毕业设计（论文）-2000T冷风库蒸发器及风道系统设计计算.doc

分类号 编号烟 台 大 学毕 业 设 计 2000 T cold evaporator and duct system design and calculation申请学位： 学士 院 系： 海洋学院 专 业： 热能与动力工程姓 名： 学 号： 指导老师： 2016年4月20日烟台大学海洋学院2000 T冷风库蒸发器及风道系统设计计算 导 师： 2016年4月20日烟台大学海洋学院烟台大学海洋学院毕业设计任务书一、设计者：二、原始命题：2000 T冷风库蒸发器及风道系统设计计算三、设计内容： 1、选定冷风库储存货物的品种，确定进、出库和储存条件。 2、根据盛装容器和堆放方式、高度，确定单位面积的放货量、库房面积。确定库房的几何尺寸，根据选定维护结构，计算库房耗冷量。 3、计算冷风机传热面积，选择冷风机型号。 4、根据冷风机风量计算静压箱的几何尺寸、风道的几何尺寸。 5、画出系统原理图、设备布置平面图、安装立面图，节点大样图。四、设计依据： 1、冷藏库制冷工艺设计、气调库工艺设计。五、设计时间及进度安排： 第一周：选定气调库储存货物的品种，确定进、出库和储存条件。 第二周至第四周：根据盛装容器和堆放方式、高度，确定单位面积的放货量、库房面积。确定库房的几何尺寸，根据选定维护结构，计算库房耗冷量。第五周至第六周：计算冷风机传热面积，选择冷风机型号。第七周至第九周：根据冷风机风量计算静压箱的几何尺寸、风道的几何尺寸。第十周至第十一周：画出系统原理图、设备布置平面图、安装立面图。第十二周:完成毕业设计，检查、打印、装订。六、指导教师（签字）：院系意见： 教学院长（主任）签字： 年 月 日28目 录第一章 设计基本资料51.1 设计题目51.2 设计点室外参数51.3 冷库设计参数5第二章 冷库热工计算52.1 冷库有关特性62.2 果品堆放形式的确定62.3 冷库尺寸计算72.4 冷藏库建筑平面82.5冷库平面图9第三章 库房围护结构的计算103.1冷藏间围护结构103.2 围护结构传热系数11第四章 各冷间耗冷量计算汇总134.1 一号冷间134.2 五号冷间164.3 六号冷间174.4 十号冷间194.5二、三、四号冷间204.6 七、八、九号冷间21第五章 冷风机的选择23第六章 静压箱的选择246.1静压箱的作用246.2 静压箱尺寸的计算25第七章 管道的选择25 第一章 设计基本资料1.1 设计题目2000 T冷风库蒸发器及风道系统设计计算 烟台地区某冷库，冷却物冷藏间储藏苹果，生产旺季为十月份。1.2 设计点室外参数 烟台地区十月份室外空气调节平均温度tw：151.3 冷库设计参数冷却物冷藏间：相对湿度90 室内温度0 水蒸气分压力520pa第二章 冷库热工计算2.1 冷库有关特性 设计总库容量为2000吨，分配成10个冷藏间。 1号、2号、3号、4号、5号、6号、7号、8号、9号、10号冷间各200吨。库号库房名称tn/n/进库温度/出库温度/冷加工时间/h冷却设备No.1冷却物冷藏间09015024冷风机No.2冷却物冷藏间09015024冷风机No.3冷却物冷藏间09015024冷风机No.4冷却物冷藏间09015024冷风机No.5冷却物冷藏间09015024冷风机No.6冷却物冷藏间09015024冷风机No.7冷却物冷藏间09015024冷风机No.8冷却物冷藏间09015024冷风机No.9冷却物冷藏间09015024冷风机No10冷却物冷藏间09015024冷风机2.2 果品堆放形式的确定 此次冷藏库以苹果为例。果品的堆放形式有散堆、纸箱堆码、木箱堆码，纸箱堆放不科学切容易压坏，而且高度有限制，故选用木箱堆码。木箱尺寸 长宽高1m1m80cm。每箱约300，装货时用叉车从里往外装。木箱上下之间放置12cm垫板。2.3 冷库尺寸计算（1）冷藏间容量按下式计算 G = V / 1000 式中 G 冷库计算吨位（t）； V 冷藏间的公称体积（m3）； 冷藏间的体积利用系数； 食品的计算密度（kg/m3）； 根据资料查得：箱装苹果的密度=330kg/m3。 每个冷库的吨位为 200 T 查书得为0.5 代入得： V = 10002000/ 3300.5 = 12121.21 m3分10间每间1212 m3每间取长*宽=20*10=200m2库房高度为6米，则每间1200 m3 冷库的公称体积为 1200m3 冷间面积200m2（2） 冷藏间货物高度的确定 木箱高度：80 cm 冷藏库内垫板厚度：10 cm 木箱托板12cm 堆放6层，则堆放高度为 925+90 = 5.5m 货物净高5.5m每个冷藏间的库容量为200 T 每箱苹果的重量为 300可得每个冷藏间约放置 200000 / 300 667 个木箱且每个冷库堆放6层货物，所以每层放置约667 / 6 111个木箱由148 111可得长向摆放那个14个木箱 宽向摆放8个木箱木相与木箱之间留出20cm的空隙便于摆放。木箱与冷藏间的墙之间留出50cm的通风距离冷藏间中间留出一条宽2m的走廊便于叉车操作由上可得冷藏间净长为：14+130.2+0.5+0.5=17.6m冷藏间净宽为：8+70.2+2+0.5+0.5=12.4m由上可得冷库的净面积为 S净=17.612.4=218.24m2 且 S净=218.24m2 计算面积 可行 综上所述 每个冷藏间的尺寸： 长宽高 = 17.6m12.4m6 m2.4 冷藏库建筑平面2.4.1 库址的选择 冷库地址应满足以下条件： （1）冷库地址应该选在居民区分散的地方。经当地相关部门批准可建在城镇适当地点； （2）地址应选择在住宅区夏天风向的上侧; （3）库址周围应有良好的卫生条件，必须避开和远离有害气体、灰沙烟 雾、粉状颗粒物还有其他一些有污染源的地方； （4）冷库选择址应首选交通枢纽; （5）冷库地址应该有可靠的水电设施; （6）库址宜选在地势较高，干燥和地质条件良好的地方2.42 穿堂设置 冷藏库之间设穿堂，穿堂设计为常温穿堂，用叉车进出货物，本设计中，穿堂宽度设为6米,分上下两层,底层高3.5米.,顶层为技术走廊.2.43 公路站台设置站台应符合下类规定： （1）公称体积大于4500m3的冷库，其站台宽度为68m，公称体积小于 4500m3的冷库，其站台宽度为46m，本库设为8m； （2）站台边沿顶面高出站台下低空面0.901.40m,依据所需设高度调节板。 （3）站台边沿顶正面应有显著的黄、黑两色防撞标示色带。 （4）站台上设置罩棚,其顶板应高出站台边沿大于0.75m,， （5）罩棚高应顺应车辆的高度,并且得安装组织排水。综上所述，此果库为中型果库，因此用铲车进出货品，穿堂宽度定为6米，站台高度定为1米。 2.5冷库平面图12345678910标尺寸 第三章 库房围护结构的计算 3.1冷藏间围护结构冷藏间四周及屋顶采用100mm厚聚氨酯泡沫的夹芯板。地坪的构造如下表：表1 地坪构造表名称构造厚度/mm地坪（由上向下）水泥砂浆抹面20钢筋混凝土保护层60聚氨酯泡沫塑料1501:3水泥砂浆找平层.15120C20素混凝土垫层200素土夯实3.2 围护结构传热系数3.21外墙构造为钢架结构，采用夹芯板，其厚度、导热系数、热阻（铁皮导热系数忽略）等列表如下：构造层厚度（mm）热导率w/(m2K)热阻R（m2K/w）聚氨酯泡沫塑料1000.0313.2258合计冷藏间R1=3.2258 m2K/W冷藏间外墙（1） 北、西、东外墙 查资料得，无防风设施屋面、外墙的表面 aw = 23.2 W/（m2K） 冷却物冷藏间设有强有力通风设施an = 17.45 W/（m2K）围护结构总热阻R0 =1/aw+R1+1/an=1/23.2+3.2258+1/17.45 = 3.326（m2K）/W外墙传热系数K = 1/R0 = 1/3.326= 0.3W/（m2K）（2）南外墙 南外墙外部紧邻其他建筑物的外表面，查资料的 aw = 11.6 W/（m2K） 冷却物冷藏间设有强有力通风设施an = 17.45 W/（m2K）围护结构总热阻 R0 =1/aw+R1+1/an=1/11.6+3.2258+1/17.45 = 3.369（m2K）/W外墙传热系数K = 1/R0 = 1/3.369 = 0.296W/（m2K）3.22 内墙构造及各层厚度、导热系数、热阻等列表如下：构造层厚度（mm）热导率w/(m2K)热阻R（m2K/w）聚氨酯塑料泡沫1000.0313.2258合计R2=3.2258m2K/W aw = 11.6 W/（m2K） an = 17.45 W/（m2K）围护结构总热阻 R0 =1/aw+R2+1/an=1/11.6+3.2258+1/17.45 = 3.369（m2K）/W外墙传热系数K = 1/R0 = 1/3.369 = 0.296 W/（m2K）3.23 屋顶构造及各层厚度、导热系数、热阻等列表如下：构造层厚度（mm）热导率w/(m2K)热阻R（m2K/w）聚氨酯塑料泡沫塑料1000.0313.2258合计R3=3.2258 m2K/W冷藏间屋顶 aw = 23.2 W/（m2K） an = 17.45 W/（m2K）围护结构总热阻R0 =1/aw+R3+1/an=1/23.2+3.2258+1/17.45 = 3.326（m2K）/W外墙传热系数K = 1/R0 = 1/3.326 = 0.3 W/（m2K）3.24 地坪构造及各层厚度、导热系数、热阻等列表如下：构造层厚度（mm）热导率w/(m2K)热阻R（m2K/w）水泥砂浆抹面200.930.0215钢筋混凝土保护层601.5500.0387聚氨酯泡沫塑料1500.0314.83871:3水泥砂浆找平层150.930.0161CO2素混凝土垫层1201.510.0795地瓜石2001.510.0133合计R4=5.0078 m2K/W冷藏间地坪 aw 不予计算 an = 17.45 W/（m2K）围护结构总热阻R0 =R4+1/an=5.0078+1/17.45 = 5.065（m2K）/W外墙传热系数K = 1/R0 = 1/5.065 = 0.1974 W/（m2K） 第四章 各冷间耗冷量计算汇总因为各个冷间库容量、容积、照明设备、冷却设备、操作人员都一致，所以各冷间只有围护结构耗冷量不同，其他耗冷量都相同。 4.1 一号冷间 1、计算传热面积A （1）南北墙 宽 =12.4+ 0.1 + 0.05=12.55 m 高 = 6 + 0.1 = 6.1m A南北墙 = 宽高 = 12.556.1 =76.56 m2 （2）东西墙 长 =17.6 +0.1 + 0.1 = 17.8 m 高 = 6. + 0.1 =6.1 m A东西墙 = 长高 = 17.86.1 = 108.58m2 （3）屋顶地坪 A屋顶地坪 = 12.5517.8 = 223.39m2 2、计算围护结构耗冷量Q1 Q1 = KAa（tw-tn） 式中 K 围护结构传热系数，单位W/m2K A 围护结构传热面积，单位m2 a 围护结构两侧温差修正系数 tw-tn 围护结构两侧温差，单位参数和结果如下 参数位置结果K/(W/m2K)A/m2atw-tn/Q1/W北墙0.375.561.1015374南墙0.29675.561.0015335.48东墙西墙0.296108.581.1015530.30屋顶0.3223.391.315 1306.83地坪0.197 223.390.215132.02合计 Q1=2678.63W 综上可得，围护结构耗冷量Q1=2678.63W3、货物放热量Q2有公式可知 Q2 = Q2a + Q2b + Q2c + Q2d其中 Q2a 食品放热量； Q2b 包装材料和运载工具的热量； Q2c 食品冷加工过程的呼吸热 Q2d 食品冷藏过程中的呼吸热（1） 已知 Q2a = G(h1h2)103 / 其中 G 冷间每天进货量（kg） 冷却物冷藏间，存放果蔬不大于库容量的8 h1、h2 货物进出冷间的焓值（kJ/kg） 货品冷加工的时间（s） 由库容量G = 200 T 可得 G = 2000.08 = 16 T 按苹果计算表查的：进货时货物的焓值 h1 = 328.5kJ/kg 出货时货物的焓值 h2 = 271.9kJ/kg 货品的冷加工时间= 24h Q2a = G(h1-h2)103 /= 16000（328.5271.9）/ 3.624 =10481.5W （2）已知 Q2b = GBCb(t1t2)103 / 其中 B 货物包装材料和运载工具的重量系数 Cb 包装材料和运载工具的比热，kJ/kgK t1 包装材料或运载工具进入冷间时的温度 t2 包装材料或运载工具进入冷间内降温终止时的温度 查表2-2-9得 鲜水果用冷却物保鲜时的重量系数B = 0.25 查表2-2-10得 由于苹果的使用木箱保存的，可得Cb = 2.51kJ/kgK 查表2-2-11得 十月份进入冷间时的温度修正系数为0.62 t1 = 150.62 = 9.3 由库房温度为0可得 t2 = 0 Q2b = GBCb（t1t2）103 / = 160000.252.51（9.30）/243.6 = 1080.7W （3）已知 Q2c = G(q1 + q2) / 2 其中 q1、q2 苹果冷却初始、终止温度时的呼吸热，W/kg 查表2-2-12 得 q1 = 0.058W/kg q2 = 0.01W/kg Q2c = G(q1 + q2) / 2 = 16000（0.058+0.01）/ 2 = 544W （4）已知 Q2d =（Gn G）q2 其中 Gn 冷却物冷藏间的冷藏量，kg q2 =0.01W/kg Q2d =（Gn G）q2 = （200000-16000）0.01 =1840 W综上可得 Q2 = Q2a + Q2b + Q2c + Q2d = 10481.5+1080.7+544+1840 = 13946.2W 4、补气冷负荷Q3 Q3 = Q3a + Q3b 其中 Q3a 货物换气冷负荷； Q3b 低温车间操作人员呼吸换气冷负荷（此项是指有操作人员 长期停留的冷间，如加工间、包装间，此处冷藏间可忽略） Q3a = (hwhn)nVn103/243600 其中 hw、hn 室内外空气的焓值，kJ/kg n 每日换气次数，一般取1次； V 冷间的内净容积，m3； n 冷间内空气密度，kg/m3；为方便起算，在工程上常用干空 气容重r代替。 查压焓图可得 hw = 33.746kJ/kg hn = 8.457kJ/kg 冷间净容积 V = 长宽高 = 17.612.46 = 1309.44m3 查表2-2-14可得r = 1.293kg/m3 Q3a = (hwhn)nVn103/243600 =（33.7468.457）11309.441.293/243.6 =495.57W 可得 Q3 = 495.57W 5、电机运行热当量Q4 Q4 = Niii103其中 Ni 各电动机额定功率，kW i 各热转化系数，电机在库内时取1，在库外时取0.75 i 各电机运转的时间系数，冷风机配用的电动机取1， Q4 = Niii103 = 1.1111000 = 1100W6、操作管理冷负荷Q5 操作管理冷负荷只取出入库房开启冷藏门的冷负荷 Q5b = Vn（hwhn）Mrn1000/243600 =435.48W7、 库房冷却设备负荷Qq = Q1 + PQ2 + Q3 + Q4 + Q5 =2678.63+ 13946.2+495.57+1100+435.48 = 18655.88w4.2 五号冷间 由于5号冷间和1号冷间相同，所以：1、维护结构耗冷量Q1 Q1=2678.63W2、货物放热量Q2有公式可知 Q2 = Q2a + Q2b + Q2c + Q2d = G(h1h2)103 /+ GBCb(t1t2)103 /+ G(q1 + q2) / 2+（Gn G）q2可得 Q2 = Q2a + Q2b + Q2c + Q2d = 10481.5+1080.7+544+1840 = 13946.2W 3、补气冷负荷Q3Q3 = Q3a + Q3b = (hwhn)nVn103/243600= 495.574、电机运行热当量Q4 Q4 = Niii103 =1100W5、操作管理冷负荷Q5 操作管理冷负荷只取出入库房开启冷藏门的冷负荷 Q5b = Vn（hwhn）Mrn1000/243600 =435.48W6、库房冷却设备负荷Qq = Q1 + PQ2 + Q3 + Q4 + Q5 = 18655.88w4.3 六号冷间1、维护结构耗冷量Q1参数结果如下 参数位置结果K/(W/m2K)A/m2atw-tn/Q1/W北墙0.29675.561.0015374南墙0.29675.561.1015335.48东墙西墙0.3108.581.1015530.30屋顶0.3223.391.315 1306.83地坪0.197 223.390.215132.02合计 Q1=2678.63W 维护结构耗冷量Q1=2678.63W2、货物放热量Q2 有公式可知 Q2 = Q2a + Q2b + Q2c + Q2d= G(h1h2)103 /+ GBCb(t1t2)103 /+ G(q1 + q2) / 2+（Gn G）q2可得 Q2 = Q2a + Q2b + Q2c + Q2d = 10481.5+1080.7+544+1840 = 13946.2W 3、补气冷负荷Q3 Q3 = Q3a + Q3b = (hwhn)nVn103/243600= 495.574、电机运行热当量Q4 Q4 = Niii103 =1100W5、操作管理冷负荷Q5 操作管理冷负荷只取出入库房开启冷藏门的冷负荷 Q5b = Vn（hwhn）Mrn1000/243600 =435.48W6、库房冷却设备负荷Qq = Q1 + PQ2 + Q3 + Q4 + Q5 =18655.88w4.4 十号冷间1、维护结构耗冷量Q1参数结果如下 参数位置结果K/(W/m2K)A/m2atw-tn/Q1/W北墙0.29675.561.0015335.48南墙0.29675.561.1015369.04东墙0.3108.581.1015530.30西墙屋顶0.3223.391.3151306.83地坪0.197223.390.215132.02合计 Q1=2678.63W 维护结构耗冷量Q1=2678.63W 2、货物放热量Q2有公式可知 Q2 = Q2a + Q2b + Q2c + Q2d= G(h1h2)103 /+ GBCb(t1t2)103 /+ G(q1 + q2) / 2+（Gn G）q2可得 Q2 = Q2a + Q2b + Q2c + Q2d =10481.5+1080.7+544+1840 = 13946.2W 3、通风换气冷负荷Q3 Q3 = Q3a + Q3b = (hwhn)nVn103/243600=495.57W 4、电机运行热当量Q4 Q4 = Niii103 =1100W5、操作管理冷负荷Q5 操作管理冷负荷只取出入库房开启冷藏门的冷负荷 Q5b = Vn（hwhn）Mrn1000/243600 =435.48W6、库房冷却设备负荷Qq = Q1 + PQ2 + Q3 + Q4 + Q5 = 18655.88w4.5二、三、四号冷间1、围护结构耗冷量Q1 参数和结果如下 参数位置结果K/(W/m2K)A/m2atw-tn/Q1/W北墙0.375.561.1015374南墙0.29675.561.0015335.48东墙西墙屋顶0.3223.391.3151306.83地坪0.197223.390.215132.02合计 Q1=2148.33W 维护结构耗冷量Q1=2148.33W2、货物放热量Q2 有公式可知 Q2 = Q2a + Q2b + Q2c + Q2d= G(h1h2)103 /+ GBCb(t1t2)103 /+ G(q1 + q2) / 2+（Gn G）q2可得 Q2 = Q2a + Q2b + Q2c + Q2d = 10481.5+1080.7+544+1840 = 13946.2W 3、通风换气冷负荷Q3 Q3 = Q3a + Q3b = (hwhn)nVn103/243600= 495.57W4、电机运行热当量Q4 Q4 = Niii103 =1100W5、操作管理冷负荷Q5 操作管理冷负荷只取出入库房开启冷藏门的冷负荷 Q5b = Vn（hwhn）Mrn1000/243600 =435.48W7、库房冷却设备负荷Qq = Q1 + PQ2 + Q3 + Q4 + Q5 = 18125.58w4.6 七、八、九号冷间1、维护结构耗冷量Q1参数结果如下 参数位置结果K/(W/m2K)A/m2atw-tn/Q1/W北墙0.29675.561.0015335.48南墙0.29675.561.115369.03东墙西墙屋顶0.3223.391.3151306.83地坪0.197223.390.215132.02合计 Q1=2148.33W 维护结构耗冷量Q1=2148.33W 2、货物放热量Q2 有公式可知 Q2 = Q2a + Q2b + Q2c + Q2d= G(h1h2)103 /+ GBCb(t1t2)103 /+ G(q1 + q2) / 2+（Gn G）q2可得 Q2 = Q2a + Q2b + Q2c + Q2d = 10481.5+1080.7+544+1840 = 13946.2W 3、通风换气冷负荷Q3 Q3 = Q3a + Q3b = (hwhn)nVn103/243600= 495.57W4、电机运行热当量Q4 Q4 = Niii103 =1100W5、操作管理冷负荷Q5操作管理冷负荷只取出入库房开启冷藏门的冷负荷 Q5b = Vn（hwhn）Mrn1000/243600 =435.48W6、库房冷却设备负荷Qq = Q1 + PQ2 + Q3 + Q4 + Q5 = 18125.58w第五章 冷风机的选择各冷间耗冷量序号12345耗冷量18655.8818125.5818125.5818125.5818655.88序号678910耗冷量18655.8818125.5818125.5818125.5818655.88由上表可知，每个冷间的耗冷量差距不大，在计算时都选择1号的耗冷量。冷风机的传热面积：A=Q/K TQ 取库房负荷T传热温差K取12.8W/m2冷风机与库内空气传热温差为5冷风机传热面积A=Q/KT =18125.58/12.85 =283.2m2查冷风机的型号可知：DAFG71D/28-280型号的冷风机冷却面积为280 m2，名义制冷量为31.5kW，总功率2*2.2kW，管内阻力0.7，风量32000 m3/h 外形尺寸：长宽高3465*1270 *1205 （mm） 所以，在选冷风机时，选择1台DAFG71D/28-280型冷风机。第六章 静压箱的选择6.1静压箱的作用 (1) 能够转换动压为静压从而风可以吹得更远；（2）可以降低噪音 （3）风量