上海市某食品冷藏库制冷系统设计毕业设计

上海市某食品冷藏库制冷系统设计摘要本设计是一篇关于上海市某食品冷藏库制冷系统的设计。我们的主要任务是完成冷冻站和冷间制冷系统的设计。在本设计中，我们通过对冷藏库各冷间负荷的计算以及冷库制冷系统方案的确定来选择制冷压缩机，辅助设备以及冷却设备。在选型前，我们还对制冷系统方案进行了经济技术分析，综合多方面考虑，决定选用双级制冷压缩，氨泵强制供液的方案。最后，我们还对冷库的气流组织，管道布置，管道保温以及自动控制方案进行了简单地分析与说明。关键词双级压缩氨泵强制供液制冷系统中间冷却THEDESIGNOFTHEREFRIGERATIONSYSTEMOFFROZENFOODSTOREABSTRACTTHEGRADUATIONDESIGNISADESIGNOFTHEREFRIGERATIONSYSTEMOFTHEFROZENFOODINSHANGHAITHEMAINTASKISTOFINISHTHESYSTEMDESIGNOFTHEREFRIGERATIONSTATIONANDREFRIGERATINGROOMINTHEDESIGN,THEREFRIGERATIONCOMPRESSOR,THECOOLINGEQUIPMENTANDTHEAUXILIARYEQUIPMENTARECHOSENBYCALCULATINGTHELOADOFEVERYREFRIGERATIONROOMOFTHECOLDSTOREANDDETERMININGTHEPROGRAMOFTHEREFRIGERATIONBEFORECHOOSINGTHESYSTEMEQUIPMENT,WEHAVEMADETHEECONOMICANDTECHNICALANALYSISFORTHEREFRIGERATIONSYSTEMAFTERCONSIDERINGEVERYASPECT,TWOSTAGECOMPRESSION,ANDUSINGAMMONIAPUMPTOSUPPLYTHEREFRIGERATORAREESTABLISHEDATLAST,THEORGANIZATIONOFAIRFLOW,THEARRANGEMENTANDTHEINSULATIONOFPIPES,ANDTHEAUTOMATICCONTROLISANALYZEDANDILLUSTRATEDSIMPLYKEYWORDSTWOSTAGECOMPRESSIONUSINGAMMONIAPUMPTOSUPPLYTHEREFRIGERATORTHEREFRIGERATIONSYSTEMMEDIALCOOLING目录目录I11工程概况1112各冷间热工计算212气象资料421冷库围护结构传热量1Q5212库房各冷间围护结构传热量17221计算基础资料9222各冷间货物放热量21124电机运行热当量4Q12242各冷间电机运行热当量412251计算基础资料1326冷却设备负荷和机械负荷15261各冷间计算冷负荷Q汇总15261各冷间机械负荷QJ汇总1631制冷系统方案的依据、原则及内容18312制冷系统方案的原则1832确定制冷系统方案18322确定制冷系统蒸发温度回路20324冷间冷却方式的确定22326冷库供冷方式的确定2333经济技术分析2441压缩机的选型计算26412制冷压缩机的选型27421冷凝器的作用3143冷却设备选型计算32432选型计算33441中间冷却器的作用3445氨泵选型计算36452选型计算36461低压循环贮液桶的作用3747油分离器选型计算39472选型计算39481高压贮液器的作用4049空气分离器选型41492空气分离器的选型414101集油器的作用41411冷却塔的选择计算42413冷却水池选型43415紧急泄氨器选型43第5章冷间制冷工艺设计4552冷间的制冷工艺设计4561系统管道和阀门的设计要求4763系统管径的确定47632氨排气管管径的确定48634低压循环贮液桶到分配站之间氨液管道管径的确定48636辅助管道管径的确定4865对制冷工艺管道布置要求49652氨管道的布置要求4971冷间温度控制50第8章制冷系统的试压试漏及管道保温52811系统试压52813系统氨试漏53第九章结论56参考文献58第1章工程概况及原始材料11工程概况该工程为上海市1058T冷库工程制冷系统的设计。该冷库是一个中型的生产性冷库，主要生产冻鱼虾。其主要加工环节为经过整理后的冰鲜鱼虾先放入冻结间冷冻后，再放入冻结物冷藏间进行冷藏。建筑平面如图11所示图11冷藏库建筑平面图111冷库概况该冷库主要包括冻结间和冻结物冷藏库两大部分，平面布置如图11所示。各冷间室内设计参数分别为冻结间存放鱼虾相对湿度9095，温度23。冻结物冷藏间存放冻结后的鱼虾相对湿度9095，温度20。冻结间1冻结间2冻结间3冻结间4冻结物冷藏间5冻结物冷藏间6冻结物冷藏间7配电室设备间水泵房值班室GFEDCBA123公路站台该冷库分为两个蒸发回路，蒸发温度分别为33和30。112各冷间热工计算1冻结物冷藏间吨位计算根据制冷技术及其应用可知冷藏库吨位的计算公式为（110VG1）式中冷库计算吨位（T）；冷藏间的公称容积（M3）；V食品的计算密度（KG/M3）；冷藏间的容积利用系数；一吨换算成千克的数值（KG/T）。10本工程冻结物冷藏间的设计室温为20，根据冷藏库建筑平面图可以算出其净容积。库房净高为5M。由建筑平面图可算出冻结物冷藏间5，6，7的净面积均为300M2。根据冷库制冷设计手册表34可以查得冻鱼的密度为470KG/M3。根据冷库制冷设计手册表35可查得冷藏间容积利用系数05。由公式（11）可算出该冷库冻结物冷藏间的冷藏吨位为TG53210473所以冻结物冷藏间的总库容为，即总库容为1058T。具体尺T51073寸见图11。2冻结间生产能力计算本冷库冻结间设有吊轨，根据冷库制冷设计手册表33可知，存放鱼虾的冻结间的吊轨为人工推动，轨距为10001100MM，轨面高度为21002300MM，本冷库取吊轨轨距为1000MM，轨面高度为2200MM。本冷库存放鱼虾，可设冻结间1、2存放虾，冻结间3、4存放鱼。根据冷库制冷设计手册中公式31可知，冻结间生产能力的计算公式为（1TGLNLG2102）式中冻结间每日冷加工能力（T）；吊轨有效总长度（M）；L吊轨单位长度净载货量（KG/M）；G每日冻结的周转次数；N冻结一周转的时间（H）；T24每日小时数（H）；1000一吨换算成千克的数值（KG/T）。A冻结间1、2存放虾每间设有8根吊轨，每根吊轨有效长度为15M，轨距为1米，则每间冻结间吊轨有效载货长度120M。L存放虾时270KG/M。G根据冷藏库设计中表01可知，存放虾的冻结间的冻结时间为8H。则由式（12）得，DTG/297841022,所以冻结间1、2每间生产能力为97T/D。B冻结间3、4存放冻鱼由于冻结间3、4尺寸不同，故应分别计算。冻结间3设8根吊轨，每根吊轨有效长度为15M，轨距为1M，则吊轨总有效载货长度120M。L存放冻鱼时540KG/M（20KG盘装）。G根据冷藏库设计中表01可知，存放冻鱼的冻结间的冻结时间为10H。则由式（12）得，DTG/76204153所以冻结间3的生产能力为78T/D。冻结间4设10根吊轨，每根吊轨有效长度为15M，轨距为1M，则吊轨总有效载货长度150M。L其他数据与冻结间相同。则，DTG/29704154所以冻结间4的生产能力为97T/D。综上所述，本冷库冻结间的总生产能力为。DT/3697892243,1113机房概况本冷库将机房布置在库房的西南方向，与冻结物冷藏间相邻。机房为单层独立建筑，建筑尺寸为28M128M，面积为3584。分为机器间、设备间、水2M泵房、配电室、值班室。其中压缩机布置在机器间；低压循环贮液桶、中间冷却器、高压贮液器以及空气分离器布置在设备间；把产生高热及外逸制冷剂的油分离器、冷凝器布置在室外。12气象资料上海地区的气象资料如下地理位置北纬，东经，海拔45M013621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304夏季室外平均每年不保证50小时湿球温度282最热月月平均室外计算相对湿度83夏季通风室外计算相对湿度67第2章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量、货物放热量、通风换1Q2气冷负荷、电机运行热当量以及操作管理冷负荷。其中，因为本库生产货3Q4Q5物为冻鱼，又无操作工人长期停留的冷间，所以可以忽略不计。所以冷库的制3冷负荷为（254211）21冷库围护结构传热量1Q211计算基础资料1计算公式根据制冷技术及其应用可知冷库围护结构传热量计算公式为（2NWTAFKQ12）其中，01R1IWNA式中围护结构传热系数，单位；K/2KMW围护结构传热面积，单位；F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，A热特性指标以及库房特性查取；，室外（内）计算温度，；WTN围护结构总热阻，；0RKM/2，围护结构内外表面放热系数，；AN/2KMW围护结构各层材料厚度，M；I围护结构各层材料传热系数，。/2冷库围护结构构造及其（结构见围护结构构造图）IA地面各层结构如下1100MM厚钢筋混凝土，导热系数1330/KMW210MM厚油毡一层，导热系数0174/KMW302MM聚乙烯薄膜隔汽一层，00474200MM厚聚苯板分两层，下层100MM厚，上层100MM厚，004/KMW502MM聚乙烯薄膜隔汽一层，0047/620MM厚水泥砂浆，0872/KM7100MM厚钢筋混凝土，133W239510872042047130IB屋面各层结构如下16MMSBS防水卷材，037/KMW220MM水泥砂浆，08723150MM厚钢筋混凝土，133/43MM素水泥浆一道，030502MM聚乙烯薄膜隔汽一层，0047/6200MM厚聚氨酯隔热一层，0027KM720MM水泥砂浆，0872/W589720470231587203610IC外墙各层结构如下120MM水泥砂浆，0872/KMW2370MM厚砖墙，087320MM水泥砂浆，0872/402MM聚乙烯薄膜隔汽一层，0047/5150MM厚硬质聚氨酯泡沫塑料隔热一层，0031/KMW3105047280738201ID内隔热墙各层结构如下120MM水泥砂浆，0872/KMW2370MM厚砖墙，087320MM水泥砂浆，0872/KMW402MM聚乙烯薄膜隔汽一层，0047/570MM厚硬质聚氨酯泡沫塑料，003171023047280738201I212库房各冷间围护结构传热量1Q1传热系数K将求传热系数K的公式编入EXCEL表中计算得出K值，如表21所示表21围护结构传热系数表冷间名称围护结构名称WW/M2KNW/M2K/总热阻R0M2K/W传热系数KW/M2K外墙23329015315387018563内墙1163290127128305035329地坪81429015239539630185312冻结间屋面233290175897666390130441外墙2338014531547770182558内墙1163801427129207660342376地坪81480145239548663018226冻结物冷藏间屋面23380147589775670128921对总热阻进行校核根据冷库设计规范公式447得（2WGDRTBR1MIN3）式中RMIN围护结构最小总热阻（/W）；TG围护结构高温侧的气温（）；TD围护结构低温侧的气温（）；T1围护结构高温侧空气的露点温度（）；B热阻的修正系数，取B10。查表知高温侧空气的露点温度为T1266围护结构最小总热阻（/W）0431263MINDTR各库房内的温度不同，将冻结间，冻结物冷藏间的库内温度TD23，20依次带入上式得到各库房的最小热阻冻结间RMIN067029（/W）；冻结物冷藏间RMIN06324（/W）。而计算得到的各房间的热阻冻结间1R01R04320542（/W）；冻结间2R02R032949767（/W）；冻结物冷藏间R05R07320542（/W）；冻结物冷藏间R062949767（/W）均大于最小热阻，所选墙体材料及厚度合适。2各冷间围护结构传热量1Q各冷间围护结构传热量用EXCEL列表编入公式算出，如表22所示表22各冷间围护结构传热量1Q冷间名称冷间编号维护结构名称长M宽（高）M面积FM2传热系数KW/M2K温差修正系数A温差TWTN（）围护结构冷负荷Q1（W）北外墙1028553568801856310553459201东外墙205655311376018563105534118403南外墙1028553568801856310553459201地坪2056102821136018531206534125491NO1屋面2056102821136013044112534176666总计538963北外墙10553553301856310553457589南外墙10553553301856310553457589地坪20561020560018531206534122073NO2屋面20561020560013044112534171854总计409105北外墙10553553301856310553457589南外墙10553553301856310553457589地坪20561020560018531206534122073冻结间NO3屋面20561020560013044112534171854总计409105北外墙1228553679501856310553470719西外墙205655311376018563105534118403南外墙1228553679501856310553470719地坪2056122825248018531206534149905NO4屋面2056122825248013044112534211037冻结间总计620784北外墙10285535688018255810550454951冻结物冷藏间NO5东外墙3056553169090182558105504163356南外墙10285535688018255810550454951地坪305610283141601822606504173149屋面3056102831416012892112504244953总计691359北外墙105535533018255810550453454南外墙105535533018255810550453454地坪3056103056001822606504168433NO6屋面30561030560012892112504238281总计513622北外墙10285535688018255810550454951西外墙3056553169090182558105504163356南外墙10285535688018255810550454951地坪305610283141601822606504173149NO7屋面3056102831416012892112504244953总计691359注根据冷库设计规范第617条，维护围护结构的传热面积AW按照以下规定计算屋面、地面和外墙的长、宽度应自外墙外表面至外墙外表面或外墙外表面至内墙中或内墙中至内墙中；外墙的高度应自地坪的隔热层下表面往上计算，屋面应自隔热层上表面往下计算。冻结间NO2和NO3的冷负荷相同；冻结物冷藏间NO5和NO7冷负荷相同。22货物放热量2Q221计算基础资料一计算公式由制冷技术及其应用可知货物放热量包括四项内容，其计算公式为2Q（2DCBAQQ2224）式中货物放热量，（W）；A2包装材料和运输工具放热量，（W）；B食品冷加工过程的呼吸热，（W）；C2食品冷藏过程的呼吸热，（W）。DQ由于本冷库用于生产鱼虾，所以和两项可以忽略不计，故只需要计算CQ2D食品放热量以及包装材料和运输工具放热量。则上述公式可以表示为AQ2BQ2（2TCTBGTHB6311215）式中每日进货量，按的5计算，（KG）；GN冻结物冷藏间的冷藏量（KG）；N货物冷却时间，H；T货物包装材料或运输工具的重量系数；B包装材料或运输工具的比热容，；BC/KGJ包装材料或运输工具进入冷间的初始温度、在冷间内终止降21T、温时的温度，（）；货物进入冷间初始温度、终止温度时的比焓，KJ/KG；21H、1KJ/H换算成W的数值。63631二计算基本参数冷间每日进货量（KG）G冻结间1、2每天的生产能力均为146000KG，2,1冻结间3每天的生产能力为233000KG，3冻结间4每天的生产能力为280000KG；4冻结物冷藏间每间每日进货量按该间冷藏吨位的5计算，本冷库冻结物冷藏间每间的冷藏吨位为3525T，则冻结物冷藏间每间每日的进货量为KGG529010587,65根据冷库设计规范中5114条可知鱼虾进入冻结间的温度按15计算，经过冻结间冻结后温度降至15，再送入冻结物冷藏间冷藏后温度降为20。查表可知各温度所对应的焓值分别为3008KJ/KG，142CH15CH15KJ/KG，25KJ/KG。CH20货物冷却时间TH冻结间和冻结物冷藏间均为24H；鱼虾包装采用吊笼，查制冷技术及其应用中表1313可知，冻结间，重量系数B为06，冷藏间，重量系数B为01；包装材料或运输工具采用铁皮，查制冷技术及其应用中表1314可知，其比热容042；BC/CKGJ本冷库中鱼虾在库外已包装好送入库中，由冷库设计规范中第6112条可知，自库外调入已包装的货物，其包装材料温度应为该货物进入冷间时的温度。同时，由第6113条可知，冰鲜鱼虾整理后的温度按15计算，所以包装材料进冻结间的温度为15，而包装材料进入冻结物冷藏间的温度为15。同样，由第6112条可知，运输工具取值按夏季空气调节日平均温度乘以生产旺月的温度修正系数，鱼虾的生产旺月为78月份，查冷库设计规范中表6112可知，温度修正系数为10，所以运输工具进入冷间的温度为304。包装材料运输工具出冻结间的温度为15，出冻结物冷藏间的温度为20。222各冷间货物放热量2Q将货物热流量的公式编入EXCEL表中计算得出值，如表23所示22Q表23各冷间货物放热量2冷间名称冻结间冻结物冷藏间总计房间号NO1、NO2NO3NO4NO5、NO6、NO7每日进货量（KG）970007800097000352500货物进库焓值H1KJ/KG300830083008142货物出库焓值H2KJ/K间T（H）24242424包装材料重量系数B06060601包装材料或运输工具的比热容CBKJ/KG）042042042042包装材料进库温度T1（）15151515运输工具进库温度T1（）304304304304包装材料或运输工具出库温度T2（）15151520货物热流量Q2W33024907265561093302490736437512642395523通风换气冷负荷3因为本库生产货物为冻鱼虾，又无操作工人长期停留操作的冷间，故忽略。3Q24电机运行热当量4Q241计算基础资料该项负荷主要为冻结间，其电动设备为冷风机配用的电动机，由于存放鱼虾的冷间，吊轨为人工推动，所以无需考虑带动吊轨的电动机的负荷。冻结物冷藏间因采用顶冷却排管，无电动设备，故其该项负荷为0。1计算公式根据冷库设计规范可知，电机运行热当量为（23410NQ6）式中N电动机额定功率，KW热转化系数，因电动机在库内，故取值1电动机运转时间系数，冷风机配用电机取值为1，带动吊轨的电动机按每天8小时计算，033；2基本参数在计算该项负荷时，由于冷风机的型号尚未选定，所以也不知道其所配用的电动机的具体功率，这时可以先假设一个电动机功率，求得总耗冷量，选出冷风机后再根据实际功率进行校核。估算本冷库采用吊顶式冷风机，冻结间1、2、4每间选12台DJ25/300型冷风机，电动机共36台，每台冷风机电机功率N322006600W；所以每间冻结间电机总功率为66001279200W；冻结间3选10台DJ25/300型冷风机，电动机共30台，每台冷风机电机功率N322006600W；所以每间冻结间电机总功率为66001066000W242各冷间电机运行热当量4Q将求电机运行热当量的公式编入EXCEL表中计算得出值，如表24所示44Q表24各冷间电机运行热当量4冷间名称冷间编号电机用途电机功率NKW热能转化系数运转时间系数电机运行热当量Q4W冻结间NO1、NO2、NO4冷风机7921179200NO3冷风机6601166000总计28470025操作管理冷负荷5Q251计算基础资料冻结间该项负荷忽略不计。该项负荷包括三项内容库房内照明热量，出入库房时开启库门冷负荷5AQ以及操作人员散发热量。根据制冷技术及其应用可知计算公式为5BQ5CQW（2RNWDCBAQMHVNFQ243278057）式中冷间每平方米地板面积照明热量，可取1823D2/M，本冷库取20；2/WMDQ2/W冷间地板面积，本冷库300；F2F每日开门引起的换气次数，与库内容积有关，根据冷库设计规N范图6116可以查出18；N冷间净容积，1500；V3V3M、冷间内、外空气含热量，；WHNKGJ/空气幕修正系数，取05；M空气容重，按干空气容重计算，1395；N3/KGN3/MKG操作人员数量，按每250增加1人计算，6；R3R每个操作人员每秒放热量，库温高于或等于5时取Q280W，R库温低于5时取410W；RQ每日操作时间系数，按每日操作3小时计算。243252各冷间操作管理冷负荷5Q1）库房内照明热量5A将公式编入EXCEL表中计算得出值，如表25所示5A表25库房内照明热量5AQ冷间名称长（M）宽（M）净面积（M2）每平方米照明热量照明散热量Q5AW冷间编号QDWNO530103002600NO630103002600冻结物冷藏间NO730103002600总计18002）出入库房时开启库门冷负荷BQ5将公式编入EXCEL表中计算得出值，如表26所示表26出入库房时开启库门冷负荷冷间名称冷间编号净面积M2净高M净容积M3换气次数N库外空气HWKJ/KG库内空气HNKJ/KG空气容重RKG/M3空气幕修正系数M时间库门开启冷负荷Q5BWNO530051500189256190213950586400243273NO630051500189256190213950586400243273冻结物冷藏间NO730051500189256190213950586400243273总计7298183）操作人员散发热量5CQ将公式编入EXCEL表中计算得出值，如表26所示5B表27操作人员散发热量5CQ冷间名称冷间编号操作人数NR每人每秒放热量QRW操作时间系数人体散热量Q5CWNO5641001253075NO6641001253075冻结物冷藏间NO7641001253075总计92254）各冷间操作管理冷负荷汇总5Q表28各冷间操作管理冷负荷汇总5Q冷间名称冷间编号照明热量Q5CW出入库房时开启库门冷负荷Q5BW操作人员散发热量Q5CW操作管理冷负荷Q5W60024327330753340236002432733075334023冻结物冷藏间NO5/NO6/NO76002432733075334023总计18007298199225100206926冷却设备负荷和机械负荷冷间负荷包括冷却设备负荷和机械负荷两部分，根据冷却设备负荷选配冷却设备，如冷风机，冷却排管等；根据机械负荷选配制冷压缩机等。冷库的冷却设备负荷必须进行逐间计算，然后按不同的蒸发温度分别进行汇总，得出总耗冷量。机械负荷一般小于冷却设备负荷。制冷系统中，设备、管道的冷量损失包含在机械负荷中。261各冷间计算冷负荷Q汇总各冷间计算冷负荷Q汇总如下表29各冷间计算冷负荷Q汇总序号冷间名称Q1Q2Q3Q4Q5Q（W）NO1合计53896333024907792003411387NO2合计409105330249077920033984012NO3合计409105265561096600027515214NO4合计6207843302490779200342876911冻结间总计195995712563083284700129900787NO5合计6913592643753340231289757NO6合计513622264375334023111202NO7合计69135926437533402312897572冻结物冷藏间合计18963479312510020693691534262各冷间冷却设备负荷QQ汇总库房冷却设备负荷即蒸发器负荷，是冷却设备选型的依据，其计算的原则是要保证即使各种不利因素同时出现，库房冷却设备也能及时带走各种热源产生的热量，以便维持库房所需工况。其计算公式为（212345QQP8）式中P冷却或冻结加工负荷系数，对于冷却间和冻结间，P13，其它冷间P10。各冷间冷却设备负荷QQ汇总如下表210各冷间冷却设备负荷QQ汇总序号冷间名称Q1PQ2Q3Q4Q5QQ（W）NO1合计53896313330249077920044021342NO2合计40910513330249077920043891484NO3合计40910513265561096600035482035NO4合计620784133302490779200441951631冻结间总计19599571312563083284700167590024NO5合计691359102643753340231289757NO6合计51362210264375334023111202NO7合计6913591026437533402312897572冻结物冷藏间合计1896341079312510020693691534261各冷间机械负荷QJ汇总机械负荷是压缩机选型的依据，它不仅要满足冷库生产高峰负荷的要求，还要考虑到经济性和合理性。计算负荷都是在库房最不利的生产条件下求得的，而在实际生产过程中，各种不利因素同时出现的几率很小，倘若以冷库总耗冷量作为机械负荷，势必造成经济上的浪费。因此，应把同一蒸发温度的库房的各类冷负荷按不同情况加以修正，再考虑管路，设备等冷量损失来确定机械负荷，其公式如下（254321QNNQNQRJ9）式中R制冷装置的管道和设备等冷量损耗补偿系数，因该冷库为直接冷却系统，取值R107；N1围护结构传热量的季节修正系数，根据所在地区地理纬度和生产旺季的月份由表查得，因该冷库以生产鱼虾为主，旺季一般出现在夏季，故取七，八月为旺月，可相应查得各间N1，N1100；N2机械负荷折减系数，与库房的性质以及同类库房的间数有关冷却间和冻结间取N21，冻结物冷藏间取N205；N3同期换气次数，一般取0510，因该库无此项负荷，故不予考虑；N4冷间电动设备同期运转系数，冻结间N41；N5冷间的同期操作系数，与库房间数有关，查冷库设计规范表615可得冻结间冻结物冷藏间的N505。汇总如下表211各冷间机械负荷QJ汇总蒸发温度（）冷间名称RN1Q1N2Q2N3Q3N4Q4N5Q5QJ（W）33冻结间10719599571256308314235013775799230冻结物冷藏间1071896347931255010353413834第3章制冷系统方案的确定和经济技术分析制冷系统方案是设计单位依据设计任务书而提出的初步设想，是一个关键的环节。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。制冷系统方案的设计包括制冷系统中制冷剂的选择，蒸发温度、冷凝温度、压缩机吸气温度等的选择计算。31制冷系统方案的依据、原则及内容311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鱼虾，冻结物冷藏间用于冷藏冻结的鱼虾。2冷库的规模。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。312制冷系统方案的原则1满足食品冷加工工艺要求，保证质量，降低干耗；2制冷系统要运转可靠和操作管理方便，又要有安全保障；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；4考虑经济性，综合比较初置费用和运转费用；5考虑技术经济发展趋势。313制冷系统方案的主要内容1制冷剂种类的确定；2制冷系统蒸发温度回路方案的确定；3制冷压缩级数的确定；4冷间冷却方式的确定；5制冷系统供液方式的确定；6制冷系统供冷方式的确定；7蒸发器除霜方案确定。32确定制冷系统方案321确定制冷剂制冷剂又称制冷工质，是制冷循环的工作介质，利用制冷剂的相变来传递热量，既制冷剂在蒸发器中汽化时吸热，在冷凝器中凝结时放热。当前能用作制冷剂的物质有80多种，最常用的是氨、氟利昂类、水和少数碳氢化合物等。A氨（R717）的特性1氨（R717、NH3）是中温制冷剂之一，其蒸发温度TS为334，使用范围是5到70，当冷却水温度高达30时，冷凝器中的工作压力一般不超过15MPA。2氨的临界温度较高（TKR132）。氨的汽化潜热大，在大气压力下为1164KJ/KG，单位容积制冷量也大，氨压缩机的尺寸可以较小。3纯氨对润滑油无不良影响，但有水分时，会降低冷冻油的润滑作用。4纯氨对钢铁无腐蚀作用，但当氨中含有水分时将腐蚀铜和铜合金（磷青铜除外），故在氨制冷系统中对管道及阀件均不采用铜和铜合金。5氨的蒸气无色，有强烈的刺激臭味。氨对人体有较大的毒性，当氨液飞溅到皮肤上时会引起冻伤。当空气中氨蒸气的容积达到0506时可引起爆炸。故机房内空气中氨的浓度不得超过002MG/L。6氨在常温下不易燃烧，但加热至350时，则分解为氮和氢气，氢气于空气中的氧气混合后会发生爆炸。B氟利昂的特性1氟利昂是一种透明、无味、无毒、不易燃烧、爆炸和化学性稳定的制冷剂。不同的化学组成和结构的氟利昂制冷剂热力性质相差很大，可适用于高温、中温和低温制冷机，以适应不同制冷温度的要求。2氟利昂对水的溶解度小，制冷装置中进入水分后会产生酸性物质，并容易造成低温系统的“冰堵”，堵塞节流阀或管道。另外避免氟利昂与天然橡胶起作用，其装置应采用丁晴橡胶作垫片或密封圈。3常用的氟利昂制冷剂有R12、R22、R502及R134A。4氟利昂12（CF2CL2，R12）是氟利昂制冷剂中应用较多的一种，主要在中、小型食品库、家用电冰箱以及水路冷藏运输等制冷装置中得到广泛采用。R12具有较好的热力学性能，冷藏压力较低，采用风冷或自然冷却，冷凝压力约0812KPA。R12的标准蒸发温度为29，属中温制冷剂，用于中、小型活塞式压缩机，可获得70的低温。而对大型离心式压缩机可获得80的低温。近年来电冰箱的代替冷媒为R134A。5氟利昂22（CHF2CL，R22）是氟利昂制冷剂中应用较多的一种，主要在家用空调和低温冰箱中采用。R22的热力学性能与氨相近。标准汽化温度为408，通常冷凝压力不超过16MPA。R22不燃、不爆，使用中比氨安全可靠。R22的单位容积比R12约高60，其低温时单位容积制冷量和饱和压力均高于R12和氨。近年来对大型空调冷水机组的冷媒大都采用R134A来代替。6氟利昂502（R502）R502是由R12、R22以512和488的百分比混合而成的共沸溶液。R502与R115、R22相比具有更好的热力学性能，更适用于低温。R502的标准蒸发温度为456，正常工作压力与R22相近。在相同的工况下的单位容积制冷量比R22大，但排气温度却比R22低。R502用于全封闭、半封闭或某些中、小制冷装置，其蒸发温度可低达55。R502在冷藏柜中使用较多。7氟利昂134A（C2H2F4，R134A）是一种较新型的制冷剂，其蒸发温度为265。它的主要热力学性质与R12相似，不会破坏空气中的臭氧层，是近年来鼓吹的环保冷媒，但会造成温室效应。是比较理想的R12替代制冷剂。8氟利昂与水的关系氟利昂和水几乎完全相互不溶解，对水分的溶解度极小。从低温侧进入装置的水分呈水蒸气状态，它和氟利昂蒸气一起被压缩而进入冷凝器，再冷凝成液态水，水以液滴状混于氟利昂液体中，在膨胀阀处因低温而冻结成冰，堵塞阀门，使制冷装置不能正常工作。水分还能使氟利昂发生水解而产生酸，使制冷系统内发生“镀铜”现象。9氟利昂与润滑油的关系一般是易溶于冷冻油的，但在高温时，氟利昂就会从冷冻油内分解出来。所以在大型冷水机组中的油箱里都有加热器，保持在一定的温度来防止氟利昂的溶解。由于冷藏库制冷系统制冷量较大，从经济上考虑，并结合国内大中型冷库的设计经验，应该以氨（R717）作为工质。并且按照冷库设计规范的规定，大中型冷库应该采用氨做制冷剂。再结合氨的特性考虑，本设计采用氨做制冷剂。322确定制冷系统蒸发温度回路各种食品的冷加工工艺，对库房空气温度的要求不尽相同，而库房空气温度及相对湿度与制冷剂的蒸发温度是有密切关系的。如果库房空气温度与制冷剂的蒸发温度相差过大，库内相对湿度就可能偏低，食品的干缩消耗将增大，因而对食品的品质指标造成不良影响。在同一冷库中，同时对多种食品进行冷加工，加入所要求的库房温度及相对湿度各不相同，就会使制冷系统复杂化，不论在技术上、经济上和管理上都是不可取的。在自动控制设备日趋完善的今天，可以通过自动控制元件对蒸发温度进行控制，在某种程度上能使得在同一制冷系统中有几个不同的蒸发温度同时工作，获得不同的库房温度和相对湿度。在考虑划分蒸发温度系统时，首先应当遵循的主要原则是保证食品冷加工的质量，生产出合格的产品；在预期的冷藏期内，贮存食品的品质指标符合要求；其次是简化制冷系统，降低经营管理费用。对不同类型的冷库的蒸发温度应遵循以下原则11000吨以上的冷藏库不超过三个蒸发温度；21000吨以下的冷藏库允许采用两个蒸发温度。本冷库系统划分为两个蒸发回路33回路和30回路。33回路为冻结间，选用螺杆式压缩机组，设计室温为23，用冷风机冷却；30回路为冻结物冷藏间，选用螺杆式压缩机，用U型顶排管冷却。323确定制冷压缩机级数压缩机级数确定与蒸发温度和冷凝温度所对应的蒸发压力和冷凝压力之比有关。而蒸发温度的确定与所需制冷温度、被冷却介质种类及蒸发器型式有关。根据实用制冷工程设计手册中表33可知，冷库或环境试验装置用的冷却排管或冷风机的蒸发温度用下面公式来确定（3TT01）式中库房温度，；T库房温度与蒸发温度之差，冷风机710，本冷库T10；T根据冻结间和冻结物冷藏间库房设计温度不同，各间蒸发温度如下冻结间310201T冻结物冷藏间冷凝温度与所在地区的水文地质、气象条件及冷却介质种类、冷凝器的型式有关。同时，受制冷压缩机极限使用条件的限制，不能超过规定的最高冷凝温度值。另外，在设计时，应留有12的富裕量。根据实用制冷工程设计手册表32可知，冷凝温度为（3MKTT212）式中冷却水进口温度，按当地冷却水源温度计算，但不能超过1T33；冷却水出口温度，；2T冷却水温升（）对于立式壳管式冷凝器、淋激式冷凝器一般取23，1T对卧式壳管式冷凝器、套管式冷凝器、组合式冷凝器取35冷凝器中平均传热温差，。取47；M故。KT3670281对于冻结间，蒸发温度为33，据制冷技术及其应用中的压焓图可以查出相应的蒸发压力为1030KPA，冷凝温度为36，同样可以查出相应的冷凝压力为13896KPA。，由制冷技术及其应用中可知压缩比大于49130680PK8时采用双级压缩循环。对于冻结物冷藏间，蒸发温度为30，由压焓图可以查出相应的蒸发压力为1195KPA。，所以也采用双级压缩循环。6315980PK双级制冷压缩循环的原理为从蒸发器出来的蒸汽经回热器后被低压压缩机吸入，压缩到中间压力并与中间冷却器出来的干饱和蒸汽在管路中进行混合，使从低压级压缩机排出的过热蒸汽被冷却后再进入高压级压缩机，经压缩到冷凝压力并进入冷凝器，冷凝后的高压制冷剂液体进入了中间冷却器的蛇形盘管进行再冷却，然后进入回热器与从蒸发器出来的低温低压蒸汽进行热交换，使从中间冷却器蛇形盘管中出来的过冷液体再一次得到冷却，最后经膨胀阀进入蒸发器吸热蒸发。324冷间冷却方式的确定按照蒸发管装置的方式,冷间的冷却方式可分直接冷却和间接冷却两种。本冷库冷间的冷却方式采用直接冷却方式。325确定供液方式在直接冷却系统中，供液方式分为直接膨胀供液、重力供液和氨泵供液三种。（1）直接膨胀供液它是借冷凝压力与蒸发压力之差经节流阀，直接向冷分配装置供液。其特点是系统简单；但因无分离装置，节流后的制冷剂是两相流，影响传热效能。（2）重力供液系统它是借低压氨液本身的重力进行供液。氨液在蒸发器中被汽化后，再进入氨液分离器，将其中的液滴分离出去，重新进入压缩机。为了满足供液所需的静液柱，氨液分离器液面需高于冷分配设备最高点052米。重力供液制冷系统的优点利用氨液分离器将节流生成的闪发气体分离出来，有利于提高冷分配设备的传热效能。同一蒸发温度的冷分配设备可以使用一个膨胀阀和氨液分离器，节省膨胀阀。供液中有氨液分离器的缓冲作用，因而容易实现正常工况的操作调节。重力供液制冷系统的缺点氨液在较小压差下流动，放热系数小，蒸发器的换热强度较低。用一个氨液分离器向多个同层库房供液时，因为冷却设备阻力较大，制冷剂有再汽化的可能，如供液管路长短不一，供液不均。在热负荷变化较大或供液距离较长时，还需要在机房内设氨液分离器。目前，我国不少中小型冷藏库仍采用这种供液方式。（3）氨泵供液方式这种供液系统是利用氨泵向蒸发器输送低温（低压）氨液。其组成与工作过程与重力供液方式基本相同高压氨液经节流后进入低压循环桶，在循环桶内将闪发气体和液体分离，气液体被氨泵吸入后送入蒸发器，蒸发器中产生的蒸汽和蒸发的氨液一起回到低压循环桶再次被分离。氨泵供液系统的优点是依靠氨泵的机械作用输液，进液压力较高，即使暂时配液不均，仍保证结霜均匀。氨液在蒸发排管内被迫流动，且循环量大，传热效果好，不易积油，不产生过热，蒸发温度稳定，不易击缸。操作简单，便于集中控制实现系统的自动化。其缺点是设备费用动力消耗较高，大中型冷藏库采用这种供液方式。326冷库供冷方式的确定冷库的供冷方式一般有两种形式集中式供冷和分散式供冷。中小型冷库，制冷工质为氟利昂的，一般采用分散式供冷，而制冷工质为氨的大中型冷库则采用集中式系统。本冷库则采用集中式供冷方式。327冷间冷却设备融霜方式的确定当库内冷却设备使用一段时间以后，管壁外表面就会有霜层出现。当霜层厚度达到与管壁厚度相同时，霜层的热阻要比钢管的热阻大很多。这样就会直接影响到冷却设备传热。尤其是冷风机的肋片管，当结有霜层时，不但热阻增大，而且空气的流动阻力也增加，严重时会导致无风送出。因此，必须定期及时地将冷却排管表面的霜层除掉。1热氨融霜。它是利用压缩机排出的具有较高温度的过热氨蒸气，经过油分离器后，进入蒸发器排管内加热，以融化管壁表面的霜层。当油分离器设在室外，离机房较远时，可在机房内另设专供融霜用的油分离器，保证在冬季融霜所需的热氨温度。这种融霜方式，系统简单，便于操作管理，还可同时冲掉排管内的积油，融霜后排回的液体排入排液桶或直接排回低压循环桶。其缺点是融霜时间较长，影响库温。这种融霜方式适用于冷却排管。2水融霜。它是通过淋水装置向冷风机排管表面淋水，霜层吸收水流带来的热量融化。融霜水和霜层融化水从排水管排走。这种融霜方式效率高，库温波动小，操作比较简单，容易实现自动控制。其缺点是融霜水处理不好，对冷库建筑危害很大。这种融霜方式适用于上进下出供液的冷风机。3热氨和水结合融霜。它是利用热氨在管内加热，使冰霜与排管表面脱开，然后在管外壁用水淋，把冰霜冲掉，冲掉后停水，再通入热氨，利用其热量把排管表面烘干。这种融霜方式速度快、效果好，还能冲走蒸发器内的积油，但操作和自控程序较复杂。这种融霜方式适用于下进上出供液的冷风机。4电加热融霜。它是在冷风机内设置电加热器，通电加热融霜。这种融霜方式结构简单，但电耗增加，库温易波动。这种融霜方式一般用于小型冷库和冷藏汽车、冷藏火车等无水源供应的冷风机。综合以上各种融霜方式的优缺点考虑，冻结物冷藏间及冻结间的冷却排管和冷风机均采用热氨融霜的方法。33经济技术分析冷冻冷藏用制冷系统常用的制冷机型为活塞式制冷机和螺杆式制冷机，系统选配的冷凝器常为水冷式和蒸发式冷凝器，这些设备可组成多种制冷方案。经多方面分析，决定选用螺杆式制冷机和水冷立式冷凝器。活塞式压缩机是传统型容积式压缩机，目前使用最为广泛。活塞式压缩机有以下优点1温度范围广，效率高；2技术成熟可靠；3可适用于多种制冷剂；4用材简单，可用一般金属材料，加工容易，造价低；5系统装置简单，润滑容易，不需要排气装置；6采用多机头，高速多缸，性能可得到改善。螺式压缩机的优点1结构简单，紧凑，体积小，重量轻，无气阀等易换件，对湿行程不敏感，无活塞式压缩机的惯性冲击，运行平稳，工作可靠，使用寿命长，适用于较高的转速，较高的压缩比。2无余隙容积和吸排气压力损失，因而在压缩比较大的情况下，还有较高的输气效率。3滑阀结构简单，可方便的进行无级能量调节和实现卸载起动。4采用喷油润滑，有较明显的冷却及密封作用，润滑效果好，排气温度低。出于以上原因，以及在大中型冷库应用中螺杆式压缩机已经很广泛，技术比较成熟，加上本冷库冷负荷较大，因此选用螺杆式压缩机。另外，在双级压缩制冷系统中，氨系统采用中间完全冷却循环，而氟利昂系统则采用中间不完全冷却循环。中间完全冷却是指低压级压缩机排出的气体被冷却成中间压力下的干饱和蒸气；中间不完全冷却是指低压级压缩机排出的气体的温度下降了，但未被冷却到中间压力下的干饱和蒸气，即高压级压缩机吸入的气体为过热蒸汽。为了使低压级压缩机的排气温度下降，满足高压级压缩机的吸入气体的条件，在双级压缩循环制冷系统中必须采用中间冷却器。本冷库制冷系统采用氨作为制冷剂，所以采用中间完全冷却循环。在各蒸发回路中，宜采用双级压缩，在双级压缩循环中采用的压缩机，可以是单机双级压缩机，或者选择两台（或多台）压缩机组合成双级压缩。单机双级压缩机是在同一台制冷压缩机中进行双级压缩，它具有占地面积小、系统管道简单、操作管理方便、施工中气短等优点，用于大、中型冷库中。缺点是不能根据工作条件变化灵活调整，而且压缩机的高压级与低压级气缸的容积比只有1/2或1/3两种，在设