吨白条肉冷库设计.doc

黑龙江东方学院学 士 学 位 毕 业 论 文（设 计）1500/30吨白条肉冷库设计学生姓名 邢超 学 号 054131112 专 业 食品科学与工程 班 级 2005-B 指导教师 姚晶 学 部 食品与环境工程 答辩日期 2009年5月23日 黑龙江东方学院学士学位毕业论文（设计）1500/30吨白条肉冷库设计摘 要本次冷库设计中采用氨为制冷剂，氨泵供液方式。库房平面布置分为冻结间和冷藏间，其中冻结间分为两间；每间日冻结能力为15吨；冻结间采用落地式冷风机横向送风。冷藏间分两间；每间冷藏能力为750吨；冷藏间采用顶排管冷却。设计的主要任务是制冷工艺的设计。根据哈尔滨地区的特点及气象参数进行计算，确定设计所需工艺参数，进而计算耗冷量，通过耗冷量的计算选择主要制冷设备及辅助设备。对本次设计进行经济性分析，预计2年左右可收回成本。关键词： 冷库；氨 ；冷负荷 ；制冷设备iiDesign for a frigidairefrozen 1500/30 tons white pork carcassAbstractThe design of this refrigerator for the use of ammonia refrigerant, ammonia liquid pump means for. Treasury to freeze the layout is divided into inter-and refrigeration, of which is divided into two inter-freeze; per day capacity of 15 tons of freeze; freeze between the use of floor-standing air cooler horizontal. Frozen between two points; Each cold storage capacity of 750 tons; frozen using the top row between the cooling tube. The main task of design is the design of refrigeration technology. According to the characteristics of Harbin and meteorological parameters of the calculation to determine the design of process parameters, and then calculated the volume of consumption of cold, through the consumption of cold calculation to choose the main refrigeration equipment and auxiliary equipment. Design of this economic analysis is expected to recover the cost of 2 years. Keywords：cold storage ; ammonia ; cold load; refrigerant equipment目 录摘 要iAbstractii1绪 论11.1 制冷技术概述11.2 制冷技术内容21.3 制冷技术发展史21.4 国内外冷冻冷藏设施发展概况21.4.1 国内冷库建设21.4.2 国外冷库建设21.5 冷藏库的分类21.6 设计意义22 设计工艺基本资料72.1 设计资料72.2 工艺流程图72.2 1 分配性冷库的工艺流程：72.2.2 生产性冷库的工艺流程：72.3 冷库平面设计73 生产能力及库容量的计算83.1 冻结间生产能力的计算83.2 冷藏间面积计算83.3 围护结构的设计93.3.1 冷藏间围护结构设计93.3.2 冻结间围护结构设计114 耗冷量的计算154.1 围护结构耗冷量的计算Q1154.1.1 冻结间耗冷量的计算154.1.2 冷藏间耗冷量的计算:154.2 货物耗冷量计算Q2154.2.1 冻结间：164.2.2 冷藏间：164.3 通风换气造成的耗冷量Q3164.4 电动机运转耗冷量Q4164.4.1 冻结间电动机运转耗冷量Q4：174.4.2 冷藏间电动机运转耗冷量Q4：174.5 人员操作耗冷量Q5174.5.1 冻结间人员操作耗冷量：174.5.2 冷藏间人员操作耗冷量174.6 蒸发器负荷Qz184.6.1 冻结间蒸发器负荷：184.6.2 冷藏间蒸发器负荷：184.7 制冷压缩机负荷Qj184.7.1 冻结间压缩机负荷：184.7.2 冷藏间压缩机负荷：185 机器设备选型及相关计算205.1 参数的确定205.2 氨压缩机制冷量及功率的计算215.2.1 冻结间压缩机选型计算215.2.2 冷藏间压缩机的选型计算235.3 冷凝器的选型265.3.1 冷藏间冷凝器265.3.2 冻结间冷凝器265.4 蒸发器的选型265.4.1 冷藏间蒸发器的选型265.4.2 冻结间采用落地式冷风机275.5 辅助设备的选型计算275.5.1 中间冷却器的选型275.5.2 高储器的选择285.5.3 油氨分离器的选择295.5.4 排液桶的选择295.5.5 氨液循环泵组的选择295.5.6 集油器的选择315.5.7 空气分离器的选择315.6 管路设计315.6.1 管道和设备保温315.6.2 管道坡度方向316 经济分析34结 论35参考文献36致 谢37黑龙江东方学院学士学位毕业论文（设计）1500/30吨白条肉冷库设计1 绪 论1.1 制冷技术概述制冷技术是研究和处理低温工程问题，满足人们对地与环境温度的空间或低温条件的需要而产生和发展起来的一门学科。人类生活在地球上，从事各种社会的和科学的活动利用大自然资源，对赖以生存的环境进行开发、改进、和完善。在长期的日常生活、科学研究和生产实践中，人们所从事的各种活动和现象均与温度密切相关。日常生活中，人们在冬天感到寒冷而需要加热环境空气，在炎热的夏天需要把室内空气温度降低而使人凉爽，对于潮湿的空间人们需要将水分除掉，对干燥的环境又需要加湿。这种用于调节空气温度和湿度的技术，称为空调制冷技术。在挖掘矿井、隧道、建筑江河堤坝时，或者在泥沼、沙水中掘进时，采用冻土法将工作面冻结，避免坍塌和保证施工安全；制作大型独柱混凝土构件拌合混凝土时，用冰代替水，利用兵的熔解热抵消水泥的固化反应热，有效地避免大型构件因散热不充分而产生热内应力和裂缝等缺陷，需要普通制冷技术。对于食品和饮食，为了保持食品长时间新鲜度，需要低温环境来抑制食品中酵、霉菌的增殖，延缓食品的新鲜度，需要冷藏冷冻技术。医学界为了保持血浆质量；生命科学中需要保持各种疫苗的特性；机械、电子和材料领域，研究机械材料、塑料、橡胶等的冷脆特性；在探讨金属的导电性与温度关系时，当温度降到某一确定值时某些元素或化合物出现超导性（电阻变为零）；掌握各种电子器件在低温环境中的特点和可靠性。上述活动必须创造低温条件，需要低温制冷技术。化工中利用物质状态与温度的关系，通过降温发生物态变化，是气体液化（如天然气液化，空气液化和分离，氢及氩气还原，氧气、氮气、氖气和氢气液化）而便于贮存；在低温状态下将低沸点稀有气体和珍贵气体分离开来；在航天实验室模拟太空中各种可能遇到的自然环境条件其中低温环境模拟是重要的一部分。这一切均应用超低温制冷技术。综上所述，为了满足人们生产、科研和生活的各种需求，需要通过制冷技术提供不同低温条件。当前，随着我国国民经济的飞速发展，科学技术大踏步地跃进，人民生活水平的不断提高，高新技术层出不穷，制冷技术这一学科在工业、农业、国防、建筑、航天、医学、科学等国民经济各个部门中的作用和地位将日益重要1。1.2 制冷技术内容制冷是指用人工的方法在一定时间和空间内将某物体或流体降温，使其温度降到环境温度以下，并保持这个低温。制冷是把被冷却物体温度降到环境温度以下的过程。将一块灼热发红的铁放在空气中，通过辐射和对流向环境散热，逐渐冷却到环境温度，这种将高于环境温度的物体降低到环境温度的过程是自发降温，属于自然冷却，不是制冷。制冷过程是热量转移过程。制冷是通过某种装置或设备，从被冷却空间或流体中吸取热量，并将热量排放到环境介质中去，使该空间或流体的温度低于环境。制冷过程是消耗能量的过程。不消耗外界能量的物体降温是自然降温过程，根据热力学定律，制冷过程中，所选用的制冷装置或设备必须消耗能量才能完成将热量从低温向高温的传递功能。所消耗能量的形式有机械能、电能、热能、太阳能或其他形式的能量。制冷过程通过制冷机械来实现。制冷过程中所需机器和设备的总和称为制冷机。制冷机中使用的工作介质称为制冷剂。制冷剂工作时，制冷剂在制冷机中进行状态变化和循环流动，同时不断地从低温内热源吸取热量，向高温热源排放热量，完成热量转移，达到制冷效果。制冷剂一系列状态变化的综合称为制冷循环。图1-1为制冷过程能量消耗和热量传递示意图2。 排出热量吸收热量 图1-1 制冷过程示意图1.3 制冷技术发展史 早在3000多年前，我国劳动人民就已开始在冬季采集、贮藏天然冰于冰窖中，夏季用于食品冷藏和防暑降温。1986年在陕西省姚家港秦雍城遗址，发掘出可以贮藏190m冰块的地下冰室，这说明早在春秋时期秦国就很重视食物冷藏和防暑降温方面的设施建设。古埃及出土的大约2500年前的壁画中，画有奴隶手持棕榈去扇多孔性的陶制器皿，同时不断在外洒水，水蒸发吸热，使器皿内的水结冰，这就是较早的人工制冰。现代制冷技术是在18世纪中叶开始的。在普冷方面，1748年，苏格兰人W.Cullen观察到乙醚蒸发会引起温度的下降；1755年，发明了第一台采用减压水蒸发的制冷机，同时发表了液体蒸发制冷论文，开创了人工制冷的新纪元。1834年，美国发明家J.Perkins获得了乙醚在封闭循环中通过膨胀制冷的英国专利；1856年，苏格兰人J.Harrison发明了压缩式制冷机，采用了CO，SO，NH，CHCl作为制冷剂；1875年Carre和Linde用氨作制冷剂，大大减小了设备的体积，从此蒸气压缩式制冷机在制冷装置的生产和应用中占了统治地位。在此期间，利用空气绝热膨胀的制冷机开始出现。1844年，美国医生Gorrie用封闭循环的空气制冷机为发烧病人建立了一座空调站，发明了空气制冷机。1858年，美国人尼斯取得了冷库设计的第一个美国专利，从此商用食品冷藏事业拉开了序幕。1859年，Carre发明了氨水吸收式制冷系统，申请了专利；1910年左右，M.Lehlanc在巴黎发明了蒸气喷射式制冷系统。由于制冷技术及其应用的不断发展，各发达国家先后建立该领域的学术组织。1888年，英国成立了英国冷库和冰协会；1891年，美国成立了美国冷藏库协会；1900年，法国成立了法国和殖民地冷藏工业理事会；1903年和1904年，美国先后成立了美国制冷设备制造协会和美国制冷工程师协会。在此基础上，国际制冷学会（IIR）于1908年宣告成立，它是一个政府间的科技性国际组织，现在大约有60个国家会员，我国于1978年加入成为二级会员国。到了20世纪，制冷技术有了更大的发展。1918年家用冰箱问世，并作为商品投放市场；1919年，美国芝加哥兴建了第一座空调电影院，次年开始在教堂配备空调；1930年，氟利昂制冷工质的出现为制冷技术带来了新的变革，极大地推动了制冷装置的应用。在深冷方面，1877年，法国矿业工程师Louis Paul Cailletet在容器中充满300MPa的氧气，然后预冷并打开阀门放气，气体迅速膨胀，得到了雾状的液氧滴；1892年，伦敦皇家研究院的化学教授James Devar成功地发明了杜瓦瓶，用于贮存低温液体，为低温领域的研究提供了重要条件。1895年，Carvon Linde 在德国申请了一项液化空气的专利，如今他创立的Linde公司已是低温工程行业的先导者之一；1908年Onnes 最先液化了氦气，获得4.2K的低温。1926年，William Francis Giaugue 和Peter Debye 分别提出了绝热去磁方法获取低温；到1933年，Berkley 大学的Giaugue 和Macdougall,Leiden大学的Dehaas、Wiersma 和 Kramers 运用此技术获得了0.300.09K的温度，进入了超低温领域；而由Simon等提出的核子绝热退磁方法可达到更低温度；1951年，H.London 提出采用He He混合液稀释制冷法，1965年该方法的使用获得410K的超低温。我国制冷工业从20世纪50年代的仿制开始，20世纪60年代自行设计制造，并制定了有关产品系列和标准。目前，我国制冷工业已具有品种齐全的大、中、小型制冷产品系列，产品质量、性能、技术水平都有很大的提高，并已形成有一定基础的科研、教学、设计和生产体系，研究和应用的制冷技术覆盖普冷至极低温整个范围3。1.4 国内外冷冻冷藏设施的发展概况1.4.1 国内冷库建设与食品工业相关的冷冻冷藏设施是当今世界上发展最快的工业之一。冷库作为食品低温流通的中枢，近年来在我国的到了显著的发展，不仅建库的规模和容量急剧增长，还表现在建库技术上的现代化上，1955年，我国开始建造第一座冷库，当时主要是贮存肉制品。1968年开始，北京建筑第一座水果机械冷库，1978年又建筑第一座气调库。随着我国国民经济和食品工业的快速发展，随着我国人民对食品种类、营养和安全要求的日益提高，随着出口贸易的逐年增长和质量的相应提升，我国冷库建筑也发生了很大的改变。主要表现在：分配性冷库建设由过去的大中城市、人口集中的工矿区及水陆交通枢纽向原料生产地转移；冷库建设投资取向于多元化，由国家投资为主体，向企业、个体多元化投资转移；果蔬产地冷库建设发展势头迅猛，主要为单层冷库，单间贮藏量以几百吨的为多；农民投资建造10100t微型冷库具有投资小、收益快，经营灵活的特点，适合我国目前不少果蔬产区农民、沿海地区渔民的经济、技术和文化水平；采用聚氨酯夹芯板拼装的组合式冷库建造比重大大提高；砖混结构的围护结构进行聚氨酯现场分层发泡已经成为冷库保温设置的重要形式；果蔬气调库数量的增长速度加快，建造质量稳步提高。1.4.2 国外冷库建设国外在冷库建设上的主要特点是：预制装配式冷库已经成为冷库建造的主要形式，聚氨酯等优良保温隔热材料的应用得到了普及，保温层设计均采用了较低的热流量，实现了节能型隔热层厚度的设置；美国和加拿大20世纪90年代后建造的冷库基本为单层冷库平均高度10m以上；广泛采用加大月台面积，并对月台进行全封闭保温；在库内货物的堆码和运输中，电瓶叉车已经普及，近年来立体自动化冷库开始在发达国家兴建和应用；气调库在水果和蔬菜贮藏上的应用很普遍，夹套库在不少国家应用普及度迅速提高，从而使果蔬贮藏期和贮藏质量显著延长和提高；冻结物冷藏间和冻结间的温度向更低、降温更快的方向发展。1.5 冷藏库的分类可分为生产性、分配性和零售性冷藏库。生产性冷藏库：这种冷藏库一般建在食品产地附近、货源较集中的地区或渔业基地。肉禽鱼蛋水果蔬菜等食品送入冷藏库进行冷加工，经过短期冷藏后即运往各销售地区。其特点是具有较大的冷却、冻结和冷藏能力。大城市的肉类加工厂就属于这种冷库。分配性冷藏库：这种冷藏库一般建在大中城市、水陆交通枢纽及人口较集中的工矿区，专门贮存经过冷加工的食品及新鲜果蔬、禽蛋等，以调节食品淡忘季节，保证市场供应及中转运输之用。其特点是有较大的冷藏容量，并有适当的冻结能力和屠宰加工能力，进出货物比较集中。各大城市的水产品冷藏库就属于分配性冷藏库，它们在渔业旺盛季节将大量水产品冷藏起来，然后均衡地投放市场，使人们一年四季都可品尝海鲜产品。零售性冷藏库：这种冷库一般建在工矿业或城市的大中型超市、副食品商店、菜场内，供临时贮存零售食品用，是为消费者直接服务的一种冷藏库。其特点是库容量小，贮存期短 。各副食店中的冰柜、活动式小冷库就属于零售性冷藏库。1.6 设计意义随着冷冻食品、易腐蚀食品市场的逐渐扩大，我国食品冷链产业迎来了大发展的历史机遇期，在投资食品冷链产业的正好时机之时也暴露出由于我国食品冷链产业发展滞后所导致的数量惊人的食品浪费等问题。 从生产来看，目前我国的肉类食品厂有2500多家，年产肉类6000万吨，产量以每年5%左右的速度递增；速冻食品厂2000多家，年产量超过 1000万吨，并以每年20%的幅度递增；冷饮业4000多家，年产量150多万吨，产量以每年7%左右的速度递增；乳品业1500多家，产量800万吨，每年以30%的速度递增；水产品产量4400万吨，每年以4%的速度递增。 从消费来看，速冻食品销售额连续多年在全国连锁超市所销售的食品日用品中名列前位。以牛奶为主的乳制品消费年平均增长率在10%20%之间，位居世界首位。预计2010年，我国冷饮市场消费总量将达到260万吨，人均消费量可达2公斤/年；肉类加工和消费都将进入一个高速发展时期。综上所述，制冷技术在国民经济的发展过程中起着举足轻重的作用，因此冷库技术的应用研究是十分必要和迫切的4。2 设计资料2.1 设计工艺基本资料1设计题目：1500/30吨白条肉冷库设计2设计指标：1500吨分配性冷藏库、30吨生产性冷库3设计地点室外气象参数：夏季空气调节日平均温度+26，湿球温度23.94冷藏库内设计参数：冻结间库内温度-23，冷藏间库内温度-185库容量：冷藏库容量1500吨，冻结间容量30吨/日6制冷系统：制冷系统采用氨做制冷剂，采用氨泵方式供液，冷藏间温度18，冻结间23。7库房选址：哈尔滨地区2.2 工艺流程图2.2 1 分配性冷库的工艺流程：冻结白条肉检验过磅 冻藏 过磅 出库食品温度高于-8者须在冻结间进行2.2.2 生产性冷库的工艺流程：白条肉检验、分级、过磅冻结过磅冻藏过磅出库2.3 冷库平面设计总平面布置分为左右两部分右侧为冷藏两间，冷藏间在右侧，并排两间，左上方为冻结间，并排两间，下面是机器间和设备间，配电室和休息室在最左侧。3 生产能力及库容量的计算3.1 冻结间生产能力的计算1冻结间吊轨的设计：L （G/g）（T/24）mG 冻结间每昼夜的冻结能力,30吨L 吊轨有效总长度，(m) g 吊轨单位长度载货量（取210kg/m）T 冻结工序时间=冻结加工时间+进出库时间 24 每日小时数，（h）则：L （G/g）（T/24）m （301000/210）（20+4）/24142.84（m）冻结间有两间，每间吊轨的总长为71.42m2冻结间单根吊柜的长度及风机的选取：采用落地式冷风机，每间冻结间预取KLJ300风机三台，纵向吹风用吊轨装白条肉进行冻结且根据要求：冷风机离墙面的净距离大于350mm、则取470mm，冷风机的宽度预取KLJ-300则取其等于1330mm，吊轨的中距为800mm,而且吊轨中线与冷风机边缘距离不宜小于1000mm去其等于1000mm，吊轨中线与墙或柱面的距离不宜小于500mm取其等于500 mm，轨端与墙面的距离不宜小于600mm取其等于600mm，由于已知每间吊轨的总长为71.42m，取每根吊轨14.8m，则应设5根吊轨。所以得出：冻结间净长为：L=0.6+14.8+0.6=16m冻结间净宽为：D=0.47+1.33+1+0.8+0.8+0.8+0.8+0.5=6.5则冻结间面积S=166.5=104m2根据S冻结面积S蒸发器面积=18；可知1048=8323003则预设选取的KLJ300风机符合要求。3.2冷藏间面积计算由可推出G 设计任务书中所要求低温库容积量（t），1500tV 库房总体积（m3 ） 库房所存货物密度 即白条肉密度：400千克/ m3 冷藏间库房体积利用系数，预设位于2001-10000之间，则=0.55则可得：=10001500/400 0.55=6818.182 m3取库房高度为: H=6m则库房平面积： A=6818