1、 郑州轻工业学院 本科毕业设计（论文） 题 目 200kw 空调用水冷冷水机组设计 学生姓名 王 晓 宁 专业班级 建环 07 级 1 班 学 号 200702040142 院 （系） 机电工程学院 指导教师 (职称 ) 李 春 艳 (副教授 ) 完成时间 2011 年 5 月 27 日 200kw 空调用水冷冷水机组 目 录 中文 摘要 . I 英文摘要 . II 1 前言 . 1 1.1 现状 . 1 1.2 存在问题 . 1 1.3 发展趋势 . 2 1.4 设计方向 . 2 2 冷水机组设计方案的论证 . 3 2.1 制冷系统设计 . 3 2.1.1 制冷方法 . 3 2.2 冷水机组
2、的设计 . 3 2.2.1 冷水机组的分类 . 3 2.2.2 各种冷水机组的优缺点 . 4 2.2.3 冷水机组类型的确定 . 6 2.3 制冷剂 . 6 2.3.1 制冷剂的要求 . 6 2.3.2 常用制冷剂 . 6 2.3.3 制冷剂展望 . 9 2.3.4 制冷剂种类的确定 . 13 2.4 压缩机 . 13 200kw 空调用水冷冷水机组 2.4.1 制冷压缩机的分类 . 14 2.4.2 各类压缩机的特点 . 14 2.4.3 压缩机种类的确定 . 16 2.5 冷凝器 . 16 2.5.1 水冷式冷凝器的分类 . 16 2.5.2 冷凝器类型选择 . 18 2.6 蒸发器类型选
3、择 . 18 2.6.1 干式壳管蒸发器 . 18 2.6.2 直接蒸发式空气冷却器 . 19 3 冷水机组的设计计算 . 19 3.1 系统的热力计算 . 19 3.1.1 原始资料及参数的确定 . 19 3.1.2 热力计算 . 21 3.2 压缩机的选择及制冷剂流量校核 . 22 3.2.1 压缩机选择 . 22 3.2.2 压缩机校核 . 24 3.3.1 冷凝器传热管的选择及参数计算 . 25 3.3.2 冷凝器热负荷及冷却水流量 . 26 3.3.3 冷凝器结构的初步规划 . 27 3.3.4 传热计算及所需传热面积确定 . 29 3.3.5 冷却水侧阻力计算 . 31 3.3.6
4、 连接管管径计算 . 32 200kw 空调用水冷冷水机组 3.4 蒸发器设计计算 . 32 3.4.1 初步结构设计 . 32 3.4.2 管内 R134a 的表面传热系数 . 33 3.4.3 水侧表面传热系数的计算 . 35 3.4.4 传热系数的计算 . 37 3.4.5 管内流动阻力和平均传热温差的计算 . 37 3.4.6 面积热流量及传热面积的计算 . 38 3.4.7 冷水侧流动阻力计算 . 38 4 系统制冷剂充注量的估算及冷冻油的选择 . 39 4.1 制冷剂充注量的计算 . 39 4.2 冷冻油的选择 . 40 5 节流机构的选择计算 . 41 5.1 节流机构的工作原理
5、及作用 . 41 5.2 热力膨胀阀 . 42 5.3 热力膨胀阀的设计选型 . 43 6 管道和其它辅助设备的设计和选用 . 45 6.1 管道的设计 . 46 6.2 干燥过滤器的选择 . 48 6.3 气液分离器的计算选型 . 49 6.4 视液镜选择 . 51 6.5 冷却塔选型 . 51 6.5.1 冷却塔选型的一般原则 . 51 200kw 空调用水冷冷水机组 6.5.2 冷却塔 水流量计算公式 . 52 6.6 冷却水泵计算选型 . 54 6.6.1 泵的流量计算 . 54 6.6.2 冷却水泵泵的扬程确定 . 55 6.6.3 泵的功率计算 . 56 6.6.4 泵的选型 .
6、56 6.7 冷冻水泵计算选型 . 58 6.7.2 冷冻水泵泵的扬程确定 . 58 6.7.3 泵的功率计算 . 60 6.7.4 泵的选型 . 60 7 自动控制与电器元件的选用 . 60 7.1 温度控制器的选择 . 61 7.2 高低压压力控制器 . 61 7.3 电磁阀 . 62 7.4 单向截止阀的选择 . 64 结 束 语 . 66 致 谢 . 67 参考文献 . 68 200kw 空调用水冷冷水机组 I 200kw 空调用水冷冷水机组设计 摘 要 建筑能耗在发达国家国民经济的总能耗中所占比例达到 20%30%，而空调系统能耗将占建筑能耗的 45%50%， 6作为空调系统的关键设
7、备，冷水机组性能的好坏直接影响着空调系统的能耗。为尽可能的降低能耗就对冷水机组的性能提出了相关要求。为降低能耗提高制冷系统的经济性， 本文 通过对不同制冷剂及制冷循环的对比，选定了适用于空调用水冷冷水 机组的制冷循环。同时介绍了冷水机组重要组成部件：压缩机、冷凝器、蒸发器、节流阀及辅助设备的型式及其特点，并且综合其优缺点及限制条件，选定适合系统循环的各个部件，然后将选好的各部件组成水冷冷水机组，完成适用于 200kw 空调用水冷冷水机组设计。 关键词 空调用 /水冷 /制冷循环 /冷水机组 /设计 200kw 空调用水冷冷水机组 II THE DESIGN OF 200KW COLD WATE
8、R CHILLER UNIT OF AIR CONDITION ABSTRACT National building energy consumption in developed countries the proportion of the total energy consumption 30% to 20%, while the air conditioning energy consumption equipment, chillers, direct impact on the performance the energy consumption of air conditioni
9、ng systems. To reduce the energy consumption as much as possible the performance of the proposed chiller has been required. Refrigeration system to reduce energy consumption to improve the economy, through the different refrigerants and refrigeration cycle contrast, selected water cold water for air
10、 conditioning refrigeration unit. Chillers also introduced important components: compressor, condenser, evaporator, throttle and auxiliary equipment of the type and characteristics, and the combination of its advantages and disadvantages and limitations, selected for the various parts of the system
11、cycle, and then The composition of selected water-cooled chiller components to complete the cold water for 200kw Air conditioning water chiller design. KER WORDS air conditioning， water cooling， refrigeration cycle， chiller design 200kw 空调用水冷冷水机组 1 1 前言 1.1 现状 随着科学技术的不断发展和工业自动化水平的快速提高，制冷空调设备在国民经济各部门
12、和人民生活中应用日益广泛。在所有能耗中，建筑能耗占有很大的比例，而在建筑能耗中，空调制冷用电的上升势头尤为迅猛，有资料表明，我国现阶段住宅每平米的能耗是相同气候条件下发达国家的 3 倍左右，因此建筑节能也就成为 了节能工作中最有潜力的领域之一。大型公共建筑节能的最主要任务是空调系统节能 ,冷水机组是空调系统的最主要用能部分，冷水机组的性能的好坏直接影响冷水机组的能耗，有必要对冷水机组的运行性能进行科学的评价，使冷水机组处于高效的运行，降低能耗。 冷水机组的运行性能通常用 COP作为评价指标 ,COP是指单位耗电量能提供的制冷量，其值越高 ,机组的效率越高，因此， COP 很直观地反映了冷水机组
13、的整体运行性能。 在实际运行中 ,中央空调冷水机组大部分时间都处于部分负荷运行状态，传统的用 COP 描述冷水机组性能常采用的方法是将 COP 拟合 成负荷率的函数。这种方法有其不足，它认为冷水机组的 COP 只与负荷率有关，而与机组的实际运行工况无关，比如冷却水温度、冷冻水温度等。实际上，冷水机组的性能不仅与所处的环境有关，还与它的实际运行工况有关。因此，有必要考虑其他因素的影响，更科学的研究冷水机组的运行性能。 1.2 存在问题 中国正处于工业化过程中，社会经济发展对能源的依赖要比发达国家大得多，社会发展受到资源约束的矛盾日益突出。近几年来，我国电力生产增长迅猛，据统计，全国有 21 个省
14、市区采取了拉闸限电的措施来保证基本的电力供应，而随着空调的进一步普及， 冷水机组已日渐成为能耗大户。同时由于冷水机组的使用时间比较集中，造成巨大电力供应的峰谷差别，造成高峰时的供不应求，低谷时的电力闲置浪费。在我国许多城市，在夏季用电高峰时期，都出现了由于用电200kw 空调用水冷冷水机组 2 紧张而导致拉闸限电；近几年来供电部门被迫实施强制性错峰用电措施，影响了居民的正常生活和企业的生产经营。 中国是世界上的能耗大国，每年消耗约 14 亿吨的标煤，电能 75%来源于煤，SO2、 NOX、 CO2 等污染物的排放量已到必须治理的程度。我国东部的大部分地区都受到酸雨的威胁。我国的酸雨和其他环境污
15、染，一年损失大约是国民生产总值的 1.6%，节能是减少污染的有效措施之一。 现在全球变暖，臭氧空洞，自然灾害不断都已严重威胁到人类的生存。 1.3 发展趋势 由于冷水机组耗能较大，制冷剂造成温室效应和全球变暖，其市场市场占有率已 略有下降，针对此现象变频等其他节能技术和寻找新的环保型的制冷剂是冷水机组发展的主要趋势。 1.4 设计方向 针对运行中冷水机组存在的问题，在接下来的设计中，应着重在以下方面做出该进：冷水机组设计严格按照国家标准进行规范设计；在冷水机组设计时应着重节能技术的应用，通过不同制冷系统循环对比确定能效比高的制冷循环；在制冷机 组设计时应选用自动化程度较好的零部件，使系统的自动
16、化程度较高，满足家用水冷冷水机组运行的需要；制冷剂的选用应充分考虑制冷剂性质对环境及商品的影响，保证商品的经济性。 200kw 空调用水冷冷水机组 3 2 冷水机组设计方案的论证 2.1 制冷系统设计 制冷系统是利用逆向循环的能量转换系统，通过能量补偿，使制冷剂在循环中不断地从温度较低的被冷却对象中吸收热量，并向温度较高的冷却介质排放热量。 2.1.1 制冷方法 8 现在市场大部分冷水机组采用蒸汽压缩式制冷。蒸汽压缩式制冷中液体蒸发制冷以流体为制冷剂，通过一定的机械设备构成 制冷循环，可以对被冷却对象进行连续制冷，是制冷技术中应用最主要的方法。本系统采用单级蒸汽压缩式制冷系统。 单级蒸汽压缩式
17、制冷系统是由压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器组成，用管道将它们连接成一个密封的系统。在蒸发器内处于低温低压的制冷剂液体与被冷却对象发生热交换，吸收被冷却对象的热量而汽化。产生的低压蒸气被压缩机吸入，经压缩后以高压排出。压缩机排出的高压气态的制冷剂进冷凝器，被常温的冷却水或空气冷却，凝结成高压液体。高压液体流经膨胀阀时节流，变成低压低温的气、液两项混合物，进入蒸发器，其中的液态制冷剂在蒸发器中 蒸发制冷，产生的低压气体再次被压缩机吸入。如此周而复始，不断循环。 6 2.2 冷水机组的设计 2.2.1 冷水机组的分类 6 冷水机组是生产冷水的制冷装置，广泛应用于空调工程和生产工艺中。根据冷水机组所用的动力种类不同分为电力驱动冷水机组和热力驱动冷水机组。电力驱动冷水机组又多是采用蒸汽压缩制冷原理的冷水机组，又称为蒸汽压缩式冷水机组；热力驱动冷水机组多是采用吸收式制冷原理的冷水机组，又称为吸收式冷水机组。
