冷库课程设计

1、制冷工艺设计课程设计说明书系别：机电工程系班级：制冷071姓名：郭大虾学号：0712*指导教师：李建雄目录1摘要2主要符号、单位说明3工程概况及原始材料4确定各围护结构层6制冷负荷计算8设备选型14制冷系统原理图20总结22参考文献23郑州某土建冷库制冷系统设计摘要土建库的主体一般为钢筋混凝土结构或混合结构。其维护结构属于重体性结构，热惰性大，易于稳定。本次课程设计我的设计题目为郑州某地 1000t 土建库制冷系统，主要用于贮藏苹果，冷藏量为 1000t,货物纸箱包装。所以只需设计冷藏库，相对较简单。在设计中有确定冷库容积及尺寸；确定各围护结构层；冷负荷计算；制冷系统各设备选型；以及库房平面图

2、及制冷系统原理图。设计中采用的是压缩式制冷， 它是根据制冷原理将压缩机、 冷凝器、 节流阀和蒸发器，以及为了使制冷效能更高、运行更安全的辅助设备（如油分离器、贮液器、气液分离器、集油器、放空气器、阀件、仪表等）用管道连接组成的一个闭合制冷循环。主要符号、单位说明符号名称国际单位常用单位F冷（热）负荷WkCal/hK传热系数，2,、w/(mk)2kCal/(m髻k)N功率wDpPaGkg/ht温度A，Cw流速m/se动力粘滞系数kg/ml导热率w/(moC)r密度kg/m3d直径mL长度mg重力加速度m/s2C比热kj/kg及Cf相对湿度%A2mh效率h始值kj/kgs厚度ma围护结构温度修正系

3、数u比容3m/h第一章工程概况及原始材料一、工程概况该工程为郑州市某 1000t 土建冷库的设计。 该冷库是一个小型的冷藏库， 主要用于冷藏苹果，货物纸箱包装。二、冷库的容积及尺寸容积确定：由题意将冷库分为两个冷藏问，均为 500 吨。尺寸计算：、Vi根据公式：G=-1000式中 G-冷库计算吨位（t）;Vi冷藏间的公称体积（m3）;“一冷藏间的体积利用系数；Ps食品的计算密度（kg/m3）根据冷库设计规范表 3,0.5 查得冻肉的密度为ps=400kg/m3根据公式（2-1）得，冷却问 V=1000,500根据冷库设计规范表 3,0.3 初步估计其 4=0.5230得到 V=4347m3其公

4、称体积为：长 x 宽 x 高=40X25X52 号冷库与 1 号库相同三、库房平面图设计如下依据以上计算及结论，画出冷库平面图，长度单位为米建筑总平面简图四、气象资料郑州地区气象资料如下：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 27.9C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-17.9C极端最高温度 44C最大冻土深度 18cm冬季大气压力 101.325kpa夏季大气压力 99.192kpap,31号冷藏间252ww25

5、nJn.机房电控室月第二章确定各围护结构层、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)(=0.60.00714-At 千卡/米2时C(此公式适用于+1030c 的温度范围)1.1 冷藏间温度设计温度 0c室外计算温度 31c温差t=31C维护结构传热系数 K=0.6-0.0714X31=0.4392W/(m2LK)二、围护结构构造及其、,ia.地面结构如右图所示，各层结构如下：(1)125mm 厚钢筋混凝土，导热系数九=1.547W/(mjK)(2)6mm 厚一毡二油，导热系数九=0.024W/(mjK)(3)20mm 砂浆,=0.93W/(m|_K)(4) 200mm

6、厚聚氨脂，=0.029W/(mjK)(5) 9mm 二毡三油，=0.04W/(HJK)(6)100mm 厚钢筋混凝土，=0.83W/(mjK)(7)架空层=0.001(25-20-迎-100)0.040.024=7.183i1.5470.930.090.83b.屋面17.299=0.137(W/nfC)结构右图所示，各层结构如下(1)6mmSB 勘水卷材,=0.37w/(m2*K)(2)20mm 水泥砂浆,=0.93w/(m2*K)(3)150mm 厚钢筋混凝土，X=1.543w/(m2*K)(4)9mm 二毡三油，=0.04w/(m2*K)(5)20mm 水泥砂浆，=0.93w/(m2*K)

7、、i、-=0.001(60.3720150150+0.931.5430.0920)0.04=5.3690.931_1%R-5.4644=0.183(W/m2-C)c.外墙1.结构右图所示，各层结构如下(1)20mm 水泥砂浆,九=0.93/(m2*K)(2)370mm 厚普通粘土砖砌墙体，九=0.81w/(m2*K)(3)9mm 二毡三油，九=0.04w/(m2*K)(4)厚聚氨酯泡沫塑料，=0.029w/(m2*K)(5)20mm 水泥砂浆,=0.93/(m2*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d=Re-L52aw12nan11

8、冷臧向总热阻R0=2.277(m2-CWKg0.4392绝热层厚度 d1=0.0292.277-IL.230.930.810.040.93=0.142m 取其厚度为 150mm根据冷库设计规范公式 4.4.7 得:Rminbtg-tdtg-t1Rw式中 Rmin一围护结构最小总热阻(nfCZW);tg一围护结构高温侧的气温(C)；td一围护结t1一围护结构高温侧空气的露点温度(C)b热阻的修正系数，取 b=1.0o查表知高温侧空气的露点温度为 11=27.1C围护结构最小总热阻：11.30-tdd-父0.043=0.3418(m2CZW)30-27.1计算所的库房热阻为 2.277(itfCZ

9、W)大于最小热阻，所选墙体材料及厚度合适。11西外墙传热系数K=0.172(WZm2-C)R5.8111南外墙传热系数K=：-=-=0.172(W/nfC)R5.8111北外墙传热系数K=0.172(W/nf.C)二R5.81Rmin第三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Qi、货物放热量Q2、通风换气冷负荷Q3、电机运行热当量Q4以及操作管理冷负荷Q5一冷藏间围护结构传热量Qi1 计算基础资料计算公式Qi=KF&(twtn),1c1,i1K=,R0=+Z+R0aw；ian式中：K围护结构传热系数，单位W/(m2|_K)F围护结构传热面积，单位m2a围护结构两侧温差修

10、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tw,tn室外(内)计算温度，CRo围护结构总热阻，m2LK/Waw,an围护结构内外表面放热系数，W/(m2|_K)一一围护结构各层材料厚度，m2 各冷间围护结构传热量Q1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Q1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(C)围护结构冷负荷Q1(w)1号冷臧间西外墙4052000.1721.10321210.88化外墙2551250.1721.1032756.8南外墙2551250

11、.1721.1032756.8地坪402510000.1370.7323068.8屋面402510000.831.10326441.6合计110242号冷藏间东外墙4052000.1721.10321210.88北外墙2551250.1721.1032756.8南外墙2551250.1721.1032756.8地坪402510000.1370.7323068.8屋面402510000.831.10326441.6合计11024总计22048、货物放热量Q2一计算基础资料计算公式货物放热量Q2包括四项内容：食品放热量Q2a,食品的包装材料和承载工具放热量Q2b,食品冷加工过程的呼吸热Q2c以及食

12、品冷藏过程的呼吸热Q2d。Q2=Q2aQ2bQ2CQ2d_1mhi-h2Cbti-t2m,=-mBbmzm3.6ILttt14000321.36-271.9440000.251.4713.12二-mz-m3.6IL2424=34148.81W2 号冷藏库与 1 号相同，所以电机运行当量共计 68297.62W、通风换气冷负荷Q3计算公式q3=J3c.3c1350001.29365.565-8.457=301.2932065.565-8.4573.624=25126.3w2 号冷藏库与 1 号相同，所以电机运行当量共计 5052.6W四、电机运行热当量Q4.计算公式D=1000，Pb式中一电动机

13、运转热流量（W;Pd电动机额定功率（Kvy；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 12.基本参数在计算该项负荷时，因为冷风机型号尚未选定，所以也不知道其具体功率，这就需要先假设一个电动机功率，求得总耗冷量选出冷风机后在根据实际功率进行校核。冷藏间每小间用 DDJ150 吊顶式冷风机 7 台，每台功率 2.2kwD=1000、Pdb=1000X2.2X1X7X1=15400W2 号冷藏库与 1 号相同，所以电机运行当量共计 30800W五.操作管理冷负荷Q5冷藏间操作热流量操作热流量计算公式如下：中Ad,nknkVnhwM；nnr：r3.62424

14、式中一操作热流量（vy；d 一每平方米照明热流量，冷却问、冻结问、冷藏间和冷间内穿堂可取 2.3W/m2；1nvPnhw-hnx3.62430nPnhw-hnnk一每日开门换气次数；Vn冷间内净体积（m3）；hw冷间外空气的比始（kJ/kg）；hn冷间内空气的比始（kJ/kg）；M 一空气幕效率修正系数，可取 0.5;Pn冷间内空气密度（kg/m3）;旦一每日操作时间系数，按每日操作 3 小时计算；24nr一操作人员数量；r一每个操作人员产生的热流量（VV 冷间设计温度高于或等与-5C时，宜取 279W 冷间设计温度低于-5C 时，直取 395W,八 1nknkVnh-hnM?n3,Adnwn

15、nn：，r3.62424=2.3义1000+1/3.6义（1X1X5000X（65.565-8.45）义0.5义1.293）/24+3/24X20X279+697.5=5134.12 号冷藏库与 1 号相同，所以操作管理冷负荷 Q5=10268.2W六.库房冷却设备冷负荷冷却设备负荷计算公式为：力s=4-1P：-23i4式中s冷间冷却设备负荷（W；与一围护结构热流量（W;2 一货物热流量（w；3 一电动机运转热流量（vy；4 一操作热流量（w；P 一货物热流系数。：s=中1,P：3：J4=22024+1.3X68297.6+50252.6+30800+10268.2=200KW七.冷间机械负荷

16、冷间机械负荷计算式如下:j=RV中1公,：，2.7v 力3nJR式中孰一围护结构热流量（W；2 一货物热流量（W；3 一电动机运转热流量（W;4 一操作热流量（W;ni一围护结构热流量修正系数；n2一货物流量折减系数；n3冷间电动机同期运转系数；m一冷间同期操作系数；R制冷装置和管道冷耗补偿系数，直接冷却取 1.07。力j皿二61中2f 二学3国二中4R=（22024+0.5X68297.6+50252.6X0.8+30800+0.5X10268.2）X1.07=139KW第四章制冷机器设备的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

17、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。一压缩机的选型计算计算基础资料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 .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。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。2 .基本参数1 .蒸发温度to蒸发温度to与库温温差取 10C。，

18、to=10C 回路为冷藏间的蒸发温度。2 .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可由下式求得：tk=ts(5l_10)C式中：ts夏季室外计算湿球温度，由郑州地区气象资料可查得ts值为 27.9C。故tk=27.9+7.1=35C3 .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,故回路的吸气温度5C。4 .过冷温度 tg过冷度取5Co5,查 R717lgp-h 图可知.单位质量制冷量：q0=h1-h5=1770.96-633.43=1137.53kJ/kg根据机械负荷

19、 139KW 可查制冷工艺设计P47,活塞式制冷机基本参数表，可选2 台型 6AW10E 缩机，其标准制冷量 81.224KW 轴功率 23.8KW 符合设计要求。Q139制冷剂流重：q=0.1222kg/s=439.9kg/hq01137.53、冷凝器的选型：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根据to=-10C,tk=35C,t吸=-5C,t 过令二 30C,可得:h1=1770.96kJ/kgv1=0.41632m3/Kgh1=1789.43kJ/kg1=0.743h2=1982.13kJ/kgh4=662.675kJ/kgh4=662.675kJ/k

20、gh5=633.43kJ/kg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。2、选型：本冷库系统中选用蒸发式冷凝器，冷凝器负荷为Q=h2-h4=1982.13-662.675=161KW修正后，Q1=Q1.35=217Kw根据冷凝器负荷 Q 查制冷工艺设计，P58,表 1CXV 标准排热量，可选一台 CXV-74 蒸发式冷凝器一台。制冷量为 319KW 可满足要求。三、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A=Q/KAtm=200000/(10X16.5)=1212m2其中：Q-蒸发器热负荷，WK-传热系数w/(m2.k

21、)Atm-传热温差，C由于1号和2号冷库负荷相同，所以每个冷库的蒸发面积为21212/2=606m的翅片管(2)蒸发器选型根据面积A查系列制冷设备P5,给每个冷库分别配 GFD10CS 吊顶式冷风机 7 台，配套电机 YLZ-4,总功率 2.2KW四、节流阀的选型1、作用：用于具有自由液面的蒸发器的自动调节，根据制冷量的大小选型。2、选型：采用浮球阀节流。根据制冷量 125KW,查制冷工艺设计P64,表 2-29选型 FQ-202通道面积：100/mm,制冷量：320640KW。五、高压贮液器选型：1、作用：一般位于冷凝器后，安装位置必须保证冷凝器内液体能借助其液位差而顺畅流入高压贮液器中。高

22、压贮液器在制冷系统中的作用是：(1)贮存冷凝器流出的制冷剂液体，使冷凝器的传热面积充分发挥作用。(2)保证供应和调节制冷系统中有关设备需要的制冷剂液体循环量。(3)起到液封作用，即防止高压制冷剂蒸气窜至低压系统管路中去。2、选型：YZ2G、/=(1.7024X10X598.138X1.0/0.7=1.455m2.其中：2G-制冷装置中每小时氨液体的总循环量(Kg/h).小一一贮液器的容积系数，查制冷工艺设计表 315 中取 0.4。B氨液体充满度，一般宜取 70%v 一一冷凝温度下液 R717 的比容。(m/Kg).根据以上所得数据，查制冷设备大全，选一台型号为 Za2 型一台.可满足设计要求

23、。六、油分离器的选型：1、作用：油分离器在制冷系统中位于压缩机和冷凝器之间，它是一种汽液分离设备。压缩机在工作中，汽化的润滑油蒸汽和飞溅的微小油滴会与制冷剂蒸汽混合在一起排出，在蒸发器或冷凝器的换热表面上被冷却而形成油膜，从而降低换热器的传热效果。油分离器的作用就是把压缩机排出的过热蒸汽中央带的润滑油再进入冷凝器之前将其分离出来。2、选型：D=0.0188.VpVb=0.0188.0.72X598=0.018m其中：D 一一油分离器的直径。入一一氨压缩机的输汽系数，查制冷工艺设计表 3-6 中得入=0.72一一油分离器内白气体流速，取 0.5m/s.根据以上所得数据，查制冷设备大全中表 37

24、可选大冷冷冻机厂生产的YFA-50TL 型油分器一台。七、氨液分离器的选型：2、作用：氨液分离器进行气液分离，防止压缩机防止液击现象，在冷库中还兼有给冷库配液的作用。2、选型:D=0.01883600二=0.0188.0.72X5980.5=0.018m其中：D 一一氨液分离器的直径。入一一氨压缩机的输汽系数，查制冷工艺设计表 3-6 中得入=0.72c一一氨液分离器内的气体流速，取 0.5m/s.根据以上所得数据，查制冷设备大全选用 AF-60 型氨液分离器一台。八、集油器选型冷冻机油是由压缩机工作时带入其它设备的，因此集油器的选配以压缩机的0.5装机容量为依据。装机容量即机房内所有单双级压

25、缩机的标准制冷量之和。当总装机容量小于 232.6KW 时，选配集油器桶径 D=0.195m 一台；当总装机容量 232.61163KW 时， 选配集油器桶径 D=0.325m 一台； 当总装机容量大于 1163KW 时，选配集油器桶径 D=0.325m 两台或选配集油器桶径由于该系统总装机容量小于 232.6KW,所以选配桶径D=0.195m 集油器，即集油器 JYA325台。九、氨泵选型计算氨泵流量QVq 二q。5.51610.4161137.53=0.3238m3/h式中：氨泵的供液倍率，又 t 下进上出供液采用 56 倍，取 5.5 倍Qq氨泵蒸发回路的冷却设备负荷，Kwv该蒸发温度下

26、液体制冷剂的比容，m3/kgq0制冷剂单位制冷量，kj/kg选用 32P-40X2B 型屏蔽氨泵两台（一用一备），流量 2.55m3/kg,扬程 53.5m,满足要求。桶径 D=0.5m 一台辛再国艘笠刚番窠K挈寅谯鼐挈攀总结本次课程设计我的设计题目为郑州某地 1000t 土建库制冷系统。在设计的初级阶段，我从图书馆借阅了大量的关于土建库的相关资料，进行翻阅、查找和记录。在此之前我们进行了课程实习，对制冷系统有了深入的了解，这些为我能够顺利完成课程设计打下了理论和实践基础。在这一阶段里，我还参考了大量的相关文献及网上资料。最后根据所学的专业知识以及在这段时间里查阅的设计资料和参考文献，在这些基础上我制定了切实可行的制冷系统设计方案。在整个设计中，我进行了确定冷库容积及尺寸计算，确定各围护结构层，冷负荷计算，各设备选型，画库房平面图及制冷系统原理图。这些计算是相当复杂的。通过详细手算而非电脑软件计算，使我又学到和了解到很多知识。在这次设计中，我绘制了制冷系统原理图。在绘制图纸的过程中，我对制冷系统的原理，流程，各部件及相关的阀门，以