1、郑州轻工业学院本科毕业设计（论文）题 目 19kW-15制冷机组 学生姓名 专业班级 热能与动力工程 学 号 院 （系） 机电工程学院 指导教师(职称) 完成时间 目 录中文摘要 .IABSTRACT.II1 引言 .11.1 制冷机组概况 .11.2 设计要求 .11.3 制冷系统选择 .11.4 制冷剂选择 .51.4.1 制冷剂的分类 .51.4.2 制冷剂的选用原则 .71.4.3 R404A 特点 .81.5 载冷剂选择 .81.6 制冷工况的确定 .101.7 压缩机的选择 .102 系统热力计算 .122.1 理想循环的热力计算 .132.2 压缩机在设计工况下热力计算校核 .1
2、53 冷凝器设计计算 .163.1 冷凝器结构规划及有关参数 .163.2 空气侧传热系数计算 .183.2.1 空气进出冷凝器的温差及风量 .183.2.2 肋片效率及空气侧传热系数 .183.3 管内 R404A 冷凝时表面传热系数计算 .203.4 计算所需传热面积 .203.5 风侧阻力计算及风机选型 .214 蒸发器设计计算 .224.1 蒸发器样式选择 .224.2 蒸发器结构规划及设计计算 .235 节流装置的选取 .265.1 节流装置分类 .265.2 节流装置选型 .295.3 热力膨胀阀的使用 .296 制冷机组辅助设备的选择 .306.1 干燥过滤器 .306.2 视液
3、镜 .326.3 电磁阀 .336.4 压力继电器 .356.5 单向阀 .366.6 泵 .376.7 压力罐 .416.7.1 压力罐与膨胀水箱简介 .416.7.2 压力罐优点及选型 .436.8 贮液器 .436.9 气液分离器 .447 管路系统 .468 结束语 .47致 谢 .48参考文献 .49I19kW-15制冷机组摘 要本设计首先对制冷机组进行概述，根据设计要求，进行制冷系统的选择、制冷剂的选择、载冷剂的选择，工况基本参数的确定。然后较为详细的介绍了制冷机组的设计计算过程，包括制冷系统的热力计算，制冷循环主要部件的设计计算与校核计算，如压缩机的选型校核计算，冷凝器的设计计算
4、，蒸发器的选型校核计算，节流结构的选型校核计算等。为了完善制冷的技术性能，并保证其可靠的运行，还需要进行一些制冷装置辅助设备的选择，文中进行了一些选型计算来选择所需要的制冷装置辅助设备，如干燥过滤器的选择、视液镜的选择、电磁阀的选择、压力继电器的选择、单向阀的选择、泵的选择、压力罐的选择、以及贮液器和气液分离器的选择。 本次的毕业设计，是在查询了大量的书籍资料的基础上进行的，每一个零部件的选择均进行了严格的计算以及校核，并参考有关行业标注和国家标准进行的选型确定，通过对实际物体的参考来进行的制冷机组的设计。关键词 制冷装置/压缩机/冷凝器/设计计算/辅助设备II19kW -15 Refrige
5、ration UnitABSTRACTThe design carried on an overview of the refrigeration unit firstly, and then according to the design requirements, selected the refrigeration system, refrigerant and containing refrigerant to determine the basic parameters of the working conditions. Then it described the design a
6、nd calculation process of the refrigeration unit detailed, including thermodynamic calculation of the refrigeration system, design and check calculation of the main components of the refrigeration cycle, such as the selection and check calculation of the compressor, design calculation of the condens
7、er, the selection and check calculation of the evaporator, the selection and check calculation of the throttle structure. In order to improve the performance of refrigeration technology and ensure its reliable operation, we also need to select some auxiliary equipment refrigeration equipment. The pa
8、per carried out some calculations to select the auxiliary refrigeration equipment, such as the selection of the dry filter, the sight glass, the solenoid valve, the relay selection pressure, the check valve selection, pump selection, the pressure tank, the reservoir and the gas-liquid separator.The
9、graduation project, on the basis of querying on a large number of books and data, each component select the rigorous calculation, and marked with reference to the relevant industry and national standards selection determine, through the actual object reference to the design of the refrigeration unit
10、s!KEY WORDS: refrigeration units, compressor, condenser, design calculation, auxiliary equipments 19kW-15制冷机组11 引言1.1制冷机组概况蒸汽压缩式制冷机组属于制冷机中很常用的一种。所谓的制冷机，在广义上等同于我们所提到的制冷设备,是指制冷行业内所有与制冷相关的机械与设备。 制冷机的主要性能指标有工作温度（对蒸气压缩式制冷机为蒸发温度和冷凝温度，对气体压缩式制冷机和半导体制冷机为被冷物体的温度和冷却介质的温度） ，制冷量（制冷机单位时间内从被冷却物体移去的热量） 、功率或耗热量、制冷系数
11、（衡量压缩式制冷机经济性的指标，指消耗单位功所能得到的冷量）以及热力系数（衡量吸收式和蒸气喷射式制冷机经济性的指标，指消耗单位热量所能得到的冷量）等。现代制冷机以蒸气压缩式制冷机应用最广。 1.2 设计要求本文的目的是为了设计一台采用环保制冷剂 R404a 的制冷机组。具体设计要求如下： （1)设计环境温度： 35（2)最高环境温度： 38（3)最低环境温度： 10（4)载冷剂进口温度： -10（5)载冷剂出口温度： -15（6)控温精度： 2 （7)制冷量： 19kW（8)冷凝器冷却方式： 强制对流风冷（9)制冷剂： R404a（10)电源： 380V 50HZ1.3 制冷系统选择单级蒸气压
12、缩式制冷机主要由压缩机、冷凝器、节流机构和蒸发器组成，如图1-1 所示。其工作过程由以下 4 个步骤完成：（1)压缩机，它的作用是将蒸发器中的制冷剂蒸气吸入，并将其压缩到冷凝压力，然后排至冷凝器。 （2)冷凝器，他是一个换热器，它的作用是将来自压缩机的高压制冷剂蒸气冷却并冷凝成液体，在这一过19kW-15制冷机组2程中，制冷剂蒸气放出热量，故需要用其他物体或介质来冷却。 （3)节流机构，制冷剂液体流过节流机构时，压力有冷凝压力降低到蒸发压力，一部分液体转化为蒸气。（4)蒸发器，它也是一个换热器，它的作用是使经节流阀流入的制冷剂液体蒸发成蒸气，以吸收被冷却物体的热量。蒸发器是一个对外输出冷量的设
13、备，输出的冷量可以冷却液体载冷剂，也可以直接冷却空气或者其他物体。从压缩机出来的高压高温制冷剂气体进入冷凝器被冷却并进一步冷凝成液体后，进入节流装置膨胀阀减压，部分液体蒸发成蒸气，这些气液两相的混合物进入蒸发器在里面吸热蒸发成蒸气，之后回到压缩机重新被压缩，完成一个循环，实现热量从低温热源向高温热源的转移。图 1-1 单级蒸气压缩式制冷两级压缩制冷循环流程组织形式可以按照节流级数分为一级节流和二级节流两种：一级节流是由冷凝压力 pk 直接节流到蒸发压力 p0；二级节流是指制冷剂液体先由冷凝压力 pk 节流到中间压力 pm，再由中间压力节流到蒸发压力 p0。同时，可根据液体和蒸气的中间冷却方式不
14、同，分为中间完全冷却、中间不完全冷却。所谓中间完全冷却，是指将低压级的排气冷却成中压下的干饱和蒸气，如果只降低了温度而并未达到饱和状态时，则称为中间不完全冷却。第一，两级压缩一级节流中间不完全冷却制冷循环，这是一种适用于等熵指数较低的制冷剂( 如 R134a)的两级压缩制冷循环。其流程图和 lgp-h 图如图 1-2 所示。经低压级压缩机压缩的制冷剂蒸气，与中间冷却器出来的状态 9 的饱和蒸气混合后，以过热状态 3 进入高压级压缩机，压缩后的制冷剂在冷凝器中冷凝成液体。一部分冷凝液经节流阀 A 进入中间冷却器的盘管外面蒸发，使另一部分冷凝后液体制冷剂流过中间冷却器盘管后达到过冷状态 7，并经节
15、流阀 B 流入蒸发器蒸发制冷。蒸发后的低压气体进入低压级压缩机压缩。19kW-15制冷机组3图 1-2 两级压缩一级节流中间不完全冷却制冷循环第二，两级压缩一级节流中问完全冷却制冷循环，循环流程图和 lgp-h 图如图1-3 所示。自高压压缩机排出的高压蒸气流人冷凝器冷却、冷凝和过冷，排出的制冷剂过冷液体分为两部分，一部分经节流阀 A 进入中间冷却器，与低压压缩机排出的气体进行热质交换而成为中间压力下的饱和气体，再去高压压缩机；另一部分流经中间冷却器的盘管内进一步过冷，然后经过节流阀 B 直接节流到蒸发压力，在蒸发器吸热蒸发后的低压气体流入低压压缩机。这种循环虽然使高压压缩机的流量增加，但高压
16、压缩机所吸人的不再是过热蒸气，而是饱和蒸气。因此，高压压缩机的排气温度不致过高，这对于等熵指数较大的制冷剂(如氨)是有利的。图 1-3 两级压缩一级节流中问完全冷却制冷循环上述二述两种制冷循环系统中，蒸发器的高压制冷剂液体在节流前经过充分过冷，达到了相当低的温度，因此循环的单位制冷量较大，而且高压液体输送到较远或较高的地方时，管路中不至于出现汽化现象。第三，两级压缩两级节流制冷循环。所谓两级节流，是指进入蒸发器的制冷剂先由节流阀 A 节流到中间压力，并进入中间冷却器，然后从中间冷却器出来再经过节流阀 B 节流到蒸发压力。根据高压压缩机进气状态是饱和与过热蒸气的不同，也19kW-15制冷机组4分
17、为完全中间冷却和不完全中间冷却。两级节流的优点是可以消除除一级节流中间冷却器盘管的传热温差。因此，在其他参数相同时，循环的制冷系数比一级节流略高。其缺点是当压缩机排气中含油时，会在中间冷却器中积油。 ，因此，这一循环适宜于具有油分离设备的制冷系统。图 1-4 表示了两级压缩两级节流中间不完全冷却制冷循环的流程图和 lgp-h 图。图 1-4 两级压缩二级节流中间不完全冷却制冷循环进入蒸发器的制冷剂先由节流阀 A 节流到状态 6，再由节流阀 B 节流到状态8。进入高压级压缩机的制冷剂蒸气，由中间冷却器出来的饱和蒸气(状态 9)和低压级压缩机排出的过热蒸气(状态 2)相混合，成为中间压力下的过热蒸气(状态 3)。如图 1-5 所示，该循环可以同时制取两种蒸发温度，如应用于冷库系统中同时提供冷藏间和冻结间的冷量。图 1-5 具有中温蒸发器的两级压缩二级节流中间完全冷却制冷循环第四，复叠式制冷循环，就是将所要求达到的低温的温差分隔成两段或者若干段，每段选用性质相宜的制冷循环。比如，用中温制冷剂循环承担高温段的制冷，采用低温制冷循环承担低温段的制冷，将其叠加，用中温制冷剂循环的制冷来抵消
