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冷热源工程课程设计说明书目录第一章冷热源设计初步资料ﻩ错误!未定义书签。
1.1、课程设计题目ﻩ错误!未定义书签。
１.２、课程设计原始资料ﻩ错误!未定义书签。
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1 冷负荷和热负荷数据：................................................... 错误!未定义书签。
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２动力与能源资料....................................................... 错误!未定义书签。
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2.3 水质资料: ........................................................................... 错误!未定义书签。
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4 气象资料: ...................................................................... 错误!未定义书签。
第二章制冷工程设计说明ﻩ错误!未定义书签。
2.1．冷水机组的总装机容量ﻩ错误!未定义书签。
2.2冷水机组台数选择...................................................................... 错误!未定义书签。
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３冷水机组的制冷量和耗功率ﻩ错误!未定义书签。
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４方案选择ﻩ错误!未定义书签。
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5 冷却塔设计计算........................................................................... 错误!未定义书签。
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6 水泵选型......................................................................................... 错误!未定义书签。
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6．1 冷冻水泵选型计算ﻩ错误!未定义书签。
冷热源工程课程设计冷热源工程课程设计【概述】冷热源工程课程，简称“冷源工程课程”，是一门将温度控制、能量利用和节能服务融入到建筑中的工程课程。
冷热源工程课程不仅包含传统的物理定律，物质的特性及能量的传输，还包括物理-化学-机械专业的综合知识和应用技能，主要以冷热源技术及其应用环境学、建筑学、电气与自动化、制冷与空调、暖通空调、节能、给排水和新能源等专业为基础。
根据《室外设计标准》和《气象要素条件》等国家统一规范，课程将使用教室设计、技术概念、工程原理以及实践技能等教学方法，目的在于培养未来社会新兴行业强大的技术人才。
【内容】1. 传热原理：全面讨论不同的传热原理，从物理定律、物质的特性及能量传输等方面，引导学生深入理解传热机制；2. 冷热源技术：介绍传统的冷热源技术，包括储存式传热、热交换/循环、采暖/制冷技术、太阳能回收、涡旋回收和太阳能直接利用；3. 环境学与建筑学：分析现代建筑的能源效率问题，引导学生学习节能服务融入建筑中的各种新技术；4. 电气与自动化：教授环境控制系统的电气原理和自动化系统，例如环境传感器与处理器系统，建筑能耗监测与控制系统；5. 制冷与空调：介绍冷水系统和冷负荷计算，以及空调系统的原理、制冷剂的性质和可再生制冷技术；6. 暖通空调：学习暖通空调的设计、管道泵设计、管网制订、水处理设备等；7. 节能：分析能源效率管理技术，智能能源系统、照明和通风设备周边节能技术，高效节能燃烧器应用，常见的节能材料以及能量可再生利用技术；8. 给排水：学习给排水系统的设计与施工，例如供水系统、排水系统、消防系统和特种灌溉系统；9. 新能源：学习可再生能源的利用，比如水力发电、太阳能电池、生物质能的存储，利用气态燃料发电；10. 安全与环境教育：提供安全和环境友好型工程服务，特别是在节能减排和绿色建筑综合设计中，重视可持续发展和安全技术方面的保护。
【总结】冷热源工程课程，将传统的物理定律、物质特性及能量传输知识、冷热源技术、环境学与建筑学、电气与自动化、制冷与空调、暖通空调、节能、给排水和新能源等知识综合，旨在培养未来社会新兴行业的技术人才，。
冷热源工程知识点总结一、引言冷热源工程是指利用自然界的低温能源来进行制冷、供暖、热水供应等工程，是目前节能环保的热工程技术之一。
冷热源工程主要依靠地热、空气、水体等自然资源进行热能交换，通过热泵、地源热泵、空气源热泵等技术将低温热能转换成适用于建筑空间的舒适环境。
二、热源工程基础知识1. 热泵原理热泵原理是冷热源工程的核心技术之一。
热泵是利用流体的循环流动，通过显热和潜热的变化，完成热能的转化。
根据热泵原理，热泵利用低温热源进行工作，通过压缩和膨胀循环，使低温能源转化为高温能源，提供制冷、供暖和热水等功能。
2. 热泵的组成热泵系统主要由蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀组成。
蒸发器用于从低温环境中吸收热量，压缩机用于压缩流体，冷凝器用于释放热量，膨胀阀用于控制流体的压力和流量。
3. 热泵的工作循环热泵系统的工作循环一般包括蒸发、压缩、冷凝和膨胀四个过程。
在蒸发过程中，低温流体从蒸发器中蒸发，吸收热量。
随后，压缩机对蒸发后的流体进行压缩，提高其温度和压力。
然后，流体通过冷凝器释放热量，使其冷凝成液体。
最后，流体通过膨胀阀减压，回到蒸发器重新循环。
4. 热泵系统的工作原理热泵系统工作原理是利用热力循环的原理，通过不同工质的相变过程（蒸发和冷凝）实现热量的转移。
热泵系统利用低温热源，通过不同压力和温度的相变过程，实现热能的提升，从而实现供暖、制冷和热水供应的功能。
三、冷热源系统的分类1. 地源热泵系统地源热泵系统是利用地热能源进行热能交换的热泵系统。
通过埋设地下换热器（地埋管、井型换热器等），利用地下土壤温度较为恒定的特点，实现冬季取暖、夏季制冷和热水供应。
2. 空气源热泵系统空气源热泵系统是利用大气空气中的热能进行热能交换的热泵系统。
通过空气中低温热能的吸收和转换，实现冬季取暖、夏季制冷和热水供应。
3. 水源热泵系统水源热泵系统是利用水体中的低温能源进行热能交换的热泵系统。
通过水体的循环利用，实现冬季取暖、夏季制冷和热水供应。
第一篇冷源及冷源设备§1 制冷的基本知识§1.1 概述一、制冷的概念：制冷—使某物体或空间达到并维持低于周围环境温度的过程。
根据热力学第二定律（克劳修斯说法）：“不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。
”制冷过程必然要消耗能量。
二、制冷的方法及分类：另外，还有很多利用物理现象的制冷方法，这里就不讲了。
工程中，按制冷达到的温度把制冷的技术分为四类：（1）普通制冷：环境温度～-100℃；（2）深冷：-100℃～-200℃；（3）低温：-200℃～-268.95℃；（4）极低温：＜-268.95℃（4.2K）。
制冷技术的应用十分广泛。
本专业主要用于空调工程、冷库的冷源，最常用的是蒸气压缩式制冷循环。
三、蒸气压缩式制冷装置的基本形式液体气化制冷产生的蒸气，经压缩、冷凝后，再次成为液体，经节流降压，回到蒸发器中再次气化制冷，形成一种制冷的循环，这就是工程中最常用的蒸气压缩式制冷循环。
右图是完成上述循环所用的蒸气压缩式制冷装置的基本形式。
从图中可以看出，蒸气压缩式装置能够制冷的基本条件：1、必须由四个基本部件组成，依次完成四个热力过程；即：蒸发器—蒸发过程—作用：让低压液体气化吸热制冷；压缩机—压缩过程—作用：给蒸气加压升温，并使其流动；冷凝器—冷凝过程—作用：让高温高压的蒸气放热冷凝液化；膨胀阀—节流过程—作用：使高压液体节流降压。
2、在装置中必须有能发生相变的制冷剂；3、必须给制冷装置的压缩机输入能量。
所以，满足上述条件，不断向制冷装置输入能量，推动其中的制冷剂依次进行蒸发、压缩、冷凝、节流制冷循环过程，就能够把某物体或空间的热量源源不断地送到高温环境中去，使某物体或空间的温度低于周围环境。
为了进一步研究蒸气压缩式制冷循环的规律和性能，我们首先应该了解一下理想制冷循环—逆卡诺循环。
§1.2 理想制冷循环—逆卡诺循环一、逆卡诺循环的前提条件及定义卡诺循环分为正卡诺循环和逆卡诺循环，均由两个可逆定温过程和两个可逆绝热过程组成。
它们都是理想的循环，组成循环的各热力过程，与外界既无传热温差，其内部又无摩擦阻力。
我们定义：由绝热压缩、等温放热、绝热膨胀、等温吸热四过程依次进行而组成的循环，称为逆卡诺循环。
由上述可以得出，逆卡诺循环运行所需的条件：（1）传热过程无温差，制冷剂与热源温度相等；（2）绝热过程无漏热；（3）循环系统无任何摩擦阻力和能量损失；（4）制冷剂能在等温条件下发生相变。
现在，我们来看一看制冷剂的T-S图（温熵图），是否有适合逆卡诺循环运行条件的地方？首先，我们来复习一下在《工程热力学》中学习过的T-S图。
二、制冷剂T-S图的构成制冷剂T-S图中有 “一个点、三个区、七条线” （见下图），它们分别是：x=0线—饱和液相线；x=1线—饱和气相线；上述两线相交于K点，把T-S图分为三个区域：过冷液区、湿蒸气区（两相区）、过热蒸气区；dx=0线—等干线，在饱和液、气相线之间；dT=0线—等温线，垂直于T轴的线；ds=0线—等熵线，垂直于S轴的线；dp=0线—等压线，折线，在湿蒸气区与等温线重合；dh=0线—等焓线，下斜曲线；由于在湿蒸气区，制冷剂气体与液体能在等温条件下相互转变，其它两区不具备此条件，逆卡诺循环只能在该湿蒸气区进行。
三、逆卡诺循环现在，我们把逆卡诺循环表示在T-S 图上，如下图所示。
我们来分析一下逆卡诺循环1-2-3-4。
设：高温热源温度为T K ，低温热源温度为T 0，冷凝器中制冷剂温度为T K ’，蒸发器中制冷剂温度为T 0’，∵传热过程为等温传热过程，⊿T=0；∴T K =T K ’；T 0=T 0’；从《工程热力学》可知：在T-S 图上，过程线下的面积表示了过程的能量大小。
对于在湿蒸气区进行的逆卡诺循环1-2-3-4，每循环1kg制冷剂，有：（1）制冷量q=面积1-4-S4-S1=T0（S1-S4） kJ/kg（2）放热量q=面积2-3-S4-S1=T K（S1-S4） kJ/kgk（3）循环的耗功量w=面积1-2-3-4=q k-q0=(T K-T0)(S1-S4)=S1 (T K-T0)-S4 (T K-T0)= w c-w e kJ/kg其中：w= S1 (T K-T0)--压缩机压缩制冷剂所消耗的压缩功，kJ/kg；cw e= S4 (T K-T0)--制冷剂绝热膨胀得到的膨胀功， kJ/kg；（4）制冷系数εc=q0 / w0=T0 / (T K-T0)；（5）供热系数μ=q k / w0=T k / (T K-T0)=1+ εc；从上述分析，我们可以看出：a) 由q0 / w0=T0 / (T K-T0)，得 w0= q0(T K-T0)/ T0∴循环的耗功量w0与q0(T K-T0) 成正比；与T0成反比。
b) ∵等温传热 T K=T’K，T0=T’0，∴εc= T0 / (T K-T0)= T0’ / (T K’-T0’)∴逆卡诺循环的制冷系数εc与制冷剂无关，只与T K、T0有关；一般，T0对εc的影响比T K对εc的影响大。
四、有温差的逆卡诺循环根据传热公式：Q=K·A·⊿T，若传热过程无温差，即⊿T→0。
若Q、K为定值，则⊿T→0， A→∞，即传热所需的换热面积无限大。
这是不可能的。
那么，我们来分析一下温差对逆卡诺循环有什么影响？对于逆卡诺循环1-2-3-4，我们假设传热温差为⊿T。
则制冷剂蒸发温度T’=T0－⊿T；制冷剂冷凝温度T’=T K+⊿T；K为了便于比较，令逆卡诺循环1-2-3-4与有温差的逆卡诺循环1’-2’-3’-4’制冷量相等，即面积1-4-S-S1=面积1’-4’-S4-S1’，4从T-S图中可以看出，有温差的逆卡诺循环1’-2’-3’-4’增加了耗功量⊿w，其制冷系数εc’为：εc’= (T0﹣⊿T) / [(T K+ ⊿T) ﹣(T0﹣⊿T)] ＜T0 / (T K﹣T0) = εc 由于传热温差而使制冷系数降低的程度，称为温差损失。
由于实际的制冷循环存在各种损失，所以其制冷系数都小于逆卡诺循环。
因此，逆卡诺循环的制冷系数εc是相同T0、T K条件下的各种制冷循环中最大的。
为了衡量各种实际制冷循环的不可逆损失程度，我们定义热力完善度η来衡量其大小：η=ε / εc其中：ε--实际制冷循环的制冷系数；εc--逆卡诺循环的制冷系数，εc=T0 / (T K-T0)。
η→0，说明制冷循环的不可逆损失很大，应改善循环；η→1，说明制冷循环的不可逆损失很小，经济性好。
§1.3 蒸气压缩式制冷理论循环虽然逆卡诺循环的制冷系数最大，经济性好，但在技术上存在三个无法解决的问题，使得这种循环不能在工程上实现：（1）无温差的传热过程无法实现；（2）膨胀功很小，无法使用膨胀机；膨胀机是一种保持工质物态，依靠工质体积膨胀，压力降低，对外作功的机械。
从T-S图可看出，膨胀功由液体膨胀功和气体膨胀功两部分组成。
液体几乎不可压缩或膨胀，因而液体膨胀功为零；而气体膨胀功很小，不能推动膨胀机；另外，体积很小的膨胀机制造技术又十分困难，因此，无法使用膨胀机。
（3）压缩机不能吸入湿蒸气；压缩机吸入了湿蒸气后，会产生：①液滴从压缩机气缸壁吸热，迅速膨胀，使压缩机吸气量、制冷量下降；②液滴不能吸热气化时，会发生压缩液体的“液击”现象，损坏压缩机。
总之，理论上逆卡诺循环可行，但现有技术却无法实现它。
因此，必须根据技术现实对其进行必要的改进，这样就产生了蒸气压缩式制冷理论循环。
一、蒸气压缩式制冷理论循环的定义及特点由定压吸热、绝热干压缩、定压放热、绝热节流四过程依次组成的制冷循环，称为蒸气压缩式制冷理论循环。
蒸气压缩式制冷理论循环与逆卡诺循环相比，有三个特点：（1）用定压换热过程代替定温换热过程；（有温差的传热）（2）用节流阀代替膨胀机；（3）用绝热干压缩代替湿压缩。
上述“三代替”使蒸气压缩式制冷理论循环能在现有技术条件下得到工程应用，成为目前冷源工程的主流。
但是与逆卡诺循环相比，每一“代替”，都必然伴随相应的不可逆损失。
现在我们就来分析一下，这样的“代替”有些什么样的损失。
（一）定压换热过程代替定温换热过程定温换热过程是无温差的换热过程，定压换热过程是有温差的换热过程，由于存在传热温差，就会产生不可逆的温差损失，这在前节已作分析，就不再重述。
（二）采用节流阀代替膨胀机节流阀内进行的绝热节流过程是十分复杂的。
由于这一过程是绝热的，故节流阀进、出口的焓值相等；又因为存在摩擦损失、涡流损失等，绝热节流过程必然产生不可逆损失。
在这一过程中，膨胀功因克服摩阻转变为热量，被制冷剂吸收，引发部分液体制冷剂气化，过3点的等焓线与等T线相交于4’点，3-4’连线就是绝热节流过程线。
与逆卡诺循环的绝热膨胀过程3-4相比，采用节流阀后：（1）过程由绝热膨胀（等熵）变成绝热节流过程；（2）制冷量q0减少⊿q；（3）循环的耗功量w=w c，增加了w e；（∵w0= w c－w e，w e= 0；∴ w0=w c）（4）制冷系数ε = (q0－⊿q0) / w c＜ q0 /(w c－w e) = εc。
采用节流阀代替膨胀机，其制冷系数降低程度，称为节流损失。
（三）干压缩代替湿压缩干压缩—进入压缩机的制冷剂为饱和蒸气或过热蒸气的压缩过程。
在T-S图上，进入压缩机的制冷剂状态点应在 x =1线上或过热蒸气区。
现以吸气状态点在x =1线上为例，1点为吸气点；过1点的等熵线与等P K线相交于2点，2点就是压缩机的排气状态点，该点位于过热蒸气区，温度高于T k，压力为P k；然后制冷剂沿等P K线冷凝放热到饱和液体状态点3。
现对比一下湿压缩循环1’-2’-3-4和干压缩1-2-3-4，可以得出：（1）制冷量增加⊿q0=面积1-1’-S1’-S1；（2）循环的耗功量也增加⊿w c=面积1-2-2’-1’；（3）制冷系数ε =q0 /w c降低。
（∵⊿q0＜⊿w c）采用干压缩代替湿压缩，其制冷系数的降低程度，称为过热损失。
总之，虽然蒸气压缩式制冷理论循环与逆卡诺循环相比，存在温差、节流、过热等不可逆损失，但设备简化，因此可行。
二、蒸气压缩式制冷理论循环的热力计算（一）lgP-h（压焓）图的构成热力计算是制冷工程计算的基础，工程中常用压焓图来进行制冷系统的热力计算。
通过与T-S图的对比，能更好地了解lgP-h图。
压焓图中有“一点、三区、八线”（见上图），它们分别是：x=0线—饱和液相线； x=1线—饱和气相线；两线相交于K点；把压焓图分为三个区：过冷液体区、湿蒸气区、过热蒸气区。
dP=0线—等压线，垂直于lgP轴的线；dh=0线—等焓线，垂直于h轴的线；dx=0线—等干线，在x=0线、x=1线之间，从K点发出的曲线；dT=0线—等温线，折线，在湿蒸气区与等压线重合；ds=0线—等熵线，斜率较大的上斜曲线；dv=0线—等容线，斜率较小的上斜曲线；我们来看一看R22的压焓图（P398 附录4）。
