南昌市室内型装配式冷库设计

1、0.前言11.设计题目及相关资料21.1设计题目221.3室外参数22232.冷负荷计算552.2冷库外墙、地坪、顶层保温层结构5计算5计算789102.8库房冷却设备负荷：11计算112.10负荷汇总：123.制冷设备的选型计算13133.2 冷凝器的选型计算17184.系统管道的设计2122222224242526266.设计心得277.参考文献28该设计是南昌地区制冷系统，主要任务是完成冷却间和冷藏间冻结间和冻藏间制冷系统的设计。在设计中，采用手算法来计算冷负荷。并对各种制冷机及其辅助设备的选用进行了经济性及技术性比较分析，最后决定采用活塞式制冷压缩机。冷间制冷工艺设计是根据冷间冷却设备

2、负荷的大小及冷间性质，来选择蒸发器并合理考虑冷间的气流组织。而后进行了风力及管道设计计算，并对制冷系统的试压、 试漏、及管道的保温问题做了简单说明。资料室内型装配式冷库设计1.2 原始资料 选择地区“南昌市” 查得江西省南昌市的气象参数如下：表1-1江西省南昌市的气象参数参数数值夏季通风温度33夏季室外计算干球温度35.6夏季室外计算湿球温度27.9夏季日平均干球温度32.1夏季平均日温差6.7最热月月平均室外计算相对湿度75%夏季 室外平均风速冬季 室外平均风速3.8 m/s冷却间：t=-2+1， 冷却物冷藏间：t=0+1、相对湿度95%冻结间：t=-23+1， 冻结物冷藏间：t =-18+

3、1 、相对湿度95%1要求冷库内净高为3.6米。2各个冷间的参数表1-2 各个冷间的参数冷却间冷却物冷藏间冻结间冻结物冷藏间食品种类猪肉猪肉少脂鱼少脂鱼入库温度35415-15出库温度40-15-23加工/冷藏时间 h2024824加工/冷藏能力t/d320625根据1食品冷冻冷藏原理与设备P188-189和2冷库设计与管理P70的搁架相关内容，以及现实用途要求的冷却加工、冻结加工能力。并且以“搁架式排管”作为冷却间、冻结间的冷加工工具。所以，便可以设计得冷却间、冻结间面积的大小均为：；冷却间、冻结间搁架的有效面积：；算出冷却间、冻结间实际的冷加工能力公式1-1：，单位 其中，F搁架的有效面积

4、，单位；g搁架每平方米的载货量，一般为6080 ,取t加工每批食品的总时间，单位 h冷却间冷却加工能力：冻结间冻结加工能力：根据实际所需的冷藏间贮藏吨位逆向计算出冷藏间的大小冷藏间贮藏吨位:，单位其中： 冷藏间贮藏吨位（或冷库计算吨位），； 冷藏间或冰库的公称容积, ； 冷藏间或冰库的体积利用系数；食品的计算密度，；根据上面的公式，则计算得实际的冷藏间贮藏吨位，如下表表1-3实际的冷藏间贮藏吨位房间编号公称容积 食品的计算密度 冷库体积利用系数实际贮藏吨位 冷却冷藏间375(牛肉）冻结冷藏间450（鱼）根据冷藏间的体积，确定冷却物、冻结物冷藏间空间大小：根据上面冷库实际情况冷加工能力和冷藏间贮

5、藏吨位所决定的各个冷间的面积，初步决定冷库平面图图1-1冷库平面图库房耗冷量，即在单位时间里必须从库房内取的热量，根据产生的热量不同，库房耗冷量可分为四类。围护结构传热量；货物热量；通风换气热量；电机热 ；操作热量。2.2冷库外墙、地坪、顶层保温层结构冷却间、冷却物冷藏间外墙：为聚苯乙烯预制库板（，由下面计算传热系数过程确定）冻结间、冻结物冷藏室外墙：为聚氨酯预制库板（，由下面计算传热系数过程确定）地板（架空）：从上到下分别为普通钢筋混凝土（）、聚氨酯预制库板（，由下面计算传热系数过程确定）顶层：为聚氨酯预制库板（，由下面计算传热系数过程确定）计算 传热系数：、其中：围护结构外侧表面传热系数。

6、围护结构内侧表面传热系数。围护结构厚度，单位。各层隔热材料的导热率，由原始资料得聚氨酯预制库板：，聚苯乙烯预制库板：。查3冷藏库设计P88表5-4，得：各面围护结构外侧表面传热系数，及：各面围护结构内侧表面传热系数。表2-1各面围护结构内侧表面传热系数围墙地板顶层冷却间12298291229冷却物冷藏间12188181218冻结间12298291229冻结物冷藏间12128181212围护结构厚度的确定、确定后，根据2冷库设计与管理P84，表3-2“不同情况推荐的单位面积传热量控制指标”，以及预制板的厚度规格，经过多次试验计算得，。、确定后，并根据上面公式，利用Excel计算得各传热系数，如下

7、表表2-2各面墙传热的系数K各面墙传热的系数围墙传热系数地板传热系数顶层传热系数冷却间冷却物冷藏间冻结间冻结物冷藏间2.3.2计算冷库各库房的围护结构的面积（单位：）表2-3冷库各库房的围护结构的面积冷却间冷却物冷藏间6×6冻结间冻结物冷藏间6×6围墙面积地板面积3636顶层面积36362.3.3冷库各库房室内与室外的温差（单位：）表2-4冷库各库房室内与室外的温差围墙和顶部地面冷却间33235022冷却物冷藏间33033000冻结间33235602323冻结物冷藏间33185101818：公式：其中：围护结构传热面积。围护结构内外侧温度()。根据上面公式，将各个参数代入公

8、式得各面墙的传热量，如下表表2-5围护结构传热量围护结构传热量（单位：）围墙地面顶层围护总传热冷却间冷却物冷藏间0冻结间冻结物冷藏间计算计算概述货物热量应按下式计算 ： 其中：食品放热量。包装材料和运载工具热流量。食品冷加工过程的呼吸热食品冷藏过程的呼吸热对于上式，仅鲜水果、鲜蔬菜冷藏间需计算Q2c、Q2d，此冷库冷藏肉类、水产品，只需计算食品热量及包装材料和运载工具热量。式中： 冷间的每日进货量。货物进入冷间初始温度时的比焓，可以由3冷库及冷藏技术106页，表3-14查得；货物在冷间终止降温时的比焓，可以由3冷库及冷藏技术106页，表3-14查得；货物每天冷加工时间。货物包装材料或运载工具质

9、量系数，可以由4冷库设计94页，表5-6查得；包装材料或运载工具的比焓，可以由4冷库设计94页，表5-7查得；包装材料或运载工具进入冷间时的温度，以及查4冷库设计P95，表5-8，得温度修正系数为1，则。包装材料或运载工具在冷间内终止降温时的温度()，则冷间温度。由原始参数、实际情况参数以及查上面提到的参数表等等，可得各个冷间的相关参数，如下表表2-6各个冷间的相关参数()()冷却间2970224204冷却物冷藏间2242440冻结间59501615-15冻结物冷藏间24-15-18将上表的参数代入公式：，用Exce便可快速准确的计算出各个冷间的货物热，如下表所示表2-7各个冷间的货物热冷却间

10、冷却物冷藏间冻结间冻结物冷藏间货物总热量货物热（W）3计算公式： ，单位式中： 通风换气的热量（）；冷间货物换气热量（W）；人员需要的新鲜空气的耗冷量（）；冷间的内净容积（）；冷间每昼夜的换气系数，本设计取2次；冻间空气密度，查5传热学559页附录表5得；、室外、内空气的比焓，查5传热学 附录2湿空气焓湿图；每昼夜通风机运转时间，本设计取；每个操作人员每小时所需新鲜空气量，本设计取人；操作人员数。由原始参数、实际情况参数以及查上面提到的参数表等等，可得各个冷间的相关参数，并代入公式：，可得相关数据如下表表2-8各个冷间的相关参数（）冷却间302冷却物冷藏间304冻结间302冻结物冷藏间304，

11、()电动机额定功率（）热转化系数，电动机在冷间内应取1，电动机在冷间外应取电动机运转时间系数，对空气冷却器配用的电动机取1，对冷间内其他设备配用的电动机可按实际情况取值，如按每昼夜操作计计，则冷却面积：冷却间：冷却物冷藏间： 冻结间：冻结物冷藏间：根据上面数据及冷风机的规格可得表2-9各项参数电机个数冷却间112500冷却物冷藏间114400冻结间1152750冻结物冷藏间1141000计算公式：式中，操作热量（）；照明热量（）；库门开启热量（）；操作人员热量（。1） 照明热量：式中，每平方米库房面积由照明而引起的热量，；库房面积，。2） 库门开启热量：式中，库房单位面积因库门开启而引起的热量

12、，查1食品冷冻冷藏原理与设备 表3-14 ；库门面积。3） 操作人员热量：式中，操作人员数；每个操作工人的散热量，查1食品冷冻冷藏原理与设备 表10-15。表2-10各项参数冷却间冷却物冷藏间冻结间冻结物冷藏间照明热量53533636108108108108库门开启热量201073636432360252人员热量242428727941238357411168241532各个冷间操作热量1114158418922.8库房冷却设备负荷：由1食品冷冻冷藏原理与设备203页可得如下公式：计算公式：式中，冷却设备负荷，；维护结构传热量，；货物热量，；通风换气热量，；电机运转热量，；操作热量，；板缝计算

13、系数，取；负荷系数，冷却间和冻结间取，其他冷间取。将上述各个参数代入公式便可算得各个冷间的“库房冷却设备负荷”，如下表所示表2-11库房冷却设备负荷冷却间冷却物冷藏间冻结间冻结物冷藏间库房冷却设备负荷j计算计算公式：式中，制冷系统负荷，；维护结构传热量，；货物热量，；电机运转热量，；操作热量，；板缝计算系数，取；负荷系数，冷却间和冻结间取，其他冷间取。将上述各个参数代入公式便可算得各个冷间的“机械冷负荷”，如下表所示表2-12机械冷负荷冷却间冷却物冷藏间冻结间冻结物冷藏间机械冷负荷2.10负荷汇总：表2-13负荷汇总冷却间冷却物冷藏间冻结间冻结物冷藏间115004002750100011141

14、5841892库房冷却设备负荷机械冷负荷系统负荷 3 .制冷设备的选型计算冷库制冷系统机器设备的选型计算包括制冷压缩机、冷凝器、冷却设备、膨胀阀以及必要的辅助设备（中间冷却器、高压储液器、油氨分离器、气液分离器、等等）的选型与基本计算。1）蒸发温度蒸发温度为:式中：蒸发温度 ,库房温度 , 冷间冷却设备计算温差，一般情况并查R22压-焓图可得相应蒸发压力，则蒸发温度及压力如下表所示表3-1蒸发温度及压力冷却间冷却物冷藏间冻结间冻结物冷藏间库房温度（）-20-23-18蒸发温度（）-9-7-30-25蒸发压力kP2）冷凝温度冷凝温度为:，其中，；，；安全值, 机械通风冷却塔；湿球温度，江西省南昌

15、市的；所选冷凝器形式的进出口水温差。对于卧式冷凝器，；查压R22压-焓图得：饱和气体的压力由于冷却间与冷却物冷藏间温度接近故将它们作为一个系统；冻结间与冻结物冷藏间温度接近，故将它们作为另一个系统。这两个系统的压焓图如下图所示：图3-1 冷却系统的lg P-h图图3-2 冻结系统的lg P-h图综上得各个参数值如下表所示表3-2各项参数冷凝温度（）冷凝压力（）过冷温度（）蒸发器出口温度 吸气温度（）参数4015335-5-250-201）利用电子版R22lg P-h图可以快速查得上图各点的参数值，如下表所示表3-3各项参数冷却系统冻结系统1-5405/-25/10-20274894603352

16、43/35243/4/243/243/在网上查到“厦门瀚龙制冷设备有限公司”的冷凝压缩机组。机组的冷凝温度也刚好为40，蒸发温度有0、-5、-10、-20、-25、-30等等。这些机组的参数可知，有蒸发温度、冷凝温度、制冷剂都完全吻合的压缩机组，所以，可以直接根据制冷量选用冷凝压缩机组。机组到详细参数如下：比泽尔半封闭活塞压缩机组       比泽尔系列半封闭活塞式冷凝压缩机组主要以德国Bitzer（比泽尔）品牌半封闭活塞压缩机为制冷主机（同时可根据用户需求提供其它国外品牌及国产半封闭压缩机组）；主要水冷式半封闭冷凝压缩机组、风冷式半

17、封闭冷凝压缩机组及并联机组等设备；其80%以上配件均为国际知名品牌，适用于5-40的冷藏、冷藏库、制冰系统中。制冷压缩机：德国比泽尔Bitzer、其它品牌（可选）型号：3HP-60HP，可多机并联组合；适用冷媒：设备适用于多种制冷剂，如R22、R404、R507C等，适用范围：可满足各类1040的各种冷库的制冷要求。   表3-4比泽尔水冷高温型机组参数表机组型号BS07M/BBS09M/BBS10M/BBS12M/BBS15M/BBS20M/B压缩机型号名义匹数7HP9HP10HP12HP15HP20HP适用温度（）5-5制冷剂R22压缩机冷量及功率蒸发0冷量（

18、）203002440026700322003840044500功率（）79088蒸发-5冷量（）165201989021800263003140036300功率（）蒸发-10冷量（）132301599017630213002530029300功率（）说明：  1、冷凝温度为40  2、对于8HP以上的机组，当使用蒸发温度低于-25时必须配缸头风扇和CIC喷液系统。机组型号BS12L/BBS15L/BBS20L/BBS25L/BBS30L/BBS40L/B压缩机型号名义匹数12HP15HP20HP25HP30HP40HP适用温度（） -15-20制冷剂R2

19、2压缩机冷量及功率蒸发-20冷量（W）183402300026500345003980047500功率（KW）蒸发-25冷量（W）141401754020400263003060036700功率（KW）蒸发-30冷量（W）104901313015250197202290027700功率（KW）13表3-5比泽尔水冷中低温机组技术参数表说明：  1、冷凝温度为40  2、对于8HP以上的机组，当使用蒸发温度低于-25时必须配缸头风扇和CIC喷液系统。 这些机组的参数可知，有蒸发温度、冷凝温度、制冷剂都完全吻合的压缩机组，所以，可以直接根据制冷量选

20、用冷凝压缩机组。根据系统机械负荷如下系统机械负荷 W冷却间和冷却物冷藏间合用一台冷凝压缩机组，根据制冷量，选用“机组型号为：BS12M/B，制冷量为>”，故选配合适。冻结间和冻结物冷藏间合用一台冷凝压缩机组，根据制冷量，选用“机组型号为：BS30L/B，制冷量为>”，故选配合适。由于冷凝压缩机组不仅包括制冷压缩机、冷凝器、冷却设备、膨胀阀，还包括了高压储液器、油分离器、气液分离器等等辅助设备，则不需要再另行选用。3.2 冷凝器的选型计算1）对数平均温差的计算将各个参数代入上式得2）冷凝面积的计算其中：传热系数，由6冷库制冷工艺设计104页表4-16查得3）冷却水量的计算一般选定的冷

21、凝器的传热面积应该比计算的传热面积大20%-30%冷凝器的热负荷、冷却水的流量以及传热面积，如下表所示表3-6高温系统23414低温系统803561）传热温差计算根据上面的蒸发温度以及库房的温度可得，各个库房的传热温差如下表所示表3-7冷却间冷却物冷藏间冻结间冻结物冷藏间传热温差77772）蒸发器传热面积的计算：其中：蒸发器传热面积，；蒸发器的热负荷， ；传热温差，传热系数，初步决定选用“厦门瀚龙制冷设备有限公司”的冷风机和排管，根据该公司网上公布的数据，逆向计算出他们公司的冷风机的传热系数。表3-8DL系列（冷却）DL系列（冷却）DJ系列（冻结）DD系列（冻藏）传热系数“厦门瀚龙制冷设备有限

22、公司”冷风机和排管的规格如下：D系列冷风机      D系列空气冷却器（又称冷风机）是一种用于各种冷库的冷却降温设备，D系列空气冷却器有DL、DD、和DJ三种型式分别适用于不同库温的冷库。它具有结构紧凑、重量轻，不占用冷库实用面积等优点，与自然对流排管相比，它能使冷库内贮藏的食品迅速降温，大大提高了贮藏食品的保鲜度。二、产品用途 D型系列空气冷却器与不同制冷量的压缩冷凝机组配套，用于不同库温的冷库中，作为冷制设备。其中DL型适用于库温为0左右的冷库，如保存鲜鸡蛋或蔬菜的库，DD型适用于库温为-18左右的冷库，作为肉、鱼类等冷冻食品的冷藏用。DJ型适用于库

23、温为-25或低于-25的冷作为鲜肉或鲜鱼制品等冻结用。 三、产品特点 1、壳体采用喷塑工艺或轧花铝板，耐腐蚀，外观美观。2、盘管以错排方式布置，传热效率高，通过机械胀管将铝翅片套在铜管上连接牢靠。 3、该产品为厂内配线，所有接线均置于一个接线盒内安装维修方便。 4、选用的电机噪声低，运转平稳。 5、排水盘中央最低处设有排水接头，排水可靠。 6、槽型吊架，安装方便。 7、U型管状不锈钢管及氧化镁填科的电热管，置于盘管中。融霜效果良好。综合各个库房的冷负荷、温差以及平均传热系数，则可以计算出各个库房的传热面积，如下表所示表3-9各个库房的传热面积冷却间冷却物冷藏间冻结间冻结物冷藏间DL系列（冷却）

24、DL系列（冷却）DJ系列（冻结）DD系列（冻藏）传热温差7777传热系数库房冷却设备负荷 冷风机传热面积有该表上面的数据以及“厦门瀚龙制冷设备有限公司”冷风机和排管的规格，便可决定如下型号的冷风机或排管型号（一台）（两台）（两台）（两台）选用冷风机制冷量 29.0×2=58选用冷风机面积5520×2=40170×2=34030×2=60从上面的选型来看，冷风机的制冷量和面积都非常匹配，选型非常成功。4 .系统管道的设计4.1 R22的管内允许流速和压力降表4-1R22的管内允许流速R22的管内允许流速管道名称允许流速（m/s）管道名称允许流速（m/s）吸

25、气管1220膨胀阀出口至蒸发器排气管1525送液管冷凝器至膨胀阀回气管68计算公式：式中 制冷剂体积流量，;制冷剂流速，.1.送液管管径的确定结算结果列表如下：表4-2各项参数冷却间1223VwdVwd12085冷却物冷藏间122334VwdVwdVwd1058660冻结间1223VwVwd11984冻结物冷藏间1223VwdVwd118832.回气管管径的确定计算结果列表如下：表4-3各项目参数回气管管径的确定冷却间1223VwdVwd758741冷却物冷藏间122334VwdVwdVwd745737726冻结间1223VwdVwd786761冻结物冷藏间1223VwdVwd7727513.

26、 机房主管管径的确定表4-4机房主管管径的确定送液管Vwd1180回气管Vwd8126查7冷库设计规范图8-9图8-16，选取结果列表如下：表4-5选取结果送液管的选型冷却间1223dDNdDN1201258580冷却物冷藏间122334dDNdDNdDN10512586806065冻结间1223dDNdDN1191258480冻结物冷藏间1223dDNdDN1181258380回气管的选型冷却间1223dDNdDN58654140冷却物冷藏间122334dDNdDNdDN456537402625冻结间1223dDNdDN86806165冻结物冷藏间1223dDNdDN72805150机房总送

27、液管dDN180200机房总回气管dDN126125根据7冷库设计规范条。特别是高温库温度控制要求精度较高，一般采用TDW12型温度继电器，配用BA2铂电阻为感温元件。其温度上下限的幅差达±0.5%，可达到要求。电磁阀及自控选择如下；图5-1 控制系统图下面是库温自动化控制的简图：图5-2 库温自动化控制的简图根据7冷库设计规范条规定，可以在发出冲霜信号之后，人工操作冲霜系统。自动化融霜可以用TDS05型指令融霜时间程序控制器。其控制程序如下：图5-3 自动融霜控制图选择TDS05型融霜指令可以人工发出或者与微压差控制器配合使用。微压差控制器的二个测点装在冷风机的蒸发器前后，蒸发器结霜到一定的厚度，前后压力差即发生变化。此时，微压差控制器即可以发出融霜指令。ZCHDXXQB气用电动反恒压电磁主阀，微压差控制器CWC11，ZZRNXXY止回阀（冲霜用，来保护电磁阀）的选择，如上图。在库房里采用毛发湿度计，同时安装氯化锂电阻式湿度传感器，将检测到的信号送回到机房的自动化控制中心。当库房的湿度过低时，以便于采取相应的措施。根据7冷库设计规范条规定，冷风机易设置人工制冷除霜装置，以及风机故障自动报警措施。6 .设计心得此次课程设计时间很紧，两个课程设计同时进行，可以说