（二）制冷循环过程
1＇～1 为过热过程：其中1＇～1＇＇为热力膨胀阀的过热过程，发生在蒸发器内，1＇＇～1为回热器的过热过程；1＇点表示出蒸发器出口时的饱和状态；1＇＇点为进入回热器的过热蒸汽状态；１点为压缩机进口处的过热蒸气状态。
1～2表示制冷剂在压缩机中的等熵压缩过程；2点为压缩机出口的制冷剂蒸汽状态点。
‘
2～3为制冷剂的放热过程：其中2～3 过程为制冷剂在冷凝器中的降温冷凝过程；3～3为制
’
冷剂在回热器中的过冷过程；在整个放热过程中制冷剂的压力保持不变且等于冷凝温度下饱和压力。3点为热力膨胀阀前液体制冷剂的状态点。
3～4 表示制冷剂在节流过程中压力和温度的降低，但焓值保持不变，且进入两相区；4点为蒸发器入口制冷剂的状态。
4～1‘表示制冷剂在蒸发器中的沸腾吸热过程。
（三）根据压焓图查得图中各状态点的参数如下表所示
状态点 温度（℃） 绝对压(MPa) 比焓（KJ/Kg） 比熵（KJ/Kg·K） 比容（m/Kg） 11‘ ‘＇30 4 16 58 40 36 0 0.293 0.293 0.293 1.0166 1.0166 1.0166 0.293 399 404 412 438 256 248 248 1.73 1.74 1.78 1.78 1.15 1.14 1.12 0.06931 0.07142 0.070407 0.02174 0.000667 0.000656 0.0163 1 2 3‘ 3 4 （四）根据各状态点参数值进行制冷理论循环的热力计算：
1、根据回热器热力平衡：h1-h1’＇=h3’-h3, ∴h3=h3’-(h1-h1’),得h3=248KJ/Kg,由节流前后焓值
不变得:h4=h3=248KJ/Kg
6
2、单位质量制冷能力:q0=h1＇＇-h4=404-248=156KJ/Kg 3、总制冷量：
?0=1.15Q0=1.15×53.5=61.525KW
61.525Φ04、制冷剂质量流量：Mr= =156=0.39kg/s
q05、冷凝器热负荷: Φk=Mr(h2-h3’)=0.39*(438-256)=70.98KW 6、压缩机理论耗功率：Pth=Mr(h2-h1)=0.39*(438-412)=10.14KW 7、理论制冷系数：ε
th
=
Φ061.525=
Pth10.14=4.8
Ⅳ 选择压缩机和电机功率
压缩机的选择计算，主要是根据制冷系统的总制冷量及系统的设计工况，确定压缩机种类、型号和台数，最后要校核压缩机所配置电机的功率。
①压缩机类型的选择
目前，用于大中型制冷系统的压缩机主要有三种，分别为活塞式制冷压缩机、螺杆式制冷压缩机、离心式制冷压缩机。三种制冷压缩机的特点和适用条件见下表。 压缩机种类 单级最大压缩比 单机制冷量（kw） 最大排气压力（bar） 最高排气温度（℃） 单级最大进、出口压差（bar） 活塞式 10 30~580 15.5 120~150 14 螺杆式 20 60~2730 18.5 90~105 18 离心式 4.5 703~4222 10.0 75 12.6 参考相关设计规范：制冷量大于1758kw时宜选用离心式；制冷量在1054~1758kw时宜选用螺杆式或离心式；制冷量在700~1054kw时宜选用螺杆式；制冷量在116~700kw时宜选用螺杆式或往复式；制冷量小于116kw时宜选用活塞式或涡旋式。
开启式、封闭式、半封闭式活塞压缩机的比较
项目 功率 开启式 0.4～120 封闭式 0.75～45 不方便维修，如需维修则需破坏压缩机外壳。维修之前不方便维修打价 因电机和压缩机在一个壳体内，不存在泄露7
半封闭式 0.1～15 备注
可维修性 方便维修 方便维修
因为电机与压缩机用轴系传动，故机组内的冷冻机油和统泄漏 冷媒不可避免的产生泄漏问
因电机和压缩机在一个壳体内，不存在泄露
题，需经常添加冷媒和冷冻机油。 是否需要轴封 问题 问题 需要 不需要 不需要
是开启式压缩机由于电机否存在轴与压缩机轴温度不同造成轴对中不同膨胀量而引起轴不对中、的问题 破坏轴封的问题 主机房降温处理措施 不存在 不存在
因为开启式压缩机的电机冷却是靠空气冷却，电机散只需要做普发的热量全部散入到主机房，通的通风处理，考虑到机组的运行和操作人以供给新风 员的原因，故主机房必须做降温和通风处理。 封闭型电机采用独立的制冷剂回路冷却电机，效率高而且电机工作温度低而稳定，更好地空气冷却，效率不稳定，保证了机组的稳不稳定且电机容易污损 定性，延长了电机寿命, 同时根本解决了困扰开启式电机的漏油、漏氟和轴不对中等一系列问题 因电机外露，噪音大 制冷装置、热泵、汽车空调 噪音较小 只需要做普通的通风处理，以供给新风
电机冷却方式 封闭型电机采用独立的制冷剂回路冷却电机，效率高而且电机工作温度低而稳定，更好地保证了机组的稳定性，延长了电机寿命, 同时根本解决了困扰开启式电机的漏油、漏氟和轴不对中等一系列问题 噪音小
运转噪音 用途
制冷装置、电冰箱、空热泵、汽车空调 调器 综合考虑经济﹑制冷要求、选用的制冷工质﹑运行管理及对制冷量调节等方面的因素，本制冷系统选用半封闭活塞制冷压缩机。
②、 压缩机级数的选择
压缩机级数应根据设计工况的冷凝压力与蒸发压力之比来确定。一般若以氟利昂为制冷剂，当Pk/P0≤10时，应采用单级制冷压缩机；否则应采用两级压缩机。
8
对于本设计制冷系统中，Pk/P0=
1.0166MPa=3.46≤10，因此，本设计制冷系统采用单级压缩。
0.293MPa
③ 选择压缩机
根据压缩进口的活塞排量选择其型号
由 Φ0=
Φ0ν1ηVVh·q0，得Vh=
q0 ηvν1P21/m
)-1] P11.01661／1.15
=0.94-0.085[()-1]=0.77
0.293其中ηv=0.94-0.085[(
p1、 p2——分别为压缩机的吸气压力和排气压力。 m——多变指数，对于氟利昂制冷剂R134a，m=1.15 则压缩机的活塞排量为： Vh=
61.525*0.070407 33
=0.038m/s=136.6m/h
0.77*156理论输气量 (m/h) 146.4 3根据设计任务书提供的压缩机系列可选如下型号的压缩机 汽缸直径 (mm) 70 活塞行程 (mm) 50 额定转数 （转/分） 1440 系列号 汽缸数目 70系列 8 实验室原有的压缩机型号为4F10,转数为960转/分，故不可采用原有的压缩机，需采购型号匹配的压缩机。
（二）电机功率计算 压缩比：
PkP21.0166 ===3.47 P0P10.293由压缩比查得指示功率：?i?0.8 由压缩比查得摩擦功率：?m?0.9 电动机轴功率：pd??1.1?1.15?pe?d=(1.1～1.15)
ηVVhh2?h11
ν1ηiηmηd
电动机采取三角皮带连接?d=0.9， 取余量附加系数为1.1 所以：pd=1.1*
0.77*136.6438?412*=18.32KW
0.070407*36000.8*0.9*0.9设计指导书提供的电动机型号JO—72—6为功率为22KW，电压为380V，转数为970转/分。由上述计算可知原有电动机仍然可以使用，所以仍然采用原有电动机。
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Ⅴ 选择蒸发器
蒸发器的选型计算
由前述可知蒸发器中冷却水入口温度t1=11℃，其出口温度t2=5℃，由蒸发温度t0=0℃，可计算出蒸发器内制冷剂与冷冻水的对数平均温差 Δtm=
t1?t211?5==7.6℃ t0-t10-11㏑㏑t0-t20-5?0㎡
k??tm 蒸发器的传热面积为A?Φo——蒸发器制冷量61.525kw
K——蒸发器导热系数，对于非满液式壳管蒸发器，热交换形式为氟利昂—水，K为450～550w/（㎡·k），取K为500w/（㎡·k）. 得蒸发器的传热面积为A=
Φ061.525*1000==16.19m2
K*Δtm500*7.6原有蒸发器A﹦30㎡满足设计要求，但原有蒸发器属于满液式应考虑回油问题.考虑到回油问题应选
用非满液式蒸发器。故选用卧式壳管式蒸发器。它的冷却面积35㎡，外径416mm，管板间长度1900mm，，冷却管外径*内径*根数=21*14.5*136，水通程数4.连接管：进液Dg25，回汽Dg50，冷却管为螺纹管，肋化系统?=3.4，纹高1.5mm，每米纹数625个，螺纹翅端外径21mm，螺纹管外径*内径18*14.5.每米管长外表面积0.0456㎡/m,内表面积0.0456㎡/m.
Ⅵ 选择冷凝器
冷凝器内冷却水的进出口温差可取4～10℃，故取其温差为5℃，因此，冷凝器内制冷剂的平均对数温差为：?tm?t2?t1 tk?t1lntk?t2 由前述已定，冷却水进口温度t1=30℃，则其出口温度t2=30+5=35℃，所以可计算得： Δtm=
35?30=7.2℃
40-30㏑40-35?k
kc??tm冷凝器的面积：A?Φk——冷凝器的热负荷，Φk=Mr(h2-h3’)=0.39*(438-256)=70.98KW
Kc——冷凝器传热系数，对于卧式壳管式冷凝器，制冷剂种类为氟利昂（低肋管），Kc为700～
900w/（㎡·k），取Kc为800w/（㎡·k）.
得：冷凝器的面积：
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