1、郑州轻工业学院本科毕业设计（论文）题 目 120KW 模块式水冷冷水机组 学生姓名 专业班级 学 号 院 （系） 机电工程学院 指导教师(职称) 完成时间 120KW 模块式水冷冷水机组目 录摘要 .IABSTRACT.II1 绪论 .11.1 冷水机组 .11.2 冷水机组研究的意义 .11.3 节能和环保政策对市场的影响 .11.4 存在问题及发展前景 .21.4.1 水冷式集中空调系统存在的不足和解决措施 .31.5 模块式冷水机组 .41.5.1 初期模块式冷水机组 .41.5.2 模块化技术的特点 .51.5.3 中国早期模块式冷水机组的研究 .61.5.4 磁悬浮模块化冷水机组 .
2、72 方案选择与论证 .82.1 制冷剂 .82.1.1 制冷剂的分类 .92.1.2 制冷剂的选择原则 .92.1.3 制冷剂的确定 .102.2 压缩机 .102.2.1 压缩机的分类 .112.2.2 压缩机的比较 .122.3 冷凝器 .13120KW 模块式水冷冷水机组2.3.1 冷凝器的分类 .132.4 蒸发器 .162.4.1 蒸发器分类及选择 .163 冷凝器的设计计算 .173.1 设计工况的循环热力计算 .173.2 冷凝器设计计算 .193.2.1 冷凝器的传热管参数的计算 .193.2.2 冷凝器热负荷及冷却水流量计算 .203.2.3 冷凝器结构的初步规划 .203
3、.2.4 管内水侧表面传热系数 .213.2.5 计算管外制冷剂蒸汽冷凝便面传热系数 .223.2.6 计算传热系数和面积热流量 .223.2.7 计算所需的传热面积 .243.2.8 计算冷却水侧流动阻力 .243.2.9 冷却水侧阻力 .243.3 卧式壳管式冷凝器的零部件设计 .243.3.1 传热管及传热管与管板的固定方式 .243.3.2 壳体与管板及其联接方式 .253.3.3 其余部件选择 .274 干式壳管式蒸发器的设计计算 .314.1 传热管的选择 .314.2 管内表面传热系数 .334.3 水侧表面传热系数的计算 .354.4 传热系数的计算 .364.5 计算管内流动
4、阻力和平均传热温差 .36120KW 模块式水冷冷水机组4.6 面积热流量及传热面积的计算 .374.7 冷水侧流动阻力的计算 .384.8 蒸发器结构设计计算 .394.8.1 筒体的设计计算 .394.8.2 管板 .394.8.3 蒸发器进出水连接管管径计算 .404.8.4 蒸发器出气管得管径计算 .404.8.5 蒸发器的进液管的管径计算 .404.8.6 其余部件选择 .405 压缩机的选择计算 .435.1 涡旋式压缩机的发展 .435.2 涡旋式压缩机概述 .445.3 涡旋式压缩机的特点 .445.4 压缩机的选型计算 .455.4.1 设计工况下的计算 .455.4.2 压
5、缩机校核 .466 冷却塔的选择 .476.1 冷却塔的结构 .486.2 冷凝热负荷的确定 .486.3 所需冷却水循环量和相关参数 .486.4 冷却塔的选择及校正 .496.4.1 冷却塔的处理水量 .496.4.2 冷却水的冷却度 .496.4.3 冷却塔的出水温度与空气湿球温度的温差 .49120KW 模块式水冷冷水机组7 节流装置和辅助设备选型 .497.1 节流装置的简介 .507.2 热力膨胀阀的工作原理 .507.3 热力膨胀阀的选型 .517.3.1 热力膨胀阀的选择计算 .517.3.2 热力膨胀阀的校正 .527.4 贮液器的选择 .537.5 手动截止阀的选择 .54
6、7.6 过滤干燥器的选择 .557.7 电磁阀的选择 .557.8 视液镜的选择 .567.9 水泵的选择 .577.9.1 冷却水循环水泵的选择 .577.9.2 载冷剂循环水泵的选择 .577.10 油分离器的选择 .597.11 压力继电器的选择 .597.12 压差继电器的选择 .607.13 压缩机避震管的选择 .617.14 流量继电器的选择 .617.15 气液分离器的选择 .61结束语 .63致 谢 .65参考文献 .67120KW 模块式水冷冷水机组I120KW 模块式水冷冷水机组摘 要模块式水冷冷水机组主要主要目的在于制冷，本文设计的是 120KW 模块式水冷冷水机组，在文
7、中分别介绍了制冷剂的类型，最终确定了使用 R134a 作为本次设计的制冷剂。介绍了压缩机的选型及校核计算，壳管式冷凝器与壳管式蒸发器的选择以及设计计算。对节流机构进行简单的选型介绍以及校核，在文中也对贮液器、视液镜、过滤干燥器、电磁阀等辅助设备进行选择。本文设计的机组基本工况为冷却水进水温度为，冷却水出水温度为，冷媒水进水温度为 12，出水温度为。根据所选择的壳管式蒸发器与壳管式冷凝器的温度变化的范围，确定了本次设计的蒸发温度为，冷凝温度为 41，进行热力了计算，最终进行蒸发器与冷凝器的设计计算。关键词 冷水机组/压缩机/壳管式冷凝器/卧式蒸发器120KW 模块式水冷冷水机组II120KW M
8、OAUDLAR WATER-COOLED CHILLERABSTRACTThe main water-cooled modular chiller main purpose is cooling, this article is designed to 120KW modular water-cooled chillers, were introduced in the text type of refrigerant, and ultimately determine the use of R134a as refrigerant in this design. Describes the
9、selection and design calculations Selection checking calculations, shell and tube condenser and compressor and shell and tube evaporator for. Throttle bodies for simple selection of presentations and checking, also in the text of the reservoir, sight glass, filter drier, solenoid valves and other au
10、xiliary equipment selection.This design of the unit is the basic condition of cooling water inlet temperature is 30 , the cooling water temperature is 35 , coolant water inlet temperature is 12 , the water temperature is 7 . According to the selected range of shell and tube shell and tube evaporator
11、 and condenser temperature changes, determine the evaporation temperature of this design is 4 , condensing temperature is 41 , conducted thermodynamic calculation, eventual evaporator and condensing the design calculations.Keywords Chiller,Compressor,Shell and tube condenser,Horizontal evaporator120
12、KW 模块式水冷冷水机组11 绪论冷水机组是将压缩机、冷凝器、蒸发器、节流机构、控制器件、仪器仪表组装在一个整体的钢架上，外部只需接上冷水管、冷却水管路系统和电源即可使用。冷水机组一般使用在空调机组和工业冷却中，在空调系统中将冷冻水分配给各末端设备换热器以冷却或加热在其各自的空间以给人创造一个冬夏舒适的工作、生活环境，然后冷冻水重新回集到蒸发器冷却；在工业生产中，冷水机组广泛运用于食品、制药、医疗、玻璃、塑胶、焊接、电镀等各个领域。 1.1 冷水机组冷水机组的作用是提供不同温度的环境，有多种多样的分类方式。按照压缩机形式分类可以分为活塞式、螺杆式、离心式压缩机；按冷凝器冷却方式可以分为水冷式和
13、风冷式冷水机组；按能量利用形式可以分为单冷型、热泵型、热回收型、冰蓄冷双功能型冷水机组；按密封方式分为半封闭式、全封闭式或者全开等多种形式的冷水机组。1.2 冷水机组研究的意义制冷行业中的制冷机除去最开始的那二十多年的市场暴利，现在基本上已经进入到了一个价格透明、市场饱和的阶段。各种制冷机的市场利润都已经与八十年代不可同日而语。但在这样的市场竞争中，工业冷水机组还保持着相当快的上升势头。相比与其它制冷机，工业冷水机组的应用范围广泛。除了制冷行业外，工业冷水机组还被大量的应用于暖通空调、电镀、冶金冶炼、电子、制塑、化工等其它行业。由于其跨行业使用，所以工业冷水机组具有较大发展空间。1.3 节能和
14、环保政策对市场的影响节能、环保和室内空气品质 (IAQ)是冷水机组市场的三个重要主题。在许多国家里，电和燃气消耗的迅速增加，促使各生产厂开发节能产品。欧盟 (EU)已推出120KW 模块式水冷冷水机组2Roils(The Restriction of the Use of Certain Hazardous Substances in Electrical and Electronic Equipment)，欧洲市场正渐渐转到使用 R410A，由于 Roils 的进入，必然会引起冷水机组价格上涨。 日本和韩国推出了能源多样化政策，推动燃气制冷，因此，吸收式制冷得到很好的扩展。日本厂商开始研发大
15、冷量的 DC 变频系统，中国一些城市也颁布相关法规鼓励使用吸收式系统。 在美国高性能绿色建筑设计、结构和运转中，能量和环境设计 (LEED)绿色建筑等级系统是指导基准。近年来，R134a 在美国的使用有所增加，R123 市场份额将减小，因为蒙特利尔提案的淘汰日期将临近。 中国政府也重视环境保护，对实现 2008 年“绿色奥运”已采取了许多措施。热泵系统提供了有效降低温室气体排放的术，许多公司开发热泵冷水机组，降低能量消耗这也有助于环保。1.4 存在问题及发展前景随着经济的发展, 人类对能源的需求越来越大, 对环境的破坏也越来越严重。我国是世界上人口最多的国家, 为了使我国的经济实现持续、健康地
16、发展, 必须采取“ 可持续发展战略” , 切实注意环境保护和节约能源。近年来人们的居住条件有了很大的改善, 家用空调的使用日益普及, 水冷式集中空调系统也已出现在住宅建筑中。由于空调能耗在整个建筑能耗中所占比例越来越大, 因此尽可能降低空调系统的能耗已成为空调发展的重要内容。同时, 人们对生活环境, 包括室内和室外环境, 提出了更高的要求, 因此环保型空调的发展是空调发展的重要方向。为了与我国住宅建筑的发展相适应, 我们必须发展适合于我国国情的具有良好环保和节能特性的空调系统。水冷式制冷机在制冷效果和能耗上, 比起风冷式制冷机具有绝对的优势, 这已是不争的事实。但是水冷式空调器还没有进人家庭,
17、 原因是普通家庭所需冷量都较小，单个房间风冷式空调器就能胜任, 省去了水管安装及对水流的控制设备。但随着居民住房条件的不断改善, 小康住宅的出现, 风冷式空调器难以再胜任, 它主要有以下不足：一是风冷式空调器制冷能力不强, 冷凝器体积大,多厅室制冷需安装多个空调, 不但增加了支出, 并且安装麻烦, 还影响建筑物的美观；二是风冷式空调器制冷速度慢, 耗电多, 噪音大。因为空气的热容量很小, 换热系数只有水的八分之一,并且空气快速流动, 热交换也不够充分, 冷凝风机还产生噪音。因此, 靠风冷120KW 模块式水冷冷水机组3式空调来组建家庭制冷系统是不太理想的；三是风冷式空调器冷凝器散发的热量, 没
18、能再利用, 白白地被浪费掉, 吹出的热气, 还影响周围环境；另一方面, 家庭用热水时（如洗澡, 洗衣服）又需用能源来烧, 既费事又耗能。这些不足, 风冷式空调器自身不能克服, 而水冷式空调器以其制冷能力强, 降温速度快, 用电省, 噪音低 ,体积小等优点, 顺应当今世界环保与节能的绿色新家电潮流, 有着诱人的发展前景。然而任何事物都有其两面性, 要发展家用水冷式空调器必须考虑以下几个问题。一是需增设水管，且不能有碍厅室美观；二是要有水流量自动控制调节系统；三是冷凝器外壁结水垢后的清理问题。对于这些问题，设想中的解决方法是随着安装、装修业的迅速发展，水管安装已不成什么问题，软硬管都可以使用，即使
19、有碍美观的地方靠装修也能弥补。同时水冷式空调冷凝器不需对外散热，可将室外机（压缩机和冷凝器）改善在洗手间，这样空调器产生的热水方便地流入热水器的蓄水箱，蓄水箱满了之后，多余的水又可接入马水桶，或进入下水道，充分利用了水资源。由于水中带有各种杂质，空调器长久使用后，冷凝器外壁上会结上一层水垢，从而会影响交换效果，必须拆卸 先回收制冷剂，后切断电源，卸下室外机组上的电源线和控制线后，按步骤拆卸室外机组和连接铜管，然后重新安装调试，确定室内外机组的安装位置，配备与空调器电源相符的电表、插座和闸刀，机组的安装固定。1.4.1 水冷式集中空调系统存在的不足和解决措施1.4.1.1 运行费用高而且存在收费问题住宅小区中, 各住户居民的生活和工作规律不尽相同, 有的家庭白天没人, 不开空调，有的家庭有老人、孩子, 白天仍要使用空调 , 为了满足他们的需求, 必须全天开机运行, 这样造成空调系统冷水机组的部分负荷运行时间长, 系统的运行费用较高。现在有不少的水冷式集中空调系统, 用户的计费很多是将系统的总运行费平摊到用户身上, 这种计费方法没有考虑用户在使用空调上的差异, 使得在负担空调系统的费用上很不公平。如果公平计费, 须安装计量装置。如果定流量系统还应该分时计费, 因为定流量系统在低负荷阶段效率低、能耗高, 冷冻机在低负荷阶段
