商场、中高档住宅等各类场所都得到了广泛的应用，并且随着城市能源结构的改变，电力供应的日趋充沛，风冷模块式冷热水机组的市场占有率正日趋增长。1.1 制冷方式目前常用的制冷方式有蒸气压缩式制冷、吸收式制冷、吸附式制冷、热电制冷、空气膨胀制冷、涡流管制冷、蒸气喷射式制冷、磁制冷（高温磁制冷，低温磁制冷、绝热放气制冷（G-M制冷机、脉管制冷机、电化学制冷）等。尽管任何伴随有吸热的物理现象在原则上都有可能用来制冷，但不同的制冷方式所获得的制冷效果，或者同样的制冷效果所需的经济代价是不同的。所以，在不同的场合采用何种最合适的制冷方式已成为当今制冷行业研究的焦点。当今应用最为广泛的蒸气压缩式制冷、吸收式制冷、吸附式制冷、热电制冷方式的各自性能、特点分析适应性，从制冷设备占地面积、初期投资、动力配套和运行费用四个方面，分析评价经济效益，为不同场合下选择最佳制冷方式、减少能源浪费提供依据。1.1.1 蒸气压缩式制冷的适用场合蒸气压缩式制冷方式具有悠久的应用历史，技术十分成熟。根据在标准工况下单机制冷量不同，将蒸气压缩式制冷分为小型蒸气压缩式制冷（制冷量小于25kW,主要用于商业零售，公共饮食，科研，卫生和一般民用小型制冷装置和空调；中型蒸气压缩式制冷制冷量是25kW-550kW,主要广泛应用于冷库，冷藏运输，一般工业和民用制冷和空调装置；大型蒸气压缩式制冷制（冷量大于550kW）,用于石油化工物质恒温储藏、大型空调。1.1.2 吸收式制冷的适用场合与蒸气