制冷设计报告

PAGE11目录1.设计基本资料……………31.1设计目的………………31.2设计题目………………31.3设计指标………………31.4设计地点室外气象参数………………31.5冷藏库室内设计参数…………………32.冷藏库热工计算…………32.1冷藏库吨位分配………32.2冷藏库尺寸计算………32.3库房平面设计…………42.4围护结构换热系数的确定……………43.库房冷负荷的计算………63.1围护结构热流量………63.2货物热流量……………73.3冷间操作热流量………73.4库房冷却设备冷负荷…………………83.5冷间机械负荷…………94.设备选型…………………94.1冷凝温度与蒸发温度的确定…………94.2制冷原理的热工计算…………………94.3压缩机的选择………104.4冷凝器的选择计算…………………104.5蒸发器选择计算……114.6油分离器的选择计算………………114.7储液器的选择计算…………………124.8集油器的选择计算…………………124.9冷却塔的选择计算…………………124.10膨胀阀的选择……125.制冷管道设计…………125.1吸气管段……………135.2排气管段……………145.3冷凝器到储液器管段………………155.4储液器到蒸发器管段………………176.总结……………………19参考文献…………………191.设计基本资料1.1设计目的:1.2设计题目:沈阳市鱼肉类冷藏库设计1.3设计指标:50t1.4设计地点室外气象参数:室外空气计算温度：27℃室外计算湿度:最冷月84%最热月82%最热月平均66%1.5冷藏库室内设计参数:库房名称相对湿度温度冷却间85%～90%0oC冷藏间90%-18oC冷冻间90%-25oC室外84%27℃2.冷藏库热工计算2.1冷藏库吨位分配根据冷藏库设计吨位将其分配如下：冷却库：50t一个冷却间每间吨位50t冷藏库：50t一个冷藏间每间吨位50t冷冻间：50t一个冷冻间每间吨位50t2.2冷藏库尺寸计算根据公式：（2-1）式中G—冷库计算吨位（t）； V1—冷藏间的公称体积（m3）；η—冷藏间的体积利用系数；ρs—食品的计算密度（kg/m3）根据《冷库设计规范》表3.0.5查得冻鱼的密度为ρs=470kg/m3根据公式（2-1）得，冷却间根据《冷库设计规范》表3.0.3初步估计其η=0.4得到V=265.96。公称体积定为：长×宽×高=10m×7m×4m冷冻间的设计吨位为50吨/间公称体积为：长×宽×高=10m×7m×4m冷藏间设计吨位50吨/间公称体积为：长×宽×高=10m×10m×4m2.3库房平面设计库房平面图设计见下图（单位mm）2.4围护结构换热系数的确定围护结构换热系数的确定：根据《冷藏库设计》P49公式（2-1-2）K0=0.6－0.00714·Δt千卡/米2·时·℃（此公式适用于+10～30℃的温度范围）2.4.1库房外墙材料的选择计算原理：K=式中a1——墙外侧表面传热系数，取23.26W/（m2.K）a2——墙内侧表面传热系数,取17.45W/（m2.K）—隔热材料的热导率，取0.028W（m.K）所以K=0.22W/（m2.K）2.4.2库房地坪材料的选择计算地坪采用地下埋设自然通风管道给地坪保温。地上→地下80㎜厚钢筋混凝土护面层随打随抹平15㎜厚1：3水泥砂浆护毡层一毡二油50㎜厚150#素混凝土预制块干铺350㎜厚砂垫层，在垫层中埋Φ250水泥通风管，中距1000～1300=3.81（㎡·℃/W）=0.26（W/㎡·℃）2.4.3库房屋顶的选择计算室外→室内60㎜厚200#钢筋混凝土粘结层20㎜厚1：3水泥砂浆护毡层一毡二油隔汽层200㎜厚软木层20㎜厚1：2.5水泥砂浆找平240㎜厚混凝土楼板=3.33（㎡·℃/W）=3（W/㎡·℃）3.库房冷负荷的计算3.1围护结构热流量按照下式计算：式中—维护结构热流量（W）；—维护结构传热系数[W/（m2·℃）]；—维护结构传热面积（m2）；—维护结构两侧温差修正系数；—维护结构外侧的计算温度（℃） —维护结构内侧的计算温度（℃）各围护结构参数序号库房名称及库温围护结构名称室外计算温度(℃)tw计算面积（㎡）K0(w/㎡·℃)库内外温差（℃）tw-tnnQ1(W)1冷冻间-25℃东墙27280.2271.0043.12西墙27280.22521.00320.32南墙27400.22521.00457.6北墙27400.22521.00457.6地坪27700.26521.00546.00屋顶27703.00521.0010920.0012744.642冷藏间-18℃东墙27400.22521.00457.60西墙27400.2271.0061.60南墙27400.22521.00457.60北墙27400.22521.00457.60地坪271000.26521.00598.00屋顶271003.00521.0035200.0037232.403冷却间0.00℃东墙27280.22251.00154.00西墙27280.22271.00166.32南墙27400.22271.00237.60北墙27400.22271.00237.60地坪27700.2651.0091.00屋顶27703.00271.005670.006331.244围护结构总负荷56308.283.2货物热流量货物热流量计算公式如下：式中Φ—货物热流量（W）；—冷间的每日进货质量（kg）；h1—货物入冷间开始温度时的比焓（kJ/kg）；h2—货物在冷间终止降温时的比焓（kJ/kg）；t—冷加工时间（h）。冷间每日进货质量m应按如下规定：1）冷却间或冻结间应按设计冷加工能力计算；2）有从外库调入货物的冷库，其冻结物冷藏间每间每日进货质量应按该间计算吨位的5﹪计算。货物耗冷量Q2=1000·G·(h1-h2)/(T*3.6)房间装载能力（吨）日进出货量G（吨）进库温度t1（℃）食品比焓h1（kJ/㎏)终止温度t2食品比焓h2（kJ/㎏)冷却时间T(h)冷负荷Q2(W)冷冻间50.002.527.0081.50-25.00-2.9024.002442.13冷藏间50.002.527.0081.50-18.001.2024.002323.50冷却间50.002.527.0081.500.0059.6024.00636.57合计5402.203.3冷间操作热流量操作热流量计算公式如下：式中Φ—操作热流量（W）；Φd—每平方米照明热流量，冷却间、冻结间、冷藏间和冷间内穿堂可取2.3W/㎡；nk—每日开门换气次数；Vn—冷间内净体积（m3）；hw—冷间外空气的比焓（kJ/kg）；hn—冷间内空气的比焓（kJ/kg）；M—空气幕效率修正系数，可取0.5；—冷间内空气密度（kg/m3）；—每日操作时间系数，按每日操作3小时计算；nr—操作人员数量；Φr—每个操作人员产生的热流量（W）冷间设计温度高于或等与-5℃时，宜取279W；冷间设计温度低于-5冷藏间操作热流量Φ5=Φd*Ad+nk*Vn*0.5*p*(h1-h2)/(3.6*24)+nr*Φr*1/24房间房间面积Ad（㎡）Φd(W/㎡)照明负荷Φ50（W）室内体积Vn（M3）冷间外的比焓h1（kJ/㎏)冷间内的比焓h2（kJ/㎏)空气密度（㎏/m3)开门次数nk操作流量/人Φr（W）操作人数nr操作热流量Φ5冷冻间702.30161.0028092.45-23.601.411.00395.002459.06冷藏间1002.302300.0040092.45-16.401.411.00395.0022688.19冷却间702.30161.0028092.451.431.411.00279.002392.20合计3539.463.4库房冷却设备冷负荷冷间冷却设备负荷计算公式为：式中—冷间冷却设备负荷（W）；—围护结构热流量（W）；Φ2—货物热流量（W）；Φ3—电动机运转热流量（W）；Φ4—操作热流量（W）；P—货物热流系数。3.5冷间机械负荷冷间机械负荷计算式如下：式中—围护结构热流量（W）；Φ2—货物热流量（W）；Φ3—操作热流量（W）；n1—围护结构热流量修正系数；n2—货物流量折减系数；R—制冷装置和管道冷耗补偿系数，直接冷却取1.07。货物热流量折减系数n2应根据冷间的性质确定：冷却物冷藏间宜取0.3～0.6；冻结物冷藏间宜取0.5～0.8；冷加工间和其他冷间宜取1房间围护结构冷负荷Φ1货物热流量Φ2操作热流量Φ4货物热流量系数P冷间冷却设备负荷Φs冷却间6331.24636.57392.201.37550.98冷冻间12744.642442.13459.061.316377.83冷藏间37232.402323.502688.19142244.09合计56308.285402.23539.453.666172.904.设备选型4.1冷凝温度与蒸发温度的确定冷凝温度：30℃蒸发温度：-25℃过冷温度：5℃过热温度：5℃中间温度：0℃蒸发压力P0=0.2MPa冷凝压力Pk=1.2压缩比Pk/p0=6<8所以选用单机压缩系统4.2制冷原理的热工计算原理图压焓图通过压焓图查《制冷技术》附图二氟利昂压力-焓图得到h1=340kJ/kgt1=-25℃p1=200kPah1’=345kJ/kgt1’=-20℃p2=250kPah2=365kJ/kgtk=30℃p3=1100kPah3=230kJ/kgh3’=225kJ/kgh4=225kJ/kg单位质量制冷量q0=h1’-h4=120kJ/kg4.3压缩机的选择根据q0查《实用制冷工程设计手册》P167图3-51选8FS12.5型压缩机。制冷剂R22转速950r/min4.4冷凝器的选择计算冷凝器单位热负荷qk=h2-h4=140kJ/kg制冷剂质量流量qm=Q0/q0=0.55kg/s冷凝器热负荷QK=qmxqk=77kW选用水冷却卧式壳管式冷凝器4.5蒸发器选择计算蒸发器面积计算A=Q/K△tm根据《实用制冷工程设计手册》P730，查冷风机热系数K=12.23W/㎡·℃冷却间设备冷负荷Q=7550.98W冷却间:设备冷负荷为30KW蒸发面积冷冻间设备冷负荷Q=16377.83W冷冻间:设备冷负荷为13KW蒸发面积冷藏间设备冷负荷Q=42244.09W冷冻间:设备冷负荷为9KW蒸发面积蒸发器形式选用冷风机4.6油分离器的选择计算根据压缩机台数取油分离器台数为三，一台压缩机配一台油分离器。并选用离心式油分离器。压缩机理论输汽量Vh===0.157/s=565.487/h查《实用制冷工程设计手册》编写组.制冷工程设计手册.北京：中国建筑工业出版社，1978年。P156得压缩机输汽系数λa=0.782，取筒体内汽体流速w=0.9m/s则D≥=0.2413m4.7贮液器的选择计算由《冷库设计规范》P446.3 取1取30﹪v取0.00169m3/kg每小时氨液的总循环量kg/sm3/s根据《冷冻空调设备大全》P298选用ZA－1.5型贮液器4.8集油器的选择计算根据《实用制冷工程设计手册》P204因为制冷量小于230KW.手用壳体直径为φ159的集油器1台4.9冷却塔的选择计算冷凝器中的热负荷190.9KW冷却水供回水温度分别为30℃、35℃冷却水的循环水量体积流量单台压缩机所需水量为2.8m3所以所选冷却塔理论总水量为90.482.8m34.10膨胀阀的选择膨胀阀位于冷凝器和蒸发器之间，其作用是使冷凝器出来的高压制冷剂液体进行等焓节流，使其压力降低，然后进入蒸发器。节流阀除了对制冷剂起节流作用外，还对进入蒸发器的制冷剂流量起调节作用。本设计采用平衡式热力膨胀阀。5.制冷管道设计制冷剂管道直径，应按其压力损失相当于制冷剂饱和温度的变化值确定。制冷剂饱和温度的变化值，应符合下列要求：吸汽管、排汽管和液体管，不宜大于0.55.1吸气管段1、初选管径，吸气管道流速为12~20，取16—管子内径，m—流体的质量流量，—流体在工作压力和工作温度下的比容，—流体速度，qm=Q0/q0=0.55kg/s算出dn=73.95mm查《实用制冷工程设计手册》取管径=75mm2、确定管路的当量总长管道长度L=1500+1000=3500mm查《实用制冷工程设计手册》焊接弯头当量直径60，Ld=60×75=4500mm蒸发器出口d=75mm管道直径不变的连接，d/D=1,当量直径0,=0mm压缩机进口d=75mm管道为缩小连接,d/D=1，当量直径0,=0mm管道当量总长=3500+4500=8000mm3、每米当量管长的允许压力降蒸发温度-25时的饱和压力P1=150KPa压缩机吸气温度-20时的饱和压力P2=165KPa△P=15KPa每米当量管长的压力降△P=15/8=1.875KPa5.2排气管段1、初选管径，吸气管道流速为15~25，取20算出dn=62mm查《实用制冷工程设计手册》取管径mm，=82mm2、确定管路的当量总长管道长度L=1000+2500=3500查《实用制冷工程设计手册》直通截止阀当量直径340，Ld=340×82=27880mm止回阀当量直径80，压缩机排气口d=100mm管道为扩大连接，当量直径12.24,=1003.68mm油分离器进口d=50mm管道为缩小连接，当量直径9.24,=757.68mm油分离器出口d=50mm管道为扩大连接，当量直径18.68,=1531.76mm冷凝器进口d=100mm管道为扩大连接，当量直径12.24,=1003.68mm管道当量总长=3500+27880+6500+1003.68+757.68+1531.76+1003.68=42236.8mm3、每米当量管长的允许压力降压缩机排气温度30时的饱和压力P1=1300KPa冷凝温度温度25时的饱和压力P2=1100KPa△P=200KPa每米管长的压力降△P=200/42.236=4.735KPa查《实用制冷与空调工程手册》，所选管段合适此段管子的母管管段质量流量为所选管段的三倍故管段为mm5.3冷凝器到贮液器管段1、初选管径，吸气管道流速为小于0.5，取0.3算出dn=63.24查《实用制冷工程设计手册》P553图8-66取管径dn=75mm2、确定管路的当量总长及压力降根据《供热工程》—计算管段的压力损失，—计算管段的沿程损失，—计算管段的局部损失，—热媒的密度，—水头差，mR—每米管长的沿程损失，—管段长度，m—管段的摩擦阻力系数d—管子的内径，mv—热媒在管道内的流速，—雷诺数—热媒的运动粘滞系数，查《传热学》，Re=110592.28时，流动为紊流状态，管道长度L=1000+2000=3000mm△Py=RL=3000×7.706=23.118Pa由—管段中的总局部阻力系数由《实用制冷与空调工程手册》冷凝器出液口d=80mm，管道为渐缩连接=0.01储液器进液口d=80mm，管道为渐扩连接=0.025截止阀阻力系数为7焊接弯头阻力系数为1=0.01+0.0025+7+1=8.035△Pi=210.89Pa冷凝器出液口和储液器进液口液位差475mm△P=511.06Pa查《实用制冷工程设计手册》直通截止阀当量直径340，Ld=340×75=2550m焊接弯头当量直径60，Ld=60×60=4500m管道当量总长=3000+4500+2550=10050mm每米管长的压力降△P=511.06/10.05=50.85Pa查《实用制冷与空调工程手册》dn=72mm<75mm，所选管段合适3~5号管段质量流量为所选管段的三倍故管段为mm5.4储液器到蒸发器管段1、初选管径，吸气管道流速为0.5~1.25，取0.9算出dn=36.5mm查《实用制冷工程设计手册》取管径mm，=44mm2、确定管路的当量总长管道长度L=7000+1000+500=8500mm查《实用制冷工程设计手册》直通截止阀当量直径340，Ld=340×44×2=29920mm焊接弯头当量直径60，Ld=60×44×2=5280mm贮液器出口d=50mm管道为缩小连接，当量直径04.76,=209.44mm蒸发器进液口d=25mm管道为缩小连接，当量直径9.912,