中央空调系统水泵设计.docx

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1、中央空调系统水泵设计所谓水泵的选取计算其实就是估算(很多计算公式本身就是估算的)，估算分的细致些考虑的内容全面些就是精确的计算。特别补充一句：当设计流量在设备的额定流量附近时，上面所提到的阻力可以套用，更多的是往往都大过设备的额定流量很多。同样，水管的水流速建议计算后，查表取阻力值。关于水泵扬程过大问题。设计选取的水泵扬程过大，将使得富裕的扬程换取流量的增加，流量增加才使得水泵噪音加大。特别的，流量增加还使得水泵电机负荷加大，电流加大，发热加大，“换过无数次轴承”还是小事，有很大可能还要烧电机的。另外“水泵出口压力只有0.22兆帕”能说明什么呢？水泵进出口压差才是问题的关键。例如将开式系统的水

2、泵放在100米高的顶上，出口压力如果是022MPa,就这个系统将水泵放在地上向100米高的顶上送，出口压力就是032MPa了！水泵扬程简易估算法暖通水泵的选择:通常选用比转数ns在130150的离心式清水泵，水泵的流量应为冷水机组额定流量的1.11.2倍(单台取1.1,两台并联取1.2o按估算可大致取每100米管长的沿程损失为5mH2O,水泵扬程(mH2O):Hmax=P1+P2+0.051(1+K)P1为冷水机组蒸发器的水压降。P2为该环中并联的各占空调未端装置的水压损失最大的一台的水压降。1为该最不利环路的管长K为最不利环路中局部阻力当量长度总和和与直管总长的比值，当最不利环路较长时K值取

3、0.20.3,最不利环路较短时K值取0.40.6冷冻水泵扬程实用估算方法这里所谈的是闭式空调冷水系统的阻力组成，因为这种系统是量常用的系统。1 .冷水机组阻力：由机组制造厂提供，一般为60z1OOkPao2 .管路阻力：包括磨擦阻力、局部阻力，其中单位长度的磨擦阻力即比摩组取决于技术经济比较。若取值大则管径小，初投资省，但水泵运行能耗大;若取值小则反之。目前设计中冷水管路的比摩组宜控制在150200Pam范围内，管径较大时，取值可小些。3 .空调未端装置阻力：末端装置的类型有风机盘管机组，组合式空调器等。它们的阻力是根据设计提出的空气进、出空调盘管的参数、冷量、水温差等由制造厂经过盘管配置计算

4、后提供的，许多额定工况值在产品样本上能查到。此项阻力一般在2050kPa范围内。4 .调节阀的阻力：空调房间总是要求控制室温的，通过在空调末端装置的水路上设置电动二通调节阀是实现室温控制的一种手段。二通阀的规格由阀门全开时的流通能力与允许压力降来选择的。如果此允许压力降取值大，则阀门的控制性能好;若取值小，则控制性能差。阀门全开时的压力降占该支路总压力降的百分数被称为阀权度。水系统设计时要求阀权度S03于是，二通调节阀的允许压力降一般不小于40kPao根据以上所述，可以粗略估计出一幢约IOOm高的高层建筑空调水系统的压力损失，也即循环水泵所需的扬程：1 .冷水机组阻力：取80kPa（8m水柱）

5、；2 .管路阻力：取冷冻机房内的除污器、集水器、分水器及管路等的阻力为50kPa;取输配侧管路长度300m与比摩阻200Pam,则磨擦阻力为300*200=60000Pa=60kPa;如考虑输配侧的局部阻力为磨擦阻力的50%,则局部阻力为60kPa*0.5=30kPa;系统管路的总阻力为50kPa+60kPa+30kPa=140kPa（14m水柱）;3 .空调末端装置阻力：组合式空调器的阻力一般比风机盘管阻力大，故取前者的阻力为45kPa（4.5水柱）；4 .二通调节阀的阻力：取40kPa（0.4水柱：。5 .于是，水系统的各部分阻力之和为：80kPa+140kPa+45kPa+40kPa=3

6、05kPa（30.5m水柱）6 .水泵扬程：取10%的安全系数，则扬程H=30.5m*1仁33.55m。根据以上估算结果，可以基本掌握类同规模建筑物的空调水系统的压力损失值范围，尤其应防止因未经过计算，过于保守，而将系统压力损失估计过大，水泵扬程选得过大，导致能量浪费。1、末端阻力相同或相近，采用同程是一种有效的均压方法；2、高层建筑竖向分区，有时中间层不设设备层，宜采用同程异程相结合的混水系统方式；3、在上区系统同一主管上的各盘管之间阻力稍不平衡，可用流量调节阀平衡；4、开式系统均未相同的大气压力，不需要同程水泵扬程设计（1）冷、热水管路系统开式水系统Hp=hf+hd+hm+hs（10-12

7、）闭式水系统Hp=hf+hd+hm（10-13）式中hfshd水系统总的沿程阻力和局部阻力损失，Pa;hm设备阻力损失，Pa；hs开式水系统的静水压力，Paohdhf值，小型住宅建筑在门.5之间;大型高层建筑在0.51之间;远距离输送管道（集中供冷）在0.20.6之间。设备阻力损失见表10-5o（2）冷却水管路系统1）冷却塔冷却水量设备阻力损失设备名称阻力（kPa）备注离心式冷冻机蒸发器3080按不同产品而定冷凝器5080按不同产品而定吸收式冷冻机蒸发器40100按不同产品而定冷凝器50140按不同产品而定冷却塔2080不同喷雾压力冷热水盘管2050水流速度在081.5ms左右热交换器2050

8、风机盘管机组1020风机盘管容量愈大，阻力愈大，最大30kPa左右自动控制阀3050Q(10-14)W=TTi-TTk#s冷却塔冷却水量可以按下式计算：式中Q冷却塔排走热量，kW;压缩式制冷机，取制冷机负荷1.3倍左右;吸收式制冷机，去制冷机负荷的2.5左右；c一水的比热，kJ（kgoC）r常温时c=4.1868kJ（kg0C）;tw1-tw2冷却塔的进出水温差，C;压缩式制冷机，取45P;吸收式制冷机，去69P2）水泵扬程冷却水泵所需扬程Hp=hf+hd+hm+hs+h0式中hf,hd冷却水管路系统总的沿程阻力和局部阻力，mH2。；hm冷凝器阻力，m4。；hs冷却塔中水的提升高度（从冷却盛水

9、池到喷嘴的高差），mH2O;ho冷却塔喷嘴喷雾压力，mH2。，约等于5mH20o冷凝水管的设计通常，可以根据机组的冷负荷Q(kW)按下列数据近似选定冷凝水管的公称直径;Q7kWDN=20mmQ=7.117.6kWDN=25mmQ=IO1176kWDN=40mmQ=177-598kWDN=50mmQ=5991055kWDN=80mmQ=10561512kWDN=IOOrnmQ=151312462kWDN=125mmQ12462kWDN=150mm注：(1)DN=15mm的管道，不推荐使用。(2)立管的公称直径，就与水平干管的直径相同。(3)本资料引自美国“McQUAY”水源热泵空调设计手册。风机

10、盘管机组、整体式空调器、组合式空调机组等运行过程中产生的冷凝水，必须及时予以排走。排放冷凝水管道的设计，应注意以下事项：a.沿水流方向，水平管道应保持不小于千分之一的坡度；且不允许有积水部位。b.当冷凝水盘位于机组负压区段时，凝水盘的出水口处必须设置水封，水封的高度应比凝水盘处的负压(相当于水柱温度)大50%左右。水封的出口，应与大气相通。c.为了防止冷凝水管道表面产生结露，必须进行防结露验算。注：(1)采用聚氯乙烯塑料管时，一般可以不必进行防结露的保温和隔汽处理。(2)采用镀锌钢管时，一般应进行结露验算，通常应设置保温层。冷凝水立管的顶部，应设计通向大气的透气管。设计和布置冷凝水管路时，必须

11、认真考虑定期冲洗的可能性，并应设计安排必要的设施。冷凝水管的公称直径DN(mm),应根据通过冷凝水的流量计算确定。一般情况下，每IkW冷负荷每Ih约产生0.4kg左右冷凝水：在潜热负荷较高的场合，每IkW冷负荷每Ih约产生0.8kg冷凝水。水泵的流选择冷冻水泵的选择：冷负荷Q=1112kw；空调系统水环路带走的热量在此基础上乘以1.3,同时使用系数取0.7,则水流量为：G=(QA1.3)(1.163T)A:使用系数G:水流量T:空调水系统供回水温差G=(11120.71.3)(1.16310)=87m3h即：泵的流量为87nh水泵扬程过大问题。设计选取的水泵扬程过大，将使得富裕的扬程换取流量的

12、增加，流量增加才使得水泵噪音加大。特别是，流量增加还使得水泵电机负荷加大，电流加大，发热加大，“换过无数次轴承”还是小事，有很大可能还要烧电机的。冷却塔冷却水可以按下式计算Qkg(10-14)式中Q冷却塔排走热量，kW；压缩式制冷机，取制冷机负荷1.3倍左右；吸收式制冷机，去制冷机负荷的2.5左右；c水的比热，kJ/(kg),常温时c=4.1868kJ/(kgoC)；Q冷却塔的进出水温差，；压缩式制冷机，取45C;吸收式制冷机，去69C.2)水泵扬程冷却水泵所需扬程Hp=hf+hd+h+hs+h0式中hf,hd一一冷却水管路系统总的沿程阻力和局部阻力，B1H2O;hn冷凝器阻力，InH2O；h

13、.；冷却塔中水的提升高度(从冷却盛水池到喷嘴的高差)，rnH20;ho冷却塔喷嘴喷雾压力，mH20,约等于5mH20o膨胀水箱的选择膨胀水箱一般按照冷冻水系统管路总水容量的23%选择一般，一万平方米左右建筑空调水系统膨胀水箱的容积为24立方米名称单位计算公式计算单位总热量QtKca1ZhQ=Qs+Q空气冷却：QT=0.24*1*(h-h2)Qt一空气的总热量QS-空气的显热量Q1空气的潜热量E-空气的最初热给kJ/kgh2一空气的最终热给kJ/kg一空气的最初干球温度CT2一空气的最终干球温度CW1-空气的最初水份含量kg/kgW2一空气的最终水份含量kg/kg1一室内总送风量CMHQI-制冷

14、量KWTi冷冻水出入水温差CT2一冷却水出入水温差Q2一冷凝热量KWEER-制冷机组能源效率Mbtu/h/KWCOP制冷机组性能参数A-Io0%负荷时单位能耗KW/TRB75%负荷时单位能耗KW/TRC50%负荷时单位能耗KW/TRD25%负荷时单位能耗KWZTRN-制冷机组耗电功率KWU-机组电压KVCOSe一功率因数0.85-0.92N一房间换气次数次/hV一房间体积CP-空气比热（0.24kca1kgC）8一空气比重（1.25kgma）20C1i风机风量1/sHI-风机风压mH2OV-水流速m/sn一风机效率nz传动效率（直连时02=1皮带传动2=0.9）12水流量（1Zs）出一水泵压头（mHz。）1比重（水或所用液体）n3水泵效率=0.70.85114传动效率=0.91.0a-风管宽度mb风管高度m,u-风管风速m/sV1-冷冻水量（1/s）,V2一冷却水量（1/s）注：1大气压力=Io1.325Kpa水的气化潜热=2500KJZKg水的比热=】kca1/kg,C水的比重=1kg/1TR+制冷量显热量QSKca1/h空气冷却：Qs=Cp*o=*1*(T1-T2)潜热量Q1Kca1Zh空气冷却：Q1=600*oc*1*(W1-W2)冷冻水量Vi1/sV=Q(4.187T1)冷却水量V21/sV2=Q2(4