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毕业设计 小型 冷库 设计 CAD 图纸 说明书

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1机械电子工程系本科毕业设计（论文）题 目 小型冷库设计 专业班级 学 号 学生姓名 指导教师 设计所在单位 年 5 月2小型冷库设计小型冷库设计摘要：随着社会经济的飞速发展和人民生活水平的不断提高，人们对食品的保鲜要求也会越来越高，对冷藏食品的需求不断增多。而冷库主要用于生鲜农副产品和食品饮料的储藏。由于其具有冷藏、保温的特殊功能，能满足生鲜食品冷藏运输中的保鲜和冷冻要求，使其在冷链物流中起着重要的作用，成为冷链物流的中不可缺少的一个环节。因此了解冷库的建设及其发展就显得相当重要。本次设计是小型冷库的制冷系统的设计。根据冷库冷量的要求，结合当地的环境气候，以及课本上的知识理论来完成完成满足当地实际需要的冷库。在系统设计中，主要是进行压缩机的选取，以及制冷器、蒸发器的设计选择，和制冷剂充灌量的估算以及辅助设备的选择。小型冷库为生鲜农副食品和饮料的冷藏提供了一个空间，满足了生鲜食品在冷藏运输中的保鲜和冷冻要求。提高了人们的生活水平。关键词：冷库设计 制冷系统 负荷计算 选型计算3The Design Of Small Storage Abstract： With the rapid development of social economy and the improvement of peoples living standard, The requirement of people on food preservation will be getting higher and higher, the increasing demand of frozen food.And cold storage is mainly used for fresh agricultural products , food and beverage stores.Because it has the special function of refrigeration, thermal insulation, can satisfy the fresh food cold storage and transportation of fresh and frozen, the cold chain logistics plays an important role in the cold chain logistics, has become an indispensable component of.Therefore, understanding the construction of cold storage and its development is very important. This design is the design of small cold storage refrigeation system.According to the cold cold volume requirements, combined with the local climate, as well as the knowledge of the textbook theory to finish to meet the local needs of the cold storage.In the design, mainly for compressor selection, and cooler, evaporator design choices, and refrigerant quantity estimation and auxiliary equipment selection. Small cold storage for fresh agricultural non-staple food and beverage refrigeration provided a space, to meet the fresh foods in refrigerated transport of fresh and frozen requirements.Improve the peoples living standard.Key word：Cold Storage Design Refrigeation System Load Calculation Selection Calculation 0目录第一章第一章 绪论绪论 .31.1 选题的目的与意义.31.2 冷库在国内外行业现状及存在的问题.31.2.1 国外冷库行业现状.31.2.2 国内冷库行业现状.31.2.3 目前主要存在的问题.41.3 发展趋势：.51.3.1 建设规模.51.3.2 冷链物流.51.3.3 制冷设备.61.3.4 整体规划.61.4 本课题主要研究内容和设计任务 .6第二章第二章 工程概况与原始资料工程概况与原始资料 .72.1 工程概况.72.1.1 冻结间、冻结物冷藏间.72.1.2 室内计算参数.72.2 气象情况.72.2.1 室外计算参数.72.2.2 室内计算参数.7第三章第三章 冷库隔热防潮设计冷库隔热防潮设计 .83.1 冷库的结构.83.2 隔热与防潮的基本要求.83.2.1 土建冷库的隔热、防潮.83.2.2 装配式冷库的隔热、防潮.83.3 维护结构的材料及选择.93.3.1 冷库围护结构用隔热材料及选择.93.3.2 冷库围护结构用防潮材料及选择.93.3.3 冷库外墙、屋顶、地面保温层结构.9第四章第四章 冷负荷计算冷负荷计算 .114.1 计算各面传热层系数.114.1.1 冻结间.114.1.2 冻结物冷藏间.114.2 设备负荷计算.124.2.1 冻结间和冻结物冷藏间的冷负荷计算.124.2.2 围护结构传热量 Q1：.124.3 设备负荷汇总.164.3.1 设备负荷.164.3.2 系统机械负荷计算.16第五章第五章 制冷系统方案的确定制冷系统方案的确定 .175.1 确定制冷系统方案的依据.175.2 确定制冷方案的原则.1715.3 确定制冷系统方案的内容.17第六章第六章 制冷机及辅助设备的选制冷机及辅助设备的选择择 .196.1 制冷压缩机的选型计算.196.1.1 压缩机选择.196.1.2 制冷系统辅助设备选型计算.19第七章第七章 制冷系统管道设计制冷系统管道设计 .267.1 系统管道和阀门的设计要求.267.2 管道流速要求：.267.3 蒸发器供液管的设计.267.4 吸气管道的设计.267.5 排气管的设计.277.6 其它管道的设计.277.7 对制冷工艺管道布置要求.27第八章第八章 制冷系统的试压试漏及管道保温制冷系统的试压试漏及管道保温 .288.1 系统试压、排污、试漏、抽真空.288.1.1 系统试压.288.1.2 系统排污.288.1.3 系统抽真空实验.288.1.4 系统氨试漏.298.2 系统设备及管道保温.29第九章第九章 结论结论 .30致谢致谢 .31参考文献参考文献 .312第一章 绪论1.1 选题的目的与意义 本课题研究的是小型冷库的设计，完成冷库建设所需的设备及其辅助设备的设计选择。通过该课题的研究，了解冷库设计方面所涉及到的问题并解决完成冷库设计。随着社会经济的飞速发展和人民生活水平的不断提高，人们对食品的保鲜要求也会越来越高，对冷藏食品的需求不断增多。由于冷库在冷藏食品储藏中的特殊地位，因此今年来冷库的发展十分迅速。冷库主要用于生鲜农副产品和食品饮料的储藏。由于其具有冷藏、保温的特殊功能，能满足生鲜食品冷藏运输中的保鲜和冷冻要求，使其在冷链物流中起着重要的作用，成为冷链物流的中不可缺少的一个环节。因此了解冷库的建设及其发展就显得相当重要。1.2 冷库在国内外行业现状及存在的问题1.2.1 国外冷库行业现状国外冷库行业发展较快的国家主要有日本、美国、芬兰、加拿大等国。日本是亚洲最大的速冻食品生产国，-20以下的低温库在冷库中占 80%以上。70 年代以前国外冷库普遍采用以氨为制冷剂的集中式制冷系统，70 年代后期逐渐采用以 R22 为制冷剂的分散式制冷系统。美国和加拿大占 80%以上的冷库都以使用 R717 为制冷剂。80 年代以来，分散式制冷系统在国外发展很快，冷却设备由冷风机逐步取代了排管，贮藏水果冷库中近1/3 为气调库，在冷库建造方面土建冷库正向预制装配化发展，自动化控制程度比较高。比较著名的装配式冷库的制造商如芬兰的辉乐冷冻集团(HUURRE)，其库板 HE-3 由无氟绝缘聚氨酯板和两层镀锌的钢层组成，轻便易拆卸，施工期短、气密性好、空间利用率高。近年来，国外新建的大型果蔬贮藏冷库多是果品气调库，如美国使用气调贮藏苹果已占冷藏总数的 80%；法国、意大利也大力发展该项技术，气调贮藏苹果均达到冷藏苹果总数的 50%70%以上；英国气调库容达 22 万 t。日本、意大利等发达国家已拥有 10 座世界级的自动化冷库。1.2.2 国内冷库行业现状我国自 1955 年开始建造第一座贮藏肉制品冷库，1968 年建成第一座贮藏水果冷库，1978 年建成第一座气调库。1995 年由开封3空分集团有限公司首次引进组合式气调库先进工艺，并在山东龙口建造 15000t 气调冷库获得成功，开创了国内大型组装式气调冷库的成功先例，用户亦取得了较好的经济效益。1997 年又在陕西西安建造了一座 10000t 气调冷库，气密性能达到国际先进水平。该公司气调冷库已分布在山东、河南、北京、湖南、新疆、陕西、天津、四川等省市自治区，并获得客户的较好信誉。广东、北京等省市大约先后引进了 40 座预制装配式冷藏库，总库容约为 7.5 万 t。近几年来，我国冷库建设发展十分迅速，主要分布在各水果、蔬菜主产区以及大中城市郊区的蔬菜基地。据统计，全国现有冷冻冷藏能力已达 500 多万 t，其中外资、中外合资和私营冷库约占 50 万 t，国有冷库 450 多万 t，分属于内贸、农业、外贸和轻工系统，其中内贸系统冷库容量达 300 多万 t，占全国总量的 60%以上。我国商业系统拥有果蔬贮藏库面积达 200 多万 m2，仓储能力达 130 多万 t，其中机械冷藏库 70多万 t，普通库为 60 多万 t。1.2.3 目前主要存在的问题1 1 冷库利用率偏低冷库利用率偏低空间利用率传统的冷库设计一般高 5m 左右，但在实际操作应用中，尤其是无隔架层的冷库利用率低于 50%，如物品堆码的高度一旦达到 3.2m 时，外包装为纸箱的食品，因重压变形、吸潮等原因极易出现包装破裂、倒塌等现象，导致食品品质降低，造成较大的经济损失。2 2 部分冷库设计不尽规范，存在诸多安全隐患部分冷库设计不尽规范，存在诸多安全隐患国内很多冷库属于无证设计、安装，缺乏统一标准，缺乏特种设备安全技术档案现象较为普遍。操作人员未经专业培训无证上岗，管理人员安全意识淡薄。部分容积 500m3以上以氨为制冷剂的土建食品冷库，其库址选择、地基处理、制冷设备安装等严重不符合冷库设计规范(GB50072-2001)的要求，存在诸多安全隐患。许多冷库名为气调库却达不到气调的目的，部分低温库一建成就面临停用或只能按高温库降级使用的局面。3 3 制冷系统维修措施不力，设施设备老化严重制冷系统维修措施不力，设施设备老化严重制冷机的正常维修周期一般为运转 800010000h 即应进行大维修；运转30004000h 进行中维修；运转 1000h 进行小维修5 。适时对制冷系统进行维修、保养，可以及早消除事故隐患。因为国内大多数冷库尤其是 90 年代以前所建冷库，设施设备陈旧、管道严重腐蚀、墙体脱落、地基下陷、压力容器不定期检验。普遍开开停停，带病运营现象十分严重。44 4 冷库节能措施未引起足够重视冷库节能措施未引起足够重视冷库属于耗能大户。有数据表明：蒸发器内油膜增加 0.1，会使蒸发温度下降2.5，电耗增加 11%。冷凝器中若存在油膜、水垢，蒸发器外表结霜等均会导致蒸发温度下降，耗电增加。另外，低温库冻结间或速冻装置进货后压缩比小于 8 时，应先采用单级制冷压缩，当蒸发压力降下来后，其压缩比大于 8 时再改用双级压缩制冷方式5 ，而许多低温冷库一开机就启用双级压缩机，使冷库能耗加大。5 5 自动化控制程度低迷自动化控制程度低迷国外冷库的制冷装置广泛采用了自动控制技术，大多数冷库只有 13 名操作人员，许多冷库基本实现夜间无人值班2 。而我国冷库的制冷设备大多采用手动控制，或者仅对某一个制冷部件采用了局部自动控制技术，对整个制冷系统做到完全自动控制的较少，货物进出、装卸等方面的自动化程度普遍较低。6 6 商业冷库价格竞争激烈商业冷库价格竞争激烈近几年随着冷库数量的增加，除部分食品生产企业、科研单位自备用于存放食品原料或用于科研试验的冷库外，商业冷库出租转让频繁，行业内低价竞争激烈，加之高温库和低温库比例失衡以及地理位置的差异，存贮肉类及速冻食品的低温库供不应求，大量的高温库闲置待用，导致大多商业冷库经营企业经济效益不佳。1.3 发展趋势：从市场对冷库的需求趋势来看，我国现有的冷库容量还十分不足，今后冷库的发展趋势主要表现在以下几个方面：1.3.1 建设规模果蔬产区应集中建设气调冷库，规模应以大、中、小型相结合，以发展中型为宜。机械气调库的建设应择优推广预制生产，现场装配模式冷库工程化工业产品，果蔬产地适于建单层冷库和中小型冷库；尽快推广塑料薄膜、大棚、大帐、硅窗、塑料薄膜小包装等气调设施是我国近期发展的重点。在经济较发达的城市，发展中型冷库，建立冷冻食品贮藏批发市场。将中小型冷库向社会开放，提供有偿的仓库服务、信息服务、经营后勤服务。1.3.2 冷链物流 我国完整独立的冷链系统尚未形成，市场化程度很低，冷冻冷藏企业有条件的可改造成连锁超市的配送中心，形成冷冻冷藏企业、超市和连锁经营企业联营经营模式。建立食品冷藏供应链，将易腐、生鲜食品从产地5收购、加工、贮藏、运输、销售，直到消费者的各个环节都处于标准的低温环境之中，以保证食品的质量，减少不必要的损耗，防止食品变质与污染。1.3.3 制冷设备制冷设备业应着力开发国际市场先进通用的 60HP 以下各档次分体式或一体化且配有电子技术的自动化机组，将计算机与自动化技术广泛地应用于整个制冷系统的自动控制中，目的是为冷冻冷藏行业升级换代，延长产业链，降低工程造价。1.3.4 整体规划 冷库行业必须在有关部门的统一协调下，加强整体规划与协调，大力发展冷链物流体系建设。同时，要防止盲目重复建设，以保证我国冷冻冷藏行业持续健康稳定的发展。1.4 本课题主要研究内容和设计任务随着社会经济的飞速发展和人民生活水平的不断提高，人们对食品的保鲜要求也会越来越高，对冷藏食品的需求不断增多。因此小型冷库的发展就显得十分需要。本毕业设计研究的是小型冷库的制冷系统设计，根据冷库冷量的要求，来了解冷库制冷系统的整个设计程序，及冷库的工作原理，在冷库制冷系统设计过程中，主要是根据冷凉的要求来进行压缩机的选取，以及制冷器、蒸发器的设计选择，和制冷剂充灌量的估算以及辅助设备的选择。从而完成小型冷库的设计任务6第二章 工程概况与原始资料2.1 工程概况此次毕业设计为小型冷库设计,主要内容包括制冷机房、冻结间及冷库。该设计包括冻结间 ( -23)，低温冷藏间( -18)两项制冷系统。此设计题目是制冷专业主要发展方向,通过毕业设计对制冷专业有了一个新的了解,同时也增长了我们的知识。本制冷系统设计原始资料概况如下：2.1.1 冻结间、冻结物冷藏间冻结间：设计温度-23。库房内净高 4.5m，总建筑面积为 818= 144，冻结能力 20 吨/小时。 冻结物冷藏间：设计温度-18。库房内净高 5 m，总建筑面积为 2024 =480，低温冷藏总能力为 500 吨。2.1.2 室内计算参数冻结间 ：t=-23，=90%冻结物冷藏间：t =-18，=95%2.2 气象情况2.2.1 室外计算参数根据设计手册附录的室外气象参数中查的，西安市室外设计参数：地理位置:北纬 3342；东经 10740;海拔 400m大气压力：冬季 102.525 千帕；夏季 100.391 千帕室外计算干球温度：采用夏季空气调节日平均温度 32室外计算湿球温度：采用历年平均不保证 50h 的湿球温度 28.5室外计算相对温度,夏季通风 64%室外风速：冬季 2.8 m/s 夏季 2.0 m/s2.2.2 室内计算参数冻结间 t = -23冻结物冷藏间 t = -18, = 90%7第三章 冷库隔热防潮设计冷库建筑不同于一般的工业和民用建筑，主要表现在不仅受生产工艺的制约，更主要的是受冷库内外温度差和水蒸汽分压力差的制约，按冷库使用性质的不同，冷库建筑物内部常置-400温度范围，而冷库建筑外部则随室外环境温度的变化经常处于周期性波动之中，加之冷库生产作业需要经常开门导致库内外热湿交换等，促使冷库建筑必须采取相应的隔热，隔汽，防潮技术措施，以适应冷库的特点，这也是冷库建筑区别于普通建筑的特点所在。冷藏库是食品冷却，冻结，冷藏的场所，它必须为食品提供必要的库内温度，湿度条件，并符合规定的食品卫生标准，合理的冷库结构，良好的隔热，防潮性能和地坪强度，是冷库长久使用的重要条件。3.1 冷库的结构冷库的结构主要由维护结构和承重结构组成，是指承担建筑物各部分质量和建筑物本身的主要构件，如屋架、梁、楼板、柱子、基础等，这些构件构成了建筑的传力系统。 围护结构应有良好的隔热、防潮作用，还能承受库外风雨的侵袭。承重结构则起抗震、支承外界风力、积雪、自重、货物及装卸设备重量1、地基与基础：冷库基础应有良好的抗潮湿、防冻的性能，应有足够的强度 2、柱和梁：冷库的柱子要少，柱网跨度要大，尽量采用小截面以少占空间，提高冷库的容积利用系数3、墙体：外墙除隔绝风、雨侵袭，防止温度变化和太阳辐射等影响外，还应有较好的隔热，防潮性能；冷库内墙有隔热、不隔热两种4、屋盖与阁楼层：应满足防水、防火和经久坚固的要求；屋面应排水良好，满足隔热要求，造型美观5、楼板：为了整体性好，多用现浇无梁楼盖。3.2 隔热与防潮的基本要求3.2.1 土建冷库的隔热、防潮1、冷库隔热、防潮结构，是指冷库外部围护结构的建筑部分和隔热、防潮层的组合 2、冷库隔热防潮结构的基本要求1) 隔热层有足够的厚度和连续性2) 隔热层应有良好的防潮和隔热性能3) 隔热层与围护结构应牢固地结合4) 隔热防潮结构应防止虫害、鼠害，并符合消防要求隔热防潮层应有良好的连续性，即冷库外墙内壁隔热层与库顶，地面或多层冷库地板的隔热层连成一体，防止产生“冷桥” 。为了防止隔热层受潮，应将防潮层做在隔热层的高温侧83.2.2 装配式冷库的隔热、防潮1、装配式冷库一般均为单层结构，其隔热材料是由专业工厂制造的预制隔热板2、冷库围护结构隔热、防潮性能，直接影响到冷库内温度的稳定和食品冷却、冻结贮藏质量3、良好的隔热和防潮材料选择和合理的配置，可以有效地降低冷库内温度的波动和冷库使用时间4、新建冷库围护结构材料的选择与合理配置，可以降低建造投资，提高冷库的经济性 预制隔热板：由单层或多层隔热材料粘贴组合或浇制（发泡）而成。地墙隔热层应选用密度较大、能承重的硬质泡沫塑料芯材3.3 维护结构的材料及选择3.3.1 冷库围护结构用隔热材料及选择1、冷库常用隔热材料1) 传统冷库多用软木板、聚氨酯泡沫塑料及聚苯乙烯泡沫塑料等2) 近年新型冷库已较广泛使用硬质聚氨酯泡沫塑料、聚乙烯(PEF)发泡体，泡沫玻璃及挤压型聚苯乙烯泡沫塑料等2、选择冷库隔热材料1) 应考虑冷库建筑方案、隔热要求、隔热材料性能和来源，以及经济指标等因素 2) 要求隔热材料具热导率小、轻质价廉、抗湿抗冻、安全无毒、环保、耐压、消防耐用等性能 3.3.2 冷库围护结构用防潮材料及选择1、隔绝水蒸气的渗入非常重要2、隔汽防潮材料要求蒸气渗透系数低，并有足够的粘结性3、冷库工程中常用的隔汽防潮材料，有沥青隔汽防潮材料和聚乙烯或聚氯乙烯薄膜隔汽防潮材料两大类 3.3.3 冷库外墙、屋顶、地面保温层结构外墙外墙：由外到内依次为 370mm 外墙、聚氨酯氢凝防潮隔气层、 单面聚氨酯彩mm150板粘贴（聚氨脂容重不小于 37mm） 。 地基地基：由上到下依次为：的 620 号钢筋混凝土粘结层、0.2mm 厚聚氨乙烯薄mm125膜一层采用同质漆粘接满贴、250mm 厚聚苯板烯板分两层下层 150 厚上层 100 厚用聚氨酯粘贴并灌缝离墙 50mm 留缝并用聚氨酯灌缝、0.2mm 厚聚氯乙烯薄膜一层采用同质胶粘接满贴、水泥沙浆找平层、架空层。mm209顶层：顶层：有上到下依次为：厚 SBS 防水卷材两道、刷基层处理一遍、水泥沙浆mm3mm20找平层、钢筋混凝土现场施工、刷素水泥沙浆一道、250mm 厚聚氨酯喷涂、20mm 厚白水泥沙浆抹面。厚的水泥砂浆抹面聚氨酯喷涂水泥砂浆找平厚防水卷材两道图图 3.2 屋顶结构图屋顶结构图如图：冷库外墙墙体结构图图 3.1 冷库外墙墙体结构冷库外墙墙体结构10第四章 冷负荷计算4.1 计算各面传热层系数 传热系数： （式Cmwaakonw22211/1114.1）其中：围护结构外侧表面传热系数。waCmwo2/围护结构内侧表面传热系数。naCmwo2/各层隔热材料的导热率。Cmwo2/4.1.1 冻结间1 1 无防风设施的外墙传热系数无防风设施的外墙传热系数：代入数据得外墙传热系数k=1/(1/20+0.37/0.8141+0.15/0.0314+1/25)=0.19W/(m) 有防风设施的外墙传热系数有防风设施的外墙传热系数：代入数据得外墙传热系数k=1/(0.37/0.8141+0.15/0.0314+1/25)=0.19W/(m) 2 2 地面传热系数：地面传热系数：代入数据得地面传热系数k=1/(1/7+0.125/1.5468+0.0002/0.0465+0.25/0.043+0.0002/0.047+0.02/0.9304+1/25)=0.16 W/(m) 3 3 顶层传热系数：顶层传热系数：代入数据得顶层传热系数k=1/(1/20+0.02/0.9304+0.25/0.0314+0.02/0.9304+1/25)=0.12 W/(m) 4.1.2 冻结物冷藏间1 1 无防风设施的外墙传热系数无防风设施的外墙传热系数：代入数据得外墙传热系数k=1/(1/20+0.37/0.8141+0.15/0.0314+1/10)=0.19W/(m) 2 2 地面传热系数地面传热系数：11代入数据得地面传热系数k=1/(1/7+0.125/1.5468+0.0002/0.0465+0.25/0.043+0.0002/0.047+0. .02/0.9304+1/10)=0.16 W/(m) 3 3 顶层传热系数：顶层传热系数：代入数据得顶层传热系数k=1/(1/20+0.02/0.9304+0.25/0.0314+0.02/0.9304+1/10)=0.12 W/(m) 4.2设备负荷计算4.2.1 冻结间和冻结物冷藏间的冷负荷计算库房耗冷量，即在单位时间里必须从库房内取的热量，根据产生的热量不同，库房耗冷量可分为五类。Q1围护结构传热量 W；Q2货物热量 W；Q3通风换气热量 W；Q4电动机的运转热量 W；Q5操作热量 W库房冷却设备冷负荷计算公式为：Qq = Q1+Q2 + Q3 + Q4 + Q5 （式4.2）式中 Qq库房冷却设备冷负荷，W；Q1围护结构传热量，W；Q2货物热量 ，W；Q3通风换气热量，W；负荷系数；冷却间和冻结间的负荷系数 取 1.3，其他库房取 1；Q4电动机的运转热量， W；Q5操作热量， W4.2.2 围护结构传热量 Q1： （式nwttkAaQ14.3）其中：围护结构传热面积。A 2m12围护结构温度修正系数。a围护结构内外侧温度。ntwt Co1 1 冻结间冻结间（西安市） ， = -23 （冷库内）Ctow32nt面积：长：8+0.522=9.04 m 宽：6+0.522=7.04 m 高：（承重墙到地层的隔热层下表面）：4.5+ 0.395 + 0.293 = 5.188 m墙面积 A1 = 5.1887.04 = 36.52352m墙面积 A2 = 5.1889.04 = 46.89952 m外墙负荷（冻结间 2）：= 0.1936.523521.05(32-(-23) = 400.754 W1Q邻穿堂：= 0.1936.523521.05(32-(-23) = 400.754 W1Q冻结间 2 与冻结间 1，3 相邻墙面，因温差小，可以认为无传热负荷，不做计算。顶层负荷：屋面的面积 F=9.047.04=63.6416m = 0.1263.64161.2(32+23)=504.041 W2Q地面负荷：地面的面积 F = 9.047.04=63.6416m= 0.1663.64160.7(32+23)= 392.032 W3Q2 2 冻结物冷藏间冻结物冷藏间 （西安市） ， = -18 （冷库内）Ctow32nt面积：长：20+0.522=21.04 m 宽：8+0.522=9.04 m 高：（承重墙到地层的隔热层下表面）：5+ 0.395 + 0.293 = 5.688 m墙面积 A1 = 5.68821.04= 138.61152m墙面积 A2 = 5.6889.04 =51.41952m外墙负荷（冻结物冷藏间 2）：= 0.1951.419521.05(32-(-18) = 512.910 W1Q邻穿堂：= 0.1951.419521.05(32-(-18) = 512.910 W1Q冻结物冷藏间 2 与冻结物冷藏间 1，3 相邻墙面，因温差小，可以认为无传热负荷，不做计算。顶层负荷：屋面的面积 F=21.049.04=190.2016 m = 0.12190.20161.2(32+18)=1369.452 W2Q13地面负荷：地面的面积 F = 21.049.04=190.2016m= 0.16190.20160.7(32+18)= 1065.129 W3Q得墙体总负荷：Q=400.754+400.754+504.041+392.032+512.910+512.910+1369.452+1065.129=5157.982W3 3 货物热流量货物热流量 Q2Q2 计算计算Q2=Q2a+Q2b+Q2c+Q2d （式4.4）Q2=1/3.6 2)(2)21(1000)21(1000)21(qmGnqqmttCbmhhm其中：Q2a 食品放热量； wQ2b包装材料和运载工具热流量； wQ2c 食品冷加工过程的呼吸热；Q2d食品冷藏过程的呼吸热；冷间的每日进货量；m kg 货物进入冷间初始温度时的比焓；1hkgkJ /货物在冷间终止降温时的比焓；2hkgkJ /货物冷加工时间； h货物包装材料或运载工具质量系数；bB包装材料或运载工具的比焓；bCkgkJ /包装材料或运载工具进入冷间时的温度；1t Co包装材料或运载工具在冷间内终止降温时的温度；2t Coq1 q2鲜果、蔬菜冷却初始、终止温度时的呼吸热 w/kg；Gn冷却物冷藏间的冷藏量,代入数据； 因为 q1 q2 在冷藏间没有呼吸热所以 Q2c+Q2d=0；14冻结间冻结间：m=201000=20000 kg Bb=0.1（肉类冷却或冻结）=20h t1=32 t2=-23 h1=309.2kj/kg h2=12.2 kj/kg（查表 3-9） =0.42bC=20000(309.2-12.2) /20 +200.110000.42（32+23）/20/3.6=83141.67 2Qw冻结物冷藏间：冻结物冷藏间：m=201000= 20000 kg Bb=0.1（肉类冷却或冻结）=24h t1=-23 t2=-18 h1=12.2kj/kg h2=4.6kj/kg =0.42bC=20000(12.2-4.6) /24 +200.110000.42（23+18）/24/3.6=1710.65w 2Q4 4 冻结间电动机运转热量冻结间电动机运转热量 Q4Q4其中：电动机额定功率 W；p热转化系数，在冷间内取 1；电动机运转时间系数；估算：采用落地式冷风机，冻结间 60 m/T，F=6020=1200 m选 2 台 KLJ-300 型冷风机，面积 300 m，电动机共 6 台，=3.32=6600 W 代入数值得：Q4=10006.611=6600 W5 5 冻结物冷藏间操作热流量计算冻结物冷藏间操作热流量计算 Q5Q5Q5= （式rnMhhVnArnwnRdd243246 . 31n4.5）其中：每平方米地板面积照明热量，d冷藏间可取，加工间、包装间取。2/3 . 28 . 1mw2/8 . 5mw每日开门换气次数取次，取次。Rn322空气幕效率修正系数，可取，如不设则取 。M5 . 01库房空气密度，。n2/mkg操作人数,可按库房内公称容积,每增加 人，取 3 人。每个操作人员tn2250m1r产生的热量。代入数据： Ad=160m 次 nr=3 人 2/2mwd2Rn3800mVn=1.3556kg/m2 15 mnwVDgg48. 0115 . 0424759. 00188. 00188. 0（有空气幕） hw=74.5253kj/kg hn=-16.077 kj/kg，(查表 3-19)5 . 0M得：=1602+8002(74.525-(-16.077) 0.51.3556/（243.6）5Q+3/243410=1610.973 w164.3 设备负荷汇总4.3.1 设备负荷表表 4.14.1 设备负荷计算表设备负荷计算表负荷房间Q1(W)PQ2(W)Q3(W)Q4(W)Q5(W)Qq(W)冻结间1697.5811.383141.67066000116381.752冻结物冷藏间3460.40111710.65001610.9736782.024所有房间负荷123163.7764.3.2 系统机械负荷计算 （式RQnQnQnQnQnQj)(55443322114.6）表表 4.2 系统机械负荷计算表系统机械负荷计算表温度回路房间1n1Q2n2Q3n3Q4n4Q5n5Q-33冻结间11697.581183141.6710166000-28冻结物冷藏间13460.4010.51710.65100.400.51610.973计算系统机械负荷得：=103319.69jQ17第五章 制冷系统方案的确定冷库的制冷装置使用效果的好坏都与所选择制冷方案有着密切的关系。若制冷方案确定不当，会给冷库的建设造成损失和操作管理不便。因此在确定方案时，应从先进，实用，发展，经济等方面出发，同时考虑几个不同的方案进行比较，权衡利弊，选择最佳的设计方案。5.1 确定制冷系统方案的依据1) 冷库的使用性质。本设计中的冻结间用于冻结猪肉，冻结物冷藏间用于冷藏冻结的猪肉。2) 冷库的规模。冷库是 500 吨的冷库。3）食品冷加工工艺要求：要符合食品冷加工工艺要求，确保冻结食品质量。4）冷却水的水质，水温，水量。5）制冷装置所处环境，室外空气的温度，湿度。5.2 确定制冷方案的原则1) 保证食品冷加工工艺要求，降低食品干耗。2) 制冷系统尽量简单、运转可靠和操作管理便，又要有安全保证；在安装机器尽量使机器便于维修。3) 制冷系统尽量采用新机器，新设备，新技术，新工艺，应优先选用自动控制方案；此系统采用压差控制器和电磁阀。4）应全面比较初投资费用，考虑经济技术发展趋势。本系统采用活塞压缩机，价格便宜。5.3 确定制冷系统方案的内容1) 制冷系统压缩级数及压缩机类型的确定；由制冷量选用压缩机，由压力比确定压缩机级数。2) 制冷剂种类及冷凝器的确定；选用氨制冷剂。根据机房的具体情况选用立式冷凝器。3) 制冷系统供液方式的确定；选用下进上出方式。4) 冷间冷却方式的确定；本方案采用直接冷却。5) 冷间冷却设备和融霜方式的确定;采用顶排管，用热氨融霜。18 图图 5-1 两级压缩氨制冷机的系统图两级压缩氨制冷机的系统图1-低压压缩机；低压压缩机；2-高压压缩机；高压压缩机；3-油分离器；油分离器；4-单向阀；单向阀；5-冷凝器；冷凝器；6-储液器；储液器；7-过冷器；过冷器；8-中间冷却中间冷却器；器；9-浮子调节阀；浮子调节阀；10-调节站；调节站；11-气液分离器；气液分离器；12-（室内冷却排管）蒸发器（室内冷却排管）蒸发器19第六章 制冷机及辅助设备的选择6.1 制冷压缩机的选型计算6.1.1 压缩机选择 1 1 确定工作参数确定工作参数；蒸发温度：蒸发温度主要取决于被冷却环境或介质所要求的温度。一般采用比载冷剂温度低 5，比冷间温度低 10。所以蒸发温度2310=33。0t冷凝温度：蒸发式冷凝器的冷凝温度浇较夏季室外平均每年不保证 50h 的湿球温度高510。所以28.5+5=33.5kt冷凝压力 Pk ，蒸发压力 Po ：由和，制冷剂为氨可查制冷剂的热力性质表得 Pk kt0t=1.271， Po =0.103。aMPaMP2 2 制冷压缩机型号及台数的确定制冷压缩机型号及台数的确定：在33.5 Pk=1.271,-33 Po=0.103时，在 4.2 中算得压力比大于ktaMP0taMP等于 8 可以确定为为双级压缩以及由机械负荷=103.3KW 可以选用 S8-12.5，依 S8-jQ12.5 的性能曲线查得：该工况下每台 S8-12.5 的制冷量为 90KW制冷机选型：选 S8-12.5 型单机双级制压缩机 1 台，所配电动机为功率 6.6KW。6.1.2 制冷系统辅助设备选型计算32.9Pk=1.271 -33 ktaMP0tPo=0.103因为：aMP80ppk所以采用双级压缩pm=0.4所以可以算得 tm=-0ppkaMP3.64在压焓图上求得：h1=1420kj/kg h1=1480kj/kgv=1.2m/h011mpk压焓图 图图 6-1 压焓图压焓图20h2=1680kj/kg h3=1460 kj/kgh4=1630kj/kgh5=360kj/kg h7=210 kj/kg 单位质量制冷量 q0=h1-h7=1420-210=1210kj/kg低压流量 qmd= （式skgqQ/063. 012102 .76006.1）低压级压缩机指示功率 （式858. 0)33(001. 027364. 32733300btTTmid6.2）低压级压缩机实际排气焓值 h2s=h1+=1480+ （式idhh12kgkj/1 .1713858. 0148016806.3）高压级压缩机指示功率 （式877. 0)64. 3(001. 02739 .3227364. 3mkmigbtTT6.4）高压压缩机制冷剂流量 qmg= （式skgqmdhhhsh/086. 036014602101 .1713063. 053726.5） =h3+=1460+sh4ighh34kgkj/84.1653877. 014601630冷凝器热负荷 Qk=qmg(h4s-h5)=0.086(1653.84-360)=111.27kw815. 0 1)4 . 0271. 1(085. 094. 0 1)(085. 094. 028. 111nmkgPP759. 0 1)01. 0103. 04 . 0(085. 094. 0 1)01. 0(085. 094. 028. 1110nmdPP1 1 冷凝器的选型计算：冷凝器的选型计算：1. 冷凝器传热面积的计算：F （由于是立式冷凝器，可查表 4-12 得）wQk1112702/3000mwqA所以 F=/=111270/3000=37.09 m kQAq说明:(1)冷凝器传热面积，m2；F(2)冷凝器的热负荷， W；kQ2.冷却水量的计算：hmVFVml/6 .555 . 109.373水21冷却水用量，；水Vhm /3冷凝器单位面积用水量，m/（.h）,查表 4-13 可得立式冷凝器的为 1.5。mVmV3.冷凝器选型为（查表 4-14 立式冷凝器的技术数据可得）：LNA-40 立式型冷凝器 1 台，每台冷却水用量 55.6m/h2 2 中间冷却器的选型计算：中间冷却器的选型计算：1.中冷器冷却盘管面积的计算：mA219. 188.155003600)210360(063. 0)75(mtkhhqAmmdm说明:中冷器的冷却盘管负荷的确定:mQ中冷器的冷却盘管传热系数 K:查设计手册可取 500w/)(02cm 中冷器的冷却盘管的对数平均温差的确定：mt88.15564. 39 .323 . 236. 19 .323 . 2InttttIntttzjczjkckm2.中冷器桶径 D 的计算： 桶径计算的目的是使中间冷却器桶体内制冷剂气体的流速保持在 0.5m/s，从而使低压级排出的过热气体冷却为饱和气体，所挟带的润滑油得到分离，其计算公式为：mwVDgg285. 05 . 0/141815. 00188. 0/0188. 0说明: 氨压缩机高压级的理论输气量的确定:gV查手册取 0.815；每台 S8-12.5 压缩机的输气系数；g(3)该蒸发温度系统中冷器选型为（查表 4-15 得）： ZLA -1.5，1 台,换热面积为 1.5m2,桶径为 0.412m。3 3 油分离器的选型计算：油分离器的选型计算：油分离器的选型计算主要是确定油分离器的直径 D,以保证制冷剂在油分离器内的流速符合分油的要求，达到良好的分油效果： ggVD0188. 0（式 6.6）22说明：高压级理论输气系数 0.815g高压级的吸气量 gV油分器内气体流速:按设计手册一般可取 0.5 m/s w代入数值得：mVgDg285. 05 . 0141815. 00188. 00188. 0查表 4-18，系统油分器选型为： YFA-65，1 台，桶径为 325mm。4 4 高压储液器的选型计算：高压储液器的选型计算：高压储液器用于储藏从冷凝器来的高压液体制冷剂，向系统蒸发器提供液体制冷剂，在系统中起到液封的作用。1.制冷系统氨液总质量循环量的计算：mGq=gmd(h2s-h7)/(h3-h5)=0.063(1713.1-210)/(1460-360) mGq=0.086kg/s （式6.7）2. 高储器容积 V 的计算：333899. 07 . 02 . 1106933. 1086. 03600)(mmGvV说明：(1) 各个蒸发温度下制冷剂质量循环量之和，kg/h；G(2)冷凝温度下的氨液比容，取m3/kg； 3106993. 1(3)贮液器的容量系数，可取 0.5-1.2，本设计取 1.2。3.高压储液器选型为：WCA-950 型，容积为 0.95m3，1 台。5 5 冻结间冷风机选型计算冻结间冷风机选型计算（1）冷风机冷却面积计算： （式)(2mtkQFq6.8）说明：冷间冷却设备负荷qQ冷风机传热系数，取 12.38kcmw02/23冷间空气温度与制冷剂温度差，取 8 tc0代入数值得：却设备容积最大一间制冷剂的充液量。代入数据得：221 .1175838.12752.116381)(mmtkQFq选用： KLJ-350 型落地式冷风机 3 台，冷却面积 344。2m6 6 冻结物冷藏间的顶排管选型计算冻结物冷藏间的顶排管选型计算经多方面比较及多种因素考虑，决定选用光滑 U 形直式顶排管：排管直径 D38、液体集管 D57、气体集管 D76、角钢 L505。排管面积：，其中： （式tkQFq321CCkCk 6.9）其中：排管负荷。qQ w 排管在设计条件下的传热系数kCmwo2/ 排管在特定条件下的传热系数kCmwo2/本设计取：。Cmwko2/98. 6构造换热系数：。1C0 . 11DSC管径换算系数：。2C1038. 0038. 018. 02C 供液方式换算系数：。3C0 . 13C本设计取t得：Cmwko2/98. 60 . 110 . 198. 6计算库房所需冷却面积：275.1201098. 6169.8428mF选: 2 个长 10，宽 3.082=6.16共 50 根的双层光滑 U 形直式顶排管。mm库房充氨量：kg2922146247 7 氨泵选型计算氨泵选型计算氨泵流量计算 （式 6.10）nvqvp其中：氨泵流量。vpqhm /3蒸发温度下氨饱和液体的比容。vkgm /3流量系数，对下进上出供液采用倍，取 倍。n655代入数据：hmqvp/3 . 21210/50015. 06 . 3696.1033193选用： AB3，2 台（一用一备） ，流量：。 （查表 4-23 氨泵的技术性能） hm /33为了保证氨泵的正常供液量，氨泵的排出压力（扬程）应能克服供液管道上的全部压力损失以及氨泵中心到蒸发器里液面的液柱，即管道总压降为：P=PmPPh， 式中：Pm沿程摩擦阻力；P管阀局部阻力；Ph输送液体高度的压力损失。为了保证氨泵能稳定输液，便于调节各蒸发器的流量，建议在蒸发器进液管截止阀前保留 100Kpa 的压头。 根据以上计算，即可得出氨泵的扬程 H=（PPy）/g 式中：氨液密度，=650g/m g重力加速度，9.807m/s最后算得满足要求。8 8 低压循环筒的选型计算低压循环筒的选型计算低压循环桶是液泵供液系统的专用设备，也是关键设备之一。其作用是：储存和稳定地供给液泵循环所需的低压液体；能分离经节流后的湿蒸汽，分离液体中的气体；能对库房回气进行气液分离，防止氨压缩机出现湿行程，必要时又可兼作排液桶。低压循环桶直径计算： （式wnVDdd0188. 06.11）说明：低压级输气系数；d低压循环桶内气体流速，立式低循桶采用 0.5；wsm/25低压循环桶截面积系数，立式低循桶采用 1； 同一蒸发系统中低循桶的个数。n代入数据得： mwVDgg48. 0115 . 0424759. 00188. 00188. 0选用 CDCA1.5 1 台（查表 4-19 立式低压循环桶主要规格） 1010 集油器的选配：集油器的选配： 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1163KW 时，选配集油器D=0.325m 两台。按以上标准本设计中选取：JYA-159 型集油器 1 台，桶径为 D=0.159m。1111 空气分离器的选配：空气分离器的选配：空气分离器也根据总装机容量进行选配。当总装机容量1163KW 时，选配冷却面积不大于 0.45m2的空气分离器，当总装机容量1163KW 时，选配冷却面积不小于 1.82m2的空气分离器。 按以上标准选取：KFA-32 型空气分离器 1 台。26第七章 制冷系统管道设计制冷系统管道设计是用经过计算选定管道，根据各管段的设计要求，将制冷机以及各种制冷设备及阀门等部件合理的连接起来组成制冷系统的设计，一个制冷系统是否具备良好的制冷性能，运转是否稳定安全，在很大程度上取决与制冷系统的管道设计。此设计采用经验值，各管道采用比设备所配阀门大一个型号。主要干道的管径采用手工计算所得。7.1 系统管道和阀门的设计要求此设计的制冷剂为氨，所以要求各管道不能用铜质管材。在系统中也不能用镀锌管，不能对设备的接触制冷剂的表面进行镀锌处理。对管道试压至少 67 次。各管道表压不超过 105pa。因为制冷剂为氨，所以要求各阀门的材料也不能用铜或铜合金，内表面不能镀锌。阀件材料可用：灰口铸铁、可锻铸铁、铸钢。各阀门倒关的阀座。7.2 管道流速要求：蒸发器的氨液到低循桶的单相流的回气管道取 1016m/s。氨泵供液两相流体的回气管取 68 m/s。吸气管道取 1220 m/s。排气管道取 1525 m/s。液体管道据管径而定取 2070 m/s，管径越粗，流速越高。液体管道、高压自流输液管、从冷凝器到高储器取 0.5 m/s。其他液体管道 0.51.5 m/s。管道允许的压力降：沿 P=P +P 局部增加。氨系统中要求吸气管或回气管的允许压力降相当于饱和温度降低 1。排气管的允许压力降相当于饱和温度降低 0.5。7.3 蒸发器供液管的设计要求每个冷间都应有自分配站上单独引出的并能在分配站调节的供液管。冷风机与排管的供液管道，应从分配站分别引出，不能并联于一根供液管上。并联于同一供液管的蒸发器，应考虑到沿程阻力损失，对各并联供液的蒸发器要求其当量长度基本相等，以保证每组蒸发器都有良好的制冷效果。当同一冷间内，同时存在墙排管和顶排管时，原则上按墙、顶排管分别供液，若采用并联在同一供液管的方法时，先供顶排管，再供墙排管。7.4 吸气管道的设计要防止液击，吸气管要尽量有一定坡度，如果空间不允许，也可无坡度，但必须有27过热段。7.5 排气管的设计压缩机本身的排气管上要接单向阀（逆止阀） 。逆止阀要装在水平管道上，而实际装在低处，便于操作。总排气管与单个压缩机接入点，也要接入坡度（同吸气管） 。7.6 其它管道的设计安全管要求把所有安全阀用管道连起来，接出去，接到房顶 1.5m 处，使开口朝屋脊。融霜用的热氨管要从油分器与冷凝器之间接出，要在管路上装阀门、压力表，必须接到回气调节站的热氨融霜管。各种管道中不能有气囊或液囊。抽气管要连接在一起接到低循桶的进气口，有多个低循桶时，要接到蒸发温度最低的那个。7.7 对制冷工艺管道布置要求对各种制冷工艺管道要综合安排，对墙、地板、楼板等处的空洞，以及支架要合理共用（集中布置有利于冷桥的处理） 。穿墙管道要考虑建筑物不均匀沉降的影响并采取相应技术措施。直管道长度大于 100m 时，应考虑冷缩的影响，并采取相应技术措施（伸缩弯处要避免液囊和气囊） 。氨液管道不要形成气囊，氨气管道不要形成液囊。要考虑吸、排气管及其它管道的倾斜。28第八章 制冷系统的试压试漏及管道保温8.1 系统试压、排污、试漏、抽真空8.1.1 系统试压1) 系统管道安装完毕后，应以压缩机空气或氮气试压。试压前除机器本身阀门关闭外，所有手动阀门均开启，电磁阀及逆止阀等阀芯组体应取出保存，以保证管道畅通和避免水气锈蚀。2) 高压部分，从氨压缩机排出口起经冷凝器到分配站，试压压力采用 1800kpa（表压力） ，低压部分，从分配站起经蒸发器到氨压缩机吸入口，试压压力采用1200kpa（表压力） 。试压开始 6h 内，气体冷却的压力降不大于 30kpa，以后 18h内，当室内温度恒定不变时压力不再下降为合格。当室内温度是根据气温在变化时，其压力下降值不应超过计算的计算值。如超过计算值，应进行检漏，查明后消除泄漏，并应重新试验，直至合格。要防止草率从事，避免投产后产生一系列不良后果。3) 中间冷却器等中间压力下工作的容器试压采用 1200kpa（表压力） 。4) 氨泵、浮球液位控制器等试压时可暂时隔开。5) 玻璃液位指示器应采用板式，中、低压容器如果采用管式，其玻璃管必须用1800kpa（表压力）高压玻璃管。系统开始试压时须将玻璃液位指示器两端阀门关闭，待压力稳定后再逐步打开两端阀门。8.1.2 系统排污1) 氨系统排污，应用不超过 600kpa（表压力）压缩空气吹污，次数一般不少于 3次，直到排出气体不带水蒸汽、油污、铁锈等杂物为止。2) 氨系统试压排污完毕后，应将系统中所有阀门（除安全阀外）的阀芯拆卸清洗。8.1.3 系统抽真空实验1) 氨系统排污后才能进行抽真空实验。2) 系统中所有阀门都开