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7.5HP制冷机组设计计算

R23：蒸发温度：-70℃；冷凝温度：-20℃；吸气温度-30℃，过热度40℃

R404a：蒸发温度：-25℃；冷凝温度：40℃；吸气温度-15℃，过热度10℃

3.2制冷系统制冷量计算

3.2.1R23单位制冷量q0=h1-h4

在-70℃时，蒸发压力为0.194MPa，h1=330.62KJ/kg；

-20℃时，冷凝压力为1.4015MPa，h4=h3=168.76KJ/kg；

q0=330.62KJ/kg-168.76KJ/kg=161.86KJ/kg。

查得-30℃，0.194MPa条件下，质量体积v1=0.14419m3/kg，h1a=358.33KJ/kg

单位容积制冷量qv=q0/v1=161.86/0.14419m3/kg

=1122.55KJ/m3

R23的冷凝热负荷：

Qk=qk*qm

本机组要求制冷量为15kw，则：

质量流量qm=Q/(h1-h4)=15kw/161.86KJ/kg=0.0927kg/s

单位冷凝热负荷：qk=h2a-h3

h2a=398.94KJ/kg（40℃，1.4015MPa）

qk=h2a-h3=398.94KJ/kg-168.76KJ/kg=230.18KJ/kg

R23冷凝热负荷:Qk=qk*qm=230.18KJ/kg*0.0927kg/s=21.34kw

由1到1a过热过程中，

Q回热=（h1a-h1）*qm=（358.33-330.62）KJ/kg*0.0927kg/s=2.57kw

所以，需要高温级压缩机提供的冷量为：

Q冷凝=21.34-2.57=18.77kw

R23的logP-h图上查的，P1=0.194Mpa，由P1=0.194Mpa的延长线与t1=-30℃的等温线的交点即为压缩机吸入状态1a的状态，此时熵值S1=1.847KJ/kg，压缩机出口状态由1a的等熵线与P3=P2=1.4015MPa的交点得出。h2=423.54KJ/kg。

所以，低温级预冷负荷：

Q预冷=（h2-h2a）*qm=（423.54-398.94）KJ/kg*0.0927kg/s=2.28kw

3.2.2R404a制冷剂

对于R404a循环来说，其制冷量相当于R23的冷凝热负荷.查R404a热力性质表：

-25℃时，蒸发压力为0.2499MPa，h1=353.41KJ/kg；

40℃时，冷凝压力为1.8157MPa，h4=263.20KJ/kg；

q0=353.14-263.2=89.94KJ/kg

-15℃，0.2499MPa条件下，v1=0.08262m3/kg，h1b=361.45KJ/kg

R404a单位容积制冷量：

qv=q0/v1=89.94/0.08262=1088.60KJ/m3

R404a的logP-h图上查的，P1=0.2499Mpa，由P1=0.2499Mpa的延长线与t1=-15℃的等温线的交点即为压缩机吸入状态1b的状态，此时熵值S1=1.659KJ/kg，压缩机出口状态由1的等熵线与P3=P2=1.8157MPa的交点得出。h2=403.71KJ/kg。

R404a单位冷凝热负荷：qk=h2-h3=403.71-263.20=140.51KJ/kg

qm=Q/(h1-h4)=18.77/89.94KJ/kg=0.209kg/s

R404a冷凝热负荷：

Q404a=qm*qk=0.209kg/s*140.51KJ/kg=29.37kw

3.3.选择制冷压缩机

根据制冷压缩机的单位排气量和环境试验箱的总耗冷量及需要的单位制冷量来选择制冷机组。

对于R23压缩机：

压缩机排气量为：v=Q总/qv，m3/h；

V=15*3600/(1122.55KJ/m3)=48.10m3/h。

对于R404a压缩机：

V=18.77kw*3600/(1088.60KJ/m3)=62.07m3/h

由比泽尔半封闭压缩机样本查出，4PCS-10.2Y的排气量为48.5m3/h。其在R23设计工况下制冷量为：

QR23=48.5m3/h*1122.55KJ/m3=15.12kw，大于15kw

由比泽尔半封闭压缩机样本查出，4J13.2Y的排气量为63.5m3/h。其在R404a设计工况下的制冷量为：

QR404a=63.5m3/h*1088.60KJ/m3=19.20kw18.77kw。

4冷凝器的设计计算

4.1.技术参数

R404a冷凝温度tk：40℃

冷却水进口温度ta1：32℃

冷却水出口温度ta2：36