华 北 电 力 大 学
毕业设计(论文)开题报告

所在院系      动力工程系   

专业班号       建环0902   

学生姓名                   

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审批人签字                 
 
毕业设计(论文)题目      制冷与空调系统设计                                   

年    月    日

　　　　　　　　　　　　　华北电力大学文华学院
　　　　　　　　　　学生毕业设计（论文）开题报告
学 生 姓 名  学  　号 
学 部 （系）  专业年级 
设计（论文）题目 制冷与空调系统设计 指导教师 
一、设计（论文）选题依据（选题的目的和意义）
    空调作为众多电子产品之一，在现代人民生活中的作用是明显的。提高人居环境水平成为当今社会关注的问题，特别是2003年“非典”事件后，人们不但要关心室内空气环境的改善、而且也要关心城市、特别是小区空气环境的改善，这些均对家用空调寄予厚望。因此，中国作为一个有13亿人口的市场，无疑这个市场所蕴含的消费需求是巨大的。经过十几年的发展，中国家电行业逐渐形成了完善的产业链和相关体系，家电制造、家电消费市场等相关产业链的不断发展，是的家电行业在促进国民经济发展、促进GDP健康可持续性发展环节都起到了重要作用，家电行业已经成为国民经济的支柱性行业，成为中国经济实现可持续性、健康增长的中坚力量。而家用空调作为主导产品之一，在其中发挥着不可估量的作用。
二、文献综述
1、国外发展慨况
    被称为制冷之父的美国发明家于1902年设计并安装了第一部空调系统。 直到1924年，首先安装了三台中央空调，此举大大成功，凉爽的环境使得人们的消费意欲大增，自此，空调成为商家吸引顾客的有力工具，空调为人们服务的时代，正式来临了。
 　　在二十世纪六，七十年代，美国率先研制出风冷式冷水机。
  　在空调历史中，美国已经发展和改进了有风管的中央单元式系统。同时，无风管的SRAC和SPAC自70年代起在有别于美国市场的动力下在日本得到发展和改进。之后，设备设计和制造技术在90年代被转让到中国，这是通过与当地公司(包括主要元件如压缩机、热交换器、电动机、精细阀和电子控制器的本地制造商)组成的合资公司进行的。在90年代中国也从其它先进国家吸收了较大型空调设备的先进高新技术，并与多数是美国的大公司组成合资企业。现今中国主要工厂和合资企业制造了大量SRAC和SPAC以满足增长的国内市场和出口需要。日本过去几年在把SRAC和SPAC机组出口到中国、欧洲和中东以建立新的市场。但是中国现今已是最大的空调出口国，在2001年出口的WRAC，SRAC和SPAC机组总数达500万台，2002年预计有750或800万台机组出口，而日本正在失去出口的地位。
2、国内发展慨况
　　　20世纪80年代中国空调市场是进口机一统天下，甚至在1991-1995年，进口机仍然占据着举足轻重的作用，进口机为中国家用空调行业的发展起到了启蒙作用，许多国产品牌的生产就是引进配件加以组装，这种启蒙作用也包括对我国家用空调器产品室内机外观的改变。90年代中期，我国开始开发家用空调产品。
　　随着入世的承诺逐步实现，我国对电子产品的政策扶持，国内市场前景广阔，社会购买力的不断增强，给电子企业提供了发展的机遇，同时也加剧了行业的竞争。
　　　2008年1-10月，中国空调工业企业实现累计工业总产值143,283,146千元；实现累计产品销售收入151,410,493千元；实现累计利润总额5,165,862千元。
研究主要内容及要求
　　　空调对于满足人们对某一特定空间内空气的温度、湿度及新风量等要求，提高人体舒适性和人们的工作效率具有重要意义。本设计为XXXX制冷与空调系统设计。该建筑总面积约XXXXm2，该楼坐北朝南，地上X层，地下X层，建筑总高度为X米。地下室为设备机房和车库，地上建筑的主要功能为办公等。要求实现夏季制冷。
　　　该建筑水、电、气源资料如下：
　　　水源：有市政给排水管线接入，水源较充足。
　　　电源：有380V和220V电源，用电容量能够满足要求。
　　　气源：设有天然气管道，天然气低位热值为19000kJ/Nm3，且供应量充足。
　　　本设计的主要内容包括：
　　　空调负荷计算；
　　　根据建筑物使用功能和特点及周围水、电、热、气源等基础资料，确定整个建筑的空调设计方案；
　　　空调系统的风量及空调房间的气流组织计算；
　　　确定空气处理方案，计算空气处理过程，选择相关设备；
　　　布置空调系统，进行水力计算，选择相关设备；
　　　确定制冷方式，选择制冷剂，并进行制冷循环计算；
　　　进行冷凝器和蒸发器等换热设备的计算和设计；
　　　进行压缩机和节流机构等设备的选型，并确定制冷剂的充灌量；
　　　工程图纸绘制及相关说明；
　　　设计方案分析。

四、方案论证
1、流程选择
单级压缩蒸汽制冷循环  单机压缩蒸汽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。空调器和中央空调用的冷水机组大都采用单级压缩蒸汽压缩制冷机。单级压缩蒸汽制冷机一般可用来制取-40℃以上的低温。
两级压缩蒸汽制冷循环  就会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。相比较于单级压缩蒸汽制冷循环，其可以获取-60℃以上的低温。
复叠式制冷循环  要获得-60℃以下的低温，应该采用复叠式制冷循环。所谓的复叠式制冷循环，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循环，即：用中温制冷剂循环承担高温段制冷，用低温制冷剂循环承担低温区段制冷。
吸收式制冷循环  吸收式制冷机的工作过程是有两种或两种以上单纯物质组成的溶液所进行的正循环与逆循环来实现。将吸收式制冷机和压缩式制冷机相比较，可知吸收式制冷机就是利用吸收剂在低温下吸收大量的低压制冷剂蒸汽，而又在高温下将其析出这一溶液热力特性来完成相当于压缩式制冷循环中的蒸汽压缩过程。
结论：选用（1）单级压缩蒸汽制冷循环
2、冷凝器的选择
　　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。
   （1）水冷式冷凝器  用水作为冷却介质带走制冷剂冷凝时放出的热量。因冷却水大多数含有钙、镁离子。当冷却水流经金属表面时，有碳酸盐的生成。另外，溶解在冷却水中的氧还会造成金属腐蚀，形成铁锈。由于锈垢的产生，换热效果下降。（注：冷凝温度35℃~38℃）
   （2）空气冷却式冷凝器  以空气为冷却介质，制冷剂在管内冷凝，空气在管外流动，吸收管内制冷剂蒸汽放出的热量。传热系数比较小，冷凝温度比较高，是冷凝压力升高，制冷机效率降低。自然对流式冷凝器传热效果差，只用在电冰箱或微型制冷机中。使用方便，尤其适用于缺水地区，在小型制冷装置（特别是家用空调）中得到广泛运用。（注：冷凝温度35℃~38℃）
   （3）蒸发式冷凝器  以水和空气作为冷却介质。由于蒸发式冷凝器高效率地利用蒸发式冷却换热方式，所以能有效地减少换热面积、风扇的数量和风机电机功耗。 冷凝温度在湿球设计温度8.3℃以内是非常实际和经济的，并且比风冷式冷凝器系统节省30%的功耗，风机的功率与冷却塔/冷凝器系统的风机消耗的功率相当，并且大约是相同规格的风冷式冷凝器风机功率的1/3。系统的高强度的蒸发，使得蒸发式冷凝器比其它类型冷凝器更易结水垢，目前还没有理想的除垢方法。（注：冷凝温度28℃~32℃）
　　　结论：选用空气冷却式冷凝器，采用翅片管簇式，制冷剂在管内直接蒸发，强制通风的空冷冷凝器
3．蒸发器的选择
蒸发器按其冷却介质不同分为：
（1）冷却液体载冷剂的蒸发器。用于冷却液体载冷剂——水、盐水或乙二醇水溶液等。这类蒸发器常用的有卧式蒸发器、立管式蒸发器和螺旋管式蒸发器等。   (2)冷却空气的蒸发器。这类蒸发器有冷却排管和冷风机。其中冷却自由运动空气的蒸发器由于被冷却空气呈自由运动状态，其传热系数较低，所以一般运用于冷藏库和低温试验装置中；而冷却强制流动空气的蒸发器多用于空气调节装置、大型冷藏库、以及大型低温环境试验场合。
按供液方式不同分为：
  （1）满液式蒸发器中，液体制冷剂经过节流装置进人蒸发器，蒸发器内的液位保持一定。蒸发器内的传热管浸没在制冷剂液体中。吸热蒸发后的气液混合物中仍含有大量液体，故从蒸发器内逸出的湿蒸气经气液分离后再回压缩机。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照成不良影响。
  （2）干式蒸发器这种蒸发器内制冷剂的充注量只需满液式的1/2～l/3或更少，故称之为“干式蒸发器”。制冷剂在管内流动，而载冷剂在管外流动。节流后的制冷剂液体从一侧端盖的下部进入蒸发器，经过几个流程后从端盖的上部引出，制冷剂在管内随着流动而不断蒸发，所以壁面有一部分为蒸气所占有，因此，它的传热效果不如满液式。但是它无液柱对蒸发温度的影响，且由于制冷剂流速较高，则回油较好。此外，由于管外充入的是大量的载冷剂，从而减缓了冻结的危险。
   结论：选用冷却空气的干式蒸发器中的冷却强制流动空气的蒸发器，采用翅片管簇式，制冷剂在管内直接蒸发。
4、制冷剂的选择
　（a）. R134a  是被广泛运用的中温制冷剂，沸点为-26.26℃，凝固点为-96.6℃；应用于中等蒸发温度和低蒸发温度的制冷系统中。R134a无色，不燃烧也不爆炸、毒性很小是一种很安全的制冷剂，但空气中含量（体积分数）超过80%时会引起人的窒息。
（b）. R22  不燃烧也不爆炸，其毒性小，但仍然是安全的中温制冷剂。在相同的蒸发温度和冷凝温度下，R22比R134a的压力要高65%左右。R22在标准大气压力下的对应蒸发温度为-40.8℃，凝固点为-160℃。常温下冷凝压力和单位容积制冷量与氨差不多，比R134a要大，压缩终温介于氨和R134a之间，能制取的最低蒸发温度约为-40.8℃
（c）.R410A：是一种新型环保制冷剂，工作压力为普通R22空调的1.6倍左右，制冷（暖）效率更高。 提高空调性能，不破坏臭氧层。R410A新冷媒由两种的混合物而成，主要有氢，氟和碳元素组成,具有稳定，无毒，性能优越等特点。R410A是目前为止国际公认的用来替代R22最合适的冷媒，并在欧美，日本等国家得到普及。R410A替换在主要国际市场的全球趋势及展望的使用状况和进入国际市场的动态。
  结论： 选择R22制冷剂
5、节流装置的选择
节流机构（1）手动节流阀因需要频繁操作，工况稳定性差，发生故障几率较大。（2）浮球式节流机构因受工作压力影响有高压浮球阀和低压浮球阀两种：高压浮球阀安装在高压液体管路上用来保持冷凝器或贮液器的液位，从而间接地调节蒸发器的供液量；低压浮球阀则宜用于大容量制冷装置。浮球式节流机构适用中型及大型氨制冷装置。（3）热力膨胀阀  属于自动膨胀阀，又称热力调节阀或感温调节阀。它是利用蒸发器出口制冷剂蒸汽的过热度调节阀孔开度以调节供液量的，故适用于没有自由液面的蒸发器，它主要适用于氟利昂制冷系统及中间冷却器的供液量调节。而大量的中小型氟利昂制冷装置普遍使用热力膨胀阀、（4）电子脉冲式膨胀阀  由压缩机变频脉冲控制阀孔开度，向蒸发器提供与压缩机变频条件相适应的制冷量，时刻保持在蒸发器和压缩机之间的能量和质量的平衡性，满足高舒适空气调节器。（5）毛细管、恒压膨胀阀、节流短管及节流孔等，一般在工况比较稳定的小型制冷装置中使用。它具有结构简单、维护方便的特点。
结论：选用（5）毛细管
6、压缩机的选择
　　　往复式制冷压缩机：零部件多、转速受限制。间歇式吸排气，管道气脉流动。
　　　滚动转子式制冷压缩机:零部件少，尺寸紧凑，重量轻，效率对磨损和间隙敏感。冷却和润滑系统完善，使其在小型制冷系统中具有很大的优越性，被广泛用于家用空调。
　　　涡旋是制冷压缩机:一种新型容积式压缩机，以其效率高、体积小、重量轻、噪声低、结构简单且运转平稳。广泛用于各类空调和制冷机组中。
　　　螺杆式制冷压缩机:一种高速回转的容积式压缩机，具有体积小、重量轻、运转平稳、易损件少、效率高、单级压力比大、能量无级调节。
　　　离心式制冷压缩机:多应用于1000—4500kw容量以上的中型、大型制冷系统。
   结论：滚动转子式制冷压缩机
四、设计（论文）工作的进度安排
1、熟悉原始资料，查阅文献，翻译外文，撰写并提交开题报告 2月25日─3月10 日2周
2、完成空调冷负荷计算，并确定空调设计方案 3月11 日──3月17日1周
3、空调系统的风量及空调房间的气流组织计算 3月18日──3月24日1周
4、确定空气处理方案，计算空气处理过程，选择相关设备3月25日──3月31日1周
5、布置空调系统，进行水力计算，选择相关设备 4月22日──4月28 日1周
6、确定制冷方式，选择制冷剂，并进行制冷循环计算 4月29 日──5月5日1周
7、进行冷凝器和蒸发器等换热设备的计算和设计 5月6日──5月19日2周
8、进行压缩机和节流机构等设备选型，并确定制冷剂的充灌量5月20日─5月26日1周
9、工程图纸绘制及设计方案分析 5月27日──6月9日2周
10、整理全部设计成果，准备答辩 6月10日──6月22日2周
五、指导老师意见

                                          指导老师（签名）：
                                                年   月   日