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1、制冷空調(diào)課程設(shè)計(jì)說明書( 2010-2011年度第 一 學(xué)期)名 稱: 制冷空調(diào)課程設(shè)計(jì) 題 目:北京某辦公樓制冷與空調(diào)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 院 系: 熱能與動力工程 班 級: 動力0709 學(xué) 號:學(xué)生姓名:指導(dǎo)教師:設(shè)計(jì)周數(shù): 三周 成 績:日期:2011年1月12目錄一、設(shè)計(jì)概況 . 41.建筑設(shè)計(jì)資料 . 42.水、電、熱源資料 . 43.氣象資料 . 4二、 主要內(nèi)容 . 41.空調(diào)工程部分 . 42.制冷工程部分 . 4三、空調(diào)系統(tǒng) . 51.冷負(fù)荷計(jì)算 . 51.1確定室內(nèi)空氣設(shè)計(jì)參數(shù) . 51.2計(jì)算房間空調(diào)冷負(fù)荷 . 51.3.計(jì)算濕負(fù)荷 . 72.空調(diào)系統(tǒng) . 72.1空調(diào)選型 .
2、 72.2 送風(fēng)量計(jì)算 . 82.3 空調(diào)系統(tǒng)的氣流設(shè)計(jì) . 92.4回風(fēng)的布置選擇. 122.5空調(diào)水系統(tǒng) . 12四、制冷機(jī)房設(shè)計(jì) . 131.計(jì)算出建筑最大小時冷負(fù)荷 . 132.確定制冷劑種類確定工作參數(shù),進(jìn)行制冷循環(huán)計(jì)算 . 143.對蒸發(fā)器、冷凝器進(jìn)行設(shè)計(jì)、校核計(jì)算,設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu) . 144.對壓縮機(jī)、節(jié)流機(jī)構(gòu)等設(shè)備進(jìn)行選型計(jì)算 . 164.1設(shè)計(jì)任務(wù)和已知條件 . 164.2確定制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)工況 . 164.3壓縮機(jī)選型 . 195.確定制冷劑的充灌量. 216.計(jì)算冷水量、水系統(tǒng)阻力、運(yùn)行特點(diǎn)、選擇水泵的機(jī)型、規(guī)格、型號及數(shù)量 . 227.計(jì)算冷卻水量、冷卻水系統(tǒng)阻力、運(yùn)行特點(diǎn),選
3、擇冷卻水泵的機(jī)型、規(guī)格、型號及數(shù)量 . 248.冷卻塔選擇計(jì)算,根據(jù)冷卻水量、冷卻水溫度及進(jìn)、出水溫差、環(huán)境溫濕度、環(huán)境噪聲要求,選擇冷卻塔的類型、規(guī)格、型號及數(shù)量 . 249.計(jì)算、選擇其他附屬設(shè)備、管道系統(tǒng) . 2510.制冷機(jī)房設(shè)計(jì)要求. 26五、水管管徑計(jì)算 . 27六、管道保溫、設(shè)備的消聲減震設(shè)計(jì) . 271.保溫設(shè)計(jì) . 272.消聲設(shè)計(jì) . 293.減震設(shè)計(jì) . 29七、指標(biāo)匯總 . 30表3 民用建筑空調(diào)冷負(fù)荷估算指標(biāo) . 30表4 通過指標(biāo)法計(jì)算的一至三層的冷負(fù)荷 . 30表5 通過指標(biāo)法計(jì)算的一至三層的冷負(fù)荷 . 31表6 建筑濕負(fù)荷 . 31表7 通過冷負(fù)荷系數(shù)法計(jì)算的第
4、四層視頻會議室的冷負(fù)荷 . 32表8 無縫鋼管管徑的選型表 . 35表9 水力計(jì)算表 . 36附表1: . 3713層數(shù)據(jù) . 374層數(shù)據(jù) . 38附表2: . 3913層數(shù)據(jù)表 . 39一、設(shè)計(jì)概況1.建筑設(shè)計(jì)資料建筑概況:此辦公樓地處北京,建筑面積約為1672.32m2(不包括地下一層),坐北朝南。平面位置見建筑平面圖。該辦公樓地上共四層:首層至三層包括辦公室,會議室,貴賓室,資料室,和服務(wù)員室;四層為辦公室,會議室,資料室和服務(wù)員室等用房。地下一層有一間房間用作制冷機(jī)房,其他主要為車庫。土建資料:建筑平面圖。2.水、電、熱源資料水源:建筑物的南面有市政給水干管且已入戶。電源:有380V
5、和220V電源,且用電容量足夠。3.氣象資料北京市區(qū)地處北緯39°48,東經(jīng)116°28。二、 主要內(nèi)容1.空調(diào)工程部分空調(diào)冷負(fù)荷計(jì)算;確定空調(diào)設(shè)計(jì)方案;空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)量及空調(diào)房間的氣流組織計(jì)算;確定空氣處理方案,計(jì)算空氣處理過程,選擇設(shè)備;布置空調(diào)系統(tǒng),進(jìn)行水力計(jì)算;空調(diào)工程圖紙繪制及相關(guān)說明。2.制冷工程部分在確定辦公樓的冷負(fù)荷后,確定制冷方式(壓縮式制冷)選擇制冷劑(R22或R134a),進(jìn)行制冷循環(huán)計(jì)算;冷凝器、蒸發(fā)器設(shè)計(jì)與校核計(jì)算,并繪制相關(guān)圖紙;其他設(shè)備的選型計(jì)算;確定制冷劑的充灌量;繪制制冷系統(tǒng)原理圖。三、空調(diào)系統(tǒng)1.冷負(fù)荷計(jì)算1.1確定室內(nèi)空氣設(shè)計(jì)參數(shù)由于涉及
6、的是舒適性空調(diào)設(shè)計(jì),夏季供冷,此建筑是小型辦公樓,為了節(jié)約成本,根據(jù)我國采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范(GBJ19-87)中的規(guī)定:取夏季室內(nèi)空氣計(jì)算參數(shù)如下:溫度 應(yīng)采用2428;相對濕度 應(yīng)采用40%65%;風(fēng)速 應(yīng)采用不大于0.3m/s;故取計(jì)參數(shù)為溫度26,濕度60%,風(fēng)速小于0.3 m/s。確定室內(nèi)空氣設(shè)計(jì)參數(shù),見表1。表1 室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)夏 季房間名稱辦公室會議室貴賓室資料室服務(wù)員室 溫度 26 26 26 26 26 相對濕度 % 60 60 60 60 601.2計(jì)算房間空調(diào)冷負(fù)荷辦公樓空調(diào)屬于舒適性空調(diào),其目的是為員工提供良好的工作環(huán)境并有利于提高工作效率。辦公樓負(fù)荷的主要特點(diǎn)是:
7、一般都是非全天非連續(xù)使用或間斷使用或集中在部分時間使用。辦公室的作息基本上是以一周為周期的,有工作日和休息日的區(qū)別,而無季節(jié)性的變化。由于辦公室中的設(shè)備主要是電腦,它和人的作息基本上是一致的,因此把辦公室的人員和設(shè)備熱擾一同考慮。對于燈光來說,它不但受到人員密度大小的限制,而且和一天中的陽光強(qiáng)度變化有密切的關(guān)系。因此辦公人員負(fù)荷和燈光負(fù)荷占冷負(fù)荷的大部分,而建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)負(fù)荷所占比例很小。冬季外區(qū)由于圍護(hù)結(jié)構(gòu)負(fù)荷的存在導(dǎo)致熱負(fù)荷較大,而內(nèi)區(qū)由于受建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的影響較小,而人員負(fù)荷和照明負(fù)荷不變使其熱負(fù)荷很小,甚至有可能是冷負(fù)荷。過渡季節(jié)室外溫度低于室內(nèi)溫度,這個時期不存在圍護(hù)結(jié)構(gòu)冷負(fù)荷,送新風(fēng)可
8、以降低辦公樓內(nèi)的溫度。說明:考慮該建筑為辦公樓,空調(diào)的運(yùn)行時間主要在上班時間,所以計(jì)算負(fù)荷時本設(shè)計(jì)取的時段為上午9時至下午5時??照{(diào)冷負(fù)荷計(jì)算方法有諧波反應(yīng)法、冷負(fù)荷系數(shù)法、面積指標(biāo)法。諧波反應(yīng)法是依照根據(jù)室外空氣綜合溫度呈周期性變化來計(jì)算房間冷負(fù)荷的一種方法。 室外空氣綜合溫度呈周期性波動,使所通過的機(jī)構(gòu)從外表面逐層地跟著波動,這種波幅是由外向內(nèi)逐漸衰減和延遲的。冷負(fù)荷系數(shù)法是在傳遞函數(shù)法的基礎(chǔ)上為便于在工程中進(jìn)行手算而建立起來的一種簡化方法。通過冷負(fù)荷溫度與冷負(fù)荷系數(shù)直接從各種擾量值求得各分項(xiàng)逐時冷負(fù)荷。當(dāng)計(jì)算某建筑物空調(diào)冷負(fù)荷時,則可按條件查出相應(yīng)的冷負(fù)荷溫度與冷負(fù)荷系數(shù),用穩(wěn)定傳熱公式
9、形式即可算出經(jīng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳入熱量所形成的冷負(fù)荷和日射得熱形成的冷負(fù)荷。面積指標(biāo)法是一種估算的方法即用面積乘以單位面積的冷負(fù)荷。在本設(shè)計(jì)中四層視頻會議室采用冷負(fù)荷系數(shù)法計(jì)算,見表6;本次設(shè)計(jì)中,建筑冷負(fù)荷采用面積指標(biāo)法估算,見表3和表4??偟睦湄?fù)荷: 107.00825 kW1.2.1維護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱形成的冷負(fù)荷Qcz=K*A*(tcz-tr) (1-1)建筑結(jié)構(gòu)組成及傳熱系數(shù)確定 (北京)處于寒冷地區(qū)。外墻:磚墻(240mm)+ 外粉刷加噴漿(20mm)+保溫層(塑料袋裝膨脹蛭石)(110mm)+鋼板網(wǎng)抹灰加油漆(20mm)屋面:細(xì)石混泥土板(25mm)+通風(fēng)層(200mm)+ 防水層 + 水泥沙漿
10、找平層(20mm)+ 保溫層(瀝青膨脹珍珠巖120mm)+ 隔汽層 +承重層(現(xiàn)澆鋼筋混凝土板 )+ 內(nèi)粉刷(25mm)由以上建筑結(jié)構(gòu)查得傳熱系數(shù):外墻K=0.49W/(m2·)屋面 K=0.52 W/(m2··)窗戶K=2.69 W/(m2·) K=2.6 W/(m2·)內(nèi)墻K= 2.37W/(m2·)內(nèi)門K= 2.6W/(m2·)地下上樓板層K=0.52 W/(m2·)1.2.2過玻璃窗的日射得熱引起的冷負(fù)荷Qc()=CaFwCsCiDjmaxCLQ式中: (1-2) Fw 窗戶面積,;Ca 有效面積系數(shù),雙層
11、鋼窗取0.85;Ca 窗玻璃的遮陽系數(shù);DjmaxCi 窗內(nèi)遮陽設(shè)施的遮陽系數(shù); 夏季各緯度帶的日射得熱因數(shù)最大值,W/ m2·。說明:以上修正值均可在教材暖通空調(diào)附錄2中查得。以四層的視頻會議室為例,采用冷負(fù)荷系數(shù)法計(jì)算此房間的冷負(fù)荷,計(jì)算結(jié)果見表6。1.3.計(jì)算濕負(fù)荷濕負(fù)荷是指空調(diào)房間的濕源(人體散濕、敞開水池表面散濕、地面積水等)向室內(nèi)的散濕量,也就是為維持室內(nèi)含濕量恒定需要從房間出去的濕量。本例只考慮人體散濕量,計(jì)算步驟如下:人體散濕量mw=0.0011ng (1-3)式中:mw 人體散濕量,kg/h;n 室內(nèi)全部人數(shù); 群集系數(shù);g 成年男子的小時散濕量,g/h,由教材暖通
12、空調(diào)表2-13查得。詳細(xì)計(jì)算結(jié)果見表5。2.空調(diào)系統(tǒng)2.1空調(diào)選型空調(diào)系統(tǒng)的方案確定與很多因素有關(guān),在設(shè)計(jì)時,應(yīng)與建筑、結(jié)構(gòu)、工藝等專業(yè)密切配合,并與用戶協(xié)商確定。考慮的因素有:外部環(huán)境和所設(shè)計(jì)的建筑物的特點(diǎn)。同時在工程上應(yīng)考慮建筑物的用途和性質(zhì)、熱濕負(fù)荷特點(diǎn)、溫濕度調(diào)節(jié)和控制的要求、空調(diào)機(jī)房的面積和位置、初投資和運(yùn)行維修費(fèi)用等許多方面的因素。各種系統(tǒng)的使用條件:(1) 僅需夏季降溫、房間總面積較少宜采用窗式空調(diào)機(jī)、分體式空調(diào)機(jī)或帶風(fēng)管的整體式空調(diào)機(jī);(2) 對于大面積空調(diào)的旅館、辦公樓等排風(fēng)量少、要求舒適的房間,宜采用風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng),要求固定新風(fēng)量的,應(yīng)另設(shè)新風(fēng)系統(tǒng);一般采用兩管制,當(dāng)兩管制不
13、能滿足要求時,可采用四管制;(3) 對于允許溫度波動±1或相對濕度允許波動范圍±10%的系統(tǒng),或具有大量排風(fēng),或室內(nèi)風(fēng)量按潔凈度要求確定的潔凈室宜采用單風(fēng)管定風(fēng)量系統(tǒng);(4)對于室內(nèi)溫濕度有一定要求,房間內(nèi)負(fù)荷變化較大,特別是多房間共用一個系統(tǒng)時,宜采用變風(fēng)量系統(tǒng);(5)負(fù)荷變化比較小或間歇供冷風(fēng)、供熱風(fēng)的,如大型建筑的內(nèi)區(qū)、影劇院、商場等,宜采用單風(fēng)管集中式系統(tǒng);小面積或認(rèn)為經(jīng)濟(jì)合理時,亦可采用帶風(fēng)管的整體式空調(diào)機(jī)組。綜上所述,本設(shè)計(jì)采用半集中式風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng),新風(fēng)采用室內(nèi)漏風(fēng)方式處理。2.2 送風(fēng)量計(jì)算下面以一層辦公室101為例計(jì)算:(1)計(jì)算室內(nèi)熱濕比:以一層辦公室10
14、1為例=Q/W=1.6767kw/1.1895*3600=5074.4783 kJ/kg (2-1)送風(fēng)精度為1,選擇送風(fēng)溫差為6 (2)確定送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn),過N點(diǎn)作=5074.4786的直線與設(shè)定的T=20 的曲線相交得O點(diǎn),終點(diǎn)含濕量10.34,終點(diǎn)焓46.4429.(3)求風(fēng)量:G=Q/(in-io)=0.1351kg/s=392.3430/h (2-2)圖1 空氣焓濕處理過程各房間具體送風(fēng)量見本章末表2.3 空調(diào)系統(tǒng)的氣流設(shè)計(jì)氣流組織是室內(nèi)空調(diào)的一個重要環(huán)節(jié),它直接影響著空調(diào)系統(tǒng)的使用效果,尤其是在有室溫允許波動范圍和潔凈度要求以及高大空間的建筑中,合理的氣流組織具有重要的作用。因?yàn)橹挥泻?/p>
15、理的氣流組織才能充分發(fā)揮送風(fēng)的冷卻或加熱作用,均勻地消除室內(nèi)熱量,并能更有效地排除有害物和懸浮在空氣中的灰塵。因此,不同性質(zhì)的空調(diào)房間,需要不同氣流組織。一般的空調(diào)房間,主要是要求在工作區(qū)域內(nèi)保持比較均勻而穩(wěn)定的溫濕度而工作區(qū)風(fēng)速有嚴(yán)格要求的空調(diào),主要保證工作區(qū)域內(nèi)風(fēng)速不超過規(guī)定的數(shù)值。有室內(nèi)溫濕度允許波動范圍要求的空調(diào)房間,主要是在工作區(qū)域內(nèi)滿足氣流的區(qū)域溫差,室內(nèi)溫濕度基數(shù)及其允許波動范圍的要求。氣流的區(qū)域溫差是指工作區(qū)域內(nèi)無局部熱源時。由于氣流而引起的不同地點(diǎn)的溫差有潔凈度要求的空調(diào)房間,氣流組織和風(fēng)量計(jì)算,主要使工作區(qū)域內(nèi)保持應(yīng)有潔凈度和室內(nèi)正壓。高大空間的空調(diào)氣流組織和風(fēng)量計(jì)算,除保
16、證達(dá)到工作區(qū)的溫濕度,風(fēng)速的要求外,還應(yīng)合理地組織氣流以滿足節(jié)能的要求。(1)氣流組織設(shè)計(jì)方法1)按照房間(或分區(qū))的尺寸布置百葉風(fēng)口,計(jì)算每個散流器的送風(fēng)量;2)初選百葉風(fēng)口,計(jì)算風(fēng)速,計(jì)算射程;3)計(jì)算工作區(qū)的平均風(fēng)速是否滿足要求,若不滿足,應(yīng)重新選擇布置風(fēng)口。(2)送風(fēng)方式的選擇國內(nèi)空調(diào)房間常用氣流組織的送風(fēng)方式,按其特點(diǎn)主要可以歸納為側(cè)送、孔板送風(fēng)、散流器送風(fēng)、條縫送風(fēng)、噴口送風(fēng)等。1)側(cè)送側(cè)送是空調(diào)房間中最常用的一種氣流組織方式一般以貼附射流形式出現(xiàn),工作區(qū)通常是回流。對于室溫允許波動范圍有要求的空調(diào)房間,一般能夠滿足區(qū)域溫差的要求因此,除了區(qū)域溫差和工作區(qū)風(fēng)速要求很嚴(yán)格,以及送風(fēng)射
17、程很短,不能滿足射流擴(kuò)散和溫差衰減的要求以外,通常宜采用這種方式。2)孔板送風(fēng)孔板送風(fēng)的特點(diǎn)是射流的擴(kuò)散和混合較好。射流的混合過程很短,溫差和風(fēng)速衰減快,因而工作區(qū)溫度和速度分布較均勻。按照送冷風(fēng)還是送熱風(fēng)、送風(fēng)溫差和單位送風(fēng)量大小等條件,在工作區(qū)域內(nèi)氣流流型有時是不穩(wěn)定流,有時是平行流,且風(fēng)速均勻而較小,區(qū)域溫差亦很小。因此,對于區(qū)域溫差和工作區(qū)風(fēng)速要求嚴(yán)格、單位面積風(fēng)量比較大、室溫允許波動范圍較小的空調(diào)房間,宜采用孔板送風(fēng)的方式。3)散流器平送和下送散流器平送和側(cè)送一樣,工作區(qū)總是處于回流,只是送風(fēng)射流的射程和回流的流程都比側(cè)送短??諝庥缮⒘髌魉统鰰r,通常沿著頂棚和墻形成貼附射流,射流擴(kuò)散
18、較好,區(qū)域溫差一般能夠滿足要求。由于應(yīng)用散流器平送時,應(yīng)當(dāng)設(shè)置頂棚,管道暗裝在頂棚間層內(nèi),一般都在已經(jīng)設(shè)置或可以設(shè)置頂棚或技術(shù)層的一些空調(diào)房間中應(yīng)用。散流器下送,只有采用頂棚密集布置向下送風(fēng)時,工作區(qū)風(fēng)速才能均勻,有可能形成平行流,對有潔凈度要求的房間有利。單位面積風(fēng)量一般都比較大由于下送射流的射程短。工作區(qū)內(nèi)有較大的橫向區(qū)域溫差;又由于頂棚密集布置散流器,使管道布置較復(fù)雜因此,僅適用于少數(shù)工作區(qū)要求保持平行流和層高較高的一些空調(diào)房間4)噴口送風(fēng)噴口送風(fēng)是大型體育館、禮堂、劇院,通用大廳以及高大空間(工業(yè)廠房與公共建筑)等建筑中常用的一種送風(fēng)方式。由高速噴口送出的射流帶動室內(nèi)空氣進(jìn)行強(qiáng)烈混合,
19、使射流流量成倍地增加,射流截面不斷擴(kuò)大,速度逐漸衰減,室內(nèi)形成大的回旋氣流,工作區(qū)一般是回流。由于這種送風(fēng)方式具有射程遠(yuǎn)、系統(tǒng)簡單、投資較省,一般能夠滿足工作區(qū)舒適條件。因此,在高大空間以及要求舒適性的空調(diào)建筑中,宜采用噴口送風(fēng)方式。5)條縫進(jìn)風(fēng)條縫送風(fēng)屬于扁平射流,與噴口送風(fēng)相比,射程較短,溫差和速度衰減較快。對于一些散熱量大的只要求降溫的房間,以及民用建筑中宜采用這種送風(fēng)方式。在我國的紡織廠,目前絕大部分采用條縫型均勻送風(fēng)方式。在一些高級民用和公共建筑中,還可與燈具配合布置應(yīng)用條縫送風(fēng)的方式。在選擇空調(diào)房間合宜的氣流組織方式時,應(yīng)本著節(jié)約投資的原則,根據(jù)生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)和建筑條件等因素,綜合
20、以上因素本例采散流器平送風(fēng),即頂送風(fēng)。(3)計(jì)算舉例以北京市一層辦公室101為例,恒溫精度為(26±1),房間長、寬、高分別為:A= 6m、B=3m、H=5.1m。室內(nèi)顯熱冷負(fù)荷1676.7W1)選定送風(fēng)口形式,確定過程擬采用雙層百葉送風(fēng)口,其紊流系數(shù)為=0.16,射程為(0.5 m為射流末端寬度) (2-3) x=6-0.55=.5 m2)選取送風(fēng)溫差t根據(jù)辦公室風(fēng)機(jī)盤管選型計(jì)算中送風(fēng)溫差的確定方法,得出t0=60C對應(yīng)所需要的送風(fēng)量和換氣次數(shù)分別為:3L=392.34(m/h)n=5(次/h)3)定送風(fēng)口的出流速度假定送風(fēng)速度v0=5m/sv=0.=0.=19.45 0 (2-4
21、)0.36 19.45=7m/s。所取v,說明假設(shè)的送風(fēng)速度能滿足要求 5m/s<7m/s0=4)確定送風(fēng)口數(shù)目N 取tx=0.8,則由0.819.45=2.59 006查非等溫受限射流軸心溫度衰減曲線得無因次射程x=0.16,得風(fēng)口數(shù)N為NBH33.5=0.35ax20.165.52x)0.16)可取N=1個。5)確定送風(fēng)口尺寸由下式算得每個風(fēng)口面積fLv392.34=0.0218m2N513600 選取風(fēng)口長寬尺寸150mm150mm則定送風(fēng)口的出流速度v0= L/(3600ab)= 392.34/(36000.150.15)=4.84m/s 面積當(dāng)量直徑d0=2ab/(a+b)=2
22、0.150.15/(0.15+0.15)=0.15m6)校核射流的貼附長度Argd0t09.810.156v22=0.001259 0Tn4.84(273+26) 查相對貼附長度x/d0與Ar的關(guān)系圖得x/d0=49,因而x=460.1429=7.35m2-5)2-6)( 2-7)( 2-8)(2-9)(2-10)(2-11)( (因?yàn)?.35m>5.5m,滿足貼附長度要求。7)校核房間高度設(shè)風(fēng)口底邊至頂棚距離為0.4mH=h+h+0.07x+0.3=2+0.4+0.075.5+0.3=3.085m (2-12)因?yàn)?3.085m<3.5 m 符和要求用相同方法計(jì)算其他房間,房間風(fēng)
23、機(jī)盤管送風(fēng)口結(jié)果見 附表22.4回風(fēng)的布置選擇回風(fēng)口的布置方式應(yīng)符合下列要求:(1)回風(fēng)口不應(yīng)設(shè)在送風(fēng)射流區(qū)和人員經(jīng)常停留的地方。采用側(cè)送時,設(shè)在送風(fēng)口的同側(cè)。(2)在有條件時,可采用走廊回風(fēng),但走廊的段面風(fēng)速不宜過大。(3)以冬季送熱風(fēng)為主的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng),其回風(fēng)口應(yīng)設(shè)在房間的下部。(4)當(dāng)室內(nèi)采用頂送方式時,而且以夏季送冷風(fēng)為主的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng),宜設(shè)與燈具結(jié)合的頂部回風(fēng)口。根據(jù)上面的要求,本設(shè)計(jì)回風(fēng)采用頂部回風(fēng)。(計(jì)算書及主要數(shù)據(jù)參見附表)2.5空調(diào)水系統(tǒng)在本例中,由于本工程層高不搞,系統(tǒng)壓力小,制冷量小,所以不進(jìn)行水系統(tǒng)分區(qū),只設(shè)一個水系統(tǒng);水系統(tǒng)有定水量系統(tǒng)和變水量系統(tǒng)。1)定水量系統(tǒng)系統(tǒng)
24、中循環(huán)水量為定值,或夏季和冬季分別采用兩個不同的定水量,負(fù)荷變化時,減少制冷量或熱量,改變供、回水溫度的系統(tǒng)。定水量系統(tǒng)簡單,不需要變水量定壓控制。用戶采用三通閥,改變通過表冷器的水量,各用戶之間不互相干擾,運(yùn)行較穩(wěn)定。其缺點(diǎn)是水量均按最大負(fù)荷確定的,而最大負(fù)荷出現(xiàn)時間很短,即使在最大負(fù)荷時,各朝向的峰值也不會在同一時間內(nèi)出現(xiàn),絕大多數(shù)時間供水量都大于所需要的水量,因此水泵無效耗能很大。另外,如采用多臺冷凍機(jī)和多臺水泵供水,負(fù)荷小時,有的冷凍機(jī)停止運(yùn)行,而水泵卻全部運(yùn)行,則供水溫度升高,使風(fēng)機(jī)盤管等降濕能力降低,會加大室內(nèi)相對濕度。通常,采用多臺冷凍機(jī)和寥臺水泵的系統(tǒng),當(dāng)冷凍機(jī)停止運(yùn)行時,相應(yīng)
25、的水泵也停止運(yùn)行。這樣節(jié)約了水泵的能耗,但水量也隨之變化,成為階梯式的定水量系統(tǒng)。2)變水量系繞保持供水溫度在一定范圍內(nèi),當(dāng)負(fù)荷變化時,改變供水量的系統(tǒng)為變水量系統(tǒng)。變水量系統(tǒng)的水泵能耗隨負(fù)荷減少而降低。系統(tǒng)的最大水量亦可按綜合最大負(fù)荷計(jì)算,因而水泵運(yùn)行能量可大為降低,管路和水泵的初投資亦可降低。但需采用供、回水壓差進(jìn)行臺數(shù)和流量控制,自控系統(tǒng)較復(fù)雜。變水量系統(tǒng)適用于大面積空調(diào)全年運(yùn)行的系統(tǒng)。變水量系統(tǒng)的各用戶流量應(yīng)采用自動控制。綜合建筑特點(diǎn)及使用特點(diǎn),由于供回水溫度不變,因而適宜采用變水量系統(tǒng)。根據(jù)本工程特點(diǎn),為了減少管道與設(shè)備的腐蝕,投資省,系統(tǒng)簡單,水系統(tǒng)采用閉式循環(huán)系統(tǒng);對于本工程中,
26、只用于供冷的風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)采用兩管制;由于本系統(tǒng)采用風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng),末端裝置多,因而采用同程式。供回水溫度為:7/12;水系統(tǒng)采用閉式循環(huán)系統(tǒng),所以膨脹水箱設(shè)置在樓頂;四、制冷機(jī)房設(shè)計(jì)1.計(jì)算出建筑最大小時冷負(fù)荷制冷系統(tǒng)的總制冷量,應(yīng)該包括用戶實(shí)際所需要的制冷量,以及制冷系統(tǒng)本身和供冷系統(tǒng)冷損失,可按下式計(jì)算:Qo=(1+A)Q=(1+0.1)×107.0=117.7 kW 取 Qo=118kW (3-1)式中Qo制冷系統(tǒng)的總制冷量(kW)Q用戶實(shí)際所需要的制冷量(kW)A冷損失附加系數(shù)。一般對于間接供冷系統(tǒng),當(dāng)空調(diào)制冷量小于174kW時,A=0.150.20;當(dāng)空調(diào)制冷量為174174
27、4kW時,A=0.100.15;當(dāng)空調(diào)制冷量大于1744kW時,A=0.050.07;對于直接供冷系統(tǒng),A=0.050.07。建筑最大冷負(fù)荷 118 kW,跟所給的條件:水源:建筑物的南面有市政給水干管且已入戶。電源:有380V和220V電源,且用電容量足夠。選擇蒸汽壓縮式制冷隨著螺桿壓縮機(jī)工作可靠性的不斷改進(jìn),使之在中等制冷量范圍內(nèi)的制冷空調(diào)應(yīng)用中得到較普遍的應(yīng)用!它之所以能擠入原來一直有離心式壓縮機(jī)主宰的領(lǐng)域(501500kW)是由于其部分負(fù)荷時的良好性能,其效率一般可高出8%10%;并且沒有喘振問題。螺桿式壓縮機(jī)是以其較高的可靠性和效率才成功躋身其中,這是因?yàn)槠溲b配零部件少,螺桿型線的最
28、新發(fā)展以及螺桿加工精度的提高。另外它還有尺寸小,重量輕和易于維護(hù)保養(yǎng)的優(yōu)點(diǎn)。螺桿式壓縮機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)單機(jī)制冷量較大,由于缸內(nèi)無余隙容積和吸排氣閥片,因此具有較高的容積效率,壓縮比達(dá)20時,其容積效率的變化不大,COP高。螺桿式易損件少,零部件僅為活塞式的十分之一,運(yùn)行可靠,易于維修;對濕沖程不敏感,允許少量液滴入缸,無液擊危險;調(diào)節(jié)方便,制冷量可通過滑閥進(jìn)行無級調(diào)節(jié)!綜上所述選擇螺桿式壓縮機(jī)!2.確定制冷劑種類確定工作參數(shù),進(jìn)行制冷循環(huán)計(jì)算制冷劑的選擇:R22與R134a的COP相差無幾,但是R134a對溫室效應(yīng)的影響要比R22小,尤其是對臭氧層沒有破壞,理論上R134a要比R22好,但是我國作
29、為發(fā)展中大國必須有自己的國策與立場,不能成為外國在制冷劑和制冷機(jī)廠家的的傾銷市場,由于生產(chǎn)公司不肯技術(shù)轉(zhuǎn)讓,鑒于R134a的高價和有賴于進(jìn)口,不管活塞式,螺桿式或者離心式壓縮機(jī),都采用我國能大量生產(chǎn)的而且價格低廉的R22工質(zhì)。3.對蒸發(fā)器、冷凝器進(jìn)行設(shè)計(jì)、校核計(jì)算,設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)殼管式換熱器是由一個殼體和包含許多管子的管束所構(gòu)成,冷、熱流體之間通過管壁進(jìn)行換熱的換熱器。管殼式換熱器作為一種傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)換熱設(shè)備,在化工、煉油、石油化工、動力、核能和其他工業(yè)裝置中得到普遍采用,特別是在高溫高壓和大型換熱器中的應(yīng)用占據(jù)絕對優(yōu)勢。通常的工作壓力可達(dá)4 Mpa,工作溫度在200以下,在個別情況下還可達(dá)到更高的壓
30、力和溫度。一般殼體直徑在1800mm以下,管子長度在9m以下,在個別情況下也有更大或更長的。管殼式換熱器是換熱器的基本類型之一,19世紀(jì)80年代開始就已應(yīng)用在工業(yè)上。這種換熱器結(jié)構(gòu)堅(jiān)固,處理能力大、選材范圍廣,適應(yīng)性強(qiáng),易于制造,生產(chǎn)成本較低,清洗較方便,在高溫高壓下也能適用。但在傳熱效能、緊湊性和金屬消耗量方面不及板式換熱器、板翅式換熱器和板殼式換熱器等高效能換熱器先進(jìn)。管殼式換熱器按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為固定管板式換熱器、浮頭式換熱器、型管式換熱器、雙重管式換熱器、填函式換熱器和雙管板換熱器等。前3種應(yīng)用比較普遍。下圖為定管板式換熱器的構(gòu)造。A流體從接管1流入殼體內(nèi),通過管間從接管2流出。B流體從接
31、管3流入,通過管內(nèi)從接管4流出。如果A流體的溫度高于B流體,熱量便通過管壁由A流體傳遞給B流體;反之,則通過管壁由B流體傳遞給A流體。殼體以內(nèi)、管子和管箱以外的區(qū)域稱為殼程,通過殼程的流體稱為殼程流體 (A流體)。管子和管箱以內(nèi)的區(qū)域稱為管程,通過管程的流體稱為管程流體(B流體)。管殼式換熱器主要由管箱、管板、管子、殼體和折流板等構(gòu)成。通常殼體為圓筒形;管子為直管或U形管。為提高換熱器的傳熱效能,也可采用螺紋管、翅片管等。管子的布置有等邊三角形、正方形、正方形斜轉(zhuǎn)45°和同心圓形等多種形式,前3 種最為常見。按三角形布置時,在相同直徑的殼體內(nèi)可排列較多的管子,以增加傳熱面積,但管間難
32、以用機(jī)械方法清洗,流體阻力也較大。管板和管子的總體稱為管束。管子端部與管板的連接有焊接和脹接兩種。在管束中橫向設(shè)置一些折流板,引導(dǎo)殼程流體多次改變流動方向,有效地沖刷管子,以提高傳熱效能,同時對管子起支承作用。折流板的形狀有弓形、圓形和矩形等。為減小殼程和管程流體的流通截面、加快流速,以提高傳熱效能,可在管箱和殼體內(nèi)縱向設(shè)置分程隔板,將殼程分為2程和將管程分為2程、4程、6程和8程等。管殼式換熱器的傳熱系數(shù),在水-水換熱時為14002850 W/(m·);用水冷卻氣體時,為10280W/(m·) ;用水冷凝水蒸汽時,為5704000 W/(m·)。圖2 固定管板式
33、換熱器在本例中冷凝器設(shè)計(jì)成固定管板式,制冷劑在管外流動,冷卻水在管內(nèi)流動。所設(shè)計(jì)臥式殼管式冷凝器的主要結(jié)構(gòu)及有關(guān)參數(shù):低翅片管16mm*1.5mm,總管數(shù)為108根,傳熱管的有效長度1560mm,板的厚度取30mm,考慮傳熱管與管板之間脹管加工時兩端各伸出3mm,傳熱管的實(shí)際下料長度為1590mm,殼體長度為1560m,殼體規(guī)格為299mm*9mm無縫鋼管。取端蓋水腔深度50-60mm,端蓋鑄造厚度為10mm,則冷凝器外性總長度為1700-1800mm。冷卻水流動的流程數(shù)為4。具體布置見附圖。制冷裝置中的蒸發(fā)器通常有兩種分類方法。一是按制冷劑的蒸發(fā)是在殼側(cè)還是在管內(nèi)進(jìn)行來分類,在殼側(cè)進(jìn)行的稱為
34、滿液式蒸發(fā)器,在管內(nèi)進(jìn)行的稱為干式蒸發(fā)器,另一種分類方法是根據(jù)蒸發(fā)器所冷卻的介質(zhì)來分,可以分為冷卻空氣式蒸發(fā)器和冷卻液體式蒸發(fā)器。冷卻空氣式蒸發(fā)器廣泛用于冰箱、冷藏柜、空調(diào)器及冷庫中。此類蒸發(fā)器多做成蛇管式,制冷劑在管內(nèi)蒸發(fā),空氣在管外流過而被冷卻。通常將制冷劑在管內(nèi)蒸發(fā)的蒸發(fā)器統(tǒng)稱為干式蒸發(fā)器或直接膨脹式蒸發(fā)器。為了強(qiáng)化空氣側(cè)的換熱,管外側(cè)常裝有各類翅片,按引起空氣流動的原因,又可分為自然對流式和強(qiáng)制對流式兩大類型。冷卻液體式蒸發(fā)器通常采用管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)形式,其它一些結(jié)構(gòu)形式如板殼式、套管式和盤管式等雖然也有應(yīng)用,但應(yīng)用場合尚不普遍。一般用水、鹽水、有時還用三氯乙稀作載冷劑,制冷劑通過自
35、身的蒸發(fā)吸收熱量,冷卻上述液體載冷劑,由液體載冷劑再向外輸出冷量。此類蒸發(fā)器又可分為兩類,一類為滿液式蒸發(fā)器。它是制冷劑在管束外蒸發(fā),載冷劑在管內(nèi)被冷卻。此類蒸發(fā)器在小型制冷裝置中應(yīng)用較少,主要用于大中型制冷機(jī)中。另一類為管殼式蒸發(fā)器,制冷劑在管側(cè)蒸發(fā),載冷劑在殼側(cè)被冷卻。為了提高載冷劑的流速,增強(qiáng)傳熱,殼側(cè)一般裝有折流板。由于本設(shè)計(jì)中的制冷量較大,因此應(yīng)用滿液式蒸發(fā)器。所設(shè)計(jì)滿液式蒸發(fā)器的主要結(jié)構(gòu)及有關(guān)參數(shù):低翅片管16mm*1.5mm,總管數(shù)為132根,傳熱管的有效長度2080mm,板的厚度取30mm,考慮傳熱管與管板之間脹管加工時兩端各伸出3mm,傳熱管的實(shí)際下料長度為2116mm,殼體
36、長度為2080m,殼體規(guī)格為325mm*10mm無縫鋼管。取端蓋水腔深度50-60mm,端蓋鑄造厚度為10mm,則冷凝器外性總長度為2200-2300mm。冷卻水流動的流程數(shù)為4。具體布置見附圖。4.對壓縮機(jī)、節(jié)流機(jī)構(gòu)等設(shè)備進(jìn)行選型計(jì)算4.1設(shè)計(jì)任務(wù)和已知條件根據(jù)要求,在北京地區(qū),以風(fēng)機(jī)盤管為末端裝置,冷凍水溫度為7,空調(diào)回水溫度為11,總制冷量為107 kW,冷卻水系統(tǒng)選用冷卻塔使用循環(huán)水。4.2.1確定制冷系統(tǒng)的總制冷量制冷系統(tǒng)的總制冷量,應(yīng)該包括用戶實(shí)際所需要的制冷量,以及制冷系統(tǒng)本身和供冷系統(tǒng)冷損失,可按下式計(jì)算:kW (3-2)式中制冷系統(tǒng)的總制冷量(kW)Q用戶實(shí)際所需要的制冷量(
37、kW)A冷損失附加系數(shù)。一般對于間接供冷系統(tǒng),當(dāng)空調(diào)制冷量小于174 kW時,A=0.150.20;當(dāng)空調(diào)制冷量為1741744 kW時,A=0.100.15;當(dāng)空調(diào)制冷量大于1744 kW時,A=0.050.07;對于直接供冷系統(tǒng),A=0.050.07。4.2確定制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)工況確定制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工況主要指確定蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、壓縮機(jī)吸氣溫度和過冷溫度等工作參數(shù)。有關(guān)主要工作參數(shù)的確定參考制冷工程設(shè)計(jì)手冊進(jìn)行計(jì)算。確定冷凝溫度時,冷凝器冷卻水進(jìn)、出水溫度應(yīng)根據(jù)冷卻水的使用情況來確定。(1) 冷凝溫度()的確定從已知條件知北京(南京)地區(qū)夏季室外平均每年不保證50h的濕球溫度()對于使用冷卻
38、水塔的循環(huán)水系統(tǒng),冷卻水進(jìn)水溫度按下式計(jì)算:(3-3)式中冷卻水進(jìn)冷凝器溫度();當(dāng)?shù)叵募臼彝馄骄磕瓴槐WC50h的濕球溫度();安全值,對于機(jī)械通風(fēng)冷卻塔,冷卻水出冷凝器的溫度按下式確定:選用立式殼管式冷凝器=注意:通常不超過35。 +(24)=23.9(31.3)+3=26.9(34.3) (3-4) =24。 (),與冷卻水進(jìn)冷凝器的溫度及冷凝器的形式有關(guān)。系統(tǒng)以水為冷卻介質(zhì),其傳熱溫差取46,則冷凝溫度為(3-5)式中冷凝溫度()。(2)蒸發(fā)溫度()的確定蒸發(fā)溫度是制冷劑液體在蒸發(fā)器中汽化時的溫度。蒸發(fā)溫度的高低取決于被冷卻物體的溫度及傳熱溫差,而傳熱溫差與所采用的載冷劑(冷媒)有關(guān)。
39、系統(tǒng)以水為載冷劑,其傳熱溫差為46,即(3-6)式中載冷劑的溫度()。 一般對于冷卻淡水和鹽水的蒸發(fā)器,其傳熱溫差取=5。(3) 過冷溫度()的確定在冷凝壓力下,制冷劑液體的過冷溫度與冷凝溫度的差值,稱為過冷度。是否采用過冷應(yīng)進(jìn)行全面的經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析。對于一般的空氣調(diào)節(jié)用制冷裝置,不采用液體過冷;對于大型的蒸發(fā)溫度較低 (<5)的制冷裝置,在條件許可時使用液體過冷。 對于本設(shè)計(jì)系統(tǒng),=2,因此不采用液體過冷,即=0。(4)壓縮機(jī)吸氣口溫度()的確定壓縮機(jī)的吸氣溫度根據(jù)管道中的傳熱情況,或根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的過熱度確定。通常=+=2+8=10 (3-7)式中 對于一般壓縮機(jī), =310(吸氣過熱度
40、)(5) 制冷系統(tǒng)理論循環(huán)p-h圖=32(40)圖3 制冷劑制冷循環(huán)壓焓圖根據(jù)繪制的p-h圖查表求得各狀態(tài)參數(shù): 確定壓力:比容:焓值:0.04613(6) 制冷系統(tǒng)熱力計(jì)算1) 單位質(zhì)量制冷量()的計(jì)算0.0213(0.01769)kJ/kg (3-8)2) 單位容積制冷量()的計(jì)算qv=3) 制冷劑質(zhì)量流量(q03=3737.26(3509.65)kJ/m (3-10) v1)的計(jì)算(3-11)4) 單位理論壓縮功()的計(jì)算h 1 =27)kJ w 0 = h 2 - 22 . 1 ( .5 / kg (3-12)5) 壓縮機(jī)所需的理論功率()的計(jì)算(3-13)6) 壓縮機(jī)吸入制冷劑蒸汽的體積流量(7) 制冷系數(shù)()的計(jì)算8) 單位冷凝負(fù)荷()的計(jì)算(3-16)(3-15)Pt=qmw0=15.1(20.174)kW)的計(jì)算(3-14)9) 冷凝器熱負(fù)荷()的計(jì)算10) 熱力完善度()的計(jì)算 逆卡諾循環(huán)制冷系數(shù):熱力完善度:4.3壓縮機(jī)選型經(jīng)過對比決定采用由意大利富士豪廠家生產(chǎn)的雙螺桿壓縮機(jī),型號分別為:北京:R-TSH8-40 120Y 南京:R-TSH8-50 150Y 具體參數(shù)說明如下:(3-17)3-18)(3-19)(圖4 螺桿壓縮機(jī)型號參數(shù)圖型號說明如
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