冷库课程设计

制冷工艺设计制冷工艺设计 课程设计说明书课程设计说明书 系别 机电工程系 班级 制冷 071 姓名 郭大虾 学号 0712 指导教师 李建 雄 精品文档 1 欢迎下载 目目 录录 目录 1 摘要 2 主要符号 单位说明 3 工程概况及原始材料 4 确定各围护结构层 6 制冷负荷计算 8 设备选型 14 制冷系统原理图 20 总结 22 参考文献 23 精品文档 2 欢迎下载 郑州某土建冷库制冷系统设郑州某土建冷库制冷系统设计计 摘要摘要 土建库的主体一般为钢筋混凝土结构或混合结构 其维护结构属于重体性 结构 热惰性大 易于稳定 本次课程设计我的设计题目为郑州某地 1000t 土建库制冷系统 主要用于 贮藏苹果 冷藏量为 1000t 货物纸箱包装 所以只需设计冷藏库 相对较简 单 在设计中有确定冷库容积及尺寸 确定各围护结构层 冷负荷计算 制冷系统 各设备选型 以及库房平面图及制冷系统原理图 设计中采用的是压缩式制冷 它是根据制冷原理将压缩机 冷凝器 节流阀和 蒸发器 以及为了使制冷效能更高 运行更安全的辅助设备 如油分离器 贮 液器 气液分离器 集油器 放空气器 阀件 仪表等 用管道连接组成的一 个闭合制冷循环 精品文档 3 欢迎下载 主要符号 单位说明 符号 名称 国际单位 常用单位 冷 热 负荷 W F kCal h K 传热系数 2 w mk 2 kCalmh k N 功率 w 压差 PapD 流量 G kg h t 温度 C 流速 w m s 动力粘滞系数 e 3 kg m 导热率 l o wmC 密度 r 3 kg m d 直径 m L 长度 m g 重力加速度 2 m s C 比热 kj kgC 相对湿度 f A 面积 2 m 效率h 焓值 h kj kg 厚度 ms 围护结构温度修正系数a 比容 u 3 mh 精品文档 4 欢迎下载 第一章第一章 工程概况及原始材料工程概况及原始材料 一 工程概况一 工程概况 该工程为郑州市某 1000t 土建冷库的设计 该冷库是一个小型的冷藏库 主要用于冷藏 苹果 货物纸箱包装 二 冷库的容积及尺寸二 冷库的容积及尺寸 容积确定 由题意将冷库分为两个冷藏间 均为 500 吨 尺寸计算 根据公式 1000 1 S V G 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 查得冻肉的密度为 s 400 kg m3 根据公式 2 1 得 冷却间根据 冷库设计规范 表 3 0 3 初步估计其 230 5001000 V 0 5 得到 V 4347 m3 其公称体积为 长 宽 高 40 25 5 2 号冷库与 1 号库相同 三 库房平面图设计如下 依据以上计算及结论 画出冷库平面图 长度单位为米 精品文档 5 欢迎下载 建筑总平面简图 四 气象资料四 气象资料 郑州地区气象资料如下 郑州地区气象资料如下 地理位置 北纬 东经 海拔 110 4m 34 43 119 39 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 27 9 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 17 9 极端最高温度 44 最大冻土深度 18cm 冬季大气压力 101 325kpa 夏季大气压力 99 192kpa 精品文档 6 欢迎下载 第二章 确定各围护结构层 一 维护结构换热系数的的确定一 维护结构换热系数的的确定 根据 冷藏库设计 P49 公式 2 1 2 K0 0 6 0 00714 t 千卡 米 2 时 此公式适用于 10 30 的 温度范围 1 11 1 冷藏间温度冷藏间温度 设计温度 0 室外计算温度 31 温差 t 31 维护结构传热系数 K 0 6 0 0714X31 0 4392 2 Wm K 二 围护结构构造及其二 围护结构构造及其 i i a 地面 结构如右图所示 各层结构如下 1 125mm 厚钢筋混凝土 导热系数 1 547 Wm K 2 6mm 厚一毡二油 导热系数 0 024 Wm K 3 20mm 砂浆 0 93 Wm K 4 200mm 厚聚氨脂 0 029 Wm K 5 9mm 二毡三油 0 04 Wm K 6 100mm 厚钢筋混凝土 0 83 Wm K 7 架空层 183 7 024 0 04 0 83 0 100 09 0 200 93 0 20 547 1 125 001 0 i i 0 137 W 299 7 11 R K b 屋面 结构右图所示 各层结构如下 精品文档 7 欢迎下载 1 6mmSBS 防水卷材 0 37 w K 2 20mm 水泥砂浆 0 93 w K 3 150mm 厚钢筋混凝土 1 543 w K 4 9mm 二毡三油 0 04 w K 5 20mm 水泥砂浆 0 93 w K 369 5 04 0 93 0 20 09 0 150 543 1 150 93 0 20 37 0 6 001 0 i i 0 183 W 4644 5 11 R K c 外墙 1 结构右图所示 各层结构如下 1 20mm 水泥砂浆 0 93 K 2 370mm 厚普通粘土砖砌墙体 0 81 w K 3 9mm 二毡三油 0 04 w K 4 厚聚氨酯泡沫塑料 0 029 w K 5 20mm 水泥砂浆 0 93 K 2 根据已定的围护结构系数确定各库房外墙绝热 层材料的厚度 根据 冷库设计规范 公式 4 4 2 得 nn n w a ddd a Rd 11 2 2 1 1 0 冷藏间总热阻 2 277 W 4392 0 11 0 0 K R 绝热层厚度 93 0 02 0 04 0 09 0 81 0 37 0 93 0 02 0 23 1 277 2 029 0 1 d 0 142m 取其厚度为 150 根据 冷库设计规范 公式 4 4 7 得 w g dg R tt ttb R 1 min 式中 Rmin 围护结构最小总热阻 W 精品文档 8 欢迎下载 tg 围护结构高温侧的气温 td 围护结 t1 围护结构高温侧空气的露点温度 b 热阻的修正系数 取 b 1 0 查表知高温侧空气的露点温度为 t1 27 1 围护结构最小总热阻 0 3418 W 043 0 1 2730 301 min d t R 计算所的库房热阻为 2 277 W 大于最小热阻 所选墙体材料及厚度 合适 西外墙传热系数西外墙传热系数 0 172 W 81 5 11 R K 南外墙传热系数南外墙传热系数 0 172 W 81 5 11 R K 北外墙传热系数北外墙传热系数 0 172 W 81 5 11 R K 精品文档 9 欢迎下载 第三章第三章 制冷负荷计算制冷负荷计算 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 1 Q 2 Q 气冷负荷 电机运行热当量以及操作管理冷负荷 3 Q 4 Q 5 Q 一一 冷藏间围护结构传热量冷藏间围护结构传热量 1 Q 1 1 计算基础资料计算基础资料 计算公式计算公式 1 Q wn K F a tt 0 1 K R 0 11 i win R aa 式中 K 围护结构传热系数 单位 2 Wm K F 围护结构传热面积 单位 2 m 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 w t n t 围护结构总热阻 0 R 2 m K W 围护结构内外表面放热系数 w a n a 2 Wm K 围护结构各层材料厚度 m i 2 2 各冷间围护结构传热量各冷间围护结构传热量 1 Q 各冷间围护结构传热量用 Excel 列表编入公式算出 如下表所示 各冷间围护结构传热量 1 Q 冷间名称围护结构名 称 长 m 宽 高 m 面积 F m2 传热系数 K w m2 k 温差修 正系数 a 温差 tw tn 围护结构冷 负荷 Q1 w 西外墙 4052000 1721 10321210 88 1 号冷藏间 北外墙 2551250 1721 1032756 8 精品文档 10 欢迎下载 南外墙 2551250 1721 1032756 8 地坪 402510000 1370 7323068 8 屋面 402510000 831 10326441 6 合计 11024 东外墙 4052000 1721 10321210 88 北外墙 2551250 1721 1032756 8 南外墙 2551250 1721 1032756 8 地坪 402510000 1370 7323068 8 屋面 402510000 831 10326441 6 2 号冷藏间 合计 11024 总计 22048 二二 货货物物放放热热量量 2 Q 一一计计算算基基础础资资料料 计计算算公公式式 货物放热量包括四项内容 食品放热量 食品的包装材料和承载工具放热量 2 Q 2a Q 食品冷加工过程的呼吸热以及食品冷藏过程的呼吸热 2b Q 2c Q 2d Q dcba QQQQQ 22222 6 3 1 2121 mm t m t ttC mBb t hhm z b 24 12 1347 1 25 0 4000 24 94 27136 3214000 6 3 1 mmz 34148 81 2 号冷藏库与 1 号相同 所以电机运行当量共计 68297 62W 三三 通通风风换换气气冷冷负负荷荷 3 Q 计计算算公公式式 cc333 精品文档 11 欢迎下载 nwn nwn hhnP hhvPn 30 246 3 1 457 8 565 6520293 1 30 24 457 8 565 65293 1 50003 6 3 1 25126 3 w 2 号冷藏库与 1 号相同 所以电机运行当量共计 5052 6W 四四 电电机机运运行行热热当当量量 4 Q 1 1 计算公式计算公式 bPd 1000 式中 电动机运转热流量 W Pd 电动机额定功率 KW 热转化系数 电动机在冷间内时取 1 b 电动机运转时间系数 对空气冷却器陪用的电动机取 1 2 2 基基本本参参数数 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 冷藏间每小间用DDJ150 吊顶式冷风机7 台 每台功率2 2kw bPd 1000 1000X2 2X1X7X1 15400W 2 号冷藏库与 1 号相同 所以电机运行当量共计 30800W 五 操作管理冷负荷 5 Q 冷藏间操作热流量 操作热流量计算公式如下 rr nnwnkk dd n MhhVnn A 24 3 246 3 1 式中 操作热流量 W d 每平方米照明热流量 冷却间 冻结间 冷藏间和冷间内穿堂 可取 2 3W 精品文档 12 欢迎下载 nk 每日开门换气次数 Vn 冷间内净体积 m3 hw 冷间外空气的比焓 kJ kg hn 冷间内空气的比焓 kJ kg M 空气幕效率修正系数 可取 0 5 冷间内空气密度 kg m3 n 每日操作时间系数 按每日操作 3 小时计算 24 3 nr 操作人员数量 r 每个操作人员产生的热流量 W 冷间设计温度高于或等与 5 时 宜取 279W 冷间设计温度低于 5 时 宜取 395W rr nnwnkk dd n MhhVnn A 24 3 246 3 1 2 3 1000 1 3 6 1 1 5000 65 565 8 45 0 5 1 293 24 3 24 20 279 697 5 5134 1 2 号冷藏库与 1 号相同 所以操作管理冷负荷 10268 2 W W 5 Q 六 库房冷却设备冷负荷 冷却设备负荷计算公式为 4321 P s 式中 冷间冷却设备负荷 W s 围护结构热流量 W 1 2 货物热流量 W 3 电动机运转热流量 W 4 操作热流量 W P 货物热流系数 4321 P s 22024 1 3X68297 6 50252 6 30800 10268 2 200 KW 精品文档 13 欢迎下载 七 冷间机械负荷 冷间机械负荷计算式如下 Rnnnn j 44332211 式中 围护结构热流量 W 1 2 货物热流量 W 3 电动机运转热流量 W 4 操作热流量 W n1 围护结构热流量修正系数 n2 货物流量折减系数 n3 冷间电动机同期运转系数 n4 冷间同期操作系数 R 制冷装置和管道冷耗补偿系数 直接冷却取 1 07 Rnnnn j 44332211 22024 0 5X68297 6 50252 6X0 8 30800 0 5X 10268 2 X1 07 139 KW 精品文档 14 欢迎下载 第第四四章章 制制冷冷机机器器设设备备的的选选型型计计算算 本章主要介绍如何根据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 一一 压压缩缩机机的的选选型型计计算算 计计算算基基础础资资料料 1 1 选选型型的的一一般般原原则则 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 2 2 基基本本参参数数 1 蒸发温度 0 t 蒸发温度与库温温差取10 10 回路为冷藏间的蒸 0 t 0 t 发温度 2 冷凝温度 k t 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 k t 510 ks ttC 式中 夏季室外计算湿球温度 由郑州地区气象资料可查得 s t 值为 27 9 s t 故 27 9 7 1 35 k t 3 吸入温度 x t 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 精品文档 15 欢迎下载 度不大 取 5 故回路的吸气温度 5 4 过冷温度 g t 过冷度取 5 5 查 R717 lgp h 图可知 根据 10 35 5 30 可得 0 t k t t t 1770 96 kJ kg 0 41632 m3 Kg 1 h 1 v 1789 43kJ kg 1 0 743 1 h 1982 13 kJ kg h4 662 675 kJ kg 2 h h4 662 675 kJ kg h5 633 43 kJ kg 单位质量制冷量 h5 1770 96633 43 1137 53 kJ kg 0 q 1 h 根据机械负荷 139KW 可查 制冷工艺设计 P47 活塞式制冷机基本参数表 可选 2 台型 6AW10 压缩机 其标准制冷量 81 224KW 轴功率 23 8KW 符合设计 要求 制冷剂流量 kg s 439 9kg h1222 0 53 1137 139 0 q Q q 二 冷凝器的选型 二 冷凝器的选型 1 1 作用作用 冷凝器是制冷装置中主要的热交换设备之一 冷凝器的作用是将制冷 机升压排出的制冷剂过热蒸汽冷却冷凝成制冷剂液体 并放热于冷却介质 水或空气 中 精品文档 16 欢迎下载 2 2 选型 选型 本冷库系统中选用蒸发式冷凝器 冷凝器负荷为 Q h2 h4 1982 13 662 675 161 KW 修正后 Q1 Q 1 35 217 Kw 根据冷凝器负荷 Q 查 制冷工艺设计 P58 表 1 CXV 标准排热量 可选一台 CXV 74 蒸发式冷凝器一台 制冷量为 319KW 可满足要求 三 蒸发器的选型三 蒸发器的选型 根据冷库的作用 在本系统中 蒸发设备选用冷风机 1 蒸发器的面积计算 A Q K tA Q K tm m 200000 10X16 5 1212 m2 其中 其中 Q Q 蒸发器热负荷 W K K 传热系数w m2 k t tm m 传热温差 由于 1 号和 2 号冷库负荷相同 所以每个冷库的蒸发面积为 1212 2 606 m2的翅片管 2 蒸发器选型 根据面积A A 查 系列制冷设备 P5 给每个冷库分别配 GFD100 型吊顶式冷 风机 7 台 配套电机 YLZ 4 总功率 2 2 KW 四 节流阀的选型四 节流阀的选型 1 1 作用 作用 用于具有自由液面的蒸发器的自动调节 根据制冷量的大小选型 2 2 选型 选型 采用浮球阀节流 根据制冷量 125KW 查 制冷工艺设计 P64 表 2 29 选型 FQ 20 通道面积 100 mm2 制冷量 320 640KW 精品文档 17 欢迎下载 五 高压贮液器选型 五 高压贮液器选型 1 1 作用 作用 一般位于冷凝器后 安装位置必须保证冷凝器内液体能借助其液位差而顺 畅流入高压贮液器中 高压贮液器在制冷系统中的作用是 1 贮存冷凝器流出的制冷剂液体 使冷凝器的传热面积充分发挥作用 2 保证供应和调节制冷系统中有关设备需要的制冷剂液体循环量 3 起到液封作用 即防止高压制冷剂蒸气窜至低压系统管路中去 2 2 选型 选型 V VZA ZA G G 1 7024X10 X598 138X1 0 0 7 3 1 455m2 其中 G 制冷装置中每小时氨液体的总循环量 Kg h 贮液器的容积系数 查 制冷工艺设计 表 3 15 中取 0 4 氨液体充满度 一般宜取 70 冷凝温度下液 R717 的比容 m2 Kg 根据以上所得数据 查 制冷设备大全 选一台型号为 ZA 2 型一台 可满 足设计要求 六 油分离器的选型 1 1 作用 作用 油分离器在制冷系统中位于压缩机和冷凝器之间 它是一种汽液分离 设备 压缩机在工作中 汽化的润滑油蒸汽和飞溅的微小油滴会与制冷剂 蒸汽混合在一起排出 在蒸发器或冷凝器的换热表面上被冷却而形成油膜 从而降低换热器的传热效果 油分离器的作用就是把压缩机排出的过热蒸 汽中夹带的润滑油再进入冷凝器之前将其分离出来 2 2 选型 选型 D 0 0188D 0 0188 Vp 0 0188 5 0 59872 0X 精品文档 18 欢迎下载 0 018m 其中 D 油分离器的直径 氨压缩机的输汽系数 查 制冷工艺设计 表 3 6 中得 0 72 油分离器内的气体流速 取 0 5m s 根据以上所得数据 查 制冷设备大全 中表 3 7 可选大冷冷冻机厂 生产的 YFA 50TL 型油分器一台 七 氨液分离器的选型 2 2 作用 作用 氨液分离器进行气液分离 防止压缩机防止液击现象 在冷库中还兼 有给冷库配液的作用 2 2 选型 选型 D 0 0188D 0 0188 3600 m Vq 0 0188 5 0 59872 0X 0 018m 其中 D 氨液分离器的直径 氨压缩机的输汽系数 查 制冷工艺设计 表 3 6 中得 0 72 氨液分离器内的气体流速 取 0 5m s 根据以上所得数据 查 制冷设备大全 选用 AF 60 型氨液分离器一 台 八八 集集油油器器 选选型型 冷冻机油是由压缩机工作时带入其它设备的 因此集油器的选配以压 缩机的装机容量为依据 装机容量即机房内所有单双级压缩机的标准制冷 量之和 当总装机容量小于 232 6KW 时 选配集油器桶径 D 0 195m 一台 精品文档 19 欢迎下载 当总装机容量 232 6 1163KW 时 选配集油器桶径 D 0 325m 一台 当总装 机容量大于 1163KW 时 选配集油器桶径 D 0 325m 两台或选配集油器桶径 桶径 D 0 5m 一台 由于该系统总装机容量小于 232 6KW 所以选配桶径 D 0 195m 集油器 即集油器 JYA 325 一台 九九 氨氨泵泵选选型型计计算算 氨泵流量 0 q b Q v q q 53 1137 416 0 1615 5 0 3238m3 h 式中 氨泵的供液倍率 对下进上出供液采用倍 取 5 倍 6 55 氨泵蒸发回路的冷却设备负荷 Kw q Q 该蒸发温度下液体制冷剂的比容 kg v 3 m 制冷剂单位制冷量 kj kg 0 q 选用 32P 40X2B 型屏蔽氨泵两台 一用一备 流量 2 55 kg 扬程 3 m 53 5m 满足要求 精品文档 20 欢迎下载 精品文档 21 欢迎下载 精品文档 22 欢迎下载 总结 本次课程设计我的设计题目为郑州某地 1000t 土建库制冷系统 在设计的初级阶段 我从图书馆借阅了大量的关于土建库的相关资料 进 行翻阅 查找和记录 在此之前我们进行了课程实习 对制冷系统有了深入的 了解 这些为我能够顺利完成课程设计打下了理论和实践基础 在这一阶段里 我还参考了大量的相关文献及网上资料 最后根据所学的专业知识以及在这段 时间里查阅的设计资料和参考文献 在这些基础上我制定了切实可行的制冷系 统设计方案 在整个设计中 我进行了确定冷库容积及尺寸计算 确定各围护结构层 冷负荷计算 各设备选型 画库房平面图及制冷系统原理图 这些计算是相当 复杂的 通过详细手算而非电脑软件计算 使我又学到和了解到很多知识 在这次设计中 我绘制了制冷系统原理图 在绘制图纸的过程中 我对制 冷系统的原理 流程 各部件及相关的阀门 以及制图符号有了全方面的了解 通过运用 AutoCAD