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根据中国建筑业协会的研究报告，我国建筑能耗已经占到全国商品能源消费总量的比例为11.7%，60－70%为空调能耗，而这之中相当部分消耗在夏季制冷上，北方地区有暖气供应。而经济发达国家，空调能耗往往可以占全年总能耗量的20－30%。随着我国经济发展，人们的消费需求逐渐提高，空调已经作为基本元件被接受。因此，在家用空调以及中央空调高增长的促进下，冷水机组的性能发展是符合市场态势的。
1.4 本课题内容及研究步骤
设计适用于大型商场或者办公场所的制冷量为1134.4kw的冷水机组，主要流程如下：
1） 2） 3） 4） 5） 6） 7）
查阅国内、外有关冷水机组的相关文献，给出技术借鉴。 得出冷水机组的工况条件。 热力计算。
对冷凝器与蒸发器进行计算，得出其传热面积。 对压缩机及辅助零件选型计算。 阐述机组控制系统。 总结与行业展望
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2 冷水机组的热力计算
2.1 冷水机组的循环与计算
冷水机组的设计重心在于夏季供冷，冬季供热需求一般使用热水机组(热泵)。根据设计要求，列下冷水机组的设计基本参数，然后具体设计和选型其它各设备如压缩机、冷凝器、蒸发器。
在制冷剂的选择上，有两种制冷剂各有所长。R134a是公认的环保制冷剂，而R22的制冷性能更胜一筹。下面对它们的综合性质进行比对:
R134a的GWP(全球变暖潜能值)为0.25，R22的GWP为0.36，同属于温室气体；
R134a的ODP（消耗臭氧潜能值）为0，R22为0.06，这也是R134a成为环保制冷剂的原因；
R134a的比容是R22的1.47倍，蒸发潜热小，R134a的冷冻性能仅为R22的60%。按单位制冷量议价，R22的价格约为R134a的0.6。
R134a的热传导率低于R22，约为它的0.9。R134a机组需要更大面积的换热器。
R134a的吸水性强，20倍于R22，对机组干燥器的性能要求更高，以免发生冰堵[7]。
综合以上因素考虑，结合现行的环保政策，在没有更好的制冷剂应用前，使用R22是可行的。本次设计选用R22
表2-1 冷水机组基本参数
冷水机组类型
制冷剂种类
参数
制冷量：Q=1134.4kw
冷却水进出水温度：30℃；35℃ 冷冻水进出水温度：12℃；7℃
水/水冷水机组 R22
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图2-1 压缩过程p-h图
热力计算： 分析R22压焓图：
图2-2 R22的压焓图
采用卧式壳管式蒸发器，蒸发温度按对数平均温差求解：
?tm?（t1?t2）/{?n[(t2-t0)/(t1-t0）]}?5℃ (2-1)
求解得到蒸发温度：T0=4℃ 结合压焓图，取蒸发温度处：p0=545kpa, h0=408kj/kg
冷凝器采用水冷， Tk=(ts1+ts2)/2+6
Ts1=30℃ ，tS2=35℃
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求解得，tk=38℃ 结合压焓图， P3=1426kpa，h3=247kj/kg
取过热度T=13℃，故 吸气温度 t1=19.05℃ 结合压焓图，p1=558kpa，h1=415kj/kg 排气温度 t2s=73℃ 结合压焓图 P2=1428kpa，h2=447kj/kg
由回热器的热平衡，h3-h4=h0-h1 h4=238kj/kg, 查压焓图，p4=1423kpa，t4=28℃
设定压缩机机械效率为0.92，指示效率为0.75。
(2-2) 单位制冷量：q0=h1-h3=425-247=168kj/kg=3906kj/m3 单位容积制冷量： qv=q0/v1=168/0.043 (2-3)
(2-4) 单位理论功：w0=h2s-h1=445-415=30kj/kg单位冷凝热：qk=h2-h4=217.6kj/kg (2-5)
=6.77kg/s (2-6) 制冷剂的循环流量：qm=Q0/q0=1134.4/168P0=qmw0=6.77*30=200.1kw (2-7) 压缩机的理论功率：
指示功率：P1=P0/i=230.4kw (2-8) 实际制冷系数：?0?q0/w?168/30?5.6 (2-9） ?s?Q0/PI?1134.4/230.4?4.92 (2-10) 制冷器的热负荷：Qk=qm(h2-h3)=1365kw (2-11) 回热器的热负荷：QR=qm（h1-h0）=72.86kw (2-12)
2.2 冷凝器的计算与设计
制冷剂与冷却水的热交换发生在冷凝器，制冷剂经过压缩机处理得到高温高压
蒸汽，借由冷凝器中的冷却水间接像环境放出热量。通过冷凝器可以得到过冷液体，这也是冷水机组的核心部件之一[8]。
主流冷凝方式主要有空冷和水冷两种。本次设计采用的是水冷式，同时采用壳管式冷凝器，由于卧式的传热系数比立式的大，且冷却水的用量较少，水流的
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流速较快不易结垢，故选择卧式冷凝器。基本组成部分有冷凝管、位于两侧的端盖、筒套等。具体的制冷剂流动遵循：高压气态制冷剂在管束外壁流动，由冷却水对其冷凝。整个制冷剂流动过程是从筒上部到下部，以使传热充分。
图2-3 卧式壳管式冷凝器
1-外壳；2-无缝钢管；3-冷却水出口；4-冷却水进口；5-气态制冷剂进口； 6-液态制冷剂出口；7-均压管接头；8-安全阀接头；9-压力管接头；10-放气管；
11-放空气管；12-泄水管；13-放油管
传热管的参数计算
经查阅，可以采取每英寸19片的滚轧低肋管： df=18.75mm，db=15.6mm，sr=1.34mm, di=14mm
?r?0.25mm,??20?
一单位的肋顶面积：
fr??df?Tn?3.1416?0.01875?0.25?0.001?747?0.011m2/m 单位管长所有的肋片数：
n?1000/sf?747 单位管长的肋片面积： 单位管长的肋间基管面积：
ff?n?db(1??0/sf)?0.022m2/m (2-14) 单位管长肋片管外表面积：
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