24匹风冷/蒸气压缩双冷源冷水机组设计 h4 kJ/kg 280.72 h4?h5
表2-3 热力计算性能具体参数
项 目 单位质量制冷量 单位容积制冷量 单位指示功 单位冷凝热 理论制冷系数 设计制冷量 制冷剂质量流量 压缩机理论排量 压缩机输入电功率 计算公式 q0?h1?h4 单位 数值 157.83 5636.7 40.15 197.98 3.93 60 0.38 0.0142 备注 kJ/kg qv?q0/v1 kJ/m3 kJ/kg wi?h2?h1 qk?h2?h4 kJ/kg ?i?q0/wi 1 kw Q0 qm?Q0/q0 kg/s m3/s qhs?qm?1/? 输气系数取??0.75 We?qmwi/?i?m kw 18.15 3.31 75.2 取?m?0.9，?i?0.85 COP 冷凝器负荷 EER?Q0/We Qk?qmqk 1 kw 根据热力计算表2-3所知，在标准工况条件下，对应的制冷量为60kw的制冷循环，其COP值为3.31，提高蒸发蒸发温度，可以制冷循环效率，对于数据中心空调系统用于机房空调，空调的出风不必与普通空调那样低，适当提高蒸发温度，可以有效提升COP值，而且还可以防止温度过低导致的凝霜现象的发生。因此，在满足被冷却对象的前提下，应尽可能的采用较高的蒸发温度。
2.6压缩机的选型
压缩机作为制冷循环系统中最为重要的部件之一，压缩机的性能好坏，直接影响到制冷循环的性能，所以，在选用合适的压缩机，不仅要求满足制冷循环的
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制冷量，同样也可以防止制冷量过剩而导致的浪费现象。
目前市场中常用的压缩机的种类很多，可分两大类：容积式和速度型。其中容积式压缩机是靠工作腔容积改变实现吸气、压缩、排气等过程。这类的压缩机又分往复式和回转式压缩机。往复式又称活塞式。其中速度型压缩机是靠旋转的叶轮对蒸汽做功，使压力升高以完成蒸汽的输送，这类压缩机又分离心式和轴流式。
本次设计制冷量为60kw，要求使用的制冷剂为R410A，其中活塞式压缩机主要运用制冷量较小的家用空调系统，螺杆式压缩机主要运用大型的冷水机组，其制冷量要求在120KW以上，所以并不适合于本次设计要求，所以从多方面的角度出发，选定美国艾默生谷轮涡旋式压缩机系列的压缩机作为本次设计的压缩机。 根据已知条件对压缩机进行计算选型[1]： 吸气状态的比体积：v1?2.8?10-2m3/kg
压缩机的实际输气量：qvs?qm?v1?0.38?0.028?0.0106m/s
压缩机的理论输气量：q?qvs?0.0142m3/s
vh制冷压缩机的理论功率p0、指示功率pi
?p0?qm?wo?qm?（h2s?h1)?0.407?（470.668-438.55）?13.07kw
pi?po?i=
13.07?15.38kW，其中等熵效率?i?0.85 0.85 根据计算选型，选择谷轮压缩机，其型号为ZP285KCE，具体参数见表2-4
表2-4 压缩机具体参数
名义 型号 匹数 TWD 制冷能力 W 输入功率 电流 A 36.1 COP W/W EER 排量ccl/Rev 注油量 净重 Kg 177.4 电流 A 250.0 噪音功率 ZP285KCE TW5 23.8 81500 24800 72.2 3.28 11.2 253.2 6.3 176.9 500.0 89.0 TW7 43.7 177.4 305.0 根据实际情况选择该型号的压缩机作为设计元搜集，其中压缩机的理论排气
253.2?10?6?36003量为253.2ccl/Rev?m/s?0.015m3/s，比实际过程中所需要的理
60论输气量0.0146m3/s大，所以选择该压缩机型号满足要求。
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24匹风冷/蒸气压缩双冷源冷水机组设计 3 制冷单元换热器设计计算
3.1空气进出口冷凝器的温差及风量
根据制冷单元热力计算，实际过程中考虑到冷凝器10%-20%的余量[16]，则在设计计算的取冷凝器设计负荷为90kw，根据制冷单元使用工况来确定参数内容，其具体参数见表3-1
3-1 冷凝器设计参数 冷凝器负荷 kw 90 进口空气温度 t（1?c）35 出口空气温度 t（2?c）43 冷凝温度 t（k?c）50 进出口温差 ?t（?c）8 其中空气进出口温差一般选择6-10?c，本次设计选择?t?8?c。关于tk的选择，tk越高，冷凝器的换热面积越小，但是压缩机的排温和耗功会增大，tk的选择应按照使用条件和技术要求和经济性来选择[5]，一般tk与进风温度控制在15?c为宜，并且采用全封闭式压缩机时，可取冷凝器温度tk?50?55?c，以加大传热温差。所以本次设计冷凝器的冷凝温度选择tk?50?c。 3.1.1冷凝器的对数平均温差：
t2?t188???10.5?C （3-1）tk?t150?3515lnlnln50?437tk?t2?m?3.1.2冷凝器风量风机计算
根据空气定性温度为冷凝器进出口温度平均温度：tm?t1?t2?39?C，空2气温差?t?8?C，在平均温度条件下的空气物性参数为：比定压热容为
cpa?1.005kJ/(kg?k)，运动粘度为?m?16.96?10-6m2/s，热导率
?m?0.0276w/(m?k)，密度为?m?1.128kg/m3，计算冷凝器风量qva qva?Qk90000??10.0m3/s?36000m3/h （3-2）?mcpa?t1.128?1005?83.2冷凝器结构的设计
3.2.1初步设计
本次设计选择?9.52?0.8mm铜管作为传热管设计，肋片[5]选择平直翅片（铝
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片），肋片厚度为?f?0.12mm，肋片节距sf?1.7mm，排管方式采用正三角形排列，在迎风面上的管间距s1?25mm，排间距s2?s1cos30??21.65mm。 （1）管外肋片单位面积ff
（2s1s2-?db/4）2[0.025?0.022-3.14?(0.00976)2/4] ff???0.549m2/m (3?3)
sf0.00172其中db?（0.0095?20.0001?22）m2/m?0.0097m62/m (3?4) （2）肋间管外单位表面积fb
fb??d（b1-?fsf）?3.14?0.00976（1-0.00012）?0.0285m2/m (3?5)
0.0017（3）管外总单位表面积ft
ft?ff?fb?（0.549?0.0285）m2/m?0.5775m2/m (3?6) （4）管内单位表面积fi
fi??di?3.14?(0.00952?0.0008?2)m2/m?0.0249m2/m (3?7) （5）肋化系数?
??ft0.5775??23.2 (3?8) fi0.02493.2.2空气侧传热系数计算
根据冷凝器迎风面风速的范围要求，对于迎风面的风速选择，一般的wf越高则传热系数越高，但是阻力会增大，风机耗功也会增大，综合考虑实际情况，
wf应取2.5-3.5m/s，本次选择迎风面上的风速为wf?3m/s，冷凝器的管排数选择，沿空气流通方向的管排数越多，则后几排的传热量越少，为提高换热面积的利用率，管排数一般选择为2-6排为好，本次设计气流方向上的管排数选择为
n?4，则计算过程如下：
(1)肋片效率、空气侧的传热系数，根据肋片的设计参数，计算冷凝器的空气最窄流通面积上与迎风面积之比为?
??(sf??f)(s1?db)s1sf?(1.7?0.12)?(25?9.76)?0.567 (3?9)
25?1.7迎风面上的风速为wf?3m/s，则最小流通面上的风速为wmax
wmax?wf??3m/s?5.3m/s (3?10) 0.567第 13 页 共 60 页
24匹风冷/蒸气压缩双冷源冷水机组设计 其中当量直径为deq
deq?2(s1?db)(sf??f)s1?db?sf??f?2(25?9.76)(1.7?0.12)mm?2.86mm (3?11)
1.7?0.12?25?9.76空气的雷诺数Ref
Ref?wmaxdeq?5.3?0.00286 ?894 (3?12）?6?m16.96?10单元空气流道长径比
Lns1cos30?3?0.025cos30?d??0.00286?22.7 eq0.00286根据流体流过整张平套片管管簇时换热公式可知有
A?0.518-0.02315Ld?0.000425(L)2?3?10-6(L)3?0.176 eqdeqdeq其中：C?A（1.36-0.24Ref1000）?0.20 n?0.45?0.0066Ld?0.60
eq m?-0.28?0.08Ref1000?-0.208 对于平直翅片的管外传热系数?0
?m0???dCRenf(L)m?65.41w/(m2eqd?k) eq其中??1.1
对于叉排管有：???1.27???1-0.3
其中 ??s1d?259.76?2.56 b则 ???1.27?2.56?0.7?2.72
计算肋片的当量高度h?
h??db2(???1)(1?0.35ln??)?0.0113m 计算肋片特性参数m
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