冷库课程设计

1、小型氨系统制冷工艺设计一个单层500t生产性冷藏库，采用砖墙、钢筋混凝土梁、柱和板建成。隔热层外墙和阁楼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。整个制冷系统设计计算如下：1.1.设计条件1.气象和水文资料地点：杭州夏季室外计算温度+32，相对湿度80%，太阳辐射按北纬30°，地下水温为20，可以设置深井水，采用循环水。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。冷藏间温度为-18，冻结间温度为-23。4.冷藏库的平面布置冷藏库的平面布置如图1-1所示。1.2设计计算整个制冷系统的设计计算是在冷库的平面立面和具体的

2、建筑结构和围护结构确定之后进行的。首先计算冷库的耗冷量，然后计算制冷机器和设计。计算出程序如下：1.冷库维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，计算公式如下：热阻的计算公式为：传热系数的计算公式为 对于墙面的对流换热系数，外墙表面取 29W/m2K；内墙表面取8W/m2K；冻结间的内墙表面取29W/m2K。各冷库维护结构及其传热系数的计算见表1-1。 2.冷库耗冷量的计算 （1）冷库围护结构传热引起耗冷量 按计算围护结构传热面积原则计算各库房围护结构的传热面积，然后计算耗冷量。 1）冷库围护结构的传热面积。 冷库围护结构的传热面积计算见表1-2.表1-1 冷库围护结构

3、及其传热系数的计算结构层次外墙1外墙外表面空气热阻250.040220mm厚水泥砂浆抹面0.020.80.0.0253370mm厚水泥砂浆抹面0.370.700.5286420mm厚水泥砂浆抹面0.020.800.0255冷底子油一道6一毡二油 油毡 沥青00.150.40.01330.00757100mm聚氨酯隔热层0.100.0313.22588混合砂浆切砖墙0.120.700.1714920mm厚1:2.5水泥砂浆抹面0.020.800.025010外墙内表面空气热阻70.1428总热阻4.2044传热系数0.2378冻结间内墙1内墙外表面空气热阻250.040220mm厚水泥砂浆抹面0

4、.020.800.0253120mm混合砂浆切砖墙0.120.700.1714420mm厚水泥砂浆抹面0.020.800.0255冷底子油一道6一毡二油 油毡 沥青0.0020.0030.150.40.01330.00757软木隔热层0.150.062.5008一毡二油 油毡 沥青0.0020.0030.150.40.01330.0075920m厚1:2.5水泥砂浆抹面0.020.800.025010内墙内表面空气热阻70.1428总热阻2.9709传热系数0.3366屋顶阁楼层1外表面空气热阻250.040240mm厚预制混凝土板0.041.10.03633空气间层0.020.234二毡三油

5、 油毡 沥青0.0040.0060.150.40.02660.015520mm厚水泥砂浆找平层0.020.80.025630mm厚钢筋混凝土屋盖0.031.350.02227空气间层1.50.248200mm厚聚氨酯隔热层2.00.0316.45169250mm厚钢筋混凝土板0.251.350.185110内表面空气热阻 冷藏间 冻结间7250.14280.04总热阻冷藏间冻结间7.27217.3121传热系数冷藏间冻结间0.13750.1368地 坪160mm厚细石钢筋混凝土层00.061.350.0444215mm厚水泥砂浆抹面层00.0150.80.01873一毡二油 油毡 沥青00.0

6、0200.0030.150.40.01330.0075420mm厚水泥砂浆抹面层00.02 0.80.025550mm厚炉渣预制块00.050.350.14286540mm厚炉渣层00.540.281.9285715mm厚水泥砂浆保护层00.0150.800.01878二毡三油 油毡 沥青00.00400.0060.140.40.02660.0150920mm厚水泥砂浆保护层00.020.80.025010530mm厚单层红砖干铺00.0530.70.075711400mm厚干砂垫层00.4000.50.80012150mm厚3：7灰土垫层00.150.3450.434713100mm厚碎石灌

7、50号水泥砂浆00.100.60.166614内表面空气热阻 冷藏间 冻结间7250.14280.04总热阻冷藏间冻结间3.88583.7830传热系数冷藏间冻结间0.25730.2643表1-2 冷库维护结构的传热面积表计算部位传热面积计算部位传热面积长/m高/m面积/长/m高/m面积/no.1 东墙 南墙 西墙 北墙屋顶、阁楼、地坪9.18522.3709.18520.00020.0007.4907.4907.4907.4907.86068.795167.55168.795149.800157.200no.4 东墙 南墙 西墙 北墙屋顶、阁楼、地坪7.4208.0007.42010.370

8、8.0006.2906.2906.2906.2906.06046.67250.32046.67265.22748.480no.2 东墙 西墙屋顶、阁楼、地坪8.0008.00020.0007.4907.4901.72059.92059.920154.400no.5 东墙 西墙 北墙屋顶、阁楼、地坪6.0006.0008.0008.0006.2906.2906.2905.65037.74037.74050.32045.200no.3 东墙 西墙 北墙屋顶、阁楼、地坪9.1859.18522.37020.0007.4907.4907.4907.86068.79568.795167.551157.2

9、00no.6 东墙 南墙 西墙屋顶、阁楼、地坪6.95010.3706.9508.0006.2906.2906.2905.59043.71665.22743.71644.7202） 冷库围护结构的耗冷量计算见表1-3.表1-3 Q1的计算表冷间序号墙体方向计算公式：no.1东墙0.1820×68.796×0.7×31-(-18)32-18572.69南墙0.1820×167.551×1×31-(-18)32-181992.55西墙0.1820×68.796×1×31-(-18)32-18818.13阁楼层

10、0.2289×157.200×0.8×31-(-18)32-18864.68地坪0.2573×157.200×0.8×31-(-18)30-181553.46此间合并5801.51no.2东墙0.1820×59.920×0.7×31-(-18)32-18498.81西墙0.1820×59.920×1×31-(-18)32-18712.58阁楼层0.2289×154.400×0.8×31-(-18)32-18849.28地坪0.2573×

11、154.400×0.8×31-(-18)30-181525.79此间合并3586.45no.3东墙0.1820×68.796×0.7×31-(-18)32-18572.69西墙0.1820×68.796×1×31-(-18)32-18818.13北墙0.1820×167.551×0.8×31-(-18)32-181992.55阁楼层0.2289×157.200×0.8×31-(-18)32-18864.68地坪0.2573×157.200

12、5;0.8×31-(-18)30-181553.46此间合并5801.51no.4东墙0.1820×46.672×0.7×31-(-18)32-23427.37南墙0.3366×50.320×0.6×31-(-18)32-23558.94西墙0.1820×57.774×0.7×31-(-18)32-23529.03北墙0.1820×65.227×1×31-(-18)32-23853.27阁楼层0.2268×48.480×0.8×31-(

13、-18)32-23291.73地坪0.2643×48.480×0.8×31-(-18)30-23543.36此间合并3203.70no.5东墙0.1820×37.740×0.7×31-(-18)32-23345.58南墙0.3366×50.320×0.6×31-(-18)32-23558.94西墙0.1820×37.740×0.7×31-(-18)32-23345.58北墙0.1820×50.320×1×31-(-18)32-23658.26楼层

14、阁0.2268×45.200×0.8×31-(-18)32-23271.90地坪0.2643×45.200×0.8×31-(-18)30-23506.60此间合并2686.96no.6东墙0.1820×43.716×0.7×31-(-18)32-23400.30南墙0.3366×65.227×1×31-(-18)32-231207.55西墙0.1820×43.716×0.7×31-(-18)32-23400.30北墙0.1820×50.

15、320×0.6×31-(-18)32-23394.95阁楼层0.2268×44.720×0.8×31-(-18)32-23269.10地坪0.2643×44.720×0.8×31-(-18)30-23501.22此间合计3173.43注：公式中，为传热系数，为传热面积，为温差修正系数，为室外温度，为室内温度。（2）食品冷加工的耗冷量冻结间进行食品冷加工的耗冷量按第三章的计算公式计算。由于冷藏间属于生产性冷库，进入冷藏间贮存时的耗冷量，要按每昼夜冻结能力比例摊入于各冷藏间内。该库有三间冻结间，每间冻结能力为6.5t/

16、日，共19.5 t/日。三间冷藏间按比例摊分，每间进货量为6.5 t/日。假设冻结的食品为猪肉。1）冻结间：食品在冻结间的温度按+35计算，经过20h后的温度为-15。食品的冻结加工量为6.5 t/日，即6500kg/日。食品在冻结前后的焓值查附表可得；，。 2）冻结物冷藏间：进货量为19.5 t/日，食品入库前的温度为-15，经冷藏24h后达-18。,食品前后的焓值查附表3得：，T=24h。 （3）通风换气的耗冷量 这个冷库没有需要换气的库房，因而没有通风换气的耗冷量。所以。 （4）经营操作耗冷量 计算公式为 1号冻结物冷藏间。库房面积。照明耗冷量：每平方米地板面积照明热量。开门耗冷量：在建

17、筑上采用常温穿堂。查表得杭州地区（接近30°纬度），库内温度-20、500t冷库的开门耗冷量数值为4489W。按使用系数摊入，冻结间约为638.6W，冻结物冷藏间约为893.2W。操作工人耗冷量：进入冷库操作的同期人数，查表得，单位时间内产生的热量，每天进库3h。 2号冻结物冷藏间。库房面积。其余各量与上相同。 3号冻结物冷藏间与1号冻结物冷藏间相同，均为1459.28W。 4号、5、6号冻结间的经营操作耗冷量 （5）电机运行耗冷量 4号、5号、6号冻结间电动机的运行耗冷量相同：冷风机使用的电动机有三台，煤台功率为2.2kW，电动机运转耗冷量为，冻结物冷藏间没有风机，此项耗冷量 （6

18、）总耗冷量 1）库房冷却设备的总负荷：按公式计算于表1-4。其中，冻结物冷藏间；冻结间表1-4 库房冷却设备的总负荷序号冷间名称1no.1 冻结物冷藏间8957.992no.2冻结物冷藏间6739.683no.3冻结物冷藏间8957.994no.4结间45615.035no.5结间45098.306no.6结间45584.76总计160953.75 2）制冷机器的总负荷冷库的生产旺季不在夏季，的修正系数取0.8；冷藏间面积时，修正系数取0.5；冻结间取0.75；带入计算后见表1-5表1-5 机器负荷表序号冷间名称各间的1no.1 冻结物冷藏间6654.812no.2冻结物冷藏间4756.983

19、no.3冻结物冷藏间6654.814no.4结间34147.185no.5结间36296.756no.6结间36685.92总计125196.45 3.制冷压缩机机及配用设备的选择计算冷库的耗冷量计算以后，便可按机器总负荷选择制冷压缩机及所配用的设备。按这个冷库的设计条件，确定冷凝温度、氨液冷凝后的再冷温度以及制冷压缩机循环的级数，然后进行计算。冷凝温度：建库地点深井水温为+20，可以采用循环水，考虑循环水进入冷凝器的温度为+30，出水温度为32，所以冷凝温度为氨液的再冷温度：氨液自冷凝器流入高压贮液器，在供至膨胀阀之前可以经行再冷却，一是冷凝器在室外，高压贮液器在室内，氨流进高压贮液器和供至

20、膨胀阀的过程中，受环境的温度影响会自然降温，冷凝温度降低3-5。制冷循环的压缩级数:这个冷库要求冷藏间的温度为-18，冻结间温度为-23，如果蒸发温度与库房温度的温差为10，则蒸发温度为-28和-35。当冷凝温度为+38时，相应的冷凝压力为。当蒸发温度为-28时，相应的蒸发压力为。当蒸发温度为-33时，相应的蒸发压力为。按冷凝压力和蒸发压力的比值考虑，则压力比均大于8，应采用双机压缩制冷循环。制冷系统采用双级压缩循环，冷凝温度，蒸发温度，采用双级压缩，其高低压级容积比采用1/3；查书中相应图得中间温度，此时中间压力为409.64kPa。流向冷却设备的氨液经由中间冷却器的蛇形盘管经行冷却，冷却后

21、的过冷温度比中间温度高5。然后通过膨胀阀节流降低到蒸发压力。在制冷压缩机的实际运转过程中，所吸入的气体是过热气体而不是饱和蒸汽，在计算制冷压缩机的制冷量时，可以根据吸入气体的比体积来计算，即允许制冷剂有一定的过热。按照允许吸气温度来计算制冷压缩的制冷量，制冷压缩机循环图如图所示。，查的吸气比体积: ,。按压力和温度条件，查的图中各相应状态点的焓值见表1-6：表1-6个状态点的焓值压力/kPa焓/（kJ/kg）1476.0409.64103.11633.51633.61851.741676.21684.51860.1598.4432.1（1）制冷压缩机的选用计算 双级压缩机的制冷量以低压级压缩制

22、冷含量为计算依据，选用计算的目的主要是求出需用的压缩机排气量和需用的电动机功率，先计算低压级然后计算高压级。选用压缩机时一般不适宜少于两台，要考虑维修时不停产；配备多台压缩机时，要注意型号以及零件的互换性，并 制冷压缩机产品目录样本选用。另外，也可以考虑单级制冷压缩机，配组为双级制冷压缩，压缩机的高压级和低压级的容量比可以变化。本例中制冷压缩机的选用计算见表1-7：表1-7 压缩机的选型计算表计算项目计算公式和计算结果低压级氨循环量Gd=Qjh1-h8=375.16低压级理论排气量q Vd=Gd×v1'qd=598.23，选用8ASJ10型双级制冷压缩机四台。 高压级氨循环量

23、Gg=h2-h8h3-h5×Gd=494.15(2)制冷压缩机配用设备的计算1）冷凝器 冷凝热负荷的计算公式为Ql=Gg×h4-h53600=173.19kW采用立式冷凝器，考虑单位热负荷时，冷凝面积为：F=QlqF=59.72m2应选用的立式冷凝器一台。2）中间冷却器的选用桶径的计算公式为dzj=4qV3600=4×494.15×0.393600×0.5×3.14m=0.37m式中-中间冷却器内流体的流速（m/s），选为0.5 m/s； -中间冷却器的内径（m）。蛇形盘管冷却面积（）：取中间器的K值为580W/ ·K，其对

24、数平均值温差的计算公式为：A=Q zjkt m=Gd (h5-h7)3.6ktm=1.788m2应选用外径500mm、蛇形盘管冷却面积为2.5的中间冷却器一台。3）油分离器的选用。按选用的四台双级压缩机的高压级活塞理论输气量qVh=253.2m3/h，输气系数，则应选用325mm油分离器一个。4）放空气器。选用KFA-32型放空气器一台。5）集油器。按规则，制冷量在200kw以下时选用159集油器一台。6）高压贮液器。氨液的总循环量，冷凝温度下的氨液比体积，容量系数取为1.2，充满度取为0.7，则按式计算得应选用ZA-2.0型的贮液桶一只4. 供液方式的选择该冷库有-18的冷藏间和-23的冻结

25、间各三间，为了简化系统，采用一个-33的蒸发温度，并采用氨泵循环供液方式。冷却设备的进液采用上进下出的方式。当制冷压缩机停止运行时，部分氨液存在冷却设备内。冷却间和冻结间分别设置液体分调节站与操作台，在操作台上调节各库的供液量。5. 冷藏间冷却设备的设计该冷库为生产性冷库，储存冻肉的时间较短，考虑采用光滑管制的双层顶排管，有利于保持库内较高的相对湿度，管径采用，管径为，在库内集中布置。平时用人工扫霜，清库时采用人工扫霜和热氨冲霜相结合的除霜方法。这种形式的顶排管的传热系数一般。（1）需用冷却面积 按，传热温差按10计算，需用冷却面积F的计算公式为冷藏库：；冷藏库：；冷藏库：。（2）钢管长度 采

26、用无缝钢管，每米长的面积，计算出各冷藏库的钢管长度分别为：库为；库为；库为。按计算得出顶排管管数见表18库房号AB组数总冷却面积/长度/m根数长度/m根数no.118.5302.00622132.57no.218.5261.78822114.95no.318.5302.06622132.57顶排管材料见表19。序号材料名称及规格数量甲乙1无缝钢管76mm4.133.582无缝钢管38mm557.00483.003角钢50mm×5mm42.1837.734管卡8mm240.00208.006.冻结间冷却设备的设计按要求食品的冻结时间为20h，冻结间的冷却设备应采用强制通风的干式冷风机或

27、强力吹风式搁架冻结排管。从冻结间的平面布置形式来看，吹风方式适合采用纵向吹风。如考虑冻结分割肉或副产品等，也可在一间冻结间设置强力吹风搁架排管。本例采用强制通风的干式冷风机。纵向吹风冻结间：(1)需用冷风机的冷却面积 冷风机的单位热负荷， 号冻结间的耗冷量为，计算出其面积。 选用GN400B干式冷风机一台，；号库和号库各选用一台。(2)循环风量 假定冻结间内进入冷风机的空气温度为，出冷风机的空气温度为，进出口温度差为，循环风量按下式计算GN400B干式冷风机配用风机为三台T一40型6号轴流风机，每台风量为时，总风量。7低压循环贮液桶本设计本设计采用立式低压循环贮液桶，进液方式为下进上出，其需用

28、容积计算如下：1)计算冷却设备的容积。按制冷设备容积的40、回气管容积的60和液管容积的总和除以70计算冷却设备的容积。冷却排管的容积：排管的总长为，管子尺寸为，每米管长的容积为排管的容积：翅片管总长：共有三台400号冷风机，每台冷却面积为，每平方米翅片管冷却表面积为；总长，计算出每米管长的容积为冷风机翅片管(翅片管)容积：冷却设备的容积：2)计算回气管的容积。冻结间的回气管()共长40米，每米容积为共有容积：冷藏问的回气管()，共长，每米容积为共有容积：回气管的容积： 3)计算液管容积。冷藏间液管长，冻结间液管共长，管径为，每米管长的容积为。共有容积：4)需用低压循环贮液桶容积为应选用外径低压储贮液桶两台，每台容积。此外，低压循环贮液桶的直径是按气体流速为考虑决定的。所选的桶径可用作如下复核：氨气的循环量氨气的流动速度为，所选两只桶径为的贮液桶足够。每个低压循环桶前配一个手动节流阀，并按低压循环贮液桶上管接口的规格选用。8氨泵的选用计算冷藏间的冷却设备为顶排管，它是靠空气自然对流进行热交换的，氨泵的流量以氨的循环量的四倍计算。冷藏间的制冷总负荷为。单位制冷量：氨的循环量：查