上海市某食品冷藏库制冷系统设计毕业设计.doc

上海市某食品冷藏库制冷系统设计上海市某食品冷藏库制冷系统设计摘 要本设计是一篇关于上海市某食品冷藏库制冷系统的设计。我们的主要任务是完成冷冻站和冷间制冷系统的设计。在本设计中，我们通过对冷藏库各冷间负荷的计算以及冷库制冷系统方案的确定来选择制冷压缩机，辅助设备以及冷却设备。在选型前，我们还对制冷系统方案进行了经济技术分析，综合多方面考虑，决定选用双级制冷压缩，氨泵强制供液的方案。最后，我们还对冷库的气流组织，管道布置，管道保温以及自动控制方案进行了简单地分析与说明。关键词：双级压缩 氨泵强制供液 制冷系统 中间冷却the design of the refrigeration system of frozen food storeabstract the graduation design is a design of the refrigeration system of the frozen food in shanghai. the main task is to finish the system design of the refrigeration station and refrigerating room. in the design, the refrigeration compressor, the cooling equipment and the auxiliary equipment are chosen by calculating the load of every refrigeration room of the cold store and determining the program of the refrigeration . before choosing the system equipment, we have made the economic and technical analysis for the refrigeration system. after considering every aspect, two-stage compression , and using ammonia pump to supply the refrigerator are established. at last , the organization of air flow, the arrangement and the insulation of pipes, and the automatic control is analyzed and illustrated simply.key words: two-stage compression ; using ammonia pump to supply the refrigerator ; the refrigeration system ; medial cooling.ii目 录目 录i1.1 工程概况11.1.2 各冷间热工计算21.2 气象资料42.1 冷库围护结构传热量52.1.2 库房各冷间围护结构传热量72.2.1 计算基础资料92.2.2 各冷间货物放热量112.4 电机运行热当量122.4.2 各冷间电机运行热当量122.5.1 计算基础资料132.6冷却设备负荷和机械负荷152.6.1各冷间计算冷负荷q汇总152.6.1 各冷间机械负荷qj汇总163.1 制冷系统方案的依据、原则及内容183.1.2 制冷系统方案的原则183.2 确定制冷系统方案183.2.2 确定制冷系统蒸发温度回路203.2.4 冷间冷却方式的确定223.2.6 冷库供冷方式的确定：233.3 经济技术分析244.1 压缩机的选型计算264.1.2 制冷压缩机的选型274.2.1 冷凝器的作用314.3 冷却设备选型计算324.3.2 选型计算334.4.1 中间冷却器的作用344.5 氨泵选型计算364.5.2 选型计算364.6.1 低压循环贮液桶的作用374.7 油分离器选型计算394.7.2 选型计算394.8.1 高压贮液器的作用404.9 空气分离器选型414.9.2 空气分离器的选型414.10.1 集油器的作用414.11 冷却塔的选择计算424.13 冷却水池选型434.15 紧急泄氨器选型43第5章 冷间制冷工艺设计455.2 冷间的制冷工艺设计456.1 系统管道和阀门的设计要求476.3 系统管径的确定476.3.2 氨排气管管径的确定486.3.4 低压循环贮液桶到分配站之间氨液管道管径的确定486.3.6 辅助管道管径的确定486.5 对制冷工艺管道布置要求496.5.2 氨管道的布置要求：497.1 冷间温度控制50第8章 制冷系统的试压试漏及管道保温528.1.1 系统试压528.1.3 系统氨试漏53第九章 结 论56参 考 文 献58毕 业 设 计第1章 工程概况及原始材料1.1 工程概况该工程为上海市1058t冷库工程制冷系统的设计。该冷库是一个中型的生产性冷库，主要生产冻鱼虾。其主要加工环节为：经过整理后的冰鲜鱼虾先放入冻结间冷冻后，再放入冻结物冷藏间进行冷藏。建筑平面如图1-1所示：图1-1冷藏库建筑平面图1.1.1 冷库概况该冷库主要包括冻结间和冻结物冷藏库两大部分，平面布置如图1-1所示。各冷间室内设计参数分别为：冻结间(存放鱼虾)：相对湿度90%95%，温度-23。冻结物冷藏间(存放冻结后的鱼虾)：相对湿度90%95%，温度-20。该冷库分为两个蒸发回路，蒸发温度分别为-33 和-30。1.1.2 各冷间热工计算1) 冻结物冷藏间吨位计算根据制冷技术及其应用可知冷藏库吨位的计算公式为： （1-1）式中：冷库计算吨位（t）； 冷藏间的公称容积（m3）；食品的计算密度（kg/m3）；冷藏间的容积利用系数；一吨换算成千克的数值（kg/t）。本工程冻结物冷藏间的设计室温为-20，根据冷藏库建筑平面图可以算出其净容积。库房净高为5m。由建筑平面图可算出冻结物冷藏间5，6，7的净面积均为300m2。根据冷库制冷设计手册表3-4可以查得冻鱼的密度为=470 kg/m3 。根据冷库制冷设计手册表3-5可查得冷藏间容积利用系数=0.5。由公式（1-1）可算出该冷库冻结物冷藏间的冷藏吨位为：所以冻结物冷藏间的总库容为，即总库容为1058t。具体尺寸见图1-1。2) 冻结间生产能力计算本冷库冻结间设有吊轨，根据冷库制冷设计手册表3-3可知，存放鱼虾的冻结间的吊轨为人工推动，轨距为10001100mm，轨面高度为21002300mm，本冷库取吊轨轨距为1000mm，轨面高度为2200mm。本冷库存放鱼虾，可设冻结间1、2存放虾，冻结间3、4存放鱼。根据冷库制冷设计手册中公式3-1可知，冻结间生产能力的计算公式为 （1-2）式中：冻结间每日冷加工能力（t）； 吊轨有效总长度（m）； 吊轨单位长度净载货量（kg/m）； 每日冻结的周转次数； 冻结一周转的时间（h）； 24每日小时数（h）；1000一吨换算成千克的数值（kg/t）。a) 冻结间1、2存放虾每间设有8根吊轨，每根吊轨有效长度为15m，轨距为1米，则每间冻结间吊轨有效载货长度=120m。存放虾时=270 kg/m。根据冷藏库设计中表0-1可知，存放虾的冻结间的冻结时间为8h。则由式（1-2）得，所以冻结间1、2每间生产能力为97t/d。b) 冻结间3、4存放冻鱼由于冻结间3、4尺寸不同，故应分别计算。冻结间3：设8根吊轨，每根吊轨有效长度为15m，轨距为1m，则吊轨总有效载货长度=120m。存放冻鱼时=540 kg/m（20kg盘装）。根据冷藏库设计中表0-1可知，存放冻鱼的冻结间的冻结时间为10h。则由式（1-2）得，所以冻结间3的生产能力为78t/d。冻结间4：设10根吊轨，每根吊轨有效长度为15m，轨距为1m，则吊轨总有效载货长度=150m。其他数据与冻结间相同。则，所以冻结间4的生产能力为97t/d。综上所述，本冷库冻结间的总生产能力为： 。1.1.3 机房概况本冷库将机房布置在库房的西南方向，与冻结物冷藏间相邻。机房为单层独立建筑，建筑尺寸为28m12.8m，面积为358.4 。分为机器间、设备间、水泵房、配电室、值班室。其中压缩机布置在机器间；低压循环贮液桶、中间冷却器、高压贮液器以及空气分离器布置在设备间；把产生高热及外逸制冷剂的油分离器、冷凝器布置在室外。1.2 气象资料上海地区的气象资料如下： 地理位置：北纬，东经，海拔4.5m 夏季通风室外计算温度32 夏季空气调节日平均室外计算温度30.4 夏季室外平均每年不保证50小时湿球温度28.2 最热月月平均室外计算相对湿度83% 夏季通风室外计算相对湿度67%61第2章 制冷负荷计算冷库的制冷负荷有五大部分：围护结构传入热量、货物放热量、通风换气冷负荷、电机运行热当量以及操作管理冷负荷。其中，因为本库生产货物为冻鱼，又无操作工人长期停留的冷间，所以可以忽略不计。 所以冷库的制冷负荷为： （2-1）2.1 冷库围护结构传热量2.1.1 计算基础资料1) 计算公式 根据制冷技术及其应用可知冷库围护结构传热量计算公式为： （2-2）其中 ， 式中： 围护结构传热系数，单位； 围护结构传热面积，单位； 围护结构两侧温差修正系数，可根据围护结构外侧环境条件，热特性指标以及库房特性查取； ，室外（内）计算温度，； 围护结构总热阻， ； ，围护结构内外表面放热系数， ； 围护结构各层材料厚度，m； 围护结构各层材料传热系数， 。2) 冷库围护结构构造及其（结构见围护结构构造图）a地面各层结构如下：(1)100mm厚钢筋混凝土，导热系数1.330(2)10mm厚油毡一层，导热系数0.174(3)0.2mm聚乙烯薄膜隔汽一层，=0.047(4)200mm厚聚苯板分两层，下层100mm厚，上层100mm厚，=0.04(5)0.2mm聚乙烯薄膜隔汽一层，=0.047(6)20mm厚水泥砂浆，=0.872 (7)100mm厚钢筋混凝土，=1.33 b.屋面各层结构如下 (1)6mmsbs防水卷材，=0.37 (2)20mm水泥砂浆，=0.872 (3)150mm厚钢筋混凝土，=1.33 (4)3mm素水泥浆一道，=0.30 (5)0.2mm聚乙烯薄膜隔汽一层，=0.047(6)200mm厚聚氨酯隔热一层，=0.027 (7)20mm水泥砂浆，=0.872 c外墙各层结构如下 (1)20mm水泥砂浆，=0.872 (2)370mm厚砖墙，=0.87 (3)20mm水泥砂浆，=0.872 (4)0.2mm聚乙烯薄膜隔汽一层，=0.047(5)150mm厚硬质聚氨酯泡沫塑料隔热一层，=0.031 d内隔热墙各层结构如下 (1)20mm水泥砂浆，=0.872 (2)370mm厚砖墙，=0.87 (3)20mm水泥砂浆，=0.872 (4)0.2mm聚乙烯薄膜隔汽一层，=0.047(5)70mm厚硬质聚氨酯泡沫塑料，=0.031 2.1.2 库房各冷间围护结构传热量1) 传热系数k将求传热系数k的公式编入excel表中计算得出k值，如表2-1所示：表2-1： 围护结构传热系数表冷间名称围护结构名称w(w/m2k)n(w/m2k)/总热阻r0(m2k/w)传热系数k(w/m2k)冻结间外墙23.329.015.315.3870.18563内墙11.6329.012.712.83050.35329地坪8.1429.015.2395.39630.185312屋面23.329.017.5897.666390.130441冻结物冷藏间外墙23.38.0145.315.47770.182558内墙11.638.0142.712.9207660.342376地坪8.148.0145.2395.486630.18226屋面23.38.0147.5897.75670.128921对总热阻进行校核：根据冷库设计规范公式4.4.7得： （2-3）式中：rmin围护结构最小总热阻（/w）； tg围护结构高温侧的气温（）； td围护结构低温侧的气温（）； t1围护结构高温侧空气的露点温度（）； b热阻的修正系数，取b=1.0。查表知高温侧空气的露点温度为t1=26.6围护结构最小总热阻：（/w） 各库房内的温度不同，将冻结间，冻结物冷藏间的库内温度td：-23，-20依次带入上式得到各库房的最小热阻：冻结间rmin=0.67029（/w）；冻结物冷藏间：rmin=0.6324（/w）。而计算得到的各房间的热阻：冻结间1：r01= r04=32.0542（/w）； 冻结间2：r02=r03=29.49767（/w）；冻结物冷藏间：r05= r07=32.0542（/w）；冻结物冷藏间：r06=29.49767（/w）均大于最小热阻，所选墙体材料及厚度合适。2) 各冷间围护结构传热量各冷间围护结构传热量用excel列表编入公式算出，如表2-2所示：表2-2： 各冷间围护结构传热量冷间名称维护结构名称长(m)宽（高）(m)面积f(m2) 传热系数k(w/m2k)温差修正系数a温差tw-tn（）围护结构冷负荷q1（w）冷间 编号冻结间no.1北外墙10.28 5.53 56.88 0.185631.0553.4592.01 东外墙20.56 5.53 113.76 0.185631.0553.41184.03 南外墙10.28 5.53 56.88 0.185631.0553.4592.01 地坪20.56 10.28 211.36 0.1853120.653.41254.91 屋面20.56 10.28 211.36 0.1304411.253.41766.66 总计5389.63 no.2北外墙105.53 55.33 0.185631.0553.4575.89 南外墙105.53 55.33 0.185631.0553.4575.89 地坪20.5610205.60 0.1853120.653.41220.73 屋面20.5610205.60 0.1304411.253.41718.54 总计4091.05 no.3北外墙105.53 55.33 0.185631.0553.4575.89 南外墙105.53 55.33 0.185631.0553.4575.89 地坪20.5610205.60 0.1853120.653.41220.73 屋面20.5610205.60 0.1304411.253.41718.54 冻结间总计4091.05 no.4北外墙12.285.53 67.95 0.185631.0553.4707.19 西外墙20.56 5.53 113.76 0.185631.0553.41184.03 南外墙12.285.53 67.95 0.185631.0553.4707.19 地坪20.56 12.28252.48 0.1853120.653.41499.05 屋面20.56 12.28252.48 0.1304411.253.42110.37 总计6207.84 冻结物冷藏间no.5北外墙10.285.53 56.88 0.1825581.0550.4549.51 东外墙30.565.53 169.09 0.1825581.0550.41633.56 南外墙10.285.53 56.88 0.1825581.0550.4549.51 地坪30.5610.28314.16 0.182260.650.41731.49 屋面30.5610.28314.16 0.1289211.250.42449.53 总计6913.59 no.6北外墙105.53 55.33 0.1825581.0550.4534.54 南外墙105.53 55.33 0.1825581.0550.4534.54 地坪30.5610305.60 0.182260.650.41684.33 屋面30.5610305.60 0.1289211.250.42382.81 总计5136.22 no.7北外墙10.285.53 56.88 0.1825581.0550.4549.51 西外墙30.565.53 169.09 0.1825581.0550.41633.56 南外墙10.285.53 56.88 0.1825581.0550.4549.51 地坪30.5610.28314.16 0.182260.650.41731.49 屋面30.5610.28314.16 0.1289211.250.42449.53 总计6913.59 注：根据冷库设计规范第6.1.7条，维护围护结构的传热面积aw按照以下规定计算： 屋面、地面和外墙的长、宽度应自外墙外表面至外墙外表面或外墙外表面至内墙中或内墙中至内墙中； 外墙的高度应自地坪的隔热层下表面往上计算，屋面应自隔热层上表面往下计算。冻结间no.2和no.3的冷负荷相同；冻结物冷藏间no.5和no.7冷负荷相同。2.2 货物放热量2.2.1 计算基础资料一计算公式由制冷技术及其应用可知：货物放热量包括四项内容，其计算公式为： （2-4） 式中：货物放热量，（w）； 包装材料和运输工具放热量，（w）； 食品冷加工过程的呼吸热，（w）； 食品冷藏过程的呼吸热，（w）。由于本冷库用于生产鱼虾，所以和两项可以忽略不计，故只需要计算食品放热量以及包装材料和运输工具放热量。则上述公式可以表示为： （2-5）式中：每日进货量，按的5%计算，（kg）； 冻结物冷藏间的冷藏量（kg）； 货物冷却时间，(h)； 货物包装材料或运输工具的重量系数； 包装材料或运输工具的比热容，； 包装材料或运输工具进入冷间的初始温度、在冷间内终止降温时的温度，（）；货物进入冷间初始温度、终止温度时的比焓，kj/kg； 1 kj/h换算成w的数值。二计算基本参数 冷间每日进货量（kg）：冻结间1、2每天的生产能力均为=146000kg，冻结间3每天的生产能力为=233000kg，冻结间4每天的生产能力为=280000kg；冻结物冷藏间每间每日进货量按该间冷藏吨位的5%计算，本冷库冻结物冷藏间每间的冷藏吨位为352.5t，则冻结物冷藏间每间每日的进货量为： 根据冷库设计规范中5.1.14条可知：鱼虾进入冻结间的温度按15计算，经过冻结间冻结后温度降至-15，再送入冻结物冷藏间冷藏后温度降为-20。查表可知各温度所对应的焓值分别为=300.8 kj/kg， =14.2 kj/kg ， =2.5 kj/kg。 货物冷却时间t(h)：冻结间和冻结物冷藏间均为24h； 鱼虾包装采用吊笼，查制冷技术及其应用中表13-13可知，冻结间，重量系数b为0.6，冷藏间，重量系数b为0.1； 包装材料或运输工具采用铁皮，查制冷技术及其应用中表13-14可知，其比热容=0.42；本冷库中鱼虾在库外已包装好送入库中，由冷库设计规范中第6.1.12条可知，自库外调入已包装的货物，其包装材料温度应为该货物进入冷间时的温度。同时，由第6.1.13条可知，冰鲜鱼虾整理后的温度按15计算，所以包装材料进冻结间的温度为15，而包装材料进入冻结物冷藏间的温度为-15。同样，由第6.1.12条可知，运输工具取值按夏季空气调节日平均温度乘以生产旺月的温度修正系数，鱼虾的生产旺月为7-8月份，查冷库设计规范中表6.1.12可知，温度修正系数为1.0，所以运输工具进入冷间的温度为30.4。包装材料运输工具出冻结间的温度为-15，出冻结物冷藏间的温度为-20。2.2.2 各冷间货物放热量将货物热流量的公式编入excel表中计算得出值，如表2-3所示：表2-3： 各冷间货物放热量冷间名称冻结间冻结物冷藏间总计房间号no.1、no.2no.3no.4no.5、no.6、no.7每日进货量（kg）970007800097000352500货物进库焓值h1(kj/kg)300.8300.8300.814.2货物出库焓值h2(kj/kg)14.214.214.22.5时间t（h）24242424包装材料重量系数b0.60.60.60.1包装材料或运输工具的比热容cb(kj/kg）0.420.420.420.42包装材料进库温度t1（）151515-15运输工具进库温度t1（）30.430.430.430.4包装材料或运输工具出库温度t2（）-15-15-15-20货物热流量q2(w)330249.07265561.09330249.073643.751264239.552.3 通风换气冷负荷因为本库生产货物为冻鱼虾，又无操作工人长期停留操作的冷间，故忽略。2.4 电机运行热当量2.4.1 计算基础资料该项负荷主要为冻结间，其电动设备为冷风机配用的电动机，由于存放鱼虾的冷间，吊轨为人工推动，所以无需考虑带动吊轨的电动机的负荷。冻结物冷藏间因采用顶冷却排管，无电动设备，故其该项负荷为0。1) 计算公式根据冷库设计规范可知，电机运行热当量为： （2-6） 式中：n电动机额定功率，kw热转化系数，因电动机在库内，故取值1电动机运转时间系数，冷风机配用电机取值为1，带动吊轨的电动机按每天8小时计算，=0.33；2) 基本参数在计算该项负荷时，由于冷风机的型号尚未选定，所以也不知道其所配用的电动机的具体功率，这时可以先假设一个电动机功率，求得总耗冷量，选出冷风机后再根据实际功率进行校核。估算：本冷库采用吊顶式冷风机，冻结间1、2、4每间选12台dj-25/300型冷风机，电动机共36台，每台冷风机电机功率n=32200=6600w；所以每间冻结间电机总功率为660012=79200w；冻结间3选10台dj-25/300型冷风机，电动机共30台，每台冷风机电机功率n=32200=6600w；所以每间冻结间电机总功率为660010=66000w2.4.2 各冷间电机运行热当量将求电机运行热当量的公式编入excel表中计算得出值，如表2-4所示：表2-4：各冷间电机运行热当量冷间名称电机功率n(kw)热能转化系数运转时间系数电机运行热当量q4(w)冷间编号电机用途冻结间no.1、no.2、no.4冷风机79.21179200no.3冷风机66.01166000总计2847002.5 操作管理冷负荷2.5.1 计算基础资料冻结间该项负荷忽略不计。该项负荷包括三项内容：库房内照明热量，出入库房时开启库门冷负荷以及操作人员散发热量。根据制冷技术及其应用可知计算公式为： (w) （2-7）式中：冷间每平方米地板面积照明热量，可取1.82.3，本冷库取=2.0； 冷间地板面积，本冷库=300； 每日开门引起的换气次数，与库内容积有关，根据冷库设计规范图6.1.16可以查出=1.8； 冷间净容积，=1500； 、冷间内、外空气含热量，； 空气幕修正系数，取0.5； 空气容重，按干空气容重计算，=1.395； 操作人员数量，按每250增加1人计算，=6； 每个操作人员每秒放热量，库温高于或等于5时取280w，库温低于5时取410w； 每日操作时间系数，按每日操作3小时计算。2.5.2 各冷间操作管理冷负荷1） 库房内照明热量将公式编入excel表中计算得出值，如表2-5所示：表2-5：库房内照明热量冷间名称长（m）宽（m）净面积（m2）每平方米照明热量qd(w)照明散热量q5a(w)冷间编号冻结物冷藏间no.530103002600no.630103002600no.730103002600总计18002）出入库房时开启库门冷负荷将公式编入excel表中计算得出值，如表26所示：表2-6：出入库房时开启库门冷负荷冷间名称净面积(m2)净高(m)净容积(m3)换气次数n库外空气hw (kj/kg)库内空气 hn(kj/kg)空气容重r(kg/m3)空气幕修正系数m时间库门开启冷负荷q5b(w)冷间编号冻结物冷藏间no.5300515001.892.56-19.021.3950.5864002432.73no.6300515001.892.56-19.021.3950.5864002432.73no.7300515001.892.56-19.021.3950.5864002432.73总计7298.183）操作人员散发热量将公式编入excel表中计算得出值，如表26所示：表2-7：操作人员散发热量冷间名称操作人数nr每人每秒放热量qr(w)操作时间系数人体散热量q5c(w)冷间编号冻结物冷藏间no.564100.125307.5no.664100.125307.5no.764100.125307.5总计922.54）各冷间操作管理冷负荷汇总表2-8：各冷间操作管理冷负荷汇总冷间名称照明热量q5c(w)出入库房时开启库门冷负荷q5b(w)操作人员散发热量q5c(w)操作管理冷负荷q5(w)冷间编号冻结物冷藏间no.5/no.6/no.76002432.73307.53340.236002432.73307.53340.236002432.73307.53340.23总计18007298.19922.510020.692.6冷却设备负荷和机械负荷 冷间负荷包括冷却设备负荷和机械负荷两部分，根据冷却设备负荷选配冷却设备，如冷风机，冷却排管等；根据机械负荷选配制冷压缩机等。 冷库的冷却设备负荷必须进行逐间计算，然后按不同的蒸发温度分别进行汇总，得出总耗冷量。机械负荷一般小于冷却设备负荷。制冷系统中，设备、管道的冷量损失包含在机械负荷中。2.6.1各冷间计算冷负荷q汇总各冷间计算冷负荷q汇总如下：表2-9：各冷间计算冷负荷q汇总序号冷间名称q1q2q3q4q5q（w）1no.1合计5389.63330249.0779200341138.7no.2合计4091.05330249.0779200339840.12no.3合计4091.05265561.0966000275152.14no.4合计6207.84330249.0779200342876.91冻结间总计19599.571256308.32847001299007.872no.5合计 6913.592643.753340.2312897.57no.6合计5136.222643.753340.2311120.2no.7合计6913592643.753340.2312897.57冻结物冷藏间合计18963.47931.2510020.6936915.342.6.2各冷间冷却设备负荷qq汇总库房冷却设备负荷即蒸发器负荷，是冷却设备选型的依据，其计算的原则是要保证即使各种不利因素同时出现，库房冷却设备也能及时带走各种热源产生的热量，以便维持库房所需工况。其计算公式为： （2-8）式中：p冷却或冻结加工负荷系数，对于冷却间和冻结间，p1.3，其它冷间p1.0。各冷间冷却设备负荷qq汇总如下：表2-10：各冷间冷却设备负荷qq汇总序号冷间名称q1pq2q3q4q5qq（w）1no.1合计5389.631.3330249.0779200440213.42no.2合计4091.051.3330249.0779200438914.84no.3合计4091.051.3265561.0966000354820.35no.4合计6207.841.3330249.0779200441951.63冻结间总计19599.571.31256308.32847001675900.242no.5合计 6913.591.02643.753340.2312897.57no.6合计5136.221.02643.753340.2311120.2no.7合计6913591.02643.753340.2312897.57冻结物冷藏间合计18963.41.07931.2510020.6936915.342.6.1 各冷间机械负荷qj汇总机械负荷是压缩机选型的依据，它不仅要满足冷库生产高峰负荷的要求，还要考虑到经济性和合理性。计算负荷都是在库房最不利的生产条件下求得的，而在实际生产过程中，各种不利因素同时出现的几率很小，倘若以冷库总耗冷量作为机械负荷，势必造成经济上的浪费。因此，应把同一蒸发温度的库房的各类冷负荷按不同情况加以修正，再考虑管路，设备等冷量损失来确定机械负荷，其公式如下： （2-9）式中：r制冷装置的管道和设备等冷量损耗补偿系数，因该冷库为直接冷却系统，取值r=1.07；n1围护结构传热量的季节修正系数，根据所在地区地理纬度和生产旺季的月份由表查得，因该冷库以生产鱼虾为主，旺季一般出现在夏季，故取七，八月为旺月，可相应查得各间n1，n1=1.00；n2机械负荷折减系数，与库房的性质以及同类库房的间数有关冷却间和冻结间取n21，冻结物冷藏间取n2=0.5；n3同期换气次数，一般取0.51.0，因该库无此项负荷，故不予考虑；n4冷间电动设备同期运转系数，冻结间n4=1； n5冷间的同期操作系数，与库房间数有关，查冷库设计规范表6.1.5可得：冻结间冻结物冷藏间的n5= 0.5。汇总如下：表2-11：各冷间机械负荷qj汇总蒸发温度（）冷间名称rn1q1n2q2n3q3n4q4n5q5qj（w）-33冻结间1.0719599.571256308.31423501377579.92-30冻结物冷藏间1.0718963.47931.255010.3534138.34第3章 制冷系统方案的确定和经济技术分析制冷系统方案是设计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。冷库的制冷装置使用效果的好坏都与所选择制冷方案有着密切的关系。若制冷方案确定不当，会给冷库的建设造成损失和操作管理不便。因此在确定方案时，应从先进，实用，发展，经济等方面出发，同时考虑几个不同的方案进行比较，权衡利弊，选择最佳的设计方案。制冷系统方案的设计包括制冷系统中制冷剂的选择，蒸发温度、冷凝温度、压缩机吸气温度等的选择计算。3.1 制冷系统方案的依据、原则及内容3.1.1 确定制冷系统方案的依据1.冷库的使用性质。本设计中的冻结间用于冻结鱼虾，冻结物冷藏间用于冷藏冻结的鱼虾。2.冷库的规模。3.食品冷加工工艺要求：要符合食品冷加工工艺要求，确保冻结食品质量。4.冷却水的水质，水温，水量。5.制冷装置所处环境，室外空气的温度、湿度。3.1.2 制冷系统方案的原则1.满足食品冷加工工艺要求，保证质量，降低干耗；2.制冷系统要运转可靠和操作管理方便，又要有安全保障；3.制冷系统尽量采用新机器，新设备，新技术，新工艺，应优先选用自动控制方案；4.考虑经济性，综合比较初置费用和运转费用；5.考虑技术经济发展趋势。3.1.3 制冷系统方案的主要内容1.制冷剂种类的确定；2.制冷系统蒸发温度回路方案的确定；3.制冷压缩级数的确定；4.冷间冷却方式的确定；5.制冷系统供液方式的确定；6.制冷系统供冷方式的确定；7.蒸发器除霜方案确定。3.2 确定制冷系统方案3.2.1 确定制冷剂制冷剂又称制冷工质，是制冷循环的工作介质，利用制冷剂的相变来传递热量，既制冷剂在蒸发器中汽化时吸热，在冷凝器中凝结时放热。当前能用作制冷剂的物质有80多种，最常用的是氨、氟利昂类、水和少数碳氢化合物等。 a) 氨（r717）的特性 1氨（r717、nh3）是中温制冷剂之一，其蒸发温度ts为-33.4，使用范围是+5到-70，当冷却水温度高达30时，冷凝器中的工作压力一般不超过1.5mpa。 2氨的临界温度较高（tkr=132）。氨的汽化潜热大，在大气压力下为1164kj/kg，单位容积制冷量也大，氨压缩机的尺寸可以较小。 3纯氨对润滑油无不良影响，但有水分时，会降低冷冻油的润滑作用。 4纯氨对钢铁无腐蚀作用，但当氨中含有水分时将腐蚀铜和铜合金（磷青铜除外），故在氨制冷系统中对管道及阀件均不采用铜和铜合金。 5氨的蒸气无色，有强烈的刺激臭味。氨对人体有较大的毒性，当氨液飞溅到皮肤上时会引起冻伤。当空气中氨蒸气的容积达到0.5%0.6%时可引起爆炸。故机房内空气中氨的浓度不得超过0.02mg/l。 6氨在常温下不易燃烧，但加热至350时，则分解为氮和氢气，氢气于空气中的氧气混合后会发生爆炸。 b) 氟利昂的特性 1氟利昂是一种透明、无味、无毒、不易燃烧、爆炸和化学性稳定的制冷剂。不同的化学组成和结构的氟利昂制冷剂热力性质相差很大，可适用于高温、中温和低温制冷机，以适应不同制冷温度的要求。 2氟利昂对水的溶解度小，制冷装置中进入水分后会产生酸性物质，并容易造成低温系统的“冰堵”，堵塞节流阀或管道。另外避免氟利昂与天然橡胶起作用，其装置应采用丁晴橡胶作垫片或密封圈。 3常用的氟利昂制冷剂有r12、r22、r502及r134a。 4氟利昂12（cf2cl2，r12）：是氟利昂制冷剂中应用较多的一种，主要在中、小型食品库、家用电冰箱以及水路冷藏运输等制冷装置中得到广泛采用。r12具有较好的热力学性能，冷藏压力较低，采用风冷或自然冷却，冷凝压力约0.81.2kpa。r12的标准蒸发温度为-29，属中温制冷剂，用于中、小型活塞式压缩机，可获得-70的低温。而对大型离心式压缩机可获得-80的低温。近年来电冰箱的代替冷媒为r134a。 5氟利昂22（chf2cl，r22）：是氟利昂制冷剂中应用较多的一种，主要在家用空调和低温冰箱中采用。r22的热力学性能与氨相近。标准汽化温度为-40.8，通常冷凝压力不超过1.6mpa。r22不燃、不爆，使用中比氨安全可靠。r22的单位容积比r12约高60%，其低温时单位容积制冷量和饱和压力均高于r12和氨。近年来对大型空调冷水机组的冷媒大都采用r134a来代替。 6氟利昂502（r502）：r502是由r12、r22以51.2%和48.8%的百分比混合而成的共沸溶液。r502与r115、r22相比具有更好的热力学性能，更适用于低温。r502的标准蒸发温度为-45.6，正常工作压力与r22相近。在相同的工况下的单位容积制冷量比r22大，但排气温度却比r22低。r502用于全封闭、半封闭或某些中、小制冷装置，其蒸发温度可低达-55。r502在冷藏柜中使用较多。 7氟利昂134a（c2h2f4，r134a）：是一种较新型的制冷剂，其蒸发温度为-26.5。它的主要热力学性质与r12相似，不会破坏空气中的臭氧层，是近年来鼓吹的环保冷媒，但会造成温室效应。是比较理想的r12替代制冷剂。 8氟利昂与水的关系：氟利昂和水几乎完全相互不溶解，对水分的溶解度极小。从低温侧进入装置的水分呈水蒸气状态，它和氟利昂蒸气一起被压缩而进入冷凝器，再冷凝成液态水，水以液滴状混于氟利昂液体中，在膨胀阀处因低温而冻结成冰，堵塞阀门，使制冷装置不能正常工作。水分还能使氟利昂发生水解而产生酸，使制冷系统内发生“镀铜”现象。 9氟利昂与润滑油的关系：一般是易溶于冷冻油的，但在高温时，氟利昂就会从冷冻油内分解出来。所以在大型冷水机组中的油箱里都有加热器，保持在一定的温度来防止氟利昂的溶解。由于冷藏库制冷系统制冷量较大，从经济上考虑，并结合国内大中型冷库的设计经验，应该以氨（r717）作为工质。并且按照冷库设计规范的规定，大中型冷库应该采用氨做制冷剂。再结合氨的特性考虑，本设计采用氨做制冷剂。3.2.2