第八章制冷装置的设计及计算讲义.ppt

* 第八章 制冷装置的设计计算 学习要点： 1、掌握制冷装置设计的一般步骤及静态冷负荷计算法； 2、掌握制冷装置的特性分析。 第一节　制冷装置的设计原则 一、制冷装置设计基本原则 1. 按使用要求与使用条件进行设计 2.保证在一定工况范围内的稳定性 3. 寻求性能与经济性优化 二、制冷装置设计的一般步骤 制冷装置设计时主要包括如下四个步骤： 1. 确定装置类型结构 首先要选择制冷装置的类型，然后确定基本结构形式。 2.按设计工况确定负荷 3.制冷设备设计 按设计工况下的负荷要求进一步进行制冷设备的设计，确定各部件的形式与大小。 4. 非设计工况进行校核 制冷装置不仅应在设计工况下满足使用要求，在其他工况下也应满足使用要求。通常在使用的工况范围内取几个有代表性的工况作为校核工况，如果校核工况的计算表明，所设计装置不能在所有工况下达到要求，则必须修正原有设计。 三、制冷装置的仿真技术简介 1. 仿真技术简介 用模型代替真实系统做实验的方法称为仿真。在计算机仿真中，实际系统的运动规律是用数学形式表达出来，它们通常是一组微分方程或差分方程，然后用计算机来解这些方程。 计算机仿真的步骤： (1) 写出实际系统的数学模型。对于不同的要求可以采用不同的模型，对于热力系统的动态仿真，较多采用偏微分方程。 (2) 将它转变成能在计算机上进行运算的数学模型。比如要在数字计算机上进行仿真，应当将描述实际连续过程的方程，变成一组离散方程。 (3) 编出仿真程序。 (4) 对仿真模型进行修改、校验。 2. 仿真与常规设计的比较 仿真是选定结构参数后检测性能的过程。通过仿真，可以知道多项性能，从而对所确定的结构参数是否合理作出较好的评价。为了寻求一组合理的结构参数，需要作不断的调整，不断的仿真，这是优化过程，可以通过配置优化程序完成。 第二节　冷负荷的计算 冷负荷的组成： （1）围护结构渗入热 ：此量指因冷间内外温差（包括太阳辐射引起的过余温度）通过围护结构所传递的热量。 （2）货物热 ：指货物（食品）在冷却或冻结过程中放出的热量，或者货物在冷加工过程中放出的热量。 （3）换气热 ：指由于通风或开门，外界空气进入冷间而带进的热量。 （4）操作热 ：指由于冷间内人员操作、各种设备发热工作而产生的热量。 一、静态负荷计算方法 1. 渗入热的计算 式中， 为通过墙壁的渗入热; 为通过地坪的渗入热; 为通过屋顶的渗入热; 为因太阳辐射所产生的渗入热。 (1)围护结构的传热系数： 式中， 为外墙表面的对流传热系数，单位 为 ; 为各层材料的厚度，单位为m; 为各层材料的热导率，单位为w/mk; 为内墙表面的对流传热系数，单位为 。 （2）围护结构的传热面积：渗入热计算时，围护结构不同面的传热面积计算略有不同。 （3）外界环境温度：可按如下经验公式选取： 式中， 为该地区十年中最热月份的月平均温度； 为该地区极端最高温度。 （4）冷间与邻间传热温差； （5）冷间地坪的渗入热； （6）太阳辐射热的计算。 第四节 制冷装置的特性的图解分析 一、压缩式制冷机组的性能分析 1. 压缩冷凝机组的性能分析 （1）压缩机的工况图 对于理论输气量为定值的 制冷压缩机，其制冷量和轴 功率是随冷凝温度 和蒸 发温度 而变，并可用压 缩机的性能曲线来表示。 （2）冷凝热负荷的确定 冷凝器的热负荷可表示 为压缩机的制冷量和指示 功率之和。因此，只要确 定了压缩机的指示效率， 就可根据性能曲线确定不 同工况时的冷凝热负荷， 如图所示。