（工程热物理专业论文）冷库辅助设计系统的开发.pdf

矧济大学申请硕士学位沦文摘要 摘要 冷库在社会生产和人【t 生活中具有重要的作用，而正确的设计方案无疑是冷库能否科 学、合理的建造平运行的首要条件。冷库制冷系统的设计比一般民t l i j 空调系统更为复杂，一 般需要考虑的因素很多，如系统的形式，运行的策略等等，如果要考虑到建成后的经济性方 面的因素，对丁设计者米说无论是计算鼙还是设计难度都会显并提高。在当今计算机技术普 及麻_ l j 的时代，借助计算机开发相应的专业软1 ，| = 是可以实现上述一i - 作的。虽然国内外有关k t l 空调方面的软什较多，但受到具体技术条什的限制，目前适合我国的冷库设计方面的软件 尚属空白。闪此本人主要针对冷库设计开发了一套冷庠辅助设计软件米进行设计方案选择和 经济性比较。使川该软仆可完成冷库负荷计算、制冷系统形式选择设计、制冷系统主要没备 的选抨、全年能耗及运行费川估算利设计方案的初步经济技术分析等任务。 关键词：冷库辅助设计，软件，负荷计算，设备选择，全年耗能估算，运行费 用估算，方案优化分析。 济大学申请硕士学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t t h ec o l ds t o r ei si m p o r t a n tt ot h ep r o d u c t i o no f s o c i e t ya n dt h el i f eo f p e o p l e ，a n dt h es u i t a b l e d e s i g np l a ni s t h ep r i m a r yf a c t o r yt od e t i d ew h e t h e rt h ec o l ds t o r ec a nb es u i t a b l yb u i l ta n d p e r f o r m a n c e t h ed e s i g no f t h ec o l ds t o r ei sm o r ec o m p l i c a t e dt h e nt h ec o m m o n a i r - c o n d i t i o n i n g s y s t e m ，a n dm a n y f a c t o r i e sn e e dt ob ec o n s i d e r e d ，s u c ha st h es t r u c t u r eo ft h es y s t e m ，t h em e t h o d o ft h ep e r f o m m n c ee t c i fc o n s i d e r i n gt h ec o n s u m p t i o no ft h ec o l ds t o r et h a th a v eb e e nb u i l t ，t h e c a l c u l a t i o no ft h ed e s i g no rt h er e q u i r e m e n to ft h ed e s i g nw i l lb e i n c r e a s e d n o w a d a y s ，i n a p p l i c a t i o na n dp r e v a l e n c eo f c o m p u t e rt e c h n o l o g yt i m e si t i sf e a s i b l et od e v e l o pas u i to f s p e c i a l s o f t w a r eo fa i d e dd e s i g ns y s t e mf o rc o l ds t o r ed e s i g n a l t h o u g hs o m ep r a c t i c a ls o f t w a r eo f a i r - c o n d i t i o n i n gh a v eb e e np o p u l a ra b r o a d e n di nc h i n a ，l i m i t e db yt h ec o d eo f t h ed e s i g n ，t h e r ei s n os p e c i f i cs o f t w a r ef o rt h ec o l ds t o r ed e s i g n t h e r e f o r eim a n a g et od e v e l o pas u i to fs o f t w a r eo f f a i d e dd e s i g ns y s t e mf o rc o l ds t o r ed e s i g nt os e l e c ts c h e m e s b yt h es o f t w a r et h ec o l ds t o r el o a d ， t h es t r u c t u r eo ft h er e f r i g e r a t i o ns y s t e m ，t h ea n n u a le n e r g yc o n s u m p t i o na n dr u n n i n gc o s t sa n d t h ea n a l y z eo f t h ed e s i g np l a nc a nb e c o m p l e t e d k e y w a r d s ：a i d e dd e s i g ns y s t e mf o rc o l ds t o r e d e s i g n ，s o f t w a r e ，c a l c u l a t i o no fl o a d ， s e l e c t i o no fm a i n l y e q u i p m e n t ，t h ea n n u a le n e r g yc o n s u m p t i o na n d r u n n i n gc o s t s ，t h ea n a l y z e o f t h e d e s i g n p l a n i i 声明 本人郑重声明：本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果， 撰写成硕士学位论文“冷库辅助设计系统的开发”。除论文中已注明引用的内容 外，对本人的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人和集体已经公丌发表或未公开发 表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名：弓手网- 0 4 年3 月2 同 同济大学申请硕士学位论文第一章绪沦 第一章绪论 1 1 本论文研究的意义 1 1 1 冷库设计与节能 冷库作为冷链的一个重要环节在我国的国民生产中一i 有重要的地位。近些年来，由丁生活水 平的提高，人们对于食物黼质的要求也不断地提高，这就使冷藏库的贮藏容餐和规模有了急剧的 增妖。据统计到1 9 9 8 年底，我国冷藏能力已达5 0 0 多万屯、其中国有商业系统冷库存龄达3 0 0 多万吨、实现销售收入约2 4 2 亿元。冷冻食品从生产、储藏、运输、销售到消费的冷链在人中城 市已初步形成”7 1 。 然而作为制冷行业的耗电人户，在我国能源问题日趋紧张的今天，冷库的+ 挣能问题越米越受 到业界的关注。据统计我国冷藏库的动力费心( 电耗) 约f l 整个冷藏库仓储成本的2 5 3 0 左 右，而在发达国家，例如日本、美国和英围笛，冷藏库的动力费川l o i 整个冷藏库仓储成本的比例 是低于2 0 的f 1 1 【2 4 】。冈此我国的冷藏库的讧能问题是魔该引起重视的，也是具订滞力可挖的。 要降低冷库的能耗( 耗电) ，一般从优化冷库设计和合理应川两个方面着手”l ，冷库的设计 对丁冷库的仃能楚有重要影响的。玲库的设计一般包括建筑设计、结构设计、制冷设计、l i 土气设 计年给排水等方面，其中冷席的制冷设计对1 ：冷库的仃能是非常关键的。由丁冷席的制冷j ：艺对 丁相应的技术参数的要求较为严格、冷库制冷系统的设备和管道阀门等设备较为复杂，冈此冷库 的制冷设计比常规的空调制冷设计更为复杂，设计的计算t 作鲑较人。 在冷库的制冷殴计中，玲库冷负荷的计算、制冷系统结构形式的确定和主要制冷设备的匹配 是决定制冷设计方案的儿个重要冈素。止确的制定这些冈素对丁冷库的1 ，能是有明显的作川的， 也是冷库设计方案的优化应该重点考虑的“”“2 0 i ”“。而要合理的优化这些冈素，设计的难度就 会更高、计算的l ：作量就会更人，因此开发出一套冷库设计辅助软什是十分具有意义的。 1 1 2 制冷空调设计与制冷空调设计软件1 ” 目前国外空调制冷行业中，辅助软件在业界各个领域内的应删样度是相当高的。例如美国电 力研究所( e p r i ) 的c o o l a i d 软什、台湾能资所的e a s c o o l 软件及美国特灵公司的t r a c eu 1 t r a 等。这些软什的按功能可分为：制冷空调负荷计算软什，制冷空调设备选择计算软什，辅助系统 设计、分析软件，制冷空调系统能耗与经济分析软件及综合功能的集成软什。 这些软件均达到了较高水平，分析结果具有相当的可信度，使用很方便。这些软什人多已实 现商品化。例如美国电力研究所( e p r i ) 的c o o l a i d 软件羽i 台湾能资所的e a s c o o l 软件是实圳性 很强的设计分析：i ：具软件。其主要功能是对两种不同系统( 蓄冷空调和常规空调) 在初投资、运 转费用、能耗等方面作预测性经济分析评估。图1 - 1 为c o o l a i d 软件的结构功能幽。其主要的功 能有( 1 ) 耗电量分析；( 2 ) 电价结构：( 3 ) 设备技术资料：( 4 ) 运转模式：( 5 ) 经济效益评估， 结果分析：( 6 ) 结果显示，输出。c o o l a i d 软件可提供重要的灵敏度分析，即改变系统中某一 因素，可评估其对整体效益的影响程度，是目前世界上最具权威性的专业分析软件”。 共页第1 页 同济大学申请硕：学位论卫第一章绪论 图卜ic o o l a i d 软件的结构功能图 由丁多数的国外制冷空调软件并不适合我国的国情，而且费埘也较高冈此国内许多研究机 构和企业近儿年开始白主开发制冷空调软什。例如上海华电源有限公司开发的h d y s m a d 空调负 荷计算及分析软什，清华3 e 公司开发的暖通在线系列软什及清华同方公司开发的“冰蓄冷系统 殴计软件”等。这些软什虽然在功能上较国外的软件简单，但也能完成制冷空调负荷计算、没备 的选择、辅助系统殴计、系统能耗与经济分析软什等功能。图卜2 为h d y s m a d 软竹的结构功能 嘲。 c 0 0 l a l d l 设计运行方案、初投资费用 图卜2 h d y s m a d 软件的结构功能图 由于以上软件适合我国的国情、价格也比较适中，目前国内的很多人型建筑设计研究院已经 开始应用制冷空调软件来进行制冷空调的设计了，这样无论是对于提高制冷空调设计的效率还是 改进相关的软件开发都具有积极的作用。 1 i 3 本论文研究的意义 如上所述，开发制冷空调辅助设计软件是有现实应圳意义的，国内的一些研究机构和企业也 做山了一定的成绩。然而目前国| i 有关冷库辅助设计方面的软件较少，就笔者收集的信息米看， 共页第2 页 同济大学申清硕士学位沦文第一章绪论 只有南京航空学院方面的学者进行过这方面的研究t 作”。由7 - - 其软件系统开发的时间较甲 ( 1 9 9 1 年) ，受当时计算机软什条件的限制和r 的冷库设计规范的限制，其系统的实_ l | 性不 好。因此本文就冷库辅助设计系统的开发方面做一些1 作，以其对于冷库设计方面有所贡献。 1 2 本论文研究的目的和任务 本论文的目的是开发山一套适合国内冷库制冷设计的辅助设计软件系统。虽然国内许多小型 冷库的设计是没有统一的规范的，是按照具体情况具体处理的，而且这些冷库多_ i l 氟利昂冷剂系 统。但是大型冷库的设计是有统一的规范可依的，其中公称体积人于等 丁5 0 0 m 3 冷库多以氨作为 制冷荆”，这些冷库的设计依据就是建设部颁布的最新规范冷库设计规范( g b 5 0 0 7 2 2 0 0 1 ) 。 考虑到软件系统的通刚性和论文l ：作时间的限制，本文选用开发适用丁人型( 公称体积人于 等y - 5 0 0 m 3 ) 以氨为制冷剂的冷库的辅助设计软件系统作为i ：作任务。软什的基本功能包括冷库 制冷负荷的计算、冷库制冷系统制冷形式的确定、冷库制冷系统主要设备的选择羽i 设计方案的初 步优化分析等。本文还对典删 ：程实例进行设计计算和设计方案分析，以期为j “人科研院所和设 计单位，提供一套实川t 的冷库辅助设计系统。 共页第3 页 同济大学中请硕： 学位论文第二章冷库和冷库制冷系统 第二章冷库与冷库制冷系统 本章主要是介纠冷藏库的分类和应用，冷库制冷系统的特点及主要设备的分类及应用。 2 1 冷藏库的分类及应用”“”1 冷藏库是在特定的温度和相对湿度条件f ，加j ：币1 储存食品、。i ：业原料、生物制品以及医药 等物资的专用建筑物。冷藏库通常按照使用的性质可以分为生产性冷藏库、分配性冷藏库和零售 性冷库二人类。 生产性冷藏库主要是建在货源较集中的地区。肉、禽、水果等食铺送入冷藏库进行冷加：r ， 经过短期冷藏后即运往销售地区。生产性冷藏库的特点是具有较人的冷加。i ：能力和一定的冷藏 量。 分配性冷藏库一般建在人、中城市、水陆交通枢纽及人口较多的i ：矿区专门储存经过冷加l 过的食晶，以保证市场的供席。其特点是冷冻量小，冷藏培人，而且要考虑多种食品的冷藏。 零售性冷藏库一般建在i ：矿企业或城市的大型副食品商店内，共i 临时储存零售是聘j l j 。其特 点是冻结量小，储存期短。 冷藏库按照结构的特点还可以分为十建式冷藏库和组合式冷藏库。十建式冷藏库的特点是其 主体结构莆i 地f 结构均采州钢筋混凝十结构和砖砌成，为了舫潮和隔热起墒面、耀顶和地面等须 采州特别的建筑材料。组合式冷藏库的特点是其主体结构采川轻钢结构，嗣护结构和尾面等采州 隔热复台扳组装而成。组合式冷藏库由丁组建容易，现在麻州的较多。 对于冷库设计而育冷藏库的类型主要是由其用途决定的，即在进行实际设计时冷库类型就 已经确定f 米了。 2 2 冷库制冷系统的特点及其应用 人。l ：制冷主要有四种方法，即相变制冷、气体膨胀制冷、涡流管制玲和热l 乜制冷。目前广泛 应川r 冷库制冷的蒸汽压缩式制冷就是典型的相变制冷方法，其技术从1 9 世纪7 0 年代发展至今 已有1 0 0 多年的历史，而且已经发展到相当完善的地步。这种制冷方式的特点是能够达到的制冷 温度范隔广，制冷效率高及制冷设备容昔范嗣火、种类多。以冷库t l j 氨制冷系统为例，其可达到 的最低制冷温度为一6 5 。c ，实际制冷系数可以达到2 5 左右，而且压缩机等制冷设备的容量平规 格也是很多的。 冷j 车制冷系统按照所用的制冷剂的不同可以分为氟利昂制冷系统和氨制冷系统两种。由丁两 种系统比较起来，由于氨的单位容积制冷量人、价格较低，而且在较低的温度1 ：况下的制冷效率 更人，因此人型的冷藏库多采用氨制冷系统作为制冷系统”“。 由丁二本文的研究对象为冷库用氨制冷系统，因此本章主要介绍冷库i 【 = | 氨制冷系统及其设备的 特点与麻用。 按照压缩机的级数的不同氨制冷系统一般分为单压缩制冷系统、烈级压缩系统。 单级压缩系统的基本构成部件为压缩机、蒸发器、冷凝器和仃流阀，这是单级压缩系统必不 可少的四人部件，如图2 一l 所示。这些没备之间_ l j 管道连接起来形成一个封闭的系统，制冷剂在 系统中经过压缩、冷凝、仃流和汽化，完成了一个循环。单级压缩系统的特点是系统结构简单， 初投资少。 共页第4 页 同济大学申请硕士学位论文 第二章冷库和冷库制冷系统 以级压缩系统的基本构成部件为低压级压缩机、冷凝器、中间冷却器、高压级压缩机、蒸发 器和节流阀等，它们由管道连接起米形成一个封闭的系统，如图2 2 所示。米自蒸发器的制冷荆 先经过低压级压缩机压缩到中间压力，由低压级排出的过热气体在中间冷却器中波等压冷却至饱 和蒸汽，然后进入高压级压缩机被压缩至系统的冷凝乐力，最后经协流阀进入蒸发器中蒸发制冷。 双级压缩系统的特点是能够达到的蒸发温度较单级压缩系统低，但是系统较为复杂、初投资较人。 在实际的一群中，单双级综合系统应用较多，所谓的单双级综合系统是单、舣级压缩系统两 者并存的综合系统，其基本构成如图2 - 3 所示“1 。 蒸发器 蒸发器 压缩机 戮 燕发器 节流阀 冷凝器 一 、j 一 2 - 1 ：单级压缩系统的基本构成 低压级压缩机 黝 ，l q 可_ 节流阀 冷却 1 7 _ 器， 高压级压缩机 戮 节流阀 一* 一一一。 2 2 ：双级压缩系统的基本构成 压缩机高压级压缩机 形移髟蕊心心 j 幺以| l 蕊；s 蕊 蕊。 一 节流阀 ，一- j l i 冷凝器 低压级压缩机 粼 】问 冷却 器 节流阀 冷凝器 节流阀 蒸发器 ：一 - 二：一一 2 - 3 ：单、双级综合压缩系统的基本构成 共页第5 页 同济大学申请硕士学位论文 第二章冷库和冷库制冷系纰 冷库氨制冷系统按照向蒸发器供液形式的不同可以分为直流供液系统、重力供液系统和氨泵 供液系统等类型。 直流供液系统就是将高压制冷剂液体经过节流阀后，直接供到冷问蒸发器内，它是以冷凝压力 和蒸发压力之著作为动力。直流供液系统简单，不需要较多的设备，但存在供液不均匀，蒸发压 力易随库温波动等缺点。冈此大型冷库中应用较少。 重力供液系统是依靠汽液分离器和蒸发器间的静液柱的差值来向蒸发器供液的，它较前者容 易实现供液的均匀性，但必需保证汽液分离器的高度，因此一般单层冷库要加建阁楼，增加了一 次性的投资。 氨泵供液系统是借助液泵的机械作f 【； j 来克服管道的阻力与静压力向蒸发器输送制冷剂液体， 它具有供液鼙人、供液均匀、融霜裟置与除霜操作简单笱特点。虽然增加了氨泵的费川，但不需 建筑阁楼，冈此目前火型冷库中麻j j 较为广泛。 2 3 冷库用氨制冷系统设备的特点及应用 氦制冷剂由于具有毒性较强、易燃易爆及腐蚀设备的缺点，冈此氨f l 制冷系统的气密性要求 较高，同时还戍考虑设备的耐腩蚀问题。 2 3 1 氨用制冷压缩机 制冷压缩机一般分为活塞式、离心式和螺杆式压缩机等。在人型的氨制冷冷_ | 车中，主要府h j 活塞式压缩机利螺杆式压缩机1 “”。 活塞式制冷压缩机式问世最早的一种机删，至今已经发展到相当完善的科度。其1 作压力j “ 泛，能适应较宽的能苗范罔和不同场合。活塞式压缩机具有高速、多缸、能量可调及热效率高等 优点。其缺点是结构复杂、对湿行群敏感及运行平稳性著等。我国常川的活塞式乐缩机主要宵 中7 0 m m 、中l o o m m 、巾1 2 5 r a m 羽 中1 7 0 m m 系列压缩机等。 螺杆式与活塞式制冷压缩机相比，具有结构简单、体积小、单机压缩比人及振动小的优点， 近年来虑j h 的越米越多。 2 3 2 冷凝器及中间冷却器 冷凝过程是制冷过程的主要环。仉冷凝条f ，| ：对于制冷循环的技术经济指标影响很人，闻此玲 凝器是制冷系统中较为重要的设备。冷凝器一般分为管壳立式、管壳卧式、淋激式及蒸发式等类 型。立式冷凝器的特点是l l 一地面积小，对水质的要求不高，但其耗水鼙较人，冈此适用丁水质较 筹水温较高而水量充足的地区。卧式冷凝器的特点是冷却水的温升较人、耗水量较小，但冷却水 的阻力较人，冈此适川丁水质较好、水温较低，水量充足的地区。蒸发式冷凝器的耗水量最小， 冷凝温度随当地的人气温度而定，适朋丁水源缺乏的地区。 中间冷却器用于双级压缩制冷系统，它的功能是使低压级排山的过热氨气冷却到与中间压力 相对应的饱羽l 温度，以使冷凝斤的饱和氨液被冷却到设计规定的过冷温度。目前国内生产的中间 冷却器的品种较多，但没有统一的规格，具体应用需要根据需要和具体厂家的产鼎米选择。 2 3 3 排管和冷风机 冷藏库库房的冷分配设备，可以根据库房的冷却方式采川排管或冷风机。一般在白然对流式 玲却的库房中采用排管，强制对流冷却方式的库房中采刖冷风机，混合方式同时采川排管平冷风 机。 目前氨制冷冷藏库中常j j 的排管按排管的位置分为顶排管、墙排管和隔架式排管二种类型， 共页第6 页 同济大学申请硕士学位论文第二章冷库和冷库制冷系黟 其中人多数是氨直接蒸发式排管。排管的选h j 取决丁传热系数、管材及充氮量等一系列冈素，国 内的生产的排管没有统一的规格，冈此排管的选择应根据具体情况选j _ i j 。 冷风机的主要组成部件是空气冷却器利通风机，空气冷却器是冷风机中冷却空气的换热器， 也是直接蒸发式制冷系统的蒸发器。国内冷风机生产的技术较为成熟，生产厂家较多，其产品规 格也较多，如上海第一冷冻机厂生产的g l 一1 7 0 型吊顶式冷风机，k l d 、k l l 、k l j 系落地式冷风机 等等。这些产品的冷却能力和空气动力特性均较好。冷风机的选_ 1 = | 主要是在传热系数和温差确定 历根据库房的冷却负荷所需的冷风机空气冷却器的面积米选择。 氨制冷冷库的制冷系统还有氨泵、高压储液器、氨油分离器等设备，鉴于它们对丁i 制冷系统 的初投资和能耗( 耗电) 的影响与上述设备相比较小，这里就不一一列山。 2 4 冷库氨制冷系统设计方案的选择要点 在i ：程设计中，要根据特定的制冷要求选择一种合理的制冷方法，必须进行深入的调卉分析 和全面的综合比较才能够确定r 来。一般需要考虑消耗能量的形式、适朋温度范围、一次性投资、 运行管理费川、运行的可靠性、操作维护的方便性和安全环保等方面的因素。对丁冷席氨制冷系 统设计而言消耗能量的形式就是消耗电能米获得冷鼙；蒸发温度范同是由制冷工艺的要求决定 的，即高温冷藏间的温度为44 c 一2 ，低温冷藏间的温度为一1 8 c 一2 5 c ，冻结间的温度为 一2 3 一3 5 。c 而氨制冷系统是能够达到这个温度范围的要求的；由- j ：目前人们对丁| 氨制冷荆性 质的了解较为全面，且氨制冷设备的技术成熟度较高，冈此制冷系统运行的可靠性、操作维护的 方便性利安全环保方面的也是容易实现的。冈此对丁- 设计人员而言，在满足技术要求的前提r ， 尽茸较少制冷系统的一次性投资平运行管理费川是应该重点考虑的冈素。许多j j 户千没计者往往 对 。一次性投资比较重视，而忽略了运行费心的重要性。对丁制冷鼙人，全年运行时间比的冷库 米说，其运行费川是十分可观的。p 司此在设计初 i i 应该对丁各种设计方案进行综合比较。但这样 设计的计算r 作量会很火，这也说明了进行相关软仲开发的重要性。 相同蒸发温度制冷剂在制冷循环时所经历的路径，即制冷设备和管路所形成的封闭同路，称 为蒸发温度研路。例如一3 3 蒸发温度同路、一1 5 蒸发温度同路等。就具体的设计嘲鼙来讲，制 冷系统的蒸发温度同路的确定，压缩机级数的确定，制冷机及蒸发器等主要设备的选择配置是比 较重要的部分。这些部分也决定了具体方案的差异和相关辅助没备的选择。由丁这些选择不同而 成生的不同方案，是本软件开发要考虑的重点。具体方案制冷设备选型的计算方法和不同方案比 较的t 程经济学方法，见第三章的相关内容。 共页第7 页 同济大学申请硕士学位论文第三章a d s c s d 系统开发的制冷计算和经济性分析方法 第三章冷库辅助设计系统的制冷计算和经济性分析方法 冷库辅助设计系统软件的核心计算依据是建立在冷_ | 牢的制冷计葬和经济学分析方法基础之 上的。本章主要阐述各个软什子程序的制冷计算雨i 经济技术分析的方法，其中制冷计算主要包括 冷库冷负荷的计算和制冷设备的选型计算，经济和技术分析方法主要包括应j _ f j 初投资和嗣收年限 两个指标来对各种设计方案进行初步的优化分析。 3 1 冷库冷负荷计算4 1 冷库冷负荷的计算是冷库鼓计的基础，也是进行冷库辅助系统的重要内容雨i 重要的子稃序之 一。本系统中依据建设部最新的规范冷库殴计规范( g b 5 0 0 0 7 2 2 0 0 1 ) ( 以f 简称规范) 负 荷计算的规范，进行负荷计算。 3 1 1 各房间耗冷量计算 1 维护结构传热引起的耗冷量9 q 1 = a k f ( t 。一t 。) 1 0 0 0 ( k w ) ( 3 1 1 ) 式中d 维护结构两侧温著修正系数； 维护结构的传热系数，w m 2 ； f 维护结构的传热面积，m 2 t 。维护结构外侧的计算、温度，； t 。维护结构内侧的计算温度； 2 货物耗冷量q 2 ( 1 )货物冷却加i 对丁：鲜蛋 o ，：堡垫二型( k w ) 。 3 6 0 0 r ( 3 1 2 ) 式中g 冷间每日的进货量，k g d ： h t 货物进入冷间初始漏度时的焓值，k j k g ； 2 货物进入冷间终i | ：降温时的焓值，k j k g ： r 货物冷却时间，取设计加： 时间，h 。 对丁水果、蔬菜等 d ，= 竺! ! ! 二生! + 里! ! ! 二! ! !( k w ) 一 3 6 0 0 r2 式中口1 货物冷却初始温度时的呼吸热，k j k g s ： 9 2 货物冷却终j e 降温时的呼吸热，k j k g s 。 注意：在货物冷却加丁过程中，因货物温度高于库房温度 ( 3 1 3 ) 将导致货物放热。对于水果、 共页第8 页 同济大学中请硕：t 学位论文笫三章a d s c s d 系统开发的制冷计算和经济性分析方法 蔬菜等活性食品除计算冷却热苗外，还要计算食晶呼吸热。 ( 2 )货物冻结 j h _ l l d 1 ：里亟二型( k w ) 1 3 6 0 0 t 式中r 货物冻结时间，h 。 ( 3 )冷藏间内货物耗冷量 q 2 ：g ! 趔+ 盟譬型+ ( q g ) 9 2 ( k w ) 一 r 。 式中r 一一货物冷却时间，t = 3 6 0 0 2 4 s ； g 。冷却物冷藏时间的冷藏量，吣。 ( 4 ) 包装材料或运载。i ：具的放热量q 2 o ：= g 警( k w ， ( 3 14 ) ( 3 1 5 ) ( 3 1 6 ) 式中耳包装材料或运载1 - 具的重量，k g ： 以包装材料或运载l ：具的比热，k j k g ： f ，f ，包装材料或运载丁具进山冷问的温度，。 注意：冷加1 的货物使j j 包装材料或运载i 具时，货物耗冷量口2 还应包括包装材料或运载 l 具的放热越q 。 冷间每日进货蛙g 可按r 列规定取值： 1 ) 冷间内或冻结问内按设计冷加i ：能力计算； 2 ) 存放水果、蔬菜的冷却物冷藏问按不人丁该冷问冷藏吨位的8 计算； 3 ) 存放鲜蛋的冷却物冷藏间按不人于该冷间冷藏吨位的5 计算： 4 ) 从外库调入货物的冷藏库，其冻结物冷藏间每间每日进货量按该冷间冷藏吨位的5 计 算； 5 ) 无外库调入货物的冷藏库，其冻结物冷藏间每间每日进货量按该库的每日冻结鼙计算。 3 通风换气耗冷量q 3 川予储藏水果、蔬菜、鲜蛋等食品的冷却物冷藏间，由丁| 冷加l f 艺的要求，需要定期通风 换气，以消除异味及供给储藏食品呼吸之川。在生产车间，也要补充新鲜空气，以提供必要 的【：作条什，因此，对丁_ 需要通风换气的冷却物冷藏间和生产乍间，要计算冈通风换气引起 的耗冷餐。 对于冷却物冷藏问： q 3 = 锵+ 去n r p ( h w - h n ) ( k w ) ( 31 7 ) 对于生产车间： 岛2 去n r p ( h w - - ”) ( k w ) ( 3 - 1 8 ) 式中h h 室内、外空气的焓值，k j k g ： n 每日换气次数，一般可取2 3 次： 共页第9 页 同济大学申请硕士学位论文 第三章a d s c s d 系统开发的制冷计葬和经济性分析南法 v 冷减问内净赛积，m 。： 口冷藏问内空气密度，k g m 3 ； 去每个操作人员需要的新鲜空气量，m s ： ”，操作人员数。 4 电动机运行耗冷量q 4 q 4 = n r 1 r 2 ( k w ) ( 3 1 9 ) 式中n 电动机额定功率k w ： m 热转化系数。电动机在冷间内时取1 ：电动机在冷间外时取0 7 5 ； r 2 电动机运转时间系数。冷风机配_ l | _ f 的电动机取1 ；冷间内其他设备配朋的电 动机可按实际情况取值。 5 操作耗冷量q 5 操作耗冷量包括照明耗冷鼙q 5 。、开fj 耗冷量q 5 6 和操作人员耗冷量q 5 。等。即 珐= q 5 。+ q 5 6 + q 5 。 ( k w ) ( 3 1 1 0 ) ( 1 ) ! c i 明耗冷鼙q 5 。 0 5 n = q d f l 0 。3 ( k w ) 式中每1m 1 冷间地板面积的照明热，w m 2 f 冷问地扳面积，m 2 。 按照冷藏库照明标准，对冷问地板单何面积的照明规定为 1 ) 生产中间类冷问：7 5w m 2 ； 2 ) 冷藏间：3w m = 。 照明的i 司时使川系数： 1 ) 生产车间类冷间：0 6 ： 2 ) 冷藏间：0 3 5 。 冈此，地板的照明热为： 生产车间类冷问：q d = 7 5 0 6 = 4 5w m 2 ； 2 ) 冷藏间：g d = 3 0 3 5 2 1 1 w m 2 。 ( 2 ) 开门耗冷量岛6 = v n ( 弱h w - 汀h n ) m p ( k w ) 式中v 冷间净容积，m 3 ： n 每日开f 1 换气次数； m 空气幕效率修正系数，可取m = o 5 ：如不设空气幕，则取m = i 。 ( 3 ) 操作人员耗冷量q 5 。 q 5 c2 云t r q ，) 共页第1 0 页 同济大学申请硕士学位论文第三章a d s c s d 系统开发的制冷计算和经济性分析方法 式中q ，每个操作人员产生的热鼙( 当冷间温度t ，一5 时取q ，= o 2 8 ：当冷 间温度t 。一5 时，取q ，= 0 4 k w ) 。 3 1 2 冷却设备负荷9 和机械负荷q ， 1 库房冷却设备负荷9 对于某一库房的冷却设备负衙一般是由上述五部分组成的。由丁食品在冷却加i ：过程中 货物耗冷量q 2 是随时间变化的，有时货物耗冷量会人于整个冷加t 过科的平均耗冷龄，因 此，对货物耗冷量q 2 加以修正。 q = 9 + p q 2 + q 3 + q 4 + q 5 ( k w ) ( 3 1 ，1 4 ) 式中 q ，一冷闻冷却设备负荷( k w ) p 负荷系数( 对冷却问平l i 冻结间羽i 货物不经冷却而进入冷却冷藏间的货物热流 姑，p = i 3 ；对其他冷问，p ：i 0 ) 。 注意：各库房的冷却设备的配备是以各自的冷却设备负荷为依据的，所以，要按每一冷间计 算冷却设备负荷。 2 机械负荷q ， 机械负荷q ，是台理配备制冷j 蕞缩机及辅助设备的依据。冈为冷间各部分的耗冷鼙是按 不利的生产条什计算的，而实际生产过程中各种最不利条 ，| ：的冈素不一定芷同一时划山现， 因此，计算机械负荷q ，时，应对部分耗冷螭加以修l e 。 q ，= ( ”。q 1 + n ：q 2 + n ，q + 月。q 4 + ”，q 5 ) r ( k w ) ( 3 1 1 5 ) 式中h 。维护结构耗冷量的季1 ，修止系数，宜取1 ； n ，一货物热流量折减系数，低温冷藏间取0 7 ，高温冷藏间取0 5 ，其他冷问取1 。 n 3 - - - 同期换气系数，取1 。 n 。一冷间州的电动机运转系数，取0 5 。 n ；冷间同期操作系数( 库房面积的1 0 0 ( m 2 ) 冷藏问，n ，= o 5 i 其他冷间， ”2 2 0 7 5 ) ； r 制冷装置和管道等的冷损耗补偿系数，直接冷却系统宜取1 0 7 ，间接冷却系 统宜取1 1 2 。 3 2 氨制冷系统形式的选择”“”“ 如上章所述冷库氨制冷系统按系统的压缩形式一般分为单级压缩系统、双级压缩系统系 统的供液方式一般可分为直流供液、重力供液及液泵供液，鉴丁选_ l j 设备的差异，这里把它们分 为两类，即液泵供液系统和非液泵供液系统。确定了氨制冷系统的压缩形式及供液方式，制冷系 统的设备的选择和结构就基本确定了。对丁不同的冷库设计方案选用的制冷设备是不同的，冷 库辅助设计系统具有根据不同的设计方案选择设备的功能，其前提是首先确定制冷系统的形式。 共页第1 1 页 同济大学申请硕l 学位论文笫三章a d s c s d 系统开发的制冷计算和经济性分析方法 3 3 制冷循环各参数点的热物性计算 在进行制冷设备选抒计算和设计方案经济分析时，对于各个制冷循环的状态点热力性质的计 算时，本文采用的经验公式是a c c l e l a n d 公式。ac c l e l a n d 公式在制冷空调的。l ：程设计和计 算模拟中具有很高的精度，由丁这个公式是针对制冷过程的计算，并不需要计算状态点的值，因 此它还具有计算速度快的特点2 6 2 ”，所以本文采瑚这个公式进行制冷循环状态点热力性质的 计算。a c c l e l a n d 公式中对于氨制冷循环的计算公式的响应算式弄系数如v ： 1 、饱和蒸汽压力和温度的换算 p s = e x p ( 2 2 1 1 8 7 4 2 2 3 3 8 2 2 6 ( t s + 2 4 4 2 ) ) ( p a )( 33 1 ) 式中p s 一氨饱和蒸汽的压力，p a 。 t s 一氨饱和蒸汽的温度，。 2 、液体的焓值 h = 5 0 0 0 0 0 + 4 7 5 1 6 3 t ，+ 2 0 4 4 9 3 t 3 7 8 7 5 t - 。* 1 0 。 ( j k g )( 3 3 2 ) 式中l 一液体的焓值，j k g 。 t i 一液氨的温度，。 3 、蒸汽的焓值 h i = 1 4 5 7 1 5 6 + 9 2 0 1 5 4 * t s 一1 0 2 0 5 5 6 t s 。2 6 5 1 2 6 t s 。* 1 0 。 ( j k g )( 33 3 ) i t i = h i ( 1 + 1 6 8 9 7 3 r t s * 1 0 。一3 ，4 7 6 7 5 r t s2 + 8 5 5 5 2 5 * r t s * t s * l o 一一3 0 4 7 5 5 * r t s2 t s * 1 0 8 + 9 7 9 2 0 1 * r t s t s2 * 1 0 8 3 6 2 5 4 9 * r t s2 t s2 * 1 0 1 0 ) ( j k g ) ( 3 3 4 ) 式中h i 一氨饱干蒸汽的焓值，j k g 。 h i 一过热氨蒸汽的焓值，j k g 。 t s 一氨饱和气体的温度，。 r t s 一氨蒸汽的过热度，。 4 、蒸汽的比容 u v = e x p ( 一1 1 0 9 8 6 7 + 2 6 9 1 6 8 0 ( t s + 2 7 3 1 5 ) ) ( 0 9 9 6 7 5 + 4 0 2 8 8 t s * i 0 4 + 2 6 4 1 7 0 * t s 2 * i 0 - 6 - 1 7 5 1 5 2 t s 3 )( m ：i k g )( 3 3 5 ) u v i = u v * ( 1 + 4 7 7 3 2 1 * 1 0 3 * r t s 一3 t 1 1 4 2 * r t s 2 * l o 一6 + 1 5 8 6 3 2 * 1 0 - 5 * r t s * t s 一0 9 1 6 7 6 * r t s 2 * t s * l o 一7 + 2 9 7 2 5 5 * r t s * l o 一7 * t s 2 0 8 6 6 6 6 8 * 1 0 9 * r t s 2 * t s 2 ) ( m 3 k g ) ( 3 3 6 ) 式中u v 一氨饱雨j 蒸汽的比容，m ： k g 。 u v i 一过热氨蒸汽的比容，m 3 蚝。 t s 一饱和氨蒸汽的温度，。 r t s 一氨蒸汽的过热度，。 5 、等熵压缩焓差 h = 矗p 1 v l ( ( 鲁) 罟- 1 ) ( j 旧( 33 7 ) c = i 3 2 5 7 9 8 + 0 2 4 5 2 1 0 3 * t s + 3 1 0 6 8 3 1 0 6 * t s 2 11 3 3 3 5 i o - 6 * t s * r t s l ，4 2 7 3 6 1 0 7 t s 2 * r t s + 6 3 5 8 1 7 l o 一8 * t s * r t s 2 + o 9 5 9 7 9 * 1 0 9 * t s 2 * r t s 2 3 8 2 2 9 5 1 0 4 * r t s( 3 3 8 ) c 2 = c t 十( 1 3 8 0 4 3 1 1 0 4 ( r t s 一3 0 ) + 0 3 1 8 8 3 1 0 6 ( r t s 一3 0 ) 2 - 0 ，4 1 5 5 7 1 0 5 ( r t s 一3 0 ) * t s + o 3 3 1 8 1 1 0 7 ( r t s 一3 0 ) 2 * t s )( 33 9 ) 式中h 一等熵压缩焓值，j k g 。 挺页第1 2 页 同济大学申请硕士学位论文 第三章a d s c - 系统开发的制冷计算幕j 、圣济性分析方法 c 吸气端无过热时的修止系数。 c ! 一吸气端过热时的修正系数。 t s 一饱和氨蒸汽的温度，。 r t s 一等熵月i 缩前后氨蒸汽的温度，。 以上各项的计算误著见下表”1 ，可见用a c c e l a n d 公式计算各制冷循环点的热力性质的 值，在 程涉及的误差范嗣内是允许的。 表3 - 1 ：a c c 1 e l a n d 公式计算热参数值的误差 1 名称 p shh ih i lu vu v ihh l 误著 o 0 80 2 70 1 00 2 7o 1 6o 3 5o 0 50 3 5 3 4 冷库制冷系统主要设备的选择计算3 5 1 3 4 1 几个重要计算参数的确定 1 、蒸发温度t t ，的确定 在同一冷库中，往往由于同时对多种食品进行冷加i ：和冷贮藏而需要设置不同温度的库房， 库房的功能决定了库膀的温度。制冷剂的蒸发温度与库温要存在一定的温著，制冷剂才能与冷间 里的空气进行热交换。温筹值的人小取决丁玲却设备的一次投资与压缩机常年运转费h j 的技术经 济比较，另外与贮藏的食鼎对相对湿度的要求也有关。确定蒸发温度麻考虑食揣干耗、提高制冷 机的效率、竹约能源平i 降低投资的要求，通过经济技术性比较，制冷剂的蒸发温度与冷问内的温 度的温著可按照r 州规定采川：1 ) 墙排管、顶排管和搁架式排管的计算温著按算术温差确定， 并且不人丁i o 。c ；2 ) 冷风机的计算温差按对数平均温差确定。冷却间、冻结问和冻结物冷藏问 取1 0 ，冷却物冷藏间取8 1 0 。 不同类型的冷藏库，要求生产。j ：艺条件划分蒸发温度系统，一般库容苗小丁_ 1 0 0 0 t 的冷库允 许采t j 两个蒸发温度系统；库容量人t1 0 0 0 t 的冷藏库采川不超过三个蒸发温度系统。 2 、冷凝温度t t 的确定 冷凝器的进水渝度t ，取决于建库地区地质水文条f l 二及气象条忭，而蒸发温度t 。的确定还和 所_ l i j 的冷凝器的形式、冷却方式有关。 对丁- 立式、卧式干淋激式冷却器： f + t ， t i = 导+ ( 5 7 ) ( ) ( 3 4 1 ) z 式中t t 为冷凝器的进、山水温度，。 对丁- 蒸发式冷凝器： 2 t ，+ ( 5 7 ) ( )( 3 4 2 ) 式中t 为夏季空气调：h 是内外计算湿球温度，。 3 、过冷温度f 。 在舣级压缩制冷系统中，中间冷却器蛇形盘管内高压液体的过冷温度t 。比中间温度高5 x t 。 4 、吸气温度f ， 制冷剂气体经吸气管道进入压缩机时，由丁吸气管道外的热量，吸气温度f 将上升，排气温 _ 共页第1 3 页 同济大学申请硕士学位论文第三章a d s c s d 系统开发的制冷计算和经济性分析方法 度也随之升高。吸气温度的高低与制冷系统供液方式、吸气管管道艮匾、吸气管道的管径人 小、隔热效率好坏、供液是否充足等冈素有关。 5 、中间温度t ， 在设计双级压缩制冷系统时，合理选定中间压力( 中间温度t ，) 可以获得最佳的运干：i = 经济 性。通常双级压缩机所消耗的功最小、制冷系数最高时的中间温度或中间压力称为最佳中 间温度或最佳中间压力。 中间温度与高、低压级的汽缸容积比有关，并随蒸发温度t o 和冷凝温度t t 的变化而变 化。最佳中间温度可以由f 5 u j l 种方法求得： i )由拉赛经验公式确定 t “= 0 4 1 + o 6 t o + 3 ( ) ( 3 4 3 ) 式中t t ，t o - 一分别为冷凝温度和蒸发温度，。 2 ) 由理想中间压力确定 只，= 只只( m p a ) ( 3 4 4 ) 式中r ，p ，分别为冷凝压力和蒸发压力，m p a 。 根据p ，卉山对麻的饱平温度t ：，。 3 ) 图解法图解法的步骤如r ： 根据公式( 3 3 4 ) ，计算山最佳中间温度t ：，； 假定t