冷库设计-------参考.doc

目录
前言 3
一、设计基本资料 3
（一） 冷库的规格 3
（二） 库房的平面布置 3
（三） 气象、水文条件 4
（四） 库容量计算 4
二、库房冷负荷计算 4
（一） 冷库围护结构传热面引起的耗冷量 4
（二） 货物耗冷量 7
（三） 库门开启和通风换气耗冷量 8
（四） 电动机运转的耗冷量 9
（五） 运行管理的耗冷量 10
（六） 冷库总耗冷量的确定 10
三、设备选型与计算 11
（一） 压缩机的选型 11
（二） 冷凝器的选型 12
（三） 节流阀的选择 13
（四） 蒸发器的选择 13
（五） 其它辅助设备的选择 13
总结 14
参考文献 15
附录 …………………………………………………………………15
1.制冷系统原理图（A3图纸）一张………………………16
2.机房设备布置平面图（A3图纸）一张…………………17

前言
随着工农业生产的发展和人民生活需要的增长，人们对生活质量提出更多更高的要求，对于食品冷冻储藏的需求也日益提高，小型冷库结构在节约成本的基础上，能够满足人们的储藏需求。同时人们对于健康的要求也格外重视，饮食观念也日趋“绿色”，因此，冷冻鱼肉制品、反季蔬菜、保鲜水果颇受欢迎，冷库的需求量也随之增加。
冷库设计是结合食品冷藏的知识及当地气象条件人文环境，进行系统工程的完善化设计，对冷库的制冷系统的安装，设备的选型等进行全面深入的解析，使冷库的各项运行指标在符合要求的前提下尽量做到节能环保。随着科技现代化的发展根据本次课程设计的要求，在沈阳地区设计一个100t的冷库。经过我们对于资料的查找和对于知识的学习，设计课题如下。

一、设计基本资料
（一） 冷库的规格
1.低温冷藏间的容量为45t,冷间设计温度为-15℃，相对湿度为95％，
专门用于储藏鲜肉。
2.高温冷藏间的容量为：55t,设计温度为0～5℃，相对湿度为85%～
95%，专门用于储存鲜蛋、水果。
（二）库房的平面布置
1.该冷库有一个低温冷藏间，一个高温冷藏间；
2.房内净长、净宽在平面图上都已标出；
3.房内净高：5m；
4.屋顶为通风阁楼，地坪采用炉渣并埋设通风管道；
5.冷库冷藏间无隔热层；
6.库房维护结构构造见表（一）
（三）气象、水文条件
1.气象、水文条件
（1）气象
夏季空气调节日平均：tw=+28℃ 相对湿度：w=85%
（2）水温
按循环冷却水系统考虑，冷凝水进水温度+27℃，出水温度+30℃
2.设计条件
（3）冷凝温度：tk=25℃
（4）蒸发温度：t0=-33℃，t0=-10℃
（四） 库容量计算
1.冷藏容量：低温冷藏55t,高温冷藏50t。
2.库容量计算
（1）高温冷藏间1，NO1库
库内净面积：A=9×9.75=87.75㎡，库内净高：H=5m
公称容积：V=87.75×5=438.75m³，货物计算密度：ρ=330㎏/m
容积利用系数：0.4×0.8=0.32
冷藏吨位：G1=438.75×330×0.32/1000=46.33t，高温冷藏间的
吨位符合要求。
（2）低温冷藏间1，NO2库
库内净面积A=7×9.75=68.25㎡，库内净高5m，
公称容积V=68.25×5=341.25m³，货物计算密度：ρ=400㎏/m³，
容积利用系数0.4，
冷藏吨位：341.25×400×0.4/1000=54.6t,低温冷藏间符合要求。

二、库房冷负荷计算
（一）冷库维护结构传热面引起的换热计算
1、围护结构传热系数计算

（1）高温冷藏间
序号
结构层
厚度ð（m）
导热系数（λ）
热阻R=ð/λ
1
1：3水泥砂浆抹面
0.02
0.93
0.0215
2
混合砂浆砌砖墙
0.37
0.814
0.455
3
1：3水泥砂浆抹面
0.02
0.93
0.0215
4
硬质聚氨酯
0.1
0.031
3.226
5
1：3水泥砂浆抹面
0.03
0.93
0.0323
6
墙体表面空气热阻

αw=23
αn=18
Rw=0.044
Ra=0.056
7
总热阻ΣR

3.8563
8
传热系数K=1/ΣR

0.259

（2）低温冷藏间
序号
结构层
厚度ð（m）
导热系数（λ）
热阻R=ð/λ
1
1：3水泥砂浆抹面
0.02
0.93
0.0215
2
1：3水泥砂浆抹面
0.04
0.93
0.0455
3
1：3水泥砂浆抹面
0.02
0.93
0.0215
4
混合砂浆砌砖墙
0.37
0.814
3.226
5
硬质聚氨酯
0.15
0.031
0.0323
6
墙体表面空气热阻

αw=23
αn=12
Rw=0.044
Ra=0.083
7
总热阻ΣR

5.496
8
传热系数K=1/ΣR

0.182

（3）地坪
序号
结构层
厚度ð（m）
导热系数（λ）
热阻R=ð/λ
1
预制混凝土板
0.04
1.5119
0.0517
2
空气间层
0.2
0.93
0.0161
3
二毡三油防水层
0.01
0.142
0.0351
4
1:3水泥砂浆找平层
0.02
0.93
1.433
5
钢筋混凝土空心板
0.25
1.5468
0.056
6
1:3水泥砂浆抹面
0.02
0.93
0.0215
7
硬质聚氨酯
0.1
0.031
0.0661
8
表面空气热阻

αn=18
Rn=0.056
9
总热阻ΣR

3.8825
10
传热系数K=1/ΣR

0.2576

（4）屋顶

序号
结构层
厚度ð（m）
导热系数（λ）
热阻R=ð/λ
1
200号钢筋混凝土层
0.08
1.5468
0.0517
2
1:3水泥砂浆
0.02
0.93
0.0215
3
一毡二油防水层
0.005
0.142
0.0351
4
软木层
0.2
0.93
1.433
5
二毡三油隔汽层
0.01
0.179
0.056
6
1:3水泥砂浆找平层
0.02
0.93
0.0215
7
预制混凝土板
0.05
1.5119
0.033
8
粗砂垫层
0.45
0.5815
0.774
9
表面空气热阻

αw=23
αn=18

10
总热阻ΣR

3.9408
11
传热系数K=1/ΣR

0.254

2.耗冷量的计算

（1）冷库围护结构传热面引起的耗冷量Q1
先计算围护结构的面积再计算耗冷量，计算公式是：Q1=K·A·a·(tw-tn)
计算部位
长度
（m）
高度
（m）
面积
（m）
NO.1高温库
东墙
西墙
南墙
北墙
屋顶、地坪
合计

9.75
9.75
8
8
9.75

5
5
5
5
8

48.75
48.75
40
40
156
333.5
NO2.低温库
东墙
西墙
南墙
北墙
屋顶、地坪
合计

9.75
9.75
7
7
9.75

5
5
5
5
7
333.5
48.75
48.75
35
35
136.5
304

计算部位
计算公式：Q1=K·A·a·(tw-tn)
Q(W)
NO.1高温库
东墙
西墙
南墙
北墙
屋顶
地坪
合计

0.259×48.75×1.05×(28+0)
0.259×48.75×1.05×(28+0)
0.259×40×1.05×(28+0)
0.259×40×1.05×(28+0)
0.254×78×1.05×(28+0)
0.258×78×1.05×(28+0)

371.21
371.21
304.58
304.58
582.47
591.65
2525.7
NO2.低温库
东墙
西墙
南墙
北墙
屋顶
地坪
合计

0.182×48.75×1.05×(28+15)
0.182×48.75×1.05×(28+15)
0.182×35×1.05×(28+15)
0.182×35×1.05×(28+15)
0.254×68.25×1.05×(28+15)
0.258×68.25×1.05×(28+15)

400.59
400.59
287.61
287.61
782.70
795.02
2954.12
合计

5479.82

最后计算得到Q1=5479.82W.

（二）货物耗冷量Q2
食品在冷间内的放热与冷加工的方式有关。食品冷却加工是将食品的温度降低到接近食品冰点的过程，如鲜蛋、水果及蔬菜等。在冷却加工全过程中有的食品仅计算冷却热量，而水果、蔬菜等鲜活食品还要不断进行呼吸，所以除计算冷却热量外还要计算食品呼吸。
各种食品在不同温度下有不同的焓值。在工程设计中，利用冷加工前后食品的焓值差便可方便地计算出食品的制冷负荷。下面阐述在各种冷间中货物（包括食品和包装材料、运载工具等）热流量的计算方法。

货物冷却加工：
1.高温库
（1）鲜蛋：Q21=W(h1-h2)/3600τ
式中W——冷间每日进货量，kg/d；
h1——货物进入冷间初始温度时的焓值，kJ/kg；
h2——货物在冷间内终止降温时的焓值，kJ/kg；
τ——货物冷却时间，取设计冷加工时间，h。
鲜蛋的进货量按照总吨位的5％来计算为：W=46.33×1000×5％=2316.5kg；
按照货物进入冷间初始温度为28℃，查表得h1=325.8 kJ/kg；
按照货物进入冷间终止温度为0℃，查表得h2=237.2 kJ/kg；
τ取24h；
Q21=W(h1-h2)/3600τ=2375.5W

（2）水果：Q22= W(h1-h2)/3600τ+W(q1+q2)/2
式中：q1——货物冷却初始温度时的呼吸热，kJ/kg·s；
q2——货物冷却终止温度时的呼吸热，kJ/kg·s；
查表得到q1= 149W/kg，q2=19W/kg；
水果的进货量按照总吨位的5％来计算为：W=46.33×1000×5％=2316.5kg；
按照货物进入冷间初始温度为28℃，查表得h1=345.7 kJ/kg；
按照货物进入冷间终止温度为0℃，查表得h2=247 kJ/kg；
τ取24h；
Q22= W(h1-h2)/3600τ+W(q1+q2)/2=2840.87W；

2.低温库
低温库只用来储存猪肉。
Q23=W(h1-h2)/3600τ
式中：W——冷间每日进货量，kg/d；
h1——货物进入冷间初始温度时的焓值，kJ/kg；
h2——货物在冷间内终止降温时的焓值，kJ/kg；
τ——货物冷却时间，取设计冷加工时间，h。
猪肉的进货量按照总吨位的10％来计算为：W=54.6×1000×10％=5460kg；
按照货物进入冷间初始温度为28℃，查表得h1=296kJ/kg；
按照货物进入冷间终止温度为0℃，查表得h2=121 kJ/kg；
τ取24h；
Q23=W(h1-h2)/3600τ=11059 W
Q2 = Q21 + Q22+ Q23 =16275.37W

（三）库门开启和通风换气耗冷量
1.库门开启耗冷量
计算公式：Q3a=qmZNi
式中：qm——库门每开启一小时的耗冷量；
Z——库房使用系数；
Ni——各种条件系数。
高温冷藏间：Q3a=qmZNi=518×2×0.5=518W
低温冷藏间：Q3a=qmZNi=859×2×0.5=859W

2. 通风换气耗冷量

在冷却物冷藏间内，由于水果、蔬菜等活性食品在冷藏期内要不断进行“需氧呼吸”，在呼吸过程中吸收氧气放出二氧化碳、乙烯等气体和水分。那么，随着食品贮存时间的增长，则冷间内氧气逐渐减少，二氧化碳等气体和水分逐渐增多。此外，鲜蛋在贮藏过程中，也会产生化学变化，从蛋内排出二氧化碳，影响鲜蛋品质。因此，贮藏水果、蔬菜、鲜蛋等食品的冷藏间需要定期通风换气，以供食品呼吸及消除贮藏期中的异味。另外，兼作生产车间用的的冷间中，由于操作工人需要较长时间在冷间内工作，应按照现行国家标准《工业企业设计卫生标准》的要求更换新鲜空气，异保证工人呼吸之需。为了节省能源和减少库温波动，通风换气时间应在一天中气温合适的时候进行。

(1)通风换气耗冷量：
Q3b=( hw-hn)Gq/m=( hw-hn)3Vγn/m
式中hw 、hn——库外、库内空气焓值，kJ/kg；
m——每昼夜换气风机运转的时间，h；
Gq——该冷间要求的换气量，kg；计算方法为Gq =3Vγn；
γn——该库房的空气容重，kg/m³；
V——库房的容积；
3——每昼夜更换新鲜空气的次数，一般为1~3次，
此处取最大值。
查湿空气的压焓图得到hn=9.6 kJ/kg；hw=90 kJ/kg，运转时间为m为2h，空气的容重为1.293 kg/m³，库房的容积为438.75m³，计算可得：
Q3b=( hw-hn)Gq/m=( hw-hn)3Vγn/m=（90-9.6）×3×438.75×1.293/8/3.6=4751.17W

（2）冷藏间内操作工人需要更新空气引起的耗冷量：
Q’3b =20nγn( hw-hn)
式中——每小时供给每个工人的新鲜空气量，m³/h；
hw 、hn——库外、库内空气焓值，kJ/kg；
γn——该库房的空气容重，kg/m³。
计算得Q’3b =20nγn( hw-hn)=20×2×1.293×（90-9.6）/3.6=1155.08W
所以，库房开门和通风换气的耗冷量:
高温库：Q31= Q3a+ Q3b + Q’3b=6424.25W；
低温库：Q32= Q3a+ Q’3b=2014.08W.
Q3=Q31+Q32=8438.33W

(四)电动机运转耗冷量
有些电动设备在冷间的冷加工全过程中可以连续运转的（如冻结间内和冷却物冷藏物内的冷风机），故在计算电动机运转的热流量时，应根据不同情况按电动机的额定功率乘以安装系数、负荷系数、同期使用系数、热转化系数及低温下空气密度修正系数。

电动机运转耗冷量按下式计算：Q4 =ΣNηp
式中N——电动机额定功率，kW；
η——电动机热转化系数。电动机安装在库内时，η=1；
p——电动机运转时间系数。对冷风机配用的电动机取1，对冷间内
其他设备配用的电动机可按实际情况取用，一般可取p=1/3

低温库：采用搁架排管，选用FTLN05.6-2型号轴流式风机两台，计算电动机功率为：N1=1.1×2=6600W，p=1/3
N1ηp =6600×1/3=2200W

高温库：采用冻结间采用吊顶式冷风机，选用3台KLJ-300冷风机（3台），电动机功率为ΣN=3.3×3=9900W。
N2ηp=9900W
Q4= N1ηp+ N2ηp=2200+9900=12100W
（五）运行管理的耗冷量Q5
运行管理的耗冷量时指低温室内照明等电器设备以及操作人员所产生产生的热量而引起的耗冷量。

1.库房照明的耗冷量
按照冷藏库照明标准，库房内照明标准为3W/㎡，考虑到同期使用系数
为0.35，则库房单位地板由照明引起的耗冷量为1.1W/㎡。
因此，对于照明引起的耗冷量为：
Q5a=qaS
式中：S——冷间地板面积，㎡；
qa—— 单位冷间地板面积照明的热量引起的耗冷量，W。
计算得到低温库：Q5a1=qaS=1.1 ×68.25=75.08W
高温库：Q5a2=qaS=1.1 ×87.75=96.53W
Q5a=Q5a1+ Q5a2=171.61W

2. 库房操作人员的耗冷量：
Q5b=nqr
式中：n——库房内同期操作的人数
qr——每个操作工人单位时间内产生的热量，W。
Q5b=nqr=2×279 +2×383=1324W
运行管理的耗冷量Q5为：
Q5 = Q5a + Q5b =1495.61W

(六)冷库总耗冷量的确定
1.冷分配设备的总负荷
QS=P(Q1+Q2+Q3+Q4+Q5)
式中：P——安全系数，P=1.1~1.5。
QS=P(Q1+Q2+Q3+Q4+Q5)
=（5479.82+16275.37+8438.33+12100+1495.61）×1.2
=52547W

2.制冷压缩机的总负荷
QJ=[n1Q1+n2Q2+ n3 (Q3 – Qa) + n4 (Q4 + Qa + Q5 )]R=33850W
式中：n1——维护结构渗入热季节修正系数，宜取1；
n2——食品热折算系数，冻结物冷藏间取0.5~0.8；
n3——同期换气系数，宜取0.5~1.0；
n4——冷间操作热折算系数，对于2~4个库房的取0.5；
R——制冷装置和管道等冷损耗补偿系数，直接冷却系统R=1.07。

三、设备选型与计算
（一）压缩机的选型
整个库房的耗冷量计算完毕后，可按机器总负荷Qj进行制冷压缩机的选择。

1. 冷凝温度：
考虑循环水进入冷凝器的温度为+28℃，出水温度为+30℃，所以，可以确定冷凝温度为：
tk=(t进+t出)/2+4=33℃

2. 氨液的再冷温度：
一是氨液经中冷器蛇型管进行冷却，氨液再冷却温度较中间温度高3℃~5℃；一是氨液流进高压贮液器和供至膨胀阀的过程中，受环境温度影响自然降温比冷凝时的温度低3℃~5℃。

3.制冷循环的压缩级数：
①低温冷藏间的温度为-15℃，高温冷藏间的温度为0至5℃，设定蒸发温度与
库房温度的温度差为10℃，则蒸发温度为-25℃和-10℃,制冷剂为氨R717。

冷凝温度为+33℃，Pk=1.3MPa
蒸发温度为-25℃，P0=0.19Mpa
蒸发温度为-10℃，P0=0.28Mpa

热力性能指标计算
项目
计算公式
单位
计算值
单位质量制冷量
q0=h1-h4
kJ/kg
1100
单位容积制冷量
qv=q0/v1
kJ/m³
2200
单位指示功
ωi=h2-h1
kJ/kg
210
单位冷凝热
qk=h2-h3
kJ/kg
1310
制冷剂质量流量
qm=Q0/q0
kg/s
0.04

Pk/P0=1.3/0.19=6.84<8，Pk/P0=1.3/0.28=4.64<8
压缩比都小于8，应采用单级压缩循环。

4.最后确定制冷压缩机的型号
制冷压缩机的型号：410A70 即采用转速为960r/min缸径为100mm行程为70cm单级氨活塞式制冷系统压缩机，Qo=54.056kW。
△=（54.056-52.547）/52.547=2.9％符合

（二）冷凝器的选型
1.冷凝器热负荷Qk
Qk=QO+Pi=70.056Kw；
2.传热温差
=== 4.33℃
式中：t1、t2----冷却剂进、出口温度；
tk----冷凝温度。

冷凝水的流量为：M===4.3kg/s
蒸发式冷凝器的作用是=17.51㎡
所以最后选择卧式壳管式的冷凝器。 型号是WNA-32,传热面积为22㎡。
（三） 节流阀的选择
热力膨胀阀
选用热力膨胀阀容量应比蒸发器的实际热负荷大20%到30%；对不设冷却水量调节阀或冬季冷却水温较低的制冷系统，选择热力膨胀阀时，阀的容量应比蒸发器负荷大70%到80%，但最大不超过蒸发器热负荷的2倍；选择热力膨胀阀时，应计算出供液管路的压力降，以得出阀前后的压差。

（四）蒸发器的选择
在前确定蒸发温度时，已确定使用蒸发器。
则每台蒸发器的制冷量即为一台压缩机的制冷量：=54.056kW
= =6℃
Qt=×=6×520=3.12kW；
因温差为6℃所以选择壳管卧式蒸发器。
传热系数K=520，载冷剂为盐水，则可以求传热面积A：A=Q0/K*△tm=17.33㎡
根据制冷与空调设备手册，选择干式蒸发器型号DWZ-25,蒸发面积25㎡，d=600mm、l=3520mm

(五)其它辅助设备的选择
1.油分离器
w=0.8m/s
d=0.0188 =0.0188 =0.34m
选用YFA-100型油分离器1台。
2.空气分离器
一般总制冷量在1163kw以下时选用KFA-32型空气分离器1台。
3.集油器
压缩机在标准工况下总制冷量在200kw以下时，选用桶身直径219mm集油器1台。
4.高压贮液器
v=1.7023L/kg，φ=1，β=0.7，∑G=144kg/h
Vza=∑Gvφ/1000β=0.35m3
选用ZA-0.5型高压贮氨器1台。

总结

这次课程设计让我受益匪浅，从中学到了很多以前没有学过的知识，我也在这次课程设计中成长很多。刚开始设计的时候一点头绪都没有，但是后来跑了好几趟图书馆，借了大量的书籍，同时还通过网络搜集大量的信息，一点一点的学习，将课本上的知识第一次运用到了设计当中。入门往往是最难的，好几个晚上苦思冥想，最后解决问题的时候，会觉得内心非常的畅快，越到后来，工作也越发的顺利了。此次课程设计，让我更加扎实的掌握了有关制冷的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。没有前期如此充分的准备到后期是无法顺利完成设计的。
凡是都得有准备，有计划，课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时也让我明白未雨绸缪，凡事坚持到底的重要性。
这次设计也让我对抽象的理论有了具体的认识。通过这次课程设计，我掌握了很多关于压缩机与冷凝器、蒸发器和节流阀的知识。我认为，在这学期的实验中，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。这对于我们的将来也有很大的帮助。以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
这次设计让我更加热爱我所学习的专业，从中发现了很多的乐趣，很高兴能有这样锻炼的机会，以后我会更加刻苦的学习专业知识，才能在设计的工作中让自己更加完善，出色地完成任务！

参考文献
1. 商业部设计院. 冷藏库设计手册. 农业出版社，1976.
2. 卢世勋，杨万枫. 制冷技术及工程应用. 上海交通大学出版社，2010.
3. 时阳，朱兴旺，姬鹏先，李春艳. 冷库设计与管理. 中国农业科学技术出版社，2006.
4. 闫师杰，董吉林. 制冷技术与食品冷冻冷藏设施设计. 中国轻工业出版社，2007.
5. 余华明. 冷库及冷藏技术. 人民邮电出版社，2007.
6. 解国珍，姜守忠，罗勇. 制冷技术. 机械工业出版社，2009.

附录
1.制冷系统原理图（A3图纸）一张
2.机房设备布置平面图（A3图纸）一张

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