1、 郑州轻工业学院 本科毕业设计（论文） 题 目 300KW 螺杆型水冷 冷水机组设计 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 年 月 日 郑州轻工业学院 毕业设计（论文）任务书 题目 300KW 螺杆型水冷冷水机组设计 专业 热 能 学号 姓名 一 、 原始资料及技术条件 1. 制冷量： 300kW 2. 设计依据 : GB 19577-2004 冷水机组能效限定值及能源效率等级 3. 参照标准 : ARI550-1999 离心式或螺杆式冷水机组试验的标准要求 二、主要内容 1. 冷水 机组性能：制冷量 300kW 制冷工况： 冷水
2、进水温度 12，冷水出水温度 7； 冷却水进水温度 30，冷却水出水温度 35。 冷水侧污垢系数 0.0176m2. / kW，冷却水侧污垢系数 0.044 m2. / kW。 2. 设计图纸：机组装配图、蒸发器部件图、冷凝器部件图、零件图、制冷系统流程图。总图量不少于折合 3.5 张 A0。 三、基本要求 1. 认真进行调研、完成调研报告。 2. 阅读文献写出文献综述。 3. 按统一格式完成开题报告。 4. 阅读英文文献，并译成中文 (不少于 5000 汉字 )。 5. 设计计算至少有两部分为上机计算。 6. 规范绘制图样，上机绘图不少于 3 张 A0。 7. 英中文对照摘要，中文不少于 4
3、00 字。 8. 按统一格式编制设计说明书，不少于 30000 字。 9. 有全部设计的纸介质文档和电子文档。 四、主要参考资料 1 郑贤德主编，制冷原理与装置（第二版），机械工业出版社， 2008.08 2 陈 沛霖、岳孝芳主编， 空调与 制冷技术手册（第二版）。同济大学出版社，1999 年 3 蒋能照主编，空调用热泵技术及应用。机械工业出版社， 1997 年 4 张祉佑主编，制冷原理与设备。机械工业出版社， 1987 年 5 缪道平 吴业正主编，制冷压缩机。机械工业出版社 ， 2006 年 6 制冷原理的应用与装置。机械工业出版社， 2003 年 7 曹德胜主编，制冷剂使用手册。冶金工业出
4、版社， 1999 年 8 齐铭主编，制冷附件 。航空工业出版社， 1983 年 9 钱颂文 ， 管壳式换热器的强化传热 M。化工出版社， 2003 年 10 唐汝宁 ， 太阳能热泵 J。太阳能学报 ， 2002 年第二期 11 刘奎武 ， 制冷空调设备安装、调试与维修 M 冶金工业出版社 12 制冷系统与热泵 安全和环境要求 ， SB/T 10345.1-10345.4.2001 13 吴业正主编，制冷原理及设备 M， 西安交大出版社 ， 1997 年 14 陆耀庆编 .实用供热空调设计手册 （第二版） ， 中国建筑工业出版社 ， 2008.05 15 范际礼等 .制冷与空调实用技术手册 M，
5、 辽宁科技大学出版社 ， 1995 年 16 钱颂文 ， 换热器设计手册 M， 化学工业出版社 2002.8 17 俞炳丰 ， 制冷与空调应用新技术 M， 化学工业出版社， 2002 年 18 刘一民，螺杆式风冷热泵冷热水机组的性能优化，制冷与空调， 2005,5（ 5） :61-64 完 成 期 限： 年 月 日 指导教师签章： 专业负责人签章： 年 月 日300KW 螺杆型水冷冷水机组 目 录 中文摘要 . I 英文摘要 . II 1 绪论 . 1 1.1 引言 . 1 1.2 国内外发展状况 . 1 1.3 存在的问题及发展前景 . 3 2 设计说明 . 6 2.1 设计的要求与数据 .
6、 6 2.2 本设计的研究内容 . 6 2.3 设计参数的确定 . 6 2.3.1 设计原始参数 . 6 2.3.2 已知设备 . 6 2.3.3 蒸发温度，冷凝温度的确定 . 7 3 制冷剂的选择 . 8 3.1 螺杆式制冷机组常用的制冷剂 . 8 3.2 制冷剂热力学性质的要求 .11 3.3 制冷剂物理化学 性质的要求 .11 4 热力计算 . 12 5 压缩机的分类与选择 . 15 5.1 压缩机的分类 . 15 5.2 压缩机的计算与选择 . 17 300KW 螺杆型水冷冷水机组 6 壳管式冷凝器的设计计算 . 18 6.1 传热管的选择及计算 . 18 6.2 结构设计计算 . 2
7、5 6.2.1 管板 . 25 6.2.2 分程隔板 . 26 6.2.3 拉杆与定距管 . 27 7 干式蒸发器的设计及计算 . 31 7.1 蒸发器的概述 . 31 7.2 设计及计算 . 33 8 附件设备的选型 . 38 8.1 节流阀的分类和选型 . 38 8.1.1 节流阀的分类 . 38 8.1.2 热力膨胀阀的选择 . 39 8.2 油分离器的选型 . 40 8.3 干燥过滤器的选型 . 41 8.4 气液分离器的选型 . 42 8.5 视液镜的选型 . 42 9 制冷剂充注量的计算 . 43 9.1 制冷剂充注量的组成 . 43 9.1.1 冷凝器充液量的 计算 . 43 9
8、.1.2 蒸发器充液量的计算 . 44 9.1.3 液管充液量的计算 . 44 9.1.4 吸气管充液量的计算 . 45 9.1.5 排气管充液 量的计算 . 45 结 论 . 46 致 谢 . 47 参考文献 . 48 300KW 螺杆型水冷冷水机组 300KW 螺杆型水冷冷水机组 I 300KW 螺杆式水冷冷水机组设计 摘 要 螺杆式水冷冷水机组因其关键部件螺杆式压缩机而命名，螺杆式水冷冷水机组是目前应用最为广泛的制冷机组之一。本文设计的是制冷量为 300KW 的水冷机组。其中制冷剂为 R22，系统制冷量为 300KW，冷凝温度 40 ，蒸发温度 2 ，过冷度 3 ，过热度 9 ，冷却水进
9、水温度 30 ，出口温度 35 ，冷冻水进水温度 12 ，出水温度 7 。 本设计主要部件选用的是汉钟半封闭螺杆双压缩机、卧式壳管式冷凝器（外形尺 寸 为 2780mm600mm708mm， 传热面积为 57.546m2）、干式蒸发器 （ 外形尺寸为 2800mm600mm592mm， 传热面积为 17.64m2） 和热力膨胀阀。除此以外，本文还完成了压缩机的选型、热力计算、以及辅助设备的选型问题。 关键词 冷水机组 /壳管式冷凝器 /干式蒸发器 /设计计算 300KW 螺杆型水冷冷水机组 II A Design of Screw Water Chiller with Capacity of
10、600 kW ABSTRACT Evaporative condenser chillers is named as its key part evaporative condensers. It is one of the widely used chillers now. In the dissertation, the refrigerant is R22, and refrigeration capacity is 300KW.Condensing temperature is 40 . The inlet and outlet temperature of cooled water
11、are 30 and 35 , respectively. The subcooling temperature is 3 . The superheating temperature is 9 . And the evaporation temperature is 2 .The inlet and the outlet temperature of chilled water is 12 and 7 , respectively. The HANBELL semi-hermetic single-screw compressor, horizontal tube and shell con
12、denser with the shape dimension of 2780mm600mm708mm and the heat transfer area of 57.546 2m , dry-type evaporator with the shape dimension of 2800mm600mm592mm and the heat transfer area of 17.64 2m and the thermal expansion valve are chosen as main components of the design. Besides, the choice of co
13、mpressor, heat analysis, the choice of the selection of the role auxiliary equipments are also completed. KEY WORDS water chiller, shell and tube condenser, dry evaporator condenser, design calculation.300KW 螺杆型水冷冷水机组 1 1 绪论 1.1 引言 随着改革开放的逐步深入，工农业生产日益飞速发展以及人民群众生活水平的不断提高，越来越多的水冷冷水机组被广泛应用于工业与民用空调建筑空调工
14、程，如宾馆、饭店、商店、餐馆、高级住宅、游乐场等场所的降温除湿空调技术要求；以及在工业领域中为工艺流程和设备冷却提供低温循环水等。 其中螺杆式冷水机组以其对变工况运行有较好的适应性，对气体带液运行部敏感，转速高、体积小、重量轻，动力平衡型好，零部件少，尤其易损件少，运行寿命长，可靠性高，排气温度低，容积效率高，操作简便，易于实现自动化等特点，在中等冷量范围内得到广泛应用 1。螺杆式冷水机组以其特有的优势广泛应用于商业和工业中央空调系统中，十几年来，国内企业不断从欧美等发达国家引进、消化、吸收冷水机组设计技术和制造工艺，使螺杆式冷水机组水平得到显著提高。 1.2 国内外发展状况 资料显示，在空调
15、领域，螺杆式冷水机组在中央空调系统主机中所占的份额逐年上升，而活塞式、溴化锂式等空调主机所占份额则逐年下降。一方面，螺杆式冷水机组牢固地占据着中小型中央空调系统主机的主导地位，另一方面。它逐步蚕食着大型中央空调系统中离心式压缩机的份额。空调用螺杆式压缩机的市场潜力巨大，是单台制冷量 100 3000KW 空调系统中的最佳机型 2。 螺杆式冷水机组的 冷冻出水温度范围为 3 20 ， 可广泛应用于塑胶，电镀，电子，化工，制药，印刷，食品加工等各种工业冷冻 过 程需使用冷冻水的领域，或大型商场，酒店，工厂，医院等各种中央空调工程中需使用冷冻水集中供冷的领域 。 近年来，日本和中国的离心式冷水机组市
16、场长很快，中国已成为重要制造基地。离心式冷水机组需要有复杂的润滑油系统，然而，制冷剂含油会降低传热性300KW 螺杆型水冷冷水机组 2 能。有两种方法解决无油的离心式冷机组：一种是开发磁悬浮轴承系统，另一种是用体制冷剂代替油去润滑和冷却轴承。 热泵和冰蓄冷离心式系统已开发出来，扩大离心式冷水机组的应用范围。三菱重工 已推 R410A 的离心式热泵系统，并推出了 50 冷吨的微型透平系列。 近年来 ，江森控制器公司 开发了建筑能源管理系统 (BEMS)，成功地推出了 Metasys 建筑自动化系统，能有效强化产品的节能性能。 近 年中国冷水机组市场的发展具有下列特点： （ 1） 制冷剂的置换 根
17、据蒙特利尔议定书关于淘汰 CFC 制冷剂的伦敦补充修正案的实施 , 中国政府也将批准在哥本哈根和北京修正案中所规定的时间表以逐渐淘汰 HCFC 制冷剂。在 2002 年 9 月 , 中国政府官方宣布批准了京都议定书并实行温室气体的控制。在市场上已经可以获得大量的 HFC-134a 冷水机组 , 并还出现了一些HFC-407C 和氨冷水机组的新产品。此外 , 为了减少温室气体的间接散发 , 中国政府正积极地制订冷水机组和空调器的相关能效标准以相对地减少电力和燃料的消耗并减少 CO2 的排放。 （ 2） 家用中央空调系统的快速发展 除了具有多台室内机组可变制冷剂流量系统的空调系统和有风管的空调器外
18、 , 家用风冷式冷水机组、热泵以及燃气型吸收式冷水机组也飞速发展并具有稳定的质量 , 它们在高级住宅的应用将进一步扩大。 （ 3） 冰蓄冷技术 由于夏季用电的急剧增加和在每一城市中先后实行了顶峰的低谷负荷的电价和峰值与低谷之间电价差别增大等原因 , 这为冰蓄冷技术提供了良好的市场环境 , 在 2002 年完成了总数为 52 个冰蓄冷项目。中国国家制冷设备标准化技术委员会已经制订了“ 蓄热空调系统的试验和评定方法” 以促进和规定冰蓄冰技术的发展。 (4) 地下水源热泵机组 用地下水源在夏季作为冷却水而在冬季作为热源水可以获得节能效应 , 在近年这种型式的机组有了快速发展 , 到 2000年底美国就有超过 40万台地下水源
