mlsc44水冷活塞冷水机组制冷系统设计毕业设计(编辑修改稿)

mlsc44水冷活塞冷水机组制冷系统设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

小，节流损失小，传热性能好，流动阻力小。 在低温下也能以任意比例与水互溶。 另外，氨的来源广泛，价格低廉， 主要用在大中型设备中。 但氨有较明显的缺点：有毒，有强烈的刺激性气味，含有水分时，对锌，铜及其合金有腐蚀作用。 氨几乎不溶于润滑油，这对传热和润滑油的回油有影响，目前在干式蒸发器中已使用可溶解的润滑油。 氨还易燃，易爆，在实际使用时存在一定 的安全隐患。 R502 它是由 R22 和 R115 按比例配置而成的共沸混合物。 它无毒、不可燃，主要用于食品冷冻陈列柜等制冷装置中。 R502 的气化潜热大，气体密度大，制冷循环量大，有较大的制冷量，压缩机排温低。 其对金属物腐蚀性。 R502 不溶于水，与烷基苯有良好的互溶性。 R502 的 ODP（臭氧消耗潜能值）虽然为零，但其 GWP（温 室效应潜能值）很高，有较强的温室效应作用，是近期将被替代的工质。 侧重 考虑到全球比较关心的温室效应，以及其他环境问题，由于我所选用的 冷剂用作空调冷水 机组的制冷剂，这就要考虑到安全因素，综合考虑各种制冷剂的优缺点， 我选用 R22 作为空调冷水机组的制冷剂。 节流装置的选择 节流装置选择热力膨胀阀。 在制冷系统中的四大部件中，节流装置是其一，功能使它有自己的作用。 首先，对高压液体制冷剂进行节流降压，保证冷凝器和蒸发器之间的压力差，以便使蒸发器中液体制冷剂在要求 的低压下蒸发吸热，从而达到制冷降压的目的；同时，使冷凝器中的气态制冷剂在给定的高压下放热，冷凝。 其次，调整供入蒸发器的制冷剂的流量，以适应蒸发器热负荷的变化，使制冷装置更加有效的运转。 针对节流机构有控制进入蒸发器的液态制冷剂质量流量的功能，所以有时也叫流量控制机构。 还有，它使高压液态制冷剂节流降压，使制冷剂一出阀孔就沸腾膨胀成湿蒸气，因此也叫节流阀或膨胀阀。 常用的节流机构有以下几种：手动式膨胀阀、浮球式膨胀阀、热力式膨胀阀以及毛细管等 一、手动式膨胀阀 手动式膨胀阀的结构和普通截止阀相似，只是它的阀芯为针 形锥体或具有Ⅴ形缺口的锥体。 阀杆采用细牙螺纹，在旋转手轮时，可使阀门的开启度缓慢地增大或碱小，保证良好的调节性能。 它的显著特点是不易坏。 管理人员可根据蒸发器的热负荷的变化和其它因素的影响，要手动调整膨胀阀的开度，因此，管理麻烦，且需要较高的经验，在最近多采用自动膨胀阀，而手动膨胀阀只用在旁通管上，作为辅助作用。 二、浮球式膨胀阀 浮球式膨胀阀多用于满液式蒸发器，这种蒸发器要求液面保持一定的高度，正符合浮球式膨胀阀的特点。 根据液态式制冷剂流动情况不同，它可以分为直通式和非直通式两种，它们各有优缺点。 直通式膨 胀阀供给蒸发器的液体，首先全部经过浮球室，然后通过液体平衡管进入蒸发器，所以它有结构简单的特点，但是浮球室的液面波动较大，对阀芯的冲击力也较大，阀芯容易 损坏；处次之外，还需要较大口径的平衡管。 非直 通式浮球膨胀阀，阀门机构在浮球室外，节流后的制冷剂不经过浮球室，而是沿管道直接进入蒸发器，所以，浮球室液面平稳 三、热力式膨胀阀 与浮球式膨胀阀不同，它不是通过控制液位，而是控制蒸发器出口气态制冷剂的过热度来控制供入蒸发器的制冷剂流量。 因为有一部分蒸发器的面积必须用来使气态制冷剂过热，所以它广泛的用于空调或低温 系统内 (尤其是氟利昂制冷系统 )的所有非满液式蒸发器。 热力式膨胀阀因平衡方式不同，或是说蒸发压力引向模片下内腔内的方式不同，可有内平衡式和外平衡式两种。 容量是热力膨胀阀的重要特性参数，所以我们必须了解影响容量的主要囚素： 1。 膨胀阀前后的压力差 2。 蒸发温度 3。 制冷剂过冷度。 热力膨胀阀的安装位必须在靠近蒸发器的地方，阀体应垂直放置，不能倾斜，更不能颠倒安装。 主要是感温包的安装，通常将其缠在吸气管上，紧贴管壁，包扎紧密，接触处应把氧化皮清除干净，露出金属管道本色，必要时可涂一层铝漆作为保护层，以防生锈。 四 、毛细管 毛细管是根据“液体比气体非常容易通过”这原理工作的。 它的供液能力主要取决于毛细管入口处制冷剂的状态以及毛细管的几何尺寸。 随着入口压力的提高毛细管的供液能力增加，毛细管的长度增加，内径缩小，相应地使供液能力减小。 毛细管有它的优点，结构简单、无运动部件，价格低廉，使用它时系统可不装设储液器；充入的制冷剂也少；而且在压缩机停止运转后，冷凝器与蒸发器内的压力可以较快地自动达到平衡，减轻启动时电动机的荷载。 它存在的缺点是它的调节性能很差，它的供液能力不能随工况的波动而调节。 使用毛细管应注意以下几点： 1．在制冷循环的高压侧管路上不能存有制泠剂容易聚集的地方。 2．采用毛细管的制冷系统制冷剂的充注量一定要正确。 3．毛细管入口部分应装设 200— 300 目／英寸的过滤器 (网 )，防止污垢堵塞起内孔。 4．当几根毛细管并联使用时，为使流量均匀，其后采用分液器。 5．应在毛细管外包扎异丁橡胶等材料，用以隔声防震。 根据各自的特点，选择热力膨胀阀作为冷水机组的节流装置 压缩机的选择 压缩机选择活塞式压缩机。 在制冷压缩机中，我们经常使用的有活塞式、螺杆式、离心式压缩机，根据所用压 缩机的不同，水冷机机组可以分 为：活塞式、螺杆式、离心式和旋式冷水机组。 各自有各自的优缺点。 活塞式冷水机组属于中小型制冷范围的冷水机组，它有如下的优点： （ 1） 机组装置简单； （ 2） 在空调制冷范围内有较高的容积效率； （ 3） 使用普通金属材料，加工容易，造价低； （ 4） 采用多机头，高速多缸、短行程、大缸径后、容量有所增大，性能可得到改善； （ 5） 模块式冷水机组是活塞式的改良型，采用了高效板式换热器，机组体积小，重量轻，噪音低，占地少，采用标准化生产的模块单元，可组合成多种容量，调节性能好，部分负荷性能系数不变，电脑控制，自动化程度高，安 装简便。 缺点： （ 1） 往复运动的惯性大，转速不能太高，震动较大； （ 2） 单机容量不易过大； （ 3） 单位制冷量重量指标大； （ 4） 当单机头组转速不变时，只能通过改变工作气缸数来实现能量调节，部分负荷下的调节特性较差； （ 5） 模块式冷水机组当组合超过八个模块单元时，蒸发器和冷凝器水侧流阻较大。 螺杆式冷水机组属中型冷量范围冷水机组，它有如下主要优点： （ 1） 与活塞式相比，结构简单，运动部件少，无往复运动的惯性力，转速高，运动平稳，振动小； （ 2） 机组重量轻，单机制冷量大； （ 3） 由于缸内无余隙容积和吸排气阀片 ，因此具有较高的容积效率； （ 4） 螺杆式易损件少，零部件仅为活塞式的十分之一，运行可靠，易于维修； （ 5） 对湿冲程不敏感，允许少量带液，无液击危险； （ 6） 调节方便，制冷量可通过滑阀进行无极调节。 缺点： （ 1） 要求加工精度和装配精度高； （ 2） 单机容量比离心式小； （ 3） 部分负荷下的调节性能较差。 离心式冷水机组属于大冷量的冷水机组，它有以下的主要优点： （ 1） 压缩机输气量大，单机制冷量大，结构紧凑，重量轻，单位制冷量重量小，相同制冷量下比活塞式机组轻 80%以上，占地面积小； （ 2） 性能系数高； （ 3） 叶轮做旋转运动，运动平稳，振动小，噪音较低； （ 4） 调节方便，在较大的冷量范围内能较经济的实现无极调节； （ 5） 无气阀，填料，活塞环等易损件，工作比较可靠。 缺点： （ 1） 由于转速高，对材料强度，加工精度和制造质量要求较为严格； （ 2） 单机压缩机在低负荷时易发生喘振； （ 3） 当运行工况偏离设计工况时，效率下降较快；制冷量随蒸发温度降低而减少的幅度比活塞式快，制冷量随转速降低而急剧下降。 综合各自的优缺点以及设计的相关要求，我选择活塞式压缩机 已知参数 制冷循环的 lgph 图 图 21 理论循环图 单供冷工况 状态点 参数 单位 数值 1 1p 1t 1h kPa ℃ kJ/kg 2 2 2p 2t 2h kPa ℃ kJ/kg 3 3p 3t 3h kPa ℃ kJ/kg 40 4 4p 4t 4h kPa ℃ kJ/kg 40 5 5p 5t 5h kPa ℃ kJ/kg 2 表 21 制冷循环热力计算 单位质量制冷量 单位制冷量为 501 4 0 6 . 0 9 2 4 9 . 6 7 1 5 6 . 4 2 /k J k gq h h = == 单位容量制冷量 设单位容量制冷量为 vq ， 则 301 1 5 6 .4 2 3 5 3 3 .3 2 /0 .0 4 4 2 7v k J mqq v === 单位绝热功 单位绝热功 0 2 1 4 0 6 .0 9 2 4 9 .6 7 1 5 6 .4 2 /w h h k J k g= = = 制冷系数 设制冷系数 0e ， 有 00 0 1 5 6 .4 2 6 .7 32 3 .2 3q= we == 制冷剂质量流量 制冷剂质量流量 005 1 1 . 7 3 . 2 7 /1 5 6 . 4 2m k g sQq q === 实际输气量 实际输气量 31 3 . 2 7 0 . 0 4 4 2 7 0 . 1 4 4 8 /s mV q v m s= ? ? 压缩机的理论功率 设压缩机的理论功率为 0p ， 有 00 3 . 2 7 2 3 . 2 3 7 5 . 9 6m kwp q w =?= 单位冷凝热 设单位冷凝热为 kq ， 则有 24 4 2 9 . 3 2 2 4 9 . 6 7 1 7 9 . 6 5k kwq h h = == 冷凝器的设计计算 冷凝器传热管的选择及参数计算 根据生产工艺条件，拟采用每寸 19 片的滚轧 低肋管，其基本参数为： fd = , bd = , Ts = , fs = , id =14mm , j = 020 , 则每 1m 肋管长的肋片数为： 1 0 0 0 1 0 0 0 7461 .3 4fn s=== 1） 每 1m 管长肋顶面积为： 3 2 23 . 1 4 0 . 0 1 8 7 5 0 . 2 5 1 0 7 4 6 / 0 . 0 1 1 /r Tff d n m m m mps == 创创 = 2） 每 1m管长肋片面积： 22 22 220() 7 4 6 (0 . 0 1 8 7 5 0 . 0 1 5 8 5 ) / 0 . 1 1 9 /2 c o s ( / 2 ) 2 c o s ( 2 0 / 2 )fbf n d df m m m mp pj ?= = = 3） 每 1m 管长肋间基管面积为： 003 2 2( ) { [ ( ) ta n 1 0 ] }0 . 0 1 5 8 5 7 4 6 { 1 . 3 4 [ 0 . 2 5 ( 1 8 . 7 5 1 5 . 8 5 )0 . 1 7 6 3 ] } 1 0 / 0 . 0 2 2 /Tb b f b f f bf d n s d n s d dm m m mp s p sp= = + =创 ? + ?? 4） 每 1m 肋片管外表面积为 ： 22( 0 . 1 1 9 0 . 0 2 2 0 . 0 1 1 ) / 0 . 1 5 2 /trfbf f f f m m m m= + + = + + = 5） 每 1m 管长内表面积为： 220 . 0 1 4 / 0 . 0 4 4 /iif d m m m mpp= = ? 6） 肋片的当量高度为： 22 222() ( 1 8 .7 5 1 5 .8 5 ) 4 .24 4 1 8 .7 5fbfddH m m m mdp p = = =180。 冷凝负荷与流量计算 冷却水的定性温度为： 12 37 32 TTt + += = =℃ 查水的热物性参数表有： 4 .1 7 9 / ( )pwc kJ kg K=?，密度： /w kg mr = 运动粘度 620 .7 5 1 0 /fv m s=? ，所以冷却水 流 量： 3600 3 6 0 0 5 8 7 . 4 6 / 1 0 1 2 1 3 . 5 /4 . 1 7 9 5kmwp w wQq k g h k g hct 180。 = = =譊 ? 冷凝机构的初步规划 1） 根据一般经验，由于低肋螺纹管的传热效率高，故初取管外表面面积热负荷 24601 /fq w m= ，则初步规划所需冷凝器外面积为： 3*20 5 8 7 . 4 6 1 0。