制冷壓縮機(jī)與設(shè)備的選型計(jì)算.ppt

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第三章制冷壓縮機(jī)與設(shè)備的選型計(jì)算 本章主要講述制冷壓縮機(jī) 換熱設(shè)備 輔助設(shè)備的選型依據(jù)和選擇計(jì)算方法 制冷裝置設(shè)計(jì) 第一節(jié)制冷壓縮機(jī)的選型計(jì)算 一 制冷壓縮機(jī)的選擇原則1 壓縮機(jī)的制冷量制冷量應(yīng)與制冷裝置的機(jī)械負(fù)荷相等或接近 相近蒸發(fā)溫度的冷間可能把必需的制冷量集中在一個(gè)機(jī)組中 按不同的蒸發(fā)溫度系統(tǒng)分別選配壓縮機(jī) 盡可能使每臺(tái) 組 壓縮機(jī)分別提供一種蒸發(fā)溫度 以確保制冷系統(tǒng)運(yùn)行可靠 經(jīng)濟(jì)合理 2 型式當(dāng)機(jī)械負(fù)荷較大時(shí) 應(yīng)選用大型壓縮機(jī) 3 臺(tái)數(shù)同一制冷系統(tǒng)中如需多臺(tái)壓縮機(jī) 應(yīng)選同一系列 且臺(tái)數(shù)要適宜 4 壓縮級(jí)數(shù)冷凝壓力與蒸發(fā)壓力的比值 如對(duì)NH3 8 氟利昂 10時(shí) 應(yīng)采用雙級(jí)壓縮5 電動(dòng)機(jī)壓縮機(jī)在不同的工況下運(yùn)行 消耗的功率不同 壓縮機(jī)配用電動(dòng)機(jī)的功率應(yīng)按照運(yùn)行的工況校核 對(duì)在變工況下工作的壓縮機(jī)應(yīng)按最大軸功率工況選配電動(dòng)機(jī) 二 計(jì)算參數(shù)的確定 1 蒸發(fā)溫度to的確定根據(jù)儲(chǔ)存物品的種類 冷藏工藝的需要和對(duì)冷間溫 濕度的要求 確定合理的計(jì)算溫差 從而確定蒸發(fā)溫度 2 冷凝溫度tk的確定冷凝溫度與冷凝器的形式 冷卻方式 冷卻介質(zhì)的溫度等有關(guān) 3 吸氣溫度tx的確定壓縮機(jī)的吸氣溫度是指壓縮機(jī)吸氣閥處的溫度 與系統(tǒng)的供液方式 吸氣管的長(zhǎng)度 吸氣管的管徑 隔熱情況 冷間內(nèi)的熱負(fù)荷大小和系統(tǒng)供液量等因素有關(guān) 4 過冷溫度tg的確定制冷循環(huán)中液體在節(jié)流前過冷 可以提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性 但要考慮具體條件 進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析來確定是否采用液體過冷 第一節(jié)制冷壓縮機(jī)的選型計(jì)算 第一節(jié)制冷壓縮機(jī)的選型計(jì)算 三 往復(fù)式壓縮機(jī)的選型1 結(jié)構(gòu)形式的選擇 1 單級(jí)活塞式壓縮機(jī)開啟型活塞式制冷壓縮機(jī)主要用NH3 R22 R404A R407C和R134a等制冷工質(zhì) 半封閉壓縮機(jī)主要用R22 R502 R404A R407C R134a R290 R600a和CO2制冷工質(zhì)全封閉型活塞式壓縮機(jī)主要用R22 R404A R407C R134a和R600a等制冷工質(zhì) 2 雙級(jí)活塞式壓縮機(jī) 3 壓縮機(jī)組 第一節(jié)制冷壓縮機(jī)的選型計(jì)算 2 選型計(jì)算 1 單級(jí)壓縮機(jī)的選型計(jì)算 按壓縮機(jī)的理論輸氣量選型機(jī)械負(fù)荷壓縮機(jī)的理論輸氣量 按壓縮機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)工況制冷量選型 按壓縮機(jī)的性能曲線選型 按壓縮冷凝機(jī)組的性能選擇 圖3 1單級(jí)壓縮制冷循環(huán)壓焓圖 第一節(jié)制冷壓縮機(jī)的選型計(jì)算 2 選型計(jì)算 2 雙級(jí)冷庫(kù)用低溫壓縮機(jī)的選型計(jì)算確定最佳中間溫度的方法 從制冷循環(huán)的計(jì)算確定最佳中間溫度按下式計(jì)算中間壓力近似值 對(duì)應(yīng)的飽和溫度即為中間溫度在中間溫度的上 下按一定間隔選取若干個(gè)中間溫度 對(duì)每個(gè)中間溫度的熱力循環(huán) 計(jì)算出理論制冷系數(shù)和高 低壓級(jí)壓縮機(jī)理論輸氣量之比 繪制 f tm f tm 曲線 確定最佳中間溫度值 根據(jù)給定的高 低壓級(jí)壓縮機(jī)理論輸氣量之比確定中間溫度 3 復(fù)疊式循環(huán)壓縮機(jī)的選型計(jì)算 第一節(jié)制冷壓縮機(jī)的選型計(jì)算 第一節(jié)制冷壓縮機(jī)的選型計(jì)算 圖3 7NH3 CO2復(fù)疊式制冷系統(tǒng) 第二節(jié)換熱設(shè)備的選型計(jì)算 一 冷凝器的選型計(jì)算 一 結(jié)構(gòu)形式的選擇 1 風(fēng)冷式冷凝器風(fēng)冷式冷凝器 適用于水源極為缺乏或不能用水冷的場(chǎng)合 2 水冷式冷凝器立式殼管式冷凝器 適用于水質(zhì)較差 水源豐富的地區(qū) 臥式殼管式冷凝器 適用于水溫較低 水質(zhì)較好的地區(qū) 板式冷凝器 適用于中 小型制冷裝置套管式冷凝器 主要用于小型商用制冷裝置中蒸發(fā)式冷凝器適用于缺乏水源或夏季室外空氣相對(duì)濕度較低的地區(qū) 第二節(jié)換熱設(shè)備的選型計(jì)算 二 選型計(jì)算1 冷凝器傳熱面積 1 冷凝器的對(duì)數(shù)平均溫差 tm K或 2 冷凝器的傳熱系數(shù)K由冷凝器的結(jié)構(gòu)型式 制冷劑種類 冷卻介質(zhì)的速度 溫度差 傳熱面上的污垢系數(shù) 傳熱管的材質(zhì)等因素所支配 表3 10氟里昂冷凝器的K與qF值選取范圍 第二節(jié)換熱設(shè)備的選型計(jì)算 3 冷凝器的熱負(fù)荷Qk 第二節(jié)換熱設(shè)備的選型計(jì)算 有以下三種計(jì)算方法 圖3 12R717冷凝器的負(fù)荷系數(shù) 對(duì)于空氣冷卻式冷凝器 也可由下式計(jì)算的名義制冷量來選擇 第二節(jié)換熱設(shè)備的選型計(jì)算 2 冷凝器的冷卻介質(zhì)流量冷凝器中制冷劑蒸氣釋放的熱量Qk被冷卻介質(zhì)帶走 根據(jù)熱平衡 對(duì)空氣冷卻式和水冷式冷凝器 冷卻介質(zhì)的流量可由下式計(jì)算求出 3 流動(dòng)阻力 臥式殼管式冷凝器 空氣冷卻式冷凝器 三 水冷卻塔水冷卻塔的作用使水冷式冷凝器中冷卻水吸收的制冷劑蒸發(fā)而吸收的熱量 通過表面蒸發(fā)及與空氣接觸進(jìn)行熱交換后排放到環(huán)境當(dāng)中 使冷卻水的溫度降低下來 供冷凝器循環(huán)使用 以達(dá)到節(jié)約用水的目的 冷卻塔與水冷式冷凝器的管線連接見圖3 13 圖3 14 第二節(jié)換熱設(shè)備的選型計(jì)算 圖3 13冷卻塔與水冷式冷凝器的管線連接圖 第二節(jié)換熱設(shè)備的選型計(jì)算 3 冷卻水系統(tǒng)設(shè)備的選型計(jì)算 1 冷卻塔的選型 選型參數(shù)冷卻范圍冷卻塔中進(jìn)水溫度與出水溫度之差 冷幅高出水溫度與空氣濕球溫度之差 熱負(fù)荷 冷卻塔的熱負(fù)荷Q可由下式計(jì)算 式中 G 被冷卻水的質(zhì)量流量 kg s Cp 被冷卻水的比熱容 KJ kg K t1 t2 分別是被冷卻水的進(jìn)出口溫度 第二節(jié)換熱設(shè)備的選型計(jì)算 3 冷卻水系統(tǒng)設(shè)備的選型計(jì)算 2 水泵的選型根據(jù)冷卻塔的熱負(fù)荷確定循環(huán)水量 通常冷卻塔的冷卻能力在 0 15m3 h kW熱負(fù)荷 0 2m3 h kW熱負(fù)荷 之間 或是0 68m3 h 0 91m3 h 冷卻塔噸 選用管材和管徑 根據(jù)工作條件可以使用鍍鋅鋼管 L型銅管和CPVC塑料管等 管徑的大小以水在管內(nèi)的流速不超過2 4m s為宜 確定管路系統(tǒng)中的閥門和配件的數(shù)量 計(jì)算管路中的沿程阻力損失和局部阻力損失 第二節(jié)換熱設(shè)備的選型計(jì)算 二 蒸發(fā)器的選型計(jì)算結(jié)構(gòu)形式的選擇 1 冷卻空氣式蒸發(fā)器在商用制冷裝置中自然對(duì)流型空氣冷卻蒸發(fā)器主要有管板式 吹脹式和冷卻排管等幾種 冷風(fēng)機(jī)工作在空氣露點(diǎn)以下 0 以上的冷卻空氣式蒸發(fā)器凝結(jié)水的處理方法之一見圖3 15 2 冷卻液體式蒸發(fā)器這類蒸發(fā)器包括殼管式 水箱式和套管式三種型式 殼管式蒸發(fā)器有滿液式與干式兩種 水箱式蒸發(fā)器也有直立管式 螺旋管式及蛇管式等幾種型式 第二節(jié)換熱設(shè)備的選型計(jì)算 2 選型計(jì)算 1 蒸發(fā)器傳熱面積F蒸發(fā)器的傳熱溫差 t直接冷卻 傳熱溫差為被冷卻空氣溫度與制冷劑蒸發(fā)溫度之差間接冷卻 傳熱溫差可按對(duì)數(shù)平均溫差進(jìn)行計(jì)算 蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)K隨著蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)的不同而有不同的計(jì)算公式 第二節(jié)換熱設(shè)備的選型計(jì)算 3 通過蒸發(fā)器的風(fēng)量及載冷劑流量的計(jì)算 1 冷卻空氣式蒸發(fā)器的風(fēng)量 2 在冷卻液體式蒸發(fā)器中 載冷劑 水 鹽水等 的循環(huán)量 第二節(jié)換熱設(shè)備的選型計(jì)算 三 中間冷卻器的選型計(jì)算中間冷卻器用于雙級(jí)或多級(jí)壓縮制冷系統(tǒng)中 用來降低低壓級(jí)的排氣溫度 使高壓液體進(jìn)一步過冷 以提高制冷系統(tǒng)的產(chǎn)冷量 通過計(jì)算內(nèi)部蛇形盤管的冷卻面積和筒體直徑來選型 中間冷卻器的選擇應(yīng)滿足兩個(gè)條件 氣體通過中間冷卻器橫截面的流速應(yīng)滿足氣液分離的作用 一般流速不大于 0 5 0 8 m s 傳熱面積應(yīng)滿足液體制冷劑過冷的要求 且盤管內(nèi)的流速不大于0 4 0 7m s 第二節(jié)換熱設(shè)備的選型計(jì)算 1 冷卻面積的計(jì)算2 中間冷卻器筒體直徑的計(jì)算所選的中間冷卻器應(yīng)符合冷卻面積和筒體直徑兩項(xiàng)指標(biāo)的要求 壓縮機(jī)高壓級(jí)的理論輸氣量 m3 h 中間冷卻器中的氣體流速 可取0 5m s 蛇形管的出液溫度 四 回?zé)崾綗峤粨Q器的選型計(jì)算 回?zé)崾綗峤粨Q器用于氟利昂制冷裝置中 從冷凝器或中間冷卻器來的高壓制冷劑液體與流出蒸發(fā)器的回氣進(jìn)行熱交換 使液體過冷 蒸氣過熱 對(duì)小型氟利昂制冷裝置 如電冰箱 將供液管與回氣管綁或焊在一起構(gòu)成結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的回?zé)崾綗峤粨Q器 第二節(jié)換熱設(shè)備的選型計(jì)算 第二節(jié)換熱設(shè)備的選型計(jì)算 回?zé)崾綗峤粨Q器的傳熱面積按下式計(jì)算 進(jìn)熱交換器的制冷劑液體溫度 出熱交換器的制冷劑液體溫度 進(jìn)熱交換器的制冷劑氣體溫度 出熱交換器的制冷劑氣體溫度 第三節(jié)輔助設(shè)備的選型計(jì)算 第三節(jié)輔助設(shè)備的選型計(jì)算一 液體儲(chǔ)存設(shè)備1 高壓儲(chǔ)液器高壓貯液器的選擇主要是確定容積 保證制冷裝置在運(yùn)行時(shí) 最大貯液量小于容積的70 最小貯液量大于容積的10 大型儲(chǔ)液器 中小型儲(chǔ)液器 第三節(jié)輔助設(shè)備的選型計(jì)算 2 低壓循環(huán)貯液器低壓循環(huán)貯液器是用制冷劑泵強(qiáng)制供液制冷系統(tǒng)的重要設(shè)備 起著容納貯存制冷劑液體供給制冷劑泵 調(diào)節(jié)對(duì)蒸發(fā)器的供液和氣液分離 保證壓縮機(jī)安全地運(yùn)行 1 低壓循環(huán)貯液器容積 下進(jìn)上出系統(tǒng) 上進(jìn)下出系統(tǒng) 2 低壓循環(huán)貯液器直徑 第三節(jié)輔助設(shè)備的選型計(jì)算 二 分離捕集設(shè)備的選型計(jì)算1 油分離器 油分離器內(nèi)的氣體流速 填料式油分離器 0 3 0 5m s其他形式油分離器 0 8m s 第三節(jié)輔助設(shè)備的選型計(jì)算 2 氣液分離器氣液分離器的作用是使混合的氣體和液體制冷劑進(jìn)行分離 按照不同的蒸發(fā)系統(tǒng)分別設(shè)置 并按設(shè)置位置的不同 分為機(jī)房氣液分離器和庫(kù)房氣液分離器 機(jī)房氣液分離器庫(kù)房氣液分離器 第三節(jié)輔助設(shè)備的選型計(jì)算 三 節(jié)流機(jī)構(gòu)節(jié)流機(jī)構(gòu)的作用是為蒸發(fā)器提供適量的制冷劑液體 同時(shí)又維持系統(tǒng)高 低壓側(cè)的壓力差 保證蒸發(fā)器中適宜的蒸發(fā)壓力 1 常用節(jié)流機(jī)構(gòu)手動(dòng)調(diào)節(jié)的節(jié)流裝置 手動(dòng)膨脹閥 用制冷劑蒸氣過熱度調(diào)節(jié)的節(jié)流裝置 包括熱力膨脹閥及電子膨脹閥等 不能調(diào)節(jié)的節(jié)流裝置 恒壓膨脹閥和毛細(xì)管等 浮球調(diào)節(jié)閥 2 應(yīng)用 第三節(jié)輔助設(shè)備的選型計(jì)算 1 熱力膨脹閥熱力膨脹閥是反應(yīng)敏捷 應(yīng)用最廣泛的節(jié)流元件 可自動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度 其控制的方法取決于蒸發(fā)器出口上的制冷劑蒸氣的過熱溫度和蒸發(fā)器中制冷劑的壓力 熱力膨脹閥的閥體應(yīng)垂直布置在蒸發(fā)器入口的水平管路上 感溫包放置在蒸發(fā)器出口的水平管路上 溫包應(yīng)與回氣管路充分接觸 以便更好地感受管內(nèi)的制冷劑蒸氣的溫度 熱力膨脹閥是根據(jù)蒸發(fā)器出口的制冷劑蒸氣的過熱度的大小 成比例地調(diào)節(jié)閥的開度 改變制冷劑進(jìn)入蒸發(fā)器的流量 以達(dá)到改變制冷量的目的 第三節(jié)輔助設(shè)備的選型計(jì)算 1 熱力膨脹閥的型式選擇內(nèi)平衡式熱力膨脹閥是通過閥體內(nèi)部的通道 將膨脹閥出口 即蒸發(fā)器進(jìn)口 的制冷劑的壓力傳遞給感應(yīng)元件 適用于管內(nèi)流動(dòng)阻力較小的小型蛇管蒸發(fā)器 外平衡式熱力膨脹閥則通過外平衡管 將蒸發(fā)器出口的制冷劑壓力傳遞給感應(yīng)元件 用于蒸發(fā)器管路較長(zhǎng) 管內(nèi)制冷劑流動(dòng)阻力較大及帶有分液器的場(chǎng)合 熱力膨脹閥的型式選擇可按照表3 28中規(guī)定的壓力損失值來確定 當(dāng)壓力損失小于規(guī)定值時(shí)采用內(nèi)平衡式 反之 采用外平衡式 多個(gè)熱力膨脹閥的并聯(lián)使用方法 第三節(jié)輔助設(shè)備的選型計(jì)算 2 熱力膨脹閥容量的選擇熱力膨脹閥的容量 制冷能力 是指在某一壓力差作用下 處于一定開度的膨脹閥通過的制冷劑流量 在一定蒸發(fā)溫度下完全蒸發(fā)時(shí)所產(chǎn)生的制冷量 影響熱力膨脹閥的容量的因素包括 膨脹閥前后的壓力差 蒸發(fā)溫度和制冷劑的過冷度 3 影響膨脹閥的因素?zé)崃ε蛎涢y前后壓力差的影響蒸發(fā)溫度的影響制冷劑液體過冷度的影響熱力膨脹閥選用時(shí)必須根據(jù)制冷裝置的種類 蒸發(fā)溫度范圍及蒸發(fā)器熱負(fù)荷的大小選擇一定的型號(hào) 通徑和容量 通徑選擇過小 不能滿足制冷量的要求 而選擇過大 則又調(diào)試?yán)щy 第三節(jié)輔助設(shè)備的選型計(jì)算 2 毛細(xì)管 1 毛細(xì)管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)毛細(xì)管的管徑一般為0 6 2mm的等截面紫銅管 長(zhǎng)度在0 5m以上 由于長(zhǎng)度和小管孔徑產(chǎn)生高摩擦阻力及在毛細(xì)管中逐漸形成的閃發(fā)氣體而產(chǎn)生節(jié)流效果 使液體的壓力降至飽和壓力以下 毛細(xì)管的作用和熱力膨脹閥類似 起限制或定量供給冷凝器到蒸發(fā)器的液體流量 同時(shí)也維持這兩個(gè)部件之間需要的運(yùn)行壓力差 2 毛細(xì)管的選擇 以壓縮機(jī)工況條件下的實(shí)際排氣量和測(cè)定毛細(xì)管氮?dú)獾牧髁縼泶_定 實(shí)測(cè)法將幾臺(tái)經(jīng)過實(shí)測(cè)和經(jīng)證實(shí)符合設(shè)計(jì)工況要求的制冷系統(tǒng)作為樣機(jī) 拆除該機(jī)的毛細(xì)管作為標(biāo)準(zhǔn)品測(cè)出若干數(shù)據(jù) 作為生產(chǎn)中對(duì)毛細(xì)管的測(cè)定依據(jù) 圖解法在穩(wěn)定的工況下 對(duì)某種制冷劑按試驗(yàn)數(shù)據(jù)作出線圖 實(shí)際應(yīng)用時(shí) 根據(jù)已知的條件 通過線圖選擇適用的毛細(xì)管長(zhǎng)度和內(nèi)徑 第三節(jié)輔助設(shè)備的選型計(jì)算 也可用下面的計(jì)算公式進(jìn)行估算 qma 5 44 P L 0 571 D2 71式中 qma 制冷劑流量 g s P 毛細(xì)管進(jìn)出口壓力差 Mpa L 毛細(xì)管長(zhǎng)度 m D 毛細(xì)管直徑 mm 計(jì)算法 第三節(jié)輔助設(shè)備的選型計(jì)算 第三節(jié)輔助設(shè)備的選型計(jì)算 3 分液器當(dāng)蒸發(fā)器有多個(gè)環(huán)路時(shí) 從膨脹閥流出的制冷劑到蒸發(fā)器的各個(gè)環(huán)路需通過液體分配器 以保證各環(huán)路供液均勻 1 分液器的類型 文丘里式 壓降式 離心式 2 分液管的選擇分液管的額定能力定義為管長(zhǎng)1m 壓降 p 50kPa時(shí) 其允許制冷劑流通量所具有的制冷能力 圖3 36離心式分液器