2500t冷库工程制冷系统说明书

1、*冷库工程制冷系统设计说明宁夏建设职业技术学院1.1.1冷库概况冷库主要包括冷却间、冻结间以及冻结物冷藏间三大部分。平面布置如图1-1。其中，各间的设计室温分别为0C、-35 C、-20 C；分三个蒸发回路，蒸发温度分别为-10 C、-45 C、-30 C。180001了目90,破00(.18000各 006No-lNo.l常No.2Nd.2g温Nc.3No.38险如间NoZ：符结间hmg堂No,6堂o39.%No.gNi.fiO s9、No.7Nd,71Lin附腐间低 温 穿 堂No.l拣结物冷藏间 No.2No. 3宝温穿出货图1-2冷库平面布置及建筑尺寸另外冻结间与冻结物冷藏间之间设有低

2、温穿堂，设计温度为-12 C,因其负荷相对较小，将其与冷藏间共同并入-30 C蒸发回路中。各间概况如下：1. 冻结物冷藏间该冷间设计室温为-20r库容为2500t，根据公式可求得其净容积。库房净 高为5.38m,如图1-1所示分为三个冷间。其中 No.10与No.3冷藏间净面积均 为791.2川，库容为936.4t,No .2冷藏间净面积为530川，库容为626.8t，总 库容为2500t。具体尺寸见图1-2。2. 冷却间冷却间设计生产能力为147t/20h,分为7个小间,采用落地上平吹式冷风机 冷却。每间设6根吊轨，每根有效长度为15.2m,设计生产能力为21t/20h。其中, No.1冷却

3、间净面积为96.3叭 No.2到No.7净面积均为96.6讥3. 冻结间冻结间设计生产能力为154t/24h，分为7个小间，采用吊顶式冷风机冷却。 每间设6根吊轨，每根有效长度为16m设计生产能力为22t/24h。各间净面积 与冷却间相同。4低温穿堂净面积为299卅，设计温度-12 C,采用顶排管冷却。1.1.2机房概况考虑到本地区夏季主导风向为东南风，所以将机房布置在库房的下风向。同考虑到机房宜在冷库中心附近，故将机房布置在库房北方。机房为单层独立建筑，建筑尺寸为 52.5mx 15m面积为787.5 m2。分为机 器间、设备间、油处理间、配电室、控制室及变压室。其中压缩机布置在机器间； 低

4、循桶、中冷器、经济器、贮液器及虹吸罐布置在设备间；把产生高热及外逸制 冷剂的油分离器、加氨站、空气分离器布置在紧靠机房而不影响交通和美观的室 外；冷凝器布置在屋顶。1.2气象资料1.2.1*地区气象资料如下：地理位置：北纬34 43,东经119 39,海拔110.4m夏季通风室外计算温度32C夏季空气调节日平均室外计算温度 31C夏季室外平均每年不保证50小时湿球温度27.9 C最热月月平均室外计算相对湿度 75%夏季通风室外计算相对湿度44%极端最低温度-17.9 C极端最咼温度44 C最大冻土深度18cm冬季大气压力101.325kpa夏季大气压力99.192kpa2制冷负荷计算冷库的制冷

5、负荷有五大部分:围护结构传入热Qi、货物放热量Q2、通风换气冷负荷Q3、电机运行热当量Q4操作管理冷负荷Q5。2.1冷藏间围护结构传热量Q2.1.1计算基础资料1. 计算公式Qi = KLFLIa(tw -,1. 传热系数K将求K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传热系数K(w/m2.k)冷去卩间北外墙0.163822西内墙0.29678东内墙0.29678地坪0.15001屋面0.105024冻结间北外墙0.163822西内墙0.29678东内墙0.301415地坪0.15001屋面0.105024冻结物冷藏间北外墙0.161

6、482西外墙*0.161482西内墙*0.293587东内墙0.289188地坪0.148045屋面0.104058低温穿堂北外墙0.161482南外墙0.161482西内墙10.293587西内墙20.289188东内墙0.293587地坪0.148045屋面0.104058262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：Qq =Qi pq g q式中：P冷却或冻结加工负荷系数，对于冷却间和冻结间，P= 1.3，其它冷间P= 1

7、.0。汇总如下：表2 9各冷间冷却设备负荷 Qq汇总冷间名称Q1PQ2Q3Q4Q5Qq冷却间10661.551.3229545.5474200七383271No.11860.39471.332792.2191060055090.3No.21335.19581.354565.1No.72125.17651.355355.1冻结间20160.8371.3409953.7106400659501No.13614.45221.358564.8151520094948.7No.22477.4151.393811.7No.74159.30941.395493.6冻结物冷藏间34842.756121745.

8、3716142.310372730.4No.113669.17118154.51396125.4836327949.2No.27504.413315436.34264730.7180817671.5低温穿堂2243.592712793.061885036.652.6.3各冷间机械负荷负荷Qj汇总表2 - 10各冷间机械负荷 Qj汇总蒸发温度（C）冷间名称Rn1Q1n 2Q2n3Q3n4Q4n5Q5Qj (w)0冷却间1.074371.2356229546/74200329684.9457-45冻结间1.0714112.586409954106400567598.9297-30冻结物冷藏间1.0

9、726828.92217396X/8071.1552 55957.160314低温穿堂1.071278.8479/K2793.0619 4356.94机械负荷按蒸发回路分别汇总，其中，室温为一12C的低温穿堂负荷较小，可与冻结物冷藏间并入同一回路即一30C蒸发回路。3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。冷库或其他制冷装置，使用效果的好坏都与所选择的制冷方案有着密切 的关系。若制冷方案确定的不当，会给冷库的建设造成不应有的损失和操作管理 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

10、较，权衡利弊，选择最佳的设计方案3.1确定制冷系统方案的原则与内容3.1.1 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。3.1.2制冷系统方案的主要内容1. 制冷剂种类确定2. 制冷系统蒸发温度回路的方案确定3. 制冷系统供液方式的确定4. 冷间冷却方式的确定5. 制冷系统供冷方式的确定6. 制冷系统自控方案确定7. 蒸发器除霜方案确定3.2确定制冷系统方案1.该

11、系统选用氨（R717）为制冷剂。氨的标准蒸发温度为-33.4 T ,凝固温度为-77.7 C。氨有较好的热力性质和 热物理性质。它在常温和普通低温范围内压力比较适中。单位容积制冷量大，粘 性小，流动阻力小，比重小，传热性能好。此外,氨的价格低廉，又易于获得，所以它 是应用最早而且目前仍广为使用的制冷剂。 国内大中型冷库用氨作制冷剂的比较 多。鉴于以上原因本设计我采用氨做制冷剂2 该系统划分为三个蒸发回路： 一45C回路，一30C回路以及一10C回路。45C回路为冻结间，选用配阻双级螺杆压缩机组，设计室温为35C,用 冷风机冷却；-30C回路为冻结物冷藏间和低温穿堂， 选用二次进气螺杆制冷压 缩

12、机组，用U型顶排管冷却。因低温穿堂负荷较小，故将其与冷藏间并如同一回 路，这样会增加压缩机运转电耗，但有利于简化系统，节省投资和管理费用；- 10C回路为冷却间，选用单级螺杆压缩机组，设计室温为0C,用冷风机冷却。3. 该系统采用下进上出的氨泵供液。采用这种方式供液量较大，在排管内循 环速度高有利于提高蒸发器传热系数，并可以充分利用冷却面积，同时回气管为 两相流体，压缩机吸气过热度较小，从而提高整个制冷循环的制冷系数； 其融霜 装置和除霜操作都比较简单，易于实现自动化。4. 冷间冷却方式采用直接冷却方式。5. 供冷方式采用集中供冷式。6. 此系统采用多种电、磁阀门提供自动化方案。7. 冻结物冷

13、藏间以及低温穿堂的顶排管采用人工扫霜与热氨融霜相结合的 方式，冻结间与冷却间的冷风机采用水冲霜与热氨融霜相结合的方法。3.3经济技术分析冷冻冷藏用制冷系统常用的制冷机型为活塞式制冷机和螺杆式制冷机， 系统 选配的冷凝器常为水冷式和蒸发式冷凝器， 这些设备可组成多种制冷方案。经多 方面分析，决定选用螺杆式制冷机和蒸发式冷凝器。螺杆式压缩机的优点：1. 结构简单，紧凑，体积小，重量轻，无气阀等易换件，对湿行程不敏感， 无活塞式压缩机的惯性冲击，运行平稳，工作可靠，使用寿命长，适用于较高的 转速，较高的压缩比。2. 无余隙容积和吸排气压力损失，因而在压缩比较大的情况下，还有较高的输气效率3. 滑阀结

14、构简单，可方便的进行无级能量调节和实现卸载起动。4 .采用喷油润滑，有较明显的冷却及密封作用，润滑效果好，排气温度低。出于以上原因，以及在大中型冷库应用中螺杆式压缩机已经很广泛， 技术比 较成熟，因此选用螺杆式压缩机。另外，在45C蒸发回路中，宜采用双级压缩，而双级压缩有单机双级和配 组双级两种形式，在此选用配组双级机。相对来讲，单机双级有初次投资费用少， 系统简单，占地面积小等优点，但配阻双级可以获得较为理想的压缩比， 在该系 统中，压缩比相对较大，因此采用配组双级机更为合适。蒸发式冷凝器与水冷式冷凝器相比， 其冷凝效果要好于以上两种冷凝器。 其 冷凝温度较低，冷凝效率较高，况且需求的水量较

15、少，有利于环境及水资源的保 护。主要用于空气相对湿度较低，水资源相对缺乏的地区。要求室外通风良好； 若水质差，要做水处理。对于蒸发式冷凝器主要是考虑到*地区水资源相对比较缺乏，及空气相对湿 度较低，还考虑到蒸发式冷凝器冷凝效率较高，因此确定选用蒸发式冷凝器。4制冷机器设备的选型计算本章主要介绍如何根据第二章计算的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。4.1压缩机的选型计算4.1. 1计算基础资料1. 选型的一般原则。a. 尽量选用大型压缩机，为了简化系统和便于操作，压缩机配备台数应尽量 少

16、，但机器总台数不宜少于2台；b. 同一机房内选配的压缩机应尽量在两个系列以内，以便零部件的更换，当机房仅有两台机器时，则尽量采用同一系列；c. 压缩机总制冷量以满足生产要求为准，不考虑备用机；d. 新系列压缩机的能量调节装置，只宜作适应负荷波动的调节，而不宜作季 节性负荷变化的调节。e. 选用压缩机的工作条件不得超过制造厂商规定的生产条件。2. 基本参数a蒸发温度t。：蒸发温度t。与库温温差取10C。如前所述，系统分为三个蒸 发回路，to二45C回路为冻结间，to二30C回路为冻结物冷藏间和低温穿堂， to二一10C回路为冷却间。b冷凝温度tk:因该系统选用的是蒸发式冷凝器，故冷凝温度 tk可

17、由下式求 得：tk =ts (5L 10) C式中：ts夏季室外计算湿球温度，由*地区气象资料可查得ts值为27.9 C。故tk = 27.9 + 7.1 = 35 Cc吸入温度tx:由于吸入管收周围空气温度的影响，压缩机吸入气体的温度都高于制冷剂的蒸发温度，这称为回气过热度。由于该系统采用氨泵供液，过热度 不大，取5C,故各回路的吸气温度分别为40C, 25C, 5C。d过冷温度tg:过冷度取5C。4.1.2 45C蒸发回路压缩机选型当蒸发温度为45r，相应的蒸发压力Po=54.4 KPa冷凝温度为35C相应的冷凝压力为PK=1352.5 Kpa，故：Pk1352.5P0一 54.424.9

18、可见，采用双级压缩较为合理。双级压缩有单机双级和配组双级两种形式, 在此选用配组双级机，具体原因见第三章。1. 双级压缩原理热力循环按一次节流中间完全冷却双级压缩制冷系统计算，制冷系统原理图见图1。图4 1: 一级节流中间完全冷却p-h图及原理图2. 确定双级压缩最佳中间温度tzj （或最佳中间压力Pzj）双级螺杆制冷压缩机组的选型计算主要是确定高、低压机容积比E及合适的 中间温度tzj （或中间压力Pzj）。为了使循环的经济性较好，应选择最佳中间温度 tzj，即将制冷系数最大作为选定中间温度tzj的约束条件。有三种选取方法：a. 根据确定的冷凝压力pk和蒸发压力po，按中间压力Pzj 一 ：

19、 PoPk求得一 个近似值；在该pzj （tzj ）值的上下按一定间隔选取若干个中间压力值；对每 一个pzj值进行热力循环计算，求得该循环下的制冷系数 0；绘制 0 = f ( pzj ) 曲线，找到 omax值，该点对应的中间温度即为循环的最佳中间压力(即最佳 中间温度)。b. 也可以用拉塞经验公式确定，公式如下：tzj 二 0.4tk 0.6t0 3 C由此公式代入可求得最佳中间温度为一10C。c. 图解法，根据to和tk值在线图上得出两条线交点，由此点可查得最佳中间 温度和中间压力。查图得tzj = 10C。此结果与第二种方法求得结果相同。故取最佳中间温度tzj = 10C3. 选型计算

20、a. 由最佳中间温度tzj在tzj 5C范围内假定五个中间温度：一15C, 13C, 10C， 8C， 5C；b. 由所定的过热度过冷度从压焓图查出各状态点参数，参照图4 1,各点参数如表41所示；表4 - 1 :各状态点参数tz-15 C-13 C-10 C-8 C-5 C1397.491397.491397.49h1(kj/kg)9991397.4991397.4992.012022.012022.01202v1(m3/kg)1112.0120212.012021h2(kj/kg)162516401650166016751441.141443.52h3(kj/kg)781446.96144

21、9.1551452.3030.506610.467800.41609v3(m3/kg)9670.3854430.34442h4(kj/kg)17101687h5(kj/kg)367.188367.188367.188367.188367.188h6(kj/kg)152.726162.137176.298185.7652003.确定各个对应的蒸发温度和冷凝温度下的压缩机输气系数，即各假定中间温度下的高，低压级压缩机输气系数，如表4-2所示。该系数由厂家提供，某些资料中用活塞压缩机的输气系数表来查取螺杆压缩机的输气系数，声称误差不大。但事实证明，这种说法是不正确的。将表4-2与活塞压缩机的输气系数

22、表对照可以发现，在同样蒸发温度和冷凝温度下，误差很大，例如在35C冷凝温度与10C蒸发温度下，表4 2中螺杆机输气系数为0.88，而要在活塞压缩机 的输气系数表中则为0.74，误差高达16%，如果用这样的数据，那么计算的精 确就无从谈起。表4 - 2:螺杆式压缩机输气系数tk( C )-15-13-10353535to( C)-45-45-45-10-30-13输气系数0.890.890.860.880.820.874.根据以上参数进行计算，公式如下:3600QjGd =低压级氨循环量X - d，kg/hGdv2VPd =3低压级排量d , m /h_ h? - 馆a 二高低压级流量比 hh5

23、高压级氨循环量Gg = aGd，kg/hGg V43Vpg = ,m /h高压级排量g容积比（低/高）_YPdVPg表4 3:双级机选型计算结果tz( C )-15-13-10-8-5Gd( kg/h)1641.549221654.054561673.2351686.30751706.3531133Vpd ( m /h )3711.046633739.317423914.6323991.63074087.16464a1.370884741.373044761.3648271.36255081.359302931Gg (kg/h )2250.374772271.090952283.6762297

24、.67962319.450788Vpg ( m3 / h )1325.677461221.183881079.8081006.3915897.6013938容积比匕2.799358633.06204293.6253053.96628024.5534294715.以中间温度为横坐标，容积比为纵坐标建立坐标系，可得出中间温度与容 积比关系，如图4-24 2中间温度与容积比关系一一-11-15- 14- 1 3- 12- 11 -10-9- 8- 7- 5 一56. 由表4 3可由排气量选型：低压级选用QKA20LD三台，Vpd= 1210X 333 ,.=3630m /h ；高压级选用QKA20L

25、一台，Vpg= 1210m /h。容积比 =3,由图 4 2可查得中间温度为一13C。7. 校核制冷量。Q _ G q - VP丄dQc - Gcq0 I实际制冷量WL3600，带入参数得Qg 551kw,基本满足负荷要求。8. 校核电动机轴功率。公式如下：低压级功率Nd二GdL-h)，高压级功率Ng二GgL-hJ，结果如下：Gg(kg/s)0.42877461高压级功率 Ng(kw)152.341902Gd(kg/s)0.4460275低压级 功率Nd(kw)144.21615由厂家产品说明书选配合适电动机：低压级每台压缩机配YW200L1-2型电机一台，功率65kw,三台为195kw 高压

26、级配 Y315M2-2 台，功率200kw。4.1.3 30C与10C蒸发回路压缩机选型-30 C回路选用二次进气螺杆压缩机组比较合适， 它与单级螺杆机相比制冷 能力增大，效率提高，在中低温工况下与双级机效率几乎相等， 而本回路负荷不 大，故选用二次进气螺杆压缩机组。10 c蒸发回路选用单级压缩。1.单级压缩原理图4 3:单级压缩压焓图igpAh2. 选型计算单位制冷量q。= n - h5，kj/kg3600QjMVp=、 j 3排气量qo ，m /ha.查出各点参数，代入公式求得结果，如下表所示to ( c)Qj (kw)h1 (kj/kg)h4(kj/kg)v1(m3/kg) q0(kj/

27、kg)Vp( m30C 回路选用 2KA12.5CB 台，Vp=263m /h ;10C 回路选用 KA12.5CB 两台，Vp=263X 2 = 526m /h;b.校核制冷量 / h )冷却间-10329.6849461446.96367.1880.4160971079.772519.73441冻结物冷藏间-30603.1406321421.082367.1880.9637951053.894242.15585Vp也Qc = Gcq0 =:30C回路：实际制冷量WL3600，带入参数得Qg 66kwQj,满足负荷要求。Q Gq vpL，Qc =Gcq0 i10回路：实际制冷量比3600，带

28、入参数得Qe 334kwQj,满足负荷要求。c. 电动机轴功率校核30 E回路配55kw电机，满足要求；10C回路配55kw电机两台，满足要求。4.2冷凝器选型计算冷凝器是制冷系统主要换热设备，它的选型取决于建库地区的水温，水质， 水量以及气候条件，也与机房的布置要求有关。考虑到*地区水资源相对比较缺 乏，及空气相对湿度较低，而蒸发式冷凝器与水冷式冷凝器相比， 其冷凝效果要E 9好于以上两种冷凝器。其冷凝温度较低，冷凝效率较高，况且需求的水量较少， 有利于环境及水资源的保护。主要用于空气相对湿度较低，水资源相对缺乏的地 区。要求室外通风良好；若水质差，要做水处理。故选用蒸发式冷凝器。冷凝器热负

29、荷Ql计算公式为：单级压缩循环Ql =Qc N双级压缩循环Ql =Qc （Nd Ng）式中：N 压缩机电机功率 Nd 低压级压缩机电机功率 N g 高压级压缩机电机功率 计算结果如下表所示：45 C Ql(kw)10 C Ql(kw)30 C Ql(kw)Ql总计（kw）9253861131424将Ql换算为冷凝器生产厂家（烟台冰轮集团）规定工况下的Ql，查表得换算系数为0.775，可得规定工况下的 Ql = 1424- 0.775 = 1837kw,选用ZNX1000两台，每台换热能力为1000kw，两台为2000kw,满足要求。该冷凝器的特点是占 地面积小，结构紧凑，换热效率高，耗水量低，

30、耗电量小，耐腐蚀，使用寿命长， 可大大降低运行管理费用。4.3冷却设备选型计算4.3.1计算基础资料各冷间所用冷却设备为：冻结间和冷却间为冷风机，冷藏间和低温穿堂为U型光滑顶排管。冷却设备的传热面积F计算公式为：K.：t式中：K冷却设备的传热系数，W /（m2LK）氏一一冷却设备计算温差Qq 冷却设备负荷其中，冷风机的K值可以查表得出：冻结间冷风机 K值为11.4，冷却间冷 风机K值为15.0。而顶排管的K值则需要由下式求出：K 二 K C_C2上3式中：K光滑排管在特定条件下的传热系数，可由表查得冷藏间K值为6.3，低温穿堂K值为8.2。SC11.0C1 排管的构造换算系数，取DC2T18=

31、1.0C2 管径换算系数，因采用38mm勺管径，故取值O38C3供液方式换算系数，氨泵供液取1.1由上式可求得冻结物冷藏间顶排管 K值为6.93，低温穿堂K值为9.02。4.3.2冷却面积计算结果表4 -4各冷间冷却面积计算结果冷却间Qq(kw)K( W/(m2L|K) t( C)F(m2)No155090.281510367.26853No254565.08111510363.76721No755355.06181510369.03375冻结间No194948.711511.410832.88343No293811.674311.410822.90942No795493.568711.410

32、837.66288低温穿堂5036.654629.021439.884816冻结物冷藏间No127949.16896.9310403.30691No217671.4746.9310254.99962433冻结间与冷却间冷却设备选型根据以上结果，冷却间每小间选用DLL200吊顶式冷风机两台，每台蒸发面 积200平方米，满足要求；冻结间每小间选用 DLJ150六台，每台蒸发面积150 平方米，满足要求。4.3.4冷藏间与低温穿堂冷却设备选型冻结物冷藏间和低温穿堂选用光滑 U形直式顶排管：排管直径D38液体集 管D57、气体集管D76角钢L50X 5。下表为各间排管根数计算结果：冷间蒸发面积(m2)

33、根数xn管径d (mm管长丨低温穿堂39.8848164.3960293.14159260.03838冻结物冷藏间No1403.3069140.218233.14159260.03842No2254.9996225.428853.14159260.038421低温穿堂排管根数为4.4根，为保证满足负荷需求，选用 2X 6根长为38m的U形直式顶排管。2.NO.1与No.3根数相等，为保证满足负荷需求，均选用 3组2X 14根、 长为42m的U形直式顶排管。3. NO.2选用2组2X14根、长为42m的U形直式顶排管。5冷间制冷工艺设计5.1 冷间的配风方式及其气流组织设计食品在冷间冷却（或冻结

34、）效果或储藏质量的好坏，不仅与蒸发器的配置 和蒸发温度的高低有关系，而且还与冷间内风速的大小和速度场的均匀程度有极 为密切的关系。关于冷间内空气流速的大小，可由选配的风机风量来确定，而冷 间内气流的均匀程度是由气流组织所要解决的问题。本设计依据空气调节设计手册，决定冷藏间库房内用自然对流冷却方式，冷却间和冻结间采用冷风机强制对流。5.2 冷间的制冷工艺设计冷间的制冷工艺设计是冷藏工艺设计的重要组成部分，它不仅关系到食品 冷加工质量和干耗，而且对冷藏企业的经营效益有很大影响。 工艺设计是依据冷 间设备负荷大小及冷间性质，进行设计选型计算的。此设计的制冷工艺设计是按 冷库制冷设计手册和部分经验值设计的。6制冷系统管道设计制冷系统管道设计是用经过计算选定管道，根据各管段的设计要求，将制 冷机，各种制冷设备及阀门等部件合理的连接起来组成制冷系统的设计，一个制冷系统是否具备良好的制冷性能，运转是否稳定安全，在很大程度上取决于制冷 系统的管道设计。此设计采用经验值