500吨小型冷库设计.doc

1、湖南现代物流职业技术学院湖南现代物流职业技术学院 毕 毕毕 业业 设设 计计 题 目：猪肉类冷库制冷工程设计 专 业： 物工专业 班 级： 物工 0903 班 学生姓名： 肖红斌 指导老师： 陈进军 2011 年 12 月 1 日 摘摘 要要 本设计为猪肉冷库制冷工程设计，本建筑包括两个冻结间、三个冻结物冷 藏间。本次设计的主要内容包括：制冷系统方案的确定、冷负荷的计算、设备 选型、制冷系统的布置。结合建筑结构特点和使用功能，通过方案比较，在冷 负荷计算的基础上，选择了双级压缩制冷系统，根据制冷系统方案的设计，进 行辅助设备的选型。其次本设计介绍了机房及库房设备的布置，管线的布置及 走向，管材

2、、管径等。最后对制冷系统的试压、试漏、及管道的保温问题做了 简单说明。 关键词关键词：制冷系统、活塞式压缩机、冷负荷 目录目录 1 1 工程概况及原始材料工程概况及原始材料.1 1.1 设计目的.1 1.2 工程概况.1 1.2.1 冷库设计条件 .1 1.2.2 冷库围护结构的传热系数计算 .2 1.2.3 维护结构传热面积 f 的确定 .7 2 2 冷负荷计算冷负荷计算.9 2.1 维护结构传热引起的耗冷量 q1.9 2.2 食品冷加工耗冷量 q2 的计算 .10 2.3 通风换气的耗冷量 q3 的计算 .12 2.4 电动机运转耗冷量 q4 的计算 .12 2.5 操作耗冷量 q5 的计

3、算 .12 2.6 耗冷量的汇总 .14 2.6.1 冷间冷却设备负荷计算 .14 2.6.2 机械负荷 qj 计算 .15 2.6.3冷库耗冷量估算 .16 3 3 制冷系统方案的确定制冷系统方案的确定.18 3.1 确定制冷系统方案的原则.18 3.2 确定制冷系统方案的主要内容.18 3.3 冷库制冷系统的确定选择 .19 3.3.1 制冷剂种类确定.19 3.3.2 制冷系统供液方式的确定.19 3.3.3 冷间冷却方式的确定.21 3.3.4 制冷系统供冷方式的确定.22 3.3.5 蒸发温度的确定.22 3.3.6 过热度的确定 .22 3.3.7 冷凝温度的确定.22 3.3.8

4、 过冷度的确定 .23 3.3.9 蒸发器除霜方案的确定.23 4 4 制冷机器设备的选型制冷机器设备的选型.24 4.1 压缩机的选型计算 .24 4.1.1 选型的一般原则.24 4.1.2 计算压力比 .24 4.1.3 33蒸发回路压缩机选型.24 4.2 冷凝器的选型计算 .29 4.2.1 冷凝器的负荷 .29 4.2.2 冷凝器面积计算 .30 4.2.3 冷却水用量 .31 4.3蒸发器的选型计算.31 4.3.1 冷风机的选型计算.31 4.3.2 冻结间冷却设备选型.32 4.3.3排管的选型计算 .32 4.4 节流阀的选型 .34 5 5 辅助设备的选型辅助设备的选型.

5、35 5.1 中间冷却器的选型 .35 5.1.1中间冷却器的桶径 .35 5.1.2 蛇形盘管传热面积的计算 .35 5.2 高压贮液器的选型 .37 5.2.1 贮液器所需容积 .37 5.3 低压循环桶的选型 .39 5.3.1 低压循环桶的桶径计算 .39 5.3.2 低压循环桶容积计算.39 54 氨泵的选型计算 .41 5.4.1 氨泵的体积流量计算.41 5.4.2参数确定 .42 5.4.3 计算结果 .42 5.5 排液桶的选型计算 .42 5.6 集油器的选型计算 .44 5.7 油分离器 选型计算 .44 5.7.1 计算基础资料.44 5.7.2 参数确定 .45 5.

6、8 空气分离器 选型 .46 6 6 制冷系统管道设计制冷系统管道设计.48 6.1 系统管道和阀门的设计要求.48 6.2 系统管道的设计.48 6.2.1 管道流速要求 .48 6.2.2 蒸发器供液管的设计.48 6.2.3 吸气管道的设计 .49 6.2.4 排气管的设计.49 6.2.5 其它管道的设计.49 6.2.6 对制冷工艺管道布置要求.49 6.3 管径的确定 .49 6.3.1 回气管管径 .49 6.3.3 排气管管径 .50 6.3.4 贮液桶至调节站管径.50 6.3.5 冷凝器至贮液器管径.50 6.4 制冷设备和管道的隔热层厚度.50 7 7 结结 论论.51

7、参参考考文文献献.52 致谢致谢.53 1 1 1 工程概况及原始材料工程概况及原始材料 1.11.1 设计目的设计目的 毕业设计是工科类专业教学的重要环节之一，是对学生在校所学理论知识的全面总结 和综合检验。通过毕业设计初步了解制冷与空调技术专业的设计内容、程序和基本原则， 了解设计计算的步骤和方法，培养学生的识图和制图能力，引导学生学会查找设计规范和 设计手册，初步了解本专业的主要设备、附件及材料。参加制冷技术毕业设计的学生， 通过设计要求掌握有关冷藏库有关制冷工艺设计的内容、程序及基本原则和制冷工艺设计 计算方法并提高绘制设计图纸的能力。在设计过程中尽可能联系当前技术发展和环保要求， 参

8、照新规范进行设计，使设计达到技术、经济、运行管理的合理、可行和安全可靠。 1.21.2 工程概况工程概况 该冷库是一个单层 500t 生产性冷库，主要生产储存白条肉。采用砖墙、钢筋混凝土梁、 柱和板建成。隔热层外墙和屋顶采用聚氨酯现场发泡，冻结间内墙贴软木，地坪采用炉渣 并装设水泥通风管。该冷库主要包括冻结间、冻结物冷藏间两大部分。其主要加工环节为： 白条肉胴体进入冻结间冻结，肉胴体温度降至要求温度后进入冻结物冷藏间冷藏。 1.2.1 冷库设计条件 （1）气象和水文资料 夏季室外计算温度为+32，相对湿度为 60%，太阳辐射在北纬考虑，地下水温 30 为 20，可以是深进水，采用循环水。进水温

9、度为 25，出水温度为 30 （2） 生产能力 冷藏容量为 500t，冻结能力为 20t/日。 （3）制冷系统 采用氨直接蒸发制冷系统。冻结物冷藏间温度为-20，冻结间温度为-23 （4）冷藏库的平面布置 2 图 1-1 冷藏库的平面布置图 1.2.2 冷库围护结构的传热系数计算 主要计算外墙、内墙，阁楼层和地坪的传热系数，计算公式见资料1第三章。 热阻计算公式为 (1-1)/1,/= siii rr 传热系数 k 的计算公式为 （1-2） nw aa k 11 1 2 2 1 1 + + = 式中： - 分别是维护结构外侧和内侧的传热系数，按资料1 nw aa ,)/( 2 cmw 表 33

10、 查取； - 冷间维护结构中各层建筑材料或隔热材料的热导率,查资料 1 )/(kmw 3 1表 a-1、a-2 和表 3-5； - 冷间维护结构中各层建筑材料或隔热材料的厚度（） 。 1 m 对于墙面的对流换热系数，外墙表面取 25;内墙表面取 7kmw 2 / ；冻结间的内墙表面取 25。各冷库围护结构及其传热系kmw 2 /kmw 2 / 数的计算见下表： 表 1-1 冷库外墙围护结构及其传热系数计算表 结构层次m/ )/(/chmkcal / )/( / 2 kcalchm r = 外墙 1 外墙外表面空气热阻 w /1 250.040 2 20 厚水泥沙浆抹面 0.020.930.02

11、15 3 370 厚预制混凝土砖墙 0.370.70.5285 4 20 厚水泥沙浆抹面 0.020.930.040 5 冷底子油一道 - 6 二毡三油 油毡 沥青 0.04 0.006 0.15 0.40 0.0266 0.015 7 550 厚稻壳隔热层 0.550.1513.6424 8 混合砂浆砌砖墙 0.120.70.1714 9 20 厚水泥沙浆抹面 0.020.930.0215 外墙内表面空气热阻 n a/1 70.1428 总热阻 0 r 4.6312 10 传热系数 k 0.2159 4 表 1-2 冷库内墙围护结构及其传热系数计算表 结构层次m/ )/(/chmkcal /

12、 )/( / 2 kcalchm r = 冻结间内墙 1 内墙外表面空气热阻 w /1 250.04 2 20 厚水泥沙浆抹面 0.020.930.0215 3 混合砂浆砌砖墙 0.120.70.1714 4 20 厚水泥沙浆抹面 0.020.930.0215 5 150 厚软木隔热层 0.150.072.1428 6 二毡三油 油毡 沥青 0.04 0.006 0.15 0.40 0.0266 0.015 7 20 厚水泥沙浆抹面 0.020.930.0215 内墙内表面空气热阻 n a/1 70.1428 总热阻 0 r 2.60315 8 传热系数 k 0.3841 5 表 1-3 冷库

13、屋顶围护结构及其传热系数计算表 结构层次m/ )/(/chmkcal / )/( / 2 kcalchm r = 屋顶 1 外表面空气热阻 w /1 250.040 2 40 厚预制混凝土板 0.041.10.0363 3 二毡三油 油毡 沥青 0.04 0.006 0.15 0.40 0.0266 0.015 4 20 厚水泥沙浆找平层 0.020.80.025 5 30 厚钢筋混凝土屋盖 0.031.350.0222 6 1100 厚稻壳隔热层 1.10.138.4615 7 250 厚钢筋混凝土板 0.251.350.1851 8 内表面空气热阻 冷藏间 冻结间 n a/1 7 25 0

14、.1428 0.04 9 总热阻 0 r冷藏间 冻结间 8.9545 8.8517 10 传热系数 k冷藏间 冻结间 0.1117 0.113 6 表 1-4 冷库地坪围护结构及其传热系数计算表 结构层次m/ )/(/chmkcal / )/( / 2 kcalchm r = 地坪 1 60 厚细石钢筋混凝土面层 0.061.350.0444 2 15 厚水泥沙浆抹面层 0.150.80.0187 3 一毡二油 油毡 沥青 0.002 0.003 0.15 0.4 0.0133 0.0075 4 20 厚水泥沙浆抹面层 0.020.80.025 5 50 厚炉渣预制块 0.050.350.14

15、28 6 540 厚炉渣层 0.540.281.9285 7 15 厚水泥砂浆保护层 0.0150.800.0187 8 二毡三油 油毡 沥青 0.04 0.006 0.15 0.40 0.0266 0.015 9 20 厚水泥沙浆抹面层 0.020.80.0250 10 53 厚单层红砖干铺 0.0530.70.0757 11 400 厚干沙垫层 0.4000.50.800 12 150 厚 3:7 灰土垫层 0.150.3450.4347 13 100 厚碎石灌 50 号水泥砂浆 0.100.60.1666 内表面空气热阻 冷藏间 冻结间 n a/1 7 25 0.1428 0.04 总热

16、阻 0 r冷藏间 冻结间 3.8853 3.7823 14 传热系数 k冷藏间 冻结间 0.2573 0.2643 7 1.2.3 维护结构传热面积 f 的确定 根据资料1维护结构传热面积的计算应符合下列规定： （1）屋面、地面和外墙的长度应该自外墙外表面至外墙外表面或外墙外表面至内墙中 或内墙中至内墙中计算； （2）楼板和内墙长、宽度应自外墙内表面至外墙内表面或外墙内表面至内墙中或内墙 中至内墙中计算； （3）外墙的高度：地下室或底层，应自地坪的隔热层下表面至上层楼面计算； （4）内墙的高度：地下室或底层和中间层，应自该层地面、楼面至上层楼面计算；顶 层应自该层楼面至顶部隔热层下表面计算。

17、冷库围护结构的传热面积如下表： 表 1-5 冷库围护结构的传热面积表 传热面积传热面积计算部位 长/m高/m面积 2 m 计算部位 长/m高/m面积 2 m 1356514.4572 1356514.4572 24512027.65138 241331227.614.4397.44 no.1 东墙 西墙 北墙 屋顶 地坪 2413312 no.4 北墙 南墙 西墙 屋顶 地坪 27.614.4397.44 14.657327.65138 14.657314.4572 2414.6350.414.4572 2414.6350.427.614.4397.44 no.2 东墙 西墙 屋顶 地坪 no

18、.5 东墙 南墙 北墙 屋顶 地坪 27.614.4397.44 13.8569 no.3 东墙 西墙 13.8569 8 245120 2413.8331.2 南墙 屋顶 地坪 2413.8331.2 9 2 2 冷负荷计算冷负荷计算 2.12.1 维护结构传热引起的耗冷量维护结构传热引起的耗冷量 q1q1 根据资料1，因维护结构传热引起的耗冷量应按下列公式计算： (2-1)( 1nw ttkfaq 式中： - 维护结构传热系数；k)/( 2 cmw - 维护结构传热面积（） ；f 2 m - 维护结构两侧温差修正系数；a 错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。- 维护结构外侧计算温度（错

19、误！未找到引用源。错误！未找到引用源。 ） ； w tc - 维护结构内侧计算温度（） 。 n tc 表 2-1 q1 的计算表 冷间 序号 墙体 方向 计算公式:)( nw ttkfq w t n twq/ 东墙 0.2159651.0532-(-20)32-20766.2291 北墙 0.21591201.0532-(-20)32-201414.557 西墙 0.215965132-(-20)32-20729.742 屋顶 0.11173121.232-(-20)32-202174.665 地坪 0.25733120.730-(-20)30-202809.716 no.1 此间合计 727

20、7.934 东墙 0.2159731.0532-(-20)32-20860.5342 西墙 0.215973132-(-20)32-20819.5564 屋顶 0.1117350.41.232-(-20)32-202442.316 no.2 地坪 0.2573350.40.730-(-20)30-203155.527 10 此间合计 7277.934 东墙 0.2159691.0532-(-20)32-20813.3817 西墙 0.215969132-(-20)32-20774.6492 南墙 0.21591201.0532-(-20)32-201414.557 屋顶 0.1117331.2

21、1.232-(-20)32-202308.49 地坪 0.2573331.20.730-(-20)30-202982.622 no.3 此间合计 8293.72 南墙 0.2159721.0532-(-23)32-23 897.7122 西墙 0.21591381.0532-(-23)32-231720.715 北墙 0.2159721.0532-(-23)32-23897.7122 屋顶 0.1117397.441.232-(-23)32-23 2930.007 地坪 0.2643397.440.730-(-23)30-23 3897.11 no.4 此间合计 10343.16 东墙 0.2

22、159138132-(-23)32-23 1638.681 南墙 0.2159721.0532-(-23)32-23 897.7122 北墙 0.2159721.0532-(-23)32-23897.7122 屋顶 0.1117397.441.232-(-23)30-232930.007 地坪 0.2643397.440.730-(-23)30-23 3897.11 no.5 此间合计 10261.22 2.22.2 食品冷加工耗冷量食品冷加工耗冷量 q2q2 的计算的计算 根据资料1货物放热量计算公式如下： (2-2) t cbttgb t hhg qqq ba )()( 2121 222

23、11 式中： - 货物热量(w)； a q2 - 包装材料和运载工具的热量（w） ； b q2 -冷间的每日进货量（kg） ；g - 货物进入冷间初始温度时的比焓（错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。 ）,查资 1 hkgkj / 料1表 a-3； - 货物在冷间内终止降温时的比焓（） ，查资料1表 a-3； 2 hkgkj / - 货物冷却时间（h） ，对冷藏间取 24 h，对冷却间、冻结间取设计冷加工时t 间； - 货物包装材料或运载工具重量系数，查资料1表 3-12；b - 货物包装材料或运载工具的比热容，查资料1表 3- b c)/(ckgkj 14； - 货物包装材料或运载工具进

24、入冷间时的温度（） ； 1 tc - 货物包装材料或运载工具在冷间内终止降温时的温度，一般为该冷间的设计 2 t 温度（） 。c （1（ 由于冷藏间属于生产性冷库，进入冷藏间储存时的耗冷量，要按每昼夜冻结能力比 例摊入于各冷藏间内。该库有二间冻结间，每间冻结能力为 6.5t/日，共 13t/日.三间冷藏 间按比例摊分，每间进货量为 6.5t/日。冻结食品为猪肉。 （2（ 冻结间：食品在冻结间的温度按32计算，经过 20h 以后的温度为-15。食品c c 的冻结加工量为 6.5t/日，即 g=6500/日。 食品在冻结前后的焓值查资料1附表 a-3 可得：308.7kj/,12.2kj/，= 1

25、 h= 2 h =1,t=20.nh kw nt hhg q77.26 3600201 ) 2 . 12 7 . 308(6500)( 21 1 . 2 12 （3（ 冷藏间：进货量为 19.5t/日，食品入库前地温度为-15，经冷藏 24后达到-20c h 。c g=19500/日，食品前后的焓值查资料1附表 a-3 可得：12.2，0kg= 1 hkgkj /= 2 h ，t=24。kgkj /h kw nt hhg q75 . 2 3600201 )0 2 . 12(19500)( 21 1 . 2 2.32.3 通风换气的耗冷量通风换气的耗冷量 q3q3 的计算的计算 由资料1, 通风

26、换气热量只适用于贮存有呼吸的食品的冷藏间,因为本库生产货物 为猪肉，冷间又无操作工人长期停留操作，所以可以忽略不计。 3 q 2.42.4 电动机运转耗冷量电动机运转耗冷量 q4q4 的计算的计算 由资料1, 电动机运转热量应按下式计算： (2-3) 4 q 式中:- 电动机运转热量（） ； 4 qkw - 电动机额定功率（） ；kw - 热转化系数，电动机在冷间时应取 1，电动机在冷间外应取 0.75； - 电动机运转时间系数，对冷风机配用的电动机取 1，对冷间其他设备配用的 电动机可按实际情况取值，一般可按昼夜操作 8h 计，则33 . 0 24/8 冻结间：4 号、5 号、6 号冻结间电

27、动机的运行耗冷量相同：冷风机使用的电动机有两 台，每台功率为 2.2kw，电动机运转耗冷量为 kwq4 . 41122 . 2 4 冻结物冷藏间：此间无风机，所以该项耗冷量=0。 4 q 13 2.52.5 操作耗冷量操作耗冷量 q5q5 的计算的计算 由资料1, 操作热量可按下式计算： 5 q （2-4) rr nnw dcba qn mrhhvn fqqqqq 24 3 360024 )( 5555 式中 - 照明热量（） ； a q5w - 开门热（） ，当冷间的冷藏门超过两樘时，应按两樘门的开门热计算； b q5w - 操作人员热量（） ； c q5w - 每平方米地板面积照明热量，冷

28、藏间可取,操作人员长时 d q 2 /3 . 28 . 1mw 间停留的加工时间、包装间等可取 2 /8 . 5mw - 冷间地板面积（） ；f 2 m - 每日开门换气系数，查资料1图 3-3，取 2；n - 冷间内公称容积（） ；v 2 m - 冷间内、外空气的含热量（）,查资料1表 a-5； nw hh ,kgkj / - 空气幕效率修正系数，可取 0.5，如不设空气幕时，则取 1；m 24- 每日小时数（h） ； - 冷间空气密度（） ，查资料1 表 a-6 ； n r 3 /mkg 3/24- 每日操作时间系数，按每日操作 3h 计； - 操作人员数，查资料1表 3-15，可按冷间内

29、公称容积 250增加一人； r n 2 m - 每个操作人员产生的热量（） ，冷间设计温度高于或等于-5时取 r qhw /c 279，冷间设计温度低于-5时取 419。hw /c hw / 14 注： 冷却间、冻结间不计算该项负荷。 表 2-2 各冷间经营操作耗冷量 参数 冷间 d q fnv w h n h m n r r n r q )( 5 w q no.1 冷藏间 23122156078.29-18.970.51.3956419940.7 no.2 冷藏间 2350.42175278.29-18.970.51.39574191070.2 no.3 冷藏间 2331.22165678.

30、29-18.970.51.3956419979.2 2.62.6 耗冷量的汇总耗冷量的汇总 2.6.1 冷间冷却设备负荷计算 由资料1,冷间冷却设备负荷应按下式计算： （2-5） 54321 qqqpqqqq 式中 - 冷间冷却设备负荷（） ； q qw - 维护结构传热量（） ； 1 qw - 货物热量（） ； 2 qw - 通风换气热量（） ； 3 qw - 电动机运转热量（） ； 4 qw - 操作热量（） ； 5 qw - 负荷系数，冷却间和冻结间得到负荷系数取应取 1.3，其他冷间取pp 1。 15 表 2-3 库房冷却设备的总负荷 冷间类别 kwq1kwq2kwq3 kwq4 kw

31、q5kwqq no.1 冷藏间 7.27792.750.94110.9689 no.2 冷藏间 7.27792.751.0711.0979 no.3 冷藏间 8.29372.750.97912.0227 no.4 冻结间 10.34326.774.449.544 no.5 冻结间 10.261226.774.4-49.4622 总计 133.0957 2.6.2 机械负荷计算 j q 由资料1,机械负荷应分别根据不同的蒸发温度按下式计算： (2-6) rqnqnqnqnqnqj)( 5544332211 式中 - 机械负荷（w） ； j q - 维护结构传热量的季节修正系数，查资料1表 3-1

32、7，取 1； 1 n 1 n - 货物热量的机械负荷折减系数，查资料1，冷加工间和其他冷间取 2 n 2 n 1，冻结物冷藏间为 7000以下取 0.5； 2 n 3 m - 同期换气系数，一般取（同时最大换气量与全库每日总换气量的 3 n0 . 15 . 0 比值大时取大值） ； - 冷间用的电动机同期运转系数，对冷却间和冻结间中的冷风机取 1，其余 4 n 查资料1表 3-18，取 1； 4 n - 冷间同期操作系数，查资料1表 3-18，取 0.5； 5 n 5 n 16 r- 制冷装置和管道等冷损耗补偿系数，一般直接冷却系统取 1.07，间接冷却系 统取 1.12，本系统采用直冷，r

33、取 1.07。 由公式 2-6 计算，结果如下： 表 2-4 机械负荷汇总 参数 蒸发温度 11q n （kw） 22q n （kw） 33q n （kw） 44q n （kw） 55q n （kw） r j q （kw） -30 c 22.8495 4.125- 1.495 1.0730.462 -33 c 20.6042 53.54 - 8.8 -1.0788.750 此项合计 119.213 2.6.3冷库耗冷量估算 表 2-5 冻结每吨肉类食品的耗冷量估算表 肉类降温情况单位耗冷量/()tw /序 号 库房温度/ c 入库时/ c 出库时/ c 冻结加工时间 /h 1 冷却设备负 荷

34、机械负荷 1-23+4-152053004500 2-23+12-151282006900 3-23+35-152076005800 4-30+4-151194007500 5-30-10-181667005400 指一次冻结（指肉类不经过冷却） ，氨系统直接用低于-33的蒸发温度。 1 c 注：本表内冷却设备负荷已经包括货物热流量系数 p 的数值，机械负荷已经包括总管道等 7%的冷损耗系数。 17 冻结间日进货量为 6.5 ，经上表查得：冷却设备负荷为 76006.5=49400tw 机械负荷为 58006.5=37700w 冻结物冷藏间日进货量为 20 ，经查得：冷却设备负荷为 67002

35、0=134000tw 机械负荷为 540020=10800w 经估算:库房的冷却设备负荷为 13400+49400=183.4133.0957kwkw 库房的机械负荷为 108000+37700=145.7119.213kwkw 由上所得，负荷要求。 18 3 3 制冷系统方案的确定制冷系统方案的确定 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。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。 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

36、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。 3 3. .1 1 确确定定制制冷冷系系统统方方案案的的原原则则 (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 3. .2 2 确确定定制制冷冷系系统统方方案案的的主主要要内内容容 (1)制冷剂种类确定； (2)制冷系统供液方式的确定； (3

37、)冷间冷却方式的确定； (4)制冷系统供冷方式的确定； (5)蒸发温度的确定； (6)过热度的确定； (7)冷凝温度的确定； (8)过冷度的确定； (9)制冷系统自控方案确定； 19 (10)蒸发器除霜方案确定。 3.33.3 冷库制冷系统的确定选择冷库制冷系统的确定选择 3.3.1 制冷剂种类确定 目前，作为制冷剂的物质大约有几十种，但常用的不过十几种，用于食品冷藏 的制冷剂也就几种，其主要有氨和氟利昂。 氨是目前应用最为广泛的一种制冷剂，主要用于制冰和冷藏制冷。氨作为制冷 剂其优点是单位容积制冷量大；蒸发压力和冷凝压力适中；氨黏度小，流动阻力小， 传热性能好，对钢铁不产生腐蚀作用；氨易溶于

38、水，系统不易发生“冰塞 ” 现象；氨价格便宜，容易购买。 氨的主要缺点是对人体有较大的毒性。氨蒸气无色，具有强烈的刺激性臭味， 刺激人的眼睛与呼吸器官。 氨易燃易爆，当空气中氨的体积分数达16%25%时可引起爆炸，达到 11%14%时即可点燃。因此，车间内的工作区里氨蒸气浓度不得超过20 。 3 mmg 氨几乎不溶于油，如果润滑油进入换热设备，在换热设备的传热面上会形成油 膜，影响其传热效果。因此，在氨制冷系统中必须设置油分离器。此外，在运行中 润滑油还会积存在冷凝器、贮液器和蒸发器等设备的下部，下部有排油装置，应定 期排油。 氟利昂制冷剂种类很多，性能各异，但有其共同特点。氟利昂制冷剂所具有

39、的 优点是无毒，无臭，不易燃烧，对金属不腐蚀，绝热指数小，因此排气温度低；具 有较大的分子量，适用于离心式制冷压缩机。其缺点是部分制冷剂的单位容积制冷 量小，制冷剂的循环量较大；密度大,流动阻力大；含有氯原子的氟利昂遇明火 时会分解出有毒气体；放热系数底；价格高，易于泄露而不易发现。 氟利昂的价格较高，所以通常主要用于有严格的卫生、安全要求的场合。 总上所述，由于本次设计中冷藏库制冷系统制冷量较大，从经济的角度考虑， 国内大中型冷库都采用氨为工质，且技术也较为成熟，因此本设计中也采用 氨为制冷剂 。 3.3.2 制冷系统供液方式的确定 20 蒸气压缩机制冷系统根据向蒸发器供液的方式不同可分为直

40、接供液、重力供液、 液泵供液三种。 (1）直接供液方式 直接供液是指制冷剂液体通过膨胀阀直接向蒸发器供液，而不经过其他设备的 制冷系统，又称直接膨胀供液系统。 直接供液方式的特点是： 经过节流膨胀后的制冷剂，处于气液两相混合状态，两相流体在多路蒸发 1 器管路中，不能按设计要求均匀地分配。 高压制冷剂液体，经节流膨胀后，产生大量闪发气体，这些气体进入蒸发 2 器不仅没有制冷，而且会使蒸发器的传热效果降低。 采用直接节流供液的蒸发器通常为单一通道，蒸发器盘管的长度受到限制， 3 不能大长，不然沿程阻力引起的蒸发器内压力降太大，会影响蒸发器的正常工作。 为了简化制冷装置，便于操作管理，直接供液系统

41、一般采用压缩冷凝机组 4 为宜 (2）重力供液方式 重力供液是利用制冷剂液柱的重力来向蒸发器供液。这种系统是将经过膨胀阀 的制冷剂先经过氨液分离器，将其中氨蒸气分离后，使氨液借助于氨液分离器的液 面和蒸发器的液面之间的液位差作为动力，达到向蒸发器供液的目的。这种供液方 式的特点是： 高压制冷剂经过膨胀阀节流后将产生闪发气体，在氨液分离器里被分离出 1 来，这样供给蒸发器的液体不再是气液两相的混合体，从而提高了蒸发器传热面积 的利用率，也为并联的蒸发器能均匀供液提供了条件。 由氨液分离器向并联的各组蒸发器供液时，可以用调节阀的开启度调节各 2 蒸发器的进液量，容易实现蒸发器的供液均匀。 当蒸发器

42、负荷有较大变动时，很容易使回气带液滴。 3 重力供液是靠液位差为动力，蒸发压力受静液柱的影响，蒸发器管线约长， 4 阻力损失越大，其影响越大。 利用液柱的重力供液，动力较小，使蒸发器内与制冷剂一起进入的润滑油 5 很难排出，致使传热表面形成油膜，降低了制冷。 重力供液的氨液分离器要超过蒸发器一定高度，使氨液分离器与蒸发器之间 6 21 的静液柱压力差足以克服制冷剂的流动阻力。 (3）液泵供液方式 液泵供液是指制冷系统借助液泵来向蒸发器供液。也称液泵强制循环。这种供 液方式的特点是： 这种供液方式送入蒸发器的液量为实际蒸发量的36 倍，管壁润湿 1 良好，传热增强，因而能使蒸发器发挥更大的制冷性

43、能。 供液量充分，回流过热度小，可以提高压缩的效率，提高制冷循环的制冷 2 系数。 重力供液常用的氨液分离器、排液桶等辅助设备，可以被低压循环贮液器 3 所取代，以简化系统，操作简单便利。 液泵的设置将使制冷系统的动力消耗增加1%1.5%左右，同时要增加 4 泵的维护检修工作。 综上所述， 液泵 供液比其他供液方式优越的多，它具有制冷装置效率高、安 全性好、便与操作管理及易于实现自动化控制等特点，因此，本设计中采用 氨泵供液 。 3.3.3 冷间冷却方式的确定 库房冷却设备主要是蒸发器，即墙、顶盘管、搁架式盘管、冷风机等。 冷却设备是冷库的重要吸热设备，应根据冷藏间性质、贮藏食物种类、库温要

44、求、供液方式以及冷加工的特点进行选择，以满足库房降温速度、食品冷加工速度 及冷藏质量的要求。 (1) 冷却设备选型的原则为： 冷却间、冻结间和冷却物冷藏间的冷却设备采用冷风机。 1 冻结盘装、箱装或听装食品时，可采用搁架式排管或平板冻结器等冻结设 2 备。 冻结物冷藏间采用墙排管、顶排管等冷却设备；当食品有良好的包装时， 3 可采用冷风机。 储冰间采用分散均匀满布的方式设置顶排管。 4 对于包装间，当室温底于5时采用墙排管；室温高于5时宜采 5 用冷风机。 22 冷却设备的计算温差应根据减少食品干耗、提高制冷效率，节省能源等， 6 通过技术经济比较确定，一般为10。 故在本次设计中，冻结间采用

45、吊顶式冷风机冷却，冻结物冷藏间采用单层光 滑蛇形顶排管冷却。 3.3.4 制冷系统供冷方式的确定 制冷系统的供冷方式由集中式供冷和分散式供冷。 本次设计中采用集中供冷式，这种供冷方式管路简单实用，系统操作方便， 利于管理。 3.3.5 蒸发温度的确定 r717 作制冷剂，在氨直接冷却系统中，蒸发温度一般比冷间温度低 10 度左右。 冻结间： ct 331023 0 在采用排管为蒸发系统的冷藏间中，蒸发温度比冷藏间温度低 10.c 冻结物冷藏间： ct 301020 0 本次设计中系统采用一个蒸发回路，-33回路 0 t 3.3.6 过热度的确定 由于吸入管周围空气温度的影响，压缩机吸入气体的温

46、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，氨压缩机吸气温度比蒸发温 度高 58。本设计中取5，故回路的吸气温度分别为28. 3.3.7 冷凝温度的确定 冷凝温度是指制冷剂在冷凝器中液化时的温度，它的确定与冷凝器的结构形式 和所采用的冷却介质有关。 冷凝器进水温度 25 1 tc 选用立式冷凝器 25+5=30 =+=ctt )64( 12 算术平均温差一般为 57，冷却水进出口温差较大时取最大值 m t 23 ctm 7 c tt tt ml 5 . 34 2 3025 7 2 21 , = + += + += 3.3.8 过冷度的确定 过冷温度是指在冷凝压力下，其

47、温度低于冷凝温度，过冷温度比冷凝温 k p 度低 35。根据本系统的特点，过冷度取4,故过冷温度为30.5。 3.3.9 蒸发器除霜方案的确定 在冷库中由于蒸发设备的表面温度低于室内空气的露点温度，食品和空气中的 水分就会在设备表面凝结。由于设备表面温度低于冰点，所以，管子外表面会结成 霜层。这种霜层的存在会使蒸发设备的传热系数减小，这样会导致制冷量降低，无 谓的耗电量增加。因此，为了确保制冷效果，应当定期将蒸发设备表面的霜层除去。 除霜的方法有两种：一种是采用专门的器具进行除霜，这种方法叫“扫 霜” ；另一种方法是利用高压高温的氨蒸气通过蒸发设备，使蒸发设备外的霜层受 热融化而自行脱落，这种

48、方法称为“冲霜 ” 。在冷库制冷系统中冲霜所采用的高 温高压过热蒸气，大多数是从氨液分离器后的排气管上引出的，因为该处的排气温 度较高，含油量少，这样可以缩短冲霜时间和减少油对蒸发排管的污染。在 本设计中，冻结物冷藏间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热氨融霜的方法。 24 4 4 制冷机器设备的选型制冷机器设备的选型 4.14.1 压缩机的选型计算压缩机的选型计算 4.1.1 选型的一般原则 (1) 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，但机器总台数不宜少于2 台； (2) 同一机房内选配的压缩机应尽量在两个系列以内，以便

49、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； (3) 压缩机总制冷量以满足生产要求为准，不考虑备用机； (4) 所选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。 (5) 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。 4.1.2 计算压力比 （1） 蒸发回路的确定 查 r717 饱和性质表 ctl 5 . 34mpapl331425. 1= 查 r717 饱和性质表 ctz 33mpapz103125 . 0 = 查 r717 饱和性质表 ctz 30mpapz11946 . 0 = 891.12 103125 . 0 331425.

50、 1 = z l p p 8=15.11 11946. 0 331425 . 1 z l p p 压力比均大于 8，所以选双级压缩 根据资料1，选择的蒸发回路ctz 33 4.1.3 33蒸发回路压缩机选型 （1） 确定最佳中间温度 ccttt zlzj 336 . 04 . 0 25 （2） 以假定两个中间温度ctzj 5 （-3）-5=-8 = 1zj t (-3)+5=2= 2zj t （3） 确定过冷温度、吸气温度 过冷温度： , cctg 3)58( 1 cctg 7)52( 2 吸气温度由资料1查表 2-17，得 ctx 21 （4） 双级压缩压焓图 图 4-1 双级压缩压焓图 由

51、资料1,查 r717 的压焓图，各状态点的参数如下： 表 4-1 双级压缩各状态点的参数 参 数 中间温度 1 h 2 h 2 v 3 h 4 h 4 v 5 h 6 h 87/h h -8c 1415.31444.11.21593.41450.40.391659361.5186.5 26 3 h 4 h 4 v 5 h 7 h 8 h 2 c 1653.61462.60.271605.5233.6233.6 由资料1,查中间温度下高、低压级压缩机得到输气系数 ctzj 8 1 mpapzj31. 0 1 81 . 0 1 d 76 . 0 1 g ctzj 2 2 mpapzj45 . 0

52、2 73 . 0 2 d 84 . 0 2 g （5） 根据以上确定的状态参数进行试算，得出两组数据 表 4-2 双级压缩试算结果 假定中间温度c 计算项目 ctzj 8 1 ctzj 2 2 低压级氨循环量 hkggd/ / 27.349 ) 5 . 18625.1415( 8 . 429166 ) 3600 ( 81 1 hh q gd j 21.363 )65.23325.1415( 8 . 429166 ) 3600 ( 81 2 hh q g j d 高压级氨循环量 hkggg/ / 27.451 ) 56.36138.1450 5 . 18631.1593 (27.349 )( 6

53、4 73 11 hh hh gg dg 41.468 ) 56.36165.1462 65.23365.1653 (21.363 )( 64 73 22 hh hh gg dg 低压级的理论输气 量)/( 3 hmqvd 44.517 81 . 0 2 . 127.349 1 21 1 d d vd vg q 06.597 73 . 0 2 . 121.363 2 22 2 d d vd vg q 27 高压级的理论输气 量)/( 3 hmqvg 57.231 76 . 0 39 . 0 27.451 1 41 1 g g vg vg q 56.150 84 . 0 27 . 0 41.468

54、 2 42 2 g g vg vg q 理论输气量之比 23 . 2 57.231 44.517 1 1 1 vg vd q q 97 . 3 56.150 06.597 2 2 2 vg vd q q （6） 以中间温度为纵坐标，以气缸容积比为横坐标，在坐标图中确定两个点（2.23，-8） ， （3.97，2） 列方程， baxy ba 23 . 2 8 1 ba 97. 32 2 解方程，得 12 75 . 5 =a83.20b 确定中间温度为 -3 所以 - )83.20(57 . 5 3x 求得 1 . 3x 所以低高压级压缩机气缸容积比 3.1 （7） 将估算的参数核对 cy 3)8

55、3.20(1 . 375 . 5 双级压缩的中间温度为-3,所对应的,参照c 1 . 3/ vgvd qq 的范围，查资料 3，选hmqvd/06.59744.517 3 hmqvg/57.23156.150 3 用冰山集团生产 170 系列型号为 4asj17 型压缩机作为低压级, ,选用hmqvd/83.548 3 冰山集团生产 100 系列型号为 t810ca 型压缩机作为高压级 。hmqvd/8 .172 3 （8） 校核选配的低压压缩机的制冷量 28 根据-30，,，ctz 30c ctl 5 . 34ctzj 3ctg 253ctx 21 根据制冷循环压焓图，查取有关状态参数及压缩

56、机的输气系数，校核选配的低压级压 缩机的制冷量。相关参数如下： j q 1415.25，1444.13，1667，1460= 1 hkgkj /= 2 hkgkj /= 3 hkgkj /= 4 h ，1618 361.56 kgkj /= 5 hkgkj /= 6 hkgkj / 212.56，1.2，,=0.77， 87 hhkgkj /=v d hmqvd/83.548 3 hkjhh v q q dvd j /41.423137)56.21225.1415( 2 . 1 77 . 0 83.548 )( 81 2 423137.41=119.53119.213,因此选型是合适的。= j

57、 qhkj /hkw /= j qhkw / 压缩机主要技术参数如下： 表 4-3 170 系列 4asj17 主要技术参数 制冷量能量调节范围形式 气缸数 高/低 气缸直径活塞行程额定转速 81.4kw 0,1：2 1：1 开启式 2/4170 mm140 mm 720 min/r 机组外形尺寸/mm 额定功 率 压缩机吸气管 高/低 长宽高 冷却水接管 /mm 压缩机排气管 高 / 低 90 kwdn65/dn100267015801565dn20dn65/ dn80 润滑油充灌量 kg机组运行重量 kg电源冷却水耗量 404227 三相 380 v 50 hz 1.5 hm / 3 29

58、 表 4-4 100 系列 t810ca 主要技术参数 制冷量能量调节范围形式 气缸数 高/低 气缸直径活塞行程额定转速 47.6/4 3.5kw 0,1：3,1:2 1：1 开启式 2/6100mm100 mm 1440 min/r 机组外形尺寸/mm 额定功 率 压缩机吸气管 高/低 长宽高 冷却水接管 /mm 压缩机排气管 高 / 低 55 kwdn65/dn80214211701126dn15dn50/ dn65 润滑油充灌量 kg机组运行重量 kg电源冷却水耗量 201770 三相 380 v 50 hz 2.0 hm / 3 4.24.2 冷凝器的选型计算冷凝器的选型计算 （选用立

59、式冷凝器）（选用立式冷凝器） 4.2.1 冷凝器的负荷 由资料1,双级压缩冷凝负荷应按下式计算： (4-1) 6 . 3 )( 65 hhg q g k 式中 - 双级压缩冷凝负荷（） ； k qw - 高压级制冷剂循环量()； g ghkg / - 等熵压缩后高压级排气的比焓（） ，由上面资料得 1618 ； 5 hkgkj / - 冷凝压力下制冷剂饱和液体的比焓（） ，由上面资料得 361.56 。 6 hkgkj / 由选压缩机的参数可求得 8 . 356 56.21225.1415 8 . 429166 3600 81 hh q g j d hkg / 30 hkg hh hh gg

60、dg /44.472 56.3611460 56.2121667 8 . 356)( 6 73 ww hhg q g k 81.164886 6 . 3 )56.3611618(44.472 6 . 3 )( 65 4.2.2 冷凝器面积计算 由资料1,冷凝器面积应按下式计算 (4-2) f k m k k q q tk q f= 1 . 1 式中 - 冷凝器面积（） ； k f 2 m - 冷凝器负荷（） ； k qw - 冷凝器单位面积热负荷（） ，查表 4-15，取 3500 ； f q 2 /mw 2 /mw - 冷凝器的传热系数；k)/( 2 cmw - 对数平均温(） 。 m tc