800吨装配式冷库设计.docx

T51 设计基本资料1.1设计目的课程设计设计是大学阶段最后一个环节，同时也是工科类专业教学的必不可少的重要环节之一，是对学生在校期间所学专业知识的全面总结和综合检验。通过毕业设计了解建筑环境与设备工程专业的设计内容、程序和基本原则，熟悉设计计算的步骤和方法，培养学生的识图和制图能力，引导学生学会查找设计规范和设计手册，初步了解本专业的主要设备、附件及材料，全面提高学生进行实际工程设计的能力，为即将投入社会工作做好准备。参加制冷技术毕业设计的学生，通过设计要求掌握有关冷藏库制冷工艺设计的内容、程序及基本原则和制冷工艺设计计算方法并提高绘制设计图纸的能力。1.2 设计题目800吨装配式冷库设计1.3 设计原始数据1）低温库总冷藏量300吨。2）高温库总冷藏量500吨。3）按照冷库设计规范，配置所需的冻结间和预冷间。4）设计条件：参照相关的参考资料。5）设计环境条件：参照本人生源地的气候条件。（安徽省六安市）夏季室外空气调节日平均温度：32；夏季室外通风室外计算温度：33；夏季空调室外计算湿球温度：27.9；夏季室外最热月平均温度：28.2；室外最热月月平均相对湿度：80；夏季室外通风计算相对湿度：62；大气压力：夏季：101.89kPa；冬季997.25kPa。1.4 设计内容和要求1.3.1 设计说明书 1）制冷系统方案设计；2）冷库容积及结构尺寸的确定；3）冷库设计参数的确定；4）冷库负荷计算5）制冷设备的选型及校核计算；6）其他7）参考文献1.3.2 设计图纸1）制冷系统原理图；2）冷库平面布置图；3）冷库立面图；4）制冷系统管路透视图。1.5 冷藏库室内设计参数库房名称相对湿度温度水蒸气分压力冷却间85%90%2 oC5.2102冻结物冷藏间95%-18 oC1.5102冻结间90%-23 oC1.6102常温穿堂85%32 oC冷却物冷藏间90%0 oC2 冷藏库热工计算2.1 冷藏库吨位分配及分间低温库总冻藏量300吨，分配成三个100吨冷藏间；高温库总冷藏量500吨，分配成二个冷藏间，每个冷藏间的库容为250吨。2.2冷藏库尺寸计算2.2.1冷藏间面积的确定1）冻结间a采用搁架式排管直角吹风式冻结方式。取冻结间的生产能力15吨/天。如以冻盘规格为600400120 (mm) ,每盘装货按20公斤计，每平方米排管面积可冻结食品6080公斤，搁架规格：每间冻结间有二个搁架，每个搁架每层宽1200 mm，每层高250400mm , 分9层排管，共用8层装食品。则有：（2-6）式中，L-搁架长度,mm, G-每次冻结能力，kg/次，g-每盘装货量，在此按20kg/每盘，2-1200/600,每层横向装两个冻盘，2-2个搁架，400-冻盘宽，mmn-几层装货.则有：9375 mm,取冻结间的长度为：L=10 mb.冻结间宽度计算：冻结间宽度计算两个搁架宽度（2400）走道（1800）搁架离墙距离（400）4600mm，取冻结间的宽度为：L=5 m每间冻结间的净面积F= 长宽=105=50 m2C.冻结间高度计算：顶排管距离库顶1.2m,高度=0.4+0.48+1.2=4.8m,取h=5m。2）冻结物物冷藏间冻结物冷藏间设计吨位100吨/间，共3间根据公式（2-1）得， 根据冷库设计规范表3.0.3初步估计其=0.4，得到V=625。所以冻结物冷藏间的面积为625/5=125，。鉴于建筑上对墙间距以1为模数的规定将冷却间的公称体积定为长宽高=131053）冷却物冷藏间冷藏间根据公式： （2-1） 式中G冷库计算吨位（t）； V1冷藏间的公称体积（m3）； 冷藏间的体积利用系数； s食品的计算密度（kg/m3）根据冷库设计规范表3.0.5查得箱装水果（苹果）的密度为s=300 kg/m3根据公式（2-1）得，冷却物冷藏间根据冷库设计规范表3.0.3初步估计其=0.5， V=1667。所以冷却物冷藏间的面积为1667/5=333.4，取334鉴于建筑上对墙间距以1为模数的规定将冷却间的公称体积定为长宽高=23155 4）预冷间 a） 取预冷间的生产能力25吨/天，箱装新鲜水果(苹果)计算密度s=300kg/m。根据公式（2-1）得， ，=0.4，得V=250，取其面积250/5=50。取冷却间长10m,宽6m，高5m。建筑公称体积V=1065=300m。冷却间理论储藏量b)校核计算冷却间的冷风机的末端留有1.8m的机械搬运通道，货物沿冷却间气流流动方向堆垛，货堆长5m,宽1.6m，有三条货物堆，货堆之间和货堆与墙体之间的距离为0.3m。货堆顶部距离库顶1.4m，货堆底部有0.1m的垫木，故货高为3.5m. 冷却间实际储藏量满足设计要求。各冷藏间的具体尺寸：（长度单位：m）冷却间冷却物冷藏间冻结间冻结物冷藏间长10231013宽515510高5555面积5034550130体积25017252506502.3站台的设置 为便于装卸货物，冷库中必须设置月台。 根据冷库设计规范GB 500722001规定：公称体积大于4500m的冷库，公路站台宽度为68m；公称体积小于或等于4500的冷库，公路站台宽度为46m。般设计取5m。站台边缘高出站台下地面0.91.4m。般设计取1.0m。在本冷库设计中，总的公称体积V=231552+161053=5940m。所以取公路站台宽度7m。2.4库房围护结构的设计和计算2.4.1本冷库为装配式冷库，围护结构均采用聚氨酯泡沫塑料。只需要确定聚氨酯库板厚度即可。以下是冷库地坪的设计说明：地坪采用地下埋设自然通风管道给地坪保温。地坪结构及各层参数：聚氨酯泡沫塑料库板的导热系数=0.031w/()序号结构层（由上向下）厚度 （m）导热系数（W/ m.）热阻R=/（./W）1200号钢筋混凝土层0.081.54680.051721：3水泥砂浆0.020.930.02153一毡二油防水层0.0050.03514软木层0.20.06982.8655二毡三油隔气层0.010.05661：3水泥沙浆找平层0.020.930.02157预制混凝土板0.051.51190.0338表面空气热阻冷藏间冻结间冷却间an=12an=12an=290.0830.1250.0349总热阻R冷藏间冻结间冷却间3.16683.20883.117810传热系数K=1/R冷藏间冻结间冷却间0.3160.3120.321初步估算：冷却间及冷却物冷藏间的聚氨酯库板厚度取为=100mm；冻结间及冻结物冷藏间的聚氨酯库板厚度取为=150mm。2.4.2确定聚氨酯隔热材料的厚度1）首先确定温差最大的库板厚度（冻结间的外墙） （2-2）w 库房围护结构外表面传热系数 W/(m2)； n 库房围护结构内表面传热系数 W/(m2)；d围护结构各层材料的厚度 （m）； 围护结构各层材料的热导率 W/(m)；R 围护结构各层材料的热阻 m2/W；R0围护结构总热阻 m2/W；根据冷库设计规范表4.4.6查得w =23 W/(m2)，n=18 W/(m2)。根据资料1B.0.1知：冷间外墙屋面或顶棚总热阻，可根据夏季空气调节日平均温度与室内温度的温差乘以修正系数a值进行修正。冻结间的设计温度为-23，聚氨酯泡沫塑料D4，根据资料1表B.0.1-1查得温差修正系数a=1.30，则室内外温差at=1.332-(-23）=71.5，查表B.0.1-2,面积热流量取10W/,得热阻：R0=7.15 m2/W。将各个参数代入公式（2-2），得，绝热材料厚度d=0.217m，设计中考虑25%的富裕量，得到d=0.2171.25=0.27125m，取整得d=280mm。同样利用此方法计算出冷却间外墙的聚氨酯厚度d=118mm,设计中考虑25%的富裕量，得到d=0.1181.25=0.1475m，取整得d=150mm；冷却物冷藏间和冷却物冷藏间的内墙聚氨酯厚度确定：由冷库设计规范的p69表B.0.2得出总热阻R0=2.00m2/W，计算出聚氨酯厚度d=60mm其他位置的聚氨酯厚度可以照此选择。结构层聚氨酯隔热材料厚度计算表 表3.6构层 室外计算温度（）室内设计温度（）室内外温差（）传热系数（w/.）围护结构总热阻（K/w）隔热材料厚度d（mm）冻结物冷藏间外墙32-1850冻结间外墙32-1850冻结物冷藏间与穿堂的内墙32-1850冻结间与穿堂相邻的内墙32-2355冻结间与冻结物冷藏间之间的内墙-10-188冷却间外墙32230冷却间与穿堂之间的内墙32230冷却物冷藏间的外墙32032冷却物冷藏间与穿堂之间的内墙32032冷却间与冷却物冷藏间内墙10010冷却物冷藏间屋面32046冻结物冷藏间屋面32-2355（4）防止外墙结构表面结露的校核计算根据资料1第4.4.7条：针对温差最大的冻结间进行校核。围护结构的总热阻R必须大于下式计算出的最小总热阻Rmin： （2-4）式中 Rmin 围护结构最小总热阻 m2/W；tg 围护结构高温侧的气温 （）；（见资料1第3.0.6条）td 围护结构低温侧的气温 （）；tl 围护结构高温侧空气露点温度 ()；通过夏季室外空气调节日平均温度和计算相对温度查i-d图即可得露点温度。Rw 围护结构外表面换热热阻 m2/W；（见资料1第4.4.6条）b 热阻修正系数 围护结构热惰性指标D4时： b= 1.2 其它围护结构： b= 1.0tg=32, td=-23， tl=26, Rw =0.043 m2/W, b=1.2。代入上式，得Rmin=0.473 m2/W 1.6(2949.56-86.9)=4580.256，即符合要求。2.4.43冷库热负荷计算冷库是一个低温体，其周围环境或进出货作业的热量要流入冷库，冷库内部也有热量的散。流入冷库的热量可归纳为五种热流量： 围护结构热流量：由于室内外温差通过围护结构流入冷间的热量 货物热流量：由货物（包括包装材料和运载工具）在库内降温及其有呼吸作用的货物在库内冷却和贮存时释放出来的热量。 通风换气热流量：贮存有呼吸作用的货物，其冷间需要通风换气，有操作人员长期停留的冷间需要送如新鲜空气，由这两方面因素带入冷间的热流量。 电动机运转热流量：由于电动机或其他用电设备带入库房的热量。 操作热流量：由于照明、开门和操作人员传入冷库的热流量。这五种热流量组成了冷库的热负荷。根据计算的目的不同，冷库热负荷有冷却设备热负荷和机械设备热负荷之分。3.1 围护结构热流量计算通过维护结构的传热量是导热、对流和辐射换热的综合作用。在维护结构内部各层中的传热主要是导热；在维护结构外表面是空气对流与辐射的综合作用；在维护结构内表面是空气对流换热。维护结构的传热量可用下式表示： （4-1）式中 围护结构热流量（W）； 围护结构的传热系数（W/k）； 围护结构的传热面积（m2）； 围护结构外侧的计算温度，； 围护结构内侧的计算温度，； 围护结构两侧温差修正系数；3.1.1冷库围护结构传热面积计算冷库围护结构传热面积计算表 表4.1计算部位长（m）宽（m）面积（）冻结间NO.01北外墙5.3410.5656.3904南内墙5.3410.5656.3904西外墙10.565.2855.7568东内墙10550地坪5.3410.5656.3904屋面5.3410.56563904冻结物冷藏间NO.02北外墙13.065.2868.9568南内墙13.065.2868.9568西内墙10550东内墙10550地坪13.0610.56137.9136屋面13.0610.56137.9136冻结物冷藏间NO.03北外墙13.065.2868.9568南内墙13.065.2868.9568西内墙10550东内墙10550地坪13.0610.56137.9136屋面13.0610.56137.9136冻结物冻结间NO.04北外墙13.345.2870.4352南内墙13.345.2870.4352西内墙10550东外墙10.565.2855.7568地坪13.3410.56140.8704屋面13.3410.56140.8704冷却间NO.05北内墙5.155.1526.5225南外墙5.155.1526.5225西外墙10.35.1553.045东内墙10550地坪5.1510.353.045屋面5.1510.353.045冷却物冷藏间NO.06北内墙15.185.1578.177南外墙15.185.1578.177西内墙110550西内墙213.155.1567.7225东内墙235115地坪23.315.15352.995屋面23.315.15352.995冷却物冷藏间NO.07北内墙15.185.1578.177南外墙15.185.1578.177西内墙235115东外墙23.35.15119.995地坪23.315.18353.694屋面23.315.18353.6943.1.2围护结构热流量计算冷却间空库保温温度10；冻结间空库保温温度-10。查制冷装置设计表2-8确定a值。冷间地坪下设有通风加热装置时，其外测温度按照1-2计算。在这里取为2。围护结构热流量计算表 表4.2计算部位- 冻结间NO.01北外墙56.39040.1091.355439.48南内墙28.19520.1091.355219.74西外墙55.75680.1091.355434.541东内墙500.4931.005123.25地坪56.39040.240.625203.005屋面5639040.1091.655540.8971960.9冻结物冷藏间NO.02北外墙68.95680.1091.350488.559南内墙68.95680.1091.350488.559西内墙500.4931.00-5-123.25东内墙500.4931.0000地坪137.91360.240.620397.191屋面137.91360.1091.6501202.6062453.665冻结物冷藏间NO.03北外墙68.95680.1091.350488.558南内墙68.95680.1091.0050375.814西内墙500.4931.0000东内墙500.4931.0000地坪137.91360.240.620397.191屋面137.91360.1091.6501202.6062464.171冻结间冷藏间NO.04北外墙70.43520.1091.350499.033南内墙70.43520.1091.350499.033西内墙500.4931.0000东外墙55.75680.1091.350395.036地坪140.87040.240.6020405.706屋面140.87040.1091.6501228.3893027.2冷却间NO.05北外墙26.52250.2031.0030161.522南外墙26.52250.2031.0030161.522西外墙53.0450.2031.0030323.044东内墙500.2031.00220.3地坪53.0450.470.6000屋面53.0450.2031.630516.8701183.258冷却物冷藏间NO.06北内墙78.1770.2031.0032507.837南外墙78.1770.2031.0032507.837西内墙1500.2031.00220.3西内墙267.72250.2031.0032439.925东内墙1150.4911.0000地坪352.9950.470.602199.089屋面352.9950.2031.6303439.5835114.573冷却物冷藏间NO.07北内墙78.1770.2031.0032507.832南外墙78.1770.2031.032507.837西内墙1150.4911.0000东外墙119.9950.2031.032779.487地坪353.6940.470.602199.483屋面353.6940.2031.6323676.1535670.800总计21874.567w3.2货物热量根据制冷装置设计，货物热流量按下式计算:式中： 食品热量（W） 包装材料和运输工具热量（W） 货物冷却时的呼吸热量（W） 货物冷藏时的呼吸热量（W） 冷间每日进货量（kg）（1）冷却间、冻结间按设计冷加工能力计算。（2）存放果蔬的冷却物冷藏问，不应大于该问计算吨位10（3）有从外库调入货物的冷库，其冻结物冷藏问每问每日进量可按该问计算吨位的515计算 、 货物进入冷间出示温度及终止降温时的含热量（KJ/kg），见表2-10T货物冷却时间。对冷藏间取24h，冻结间取设计冷加工时间。B货物包装材料或运输工具重量系数见表2-11 包装材料或运载工具的比热容 、 包装材料或运载工具进入冷间时及在冷间终止降温时的温度 、 货物冷却初始温度时及终止温度时的呼吸热量（W/kg）, 冷却物冷藏间的冷藏量1/3.61KJ/h换成W的数值。3.2.1 食品热量a)预冷间的食品热量 本冷库对于苹果的预冷，进货量为预冷间的加工能力25t/天。根据制冷装置设计的P74和表2-16得知苹果的生产旺月的修正系数，。苹果的进货温度=32=26.56。则,由于表格内食品没有考虑到含水量等因素，取值应附加10%，所以,苹果在预冷间终止时的温度,则34565.97wb) 冻结间的食品热量 本冷库设计为无外库调入，则每日进货量为15t,由冷库制冷设计手册知未冷却猪肉进货温度，出库温度，查制冷装置设计表2-10得 70079.16wc)冷却物冷藏间的食品热量同上，由冷库制冷设计手册P185，查得存放果蔬的冷却物冷藏间每日进货量按照不大于8%计算，取6%，得到进库温度，；终止温度，；冷藏间1451.39wd)冻结物冷藏间的食品热量 同上，由冷库制冷设计手册P185，查得存放果蔬的冷却物冷藏间每日进货量取5%，为5t,进库温度，查制冷装置设计表2-10得，终止温度，；冷藏间483.8w2）包装材料和运输工具热量a)预冷间包装材料和运输工具热量在制冷装置设计的表2-15苹果的包装材料和运输工具的比热容，表2-14货物包装材料和运载工具重量系数B=0.25。； =3219.24wb）冷却物冷藏间包装材料和运输工具热量；=262.15w冻结间和冻结物冷藏间的猪肉无需包装，则无包装材料和运输工具热量。3）食品冷却时的呼吸热量a)冷却间呼吸热量苹果在初试温度26.56时的呼吸热0.149w/kg；=1600w4）食品在冷却物冷藏间呼吸热量苹果在初试温度2时的呼吸热0.021w/kg；=4275w则由上可知总的货物热量=122892.85w冷却间的3.3通风换气热量根据冷库设计规范第6.1.14条： 3 = 3a + 3b式中 3a 冷间换气热流量 W；3b 操作人员需要的新鲜空气热流量 W；由冷库设计规范第6.1.14条的注，由于库内人员不长期停留，可知此设计中3b可不计。则 （33）式中 hw 冷间外空气的比焓 kJ/kg；（根据冷库设计规范第3.0.6条第2点“通风换气热流量计算的室外计算温度应采用夏季通风室外计算温度，即33；室外相对湿度应采用夏季通风室外计算相对湿度，即62。”再由i-d图即可查得hw =83.967 kJ/kg。hn 冷间内空气的比焓 kJ/kg； n 每日换气次数，取23次；Vn 冷间内净体积（扣除柱子） m3；n 冷间内空气密度 kg/m3；（根据资料9P6，湿空气的密度比干空气的小，在实际计算过程中可近似取=1.2kg/m3）24 1d换算成24h的数值。由冷库设计规范P34得知上式仅适用于贮存有呼吸食品的冷间，所以只需就算冷却间和冷却物冷藏间。查得冷却间,冷却物冷藏间；冷却间的净体积1063.5=210；冷却物冷藏间21.213.45=1420.4；得到 冷却间通风换气热量冷却物冷藏间通风换气热量3.4电动机的热量据冷库设计规范P3