制冷装置设计

1、冷库工程讲义第1章 制冷系统方案的选择与制定系统概述制冷系统的分类实际的制冷系统多种多样。根据不同的分类依据，制冷系统方案的分类方法也不同。按照制冷系统采用的制冷剂，可分为氟里昂制冷系统和氨制冷系统等；按照制冷方式的不同， 可分为蒸汽压缩式制冷、吸收式制冷、蒸汽喷射式制冷、吸附式制冷等；按照压缩的级数， 可分为单级压缩、单级压缩、双级压缩、多级压缩、复叠式等；按照供液方式，可分为直流 式、重力式、泵供液式等。本章依据压缩级数， 结合供液方式进行分类， 主要介绍单级、双级制冷系统方案及其各 种方案的供液方式，制冷机及其设备的配置方案、螺杆压缩机制冷系统，并提出制定制冷系 统方案时应注意的问题。蒸

2、汽压缩式制冷系统的基本组成一、单级蒸汽压缩式制冷系统的基本组成单级蒸汽压缩式制冷系统的基本组成为压缩机，冷凝器，节流阀，蒸发器。二、双级蒸汽压缩式制冷系统的基本组成双级蒸汽压缩式制冷系统的基本组成为低压压缩机（缸）；高压压缩机（缸）；中间冷却器；冷凝器；节流阀；蒸发器，三、单、双级综合蒸汽压缩式制冷系统的基本组成冷库制冷中采用的并不总是纯粹的单级或纯粹的双级制冷系统，更多的是两者并存的综合系统。综合制冷系统实际上是单级制冷系统和双级制冷系统共同并联到一个冷凝器上的综 合体。在实际的制冷系统中为了提高运行的经济性和保证操作管理的安全可靠，除了基本部件外，还设置了许多其它的辅助设备，这些设备有：油

3、分离器、高压贮液器、低压循环贮液桶、空气分离器、排液桶、集油器、加氨站和汽、液调节站等。这些设备和部件的关系如图1-4所示。蒸汽活塞压缩式制冷系统原理图制冷系统原理图是表达制冷系统的关键图纸，从原理图上可以看出：系统的规模和特性；设备的容量、数量、规格型号；系统是否先进、合理等。因此查阅制冷系统原理图 是了解制冷装置的重要手段，在学会设计制冷系统之前，应先学会阅读制冷系统原理图。图1-5是一个典型食品冷库制冷系统原理图，正规的施工图纸除了有如图1-5的内容外，一般还应有图例、图标、主要设备明细表、备注、管径与设备标注、阀径标注、制冷剂流向等 内容。一、单级压缩回路：蒸发器出口-回汽调节站-汽液

4、分离设备-单级压缩机-油分离设 备-冷凝器-高压贮液器-总调节站-节流阀-低压循环贮液桶（汽液分离器）-氨泵-液体调节站-蒸发器进口-蒸发器出口。二、双级压缩回路：蒸发器出口-回汽调节站-汽液分离设备-低压级压缩机-一级油 分器-中间冷却器-高压级压缩机-二级油分器-冷凝器-高压贮液器-中冷供液（中冷过冷盘管）-总调节站-节流阀-低压循环贮液桶（汽液分离器）-氨泵-液体调节站-蒸发器进口 -蒸发器出口。系统方案设计制冷系统方案概述一、确定制冷方案的依据确定制冷方案的主要依据：冷库的使用性质；冷库的规模和投资限额；食品冷加工工艺要求；冷却水水质、水温和水量；制冷装置所处环境、室外空气温湿度等。二

5、、确定制冷方案的原则主要考虑：满足食品冷加工工艺要求，保证质量，降低干耗；制冷系统应尽量简单，运 转可靠和操作管理方便，又要有安全保证；制冷系统应尽量采用新机器、新设备、新技术、 新工艺，应优先选用自动控制方案；应降低费用指标，全面比较初期投资费用和运转费用， 还要考虑技术经济发展趋势。总之，要使确定的制冷方案安全、可靠、方便、灵活、技术先 进，经济费用低。三、确定制冷方案的内容制冷系统压缩级数及压缩机类型的确定；制冷剂种类及冷凝器类型的确定；自动化方案的确定；制冷系统供液方式的确定； 冷间冷却方式的确定；冷间冷却设备和融霜方式的确定。 1.2.2制冷系统压缩级数及冷凝器类型的确定一、单级压缩

6、型式在普通制冷温度范围内，只有单级和双级压缩之分。单级压缩形式，是制冷系统中只有 一台制冷压缩机或几台制冷压缩机并联使用，如图1-6所示。确定制冷系统的压缩级数的主要依据压缩比，选用活塞式氨压缩机时，当冷凝压力与蒸发压力比值小于或等于 8时，应采用单级压缩。氟里昂系统当冷凝压力与蒸发压力比值小于 或等于10时，采用单级压缩。二、双级压缩型式当冷库的制冷系统，冷凝压力与蒸发压力的比值超出单级压缩形式，如氨系统冷凝压力与蒸发压力比值大于 8,氟里昂系统冷凝压力与蒸发压力比值大于 10时，就应考虑采用双 级压缩形式。这样可使制冷系统安全、经济地运行，同时还能延长制冷压缩机的使用寿命。双级压缩型式又分

7、为单机双级压缩和配组式双级压缩型式。单机双级压缩型式， 就是采用一台制冷压缩机进行双级压缩，它具有占地面积小， 系统管道简单，施工周期短，操作管理方便等优点，用于大、中型冷库中。但不能根据工作条件 变化灵活调整。如图 1-7所示。配组式双级压缩型式，是由几台单级压缩机配合来完成高、低压级压缩。用来配组的制冷压缩机，可以是同型号的也可以是不同型号。应尽量选用相同系列的，便于零配件互换。配组式双级压缩形式配合的标准以压缩机理论排汽量为准，常采用高、低压机的理论排汽容积比为：Vgh/ Vdh=1/21/3。三、制冷压缩机类型的确定制冷压缩机类型的确定与制冷装置的使用性质、规模和采用制冷剂种类有关。活

8、塞式制冷压缩机；螺杆式制冷压缩机比；离心式制冷压缩机；制冷机组，常用的制冷机组有：压缩一一冷凝机组、冷水机组四、制冷剂种类的确定确定制冷剂的种类，通常从以下几个方面考虑：货源和冷库造价。安全、船舶制冷装置、空调系统、电冰箱、冷藏柜及人口密集场所的空气调节，应采 用R134a、R123、R407C、R410A、及R22作为制冷剂，一旦制冷剂泄漏时，不会威胁或直 接影响到人们的生命安全。蒸发系统和压缩级数。五、冷凝器类型的确定冷凝器类型有多种，应根据制冷装置所处的环境、冷却水水质、水温和水量来进行确定。在具有水源充足、水质较差的地区，采用立式壳管式冷凝器；若水温低，水质较好，船 舶制冷装置应采用卧

9、式壳管式冷凝器；对水质差、大气湿球温度比较低的地区应采淋浇式冷凝器；对水源缺乏地区、 耗水量小应采用蒸发式冷凝器；对于小型氟利昂制冷装置，应采用空气冷却式冷凝器。制冷系统供液方式的确定一、直接节流供液直接节流供液是利用冷凝压力和蒸发压力之间的压差，将液态制冷剂经节流阀膨胀后直接供入蒸发器。见图所示。这种供液方式的特点是：系统简单，操作管理方便，工程费用低但可靠性较差；对于多个冷间，当使用情况不均衡时，不易调节控制；因系统中缺少汽液分离器，回汽中夹带液滴得不到分离，容易造成液击和湿冲程；由于节流后有无效蒸汽产生， 这将占去部分蒸发器内部的空间， 从而 降低了传热效果。直流供液应注意：一只节流阀只

10、宜向一组蒸发器供液。因由于制冷剂流经蒸发排管的压力降与该通路蒸发排管的当量总长成正比，为了使蒸发排管内的压力降处在允许的范围内，每通路蒸发排管的当量长度不应超过表1-3-1规定的数值。氨系统蒸发管内制冷剂流向一般采用下进上出方式。为了避免蒸发器回汽中夹带的液摘引起压缩机湿冲程，可在蒸发器回汽管上增设汽、液分离器和排液桶，如图 1-3-22所示。被分离下来的液体靠位差作 用流入排液桶，当桶内液位达一定高度后，对桶内液体进行加压后再供到蒸发器中去循环使用。若设置一些自控元件， 则可自动地根据排液桶液泣的高低而间断地代替高压液体管向蒸 发器供液。表1-3-1氨直流供液蛇形排管允许当量长度蒸发排管管径

11、2025324050当里总长度(m)150180200250300、重力供液重力供液是在蒸发器与节流阀之间设一汽液分离器。利用汽液分离器内正常液面与蒸发器之间的位差，借重力作用使液态制冷剂流入蒸发器，见图1-6。这种供液方式的特点是：高压液体制冷剂节流后进入汽液分离器，将节流后产生无效蒸汽进行分离，低压液态制冷剂供入蒸发器，提高了蒸发器的热交换效果；蒸发器的回气也是先经过汽液分离器， 将回汽中夹带的液滴分离出来，保证了压缩机的安全运行；汽液分离器的液面相对稳定， 比较容易实现自动控制； 为了保持液面与蒸发器的位差，要求汽液分离器内液面高出蒸发器12m,提高了土建的造价； 由于液态制冷剂在蒸发器

12、内作自然流动，随制冷剂进入的润滑油很难排出，形成油膜，降低了制冷效果。这种供液方式适用于以氨为制冷剂的小型冷库制冷装置。重力供液系统在设置时应注意以下几个方面：(1)蒸发器的配置制冷剂流向及蒸发管组连接方式：蒸发器内制冷剂的流向采用下进上出。蒸发管组 的连接方式采用“同程式”或“羊角弯”，库房顶管采用u型顶管为佳。蒸发盘管的允许当量总长。(2)氨液分离器的设置要点保证正常供液所需的静液往 AHo AH的大小视系统的摩擦阻力和局部阻力而定。AH过小，不足以克服阻力，供液不通畅；AH过大，又影响蒸发温度。为了保证向蒸发器正常供液，又不至于对蒸发温度影响过大，理论上要求该液位差 AH的大小为：在克服

13、了通路总阻力后，剩余的压差对蒸发温度的影响不应超过1C,各不同的蒸发温度回路所要求的剩余压差值分别为：-33C回路： 5kpa(约 500kgf/m2)； -28c回路： 6kpa(约 600kgf/m2); -15C回路： 12kpa(约 1200kgf/m2)。在实际设计中，汽液分离器的控制液面与蒸发器最高一根管子的高差AH可取1.5m的经验数据。汽液分离器的数量：主要取决于蒸发温度回路的多少、蒸发器的种类、库房的 间数及层数等因素。不同蒸发温度回路应分别设置：冷风机和顶、墙排管要分开设置，多层库房也要分层设置。汽液分离器可同时向同一蒸发温度、同一层的几个冷间的多组蒸发器供液，但供液半径不

14、宜大于 30 m,并且需要设置汽体和液体分调节站；汽液分离器与蒸发 器之间供液、回汽管径的确定；为了减少静液柱对蒸发温度的影响，还可采取均压供液方式，（3）低压调节站氨重力供液系统的低压调节站，对于多层冷库一般是属于分散式（分层）布置，调节站的形式主要有三种：不带热氨融霜；热氨融霜、加压排液；热氨融霜、重力排液。原则上，每 冷间都应有单独的回汽管、阀件。三、液泵供液泵供液在氨系统中称氨泵供液。它是以液泵的机械作用克服管道阻力及静压力向冷间蒸 发器进行供液。液泵供液系统见图1-7。这种供液方式的特点是：蒸发器的热交换效率高。保证了压缩机的安全运转，制冷效率高。由于系统设置低 压循环贮液桶，可使回

15、气中夹带的液滴得到分离， 不易出现液击和湿冲程。 操作简单，便 于集中控制。便于热氨融霜， 低压循环贮液桶可兼作排液桶用。 氨泵的设置，增加耗电 1%1.5%左右，同时也增加了维修量。增加了钢材量、阀件量。液泵供液根据制冷剂进出蒸发器的情况，又分为上进下出（顶部供液）和下进上出（底部供液）两种方式，见图 1-7和图1-8。上进下出式特点：蒸发器充液量较少，蒸发温度不会受到静液柱的影响。液泵停止供液后，蒸发器内未蒸发的液体和积油很快自动排出，有利于融霜和自控。低压循环桶容积要大，用以容纳氨泵停止运转后从蒸发器流回的全部制冷剂液体，因此设备费用稍大。向多组并联蒸发器供液时，供液不易均匀，传热效果受

16、到影响。这种供液方式适用于连续生产，系统蒸 发器数量较少的冷库。下进上出式特点：蒸发器供液均匀，传热效果好。低压循环桶容积较小， 节省设备费用。 蒸发器与低压循环桶的相对位置不受限制，适用性较强。液泵停止供液后，蒸发器内有一定液体，库温波动小，采用自动控制，可避免频繁操作。但这种供液方式，蒸发器充液量较多， 为蒸发管容积的 60%左右，积油不易排除。下进上出式虽然存在一定的不足，但由于能均 匀供液，传热效果好，对低压循环桶安装无特殊要求等。在冷库氨制冷系统中，普遍采用的是此种供液形式。泵供液系统在设置时应注意以下几个方面：（一）低压循环贮液桶和液泵的配置低压循环贮液桶和液泵的配置方案是液泵供液

17、系统的关键所在。图1-3-24是常见的液泵回路。低压循环贮液桶数量的确定同一蒸发温度回路所需低压循环贮液桶的只数根据制冷负荷选定。低压循环贮液桶的容积及直径计算。防液泵气蚀的措施a选用抗气蚀性好的泵；b要满足该式只有提高低压循环贮液桶正常工作液位与泵中心线之间的高度差H,商业部推荐该高度差为：齿轮泵；H = 1-1. 5m；离心泵 tz= 15 C时，H=1. 5m2mtz= 28C时，H = 2. 0m2. 5 m；tz= 33C时，H = 2. 5m3. 0 m；C使Pm十Pe尽量小液体再循环倍率3的确定氨泵系统下进上出：负荷稳定 3 =34（冷藏间、冰库等）负荷波动3 = 56（冻结间等

18、）氨泵系统上进下出：负荷稳定 3 = 45负荷波动3 = 67氟泵系统：R123=2R22 3=3（二）蒸发器的配置允许通路长度（包括管道弯头，阀件的当量长度 ）；蒸发器供液流向；上进下出与下进上出两种供液方式都有采用；一般库温自动控制的系统采用上进下出； 手动控制采用下进上出。蒸发管组接法（三）低压调节站液泵供液系统的低压调节站，其形式与重力供液系统并无原则上的差别，图 1-2-211-2-24几种均可采用，应视实际需要来设计。冷间冷却方式的确定冷间冷却方式两种，间接冷却方式和直接冷却方式。一、间接冷却方式间接冷却方式是指被冷却物体或冷藏库内的热量通过载冷剂传给蒸发器，再由制冷剂蒸发吸收载冷

19、剂的热量，见图 1-10。这种冷却方式的特点：载冷剂的吸热过程只是温度升高，无相态变化；由于载冷剂无毒，使用范围比较广；盐水有一定蓄冷作用，常距离运输不会影响制冷量；不易出现液击；采用盐水作载冷剂，对金属的腐蚀很强，初次投资费用、经常性费用比较高；有二次传热温差，即制冷剂 冷却载冷剂，载冷剂与货物或与库房内空气之间，因而能量损失大。间接冷却方式虽然有很多优点，但因为有二次传热温差，使经济效率下降，因此，只有在特定情况下，不宜直接使用制冷剂的地方（如盐水制冰、空调系统）使用。二、直接冷却方式直接冷却方式是指制冷剂直接在蒸发器内吸收被冷却物体或库内的热量而蒸发，见图1-11。这种冷却方式的特点：制

20、冷剂在蒸发器内直接沸腾吸热，发生相态变化，传热温差只有一次，能量损失小；与间接冷却系统比较，系统简单，操作管理方便，初次投资及运转费用都较低；系统中如采用氨为制冷剂，一旦泄漏时，会危急人身安全或使食品受损。直接冷却方式虽然有不足之处，但因经济费用低，管理方便，使用年限长等优点， 在措施上采取一定方法，所以仍被广泛应用。（一）直接冷却方式的分类按冷却设备的形式不同，分为以下三类。（1）空气冷却式 根据空气流动方式，又分为自然对流却和强迫对流冷却两种（2）接触式是指被冷却物体表面与冷却设备壁面直接接触，如平板冻结器。(3)混合式是指在冷间内采用搁架式排管为冷却设备。(二)冷间冷却设备的确定(1)冷

21、却间应采用干式冷风机作冷却设备。(2)冻结间 对食品进行冷冻加工的房间选用落地式或吊顶式冷风机作为冷却设备；对 冻结比较小的食品，如鱼、兔、家禽等盘装食品应选用搁架式排管配风机或不配风机。(3)冷却物冷藏间主要贮藏果、蔬、鲜蛋等有生机的食品或冷却肉类。宜选用强制对流冷却方式，并应配置均匀送风道。(4)冻结物冷藏间为了保证食品质量，降低干耗，宜选用自然对流冷却方式，一般选用冷却排管为冷却设备。对有包装的货物可采用冷风机。(5)产品的包装间当包装间温度在0c以上时，宜采用冷风机，当包装间温度在0c以下时，可采用排管为冷却设备。另速冻食品可采用平板冻结器、隧道式冻结装置和螺旋式等冻结装置。(三)冷间

22、冷却设备融霜方式的确定(1)水融霜(2)利用不冻液(乙烯乙二醇)融霜(3)热氨融霜(4)热氨水融霜(5)电加热融霜制冷系统蒸发温度回路的方案的确定一、蒸发温度的确定冻结间和低温冷藏间，这个温差值一般为10CO例如：一般的鱼类、肉类冻结间，设计库温为-23 C,蒸发温度即为-33 C。鱼类、肉类冷藏间，设计库温为-18 C,蒸发温度即为-28 C,贮冰间库温为-4-6C,蒸发温度为-15C。新鲜果蔬类贮藏间，要求湿度不宜太低， 且较为恒定，因此房温与蒸发温度的差值应更低些，一般控制在5c8C。二、蒸发温度回路的概念如果把制冷剂在循环时所经历的路径叫做“回路”，那么某种蒸发温度的制冷剂所对应的“回

23、路”就称作这种蒸发温度的回路，如 -15 C回路、-28 C回路、-33 C回路等。三、蒸发温度回路的划分方案(1)当冷库的生产主要为食品冻结、冻品冷藏以及制冰和贮冰三大内容，或是食品冻结、 冻品冷藏和果蔬、鲜蛋等冷却物冷藏三大内容时，可以根据冷库的规模分别采用两个或者三 个蒸发温度。即制冰、贮冰共用一个蒸发温度回路，果蔬、鲜蛋冷藏为一个蒸发温度回路， 冻结和冻藏可以分开(规模较大时)也可以合并。(2)果蔬、鲜蛋等冷却和冷藏，在一般情况下不要与制冰共用一个蒸发温度回路。(3)有些肉类联合加工厂需要生产一定数量的分割肉、副产品等，为了抑制细菌繁殖， 要对分割肉进行冷却， 故在分割肉加工车间需设置

24、空调系统，可以采用以下办法处理：合并在制冰回路或冷却物冷藏回路中；合并在双级压缩机的高压级压缩机的负荷中；利用自动控制元件(恒压阀)，控制空调器的蒸发温度。制冷系统自控方案的确定一、手动式 机器、设备及工艺流程的控制全部采用手动控制。二、半自动式 制冷系统的安全保护；局部回路自控(液泵、冻结间、冷藏间回路);压缩机指令开、停机，库房内冷却设备在机房遥控及库温遥测。三、全自动式：在半自动的基础上加：压缩机自动开停机和能量调节；辅助设备自 控；采用电脑进行最佳工况调节；加工工艺流程自控；库房管理自控。提高制冷效率的基本措施一、润滑油的分离与回收二、不凝性气体的分离三、高压制冷剂液体的过冷四、蒸发器

25、的除霜和排液(1)蒸发器的除霜(2)蒸发器的排液引至其它冷间正在使用的蒸发器，这种方式适用于小型制冷装置；排向专设的排液捅，再由排液桶经放油、加压后向系统供液。排向低压循环贮液桶。制订制冷系统方案时的注意事项一、安全可靠。二、调度灵活，便于操作。三、便于安装与维修。安装方便，检修容易可以节省初次投资和平时维修费用。一定要 考虑机器设备的拆装空间和操作走道等。四、技术先进。五、符合有关规定。冷库制冷工艺设计是冷库整个设计的重要部分，首先要符合冷库 设计规范，也不应该违犯 冷藏库氨制冷装置安全技术规程、环保、安全防火等方面的规程此外，节约能源，可以降低日常的经营管理费用。机及其设备的配置方案人为地

26、将系统分为四大部分，即：压缩机部分、高压侧部分、低压侧部分和独立部件部分。压缩机部分范围：从压缩机入口至油分离器入口处。压缩机部分主要由压缩机、吸排气管道和中间冷却器(双级压缩时存在)等组成。一、单级压缩单级压缩机的吸排气配置方式十分简单，如图1-3-1所示，应注意的有：(1)在机头阀上方要设检修阀。(2)要求其中一台单级机设反抽阀，没有油压卸载启动装置的压缩机，应设启动辅助阀。(3)若蒸发温度不止一个，为使承担不同蒸发温度负荷的压缩机之间在使用上有一定的灵活性，可在不同蒸发温度回路的吸入管上增设切换阀，以便互相切换、顶替来调剂制冷量。二、双级压缩双级压缩制冷系统， 可采用单级压缩机配组双打式

27、，也可选用单机双级压缩机。从初次投资费用、机器的占地面积、单位功率制冷量以及操作管理等方面比较，采用单机双级压缩机比单级压缩机配组式更合理。高压侧部分的配置方案范围：从油分离器入口至节流阀进口处。一、冷凝器的配置目前常用的冷凝器主要型式有：水冷式、空气冷却式、蒸发式和淋水式等四种。空气冷却式冷凝器一般用于缺水场所的小型氟制冷装置。立式冷凝器和卧式冷凝器的管道配置可参见图1-3-5和图1-3-6。立式冷凝器可以不设置放油管。图1-3-7所示的是蒸发式冷凝器的管道配置示意。淋水式冷凝器的管道配置方案见图1-3-8。二、贮液器的配置根据制冷剂通过贮液器的形式不同，贮液器有“通过式”和“波动式”两种配

28、置方案。三、油分离器的配置油分离器上一般设有进气、出气和放油管的管接口。有的油分离器上还设有供液管接口或自动回油装置。因此，其管道的连接方式与其构造有关。氨用油分离器的型号主要有三种：（1）离心式油分离器（2）填料式油分离器（3）洗涤式油分离器一般，多台压缩机可以合用一台油分离器，以使系统简化，占地面积减少，也便于操作管理。四、总调节站的配置方案总调节站的作用，是向低压制冷设备（如低压循环贮液桶、氨液分离器等）分配制冷剂液体，并根据负荷的变化，调节和控制供液量。总调节站的配置形式常用有两大类型：低压侧部分的配置方案范围：从节流阀出口至第一级压缩机入口处。. 1蒸发器部分管道配置方案一、制冷剂流

29、向的确定（一）上进下出（二）下进上出二、管道配置（一）同类蒸发器串联：如图1-3-13所示。并联：蒸发器并联的接法主要有羊角弯和同程式，如图 1-3-14和图1-3-15所示。（二）不同类蒸发器串联：先进顶管，后进墙管，如图 1-3-16所示。并联：合并后的供液、回汽总管要靠近顶管，如图 1-3-17所示。. 2低压调节站的设置方案一、单阀单流向供液、回汽调节站（如图1-3-18所示）。二、双阀双流向供液、回汽调节站（如图1-3-19所示）。三、液单、汽双调节站的搭配形式（如图 1-3-20所示）。四、利用回汽管排液的调节站（图1-3-21）。独立部件部分这一部分的设备有安全管网、紧急泄氨器、

30、空气分离器和集油器等。一、安全管网的配置安全管把高压容器上的安全阀和中、低压容器上的安全阀分别并联连接起来，形成一个管网。安全管的末端应有防雨设施，常见的做法如图1-3-26（a）所示。二、紧急泄氨器的配置在氨制冷装置中，紧急泄氨器应与贮氨量较大的容器，如贮液器、低压循环贮液桶、蒸发器等设备的底部接通，如图1-3-27所示。三、空气分离器的管道配置供液管；回汽管；混合气体管；排液管；放空气管。四、集油器的配置除了小型制冷装置外，集油器通常按高、低压分开设置。高压集油器收集油分离器、 贮液器、中间冷却器以及冷凝器等设备所放出的油；低压集油器则接收从低压循环贮液桶、 排液桶以及汽液分离器等低压容器

31、所放出的油。压缩式制冷系统螺杆压缩的油回路螺杆机需要供油的部位有：（1）两转子的啮合部；（2）两转子的前后轴承；（3）油以压力形 式供给非联轴器端的转子端部平衡活塞；（4）能量调节滑块的动力活塞两端。 图1-4-2的整个油路系统包括以下几个部分：1、油分离器和油箱2、油冷却器，目前螺杆机的油冷却器采用的冷却方式有：水冷却、高压制冷剂液体冷 却和制冷剂节流冷却三种。3、油过滤器，有粗滤和精滤两种。4、螺杆制冷压缩机用的齿轮泵。5、油分配总管带经济器的螺杆压缩制冷装置带虹吸罐的液氨冷却螺杆用油冷却器的制冷系统1.5 氨制冷装置自控方案库房回路自控方案库房的自动控制主要包括库温、湿度和融霜控制等。一

32、、冻结物冷藏间的自动控制二、冷却物冷藏间的自动控制三、冻结间的自动控制根据冻结间的工艺流程，一般可分为五个阶段：空库降温（或空库保温卜进货、冻结、出货和融霜。（1）冻结间温度的要求空库保温空库降温冻结时间：冻结的累计时间定为20小时.可根据货物实际的冻结时间进行调整。（2）冻结间自控设计中采用的几种回路四、冰库的自动控制供液的自动控制一、液的自动控制（液泵回路）液泵供液（如氨泵系统）的自动控制一般包括液位控制、高液位报警、流量旁通、液泵保 护等项目。（1）液位控制（2）流量旁通（3）氨泵保护二、浮球阀控制供液（图1-5-7、图1-5-8）中间冷却器的自动控制中间冷却器的自动控制见图1-5-9所

33、示。一、液位控制二、中压保护三、若考虑自动放油，则须增设UQK-41型油位控制器和 ZCL-20型放油电磁阀。复习思考题.确定制冷方案的意义是什么？.确定制冷方案的原则有哪些？9.确定制冷方案应包括哪些内容 ？.确定系统单、双级压缩的根据是什么？.双级压缩分几种形式 ？各有什么特点？.根据什么确定冷凝器类型 ？.冷间供液方式有几种 ？各自特点是什么？怎样确定？.直接冷却方式与间接冷却方式各有什么特点？.怎样确定冷间的冷却设备 ？.融霜方式有几种？各适用什么设备？10第2章制冷装置负荷计算负荷计算的基础资料和一般规定基础资料一、建库地区的气象资料：包括气温、相对湿度、水文、风向、朝位等。二、注明

34、座向、尺寸和围护结构构造的库房平面图和剖面图，以便确定库房承受太阳辐射的方向，围护结构的面积及传热系数的大小等。三、各冷间的进货量。四、各冷间设计温度和相对湿度，这主要是由食品冷加工工艺条件、贮藏食品的性质、贮藏期限以及技术经济分析所决定的，可参见表2-1-1。设计参数的确定室外计算温度(tw)的确定具体方法按冷库设计规范规定。.计算围护结构传热量时，应取历年(近1020年)平均每年不保五天的日平均温度(称夏季空气调节室外计算日平均温度)为室外计算温度；.计算通风换气耗冷量时，应以每年最热月下午 2点的月平均温度的历年平均值 (即夏季通风室外计算温度)为室外计算温度。各主要城市的室外计算温度，

35、没有列入该表中的地区或城市以根据当地气象资料自行统 计得出，也可参照该表中相距较近城市的数值。邻室计算温度(tL)的确定若对两个库房之间或库房与其它建筑物之间进行传热计算时，则应以邻室计算温度代替室外计算温度。若邻间是冷藏间时，则按其设计库温来计算；若邻间为冷却间或冻结间时，则应取该间空库保温的温度，即：冷却间按10 C,冻结间按-10 C计算；若该冷间地坪下设有通风加热装置时，其外测温度按1 C2 c计算。对于两用间的计算温度可这样确定，进行本房间热量计算时，室内温度取低库温值，作为其它库房的邻室时，则取高库温值。室外计算相对湿度的确定在校核库房外围结构高温侧是否会结露以及根据两侧空气水蒸汽

36、分压力计算隔汽层时需用的室外相对湿度，选用“最热月月平均相对湿度”，可查附录一。在计算“通风换气”和“开门”热量时，相对湿度取“夏季通风室外计算相对湿度”，可查附录一。货物进出库时温度的确定1、货物进库时的温度(1)未经冷却的鲜肉温度按 35 c计算，已经冷却的鲜肉温度按+4C计算；(2)从外库调入的冻结货物温度按 -8 C-10 C计算；(3)冷藏车、船运来的冰鲜鱼虾温度取+15C,经整理后进入冷加工间的温度则按鱼(虾)的用水温度；(4)鲜蛋、果蔬的进货温度，应按当地食品进库旺月的月平均温度，或按室外计算温度 乘以季节修正系数 ni(ni值见表2-4-2)。2、货物的出库温度应根据冷库规模、

37、产品品种以及产品冷加工工艺要求等来确定，无 具体要求时，下列数据可供参考：(1)肉类从冷却间出库时温度可按 +4 C计；(2)肉类、冻品从冻结间(或再冻间)出库时的温度可按-15C计；(3)冷却物冷藏间出库温度可按土0 c计；(4)冻结物冷藏间出库温度可按 -18 C计。货物冷加工时间t的确定11影响货物冷加工时间的因素有：采用冷却设备的类型、冷冻介质温度、空气流速以及 食品种类和包装器材等。计算加工周期时，应包括进出库时间 （一般为24小时）。在实际 设计中，对食品冷加工时间一般都不经过繁琐的计算， 而是根据冷冻加工食品的种类、 冷冻 加工的方式和工艺要求来确定，具体数据可参考表 2-1-2

38、。冷库的设计规模冷库的设计规模应以冷藏间或贮冰间的公称容积为计算标准。 公称容积为冷藏间或制冰 间或贮冰间的净面积（不扣除柱、门斗和制冷设备所占的面积）乘以房间净高。冷库贮藏吨位 可按下式计算：c % V R(2-2-1)G =1000冷间耗冷量,根据产生的冷源不同， 冷间耗冷间内各项冷负荷的确定 即在单位时间里必须从库房内取走的热量。冷量可分为五类：Qi一围护结构传入热量；Q2一货物放热量；Q3通风换气耗冷量；Q4 一电机运转热量；Q5一操作管理耗冷量。由于不同冷间的作用不同，所以每个冷间不一定 会同时出现这五项热量，以下分别介绍各项热量的计算方法。围护结构传入热量Qi的计算Qi = K F

39、 ： (tw -tn)(2-2-2)，11K的计算公式为：K = =-（2-2-3）R0，工）awi anF围护结构的传热面积，m2;对于围护结构的传热尺寸，参见规范中的规定来进行计算，具体如下：1、屋面、地面和外墙的长、宽度应按 图2-2-1中11、12、13、14计算；2、楼板和内墙长、宽度应按图2-2-1中15、16、17、18计算；3、外墙的高度：地下室应按 图2-2-2中hr h?计算；底层应按h3计算；中间层应按h4、 h5计算；顶层应按h6、h7计算。4、内墙的高度：地下室、底层和中间层，应按 图2-2-2中h8、h9计算；顶层应按 h10、 hn计算。计算该间楼板，地板面积时，

40、不必扣除门斗所占的面积。对于传热系数 K,传热面积F和围护结构传热量 Q1,工程上一般均列表进行计算，这 样不仅方便，而且结果明了，易于校对。货物热量Q2的计算食品在冻结过程中放热，是分三个阶段：显热一潜热一显热进行的。因各种食品在不 同的温度下都具有不向的热量值。货物热量的计算，包括下列四项内容：Q2a食品放热量；Q2b一一食品包装材料和承载工具的热量；Q2c一一食品冷加工过程的呼吸热；Q2d一一食品冷藏过程中的呼吸热；如果冻结过程中加水量较大时（如冻出口对虾等）,还需要增加一项加水热量。将以上12写成一个等式为:Q2 =Q/Q 应 Qc2 Qd2G (h 小)103 GBgd) 103 G

41、 (q q2)二(Gn -G 僧22(2-2-4)G(冷间每天进货量)的取值应符合下列要求；1、冷却间、冻结间按设计的每项冷加工能力计算；2、冷却物冷藏间，当存放果蔬时应不大于库容量的8%;存放鲜蛋时应不大于库容量的5%;3、冻结物冷藏间，当有从外库调入货物时， G，应按库容量的5%计算。无外库调入货 物，当冻结量较小时，可按冷库每日冻结量入库，但不应大于库容量的5%;当冻结量较大时，可根据具体情况按比例分摊入库。对于贮冰间的冷负荷，则可按下式进行计算：3_3=24.3tnG(2-2-5)2.1 10 (0-tn)G1024 3600通风换气热量Q3的计算这种从外界补充温度较高的新鲜空气进入库

42、内所放出的热量叫通风换气耗冷量，它有两项计算内容：货物换气冷负荷Q3a3(hw - hn)n V： n 1 024 3600(2-2-6)低温车间操作人员呼吸换气冷负荷3Q3b =0. 00 邸rnhWhnJ)1081r 3% hw ( hn)(2-2-7)在计算中应注意： Q3a系指果蔬冷藏间而言，对于专用的鲜蛋库，此项可不计，详细 内容见冷藏工艺一章。 Q3b指有操作工人长期停留的冷间，如加工间、包装间等，其余冷 间可不计。电机运转引起的热量 Q4的计算在计算这部分热量时应考虑以下几个因素：电动设备的运转形式，基本有两种，即间歇式运转和连续性运转，间歇式运转的电动设备主要有电动机带动的风机

43、、运输链带及搬运设备(堆垛机，电瓶车)等；连续性运转的电动设备主要指冻结间或冷却间内的冷风机，其特 点是在冷加工的全过程中电机是连续运转的。电动机的安装位置， 一般有两种情况：一种是电动设备装在库内而电机装在库外；另一种是电动设备和电机都装在库内。电机运行热当量可按下式计算：Q4 =N V Fx103(2-2-8)式中：N 电动机的额定功率，kW;E 热转化系数，电机在库内时取E =1;电机不在库内取 E =0.75;P 电机运转时间系数，对冷风机配用的电动机取1,冷间内其它设备配用的电动机按实际情况而定，一般可按每昼夜运行8小时，即p =8/24=0.33。操作管理热量Q5的计算13这部分热

44、量主要包括： 冷间内照明热量、出入冷间时开启冷藏门冷负荷以及操作人员散 发热量等三部分，即：V n( w - h) M nr 130Q5 = Q% QbQ& = q F-n n 0. 1 25 n q24 3600(2-2-9)式中：qd冷间每平方米地板面积照明热量，W/m2;冷藏间可取qd=1.72.3W/m2,加工间、包装间可取 qd=5.8 W/m2;F冷间地板面积，m2；3V 冷间内净容积，m3；n每日开门时引起换气次数，与库内容积有关；0.125=3/24工人每日操作时间系数；nr操作人员数量；qr每个操作人员每秒的放热量，库温高于或等于-5C时，取qr = 280w;库温低于-5C

45、时，取qr= 395w;其它参数同前。2.3制冰冷负荷计算盐水制冰盐水制冰冷负荷由以下五部分组成：.通过冰池维护结构传入的热量Qb1 = F K ()(2-3-1)式中：F制冰池底、壁及顶的面积，m2;K 制冰池底、壁及顶的传热系数，W/m2.K,壁采用K=0.58 W/m2.K,顶采用K =2.3 W/m2.K;tn制冰间的温度，C,可取 1520C;ty 盐水的温度，C,可取-10C左右；.原料水冻结成冰的耗冷量-G10入Qb2 = Ci ts -0 335 c 20-tb(2-3-2)24 3600 -式中：G制冰能力，t/日；ci、c2水和冰的比热，分别为 4.19及2.09 kJ/k

46、g.K;tS原料水的温度，C；tb冰的终温，一般比盐水温度高2c3C；.冰桶及冰桶架的耗冷量3 (ts -ty)Qb3 二 c(nbtWbt , niWi) 10(2-3-3)24 3600式中：c钢的比热，为 0.419 kJ/kg.K;nbt每日起冰的冰桶个数，nbt = G*10 3/gb；Wbt-每个冰捅重量，kg;gb每冰块的重量，kg;nL冰桶架的个数；14wl每个冰捅架重量,kg ;.盐水搅拌器电机运转引起的耗冷量Qb4 二 % N ： 103(2-3-4)式中：N 盐水搅拌器功率，kw ;.融冰引起的耗冷量八：b Fb 八Qb5 = b b r Qb2(2-3-5)gb式中：p

47、 b冰的密度，为 900kg/m3;Fb冰块表面积，m2;Sr冰块融化层厚度，采用2mm。冷库设计规范中推荐，当制冰原料水初温在25c30c时，日产一吨冰的热量，制冷机负荷为7kW/t。桶式快速制冰(以ATB 15/24快速制冰机为例)桶式快速制冰的冷负荷，由五个部分组成：.冰桶传热耗冷量Qt1 = Kbt Fbt nbt (tn -tz)(2-3-6)式中：Kbt冰桶隔热层白传热系数，W/m2.K,冰桶周围用100mm厚软木或聚氨酯隔热,冰桶之间用碎软木或聚氨酯填塞；Fbt每个冰桶外表面积，m2;nbt冰桶个数；tz氨的蒸发温度，C；.原料水预冷耗冷量 _33- G 10 4.187 10

48、Qt2 =-(ts -10) =48.45(ts -10) (2-3-7)24 3600.预冷水结冰耗冷量(2-3-8)Qt3 = G 101335 2.09(0 -tb)l24 3600式中：tb冰的终温，一般取-11 C；.冰桶冷却耗冷量Qt4G 103 Wt=z)24 3600 gb(2-3-9)式中：Wbt每个冰捅重量，kg;gb冰块白重量，50kg；tr热氨脱冰后冰桶的温度，C.脱水融化层损失耗冷量Qt5 900(Fb Fzy) rgbQt2(2-3-10)15式中：Fzy每块冰块11根指形管外表面积，约为0.746m2;8冰块融化层厚度，采用 1mm。其它参数同前。沉箱管组式快速制

49、冰沉箱管组式快速制冰的冷负荷，由三部分来计算：.原料水冻结成冰的耗冷量Qx1=1.15Gst3 35pbt)(2-3-11).冰池内其余水冷却耗冷量，按制取每kg冰多冷却1kg水（从ts降至4C）计算Qx21 0G Ci 1 - 4) =1 I.24 36005 7t4(4 ) (2-3-12).其它耗冷量Qx3 =(20% 25%Q)( Qx2)(2-3-13)式中各参数的意义同前。2.4耗冷量的汇总库房冷却设备负荷QzQz 二 Q PQ Q Q Q(2-4-1)式中：P冷却或冻结加工负荷系数。对冷却间和冻结间：P= 1.3;其它冷间：P=1.0O由于冷间冷却设备的配置都是以各自的制冷负荷为

50、依据，所以在计算Qz时要逐间分别进，由于各冷间的作用不同，所以各冷间冷却设备负荷的内容也不一样， 计算时要按表2-4-1 的形式分间汇总。表2-4-1各冷间冷却设备负荷Qz汇总表序号、垓菜类别 冷间类别、QPQQQQQ1冷却间Q1.3Q2/Q/2冻结间Q1.3Q2/Q/3冷却物冷藏间QQQQQ4冻结物 冷藏间排管式QQ/Q风冷式QQ/QQ对于制冰的蒸发器负荷，则不必考虑制冰过程水放热的不均衡因素，因为盐水的蓄热量很大，而且全池冰桶中的水也不是在同一刻结冰（因冰桶入池有先后），就是水在结冰过程放出的潜热没有及时取走，也不会影响冰块的质量，所以其蒸发器负荷就等于制冰各类耗冷 量之和,即:(2-4-

51、2)5Qz = Qii 116机械负荷Qj以Qi和Q2为例，Qi的最大值出现在夏季，但冷库的生产旺季往往却不在夏季，比如 肉联厂旺季一般在冬初，水产冷冻旺季一般在秋未至来年春，鲜蛋旺季多在四至六月份等。 所以，压缩机所担负的最大负荷不是Qimax和Q2max的代数和，而是比它为小的某个值，即(Qi十Q2)max；参见图2-4-1。还有压缩机承担多个库房制冷负荷时，各个库房不一定同时操作 和使用等等。因此，若以冷库的总耗冷量作为机器负荷，势必造成经济上的浪费。为此，应 把同一蒸发温度的库房的各类热量按不同情况加以修正，再考虑管路、设备等冷量损失来确定机器负荷，即：Qj = R(nj %Q1n2

52、%Q2n3%Q3n4x Q4n5yQ5)(2-4-3)在计算机器负荷 Qj时，应按不同的蒸发温度回路分别统计汇总(参见表2-4-4),以便根据不同的蒸发温度负荷来选配压缩机和其它设备。表2-4-4各蒸发温度回路机械负荷Qj汇总表格式tz(C)库房名称RniSQin2Q2n3Q3n。Q4n5Q5Qj-33冻结间-28冷藏间-15对于制冰压缩机的负荷，只要考虑管道和设备冷量损耗补偿系数R即可，即:5Qj = R、Qi(2-4-4)i 1机械负荷Qj和蒸发器负荷Qz的估算在冷库建设规划阶段或扩初设计阶段，由于许多计算参数不齐全，要求在短时间内给以概算值时，可以根据冷库多年实践积累的经验，对冷间耗冷量

53、进行估算。估算可根据冷间性质和加工方法的不同，从汇编的有关资料查找数据。表 2-4-5、表2-4-6、表2-4-7摘录了商 业部设计院编制的有关估算图表，仅供参考。冷间名称冷间温单位制冷负荷(W/t)17表2-4-5肉类冷冻加工单位制冷负荷序 号冷间温度(C)肉内降温情况冷冻加工时间*i(h)单位制冷负荷(W/t)入冷间时(C)出冷间时(C)冷却设备负荷机械负荷一冷却加工I-2+35+420300023002_*2-7/-2+35+4ii500040003-I0+35+ I28620050004-I0+35+ I03I3000I0000二冻结加工I-23+4-i520530045002-23+

54、 I2-i5I2820069003*3-23+35-i520760058004-30+4-i5ii940075005-30-I0-i8I667005400表2-4-6冷藏间、制冰等单位制冷负荷号度(C)冷却设备负荷机械负荷一冷臧同方回1一般冷却物冷藏间士 0、-288702250t以下冻结物冷藏间-15、-18827035001000t冻结物冷藏间-185347410003000t单层库冻结物冷藏间-18、-2041 4730 35515003500t多层库冻结物冷藏间-184130 35645009000t多层冻结物冷藏间-1830352471000020000t多层冻结物冷藏间-18282

55、1一制冰方回1盐水制冰方式机械负荷70002桶式快速制冰机械负荷78003贮冰间机械负荷25注：本表内机械负荷，已包括管道等冷损耗补偿系数7%。表2-4-7小型冷库单位制冷负荷估算表序 号冷间名称冷间温度（C）单位制冷负荷W t）冷却设备负荷机械负荷一肉、禽、水产品150t以下冷藏间-15-18195160250100t冷藏间-15-181501303100200t冷藏间-15-18120954200300t冷藏间-15-188270二水果、蔬菜1100t以下冷藏间0+22602302100300t冷藏间0+2230210三鲜蛋1100t以下冷藏间0+21401102100300t冷藏间0+2

56、11590复习思考题1、冷库计算设计参数的确定包含那哪几方面的内容?2、维护结构的传热尺寸如何确定？3、冷库的耗冷量由那几个方面组成？4、冷间的每日进货量是如何确定的？5、盐水制冰负荷如何计算？6、库房的冷却设备负荷和制冷机负荷是如何汇总的?18第3章制冷压缩机及设备的选型计算3.1选择制冷压缩机时计算参数的确定蒸发温度t0的确定一般情况下，当把蒸发器直接布置在库房时蒸发温度一般比库温低8C-10C,个别情况下也可以高于或低于此值。常规冻结、冷却时，取大值，冷藏时取小值。目前国际上趋向 取小温差，如苏联，冷却间取 6C-7C,冷却物冷藏间取 3c5C;而法国则根据冷间湿度 的要求，取不同的温差

57、，如冷间要求相对湿度 70%时，冷间温差取8C,冷间相对湿度90 97%时，冷间温差取 5c6C;美国则根据进货量的大小，保存时间的长短，是冷藏还是 冻结来确定温差，冻结取5.6C8.33 C,冷藏取2.2 C2.8C。对于采用墙、顶排管和搁架式排管的冷间，多为空气自然对流循环，温差宜按算术平均 温差计算；当采用冷风机时，因空气为强制对流，计算温差应按对数平均温差计算。对于冷却载冷剂的蒸发器，如盐水制冰蒸发器，其制冷剂的蒸发温度与载冷剂（盐水） 的温度的算术平均温差一般可取5C。冷凝温度tk的确定对于用水冷却的立式、卧式、淋激式（大气式）和组合式冷凝器，其冷凝温度一般比冷 却水进出口平均温度高

58、57C,冷却水进出口温差较大时，取较大值。立式、淋激式冷凝器的冷却水进出口温差取1.53C,卧式冷凝器的冷却水进出口温差取46C。对于采用空气冷却的冷凝器或借助于水蒸发的蒸发式冷凝器，其冷凝温度一般比夏季室外平均每年不保证 50小时的湿球温度高 510C。吸气温度tq的确定由于吸入管受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（称回汽过热度）。对氨泵供掖系统，由于蒸发器至低压循环贮液桶的回汽管内为汽液两相流体，一般是不会产生过热的，只有在低压循环贮液桶至压缩机的吸入管才可能产生过热，但因吸入管较短，故过热度很小，在重力供液系统中，回汽管一般较长，所以回汽过热度就较大。表3-

59、1-3列出了氨压缩机的允许吸气温度。设计时可参照表中取值，取值原则是t0tq实三tq表。而对于氟制冷系统，由于采用回汽过热对制冷循环是有利的，所以应采取一定的措施使 其回汽有一定的过热度。过冷温度tg的确定冷温度的取值，当单级压缩制冷系统采用水再冷却器时，一般比进水温度高 3C, 一次 节流双级压缩制冷系统，当仅采用中间冷却器的盘管冷却时，一般比中间温度高35C。中间温度tzj的确定中间温度的高低既与冷凝温度和蒸发温度有关，也与双级压缩机的高、低压级压缩机 的理论排气容积比有关。目前，当氨制冷系统的工作范围为 +40-40C时，确定最佳中间温度的方法较多采用拉 赛公式：tzi =04k+0.6

60、tz+3 C（3-1-1）Zjkz3.2制冷压缩机的选择与计算在选配压缩机时要认真对待，既不能把选配的压缩机的制冷量超过实际需要很多，造成大马拉小车，增加初次投资和平时的经营管理费用，也不能选机过小，使制冷量不能满足实际要求。选配制冷压缩机的原则一、型号.尽可能选用大型压缩机，因为大型压缩机的输气系数和效率比小型的要高;19.同一机房内选配压缩机的型号不宜超过两个系列，以便零部件的互换，当仅有两台 时，则尽量选用同一系列；.采用双级压缩循环时，应优先选用单机双级压缩机，因为它与配组式双级机相比单 位功率制冷量高，初次投资费用省，机器占地面积少等优点。二、台数.压缩机总制冷量以满足生产要求为准，