毕业设计（论文）-全双制冷系统设计说明书-热能与动力工程专业毕业设计

冷库工程制冷系统设计前言我们的专业方向是制冷，冷库工程制冷系统设计是我们专业学习的一项重要内容，出于对该领域的浓厚兴趣，我选择了冷库制冷系统设计作为我毕业设计的课题。冷库是在特定的温度和相对湿度条件下，对食品和工业原料、生物制品、医药等物品进行加工和贮藏，以保证物品的食用价值或使用价值的专用建筑物。作为我国国家经济五大库（金库、粮库、棉库、油库、冷库）之一，冷库的作用十分重要。改革开放以来，我国国民经济得到飞速发展，居民生活水平、质量得到大幅提高，对食品的贮藏保鲜也提出了更高的要求，这都促进了冷库行业的快速发展。毕业设计是我大学四年学习的一个总结，也是我对校园学习生活的一个告别，以后很难再有这么多热心的老师淳淳教导，再有那么多热情的同学互相交流。因此我怀着及其认真的态度来完成这次毕业设计，来为我大学四年的学习生活点上不算完美的休止符，也为明天的努力画上新的起点。衷心感谢我的导师孙昆峰老师以及教研室各位热心的老师，感谢帮助我的每一位同学制冷系统设计摘要本设计是冷库工程的制冷系统设计。主要任务是完成冷冻站和冷间制冷系统的设计。在设计中，用EXCEL做出了冷负荷的计算。对于各种制冷机及其辅助设备的选用做了技术比较分析，最后决定采用螺杆式制冷压缩机。冷间制冷工艺设计是根据冷间冷却设备负荷的大小及冷间性质，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。关键词制冷系统技术性能分析螺杆式压缩机THEDESIGNOFTHEREFRIGERATIONSYSTEMABSTRACTTHEGRADUATIONDESIGNTHEREFRIGERATIONSYSTEMOFCOOLSTORESREFRIGERATIONSYSTEMTHEMAINTASKISTOFINISHTHESYSTEMDESIGNOFTHEREFRIGERATIONSTATIONANDREFRIGERATINGROOMINTHEDESIGN,THESOFTWAREEXCELISUSEDTOCALCULATETHELOADAFTERTECHNIQUEFUNCTIONANALYSISANDCOMPAREOFDIFFERENTREFRIGERATIONAPPARATUS,REFRIGERATIONCOMPRESSORISADOPTEDTHEEVAPORATIONWASCHOSENACCORDINGTHECOOLINGPLANTLOADOFREFRIGERATINGROOMANDAIRFLOWORGANIZATIONISALSOCONSIDEREDTHEFLOWPATTERNOFTHECALCULATIONOFHYDRAULICSYSTEMANDFLOWPATTERNISDONEATLAST,EXPERIMENTOFTHEREFRIGERATINGSYSTEMFOETHEPRESSUREANDLEAKAGEWASMADEANDSIMPLEILLUSTRATIONWASMADEKEYWORDSREFRIGERATIONSYSTEMTECHNIQUEANALYSISSCREWCOMPRESSOR目录前言1第1章工程概况及原始资料711工程概况912气象资料8第2章冷负荷计算1021冷藏间围护结构传热量101Q22货物放热量16223通风换气冷负荷17324电机运行热当量174Q25操作管理冷负荷18526冷负荷汇总20第3章制冷系统方案的确定和经济技术分析2331确定制冷系统方案的原则与内容2332确定制冷系统方案2333经济技术分析24第4章制冷机器设备的选型计算2641制冷压缩机的选型计算2642冷凝器选型计算3243冷却设备选型计算3344中冷器选型计3445油分离器选型计算3546贮液器选型计算3647低压循环桶选型计算3648氨泵选型计算3749排液桶选型计算38410空气分离器选型38411集油器选型39412经济器选型39412虹吸罐选型39第5章冷间制冷工艺设计4051冷间的配风方式及气流组织计算4052冷间的制冷工艺设计40第6章制冷系统的管道设计4161系统管道和阀门的设计要求4162系统管道的设计41第7章制冷系统的试压、试漏及管道保温4371制冷系统试压试漏4372管道保温44第8章结论46致谢47参考文献48主要符号、单位说明符号名称国际单位常用单位冷（热）负荷WF/KCALHK传热系数2/WMK2MN功率W压差PAPD流量G/KGHT温度C流速W/MS动力粘滞系数E3KG导热率L/OW密度R3KD直径ML长度MG重力加速度2/SC比热KJGC相对湿度FA面积2M效率H焓值/KJG厚度MS围护结构温度修正系数A比容U3/H第1章工程概况及原始材料11工程概况该工程为郑州市2500T冷库工程制冷系统设的设计。该冷库是一个中型的生产性冷库，主要生产猪白条肉。其主要加工环节为经检验分级后的生猪进入屠宰间进行屠宰，屠宰后的白条肉胴体经常温穿堂进入冷却间冷却，冷却后的白条肉进入冻结间冻结，肉胴体温度降至要求温度后经低温穿堂进入冻结物冷藏间冷藏。建筑平面如图11所示图11建筑总平面简图111冷库概况冷库主要包括冷却间、冻结间以及冻结物冷藏间三大部分。平面布置如图11。其中，各间的设计室温分别为0、35、20；分三个蒸发回路，蒸发温度分别为10、45、30。图12冷库平面布置及建筑尺寸另外冻结间与冻结物冷藏间之间设有低温穿堂，设计温度为12，因其负荷相对较小，将其与冷藏间共同并入30蒸发回路中。各间概况如下一冻结物冷藏间该冷间设计室温为20库容为2500T，根据公式可求得其净容积。库房净高为538M，如图11所示分为三个冷间。其中NO10与NO3冷藏间净面积均为7912，库容为9364T,NO2冷藏间净面积为530，库容为6268T，总库容为2500T。具体尺寸见图12。二冷却间冷却间设计生产能力为147T/20H,分为7个小间,采用落地上平吹式冷风机冷却。每间设6根吊轨，每根有效长度为152M,设计生产能力为21T/20H。其中，NO1冷却间净面积为963，NO2到NO7净面积均为966。三冻结间冻结间设计生产能力为154T/24H，分为7个小间，采用吊顶式冷风机冷却。每间设6根吊轨，每根有效长度为16M，设计生产能力为22T/24H。各间净面积与冷却间相同。四低温穿堂净面积为299，设计温度12，采用顶排管冷却。112机房概况考虑到本地区夏季主导风向为东南风，所以将机房布置在库房的下风向。同考虑到机房宜在冷库中心附近，故将机房布置在库房北方。机房为单层独立建筑，建筑尺寸为525M15M,面积为7875。分为机2M器间、设备间、油处理间、配电室、控制室及变压室。其中压缩机布置在机器间；低循桶、中冷器、经济器、贮液器及虹吸罐布置在设备间；把产生高热及外逸制冷剂的油分离器、加氨站、空气分离器布置在紧靠机房而不影响交通和美观的室外；冷凝器布置在屋顶。12气象资料121郑州地区气象资料如下地理位置北纬,东经,海拔1104M34193夏季通风室外计算温度32夏季空气调节日平均室外计算温度31夏季室外平均每年不保证50小时湿球温度279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179极端最高温度44最大冻土深度18CM冬季大气压力101325KPA夏季大气压力99192KPA第2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、货物放热量、通风换1Q2气冷负荷、电机运行热当量以及操作管理冷负荷。其中，因为本库生3Q4Q5产货物为猪白条肉，又无操作工人长期停留的冷间，所以Q3可以忽略不计。21冷藏间围护结构传热量1211计算基础资料一计算公式，1QWNKFAT，0R1INA式中K围护结构传热系数，单位2/WMKF围护结构传热面积，单位2围护结构两侧温差修正系数，可根据围护结构外侧环境条件，热特A性指标以及库房特性查取，室外（内）计算温度，WTN围护结构总热阻，0R2/MKW，围护结构内外表面放热系数，WAN2/MK围护结构各层材料厚度，MI围护结构各层材料传热系数，I/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1125MM厚钢筋混凝土，导热系数1330/WMK210MM厚油毡一层，导热系数0174/WMK302MM聚乙烯薄膜一层，0047/WMK4250MM厚聚苯板分两层，下层150厚，上层100厚，004/502MM聚乙烯薄膜一层，0047/620MM厚水泥砂浆，0872WMK7100MM厚钢筋混凝土，133/65091250250201037443873IB屋面结构右图所示，各层结构如下16MMSBS防水卷材，037W/K220MM水泥砂浆，0872W/K3150MM厚钢筋混凝土，133W/K43MM素水泥浆一道，030W/K5250MM厚聚氨酯，0027W/K620MM水泥砂浆，0872W/KI9441620153200137878C外墙结构右图所示，各层结构如下120MM水泥砂浆，0872W/K2370MM厚砖墙，087W/K320MM水泥砂浆，0872W/K4150MM厚聚氨酯彩板粘贴，0027W/K60267203720151887ID内隔热墙结构右图所示，各层结构如下120MM水泥砂浆，0872W/K2370MM厚砖墙，087W/K320MM水泥砂浆，0872W/K475MM厚聚氨酯彩板粘贴，0027W/K3248920372075188I212库房各冷间围护结构传热量1Q一传热系数K将求K公式编入EXCEL表中计算得出K值，如表21所示表21围护结构传热系数表冷间名称围护结构名称AWW/M2KANW/M2K/总热阻R0M2K/W传热系数KW/M2K北外墙232290756026761041970163822西内墙11629075324893369501029678东内墙11629075324893369501029678地坪8142907565096666244015001冷却间屋面232290759444195215970105024北外墙232290756026761041970163822西内墙11629075324893369501029678东内墙29075290753248933176880301415地坪8142907565096666244015001冻结间屋面232290759444195215970105024北外墙2328146026761926540161482西外墙2328146026761926540161482西内墙290758143248934061440293587东内墙1168143248934579570289188地坪8148146509675470148045冻结物冷藏间屋面2328149444196100540104058北外墙2328146026761926540161482南外墙2328146026761926540161482西内墙1290758143248934061440293587西内墙21168143248934579570289188东内墙290758143248934061440293587地坪8148146509675470148045低温穿堂屋面2328149444196100540104058二各冷间围护结构传热量1Q各冷间围护结构传热量用EXCEL列表编入公式算出，如表22所示表22各冷间围护结构传热量1冷间名称冷间编号围护结构名称长M宽（高）M面积FM2传热系数KW/M2K温差修正系数A温差TWTN围护结构冷负荷Q1WNO1北外墙185405972901638105315187201西内墙5694772714130296813124972167东内墙5694772714130296813124972167地坪18625112501507313661875屋面1862511250105133147604375合计18603947NO2西内墙64772862029681312633269东内墙64772862029681312633269地坪186108015073135154屋面18610801051331457002合计13351958NO7西内墙64772862029681312633269东内墙64772862029681312633269冷却间南内墙1847785860296813178998069地坪186108015073135154屋面18610801051331457002合计21251765总计1066155NO1北外墙1854059729016381056611043719西内墙569477271413029681665316655东内墙5694772714130296812318527737地坪1862511250150766779625屋面1862511250105136610135125合计36144522NO2西内墙647728620296816656063146东内墙647728620296812319537157地坪186108015076674844屋面18610801051366972972合计2477415NO7西内墙647728620296816656063146东内墙647728620296812319537157南内墙1847785860296816616818944地坪186108015076674844屋面18610801051366972972冻结间合计41593094总计20160837NO1北外墙4556035274593016151055123747652西外墙1831265230863029281055136197947冻结物冷藏间西内墙17747784381302936181981948东内墙177236417484028921516157555地坪45518258303750148075143873694屋面455182583037501041135157311071合计13669171NO2西外墙1210651278016151055111052559西内墙124775724029361813444531东内墙1251661920289215191327046地坪4341252080148075127516989屋面43412520801041135135944731合计75044133总计34842756北外墙655540535402801614821054325811835南外墙655540535402801614821054325811835西内墙141747719886102935871231342811西内墙2569477271413028918814333750435东内墙4744772260030293587185308114地坪4856553176750148045074314156089低温穿堂屋面4856553176750104058134318478653总计22435927注1各冷间传热面积尺寸参见图12；2因冻结物冷藏间库房高度高于与其西侧相邻的低温穿堂，故其西墙分为西内墙和西外墙两部分，其中在低温穿堂以上部分为外墙，以下部分为内墙；3低温穿堂的西墙与冻结间和附属房间都相邻，故其西内隔墙也分为两部分与冻结间相邻部分为西内墙1，与附属房间相邻部分为西内墙2；4冷却间NO26负荷相等,冻结间NO26负荷相等,冻结物冷藏间NO1与NO3负荷相等。22货物放热量2Q221计算基础资料一计算公式货物放热量包括四项内容食品放热量，食品的包装材料22AQ和承载工具放热量，食品冷加工过程的呼吸热以及食品冷藏过BQC程的呼吸热。其中因改冷库生产白条肉，后三项内容都可以忽略不计，2D故只需计算食品放热量。2A3120AGHQ式中冷间每日进货量，KGH1，H2货物进出冷间的焓值，KJ/KG二基本参数A每日进货量G冷却间每小间设计生产能力均为20976KG/20H，KG240976517G冻结间每小间设计生产能力均为22000KG/24H，22000KGG冻结物冷藏间各冷间每日进货量按比例分摊入库，NO1与NO3冷间每日进货量为57750KG，NO2冷间每日进货量为38500KG。B货物进出冷间焓值H1，H2猪肉进冷却间温度按35计算，经过冷却后肉中心温度降至4，再经过冻结后降至15，再进入冷藏间降温至20。查表得318KJ/KG,2242KJ/KG,122KJ/KG,5CHC5CH0KJ/KG。2222各冷间货物放热量2Q将求公式编入EXCEL表中计算得出值，如表23所示2Q2Q表23各冷间货物放热量2冷间名称冷间编号每日进货量G（KG）货物进库焓值H1KJ/KG货物出库焓值H2KJ/KG时间S货物放热量Q2冷却间NO12517131822427200032792219总计22954554冻结间NO12200024221228640058564815总计4099537NO15775012208640081545139NO23850012208640054363426冻结物冷藏间NO35775012208640081545139总计2174537注冷却间，冻结间各小间货物放热量相等。23通风换气冷负荷3Q因为本库生产货物为猪白条肉，又无操作工人长期停留操作的冷间，所以Q3可以忽略不计。24电机运行热当量4241计算基础资料该项负荷主要内容为冷却间和冻结间，其电动设备为冷风机以及带动吊轨传送带的电动机。冷藏间和低温穿堂因采用顶排管冷却，无电动设备，故其该项负荷为0。一计算公式341QN式中N电动机额定功率，KW热转化系数，因电动机在库内，故取值1电动机运转时间系数，取值1二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。冷却间每小间用DDL250吊顶式冷风机两台，每台功率44KW，另外带动吊轨的电动机功率为18KW,故每小间电机功率为106KW；冻结间每小间用DDJ150吊顶式冷风机六台，每台功率22KW，另外带动吊轨的电动机功率为2KW,故每小间电机功率为152KW。242各冷间电机运行热当量4Q将求公式编入EXCEL表中计算得出值，如表23所示4Q4表24各冷间电机运行热当量冷间名称冷间编号电机功率N（KW热转化系数运转时间系数电机运行热当量Q4W冷却间NO11061110600总计74200冻结间NO11521115200总计10640025操作管理冷负荷5Q251计算基础资料冷却间和冻结间该项负荷忽略不计。一计算公式该项负荷包括三项内容库房内照明热量，出入库房时开启5AQ库门冷负荷以及操作人员散发热量。5BQ5C5AC，5ADQF3510246WNBVHMR512CRQNQ式中冷间每平方米地板面积照明热量，可取D2/WM17232/WMF冷间地板面积，2MV冷间净容积，3N每日开门引起的换气次数，与库内容积有关，可查表得出M空气幕修正系数，取05空气容重，KG/,按干空气容重计算NR3M操作人员数量，按每2505人计算R每个操作人员每秒放热量，库温高于和等于5时取RQ280W，库温低于时5时取395WRRQ251各冷间操作管理冷负荷Q一库房内照明热量5A将公式编入EXCEL表中计算得出值，如表25所示5A表25库房内照明热量5AQ冷间名称冷间编号长（M宽M净面积M2每M2照明热量QFW照明散热Q5AWNO145031757791177122174058962NO245031176529552822116501616冻结物冷藏间NO345031757791177122174058962总计46461954穿堂473863129896783510463873二出入库房时开启库门冷负荷5BQ将公式编入EXCEL表中计算得出值，如表26所示表26出入库房时开启库门冷负荷冷间名称冷间编号净面积M2净高M净容积M3换气次数N库外空气HWKJ/KG库内空气HNKJ/KG空气容重RKG/M3空气幕修正系数M时间库门开启冷负荷Q5BWNO17911753842565320959023183813950586400354551901NO25295553828489951219023183813950586400302257692冻结物冷藏间NO37911753842565320959023183813950586400354551901总计101136149穿堂298964751420098169023927313350586400174667458三操作人员散发热量5CQ将公式编入EXCEL表中计算得出值，如表26所示5B表27操作人员散发热量C冷间名称冷间编号操作人数NR每人每秒放热量QRW操作时间系数人体散热量Q5CWNO1173950125839375NO2113950125543125冻结物冷藏间NO3173950125839375总计1382526冷负荷汇总261各冷间计算冷负荷Q汇总汇总如下表28各冷间计算冷负荷Q汇总序号冷间名称Q1Q2Q3Q4Q5Q（W）冷却间总计1066155229545547420031440709NO1合计1860394745252614NO2合计13351958447274151NO7合计21251765327922191060045517396冻结间总计201608374099537106400536514542NO1合计36144522585648151520077379267NO2合计24774157624223NO7合计4159309477924124冻结物冷藏间总计34842756217453716142310372730437NO1合计1366917181545139612548363279491693NO2合计7504413354363426473071808176714744低温穿堂总计2243592727930618850366546262各冷间冷却设备负荷QQ汇总库房冷却设备负荷即蒸发器负荷，是冷却设备选型的依据，其计算的原则是要保证即使各种不利因素同时出现，库房冷却设备也能及时带走各种热源产生的热量，以便维持库房所需工况。其计算公式为12345QQP式中P冷却或冻结加工负荷系数，对于冷却间和冻结间，P13，其它冷间P10。汇总如下表29各冷间冷却设备负荷QQ汇总冷间名称Q1PQ2Q3Q4Q5QQ冷却间1066155132295455474200383271NO11860394713550903NO21335195813545651NO721251765133279221910600553551冻结间20160837134099537106400659501NO13614452213949487NO2247741513938117NO741593094135856481515200954936冻结物冷藏间3484275612174537161423103727304NO113669171181545139612548363279492NO275044133154363426473071808176715低温穿堂224359271279306188503665263各冷间机械负荷负荷QJ汇总机械负荷是压缩机选型的依据，它不仅要满足冷库生产高峰负荷的要求，还要考虑到经济性和合理性。计算负荷都是在库房最不利的生产条件下求得的，而在实际生产过程中，各种不利因素同时出现的几率很小，倘若以冷库总耗冷量作为机械负荷，势必造成经济上的浪费。因此，应把同一蒸发温度的库房的各类冷负荷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械负荷，其公式如下12345QJRNQNQN式中R制冷装置的管道和设备等冷量损耗补偿系数，因该冷库为直接冷却系统，取值R107N1围护结构传热量的季节修正系数，根据所在地区地理纬度和生产旺季的月份由表查得，因该冷库以生产猪肉为主，旺季一般出现在冬初，故取十一月为旺月，可相应查得各间N1N2机械负荷折减系数，与库房的性质以及同类库房的间数有关冷却间和冻结间取N21，冻结物冷藏间取N208N3同期换气次数，一般取0510，因该库无此项负荷，故不予考虑N4冷间电动设备同期运转系数，冷却间和冻结间取N41N5冷间的同期操作系数，与库房间数有关，查表得冷却间和冻结间N5取04，冻结物冷藏间取05，低温穿堂取1汇总如下表210各冷间机械负荷QJ汇总蒸发温度（）冷间名称RN1Q1N2Q2N3Q3N4Q4N5Q5QJ（W）0冷却间1074371235622954674200329684945745冻结间107141125864099541064005675989297冻结物冷藏间10726828922173968071155255957130低温穿堂107127884792793061943569460314机械负荷按蒸发回路分别汇总，其中，室温为12的低温穿堂负荷较小，可与冻结物冷藏间并入同一回路即30蒸发回路。第3章制冷系统方案的确定和经济技术分析制冷系统方案是设计单位依据设计任务书而提出的初步设想，是一个关键的环节。冷库或其他制冷装置，使用效果的好坏都与所选择的制冷方案有着密切的关系。若制冷方案确定的不当，会给冷库的建设造成不应有的损失和操作管理不便。因此在确定方案时，应从先进、实用、发展、经济等方面出发，同时考虑几个不同的方案进行比较，权衡利弊，选择最佳的设计方案31确定制冷系统方案的原则与内容311制冷系统方案的原则1满足食品冷加工工艺要求，保证质量，降低干耗；2制冷系统要运转可靠和操作管理方便，又要有安全保障；3制冷系统尽量采用新机器，新设备，新技术，新工艺，应优先选用自动控制方案；4考虑经济性，综合比较初置费用和运转费用；5考虑技术经济发展趋势。312制冷系统方案的主要内容1制冷剂种类确定2制冷系统蒸发温度回路的方案确定3制冷系统供液方式的确定4冷间冷却方式的确定5制冷系统供冷方式的确定6制冷系统自控方案确定7蒸发器除霜方案确定32确定制冷系统方案1该系统选用氨（R717）为制冷剂。氨的标准蒸发温度为334,凝固温度为777。氨有较好的热力性质和热物理性质。它在常温和普通低温范围内压力比较适中。单位容积制冷量大,粘性小,流动阻力小,比重小,传热性能好。此外,氨的价格低廉,又易于获得,所以它是应用最早而且目前仍广为使用的制冷剂。国内大中型冷库用氨作制冷剂的比较多。鉴于以上原因本设计我采用氨做制冷剂2该系统划分为三个蒸发回路45回路，30回路以及10回路。45回路为冻结间，选用配阻双级螺杆压缩机组，设计室温为35，用冷风机冷却；30回路为冻结物冷藏间和低温穿堂，选用二次进气螺杆制冷压缩机组，用U型顶排管冷却。因低温穿堂负荷较小，故将其与冷藏间并如同一回路，这样会增加压缩机运转电耗，但有利于简化系统，节省投资和管理费用；10回路为冷却间，选用单级螺杆压缩机组，设计室温为0，用冷风机冷却。3该系统采用下进上出的氨泵供液。采用这种方式供液量较大，在排管内循环速度高有利于提高蒸发器传热系数，并可以充分利用冷却面积，同时回气管为两相流体，压缩机吸气过热度较小，从而提高整个制冷循环的制冷系数；其融霜装置和除霜操作都比较简单，易于实现自动化。4冷间冷却方式采用直接冷却方式。5供冷方式采用集中供冷式。6此系统采用多种电、磁阀门提供自动化方案。7冻结物冷藏间以及低温穿堂的顶排管采用人工扫霜与热氨融霜相结合的方式，冻结间与冷却间的冷风机采用水冲霜与热氨融霜相结合的方法。33经济技术分析冷冻冷藏用制冷系统常用的制冷机型为活塞式制冷机和螺杆式制冷机，系统选配的冷凝器常为水冷式和蒸发式冷凝器，这些设备可组成多种制冷方案。经多方面分析，决定选用螺杆式制冷机和蒸发式冷凝器。螺杆式压缩机的优点1结构简单，紧凑，体积小，重量轻，无气阀等易换件，对湿行程不敏感，无活塞式压缩机的惯性冲击，运行平稳，工作可靠，使用寿命长，适用于较高的转速，较高的压缩比。2无余隙容积和吸排气压力损失，因而在压缩比较大的情况下，还有较高的输气效率。3滑阀结构简单，可方便的进行无级能量调节和实现卸载起动。4采用喷油润滑，有较明显的冷却及密封作用，润滑效果好，排气温度低。出于以上原因，以及在大中型冷库应用中螺杆式压缩机已经很广泛，技术比较成熟，因此选用螺杆式压缩机。另外，在45蒸发回路中，宜采用双级压缩，而双级压缩有单机双级和配组双级两种形式，在此选用配组双级机。相对来讲，单机双级有初次投资费用少，系统简单，占地面积小等优点，但配阻双级可以获得较为理想的压缩比，在该系统中，压缩比相对较大，因此采用配组双级机更为合适。蒸发式冷凝器与水冷式冷凝器相比，其冷凝效果要好于以上两种冷凝器。其冷凝温度较低，冷凝效率较高，况且需求的水量较少，有利于环境及水资源的保护。主要用于空气相对湿度较低，水资源相对缺乏的地区。要求室外通风良好；若水质差，要做水处理。对于蒸发式冷凝器主要是考虑到郑州地区水资源相对比较缺乏，及空气相对湿度较低，还考虑到蒸发式冷凝器冷凝效率较高，因此确定选用蒸发式冷凝器。第4章制冷机器设备的选型计算本章主要介绍如何根据第二章计算的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。41压缩机的选型计算411计算基础资料一选型的一般原则。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。二基本参数1蒸发温度0T蒸发温度与库温温差取10。如前所述，系统分为三个蒸发回路，45回路为冻结间，30回路为冻结物冷藏间和低温0TT穿堂，10回路为冷却间。2冷凝温度KT因该系统选用的是蒸发式冷凝器，故冷凝温度可由下式求得KT510KSTC式中夏季室外计算湿球温度，由郑州地区气象资料可查得ST值为279。ST故2797135KT3吸入温度XT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5，故各回路的吸气温度分别为40，25，5。4过冷温度GT过冷度取5。41245蒸发回路压缩机选型当蒸发温度为45，相应的蒸发压力PO544KPA，冷凝温度为35相应的冷凝压力为PK13525KPA，故01352494KP可见，采用双级压缩较为合理。双级压缩有单机双级和配组双级两种形式，在此选用配组双级机，具体原因见第三章。一双级压缩原理热力循环按一次节流中间完全冷却双级压缩制冷系统计算，制冷系统原理图见图1。图41一级节流中间完全冷却PH图及原理图二确定双级压缩最佳中间温度（或最佳中间压力）ZJTZJP双级螺杆制冷压缩机组的选型计算主要是确定高、低压机容积比及合适的中间温度（或中间压力）。为了使循环的经济性较好，ZJTZJP应选择最佳中间温度，即将制冷系数最大作为选定中间温度的约ZJZJT束条件。有三种选取方法1根据确定的冷凝压力PK和蒸发压力PO，按中间压力求得一个近似值；在该PZJ（TZJ）值的上下按一KOZJP定间隔选取若干个中间压力值；对每一个PZJ值进行热力循环计算，求得该循环下的制冷系数O；绘制OF（PZJ）曲线，找到OMAX值，该点对应的中间温度即为循环的最佳中间压力（即最佳中间温度）。2也可以用拉塞经验公式确定，公式如下0463ZJKTTC由此公式代入可求得最佳中间温度为10。3图解法，根据和值在线图上得出两条线交点，由此点可查0TK得最佳中间温度和中间压力。查图得10。此结果与第二种方ZJT法求得结果相同。故取最佳中间温度10ZJT三选型计算1由最佳中间温度在5范围内假定五个中间温度ZJTJ15，13，10，8，5；2由所定的过热度过冷度从压焓图查出各状态点参数，参照图41，各点参数如表41所示；表41各状态点参数TZ15131085H1KJ/KG13974991397499139749913974991397499V1M3/KG20120212012021201202120120212012021H2KJ/KG16251640165016601675H3KJ/KG1441147144352814469614491551452303V3M3/KG0506619046780604160970385443034442H4KJ/KG17101687H5KJ/KG367188367188367188367188367188H6KJ/KG1527261621371762981857652003确定各个对应的蒸发温度和冷凝温度下的压缩机输气系数，即各假定中间温度下的高，低压级压缩机输气系数，如表42所示。该系数由厂家提供，某些资料中用活塞压缩机的输气系数表来查取螺杆压缩机的输气系数，声称误差不大。但事实证明，这种说法是不正确的。将表42与活塞压缩机的输气系数表对照可以发现，在同样蒸发温度和冷凝温度下，误差很大，例如在35冷凝温度与10蒸发温度下，表42中螺杆机输气系数为088，而要在活塞压缩机的输气系数表中则为074，误差高达16，如果用这样的数据，那么计算的精确就无从谈起。表42螺杆式压缩机输气系数TK151310353535TO454545103013输气系数0890890860880820874根据以上参数进行计算,公式如下低压级氨循环量，KG/H1630JDQGH低压级排量,2DVVP3/M高低压级流量比2635HA高压级氨循环量，KG/HGDG高压级排量43,/GVVPM容积比（低/高）DG表43双级机选型计算结果TZ15131085GD（KG/H）1641549221654054561673235168630751706353113VPD（）3/MH371104663373931742391463239916307408716464A1370884741373044761364827136255081359302931GG（KG/H）2250374772271090952283676229767962319450788VPG（）3/H1325677461221183881079808100639158976013938容积比2799358633062042936253053966280245534294715以中间温度为横坐标，容积比为纵坐标建立坐标系，可得出中间温度与容积比关系，如图42所示图42中间温度与容积比关系6由表43可由排气量选型低压级选用QKA20LDP三台，VPD121033630；高压级选用QKA20L一台，VPG1210。容/MH3/MH积比3，由图42可查得中间温度为13。7校核制冷量。实际制冷量，带入参数得QC551KW，基本满足负荷0136DCVPQGQV要求。8校核电动机轴功率。公式如下低压级功率，高压级功率，结果如下21DNH21GNGHGGKG/S042877461高压级功率NGKW152341902GDKG/S04460275低压级功率NDKW14421615由厂家产品说明书选配合适电动机低压级每台压缩机配YW200L12型电机一台，功率65KW,三台为195KW；高压级配Y315M22一台，功率200KW。41330与10蒸发回路压缩机选型30回路选用二次进气螺杆压缩机组比较合适，它与单级螺杆机相比制冷能力增大，效率提高，在中低温工况下与双级机效率几乎相等，而本回路负荷不大，故选用二次进气螺杆压缩机组。10蒸发回路选用单级压缩。一单级压缩原理图43单级压缩压焓图二选型计算单位制冷量，KJ/KG015QH排气量，036JQVVP3/M1查出各点参数，代入公式求得结果，如下表所示。T0QJKWH1KJ/KGH4KJ/KGV1M3/KGQ0KJ/KGVP3/MH冷却间103296849461446963671880416097107977251973441冻结物冷藏间306031406321421082367188096379510538942421558530回路选用2KA125CB一台，VP263/MH10回路选用KA125CB两台，VP26325263/2校核制冷量。30回路实际制冷量，带入参数得0136CVPQGQVQC66KWQJ，满足负荷要求。10回路实际制冷量，带入参数得0136CPQVQC334KWQJ，满足负荷要求。3电动机轴功率校核。30回路配55KW电机，满足要求；10回路配55KW电机两台，满足要求。42冷凝器选型计算冷凝器是制冷系统主要换热设备，它的选型取决于建库地区的水温，水质，水量以及气候条件，也与机房的布置要求有关。考虑到郑州地区水资源相对比较缺乏，及空气相对湿度较低，而蒸发式冷凝器与水冷式冷凝器相比，其冷凝效果要好于以上两种冷凝器。其冷凝温度较低，冷凝效率较高，况且需求的水量较少，有利于环境及水资源的保护。主要用于空气相对湿度较低，水资源相对缺乏的地区。要求室外通风良好；若水质差，要做水处理。故选用蒸发式冷凝器。冷凝器热负荷计算公式为LQ单级压缩循环LCN双级压缩循环LDG式中压缩机电机功率N低压级压缩机电机功率D高压级压缩机电机功率G计算结果如下表所示45QLKW10QLKW30QLKWQL总计KW9253861131424将换算为冷凝器生产厂家（烟台冰轮集团）规定工况下的，查表得LQLQ换算系数为0775，可得规定工况下的142407751837KW，选用LQZNX1000两台，每台换热能力为1000KW,两台为2000KW，满足要求。该冷凝器的特点是占地面积小，结构紧凑，换热效率高，耗水量低，耗电量小，耐腐蚀，使用寿命长，可大大降低运行管理费用。43冷却设备选型计算一计算基础资料各冷间所用冷却设备为冻结间和冷却间为冷风机，冷藏间和低温穿堂为U型光滑顶排管。冷却设备的传热面积F计算公式为QQFKT式中K冷却设备的传热系数，2/WMK冷却设备计算温差T冷却设备负荷QQ其中，冷风机的K值可以查表得出冻结间冷风机K值为114，冷却间冷风机K值为150。而顶排管的K值则需要由下式求出123C式中光滑排管在特定条件下的传热系数，可由表查得冷藏间K值为63，低温穿堂K值为82。排管的构造换算系数，取1011DSC管径换算系数，因采用38MM的管径，故取值2C供液方式换算系数，氨泵供液取110138023由上式可求得冻结物冷藏间顶排管K值为693，低温穿堂K值为902。二冷却面积计算结果表44各冷间冷却面积计算结果冷却间QQKWK2/WMTFM2NO15509028151036726853NO2545650811151036376721NO7553550618151036903375冻结间NO19494871151141083288343NO29381167431141082290942NO79549356871141083766288低温穿堂5036654629021439884816冻结物冷藏间NO12794916896931040330691NO2176714746931025499962三冻结间与冷却间冷却设备选型根据以上结果，冷却间每小间选用DLL200吊顶式冷风机两台，每台蒸发面积200平方米，满足要求；冻结间每小间选用DLJ150六台，每台蒸发面积150平方米，满足要求。四冷藏间与低温穿堂冷却设备选型冻结物冷藏间和低温穿堂选用光滑U形直式顶排管排管直径D38、液体集管D57、气体集管D76、角钢L505。下表为各间排管根数计算结果冷间蒸发面积M2根数X管径D（MM）管长L低温穿堂39884816439602931415926003838冻结物冷藏间NO140330691402182331415926003842NO2254999622542885314159260038421低温穿堂排管根数为44根，为保证满足负荷需求，选用26根长为38M的U形直式顶排管。2NO1与NO3根数相等，为保证满足负荷需求，均选用3组214根、长为42M的U形直式顶排管。3NO2选用2组214根、长为42M的U形直式顶排管。44中冷器选型计算中冷器的选型计算包括桶体直径和盘管冷却面积的计算两部分，计算公式如下桶体直径，M34128159GGGVDVPW式中高压级压缩机理论输气量，/SGVP3高压级压缩机输气系数G盘管面积，56,DMGHFKT2式中K中冷器盘管传热系数，取K04650581KW/M2K对数平均温差，MTLNKGZTT式中冷凝温度，取35KT中间温度，取13ZT盘管出液温度，即过冷度，取8GZT求得18842MT由以上公式及参数求得中冷器桶体直径以及盘管冷却面积如下表VPG输气系数TM）KKW/M2KH5H6GDKG/S桶径D盘管面积F121008718842052205051044602750862505393345454由上表可选用ZZQ1000型中冷器一台，盘管冷却面积10，桶2M径1224MM，满足要求。45油分离器选型计算油分离器的选型计算，是确定油分离器直径，以保证器内气体制冷剂的流速符合要求，达到分油效果，其计算公式为，M128PGVDW式中G制冷剂流量（双级压缩指高压级），KG/S压缩机排气口制冷剂蒸汽比容，M3/KGPVW油分离器内气体流速，可取0102M/S，在此取015。计算结果如下表所示蒸发回路排气口比容VPM3/KG氨流量G气体流速M/S桶径DM45012899404287746110013118303090091430014552200621559101509432632选用YFA200TL型油分离器一台，桶径1024MM，满足要求。46贮液器选型计算贮液器的容积V，指根据制冷剂总循环量计算的，其公式为307VG