MLSC44水冷活塞制冷毕业设计论文

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华中科技大学文华学院

毕业设计（论文）

MLSC44水冷活塞冷水机组制冷系统设计

2012年5 月20日

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Chillers System Design

Abstract

With the improvement of people's living standard, people on indoor air environment

equipment

the

design

of

water

chiller,condenser,evaporator, the main throttle valve compressor, thermodynamic calculation, the calculation of the process, we must first make clear water chillers working cycle diagram, ascertain the required thermal parameters back calcuculation, to prepare.In the design of water chiller process, first is based on the investigatigation data, the condenser, evaporator, throttle valve and compressor,thermodynamic calculation, the condenser and the evaporator are capacity, according to the parameters such as the selection of of the required number, and then the .

Key Words: compressor ;condenser ; evaporator ; throttle valve ; Heat exchanger

前言

改革开放30多年来，我国人民的生活质量日益提高，居住条件明显改善。随着节能，环保，美化的要求，原有房间空调器（分体式空调器），由于其送风温差大，室内空气品质差，室外气温低时，供热大大下降，室外机多时，影响美观等不足，已难以满足人民生活水平的要求。人们向往“星级住宅”，用户中央空调这一集大型中央空调与

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房间空调器优点于一体的小型独立空调系统，代表了21世纪人民居住环境空调的发展趋势。中央空调业慢慢在人们的生活中得到了普及，而空调冷水机组作为中央空调系统的核心技术，综合了制冷原理，流体力学，传热学等各种工艺。冷水机组也一直在行业中占据着主流的地位，尤其是在市场规模方面，占据了不小的份额，对国民经济各部门的发展有着重要的作用。空调冷水机组对人民物质文化生活水平的提高有着重要的作用。这不仅意味着受控的空气环境对各种工业生产过程的稳定运行和保正产品的质量有重要作用，而且对提高劳动生产率，保护人体健康，创造舒适的工作和生活环境有重要意义。

1.方案论证

1.1 流程的选择

选择单级压缩式蒸气制冷流程。

我们常用的制冷流程有：压缩式蒸气制冷流程、复叠式制冷和吸收式制冷流程 就目前而言，压缩式蒸气制冷机是应用最广泛的一种制冷剂。这类制冷机的设备比较紧凑，可以制成大、中、小型，以适用不同场合的需要，能达到的制冷温度范围比较宽广，且在普通制冷范围内具有较高的循环效率。

在压缩式蒸气制冷剂中，有单级压缩式蒸气制冷机，两级压缩式蒸气制冷机，以及多级压缩式蒸气制冷机，其中单级压缩式蒸气制冷机是指将制冷剂经过一级压缩从蒸发压力压缩到冷凝压力的制冷机。空调器和电冰箱以及中央空调的冷水机组大都采用单机压缩蒸气制冷机。单级压缩蒸气制冷机一般可用来制取-40·C以上的低温。

两级压缩式蒸气制冷机：由于蒸气压缩式制冷循环的冷凝温度受到环境条件的限制，在常温冷却条件下，采用单级压缩式制冷循环能够获得的低温程度有限，一般就采用两级压缩制冷循环，两级压缩制冷循环，就是制冷剂气体从蒸发压力提高到冷凝压力的过程分两个阶段（先经低压级压缩到中间压力，中间压力下的气体经过中间冷却后再到高压级进一步压缩到冷凝压力）的制冷循环。

复叠式制冷循环：要获得-60·C以下的低温，采用单一制冷剂的多级压缩已经难以实现，此时应该采用复叠式制冷循环。所谓复叠式制冷循环，就是将所要求达到低温的总温差分割成两段或若干段，每段选用性质相宜的制冷剂循环，即：用中温制冷剂循环承担高温段的制冷，采用低温制冷剂循环承担低温区段的制冷。将它们复叠起来，用中温制冷剂循环的制冷来抵消低温制冷剂循环的冷凝负荷，从而达到最终要求的制冷温度的制冷循环。

吸收式制冷循环：吸收式制冷机是利用工质的特性完成工作循环，从而获得冷量的制冷装置。

空调冷水机组是用于空调，调节室内的空气温度，不需要很低的温度，所以选择单级压缩式蒸气制冷流程

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1.2 换热器的选择

1.2.1 冷凝器的选择

冷凝器选择卧式壳管式冷凝器

冷凝器制冷装置的主要热交换设备之一。它的任务是通过环境介质将压缩机排出的高压过热制冷剂蒸气冷却、冷凝成饱和液体，甚至过冷液体。

冷凝器按冷却方式可分为三类：水冷式冷凝器，空气冷却式冷凝器，蒸发式冷凝器。 水冷式冷凝器又有：壳管式冷凝器、套管式冷凝器

壳管式冷凝器中有分为：立式壳管式冷凝器和卧式壳管式冷凝器。采用哪一种类型与制冷机使用哪种制冷剂有关。一般立式壳管式冷凝器适用于大型氨制冷装置，而卧式壳管式冷凝器则普遍适用于大中型氨或氟利昂制冷装置中。

套管式冷凝器：它是由不同直径的管子套在一起，并弯制成螺旋形或蛇形的一种水冷式冷凝器。在套管的长度较大时，下部管间易被液体充斥，使传热面积不能得到充分利用，而且金属耗量大，一般只在小型氟利昂制冷装置中使用。

空气冷却式冷凝器，这种冷凝器以空气为冷凝介质，制冷剂在管内冷凝，空气在管外流动，吸收管内制冷剂蒸气放出的热量。由于空气的传热系数小，管外常常要设置肋片，以强化管外换热。

蒸发式冷凝器：这种冷凝器的热流量有进口空气的湿球温度关系很大，湿球温度越高，则空气相对湿度越大，若要保持一定的蒸发量，就必须提高冷凝温度，会对装置的正常运行造成不利的影响。这种冷凝器一般用于大中型氨制冷装置。

经过各自的特点以及综合分析，选择卧式壳管式冷凝器作为空调冷水机组的冷凝器。

1.2.2 蒸发器的选择

蒸发器选择壳管式干式蒸发器。

蒸发器根据供液方式的不同，有满液式、干式、循环式和喷淋式等。满液式蒸发器按其结构分为壳管式，直管式、螺旋管式等几种结构形式

满液式蒸发器的共同发特点在于蒸发器内充满了液态制冷剂，运行中吸热蒸发产生的制冷剂蒸气不断的从液体中分离出来。由于制冷剂与传热面充分接触，具有较大的传热系数。但不足之处是制冷剂充注量大，液柱静压会给蒸发温度造成不良影响。 干式蒸发器是一种制冷剂液体在传热管内能够完全汽化的蒸发器。其传热管外侧的被冷却介质是载冷剂（水）或空气，制冷剂则在管内吸热蒸发，其填充量约为传热管内容积的20%-30%。增加制冷剂的质量流量，可增加制冷剂液体在管内的湿润面积。同时，其进出口处的压差随流动阻力增大而增加，以致使制冷系数降低。

干式壳管式蒸发器的特点：（1）能够保证进入制冷系统的润滑油顺利返回压缩机；（2）所需要的制冷剂充注量少，仅为同能力满液式蒸发器的13；（3）用于冷却水时，

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即使蒸发温度达到0·C，也不会发生冻结事故；（4）可采用热力膨胀阀供液比满液式蒸发器的浮球阀供液更加可靠。

循环式蒸发器：循环式蒸发器多用于大型的液泵供液和重力供液冷库系统或低温环境试验装置。循环式蒸发器的优点在于蒸发器管道内表面能始终完全湿润，表面传热系数高。但体积大，制冷剂充注量大。

经过综合分析，选择壳管式干式蒸发器作为空调冷水机组的蒸发器。

1.3 制冷剂的选择 制冷剂选择R22.。

选择一种物质作为制冷剂，应该具备价廉, 易得，安全, 可靠等特点，具体来说应满足以下的基本要求：

（1） 在使用条件下，化学稳定性和热稳定性要好，与润滑油，制冷设备材料有良好

的适用性；

（2） 使用安全，不可燃、不可爆或者燃爆性很小，且无毒性； （3） 价格便宜，来源广泛；

（4） 具有优良的热力性质，在指定的温度范围内的制冷循环特性优良，如具有高的制

冷系数，大的制冷量，适中的排气温度；

（5） 对大气环境无公害，不破坏臭氧层，具有尽可能低的温室效应； （6） 气化潜热大，液体比热容小，气体比热容大；

（7） 传热性能和流动性好，具有高的导热系数和低的粘度。

当然完全满足上述要求的制冷剂难以寻找，实际中根据具体情况，设备情况，使用条件等对制冷剂的性质进行侧重考虑。常用的制冷剂有R12，R22，R717和R502等

R12无毒、无色、无味、不可燃，广泛应用于大、中、小型设备中。R12的标准沸点为-29.8·C，单位容积制冷量少，流动阻力大，对金属无腐蚀性。与矿物油油良好的互溶性。使用R12的制冷系统必须密封严密。因为其对环境有危害，正在被限制使用。

R22无色、无味、不可燃、毒性很小，也广泛应用于大、中、小型设备中。R22的标准沸点为-40.8·C，单位容积制冷量比R12大，与氨差不多，其传热性能和流动性能不如氨，流动性能比R12好。对金属无腐蚀作用，制冷系统需密封严密。R22与润滑油有限溶解，在设计系统时应注意回油。R22对环境的危害较小，根据国际协议可以使用到2040年。

R717氨具有较好的热物理性质，其标准沸点为-33.4·C，是目前广泛应用的中温制冷剂之一。氨的气化潜热大，单位容积制冷量大，密度小，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，

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