冷凝器课程设计_定性温度_冷凝器的设计

篇一：毕业设计冷凝器

本科毕业设计说明书

乙烯塔回流过冷器改进设计

ETHYLENE TOWER REFLUX COOLING DEVICE

IMPROVEMENT DESIGN

学院（部）：机械工程学院

专业班级： 过控

学生姓名： vvvvv

指导教师： vvvvvvvvv

2012 年6 月 15 日

乙烯塔回流过冷器改进设计

摘要

该设计为大庆石化60万吨/年乙烯装置设计乙烯塔回流过冷器。作为石油化工基础性原料，乙烯是石油化工的“龙头”，其生产的乙烯、丙烯、丁二烯和芳烃是所有化工产品的最基础原料。乙烯塔回流过冷器是一种换热器，通常采用釜式换热器，也是一种管壳式换热器。在乙烯塔装置中占有较重要的地位，它直接影响产品的质量和产量。本次设计的乙烯塔回流过冷器的型号为BKU。由于设计温度极低，对材料的要求较高。

本次设计主要是根据给定的设计条件，依据GB150-1998《钢制压力容器》和GB151-1999《管壳式换热器》等标准，对换热器进行了结构和强度的设计。

关键词：过冷器，釜式重沸器，换热器，乙烯

ETHYLENE TOWER REFLUX COOLING DEVICE

IMPROVEMENT DESIGN

ABSTRACT

The design for the Daqing Petrochemical600,000 tons / year ethylene plant ethylene tower reflux cooling device designAs the basic petrochemical raw materials, petrochemical ethylene is "bibcock", its production of ethylene, propylene, butadiene and aromatic hydrocarbons are all the basic raw materials of chemical products.Ethylene tower reflux cooling device is a heat exchanger, usually in a kettle type heat exchanger, which is also a kind of shell and tube heat exchanger. It occupies an important position in the ethylene tower unit and directly affects the product quality and yield.The model of the ethylene tower reflux cooler designed is BKU.Becausethe design temperature is very low, therequirements of the material are high.

The design is based on the given design conditions, basis of GB150-1998 steel pressure vessel and GB151-1999 shell and tube heat exchanger and other standards, the design of the structure and intensity of the heat exchanger.

KEYWARDS：Supercooling apparatus,kettle-type reboiler, heat exchanger, ethylene

目录

摘要 ..................................................................... II ABSTRACT................................................................ III

1绪论 .................................................................... 1

1.1 引言 .................................................................. 1

1.2 换热器的基本要求及选型时需要考虑的因素 ................................ 1

1.3 管壳式换热器的研究现状 ................................................ 2

1.4 釜式重沸器 ............................................................ 3

2换热器材料选择 .......................................................... 3

2.1材料的确定 ............................................................ 4

3 换热器主要部件设计 ...................................................... 4

3.1 换热管设计 ............................................................ 4

3.1.1换热管的形式 ..................................................... 5

3.1.2管径 ............................................................. 5

3.1.3管长 ............................................................. 5

3.1.4管子的排列方式 ................................................... 5

3.1.5换热管的根数 ..................................................... 6

3.1.6换热管中心距 ..................................................... 6

3.2壳体结构与强度设计 .................................................... 6

3.2.1小端壳体直径的计算 ............................................... 6

3.2.2大端壳体直径的确定 ............................................... 7

3.2.3壳体的壁厚 ....................................................... 7

3.2.4强度校核 ......................................................... 7

3.3封头设计 .............................................................. 8

3.3.1封头的型式 ....................................................... 8

3.3.2封头的壁厚 ....................................................... 8

3.4 管板设计 .............................................................. 9

3.4.1管板连接设计 ..................................................... 9

3.4.2管板设计计算 .................................................... 10

3.5管箱设计 ............................................................. 13

3.5.1管箱短节 ........................................................ 13

3.5.2管箱封头 ........................................................ 14

4.换热器其他各部件设计 ................................................... 15

4.1进出口接管设计 ....................................................... 15

4.1.1管箱进出口接管设计与开孔补强计算 ................................ 16

4.1.2壳程进口接管设计与开孔补强计算 .................................. 17

4.1.3壳程出口接管设计与开孔补强计算 .................................. 17

4.2接管法兰设计 ......................................................... 19

4.2.1 接管法兰的选取 ................................................. 19

4.2.2 垫片的选取 ..................................................... 21

4.2.3 紧

固件的选用 ................................................... 22

4.2 设备法兰设计 ......................................................... 23

4.2.1 法兰的选取 ..................................................... 23

4.2.2垫片的选取 ...................................................... 25

4.2.3螺柱的选取 ...................................................... 25

4.3 支持板 ............................................................... 26

4.3.1 支持板的尺寸 ................................................... 26

4.3.2支持板的布置 .................................................... 27

4.3.3支持板的固定 .................................................... 28

4.4 拉杆与定距管 ......................................................... 29

4.4.1 拉杆的结构形式 ................................................. 29

4.4.2拉杆的直径和数量 ................................................ 29

4.4.3 拉杆的尺寸 ..................................................... 29

4.4.4拉杆的布置 ...................................................... 30

4.4.5 定距管尺寸 ..................................................... 30

4.5 滑道结构 ............................................................. 30

4.6 鞍座的选取 ........................................................... 31

5换热器的制造、检验、安装与维修 ......................................... 31

5.1换热器的制造、检验与验收 ............................................. 31

5.1.1筒体 ............................................................ 31

5.1.2换热管 .......................................................... 32

5.1.3管板 ............................................................ 32

5.1.4支持板 .......................................................... 32

5.1.5管束的组装 ...................................................... 32

5.1.6换热器的组装 .................................................... 32

5.1.7压力试验 ........................................................ 33

5.2换热器的安装与维护 ................................................... 33

5.2.1安装 ............................................................ 33

5.2.3维护 ............................................................ 33

总结 ..................................................................... 34

参考文献 ................................................................. 35

致谢 ..................................................................... 36

篇二：卧式水冷凝器设计的毕业论文

卧式水冷冷凝器的设计

换热器是在具有不同温度的两种或两种以上流体之间传递热量的设备。它是 摘 要： 化工、冶金、炼油、动力、食品、轻工、原子能、制药、机械及其他许多工业部 门广泛使用的一种通用设备。近年来，人们日益重视能源危机和环境保护，而换 热器特别是高效换热器又是节能措施和环保中关键的设备。因此，无论是从上述 各种工业的发展，还是从能源的有效利用和环境的保护，换热器的选型、合理设 计、制造和操作都有非常重要的意义。

本设计主要是围绕固定管板式换热器的设计，熟悉石油化工行业中换热装置

及其工艺流程，熟悉工作原理。通过对冷凝器的工艺设计（型号的选择、总传热 系数、总传热面积、冷凝器面积裕量等计算）、结构设计（筒体内径、管板尺寸、 接管内径等设计）、强度计算（筒体壁厚计算、管壳程开孔补强及校核等的计算） 深刻了解了换热器的传热原理，提高实践环节的能力。

关键词：换热器，传热，结构，强度

Horizontal water-cooledo e condensere design

Abstract:

Heat exchanger is a transfer heat equipment transfer heat with different

temperature between in two or more fluid. It is a general-purpose equipment widely

used in the chemical, metallurgical, oil refining, power, food, light industry, atomic

energy, pharmacy, machinery and many other industrial departments. In recent years, people pay more attention to the energy crisis and environmental protection, and heat exchanger especially effective measures for energy conservation and environmental

protection heat exchanger is the key equipment. Therefore, whether from the above all kinds of industrial development, or from efficient energy use and environmental

protection, heat exchanger type selection, reasonable design, manufacturing and

operation has the extremely vital significance.

This design is mainly around the fixed tube heat exchanger design, familiar with heat exchangers and process of the petrochemical industry, familiar with the work

process. Through the condenser process design (type selection, the total heat transfer

coefficient, total heat exchanger area, condenser area allowance calculation, etc),

structural design (the cylinder body size, tube plate size, takeover such as the diameter of design), strength calculation (calculation of tube wall thickness, pipe opening

reinforcement shell calculation and checking, etc.) heat transfer theory, improve the

practice ability.

Keywords: Heat exchanger, heat transfer, structure, and strength

1 绪论

能源是当前人类面临的重要问题之一，能源开发及转换利用已成为各国的重 要课题，而换热器是能源利用过程中必不可少的设备，是化工、冶金、炼油、动 力、食品、轻工、原子能、制药、机械及其他许多工业部门广泛使用的一种通用 设备。无论是从上述各种工业的发展，还是从能源的有效利用，换热器的选型、 合理设计、制造和操作都有非常重要的意义。近年来，由于工艺要求、能源危机 和环境保护等诸多因素，传热强化技术和换热器的现代研究、设计方法获得了飞 速发展，设计人员已经开发了多种新型的换热器，以满足各行各业的要求。

1.1 换热器的分类及其特点

在工业生产中，由于用途、工作条件和物料特性的不同，出现了各种不同形

式和结构的换热设备。

1.1.1 按作用原理或传热方式分类

按换热器传递原理或传热方式进行分类，可分为以下几种主要形式。

1.1.1.1 直接接触式换热器

这类换热器又称混合式换热器。它是利用冷流体、热流体直接接触，彼此混

合进行换热的换热器。直接接触式换热器具有传热效率高、单位容积提供的传热 面积大、设备结构简单、价格便宜等优点，但仅适用于工艺上允许两种流体混合 的场合。

1.1.1.2 蓄热式换热器

这类换热器又称回热式换热器。它是借助于固体构成的蓄热体与热流体和冷

流体交替接触，把热量从热流体传递给冷流体的换热器。蓄式换热器结构紧凑、 价格便宜、单位体积传热面积大，固较适合用于气-气热交换的场合。

1.1.1.3 间壁式换热器

这类换热器又称表面式换热器。它是利用间壁（固体表面）将进行热交换的

冷热两种流体隔开，互不接触，热量有热流体通过间壁传递给冷流体的换热器。 间壁式换热器是工业生产中应用最为广泛的换热器，其形式多种多样，如常见的 管壳式和板式换热器都属于间壁式换热器。

1

1.1.1.4 中间载热体式换热器

这类换热器是把两个间壁式换热器由在其中循环的载热体连接起来的换热 器。载热体在高温流体换热器和低温流体换热器之间循环，在高温流体换热器中 吸收热量，在低温流体换热器中把热量释放给低温流体。

1.1.2 间壁式换热器

1.1.2.1 管式换热器

这类换热器都是通过管子壁面进行传热的换热器。按传热管的结构形式不同

大致分为蛇管式换热器、套管式换热器、缠绕式换热器和管壳式换热器。

1.1.2.2 板面式换热器

这类换热器都是通过板面进行传热的换热器。板面式换热器按传热板面的结构形 式可分为以下五种：螺旋板式换热器、板式换热器、板翅式换热器、板壳式换热 器和伞板式换热器。

1.1.2.3 其他形式换热器

这类换热器是指一些具有特殊结构的换热器，一般是为满足工艺特殊要求而

设计的，如石墨换热器、聚四氟乙烷换热器和热管换热器等。

1.2 管壳式换热器

管壳式换热器具有可靠性强、适应广等优点，在个工业领域中得到最为广泛

的应用。近年来，尽管受到了其他新型换热器的挑战，但反过来也促进了其自身 的发展。在换热器向高参数、大型化发展的今天，管壳式换热器仍占主导地位。

1.2.1 基本类型

根据管壳式换热器的结构特点，可分为固定管板式、浮头式、U 形管式、填

料函式和斧式重沸器五类。

1.2.1.1 固定管板式换热器

固定管板式换热器的典型结构是，管管束连接在管板上，管板与壳体焊接。

其优点是结构简单、紧凑、能承受较高的压力，造价低，管程清洗方便，管子损 坏时易于堵管或更换；缺点是当管束与壳体的壁温或材料的线膨胀系数相差较大，

篇三：冷凝器课程设计

课程设计名称：

题 目： 换热器的设计

学 期：

专 业：

班 级：

姓 名：

学 号：

指导教师：

2013-2014学年第1学期

前言

换热器是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。热量交换中常有一些腐蚀性、氧化性很强的物料，因此，要求制造在换热器的材料具有抗强腐蚀性能。换热器的分类比较广泛：反应釜、压力容器冷凝器、反应锅、螺旋板式换热器、波纹管换热器、列管换热器、板式换热器、螺旋板换热器、管壳式换热器、容积式换热器、浮头式换热器、管式换热器、热管换热器、汽水换热器、换热机组、石墨换热器空气换热器、钛换热器。在合成氨生产过程中，换热器应用十分广泛，主要用于热量的交换和回收。变换工段中主要涉及一氧化碳的转化和能量的回收利用，列管换热器在传热效率，紧凑性和金属耗量不及某些换热器，但它具有结构简单，坚固耐用，适用性强，制造材料广泛等独特优点，因而，在合成氨变换工段选择列管式换热器，而本设计主要对该换热器进行相关选型和计算 今后换热器的发展趋势将是不断增加紧凑性、互换性、不断降低材料消耗，提高传热效率和各种比特性，提高操作和维护的便捷性。 在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用更加广泛。换热器种类很多，但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即：间壁式、混合式和蓄热式。在三类换热器中，间壁式换热器应用最多。列管式换热器是间壁式换热器的主要类型。

目录

一.任务书………………………………………………………………………………………………… 3

1.1.列管式换热器设计内容……………………………………………………………………………3

1.2.设计任务和操作条件………………………………………………………………………………3

二.概述及设计要求…………………………………………………………………………………… 4

2.1.换热器概述…………… ………………………………………………………………………… 4

2.2.固定管板式换热器…………………………………………………………………………………5

2.3.设计要求……………………………………………………………………………………………5

三.设计条件及主要物理参数………………………………………………………………………6

3.1.初选换热器的类型………………………………………………………………………………… 6

3.2.确定物性参数……………………………………………………………………………………… 6

3.3.计算热流量及平均温差…………………………………………………………………………… 6

3.4.管程安排(流动空间的选择)及流速确定………………………………………………………… 7

3.5.计算总传热系数……………………………………………………………………………………10

3.6.计算传热面积………………………………………………………………………………………10

四. 工艺设计计算 …………………………………………………………………………………… 11

4.1主要工艺及结构基本参数计算…………………………………………………………………… 11

4.2换热器筒体尺寸与接管尺寸确定………………………………………………………………… 12

4.3换热器封头选择…………………………………………………………………………………… 12

4.3.1封头选型……………………………………………………………………………………13

4.3.2封头厚度选取………………………………………………………………………………… 13

4.4管板的确定

4.4.1管板尺寸……………………………………………………………………………………… 13

4.4.2管板与壳体连接………………………………………………………………………………13

4.4.3管板厚度………………………………………………………………………………………14

4.5换热器支座选定…………………………………………………………………………………… 14

4.6 折流板………………………………………………………………………………………………14

4.7 接管…………………………………………………………………………………………………15

4.8壁厚的确定、封头………………………………………………………………………………… 15

五. 换热器核算 ………………………………………………………………………………………… 16

5.1.热量核算…………………………………………………………………………………………… 18

5.2.壁温核算…………………………………………………………………………………………… 19

5.3.流动阻力核算……………………………………………………………………………………… 20

六. 设计结果统计 ……………………………………………………………………………………… 21

七. 设计体会和收获 ………………………………………………………………………………… 22

八.参考文献 ………………………………………………………………………………………………23

一 设计任务书

1.1列管式换热器设计内容

1.1.1选择换热器的类型

两流体温的变化情况：热流体进口温度110℃ 出口温度60℃；冷流体进口温

度29℃，出口温度为39℃，该换热器用循环冷却水冷却，冬季操作时，其进口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁温度和壳体温度之差较大，因此初步确定选用浮头式换热器。

1.1.2管程安排

从两物流的操作压力看，应使混合气体走管程，循环冷却水走壳程。但由于循环冷却水较易结垢，若其流速太低，将会加快污垢增长速度，使换热器的热流量下降，所以从总体考虑，应使循环水走管程，混和气体走壳程。

二.概述及设计要求

2.1换热器概述

换热器是化工、炼油工业中普遍应用的典型的工艺设备。在化工厂，换热器的费用约占总费用的10%～20%，在炼油厂约占总费用35%～40%。换热器在其他部门如动力、原子能、冶金、食品、交通、环保、家电等也有着广泛的应用。因此，设计和选择得到使用、高效的换热器对降低设备的造价和操作费用具有十分重要的作用。

在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器，即简称换热器，是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备。

换热器的类型按传热方式的不同可分为：混合式、蓄热式和间壁式。其中间壁式换热器应用最广泛，如表2-1所示。

篇四：毕业设计蒸发式冷凝器

摘要

本课程设计是关于蒸发式冷凝器的设计，针对蒸发式冷凝器的换热过程同时存在显热和潜热交换，计算过程比较复杂且方法较多的情况，采用一种简单的蒸发式冷凝器的设计计算方法，通过基本参数确定、盘管设计、水系统设计和风系统设计，进行系统设计计算，得出换热量、传热面积、淋水量、水泵功率和风机功率等设计参数，该方法适用于常规蒸发式冷凝器的设计计算。

关键词：蒸发式冷凝器；盘管；水系统；风系统。

Abstract

The evaporative condenser is designed. For the heat transfer process of evaporative condenser with latent heat exchange and sensible heat exchange, the calculation method is complex. It has a lot of method for evaporative condenser and a practical design calculation method of evaporative condenser is used for the design and calculations of the conventional evaporative condenser. Through the calculation of basic parameters, coil design, water system design and air system design, system design calculations were completed. The quantity of heat transfer, the area of heat transfer, the quantity of spray water, pump power and fan power were calculated. This method is applicable to the conventional design and calculation of the evaporative condenser.

Keywords ：evaporative condenser; coil ; water system ; air system

目录

绪论 .................................................... 1

第1章 冷凝器的种类 ................................... 2

1.1水冷式冷凝器 ...................................... 2

1.1.1立式壳管式冷凝器 ............................ 2

1.1.2卧式壳管式冷凝器 ............................ 3

1.1.3套管式冷凝器 ................................ 3

1.2空气冷却式冷凝器 ................................. 4

1.3淋水式式冷凝器 ................................... 6

1.4蒸发式冷凝器 ..................................... 6

1.4.1 蒸发式冷凝器的结构原理 ..................... 6

1.4.2 蒸发式冷凝器运行原理 ....................... 7

第2章 蒸发式冷凝器的优缺点 ......................... 9

2.1节能介绍 ......................................... 9

2.2蒸发式冷凝器节能原因 ............................. 9

2.3蒸发式冷凝器相对其它冷凝系统的优点 .............. 10

2.3.1系统运行费用低 ............................. 10

2.3.2节省初投资 ................................. 10

2.3.3节省空间 ................................... 10

2.3.4节水 ....................................... 10

2.4蒸发式冷凝器在国内应用不广大致的原因 ............. 11 第3章 蒸发式冷凝器的设计计算 ..... 错误！未定义书签。

3.1参数的确定 ....................................... 12

3.2热负荷计算 ....................................... 12

3.3理论传热面积的确定 ............................... 15

3.4配风量的确定 ..................................... 17

3.5迎面风速及迎风面积的确定 ......................... 17

3.6盘管的设计 ....................................... 19

3.7淋水量及补水量的确定 ............................. 20

3.8风系统的设计 ..................................... 21

第4章 压力调节 ...................................... 25

第5章 国内产品存在的问题及解决途径 ............... 26 第6章 设备布置和配管应注意的问题 . 错误！未定义书签。

第7章 运行与维护 .................................... 29

7.1初次开机 ......................................... 29

7.2 运行24小时后 ................................... 29

7.3 季节性停机 ....................................... 29

7.4 维护程序 ........................................ 30

7.4.1水槽和吸入过滤器 ........................... 30

7.4.2补水阀 ..................................... 30

7.4.3风机电机 ................................... 31

7.4.4喷嘴和传热部件 ............................. 31

7.5冬季运行 ........................................ 31

7.5.1防止水盘结冰保护 ........................... 31

7.5.2喷水温度 ................................... 31

7.5.3容量控制 ................................... 32

7.6水处理........................................... 32

7.7生物控制 ........................................ 33 结论 .................................................. 35

致谢 ................................................... 36

参考文献 .............................................. 37

绪论 本课程设计主要是对蒸发式冷凝器的设计，制冷装置中冷凝器种类很多，通常有风冷 式冷凝器,带冷却塔或不带冷却塔的水冷式冷凝器以及蒸发式冷凝器,蒸发式冷凝器主要在空调和冷库，制冰等大中型制冷设备中应用。相对于其它冷却设备，蒸发式冷凝器的应用比例并不高，但蒸发式冷凝器作为高效换热设备，其优势是明显的：

(1) 同带冷却塔的水冷式冷凝器相比，蒸发式冷凝器大大减少了水的消耗,对于我国水资源严重不足的北方地区有重要意义。

(2) 同风冷式冷凝器相比，蒸发式冷凝器冷凝温度较低，这是因为风冷式冷凝器冷凝能力受限于环境干球温度,而蒸发式冷凝器受限于环境湿球温度，而湿球温度一般比干球温度低8～14℃,加上上侧风机给设备造成的负压环境，因此其冷凝温度较低，换热效果非常理想。冷凝器的设计在HVAC系统中相对于其他冷凝器可以节能20%～40%。

(3) 因为传热传质两个过程在蒸发式冷凝器内一次完成，因而不需要冷却塔,相对于传统的带冷却塔的水冷式冷凝器,结构更紧凑。

(4) 同其它类型的冷凝器相比，蒸发式冷凝器总耗功率显著降低，压缩机输入功率减少，因而省能。这对于倡导节能的当今社会具有重要的意义。国外发达国家蒸发式冷凝器的应用十分广泛。除了部分空调采用卧式冷凝器和风冷冷凝器外,大部分采用蒸发式冷器，而立式冷凝器很少使用。

蒸发式冷凝器有这么多的优点，相信在不久的将来肯定能有巨大的推广。

篇五：毕业设计冷凝器外文翻译

氨制冷系统的节能设计，改造和蒸发式冷凝器的控制

阿卜杜勒和凯利，工业评估中心，代顿大学

摘要

氨制冷系统通常提供了许多节能商机，因为他们的大动力消耗，运行时间长的和动态的操作。氨制冷系统的能源使用高度依赖于冷凝头的压力，而这是一个函数的蒸发式冷凝器容量和控制功能。本文研究系统能源利用中聚光能力和冷凝器的控制之间的关系。它首先开发方法来确定冷凝器的性能，然后以仿真模型模拟压缩机和冷凝器风扇的年度能源利用。，它使用工程基本面和经验两个数据，准确地捕捉压缩机，冷凝器和环境湿球温度之间的协同效应。节约能源是三种情况：安装在冷凝器风机变频驱动器，采用湿球控制方法战略和提高聚光性能。以说明气候的影响，这些模拟是两个不同的ASHRAE气候区，迈阿密，佛罗里达州和执行明尼阿波利斯，明尼苏达州，这是炎热和寒冷的气候分别。结果表明，提高表现不佳的冷凝器的性能是最经济有效的节能测量。但是节约能源从冷凝器安装变频驱动器球迷和利用湿球的方法策略取决于环境气候条件，与位置无关。冷凝器的设计接下来，内部收益率的计算方法来安装额外的聚光能力超越在为相同的两个ASHRAE气候区新建筑应用的标准做法。结果表明，安装两次基线聚光能力，内部收益率超过20 ％。综上所述，本文提出的设计，改造的综合方法在氨制冷系统蒸发式冷凝器的控制权。节约能源衍生通过使用这种方法可以显著提高氨的能量效率制冷系统。

介绍

约7.5 ％的总生产能耗用于食品加工行业，其中约21％的能量是电能(二零零六年环评)。在这些设备中，氨制冷系统是最大的能源消耗部分。制冷与冷却工艺所用电量是食品加工行业(二零零六年EIA)的用电量的27％。制冷系统使用的能量是高度依赖于冷凝压力，而这又是冷凝器容量和控制性能。因此，提高聚光能力和控制可导致显著的节能效果。

本文首先确定使用的数据从实际的聚光性能制冷控制系统。然后是开发仿真模型来计算每年的能源使用所研究的压缩机和冷凝器风扇。该仿真模型，用来计算节能三

个节能措施(ECMS)：在冷凝器风扇安装变频器，采用湿球的方法策略，提高聚光性能。以说明气候的影响，这些仿真用于执行迈阿密，佛罗里达州和明尼苏达州明尼阿波利斯，这是炎热和寒冷的气候分别。文章最后决定回报的安装额外的容量超出标准规范的内部收益率在新的建筑应用。

系统说明

分析系统是一个两阶段的氨制冷系统具有两个低压侧压缩机和两个高级压缩机。所有的压缩机是螺杆式与滑阀控制和热虹吸油冷却。一种蒸发式冷凝器以恒定的速度从系统散发热量。对于本文的其余部分，术语系统将参考冷凝器风扇和压缩机。从冷凝器泵的能源使用小，并且不评价了本文。关键系统参数，包括电动机电流，氨的压力和温度从制冷控制系统获得。氨性数据的计算使用参考流体热力学和输运性质数据(NIST ，2010)也被称为REFPROP 。图中显示了制冷系统的替补的示意图。

图1。电路图制冷系统的pH值图上

计算排热到冷凝器

冷凝压力是决定系统能源利用的一个关键变量。为了准确地计算冷凝压力，冷凝器性能必须确定。在第一步骤中确定冷凝器性能是计算从压缩机排出到总热量冷凝器。在系统中的能量平衡显示了总的热拒绝了冷凝器是由低和高级压缩机加两个设置在制冷（QREF0）低和高级压缩机两者的压缩或轴功率（WS）的热量。

QCond.actual = Σ QrefLS +Σ QrefHS +Σ WSLS +Σ WsHS （1）

所有的热拒绝从低温压缩机减去热虹吸拒绝的低级压缩机油冷却（TSOC ，LS）将被转移到高压侧制度。因此，由高温压缩机提供（ TRprovided ， HS）的制冷是：

ΣTRprovided ， HS = Σ QrefLS +Σ QrefHS +Σ WLS - ΣTSOC ， LS （ 2 ） 冷凝器必须从高级的制冷和轴功率该热压缩机，加上从低级侧压缩机TSOC 。因此，散热到冷凝器由三个主成分：

QCond.actual = ΣTRprovided ， HS + Σ WsHS + ΣTSOC ， LS （ 3 ） 制冷高级阶段压缩机（TRprovided ，HS）提供

制造商提供的额定制冷量的或额定吨（ TR ）压缩机的吸入范围和冷凝温度。此数据可以被嵌入到一个二阶与交互项多项式方程（ Manske 2000） ，以确定额定在给定的吸气能力和冷凝温度为：

TR = C0 + C1 ? Tcond + C2 ? TSUC + C11 ? Tcond 2 + C22 ? TSUC 2 + C12 ? Tcond ? TSUC （ 4 ）

压缩机的百分制冷容量的滑阀百分比的函数打开的位置，但它们不相同。在这种情况下，百分之制冷容量为函数滑阀位置的示于图2。该数据被从制冷得到控制系统。该曲线是相似的一个报告Stoecker （1998） 。

图2。部分容量与分数公开赛滑阀位置

吸气和冷凝温度所使用的各自的压力测定和氨的属性数据。压缩机的实际制冷容

量可以使用等式4和来自控制系统的百分之制冷容量，计算如下：

QREF = Qrrated ? ％容量 （ 5 ）

压缩热由高温级压缩机（WsHS）生产

来自控制系统的数据而获得的每个压缩机的电机电流。至相关电机电流轴功率（ WS） ，电机电流和输入之间的关系权力必须得到发展。这种关系中，可以从点测量开发电机电流和输入功率在整个压缩机的工作范围。通过使用的压缩机（ ?m ）的两个铭牌效率和f （A ） ，轴功率或等价每个压缩机的压缩热量可以计算为：

WsHS = F（A ） * ?m （ 6 ）

热虹吸油冷却（TSOC）

考虑了两阶段的低温循环在图1中表示的氨制冷系统。在状态1LS ，氨进入压缩机作为饱和蒸汽和离开压缩机的过热蒸汽在状态2LS 。路径1LS - 2LS表示压缩热。理想情况下，热量被排出到下一阶段将在点2LS和3LS的焓差。然而，一些热量损失到压缩机油，并在压缩机的出口处的制冷剂的实际温度是在点2aLS而不是2LS 。在点2aLS的温度和压力，从控制已知系统数据，因此焓点2aLS可以使用属性数据来确定氨的低级压缩机压缩的高温， WSLS ，也可以使用计算式（6） 。通过对压缩机施加能量平衡放电转移到热在热虹吸油冷却系统可以计算如下：

TSOC ， LS = WSLS - mref.LS ? （ h2a.LS - h1.LS ） （ 7 ）

制冷剂通过低压侧的压缩机质量流量可以计算如下：

MREF -LS = Qref.LS / （ h1.LS - h4.LS ）（8）

通常，制造商报告的体积流量的空气速率，标称容量，并且热抑制因子（ HRF ） 。体积流量是用于使用计算的质量流率空气的密度在标准条件。该HRF ，这既是外部空气湿球温度计的功能温度（ TWB）和饱和冷凝温度（ Tcond ），用于确定在额定容量冷凝器对于一个给定TWB和Tcond为（ Manske ，Reindl和2001年克莱因） ：

额定电容容量=标称容量/ HRF （ TWB ，Tcond ） （ 10 ）

等式9b和10可以适用于制造商的规格为蒸发冷凝器，以确定对于一个给定的湿球Tcond和效力之间的关系范围。有效性被发现是线性相关的Tcond为：

effM = E0 - E1 · Tcond （ 11 ）

由于蒸发式冷凝器的运行期间的实际容量已计算的，实际效果可以适合于在等式11的形式的线。测量效力与从所研究的系统Tcond数据被绘制时，无论是蒸发式冷凝器，风机和水泵是在图3满负荷生产。额定制造商从式（11）效果也绘制在同一张图来比较的有效性上一个新的蒸发式冷凝器，以其中一个已经服役了几年。图3表示该蒸发式冷凝器性能已劣化随着时间的推移。实际容量比制造商的额定容量少约40％。此信息可以被用作用于模拟程序的校准参数。例如，在图3中，冷凝器容量为一个新的冷凝器将约为1.69倍，目前的实际能力。

图3。实际和制造商有效性的蒸发式冷凝器

模拟年能源消耗

每年的能量使用的制冷系统的是压缩机和冷凝器的总和风机能耗。冷凝压力是必须正确地计算一个关键的变量正确模拟压缩机和冷凝器风扇的能源使用。以下步骤概述一方法计算压缩机功率，冷凝压力和冷凝器风扇电源。

计算压缩机输入功率

一个给定的压缩机在一定范围抽吸的额定轴功率（ bhprated ）和冷凝温度可以从制造商处获得。此数据可以被嵌入到一个二阶多项式方程的交互项来确定额定满载