上海市某食品冷藏库制冷系统设计

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臧库制冷系统的设计。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各。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

TheDesignofTheRefrigerationSystemof

FrozenFoodStore

Abstract

Thegraduationdesignisadesignoftherefrigerationsystemofthefrozenfoodin

Shanghai.Ihemaintaskistofinishthesystemdesignoftherefrigerationstationand

refrigeratingroom.Inthedesign,therefrigerationcompressor,thecoolingequipment

andtheauxiliaryequipmentarechosenbycalculatingtheloadofeveryrefrigeration

roomofthecoldstoreanddeterminingtheprogramoftherefrigeration.Beforechoosing

thesystemequipment.wehavemadetheeconomicandtechnicalanalysisforthe

refrigerationsystem.Afterconsideringeveryaspect,two-stagecompression,andusing

ammoniapumptosupplytherefrigeratorareestablished.Atlast,theorganizationofair

flow,thearrangementandtheinsulationofpipes,andtheautomaticcontrolisanalyzed

andillustratedsimply.

Keywords:two-stagecompression;usingammoniapumptosupplytherefrigerator;

therefrigerationsystem;medialcooling.

目录

目录............................................................................I

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1.1工程概况................................................................1

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1.1.2各冷间热工计算........................................................2

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1.2气象资料....................................................................4

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2.1冷库围护结构传热量J.......................................................5

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2.1.2库房各冷间围护结构传热量。।..........................................7

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2.2.1计算基础资料.....................................................9

2.2.2各冷间货物放热量Q2.................................................................................................10

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2.4电机运行热当量Q...................................................................................................................11

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2.4.2各冷间电机运行热当量O4..........................................................................................12

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2.5.1计算基础资料.....................................................12

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2.6冷却设备负荷和机械负荷......................................................14

2.6.1各冷间计算冷负荷Q汇总...............................................14

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2.6.1各冷间机械负荷0汇总.................................................15

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3.1制冷系统方案的依据、原则及内容............................................17

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3.1.2制冷系统方案的原则...................................................17

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3.2确定制冷系统方案...........................................................17

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3.2.2确定制冷系统蒸发温度回路.............................................19

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3.2.4冷间冷却方式的确定..................................................21

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3.2.6冷库供冷方式的确定：................................................22

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3.3经济技术分析...............................................................23

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4.1压缩机的选型计算......................................................25

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4.1.2制冷压缩机的选型.....................................................26

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4.2.1冷凝器的作用.........................................................30

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4.3冷却设备选型计算...........................................................31

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4.3.2选型计算.............................................................32

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4.4.1中间冷却器的作用.................................................33

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4.5氨泵选型计算...............................................................35

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4.5.2选型计算.............................................................35

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4.6.1低压循环贮液桶的作用............................................36

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4.7油分离器选型计算...........................................................38

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4.7.2选型计算.............................................................38

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4.8.1高压贮液器的作用.................................................39

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4.9空气分离器选型.............................................................40

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4.9.2空气分离器的选型.....................................................40

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4.10.1集油器的作用....................................................40

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4.11冷却塔的选择计算..........................................................41

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4.13冷却水池选型..............................................................42

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4.15紧急泄氨器选型............................................................42

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第5章冷间制冷工艺设计...........................................................44

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5.2冷间的制冷工艺设计.........................................................44

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6.1系统管道和阀门的设计要求..............................................46

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6.3系统管径的确定.............................................................46

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6.3.2氨排气管管径的确定..................................................47

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6.3.4低压循环贮液桶到分配站之间氨液管道管径的确定.......................47

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6.3.6辅助管道管径的确定..................................................47

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6.5对制冷工艺管道布置要求....................................................48

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6.5.2氨管道的布置要求：..................................................48

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7.1冷间温度控制..........................................................49

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第8章制冷系统的试压试漏及管道保温..............................................51

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8.1.1系统试压.............................................................51

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8.1.3系统氨试漏...........................................................52

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第九章结论.......................................................................55

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参考文献........................................................................57

第1章工程概况及原始材料

1.1工程概况

该工程为上海市10581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1-1所示：

56789

ipono

■——&

■B9B9S8电

冻结间4冻结间3冻结间2冻结间1

,G—©

■SKK■1■S

二一C'~©

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间

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图17冷藏库建筑平面图

1.1.1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1-1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90%〜95%,温度-23C。

冻结物冷藏间（存放冻结后的鱼虾）：相对湿度90%〜95%,温度-20C。

该冷库分为两个蒸发回路，蒸发温度分别为-33℃和-30℃。

1.1.2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:

(1-1)

1000

式中：G一—冷库计算吨位（t）；

V——冷藏间的公称容积（n?）；

p----食品的计算密度（kg/m3）；

（P一一冷藏间的容积利用系数；

1000---------吨换算成千克的数值（kg/t）o

①本工程冻结物冷藏间的设计室温为-20C,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300m2o

②根据《冷库制冷设计手册》表3-4可以查得冻鱼的密度为p=470kg/n?。

③根据《冷库制冷设计手册》表3-5可查得冷臧间容积利用系数0=0.5。

由公式（1・1）可算出该冷库冻结物冷藏间的冷藏吨位为：

厂300x470x0.5..

CJ——J32.3,

1000

所以冻结物冷藏间的总库容为352.5x3=1057.5/,即总库容为1058to具体尺寸

见图l-lo

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3-3可知，存放鱼虾的

冻结间的吊轨为人工推动，轨距为1000-1100mm,轨面高度为2100〜2300mm,

本冷库取吊轨轨距为1000mm,轨面高度为2200mmo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3-1可知，冻结间生产能力的计算公式为

(1-2)

10001000T

式中：G——冻结间每日冷加工能力（t）；

I——吊轨有效总长度（m）；

g---吊轨单位长度净载货量(kg/m)；

H一一每日冻结的周转次数；

T——冻结一周转的时间(h)；

24——每日小时数(h)；

1000-----吨换算成千克的数值(kg/t)o

a)冻结间1、2存放虾

①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。

②存放虾时g=270kg/nio

③根据《冷藏库设计》中表0-1可知，存放虾的冻结间的冻结时间为8h。

则由式(1-2)得，

四空，马=97.2"d,

10008

所以冻结间1、2每间生产能力为97l/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：

①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/二120m。

②存放冻鱼时g=540kg/m(20kg盘装)。

③根据《冷藏库设计》中表0-1可知，存放冻鱼的冻结间的冻结时间为l()h。

则由式(1-2)得,

I20x52°x24=7776〃d

100020

所以冻结间3的生产能力为78t/do

冻结间4：

①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。

②其他数据与冻结间相同。

则

15x10x54024

G\二=97.2〃d,

100020

所以冻结间4的生产能力为97t/dn

综上所述，本冷库冻结间的总生产能力为:

G'=2G'I,/+G\•7+G*=2x97+78+97=369r/r/。

1.1.3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28n)X12.8m,面积为358.4，/。分为机器间、设备间、水泵房、

配电室、值班室。其口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淤、冷凝

器布置在室外。

1.2气象资料

上海地区的气象资料如下：

★地理位置:北纬30°10\东经121。26',海拔4.5m

★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30.4℃

★夏季室外平均每年不保证50小时湿球温度28.2℃

★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。2、通风换

气冷负荷。3、电机运行热当量。4以及操作管理冷负荷。5。其中，因为本隹生产货

物为冻鱼，又无操作工人长期停留的冷间，所以Q可以忽略不计。所以冷库的制

冷负荷为：

。=2+0+。4+。5(2-1)

2.1冷库围护结构传热量0

2.1.1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：

Q1=KF.(2-2)

其中

式中：K——围护结构传热系数，单位W/(〃Z2-K)；

F——围护结构传热面积，单位〃/；

。一一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,

热特性指标以及库房特性查取；

tw,tn——室外(内)计算温度，℃；

凡)——围护结构总热阻，"J.K/W；

%，%——围护结构内外表面放热系数，W/(m2K)；

心——围护结构各层材料厚度，叱

4——围护结构各层材料传热系数，W/(”K)o

2)冷库围护结构构造及其(结构见围护结构构造图)

a.地面

各层结构如下：

(1)100mm厚钢筋混凝土,导热系数4=1.330K)

(2)10mm厚油毡一层,导热系数4=0.174W/(〃「K)

(3)0.2mm聚乙烯薄膜隔汽一层，2=0.047W/(〃z・K)

(4)200mm厚聚苯板分两层，下层100mm厚，上层100mm厚，2=0.04W/(/«-K)

(5)0.2mm聚乙烯薄膜隔汽一层，4二0.047W/(%K)

(6)20mm厚水泥砂浆，2=0.872VV/(/??•AT)

(7)100mm厚钢筋混凝土,2=1.33W/(mK)

JOO100.22000.220100

Ey=0.001(--------1-----------d------+---------1--------+)=5.239

1.330.1740.0470.040.0470.872L33

b.屋面

各层结构如下

(l)6mmSBS防水卷材,2=0.37W/(”K)

(2)20mm水泥砂浆,2=0.872W/(mK)

(3)150mm厚钢筋混凝土,2=1.33WI(mK)

(4)3mm素水泥浆一道，2=0.30

(5)0.2mm聚乙烯薄膜隔汽一层，4=0.047W/(mK)

(6)200mm厚聚氨酯隔热一层,4=0.027W!(mK)

(7)20mm水泥砂浆,2=0.872W/(mK)

Z^=().(X)162015032000.220、

-----+-------H--------+--------F---------+----------H------------)=7.589

40.370.8721.330.30.0270.0470.872

c.外墙

各层结构如下

(1)20mm水泥砂浆,2=0.872W/(mK)

(2)370mm厚砖墙,2=0.87W/(“K)

(3)20mm水泥砂浆,2=0.872W/("K)

(4)0.2mm聚乙烯薄膜隔汽一层，2=0.047VV/(//?-AT)

(5)150mm厚硬质聚氨酯泡沫塑料隔热一层,2=0.031

1^=0.001.(生+幽+工+卫+型

)=5.310

40.8720.870.8720.0470.031

d.内隔热墙

各层结构如下

(l)20mm水泥砂浆,2二0.872W/(mK)

(2)370mm厚砖墙,1=0.87W/(mK)

(3)20mm水泥砂浆，『.872W/(mK)

(4)0.2mm聚乙烯薄膜隔汽一层，2=0.047W/(/〃・K)

(5)70mni厚硬质聚氨酯泡沫塑料，々=0.031W/(〃?・K)

心

X一-s生+幽+二十.+S

4(x)l)=2.710

0.8720.870.8720.0470.031

2.1.2库房各冷间围护结构传热量0

1)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2-1所示:

表2-1：围护结构传热系数表

冷间名围护结a«an总热阻Ro传热系数K

E8/X

称构名称(W/m?Xk)(W/m2Xk)(m2Xk/W)(W/m-Xk)

外墙23.329.015.315.3870.18563

内墙11.6329.012.712.83050.35329

冻结间

地坪8.1429.015.2395.39630.185312

屋面23.329.017.5897.666390.130441

外墙23.38.0145.315.47770.182558

冻结物内墙11.638.0142.712.9207660.342376

冷藏间地坪8.148.0145.2395.486630.18226

屋面23.38.0147.5897.75670.128921

对总热阻进行校核：根据《冷库设计规范》公式4.4.7得:

b。-J)

Knin(2-3)

式中:——围护结构最小总热阻(m2・℃/W)；

tK一一围护结构高温侧的气温(C)；

td——围护结构低温侧的气温(℃)；

3一—围护结构高温侧空气的露点温度(℃)；

b一—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t产26.6℃

围护结构最小总热阻:

J

△min。。一”)x0.043(m2•℃/W)

30-26.1

各库房内的温度不同，将冻结间，冻结物冷臧间的库内温度td：-23℃,-20℃

依次带入上式得到各库房的最小热阻:

冻结间Rnin=0.67029(ml・℃/W)；

2

冻结物冷藏间：Rnln=0.6324(m•℃/W)0

而计算得到的各房间的热阻：

冻结间1：Ro.=跖=32.0542(肝・℃/W)；

冻结间2：KA2=KO3=29.49767(m1•*C/W)；

冻结物冷藏间:RO5=RO7=32.0542(m2•℃")；

冻结物冷藏间：口二29.49767(m2•℃/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储

各冷间围护结构传热量用Excel列表编入公式算出，如表2-2所示:

表2-2：各冷间围护结构传热量储

冷间名称围护结

温差修温差

维护结宽(高)面积传热系数构冷负

冷长(m)正系数tw-tn

编号构名称(m)F(nr)K(W/nrK)荷Q1

问a(C)

(W)

北外墙10.285.5356.880.185631.0553.4592.01

东外墙20.565.53113.760.185631.0553.41184.03

NO.I南外墙10.285.5356.880.185631.0553.4592.01

地坪20.5610.28211.360.1853120.653.41254.91

屋面20.5610.28211.360.1304411.253.41766.66

总计5389.63

冻北外墙105.5355.330.185631.0553.4575.89

结南外墙

间105.5355.330.185631.0553.4575.89

NO.2

地坪20.5610205.600.1853120.653.41220.73

屋面20.5610205.600.1304411.253.41718.54

总计4991.05

北外墙105.5355.330.185631.0553.4575.89

南外墙105.5355.330.185631.0553.4575.89

NO.3

地坪20.5610205.600.1853120.653.41220.73

屋面20.5610205.600.1304411.253.41718.54

总计4091.05

北外墙12.285.5367.950.185631.0553.4707.19

冻西外墙20.565.53113.760.185631.0553.41184.03

结NO.4南外墙12.285.5367.950.185631.0553.4707.19

间地坪20.5612.28252.480.1853120.653.41499.05

屋面20.5612.28252.480.1304411.253.42110.37

总计6207.84

北夕卜墙10.285.5356.880.1825581.0550.4549.51

东外墙30.565.53169.090.1825581.0550.41533.56

南外墙10.285.5356.880.1825581.0550.4549.51

冻NO.5

结地坪30.5610.28314.160.182260.650.41731.49

物

冷屋面30.5610.28314.160.1289211.250.42449.53

藏

间总计6913.59

北外墙105.5355.330.1825581.0550.4534.54

NO.6南外墙105.5355.330.1825581.0550.4534.54

地坪30.5610305.GO0.182260.650.41584.33

屋面30.5610305.600.1289211.250.42382.81

总计5136.22

北外墙10.285.5356.880.1825581.0550.4549.51

西外墙30.565.53169.090.1825581.0550.41533.56

NO.7南外墙10.285.5356.880.1825581.0550.4549.51

地坪30.5610.28314.160.182260.650.41731.49

屋面30.5610.28314.160.1289211.250.42449.53

总计6)13.59

注：根据《冷库设计规范》第6.1.7条，维护围护结构的传热面积Aw按照以下规

定计算：

⑴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；

⑵外墙的高度应自地坪的隔热层下表而往上计算，屋面应自隔热层上表而往

下计算。

冻结间NO.2和NO.3的冷负荷相同；冻结物冷藏间NO.5和NO.7冷负荷相同。

2.2货物放热量2

2.2.1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。2包括四项内容，其计算公式为:

。2=02a+Qlh+Q2c+Q2d（2-4）

式中：Q”——货物放热量，（W）；

Q2h一一包装材料和运输工具放热量，（W）；

Q2C——食品冷加工过程的呼吸热，（W）；

Q2d一一食品冷藏过程的呼吸热，（W）o

由于本冷库用于生产鱼虾，所以0c和Q2d两项可以忽略不计，故只需要计算食

品放热量。2a以及包装材料和运输工具放热量40。则上述公式可以表示为：

02=02〃+圆=*[G（丁）+G3（2-5）

3.01&—尸I]

式中：G,---每日进货量，按G“的5%计算，（kg）；

Gn一一冻结物冷藏间的冷藏量（kg）；

T——货物冷却时间，（h）；

B一一货物包装材料或运输工具的重量系数；

分——包装材料或运输工具的比热容，（。/（必•&））；

小/2一—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

温时的温度，(°C)；

九、h2一一货物进入冷间初始温度、终止温度时的比焰，kj/kg；

———1kj/h换算成的数值。

3.63.6

二.计算基本参数

⑴冷间每口进货量G，(kg)：

冻结间1、2每天的生产能力均为GL=146000kg,

冻结间3每天的生产能力为G3=233000kg,

冻结间4每天的生产能力为G4=280000kg；

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352.53则冻结物冷藏间每间每日的进货量为：

G'56I7=1058000x0.05=52900kg

⑵根据《冷库设计规范》中5.1.14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T5C,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焰值分别为九"二300.8kj/kg,=14.2kj/kg,

力200c=2.5kj/kgo

⑶货物冷却时间T(h)：冻结间和冻结物冷藏间均为24h；

⑷鱼虾包装采用吊笼，查《制冷技术及其应用》中表13-13可知，冻结间，

重量系数R为0.6,冷藏间，重量系数E为0.1：

⑸包装材料或运输工具采用铁皮，查《制冷技术及其应用》中表1374可知,

其比热容备=0.42kJ/(kg•℃)；

(6)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6.1.12

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6.1.13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臧间的温度为-15℃。同样，由第

6.1.12条可知，运输工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7-8月份，查《冷库设计规范》中表6.1.12可知，温度

修正系数为1.0,所以运输工具进入冷间的温度为30.4℃。

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℃。

2.2.2各冷间货物放热量乌

将货物热流量0的公式编入Excel表中计算得出。2值，如表2-3所示:

表2-3：各冷间货物放热量Q2

冷间名称冻结间冻结物冷藏问总计

房间号NO.1、NO.2NO.3NO.4NO.5、NO.6、NO.7

每日进货量(kg)970007800097000352500

货物进库熔值hNkj/kg)300.8300.8300.814.2

货物出库焙值h2(kj/kg)14.214.214.22.5

时间T(h)24242424

包装材料重量系数B0.60.60.60.1

包装材料或运输工具的比

0.420.420.420.42

热容Cb(kj/kg℃)

包装材料进库温度(℃)151515-15

运输工具进库温度30.430.430.430.4

包装材料或运输工具出库

-15-15-15-20

温度t2(℃)

货物热流量Q式W)330249.07265561.093S0249.073643.751264239.55

2.3通风换气冷负荷4

因为本库生产货物为冻鱼虾，乂无操作工人长期停留操作的冷间，故以忽略。

2.4电机运行热当量

2.4.1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：

0=ZN・Upxl()3(2-6)

式中：N——电动机额定功率，kw

€一—热转化系数，因电动机在库内，故取值1

p——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，p=0.33；

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DJ-25/300型

冷风机，电动机共36台，每台冷风机电机功率N=3X2200=6600W；所以每间冻结问

电机总功率为6600X12=79200W；冻结间3选10台DJ-25/300型冷风机，电动机共

30台，每台冷风机电机功率N=3X2200=6600W；所以每间冻结间电机总功率为6600

X10=66000W

2.4.2各冷间电机运行热当量Q

将求电机运行热当量。4的公式编入Excel表中计算得出Q4值，如表2-4所示:

表2-4：各冷间电机运行热当量Q

冷间名称

电机功率热能转化运转时间电机运行热

电机用

冷间编号N(KW)系数系数当量Q4(W)

途

NO.1、NO.2、

冷风机79.21179200

NO.4

冻结间

NO.3冷风机66.0