体育馆冰球场制冷系统设计

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1、体育馆冰球场制冷系统设计姓名：葛宇衡班级：制冷131学号：130216109指导老师：王宏制冷与冷藏技术课程设计说明书前言本次课程设计的设计题目为郑州某体育馆冰球场制冷系统设计。在设计的初级阶段，我从图书馆和网上查阅了大量的关于人工冰场的相关资料，进行翻阅、查找和记录进行了制冷系统设计方案的论证。且在整个设计中，我进行了制冷系统冷负荷计算，管道的计算和设备的选型计算。其中制冷系统冷负荷计算包括对流换热负荷、辐射负荷、地下传热负荷、冻冰负荷、人体和照明负荷的计算。通过设备的选型绘制了制冷系统原理图。

2、在绘制图纸的过程中，我对制冷系统的原理、流程，各部件及相关的阀门，自控元件以及制图符号有了全方面的了解。第一部分方案论证一、气象条件：郑州地区：北纬：3444＇东经：11342＇夏季通风温度：32C夏季室外湿球温度：27C二、方案确定并论证：制冷方案设计是计算单位依据设计任务书而提出的初步设想，是一个关键的环节，制冷装置使用效果的好坏都与所选用的制冷方案有着密切的关系，如果确定的制冷方案不当，会给体育馆的冰球场建造带来不应有的经济损失和操作管理不便。因此，在确定方案时，应根据冰球场使用性质

3、，规模，和投资限额，工艺要求，冷却水水质，水温和水量，制冷装置所处环境，室外空气温湿度等进行确定，并从购进，实用，发展，经济等诸方面出发，选择最佳的设计方案。1、载冷剂的选择：采用乙二醇的水溶液作为载冷剂。纯的乙二醇无色无味，无电解性，不燃烧，化学性质稳定。乙二醇的水溶液略显毒性，但对食物无危害，略显腐蚀性，使用时应加缓蚀剂。2、制冷剂的选择：间接蒸发式制冷系统的工质用R22。R22单位制冷量高，DDP,GWP较小，属于过渡性替代制冷剂，在本次设计中可以使用。3、冷凝器类型的确定：冷凝器类型有多种

4、，应根据制冷装置所处的环境，冷却水水质，水温和水量来进行确定。根据郑州地区的气象环境等因素，确定本次设计采用卧式壳管式冷凝器。4、蒸发器类型的确定：采用满液壳管式蒸发器5、节流机构的确定：采用浮球阀节流。用于具有自由液面的蒸发器的自动调节，根据制冷量的大小选型。第二部分冰场冷负荷计算一、冰场负荷设计条件：1、冰场面积：30X30m²2、冰面温度：-5℃3、初冻时间：48h4、室内温度：22℃5、冰层厚度：40mm6、室内湿度：60%二、计算冰场热负荷：1、对流换热负荷：Q1=αCx(ta－tb)=

5、2.58X（22+5）=69.66W/m其中:αC—对流热系数，V=1m/s,αC=2.58W/m2℃ta—空气温度，+22℃。tb—冰面温度，-5℃。P1=Q1XS=69.66X30X30=62.694KW2、辐射负荷：=78.849JP1=Q2XS=78.849X30X30=70964w=71.964kw3、混凝土热负荷：Q3=CmΔt=1050X126000X(22+5)=3.7044X10^9J其中:k—混凝土比热。C=1050J/（kg.℃）m—混凝土质量。m=ρV=700X30X30X

6、0.2=126000kgΔt—传热温差。P3=Q3/t=3.7044X10^9/(48X3600)=21.4375kw4、冰的负荷：冰的凝固潜热为:335kJ/kg冰的质量:m=ρV=917X30X30X0.04=33012kg1）32℃的水降为0℃的水:qa=CmΔt=4.2X33012X32=4436812.8kJ2）0℃的水降为0℃的冰:qb=rm=335X33012=11059020KJ3)0℃的冰降为-5℃的冰:qc=CmΔt=2.1X33012X5=346626KJQ2=qa+qb+q

7、c=15842458.8KJP4=Q2/t=15842458.8/(48X3600)=91.68KW5、地面热负荷：Q5=K(td－tp)其中:k—地下层传热系数，1/k=d1/λ1+d2/λ2+d3/λ3=0.02/0.93+0.02/0.93+0.15/0.037=4.097K=0.2441W/(m2.k)td—对数温差Δtmax=32-(-6)=38℃Δtmin=32-22=10℃td=（Δtmax-Δtmin）/ln(Δtmax/Δtmin)=(38-10)/ln3.8=20.974℃tp

8、—混凝土温度，-6℃。6、对流传质负荷：Q6=Aσx(da－db)x10^-3xr=900X2.39X(9.8-2.69)X10-3X2836X10-3=43290W=43.290KW其中:A—冰场面积30X30m²σ—传质系数，σ=2.39x10^-3Kg/m².Sda—空气含湿量，9.8g/Kg。db—冰温下饱和空气含湿量，2.69g/Kg;r—凝结和凝固潜热，冰温-5℃时水蒸汽的r=2836X10-3J/Kg;所以，冰场设计负荷为：Q=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6=29