小型冷库设计

1、小型冷库设计说明书 学院: 食品工程学院专业：制冷与空调0901 姓名：鲁唐伟学号：20092926044日期：1 小型冷库作用：冷冻冷藏装置是保证易腐蚀变质的食品在低温环境下进行加工和贮运的设备和运输工具，其任务是为食品的生产、贮藏、运输提供必要的温度和湿度等环境条件。设计装置选用分配性冷库，因为一般在大中城市、水陆交通枢纽和人口较多的工矿区，作为市场供应需要、出口计划的完成和长期储备中转运输之用。其特点是冻结量小，冷藏量大，而且要考虑多种食品的储藏，由于冷藏量大，进出货比较集中，零进整出，因此要求库内运输通畅，吞吐迅速，其具有冷藏能力大，吞吐量大，长期储藏等优点。2 设计目标：建成一个吨位

2、为40t，低温为-25，高温为30（即库内为-25，库外为30）的室内装配式小型冷库，地址在北纬30°的杭州。3 计算说明书1.冷库结构设计吨位m=40t，食品密度=350kg/m3，由公式V=1000mj，（其中为容积利用系数，其取值见下表）容积/m3容积利用系数50010000.40100120000.502001100000.55100001150000.60>150000.62根据试算，取=0.55，V=207.8，圆整为208m3，所以冷库的尺寸设计为长×宽×高=26×16×5，分为容积相同的两个小间，其设计平面图如下：坐北朝南

3、放置冷库。2. 库址选择及库区布置此冷库主要是冷藏肉类 ，为防止异味扩散 ，冷库应布置在杭州夏季主风向的下风侧 ； 但为确保冷藏食品干净卫生 ，冷库布置在厂内牲畜 、 家禽 、 鱼类等原料区和锅炉房 、 煤场 、污水处理站的上风侧。杭州夏季多吹东南风，相对某一建筑物， 东南方向为上风侧 ，西北方向为下风侧。库址选择在交通运输方便的地方， 并保证周围有良好的卫生条件， 避开产生有害气体 、烟雾 、粉尘等物质的工业企业及传染病医院等。库房屋面及外墙粉刷成白色减少吸热 ，库房屋面隔热层上宜设通风层保证肉类通风换气 。3. 确定装配式冷库库板厚度库体的库板采用彩钢PU 夹芯预制板，其性能参数可按工程使

4、用的实际情况选定如下：(1).隔热材料导热系数：=0.025W/(mK)(2).钢板厚度选取0.6mm，其导热系数：=45.36W/(mK)(3).库房围护结构内表面和外表面换热系数:对于内表面换热系数:hn=8.14W/(mK)对于内表面换热系数: hw=11.63W/(mK)(4).围护结构隔热层的校核计算可以按夹芯板的传热系数K考虑，按照JB/T9061-1999，从下表可知，该冷库属于低温J系列 各系列的传热系数取值列于下表：由上表可知其传热系数K0.23W/(mK)，设计的隔热层厚度为： =1K-1hn-1hw=10.23-18.14-111.63×0.025=0.1035

5、mm，选用150mm厚的硬质聚氨酯泡沫塑料彩钢夹芯板库板或裸板加防潮隔气层加钢筋混凝土结构（库底部分），此时库板选型设计的传热系数为：K=11hn+1hw=118.14+0.150.025+111.63=0.1611W/(mK)(5).放置冷库库房的地坪处用普通水泥地笼或砖砌地笼水泥砂浆抹平或槽钢地笼找平即可，地笼的方向与库板的方向垂直，但要平整并垫实，避免库体地面受力不均或大面积悬空而使库房产生塑性变形。(6).冷库库房一间设置一个外开铰链门，一间设置一个移动门，铰链门为右开门。(7).库内除设置制冷机械设备外，应考虑照明设施，防撞护板和防滑通风地板及泄水地漏等。(8).库体整体放置在地笼上

6、，库体地板外表面为通风层。 4. 库房负荷及系统冷量的计算： 根据热量进入冷间的不同途径，可将冷负荷分为5个部分：围护结构传热量Q1；货物热量Q2；库房内通风换气热量Q3；电机运行热量Q4；操作热量Q5，包括库内照明用电、操作设备（叉式堆垛机），操作工人等所散发的热量以及开门损失。（1） 围护结构传热量Q1通过围护结构的传热量包括两部分：通过墙壁、楼板、屋顶及地坪的热量Qq；太阳辐射产生的热量Qy。Qq=AK(tw-tn) 其中围护结构面积(即冷库表面积)A=16×26+16×5+26×5×2=1252m2 围护结构的传热系数K=0.1611W/(mK)

7、 围护结构外侧计算温度tw=30 围护结构内侧计算温度tn=-25 所以Qq=AKtw-tn=1252×0.1611×55=11093WQy=KFty其中墙壁或屋顶的表面传热系数K=0.1611W/(mK)F为太阳辐射的围护结构面积，ty为受太阳辐射影响的昼夜平均当量温差，将北纬30°下不同方位的的F和ty列表如下（墙面材料选为混凝土砌砖，屋顶材料选为深色油毡类，沥青）：方位tyFQy东4.48056.7南2.513052.4西4.48056.7北2.013041.9屋顶10.5416703.7所以Qy=56.7+52.4+56.7+41.9+703.7=911W

8、Q1=Qq+Qy=11093+911=12004W（2） 货物热量Q2货物进入冷库之前的温度按-10计算，进出货的温差T=7；货物及其包装材料的平均比热容cp=1.9kJ/(kgK)；冷库每日进货量m按该冷藏间吨位的30%计算：Q2=mcpT=18.5（3） 库房内通风换气热量Q3 对于室内装配式冷库，食品均为短期贮藏，通风换气热量可以忽略，故不做计算（4） 电机运行热量Q4按照经验值取Q4=4000W（5） 操作热量Q5操作热量由操作热量Q5a，库门开启热量Q5b，操作人员产生热量Q5c三部分组成。操作热量Q5a：照明灯按2W/m2计，则Q5a=qaA=2×26×16=8

9、32W库门开启热量Q5b：库房单位面积因库门开启热量qm取值见下表： 冷间名称库房面积<5050100>100冷却间14.028.07.014.05.89.3冻结间18.69.37.0冷藏间9.311.64.75.83.5冻藏间7.03.52.3 根据设计要求取qm=3.5W/m2，则Q5b=qmA=3.5×26×16=1456W操作人员产生热量Q5c：操作人员产生热量按430W/人计，人数为6名，则Q5c=qrn=430×6=2580W则操作热量Q5=Q5a+Q5b+Q5c=4968W冷负荷Q1Q2Q3Q4Q5热量120043960040004968

10、冷库负荷的计算分为冷却设备负荷和机械负荷。冷库选配冷却风机，冷却排管等冷却设备根据冷却设备负荷选配。根据机械负荷选配制冷压缩机和制冷系统，机械负荷一般小于冷却负荷。设备负荷Qz=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5，为货物热流量系数，对于冷却间，冷冻间和货物不经冷却而直接进入冷藏间的冷却物冷藏间=1.3，对于其他冷间（包括冻结物冷藏间，冰库和部分冷却物冷藏间）=1。因而取=1.3，则Qz=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5=72452W机械负荷QJ=n1Q1+n2Q2+n3Q3+n4Q4+n5Q5R，宜取围护结构传热负荷的季节修正系数n1=1，取货物热量的机械负荷折减系数n2=1，冷间电动机运转同期运转系数

11、n4和冷间同期操作系数n5取为n4=n5=0.5，R为制冷装置和管道等冷损耗补偿系数，直接冷却取1.07，则QJ=Q1+Q2+0.5Q4+0.5Q51.07=60014W制冷系统工作时间系数可取50%75%，同时两间冷间独立提供相同的制冷设备，则制冷系统所需配置的制冷量：Q0=QJ0.7512=40010W5. 制冷剂选取 （1） 选用的R134a制冷剂简介： R134a作为R12的替代制冷剂，它的许多特性与R12很相像 R134a的毒性非常低，在空气中不可燃，安全类别为A1，是很安全的制冷剂。 R134a的化学稳定性很好，然而由于它的溶水性比R22高，所以对制冷系统不利，即使有少量水分存在，

12、在润滑油等的作用下，将会产生酸、二氧化碳或一氧化碳，将对金属产生腐蚀作用，或产生“镀铜”作用，所以R134a对系统的干燥和清洁要求更高。R134a对钢、铁、铜、铝等金属未发现有相互化学反应的现象，仅对锌有轻微的作用。 （2） R134a循环计算： 图中各状态点参数计算列表如下：状态点参数单位R134a1p1kPa106.49t1-25v1m3kg0.1818h1kJkg383.42t235p2kPa770.2h2kJkg4204t430p4kPa770.2h4kJkg241.72循环性能指标计算如下：项目计算公式单位R134a单位制冷量q0=h1-h5kJkg141.68单位容积制冷量qv=q

13、0v1kJm3779.32单位理论功0=h2-h1kJkg36.6单位冷凝量热qk=h2-h4kJkg173.28制冷系数0=q003087卡诺循环制冷系数c=T0T4-T04.512热力完善度=0c0.8586. 压缩机选型计算压缩机理论排气量Vp=3.6QJqv，其中QJ=54014W，制冷剂单位容积制冷量：qv=779.32kJm3，压缩机输气系数=0.5，则Vp=3.6QJqv=500m3/h 根据制冷技术与装置设计表5.1选取溶剂型回转式旋转叶片式压缩机，其容量范围在0.65.5k W，符合设计负荷Q0=40010W7. 冷凝器的选型计算 因杭州水量充足，水温较低，水质较好，所以选用

14、卧式水冷却冷凝器。（1） 冷凝器的负荷 采用单级压缩系统，冷凝器的负荷Qk=Q0k，其中Q0为单机压缩机制冷量，对2间冷藏间采用独立的压缩机制冷，所以Q0=40010W，单机压缩冷凝负荷系数k由蒸发温度t0=-25和冷凝温度tk=30由下图中按R12查得：k=1.35，所以Qk=Q0k=40010×1.35=54014W （2） 冷凝器面积计算 冷凝器面积 AK=1.1×QKK×tm其中QK为冷凝器负荷（W），K为冷凝器的传热系数（W/·），tm为对数平均温度（）tm=ts2-ts1lntk-ts1tk-ts2式中tk、ts1、ts2分别为冷凝温度及冷却

15、水进水温度和出水温度取K=1000W/(·)， ts1=20，ts2=25所以对数平均温差tm=ts2-ts1lntk-ts1tk-ts2=5ln105=7.2冷凝面积AK=1.1×QKK×tm=1.1×540141000×7.2=8.25（3）冷却水用量qv=3.6×QK/(1000ct)其中qv为冷却水用量（m3/h),c为水的比热容（c=4.187kJ/(kg·）t为冷却水进出温差（）qv=3.6×QK1000ct=3.6×540141000×4.187×5=9.29m3/h=2

16、.58kg/s（4） 肋管特性参数的计算传热管采用紫铜肋管，f=384W/(mK)，d0=13.134mm， di=11.11mm，肋片外径df=15.8mm，肋片厚度t=0.232mm， 0=0.368mm，平均肋片厚度f=0.3mm，肋片节距e=1.025mm。 肋管水平部分面积：Ap=d0e-0+dft1000e=37660mm2肋管垂直部分面积：Af=df2-d0221e=118620mm2肋管总外表面积：A=Ap+Af=156280mm2肋化系数：=AAi=4.48肋片当量高度：He=4df2-d02df=3850mm2基管平均表面积：A=d0+di2=38100mm2则AfA=0.

17、759；ApA=0.241；AA=4.1。（6） 概算所需传热面积A'：假设热流密度=6000W/m2，则A'=Qk=9m2。（7） 初步规划冷凝器结构：取管内水流速度v等于2m/s，则没流程肋管数m为m=qv4di2v=13.3取m=14，这样，管束总长（即流程数n与肋管有效长度的乘积）等于：nl=A'Am=4.11m流程数n取2，则冷凝器传热管有效长度为2.055m；传热管总根数N=28根。设计综述如下：低翅片管总数为28根，每根传热管的有效长度为2100mm，管板厚度取30mm，考虑传热与管板之间的胀管加工时两端各伸出3mm，传热管实际下料长度为2166mm。壳体

18、长度为2100mm。冷却水流动的流程数为2，传热管总根数为28根。8蒸发器选型计算 蒸发器分为冷却空气型和冷却液体型。本设计冷库的冷藏间应选用冷风机（空气冷却器）。（1） 传热面积：冷却空气型蒸发器的传热面积A=Q0Kt=Q0qf m2A蒸发器的传热温差t：t=t1-t2lnt1-t0t2-t0 t2为载冷剂离开蒸发器的温度，t2=-25取t0=-29，t1=-20，则t=t1-t2lnt1-t0t2-t0=5ln94=6.17B蒸发器传热系数K：K=K'C1C2C3 K'按氨单层光滑蛇形顶排管的设计选择，在冷间温度为-25，计算温度差为6.17的情况下，K'=6.4W/(mK)，取管间距