北京地区水果冷藏库课程设计.doc

课 程 设 计 设计题目：北京地区水果冷藏库课程设计姓 名 院 系 专 业 年 级 学 号 指导教师 2016年 1 月 11 日 目录绪论11.设计概述11.1工程概况11.2原始材料11.3气象条件11.4冷库的规模11.5制冷剂的选择22.计算负荷及汇总22.1维护结构换热系数的的确定22.1.1冷藏间温度22.2围护结构构造-22.3 冷藏间围护结构传热量42.3.1计算基础资料42.3.2各冷间围护结构传热量52.4货物放热量52.5 通风换气冷负荷62.6电机运行热当量72.7操作管理冷负荷82.7.1冷藏间操作热流量82.8库房冷却设备冷负荷92.9冷间机械负荷93.机器设备选型计算103.1压缩机的选型计算103.1.1确定制冷系统方案的内容103.1.2蒸发温度 冷凝温度 蒸发压力 冷凝压力103.1.3制冷压缩机的选型计算113.2冷凝器选型：123.2.1作用：123.2.2冷凝器选型：123.3油分离器的选择133.4蒸发器的选型143.5集油器选型143.6膨胀阀的选择143.7分液管的确定143.8干燥过滤器的选择153.9制冷系统原理图153.10管道选型163.10.1吸气管163.10.2排气管163.10.3管道材料选择16设计体会16主要参考文献16绪论 课程设计是工科类专业教学的必不可少的重要环节之一，是专业知识的综合体现，是制冷工艺设计知识基础上的系统深化，是对学生在校期间所学专业知识的全面总结和综合检验。通过课程设计了解建筑环境与设备工程专业的设计内容、程序和基本原则，以培养我们以后综合运用知识技能的能力，运用所学知识提高分解问题的能力，初步了解本专业的主要设备、附件及材料，全面提高学生进行实际工程设计的能力，为即将投入社会工作做好准备。 随着制冷技术的发展和日益广泛的应用，各行各业对制冷技术人才需求越来越多。冷藏链技术的发展和应用，使农副产品从收获到销售实现了一条龙的食物冷链，冷加工，冷藏运输和储存，大大提高了农副产品大品质和经济效益，而实现食物冷链的必要保证是提供适用的制冷装置。1.设计概述1.1工程概况此次课程设计是北京某果蔬公司20吨苹果冷藏库的设计，苹果采用箱装1.2原始材料 苹果冷藏间贮藏温度02取贮藏温度0； 贮藏湿度85%-90%取贮藏湿度90%；贮藏期天2-7（月）1.3气象条件 北京市 北纬39 48东经11628海拔31.2米室外计算温度：夏季通风30，夏季空气调节日平均29室外计算相对湿度： 最热月月平均77%，夏季通风63%1.4冷库的规模 式中，G冷库贮藏吨位（t)； V冷间的公称容积（）； 食品计算密度（kg/)，苹果取350kg/； 冷间容积利用系数，取0.55，苹果为0.550.8。计算得，=207.79取根据冷库的长宽比例1.5：1，高取4m，计算得冷库的净长为9，宽为6m因为本库为吨冷藏库，冷间为20吨。K0=0.60.00714千卡/米2时 （此公式适用于-1030的温度） 维护结构传热系数K=0.6-0.00714X29=0.39301.5制冷剂的选择 由于库存为20t，属于小型冷库，选用氟利昂作为制冷剂。根据机房的具体情况选用套管式冷凝器。制冷系统供液方式的确定；选用上进下出方式，采用直接冷却，蒸发排管。除霜方式采用电加热除霜。2.计算负荷及汇总2.1维护结构换热系数的的确定 根据冷藏库设计P49公式（2-1-2）K0=0.60.00714t千卡/米2时 （此公式适用于+1030的温度范围）2.1.1冷藏间温度设计温度0 室外计算温度29 温差t=29维护结构传热系数K=0.6-0.00714X31=0.39302.2围护结构构造-图 2-1 1a地面结构如右图所示，各层结构如下：(1)125mm厚钢筋混凝土，导热系数1.547 图 2-1(2)6mm厚一毡二油，导热系数0.024(3)20mm砂浆，=0.93(4) 200mm厚聚氨脂，=0.029)(5) 9mm二毡三油，=0.04(6)100mm厚钢筋混凝土，=0.83 =0.137（W/）b.屋面结构右图所示，各层结构如下(1)6mmSBS防水卷材，=0.37 w/(*K)(2)20mm水泥砂浆，=0.93 w/(*K)(3)150mm厚钢筋混凝土，=1.543 w/(*K)(4)9mm二毡三油，=0.04 w/(*K)(5) 20mm水泥砂浆，=0.93 w/(*K) 图 2-2 =0.183（W/）c外墙1.结构右图所示，各层结构如下(1)20mm水泥砂浆，=0.93/(*K)(2)370mm厚普通粘土砖砌墙体，=0.81 w/(*K)(3) 9mm二毡三油，=0.04 w/(*K)(4)厚聚氨酯泡沫塑料，=0.029 w/(*K)(5)20mm水泥砂浆，=0.93/(*K)2.根据已定的围护结构系数确定各库房外墙绝热层材料的厚度：根据冷库设计规范公式4.4.2得 图 2-3冷藏间总热阻=2.545（/W）绝热层厚度 =0.05m 取其厚度为50根据冷库设计规范公式4.4.7得： 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 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=26.4围护结构最小总热阻： =0.3583（/W）计算所的库房热阻为大于最小热阻，所选墙体材料及厚度合适。北外墙传热系数=0.384（W/）南外墙传热系数=0.384（W/）西外墙传热系数=0.384（W/）东外墙传热系数=0.384（W/2.3 冷藏间围护结构传热量 2.3.1计算基础资料计算公式， （公式2-1）， （公式2-2）式中：K围护结构传热系数，单位 F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，m2.3.2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，如下表所示：各冷间围护结构传热量冷间名称围护结构名称长 (m)宽（高）(m)面积 F(m2)传热系数K(w/m2.k)温差修正系数a温差tw-tn ()围护结构冷负荷Q1(w)冷藏间西外墙94360.3841.1030456.192北外墙64240.3841.1030304.128南外墙64240.3841.1030304.128东外墙94240.3841.1030456.192地坪96540.1370.7301553.58屋面96540.831.10301479.06 合计Q1 4553.28 表2-42.4货物放热量 货物放热量Q2 （公式2-3）式中 Q2a食品放热量；Q2b食品包装材料和承载工具的热量；Q2c食品冷加工过程的呼吸热；Q2d食品冷藏过程中的呼吸热；G冷间每天进货量（kg）；G=20000kgh1、h2货物进出冷间的焓值kJ/kg；货物冷加工时间，s；B货物包装材料和运载工具的重量系数；Cb包装材料或运载工具的比热，kJ/kgK；t1包装材料或运载工具进入冷间时的温度，；t2包装材料或运载工具在冷间内降温终止时的温度一般为库房设计温度，；q1、q2鲜果冷却初始、终止温度时的呼吸热，W/ kg；Gn冷却物冷藏间的冷藏量，kg。冷间货物放热量Q2冷间Gh1 h2 BCbt1 t2 q1q2GnQ2冷藏间20000328.5271.9864000.251.4715046.4102000014007表2-52.5 通风换气冷负荷（3）通风换气冷负荷Q3 （公式2-4）式中：hn，hw室内外空气的焓值，kJ/kg；n每日换气次数，取2次；V冷间内的净容积，m3；n冷间内空气密度，kg/ m3。通风换气冷负荷Q3冷间hnhwnVn Q3冷藏间8.0538.522161.293197.18 表2-6 2.6电机运行热当量 1.计算公式 （公式2-5） 式中 电动机运转热流量（W）； Pd电动机额定功率（W）； 热转化系数，电动机在冷间内时取1； b电动机运转时间系数，对空气冷却器陪用的电动机取1 图2-7 由前面计算的冷藏库容积为216，所以使用型号为德国酷霸SPBE104C高效冷风机，具体参数如图 表2-8 （公式2-6）=250w2.7操作管理冷负荷2.7.1冷藏间操作热流量操作热流量计算公式如下： （公式2-7） 式中 操作热流量（W）； 每平方米照明热流量，冷却间、冻结间、冷藏间和冷间内穿堂可取2W/； nk每日开门换气次数； Vn冷间内净体积（m3）； hw冷间外空气的比焓（kJ/kg）； hn冷间内空气的比焓（kJ/kg）； M空气幕效率修正系数，可取0.5； 冷间内空气密度（kg/m3）； 每日操作时间系数，按每日操作3小时计算； nr操作人员数量；可按冷间内公称容积每250增加1人； r每个操作人员产生的热流量（W）冷间设计温度高于或等与-5时，宜取279W；冷间设计温度低于-5时，宜取395W。=282.8w所以操作管理冷负荷=282.8w2.8库房冷却设备冷负荷冷却设备负荷计算公式为：式中，P冷却物冷藏间取1.1冷间Q1Q2Q3Q4Q5 冷藏间4453.2814007197.18250282.819635.59 2.9冷间机械负荷冷间机械负荷计算式如下： （公式2-8）式中：R制冷装置管道和设备等冷量损耗补偿系数，取1.07；n1k维护结构传热量的季节修正系数，取1.00；n2k机械负荷折减系数，冷却物冷藏间取0.6；n3k同期换气次数，取0.8；n4k冷间电动设备的同期运转系数，冷却物冷藏间和取1；n5k冷间同期操作系数，冷却物冷藏间取1；机械负荷Qj冷间n1Q1n2Q2n3Q3n4Q4n5Q5R冷藏间4453.288404.2157.74 250282.81.0714496.38 表2-93.机器设备选型计算本章主要介绍如何根据制冷负荷来选配合适的机器和设备。这同样是冷库制冷系统设计的一个关键环节，它直接对整个工程投资费用，运行费用以及冷库的正常生产有着重大影响。3.1压缩机的选型计算3.1.1确定制冷系统方案的内容由于库存为20t，属于小型冷库，选用氟利昂作为制冷剂。根据机房的具体情况选用套管式冷凝器。制冷系统供液方式的确定；选用上进下出方式，采用直接冷却，蒸发排管。除霜方式采用电加热除霜。3.1.2蒸发温度 冷凝温度 蒸发压力 冷凝压力 蒸发温度与库温温差取10。， 10回路为冷藏间的蒸发温度。因该系统选用的是蒸发式冷凝器，故冷凝温度可由下式求得：式中：夏季室外计算湿球温度，由北京地区气象资料可查得值为26.4。故冷凝温度26.48.635由，。制冷剂为氟利昂(R22)可查制冷剂的热力性质表得= 1.3627MPa =0.3547MPa当冷凝温度为35时，相应的冷凝压力为= 13627Kpa，当冷却物冷藏间蒸发温度为-10时，相应的蒸发压力为= 3547Kpa；按照冷凝压力和蒸发压力的比值考虑:冷却物冷藏间：=3.8410，故宜采用单级压缩制冷循环；由3.1.3制冷压缩机的选型计算 查得有关参数：h1=401.555kJ/kg ；v1=0.0653m3/kg；h2=432.5kJ/kg；h3=h4=243.114kJ/kg； 单位制冷量：=401.555-243.114=158.441kJ/kg （公式3-1）制冷剂质量流量：=0.124kg/s， （公式3-2） = =0.008(/s)=29.1(/h) （公式3-3） 图 3-1 选用一台烟台冷冻机厂生产的2AV-12.5单级活塞式制冷压缩机 图 3-23.2冷凝器选型：3.2.1作用：冷凝器是制冷装置中主要的热交换设备之一。冷凝器的作用是将制冷机升压排出的制冷剂过热蒸汽冷却冷凝成制冷剂液体，并放热于冷却介质（水或空气）中。对于氟利昂的冷凝器选用水冷式冷凝器。3.2.2冷凝器选型：单级压缩循环 （公式3-4）Ql=0.124（432.5-243.114）=23.49kw式中：G制冷剂质量流量， h2，h3单级循环冷凝器进出口制冷剂的焓值，kJ/kg；冷凝器面积计算 （公式3-5）式中：F冷凝器传热面积，；K冷凝器传热系数，kW/；tm对数平均温差，取值范围为5；查制冷装置与设计表3-10得传热系数k取800 w/(k)选用菲尔谱思SKD-WN30 U形管冷凝器一台，满足要求。3.3油分离器的选择 D=0.0188 （公式3-6）=0.0188=0.185m其中：D油分离器的直径。 压缩机的输汽系数，查制冷工艺设计表36中得=0.53。 油分离器内的气体流速，取0.5m/s. 压缩机的理论吸气量（）根据以上所得数据，查制冷设备大全中表37可选大冷冷冻机厂生产的YFA-100型油分器一台，桶径为0.41米。3.4蒸发器的选型根据冷库的作用，在本系统中，蒸发设备选用冷风机（1）蒸发器的面积计算=115 （公式3-7）其中：-蒸发器热负荷，W K-传热系数11w/(m2.k.) t传热温差，15.5 所以由表4-1-2可以得知应该选用SPBE104C型高效冷风机一台，冷却面积为1213.5集油器选型 由制冷装置设计可得，当制冷系统制冷量为230kw以下时，采用壳体直径为159mm的集油器一台。3.6膨胀阀的选择 确定阀前后的压力降，液体经过管路，弯管头，干燥过滤器，视液镜，电磁阀等部件的压力降假设为50kp；液体分配器的压力降假设为50kp，蒸发压力 （公式3-8）膨胀阀两端压力降 =（1362.7-354.7-50-50）=908kp 在液体过冷度为-10时，修正系数为1.07，则蒸发负荷为19.64/1.07=18.35kw 膨胀阀的制冷量应该大于或等于修正量，故选择型号为TDEX6的膨胀阀，其同工况下制冷量为22.1kw。3.7分液管的确定 已知蒸发器制冷量19.64kw，确定分液路数为n=10，分液管长为1.25m每路分液制冷能力为 =1.964kw （公式3-9）当L=1.25米时，管长修正系数为 =1.12，=2.199kw查制冷装置设计表3-39得应取 =6mm3.8干燥过滤器的选择 在氟利昂制冷系统中，需要设置干燥器以吸附制冷剂中的游离水分，防止在管路截面狭窄处形成冰塞，通常氟利昂制冷系统中干燥器和过滤器合为一体，即干燥过滤器。氟利昂系统的过滤器滤网一般采用0.2mm左右的网眼（80-120目），以粗网做称架，气体过网流速为1-1.5m/s，液体过网流速为0.07-0.1m/s按照制冷量及流速选取STAS-485T型干燥过滤器一台。3.9制冷系统原理图 图 3-31. 压缩机 2冷凝器 3过滤器 4视液镜 5电磁阀 6膨胀阀 7蒸发器3.10管道选型3.10.1吸气管 吸气管中，为保证回油，水平管应坡向制冷压缩机，且水平管和上升管内最小流速为3.5m/s和7.5m/s。为保证回油查制冷装置设计表4-12,表4-13,表4-14得管径可取24mm3.10.2排气管排气管总压力应控制在相当于0.5的饱和温度差，对于R22在该条件