水果冷藏库冷库课程设计

PAGEPAGE21课程设计设计题目烟台300t装配式水果冷藏库目录1、冷库的概况 1.1、冷库的用途、规模情况 1.2、冷库的气象资料 1.3、冷库的平面布置图 2.制冷系统设计方案概述 2.1、设计原则 2.2、制冷系统流程 2.3、制冷系统方案内容 2.4、机房布置方案 2.5、库房特征 3、设计计算书 3.1、设计依据 3.2、制冷负荷计算 3.2.1、设计参数 3.2.2、冷间内各项冷负荷计算 3.2.3、库房冷却设备负荷Qq 3.2.4、机械负荷Qj 3.3、制冷机器设备的选型计算 3.3.1、制冷循环参数的确定 3.3.2、制冷压缩机的选型计算 3.3.3、冷却水系统的选型计算 3.3.4、冷却设备的选型计算 3.3.5、节流阀的选型计算 3.3.6、辅助设备的选型计算 3.4制冷管道设计计算 3.4.1、管径的选择 3.4.2、管材的选用 3.4.3、管道的伸缩和补偿 3.4.4、管道的隔热 4、参考文献 1、冷库的概况1.1、冷库的用途、规模情况该冷库位于烟台市，冷库仅有冷却物冷藏间，容量分别为300t，主要用于冷藏苹果。1.2、冷库的气象资料：库址站台位置夏季空调室外计算干球温度室外计算相对湿度室外计算焓值室外风速大气压力东经北纬烟台121°24’37°32’29.℃81%88.51kJ/kg0.5102.125kpa1.3、冷库的平面布置图该冷库的冷藏吨位为300吨，则冷却物冷藏间就有1间，则每间的冷藏量为300吨（1）冷间的面积计算根据公式：式中：G—各冷库计算吨位（t）； V1—各冷藏间的公称体积（m3）；η—冷藏间的容积利用系数；s—食品的计算密度（kg/m3）根据《制冷装置设计》表2-1-4查得水果的密度（箱装）为s=300kg/m3，其中η=0.8。根据上式得，公称容积：冷库高度的确定：净高为4.8m，堆码高度为3.5m。则冷却物冷藏间有效使用面积为1250/3.5=357.2㎡，）则净长和净宽分别为20m和17.86m；（2）、冷库的平面布置图2.制冷系统设计方案概述2.1、设计原则（1）满足食品冷加工工艺要求；（2）系统要运行可靠，操作管理方便，有安全保障；（3）系统应优先采用新设备、新工艺及新技术；（4）要考虑经济性。2.2、制冷系统流程双级压缩：蒸发器出口→回汽调节站→气液分离设备→低压级压缩机→低压级油分离器→中间冷却器→高压级压缩机→油分离器→冷凝器→贮液桶→中冷器→高压液体调节站→节流阀→低循桶→氨泵→低压液体调节站→蒸发器进口→蒸发器出口单级压缩：蒸发器出口→回汽调节站→气液分离设备→低压循环桶→单级压缩机→油分离器→冷凝器→高压贮液器→高压液体调节站→节流阀→低压循环桶→氨泵→低压液体调节站→蒸发器进口→蒸发器出口2.3、制冷系统方案内容（1）采用制冷系统：单级氨制冷系统；（2）蒸发温度回路：冷藏间采用—10℃回路，（3）供液方式：氨泵供液；（4）融霜方式：冷藏间采用干式冷风机，故采用热氨融霜方式；（5）自控内容：制冷系统的安全保护；局部回路的自控（液泵、冷藏间回路）；压缩机指令开停机，库房内的冷却设备在机房的遥控和库温遥测；（6）冷间冷却方式：直接冷却方式。2.4、机房布置方案机房分成机器间和设备间两部分。制冷压缩机安装在机房内，仪表盘应面向主要操作通道；油分离器可随压缩机安装；冷凝器安装在室外离机房出入门较近的地方；高压贮液器布置在室外靠近冷凝器，且安装高度应与冷凝器配合，保证液体自流进入；油分离器应根据冷凝器和高压贮液器的标高来布置；总调节站设在机器间便于观察、操作的地方；液氨分离器设在机房之上；低压循环桶设在设备间利用金属固定的平台上；氨泵布置在低压循环桶的下面近处；其余设备均按照有关资料的要求布置。2.5、库房特征（1）库房温湿度条件：冷藏间温度为0℃，相对湿度为85%；（2）冷却设备及气流组织：冷藏间采用干式冷风机配均匀送风道，送风道由水平送风主管和喷嘴组成3、设计计算书3.1、设计依据依据《冷库制冷设计手册》和依据《冷库设计规范》，按照设计要求（基础资料、设计参数、各库房冷藏容量、冷加工能力、平面布置图等）对整个制冷系统进行设计计算。设计内容包括制冷负荷计算、制冷压缩机的选型、辅助设备的选型、冷却设备、管径的选择及安全保护等。3.2、制冷负荷计算3.2.1、设计参数冷间室外计算温度tw夏季通风室外设计计算温度冷间设计温度tn冷间设计相对湿度冷间进库温度冷间出库温度冷间冷加工时间τ冷藏间29℃27℃0℃90%14.5℃0℃24h3.2.2、冷间内各项冷负荷计算（1）维护结构传入热Q1根据公式：式中K—维护结构传热系数，单位W/㎡·K； F—维护结构传热面积，㎡；a—维护结构两侧温差修正系数，查《制冷装置设计》表2-2-2可得；tw—维护结构外侧计算温度℃，当计算外墙、顶棚时，按规定值取；当计算内墙地坪时，按邻室温度规定值取；tn—冷间设计温度℃。（2）、货物放热量Q2式中Q2a—食品放热量；Q2b—食品包装材料和承载工具的热量；Q2c—食品冷加工过程的呼吸热；Q2d—食品冷藏过程中的呼吸热；G′—冷间每天进货量（kg）；G′=1200*1000*8%=96000kgh1、h2—货物进出冷间的焓值kJ/kg；τ—货物冷加工时间，s；B—货物包装材料和运载工具的重量系数；Cb—包装材料或运载工具的比热，kJ/kg·K；t1—包装材料或运载工具进入冷间时的温度，℃；t2—包装材料或运载工具在冷间内降温终止时的温度一般为库房设计温度，℃；q1、q2—鲜果冷却初始、终止温度时的呼吸热，W/kg；Gn—冷却物冷藏间的冷藏量，kg。G′=1200*1000*8%=96000kg冷间货物放热量Q2冷间G′h1h2τBCbt1t2q1q2GnQ2冷藏间24000326.6271.9864000.251.5114.5046.41030000020518（3）通风换气冷负荷Q3式中：hn，hw—室内外空气的焓值，kJ/kg；n—每日换气次数，取2次；V—冷间内的净容积，m3；ρn—冷间内空气密度，kg/m3。通风换气冷负荷Q3冷间hnhwnVρnQ3冷藏间8.02135.253212501.2931019（4）电机运行热当量Q4式中：Ni—各电动机的额定功率，kW；ξi—各热转化系数，取1；ρi—各电机运转时间系数，取1。假设冷间的单位制冷负荷为115W/t，则单个冷间Qq假设=115Gn=115×300=34500W，冷风机的蒸发面积为：选用大连冷冻机生产的KLL-250型落地式氨空气冷却器，蒸发面积为256平方米，该风机配用两台电动机，每台机功率为2.2KW，共4.4kW，那么冷间电动机耗冷量的计算结果见表：电机运行热当量Q4冷间Ni（kW）ξiρiQ4冷藏间4.4114400各冷间冷却设备负荷Qq汇总表冷间Q1Q2Q3Q4Q5QqQ假设冷藏间8231.22051810194400102535193.234500经校验，各冷间假设的冷却设备负荷Qq假设与实际计算得出的冷却设备负荷Qq的误差为2%＜10%，说明选用的冷风机合理。（5）操作管理冷负荷Q5式中：qd—冷间每平方米地板面积照明热量，W/㎡；F—冷间地板面积，㎡；V—冷间内净容积，m3；n—每日开门时引起换气次数；hn，hw—室内外空气的焓值，kJ/kg；M—空气幕修正系数；rn—冷间内空气容重,kg/m3。nr—操作人员数量；qr—每个操作人员每秒的放热量。操作管理冷负荷Q5冷间qdFVnhnhwMrnnrqrQ5冷藏间2357.212501.358.02135.2530.50.773328010253.2.3、库房冷却设备负荷Qq式中，P—冷却物冷藏间取1。各冷间冷却设备负荷Qq汇总表冷间Q1Q2Q3Q4Q5QqQ假设冷藏间8231.22051810194400102535193.2345003.2.4、机械负荷Qj式中：R—制冷装置管道和设备等冷量损耗补偿系数，取1.07；n1k—维护结构传热量的季节修正系数，取1.00；n2k—机械负荷折减系数，冷却物冷藏间取0.6；n3k—同期换气次数，取0.8；n4k—冷间电动设备的同期运转系数，冷却物冷藏间和取1；n5k—冷间同期操作系数，冷却物冷藏间取1；机械负荷Qj冷间n1Q1n2Q2n3Q3n4Q4n5Q5R∑∑nikQikQj冷藏间8231.212311815.2440010251.0726782.428657.23.3、制冷机器设备的选型计算整个冷库的耗冷量计算以后，便可按机器总负荷进行选择制冷压缩机及所配用的设备。按这个冷库的设计条件，确定冷凝温度，氨液冷凝后的再冷温度以及制冷压缩机循环的级数，然后进行计算。3.3.1、制冷循环参数的确定（1）蒸发温度tz的确定由于蒸发器是直接布置在库房的，一般比库温低8～10℃，故冷却物冷藏间取-10℃；（2）冷凝温度tl的确定根据烟台地区的水文地质条件及气象条件，采用冷却水循环冷却。冷凝器的进水温度ts1=ts+△=25.9+3=28.9℃（其中ts为室外空气湿球温度，△为冷却塔的冷幅高），冷凝器的出水温度为ts2=ts1+2=28.9+2=30.9℃（立式冷凝器）式中△tm—对数平均温差，取值范围为4～6℃，取4℃。由此计算出冷凝温度为34℃。（3）吸入温度tx的确定对氨泵供液系统，设计工况的吸入温度冷藏间tx为-7℃；（4）过冷温度tg的确定冷却物冷藏间的过冷度tg为3℃；（5）制冷循环压缩机的级数确定这个冷库要求冷却物冷藏间的温度为0℃，蒸发温度为-10℃；当冷凝温度为34℃时，相应的冷凝压力为Pl=13121Kpa，当冷却物冷藏间蒸发温度为-10℃时，相应的蒸发压力为Pz=2908Kpa；按照冷凝压力和蒸发压力的比值考虑:冷却物冷藏间：==4.51＜8，故宜采用单级压缩制冷循环；3.3.2、制冷压缩机的选型计算（a）单级压缩机的选型：如图1，取过冷度3℃，节流前氨液的温度tg=31℃。根据《制冷装置设计》附录4查得有关参数：h0=343.757kJ/kg；h1=1456.849kJ/kg；v1=0.4237m3/kg；h2=1678.042kJ/kg；h3=h4=343.757kJ/kg；h2′=362.91kJ/kg，λ=0.74 单位制冷量：=1456.849-343.757=1113.1kJ/kg制冷剂质量流量：=0.026kg/ss（b）查看压缩机产品目录，选用一台烟台冷冻机厂生产的2AV-10单级活塞式制冷压缩机，其性能参数如下：压缩机的型号蒸发温度（℃）冷凝温度（℃）标准工况制冷量（kcal/h）转速（r/min）理论排气量（m3/h）功率（kW）2AV-105～-30≤402500096063.515（c）校核a、制冷量的校核实际制冷量：式中∑Gc—制冷剂实际总流量，kg/s；；其中，∑Vp—选用压缩机理论总输气量，m3/s。3.3.3、冷却水系统的选型计算（1）冷凝器的选型计算①冷凝器的热负荷计算单级压缩循环（见图1）Ql=0.026×（1678.042-343.757）=34.7kw式中：G—制冷剂质量流量，h2，h3—单级循环冷凝器进出口制冷剂的焓值，kJ/kg；②冷凝器面积计算式中：F—冷凝器传热面积，㎡；K—冷凝器传热系数，kW/㎡；△tm—对数平均温差，取值范围为4～6℃；qf—冷凝器单位面积热负荷，kW/㎡，取3.4kW/㎡。③选用大连冷冻机厂的冷凝器WN-20一台，其技术参数如下：型号换热面积（㎡）壳体直径（mm）高（mm）重量（kg）WN-2020560210010803.3.4、节流阀的选型计算（1）流量计算冷藏间：（2）通道截面积计算冷藏间：代入公式，有式中G—流经节流阀的制冷剂流量，kg/s；A—通道截面积，㎡；ρl—节流阀前液体的密度，取594kg/m3；△Pv—节流前后的压差，Pa；CD—流量系数，取0.35。（3）节流阀的的选型冷藏间选用1型号为DL21W-40TP节流阀，其技术参数如下：型号公称通径mm适用温度（℃）公称压力（MPa）重量（kg）DL21W-40T2-240-8041.233.3.5、辅助设备的选型计算（1）油分离器的选型计算式中ｖp，ｖpg—压缩机排气口制冷剂蒸汽的比容，m3/kg；G，Gg—制冷剂流量，Kg/s；ω—油分离器内气体流速，取0.15m/s。选用YF-40（大冷）一台，其技术参数如下：型号容器类别外形尺寸（mm）重量（kg）壳体直径高YF-40S2-227398485（2）贮液器的选型计算式中υ′—冷凝温度下液态制冷剂的比容，m3/kg；∑G—制冷系统制冷剂总循环量，kg/s；0.7—贮液器的允许液体充满度；ψ—贮液器的容量系数，取0.5。选用大冷ZA-1.5一台，其技术参数如下：型号容积（m3）容器类别外形尺寸（mm）重量（kg）长通体直径高ZA-1.51.5T2-2300800680915（3）汽液分离器的选型计算-10℃蒸发回路：式中：G—通过气液分离器供液量，kg/s；ν—在该蒸发压力下气体制冷剂的比容，m3/kg；ω—气体制冷剂流速，取ω=0.5m/s。气液分离器桶身高度一般为桶身直径的3-4倍，即：Hef=3-4Ddf选用大连冷冻厂汽液分离器一台，其技术参数如下：回路型号筒体尺寸D（mm）主要尺寸（mm）重量kgLH-10℃AF-503252001405120（4）低压循环桶的选型计算①低压循环桶桶径计算冷藏回路：式中Vp—压缩机（双级压缩时指低压机）的理论输气量，m3/s；λ—压缩机（双级压缩时指低压机）的输气系数；ω—低压循环桶内气体流速，取0.5m/s；ξ—低压循环桶的面积系数，取1；n—低压循环桶气体进口个数，取1。下进上出供液系统；=0.68=0.00019（氨泵选型后算出）；=540秒。式中Vd—低压循环桶的容积，m3；Vq′—各冷间中，冷却设备注氨量最多的一间蒸发器总净容积，m3；Vh—回气管内净容积，m3；qb—一台氨泵的流量，m3/s；τb—氨泵由启动到液体制冷剂自蒸发器返回低压循环桶的时间，一般可采用540～720s。选用型号为DXZ-1.5的低压循环桶一台，其技术参数如下：型号容积m3容器类别外形尺寸（mm）重量（kg）壳体直径高DXZ-1.51.5CM-28003700710（5）氨泵的选型计算根据氨泵的流量进行氨泵的型号选择。冷藏回路：式中Qd—氨泵回路蒸发器负荷，kW；υ′—该蒸发温度下液体制冷剂的比容，m3/kg；qo—制冷剂单位质量制冷量，kJ/kg；β—氨泵的供液倍率，取3～4。由于选用1个低压循环桶，故氨泵也选用1台。冷藏间、冻藏间均选用32P-40A屏蔽泵，其技术参数如下：型号流量（m3/h）扬程（m）转速（r/min）效率%轴功率（kW）电机功率（kW）重量（kg）32P-40A2.8322850191.273.097（6）排液桶的选型计算式中Gz—注氨量最多的一间库房蒸发器的注氨量，kg；?υ′—在该蒸发温度下，液体制冷剂的比容，m3/kg；0.7—排液桶允许充满度。根据以上数据，可选用PYA-1型的排液桶一台，其中工作容积为1m3，可满足设计要求。型号容积（m3）D重量PYA-11716550（7）空气分离器的选型依据冷库的规模，冻藏回路选择大冷生产的KF-32空气分离器，参数如下表：型号公称直径mm换热面积m2L（mm）H（mm）重量kgKF-32320.4510809055（8）集油器的选型选用JY-150的集油器一台，其技术参数如下：型号容器类别外形尺寸（mm）重量（kg）壳体直径高JY-150TM-215940930（9）干燥器和过滤器的选型①氨干燥器的选型选用YG-32的氨干燥器一个，其技术参数如下：型号公称口径（mm）外形尺寸（mm）重量（kg）宽高YG-323218018514②氨气过滤器的选型选用QG-65的氨气过滤器一个，其技术参数如下：型号外形尺寸（mm）重量（kg）宽高QG-65450280553.4制冷管道设计计算3.4.1、管径的选择（1）回汽管管径的计算式中dn—管子内径，m；G—制冷剂流量，kg/s；ρ—氨气的密度，取2.69kg/m3；[ω]—制冷剂限定流速，取14m/s。选用管径为32mm的碳素钢管（2）管子的总阻力校核略3.4.2、管材的选用（1）材料①氨管采用A10碳素钢管；②冷凝器的冷却水采用镀锌钢管；③润滑油管采用A10碳素钢管。（2）壁厚式中P—计算压力，一般取试验压力的2/3或3/4，试验压力取1.2MPa；dn—管子内径，mm；[σ]—管子材料的许用应力，MPa；C—附加度，取1.5mm。回气管选用32mm×2.5mm的A10碳素钢管。3.4.3、管道的伸缩和补偿>31℃，所以需要热补偿。由于管道直管段不超过100m，故采用L形自然补偿方法。3.4.4、管道的隔热管道隔热层的最小厚度可按公式计算。式中t内—管道内制冷剂的温度，℃；t外—隔热层外表面周围空气的温度，℃；t表—隔热层表面温度，℃；λ2—隔热材料的导热系数，取0.047W/m·K；α2—管外侧隔热层外表面空气的放热系数，取8.141W/m2·K；d外—管子外径，m；D—包隔热层后的外径（D=d外+2δ），m；于是，隔热层的厚度为。其他需要保温的设备有低压循环桶、排液桶及其他低温管道。3.4.5冷风机风量的计算各房间的风量按qv=β·计算qv—冷风机的风量m3/h—库房冷却设备负荷Wβ—配风系数;冻结间采用β=0.9~1.1,冷却间、冷藏间采用β=0.5~0.6m3/w·h冷藏间风机风量计算:冷藏间qv=0.5×35.193×103=17597m3/h3.4.6冷藏间的冷分配布置1风管的管道计算库房实际总风量为17597m3/h，冷风机额定风量19560m3/h1.拟定风口平均流速6m/s设计每个风口流量为700m3/h则总共所需风口数个每两个风口间距为1.5m,则风道总长度为19.5m，孔口流量系数取μ=0.6每个出风口的面积大约为侧孔静压流速为侧孔应有静压按的原则设定,求出第一侧孔前管道断面1的截面面积A1设断面1处的空气流速则，取断面1动压断面1截面积D1=1.08m断面1气压2.计算1—2的阻力,再求出断面处的气管段1—2的摩擦阻力：已知风量L=17597m3/h，D1=1.08m查表得管径应取断面1、2的平均直径,得D2未知取近似的D1=1.08作为平均直径查得Rm1=0.202各管段尺寸计算表由《通风与空气调节工程》（主编-徐勇-机械工业出版社）附录L和附录M查表可得各管段