冷库课程设计.doc

仲恺农业工程学院课 程 设 计设计题目 3000t装配式冷库设计姓 名 郑晓鹏院（系） 机电工程学院能源与动力工程系专业班级 能源131学 号 201310814138 指导教师 邓玉艳时 间 2015年10月目录1、冷库的概况41.1、冷库用途及规模41.2、冷库的气象资料41.3冷库规模及平面图42、制冷系统设计方案52.1、制冷系统流程52.2、蒸发温度回路52.3、系统的供液方式52.4、融霜方式52.5、冷却水方式62.6、自动控制方法62.7、机房的机器、设备的布置情况62.8、库房特征62.9、冷却设备形式、气流组织形式63、设计计算书63.1、设计依据63.2、制冷负荷计算73.2.1、维护结构传入热Q173.2.2、货物放热量Q293.2.3、电机运行热当量Q4103.2.4、操作管理冷负荷Q5103.3、冷却设备负荷和机械负荷的计算113.3.1、库房冷却设备负荷Qq113.3.2、机械负荷114、机器、设备的选型计算124.1、压缩机的选型124.1.1、蒸发温度的确定124.1.2、冷凝温度的确定124.1.3、吸入温度tx的确定124.1.4、过冷温度tg的确定134.1.5、制冷循环压缩机的级数确定134.1.6、单级压缩机的选型134.1.7、多级压缩机的选型144.2、冷凝器选型144.3、冷却设备选择154.4、节流阀的选型计算164.5、中间冷却器的选型计算164.6、油分离器的选型计算174.7、贮液器的选型计算184.8、气液分离器的选型计算184.9、低压循环桶径计算，194.10、氨泵的选型194.11、排液桶的选型计算204.12、空气分离器的选型204.13、集油器的选型204.14、干燥器和过滤器的选型205、系统管道设计215.1、主要管道管径215.2、其他辅助管道的管径225.3、管材的选用226、管道及设备的隔热227、机器、设备明细表238、设计图纸241、冷库的概况1.1、冷库用途及规模该冷库位于合肥市，采用装配式，冷库总容量为3000吨，属于中小型冷库。冷库含1400 t的两用间，用于冷藏鲜蛋和冻藏肉类。其余的1600 t冷间为冻结物冷藏间，用于全年冻藏肉类食品，不设冻结间。氨为制冷剂。1.2、冷库的气象资料库址台站位置室外计算温度夏季空气调节室外计算湿球温度室外计算相对湿度北纬东经夏季通风夏季空气调节日平均最热月月平均夏季通风合肥315111717333228.281621.3冷库规模及平面图两用间分为3间，每间吨位467t。冻结物冷藏间分为4间，每间吨位400t。根据冷藏公式G=Viii/1000 吨两用间冷藏鲜蛋时，查表2-1-4，取篓装鲜鸡蛋密度i=230 kg/m3，i为0.6， 两用间冻藏肉类时，查表2-1-4，按只存冻羊腔计，i=250 kg/m3，i取0.6，得 因此，两用间的公称体积为3384.1净高4.8m，两用间冷藏库面积为3384.1 / 4.8=705m2，取长为27m，宽为26m。冻结物冷藏间：查表2-1-4，按只存冻羊腔计，i=250 kg/m3，i取0.6，得 净高4.8m，冻藏间的面积为2666.7/ 4.8=555.6m2，取长为24m，净宽为23m。2、制冷系统设计方案2.1、制冷系统流程双级压缩系统：蒸发器出口 回气调节站 气液分离器 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 贮液器 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系统：蒸发器出口 回气调节站 气液分离器 低压循环桶 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 低循桶 氨泵 低压液体调节站 蒸发器进口 蒸发器出口2.2、蒸发温度回路两用间的蒸发温度回路为-8和-28，冻藏间蒸发温度回路为-28。2.3、系统的供液方式均采用氨泵供液方式。2.4、融霜方式人工扫霜和热氨融霜。2.5、冷却方式均采用直接冷却方式。2.6、自动控制方法采用局部回路自控，即氨泵回路自控，中冷器、氨液分离器以及低压循环桶等容积设备的液位自控，库房回路自控。2.7、机房的机器、设备的布置情况机房分为机器间和设备间。压缩机布置在机器间内；低压循环桶、排液桶、二次气液分离器等低压设备布置在设备间；把经常向外溅水、外逸制冷剂以及高压设备布置在紧靠机房而又不影响交通和美观的室外，并适当设置遮阳设施。如油分离器、冷凝器、放空气器、紧急泄氨器及加氨站等。2.8、库房特征两用间作为鲜蛋冷藏间用时，室内设计温度为0，相对湿度85%，传热温差t=8，蒸发温度为-8。作为肉类冻藏间用时，室内设计温度为-18，相对湿度90%，传热温差t=10，蒸发温度为-28。肉类冻藏间室温为-18，相对湿度90%，传热温差t=10，蒸发温度为-28。2.9、冷却设备形式、气流组织形式两用间鲜蛋冷藏间采用冷风机。肉类冻藏间均采用空气自然对流，冷却设备为排管。3、设计计算书3.1、设计依据3.2、制冷负荷计算3.2.1、维护结构传入热Q1K=查表2-2-3到2-2-7中的R值及计算，内墙隔热层厚度为8.68cm，取10cm。外墙隔热层厚度为23.7cm，取24cm。屋顶隔热层厚度为29.0cm，取30cm。地面隔热层厚度为10.7cm，取12cm。该冷库隔热层采用硬质聚苯乙烯泡沫塑料 W/(m)，地坪为通风架空层，无楼阁屋面。两用间隔热层按冻结物冷藏间算。表1各构造层的传热系数K W/(m2)围护结构名称冻结物冷藏间外墙0.128内墙0.456屋面0.103地面0.25各冷间围护结构传入热Q1计算表2 各冷间围护结构传入热Q1计算表冷间及库温围护结构面积m2传热系数KW/(m2C)计算温度tw 库内外温差 tw-tn 修正系数Q1W备注两用冻藏肉类间（01）tn=-18东墙124.80.456-18010内墙西墙124.80.12832501.531222南墙129.60.12832501.531269北墙129.60.1284221.53558.4穿堂地面7020.2532500.76142.5屋面7020.10332501.876760.6小计15952.5两用冻藏肉类间（03）小计15952.5与（01）相同两用冻藏肉类间（02）tn=-18东墙124.80.456-18010内墙西墙124.80.456-1081455.3内墙南墙129.60.12832501.531269北墙129.60.1284221.53558.4穿堂地面7020.2532500.76142.5屋面7020.10332501.876760.6小计15185.8两用冷藏鲜蛋间（01）tn=0东墙124.80.4560010内墙西墙124.80.12832321.53782.1南墙129.60.12832321.53812.2北墙129.60.128441.53101.5穿堂地面7020.2532320.73931.2屋面7020.10332321.874326.8小计9953.8两用冷藏鲜蛋间（03）小计9953.8与（01）相同两用冷藏鲜蛋间（02）tn=0东墙124.80.4560010内墙西墙124.80.4560010内墙南墙129.60.12832321.53812.2北墙129.60.128441.53101.5穿堂地面7020.2532320.73931.2屋面7020.10332321.874326.8小计9171.7冻藏间（01）tn=-18东墙110.40.456-18010内墙西墙110.40.12832501.531081南墙115.20.1284221.53496穿堂北墙115.20.12832501.531128地面5520.2532500.74830屋面5520.10332501.875316小计12851冻藏间（04）小计12851与（01）相同冻藏间（02）tn=-18东墙110.40.456-18010内墙西墙110.40.456-1081402.7内墙南墙115.20.1284221.53496穿堂北墙115.20.12832501.531128地面5520.2532500.74830屋面5520.10332501.875316小计12172.7冻藏间（03）小计12172.7与（02）相同各冷间 Q1结果汇总表两用冷藏鲜蛋（01）两用冷藏鲜蛋（02）两用冷藏鲜蛋间（03）两用冻藏肉类（01）两用冻藏肉类（02）两用冻藏肉类（03）Q（W）9953.89171.79953.815952.515185.815952.5冻藏间（01）冻藏间（02）冻藏间（03）冻藏间（04）Q（W）1285112172.712172.7128513.2.2、货物放热量Q2货物热量按公式计算 ： t = 24 h ，当两用间冷藏鲜鸡蛋时，采用木箱鲜鸡蛋，季节按11月算，查表2-3-2季节修正系数为0.41，B值为0.25，木板类，查2-2-8食品焓值。鲜蛋进货温度为32*0.41=13当两用间冻藏肉类时，以牛肉各种禽类，从外库调入的冻结货物按-8计算，吊笼式B值为0.6，铝皮冻藏间以牛肉各种禽类，从外库调入的冻结货物按-8计算，吊笼式B值为0.6，铝皮3.2.3、电机运行热当量Q4两用间冷藏鲜蛋时，电机运行功率按经验取值为0.02 kW/吨，电机在库内取=1，冷风机配用的电动机取13.2.4、操作管理冷负荷Q5式中：冷藏间可取=1.72.3设空气幕时，可取=0.5，不设空气幕时=1。库房高于或等于时，取=280W；库温低于时，取=395W取冷藏间为2.0，两用间n取1.11，均不设空气幕，=1，每间操作人员取2人两用间冷藏鲜蛋时 两用间冷藏肉类时：单独冻藏间时：3.3、冷却设备负荷和机械负荷的计算3.3.1、库房冷却设备负荷Qq式中，P冷却或冻结加工负荷系数，冷藏间取1。冷间名称Q1PQ2Q3Q4Q5Qq两用冷藏鲜蛋间（01）9953.81328509340169934277.8两用冷藏鲜蛋间（02）9171.71328509340169933495.7两用冷藏鲜蛋间（03）9953.81328509340169934277.8两用冻藏肉类间（01）15952.510831.800282729611.3两用冻藏肉类间（02）15185.810831.800282728844.6两用冻藏肉类间（03）15952.510831.800282729611.3冻藏间（01）128519277.800224424372.8冻藏间（02）12172.79277.800224423694.5冻藏间（03）12172.79277.800224423694.5冻藏间（04）128519277.800224424372.83.3.2、机械负荷机械负荷计算公式：R=1.07。-8 蒸发温度回路时，为1，取0.5，取0.5，取0.5。-8 蒸发温度回路机器负荷Qj汇总表冷间名称n1Q1n2Q2n3Q3n1 Q4n5Q5小计(Qi)两用冷藏鲜蛋间（01）9953.86642.5-4670849.522115.8两用冷藏鲜蛋间（02）9171.76642.5-4670849.521333.7两用冷藏鲜蛋间（03）9953.86642.5-4670849.522115.865565.3-28 蒸发温度回路时，为1，取0.6， 取0.5。-28 蒸发温度回路机器负荷Qj汇总表冷间名称n1Q1n2Q2n3Q3n1 Q4n5Q5小计(Qi)两用冻藏肉类（01）15952.56499.08-1413.523865.08两用冻藏肉类（02）15185.86499.08-1413.523098.38两用冻藏肉类（03）15952.56499.08-1413.523865.08冻藏间（01）128515566.68-112219539.68冻藏间（02）12172.75566.68112218861.38冻藏间（03）12172.75566.68112218861.38冻藏间（04）128515566.68112219539.68147630.664、机器、设备的选型计算4.1、压缩机的选型4.1.1、蒸发温度的确定两用间冷藏鲜蛋时蒸发温度=-8，冻藏间冻藏肉类时蒸发温度=-28。4.1.2、冷凝温度的确定合肥室外温度32，相对湿度81%。查焓湿图得室外湿球温度约为29。取冷幅高。= =34。卧式冷凝器出水温度。取对数平均温差=5。 得=31.094.1.3、吸入温度tx的确定查表3-1-3氨压缩机允许吸气温度得当蒸发温度为-8度时，吸气温度为-6度当蒸发温度为-28度时，吸气温度为-18度4.1.4、过冷温度tg的确定冷却物冷藏间的过冷度tg为3；冻藏间过冷度tg为64.1.5、制冷循环压缩机的级数确定按冷凝压力和蒸发压力比值考虑 当冷凝温度为+31，相应的冷凝压力为：；蒸发温度为-8，相应的蒸发压力为：；蒸发温度为-28，相应的蒸发压力为：；对于冷却物冷藏间时： ；对于冻结物冷藏间：；因此冷却物冷藏间用单级压缩制冷循，冻结物冷藏间用双级压缩制冷循。4.1.6、单级压缩机的选型h1=1460 kj/kg h2=1680 m3/kgh3=330 kj/kg v1=0.41 m3/kg =0.77q0=h1-h3=1460-330=1130 kj/kg = 111.6采用烟机牌125系列活塞式单级制冷压缩机，型号2AV、2FV-12.5,台数1台2AV、2FV-12.5性能表型号蒸发温度最高冷凝温度理论活塞排量m3/h排气管径mm吸气管径mm2AV、2FV-12.5-30-+54014165654.1.7、多级压缩机的选型-28 蒸发温度回路机器负荷Qj = 147.631 KW选择冰山牌125系列活塞式单机双级制冷压缩机，型号S812.5，台数2台。81*2=162 147.6S812.5性能表型号工况制冷量（KW）排气管径mm进气管径mmtztlS812.5-25-45 因此，两用间冷凝热量按冻藏肉类计算。单独间冻藏间的机械负荷为76.802KWF总= 23.44 + 25.42 = 48.86m2选用太平牌WN系列卧式冷凝器，型号WN-58/8，1台WN-58/8冷凝器性能表4.3、冷却设备选择冷却面积计算公式：冷却设备的选型是以每个冷间为单位进行计算两用间冷藏鲜蛋间冷却设备采用冷风机，冻藏间冷却设备采用排管鲜蛋冷藏间，传热温差t=8。肉类冻藏间，传热温差t=10。由上式计算冷却设备传热面积汇总如下冷间名称冷却设备负荷Qq W各传热系数W/m2*K冷却设备的传热面积m2两用冷藏鲜蛋间（01）34277.833129.84两用冷藏鲜蛋间（02）33495.733126.88两用冷藏鲜蛋间（03）34277.833129.84两用冻藏肉类（01）29611.37.678385.66两用冻藏肉类（02）28844.67.678375.68两用冻藏肉类（03）29611.37.678385.66冻藏间（01）24372.87.678317.44冻藏间（02）23694.57.678308.6冻藏间（03）23694.57.678308.6冻藏间（04）24372.87.678317.44光滑顶排管和光滑墙排管的传热系数K=K*C1*C2*C3采用查附表3-4-0（a）K=6.98，查表3-4-1， C1取1.0， C2取1，氨泵供液C3取1.1。两用冷藏鲜蛋间各间均采用冷风机型号KLD-150各 1台。两用冻藏肉类间各间均采用氨双层光滑蛇形顶排管L为16m，管子根数为18*2，冷却面积为68.8 m2各6组。单独间冻藏间各间均采用氨双层光滑蛇形顶排管L为16m，管子根数为14*2，冷却面积为53.6 m2各6组。4.4、节流阀的选型计算对于过冷度为5左右的制冷剂液体，通过各节流阀阀门通道的流量，可用下式计算：节流阀前液体的密度，；节流阀前后的压力差，；流量系数。取=0.35。；如果所选择的节流阀其内径满足选择时，一般考虑使在的范围内。取则1）、冷却物冷藏间的节流阀选型：=1130kJ/kg =65.5653kw, =596.298, =980000Pa =3.3mm冻结物冷藏间的节流阀选型：= =147.63066kw, =,=1160000Pa =4.8mm4.5、中间冷却器的选型计算a、桶径的选型计算取0.5m/s， h2=1630 kj/kg h3=1465 kj/kg h5=340 kj/kg h7=320 kj/kg v3=0.3 m3/kg=0.1556 kg/sb、盘管面积的计算中间温度为0，K取0.5 kW/m2*K选用太平牌ZQ系列中间冷却器，产品规格ZQ-40，冷却面积1.4 m2。4.6、油分离器的选型计算可取。这里取0.15m/s。双级压缩=0.13 m3/kg。单独间冻藏间，=0.081kg/s当两用间冷藏鲜蛋时，单级压缩=0.14 m3/kg当两用间冻藏肉类时，=0.1556 kg/s。因此取 =0.414m选用方角牌YF系列氨油分离器，B型，型号YF-100，D=500mm4.7、贮液器的选型计算贮液器的容积,是根据系统制冷剂总循环时进行计算的,其公式为：取0.8，查得=0.0016844当两用间冷藏鲜蛋时，当两用间冻藏肉类时选用太平牌ZA系列贮氨器，规格ZA-1A，容量1.03 m3，外径716mm，长度2854mm。4.8、气液分离器的选型计算 =0.5m/s， -8温度蒸发回路：=0.38712 m3/kg ，G=0.058kg/s采用方角牌AF系列氨液分离器，型号AF-50，D=325mm-28温度蒸发回路：=0.87945 m3/kg，G=0.1336kg/s采用方角牌AF系列氨液分离器，型号AF-125，D=600mm4.9、低压循环桶径计算，低压循环桶径计算公式为：取立式=1，=0.5m/s，n=1。-8温度蒸发回路：= 0.02378 m3/s选用太平牌DXZ系列立式低压循环贮液器，型号DXZ-1.5，容积1.52m3，外径820mm。-28温度蒸发回路：= G * v = (0.0641+0.0695) * 0.95 =0.12692 m3/s选用太平牌DXZ系列立式低压循环贮液器，型号DXZ-1.5，容积1.52m3，外径820mm。4.10、氨泵的选型流量计算公式：，取4。-8温度蒸发回路：=0.0015399 m3/kg=0.000556 m3/s = 2.003 m3/h选用叶轮泵型号AB3，流量3 m3/h，扬程107877Pa。-28温度蒸发回路：=0.001481 m3/kg=0.0009875 m3/s = 3.56 m3/h选用双级泵型号D40，流量5 m3/h，扬程245175Pa。4.11、排液桶的选型计算计算公式：取 ，为压缩机排气量的1/4-8温度蒸发回路：=35 m3/h = 0.09 kg/s ，=40.95 kg选用烟机牌PYA系列排液桶，型号PYA-1，容量1m3。-28温度蒸发回路：=35 m3/h = 0.09 kg/s =254.8kg选用烟机牌PYA系列排液桶，型号PYA-1，容量1m3。4.12、空气分离器的选型压缩机标准工况制冷量在1160KW以下，采用冷却面积为0.45的空气分离器一台。选用型号KF32B的空气分离器2台。4.13、集油器的选型用桶身直径325mm集油器。选用型号JY150的集油器2台。4.14、干燥器和过滤器的选型氨制冷系统用的过滤器一般是由23层，网孔为0.4mm的钢丝网组成。选用型号YG-32的过滤器2个。5、系统管道设计5.1、主要管道管径管径计算公式：算出内径后查表选取合适的钢管规格：冷库冷间管段wDn（mm）公称口径Dg（mm）外径壁厚（mm）冷却物冷藏间吸入管1346.950573.5排气管2019.920252.0冷凝器至贮液器氨液管0.515.715182.0贮液器至节流阀氨液管1.011.110142.0-8回汽管763.960683.5氨泵出口到蒸发器入口1.010.710142.0冻结物冷藏间吸入管136060683.5排气管2022.920252.0冷凝器至贮液器氨液管0.516.415182.0贮液器至调节阀氨液管1.011.610142.0-28回汽管781.780893.5氨泵出口到蒸发器入口1.010.410142.05.2、其他辅助管道的管径对于其他辅助管道的管径，采用经验的方法来确定；具体大小如下表名称外径壁厚（mm）排液管322.2放油管252.0安全管322.2放空气管252.0热氨管382.25.3、管材的选用氨管-A10、A20无缝钢管冷却水管镀锌钢管润滑油管-A10、A20无缝钢管6、管道及设备的隔热低温管道隔热是为了减少冷量耗损和回气过热，对于热氨融霜管和经过低温库房的上下水管也必须敷设隔热层。气液分离器、排液桶和低压循环桶均需敷设隔热层。隔热层计算公式：对于-8温度蒸发回路：得D=0.128m，取60mm。对于-28温度蒸发回路：得D=0.166m ， ，取80mm 。7、机器、设备明细表机器/设备的名称型号数量（台）生产厂的名称单级压缩机125系列2AV、2FV-12.51烟台冷冻机总厂双级压缩机125系列S812.52大连冷冻机厂冷凝器太平牌WN-58/81浙江温岭化工机械厂冷却物冷藏间冷风机KLD-1503高压贮液器太平牌ZA-1A1浙江温岭化工机械厂冻结物冷藏间低压循环桶 太平牌DXZ-1.51浙江温岭化工机械厂冷却物冷藏间低压循环桶太平牌DXZ-1.51浙江温岭化工机械厂冷却物冷藏间气液分离器方角牌AF-501沈阳市冷冻机厂冷却物冷藏间气液分离器方角牌AF-1251沈阳市冷冻机厂冻结物冷藏间氨泵叶轮泵AB31冷却物冷藏间氨泵双级泵D401排液桶烟机牌PYA-12烟台冷冻机总厂集油器JY1502大连冷冻机厂空气分离器KF32B2大连冷冻机厂油分离器方角牌YF-1001沈阳市冷冻机厂中间冷却器太平牌ZQ-401浙江温岭化工机械厂冻结物冷藏间过滤器YG-321大连冷冻机厂冷却物冷藏间过滤器YG-321大连冷冻机厂补充：冷却物冷藏间节流阀Dn=3.3mm，选1个。冻结物冷藏间节流阀Dn=4.8mm，选1个。两用冻藏肉类间采用氨双层光滑蛇形顶排管L为16m，管子根数为18*2，冷却面积为68.8 m2，共18组。单独间冻藏间采用氨双层光滑蛇形顶排管L为16m，管子根数为14*2，冷却面积为53.6 m2，共24组。8、设计图纸附图1制冷系统原理图、附图2机房设备布置平面图、附图3库房设计平面图。