冷库课程设计热能专用.doc

12、题目：1100 t水产分配性土建冷库概况：地点在汕头市。冷库含冻结物冷藏间和冻结间。冻结间用于冷加工鱼虾。加工能力为15t/d。要求：1 要求设计单层冷库、采用氨制冷剂，容量小于500 t冷库也可选用氟利昂制冷剂。2 按题目中的概况要求设计，其他概况在题目允许的范围内可由设计者自定。3、 上交文件：一份A4手写论文，一套打印的设计图纸（制冷系统原理图、机房设备布置平面图、库房设计平面图） 仲恺农业工程学院冷 库 课 程 设 计设计题目 1100 t水产分配性土建冷库 姓 名 XXX院（系） 机电工程学院能源与动力工程系专业班级 热能091班学 号 200910814112指导教师 邓玉艳 时 间 2012年12月9日目 录1. .11.1 .11.2 .1 1.2.1 .12. .42.1 .42.1.1 .4 . 设计说明书一、冷库概况：该冷库位于汕头市海滨，主要用于冷加工鱼虾及较长期地储存冷加工后的鱼虾。货源取自汕头市周边海域，货源充足。当地气象参数：夏季空气调节日平均温度30，夏季空气调节室外计算湿球温度27.6，最热月室外平均相对湿度84%。冻结间加工能力为15吨/天，冻结物冷藏间容量1100吨。平面布置图如下：机房配电控制室休息室常温穿堂NO.104NO.102NO.103NO.101图1其中101为冻结间，102104为冻结物冷藏间二、制冷系统设计方案概述：制冷系统采用氨为制冷工质，氨泵供液，冷藏间温度181相对湿度95%，双排顶排管，冻结间23无吹风型搁架式。制冷系统流程、蒸发温度回路的划分： 系统的供液方式：液泵供液。融霜方式，制冷剂热蒸汽融霜加人工扫霜。自动控制方式：半自动式。冻结间和冻结物冷藏间皆采用自然对流冷却，冷凝器用蒸发式冷凝。制冷系统流程：单级压缩回路：蒸发器出回气调节站汽液分离设备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循桶氨泵低压液体调节站蒸发器进口蒸发器出口双级压缩回路：蒸发器出回气调节站汽液分离设备低压级压缩机低压级油分中间冷却器高压级压缩机油分离器冷凝器贮液器中冷器过冷盘管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。库温与制冷剂的蒸发温度差都是取10，即冻结间和冻藏间的蒸发温度分别为-33、-28，划分为一个回路，在冻藏间回汽管上装设止回阀。 三、设计计算说明3.1 制冷负荷计算冻结间概况：设计铁盘650mm400mm130mm；设计搁架排管每层垂直中心距220mm；设计搁架排管单面操作每层净长10.5m，单面操作每层宽0.8m；设计最下层搁架距离地面250mm，9层，两组搁架；冻结间内净长11.5m，净宽3.5m，净高4.5m；可摆放水产品756盘，每盘最多承重20kg.图2计算加工能力： 式中： G冻结间每昼夜冷加工能力，单位t； n搁架利用系数，取n=0.85 F搁架各层水平面积之和，单位m2； Af每盘冻结食品容器所占面积，单位m2；g每件食品净重，单位kg；T 货物一周转的时间，单位h，按12小时计算24 每昼夜小时数，单位h； 1000吨和千克之间的数值换算，kg/t； 故F=129m2 校核： 故实际冻结量为15t，符合生产的需要。3.2 冻结物冷藏间的容量计算 式中： G冷库贮藏吨位，单位t ；V各冷藏间公称体积，单位m3； 冷藏间容积利用系数；试取0.55；食品的计算密度，单位kg/ m3 ，此 470kg/ m3。 ；符合表2-1-3故取0.55，V ；F V/h4255.32/4.5945.63m2；可将冷藏间分为三间，每间面积为F=945.633=315.21m2； 净高取4.5m。平均每间贮藏水产品11003=366.67t3.3 围护结构设计与传热系数计算 式中：w，n围护结构外表面、内表面的换热系数，单位w/ (m2k)； 1、2围护结构各构造层的热导率热系数，单位w/m；1、2围护结构各构造层材料厚度m。 R热阻，单位m2/w表1 维护结构设计热阻与导热系数结构序号构造名称厚度（m）导热系数(W/m)热阻R/(m2/w)外墙由外到里11:2.5水泥砂浆抹面0.020.9300.02152 混合砂浆砌砖墙0.370.8140.45531：2.5水泥砂浆抹面0.020.9300.02154硬质聚氨酯0.150.0314.838751：3水泥砂浆抹面0.030.9300.03236墙体表面空气热阻 冻结间 冷藏间w=23n=29w=23n=12Rw =0.043Rn =0.034Rw =0.043Rn =0.0347总热阻R 冻结间 冷藏间5.4465.4958传热系数k=1/R 冻结间 冷藏间0.1840.182屋顶由上到下1预制钢筋混凝土板0.041.5190.02652空气间层0.20.2693二毡三油防水层0.010.05641：3水泥砂浆找平层0.020.9300.02155钢筋混凝土空心板0.251.54680.16261：3水泥砂浆抹面0.020.9300.02157硬质聚氨酯 0.15 0.0314.83878表面空气热阻 冻结间 冷藏间w=23n=29w=23 n=12Rw =0.043Rn =0.034Rw =0.043Rn =0.1259总热阻 冻结间 冷藏间5.47225.563210传热系数k=1/R 冻结间 冷藏间0.183 0.179内墙1水泥砂浆0.020.9300.02152硬质聚氨酯0.10.0313,2263水泥砂浆0.020.9300.02154混合砂浆砌砖墙0.120.8140.14745水泥砂浆0.020.9300.02156表面空气热阻n=29n =29Rn =0.034Rn =0.0347总热阻R3.50598传热系数k=1/R0.2852地坪由上到下1200号钢筋混凝土层0.081.54680.051721：3水泥砂浆0.020.9300.02153一毡二油防水层0.0050.03514软木层0.200.06982.8655二毡三油隔汽层0.010.05661：2.5水泥砂浆0.020.9300.02157混凝土预制板0.051.51190.0338粗砂垫层0.450.58150.7749表面空气热阻 冻结间 冷藏间n=29n=80.0340.12510总热阻 冻结间 冷藏间3.89183.982811传热系数k=1/R 冻结间 冷藏间0.2570.2513.4 耗冷量的计算 3.4.1 围护结构耗冷量的Q1计算 式中：Q1 围护结构传入热量，单位W；K 围护结构的传热系数，单位W/（m2）；F 围护结构的传热面积，单位m2；tw 室外计算温度，单位；tn 室内计算温度，单位；a维护结构两侧温差修正系数。表2 维护结构温度系数修正围护结构名称温度修正系数两侧均为冷间a1.0冻结、冷藏间与大气接触a1.05冻结、冷藏间与常温接触a1.05冻结、冷藏间与屋顶a1.20冻结、冷藏间与地坪 a0.20 表3 传热面积A的计算计算部位长度（m）高度(m)面积（）计算部位长度（m）高度(m)面积（）NO.101 东墙 西墙 南墙 北墙屋顶、地坪NO.102 东墙 西墙 南墙 北墙屋顶、地坪4.235.221.99618.165.294.4324.235.221.99618.165.294.43212.685.265.93618.065.293.91211.545.260.00818.065.293.91212.684.2353.63618.1618.06327.969NO.103 东墙 西墙 南墙 北墙屋顶、地坪NO.104 东墙 西墙 南墙 北墙屋顶、地坪18.165.294.43218.165.294.43218.165.294.43218.165.294.43218.065.293.91218.065.293.91218.065.293.91218.065.293.91218.1618.06327.96918.1618.06327.969表4 围护结构耗冷量Q1的计算计算部位计算公式：Q1 KA(tw tn)Q1NO.101 东墙0.18221.9961.05(30+23) 222.78 西墙0.18221.9961.0(23-18)20.02 南墙0.18265.9361.05(30+23)667.82 北墙0.18260.0081.05(30+23)607.78 屋顶0.17953.6361.2(30+23)610.62 地坪0.25153.6360.2(30+23)169.63 2298.65NO.102东墙0.18294.4321.05(23-18)90.23西墙南墙0.18293.9121.05(30+18)861.44北墙0.18293.9121.05(30+18)861.44屋顶0.179327.9691.2(30+18)3381.49地坪0.251327.9690.2(30+18)790.27 5894.64 NO.103东墙西墙南墙0.18293.9121.05(30+18)861.44北墙0.18293.9121.05(30+18)861.44屋顶0.179327.9691.2(30+18)3381.49地坪0.251327.9690.2(30+18)790.27 5804.41 NO.104东墙西墙0.18294.4321.05(30+18)866.21南墙0.18293.9121.05(30+18)861.44北墙0.18293.9121.05(30+18)861.44屋顶0.179327.9691.2(30+18)3381.49地坪0.251327.9690.2(30+18)790.27 5899.41 表5 维护结构耗冷量汇总冷间耗冷量，wNO.1012298.65NO.1025894.64NO.1035804.41 NO.104 5899.41汇总Q1=19897.11说明：（1）该建筑屋顶不用阁楼。 （2）冷藏间冻结间净高4.5m。3.4.2 货物耗冷量的Q2计算 其中因为货物是水产品，所以Q2c、Q2d可不用计算 所以 11 式中：Q2货物热量，单位W；Q2a食品热量，单位W；Q2b包装材料和运载工具热量，单位W；Q2c货品冷却时的呼吸热量，单位W；Q2d货品贮藏时的呼吸热量，单位W；1/3.61 KJ/h换算成W的数值；G冷间的每日进货量，单位kg ； h1货物进入冷间初始温度时的焓热量，单位kJ/kg；h2货物在冷间内终止降温时的焓热量，单位kJ/kg；T货物冷却时间，冷藏间取24h，冻结间取设计冷加工时间12h；B包装材料或运载工具重量系数11；CB包装材料或运载工具比热容，单位kJ/kg12； t1包装材料或运载工具进入冷间时温度，单位；t2包装材料或运载工具在冷间内终止降温时温度，单位。表6 Q2汇总库房名称G( kg)h1( kJ/kg)h2( kJ/kg)T( h)BCB( kJ/kg)t1()t2()Q2( W)NO.10114995300.814.2120.30.4215-15100793NO.1021000014.25.0240.10.42-15-181079.40NO.1031000014.25.0240.10.42-15-181079.40NO.1041000014.25.0240.10.42-15-181079.40注：1、h1、h2查制冷工艺设计表2-12； 2、食品在冻结前的温度按15算，经12小时后温度为-15；食品进冷藏间前的温度为-15，经冷藏24小时后温度为-18。3.4.3 单位时间内，通风换气引起的耗冷量Q3 的计算由于冻结物为水产品，没有呼吸热，可以不考虑，所以为Q3=0。3.4.4 单位时间内，电动机运转热量Q4的计算由于冷藏间采用光滑顶排管，故Q4 0冻结间采用的是无吹风式搁架，故Q4 0 3.4.5 操作热量的Q5计算根据冷库制冷设计手册冻结间：Q50 冷藏间： 式中：Q5a照明热量，单位W； Q5b开门热量，单位W； Q5c操作人员热量，单位W； qd 每平方米地板面积照明热量，单位W/ m2，取qd2 W/m2； F 冷间地面面积，单位m2，每间F=1818=328； n每日开门换气次数，取2次/日； V冷间内公称容积，单位， hn、hw冷间内、外空气的焓热量，单位kJ/kg，hn-16.077kJ/kg，hw -12.477.kJ/kg； M空气幕修正系数，M=0.5； 冷间内空气密度，单位kg/m3， 1.356kg/ m3； nr操作人员数，冷间内公称容积每250m3增加1人； 0.125每日操作时间系数； qr每个操作人员产生的热量，取qr400W/人； VF h3284.51476m3； nr V/250=1476/250=5.904，每间取6人；空气焓湿图查得：90，当t=-15，hw-12.477KJ/kg ；当t=-18时hn16.077 KJ/kg； 每个冷藏间： Q5 232814762（-12.47716.077）0.51.356/(243.6)64000.1251039.394W3.4.6 各设备负荷Qq和机器负荷Qj的计算冷间蒸发器负荷Qq的计算 其中P为负荷系数，冻结间P 1.3，冷藏间P 1。表7 冷间蒸发器耗冷量表库房名称Q1(W)PQ2(W)Q3(W) Q4(W) Q5(W)Qq(W)NO.1012298.651007931.3000133329.55NO.1025894.641079.40010398013.04NO.1035804.41 1079.40010398013.04NO.1045899.411079.40010398013.04机器负荷Qj的计算 18 (4-9)式中：n1围护结构传热量的季节修正系数，取n1 1； n2货物热量的机械负荷折减系数，冻结间取n21，冷藏间取n20.5； n3同期换气系数，取n3 0.51.0由于Q3=0，故不选；n4冷间用的电动机同期运转系数，由于Q4=0，故不选； n5冷间同期操作系数，取n5 0.5； R制冷装置和管道等冷量损耗补偿系数，直接冷却系统取R=1.07 表8 冷间总耗冷量表库房名称n1Q1n2Q2n3Q3n4Q4n5Q5Qj（W）冷藏间（-28）117598.460.53238.20000.5311720776.06冻结间（-33）12298.65110079300013091.65 四 设备选型4.1压缩机的选择计算4.1.1参数的确定1蒸发温度 考虑到冷间的相对湿度要求不太严格,所以取传热温差10,则： tz=tn-10= -23-10=-332冷凝温度采用蒸发式冷凝器，冷却水采用循环用水。tl=27.6+8=35.6 3.吸气温度tx 查表3-1-3得tx=-21。 5.1.2压缩机的选择计算查得，pl=1.3851Mpa， pz=0.103Mpa； 压缩比pl / pz =1.3851/0.103=13.488 ,应采用双级压缩系统。确定采用单机双级压缩循环，高低压级容积比=1/3压焓图如下： 图3中间温度：tzj=0.4tl+0.6tz+3 =0.435.6+0.6（-33）+3 =-2.56； 中冷器蛇型盘管出液温度：tc=-2.56+5=2.44 根据蒸发温度tz -33和中间冷却温度tzj -2.56, 得低压级压缩机输气系数=0.78 高压级压缩机输气系数=0.56 根据蒸发温度tz -33和中冷盘管出液温度tc 2.44，得低压级单位容积制冷量qr=1005.46 kJ/m3。 则低压级的理论输气量： 155.46 高压级的理论输气量： =(Vgp/Vdp)=1/3 Vgp = Vdp /3 = 155.46/3=51.82 m3/h=33867.71W=33.8677kW查书本图3-1-3有，tz=-33、tl=35时，4ASJ10型压缩机制冷量Qc=18.60 kW；故选4ASJ10型压缩机2台，其总制冷量为：Q=18.62=37.2kW，压缩机制冷量满足机器负荷的要求。4.2 冷凝器的选择计算双级压缩循环冷凝器热负荷：高压级制冷剂流量，kg/s，冷凝器进出口制冷剂焓值，kj/kg冷凝面积为冷凝器单位面积热负荷，从书中查表3-3-1取=2.1选大连冷冻设备蒸发式冷凝器CZN-60一台4.3 蒸发器的选择计算冷藏间选用光滑U型顶排管，排管管径D38，液体集管管径D57，气体集管管径D76,排管每米灌氨量按50计算传热面积计算公式： 式中：F顶、墙排管冷却面积m2； Qq冷间冷却设备负荷W； k顶排管传热系数W/ m2； t冷间空气温度与制冷剂蒸发温差取10。查冷库设计手册 表9C1C2C3k（W/ （m2）kkC1C2 C3（W/ （m2）111698698冷藏间传热面积：F8013.043/（6.9810）344.4m2。查冷库制冷设计手册查得应选用的是D383.0的无缝钢管,管长L=F/Dn=2880.35m，每间L/3=960m，设每间每根长16m，则n=960/16=60根，设6组，每组10根，总长L1610632880m。冻结间搁架选D38*3.0无缝钢管，搁架每根长10.5 m, 每层共8根，L=10.5810=840m。F=8400.119=99.96 m2。4.4 节流阀的选型计算式中：G流经节流阀的制冷剂流量，kg/s;A通道截面积，查资料试取0.045节流阀前液体的密度，0.595;节流阀前后的压力差，1.669-1.818=9.851Pa；流量系数，无因次；R717取0.35查书本表3-3-5取AF型热力膨胀阀一个，型号AF-14.5 中间冷却器的选择计算中间冷却器直径： 高压级压缩机的理论输气量，/s高压级压缩机的输气系数，查表得=0.530.139m中间冷却器蛇形管冷却面积： K中冷器盘管的换热系数，,取K=0.523对数平均温差16.32=0.538kg/s跟据大连冷冻设备资料，选择ZL1.0中冷器一台4.6 油分离器的选择计算 式中：D油分离器的直径（m） 压缩机高压级输气系数（双级压缩机取高压级的输气系数）Vp压缩机的理论吸气量（m3/s）油分离器内气体流速，填料式油分离器宜采用0.30.5m/s，其它形式油分离器宜采用不大于0.8m/s= 0.321m 故 选烟台冷冻机厂YFA-80型油氨分离器一台。4.7 高压贮液器的选择计算 V G/ 式中：G制冷系统制冷剂总循环量，单位kg/s； 冷凝温度下氨液的比容，取1.68dm/kg=1.6810-3m/kg； 贮液器的容积系数，1； 贮液器的氨液充满度0.7=0.466选烟台冷冻机厂ZA-1.5一台。4.8低压贮液器的选型根据制冷装置与设计选一台容积为0.45的低压贮液器一台4.9 集油器的选择标况下压缩机总制冷量=33867.71W=33.8677kW在230kw以下，根据书本选用桶身直径159mm，JYA-159集油器一台。4.10 空气分离器的选择计算根据制冷装置与设计选一台面积为0.45 m2的KFA-32型四套管式空气分离器。4.11 氨泵的选型计算 计算氨泵流量： 式中：n 流量系数，取n=6 Qj机器热负荷 ，单位W qo单位质量制冷量，单位kJ / kg v低压氨液的比容，单位 m3 /kg 确定数据：tZ=-28时， Qj =20776.06 W tZ =-33时，Qj =13091.65 W tz=-28时，饱和气体焓值h=1425 kJ / kg；tc=2.44时，饱和液体焓值hc=210 kJ / kg 所以，qo=h-hc=1425-210=1215kJ / kg； tz=-33时，饱和气体焓值h=1420 kJ / kg；tc=2.44时，饱和液体焓值hc=210 kJ / kg 所以，qo=h-hc=1420-210=1210 kJ / kg tz=-28时，v=1.481 L/kg=1.48110-3 m3/kg 所以，V泵= 6（3.620776.06/1215）1.48110-3=0.547 m3/htz=-33时，v=1.4652 L/kg=1.465210-3 m3/kg 所以，V泵= 6（3.613091.65/1210）1.465210-3=0.343m3/h 所以，-28选用AB3型叶轮泵一台，备用一台；-33选用D40型双级泵一台，备用一台，共四台。4.12 低压循环桶的选择计算低压循环桶桶径计算(采用下进上出) 式中：氨压缩机的输气系数（当双级压缩时取低压级的输气系数）；Vp压缩机的理论吸气量（当双级压缩时取低压级理论吸气量），m/h；低压循环桶的气体流速，取立式=0.5 m/s；低压循环桶截面积系数，立式取1；n同一蒸发系统中低压循环桶的个数，取1。-33回路V=155.46m/h =0.78， 式中：Vq 各冷间中冷却设备注氨量最大一间的蒸发器总容积，单位m；Vh回气管体积，单位m；V泵 一台氨泵的流量，单位m/h；b 氨泵由启动到液体自系统返回低压循环贮液器的时间，取720秒冷藏间：Vq=2880/4(0.038-0.006)2=2.32m3；低压级回气管Dn57，共70m；Vh=/40.057270=0.29m3；Vd=(0.22.32+0.60.29+0.22)/0.7=1.48m3；冷藏间选CDCA-2.5氨液低压循环桶一台。冻结间：Vq=840/4(0.038-0.006)2=0.68m3；低压级排气管Dn76，共50m；Vh=/40.076250=0.227m3；Vd=(0.20.68+0.60.227+0.22)/0.7=0.96 m3；冻结间选CDCA-2.5氨液低压循环桶一台。4.13 排液桶的选择计算 式中：V1设备容积最大的一间冷间内蒸发器总容积，单位m3；冷却设备注氨量的百分数；排液桶氨液充满度 0.7冷藏间V1=2880/4(0.038-0.006)2=2.32m3； 取=0.6 故Vp=2.320.6/0.7=1.98m3 选烟台冷冻机厂PYA-4型排液桶一台；冻结间V1=840/4(0.038-0.006)2=0.68m3； 取=0.7 故Vp=0.680.6/0.7=0.579 m3 选烟台冷冻机厂PYA-3型排液桶一台；4.14 过滤器的选型根据书本，选用3层、网孔为0.4mm的钢丝网组成的过滤器。 五 系统管道坡度方向表10 系统管道坡度方向表管道名称 倾斜方向 倾斜参考值,压缩机排气管至油分器的水平管道 向油分 12与安装在室外冷凝器相连时排气管 向冷凝器 12压缩机吸气管的水平管段 向低贮器 23液体调节站至顶排管的供液管水平段 向排管 12顶排管至气体调节站的回气管水平段 向排管 23气体调节站至低压循环桶水平管段 向低贮器 23第六章 管道和设备保温表11 管道和设备保温层明细表名称管径，mm保温层厚度，mm气体调节站集管864.0100液体调节站集管904.0100一级吸气冷藏间1084.0105一级吸气冻结间1084.0105二级吸气1084.0110中冷至低贮供液383.060氨泵至调节站403.590中冷器1392.5100低压循环桶泵114100低压循环桶泵152100说明：(1)保温层厚度由冷库制冷设计手册第383页，表5-11及表5-12查得； (2)保温材料均采用聚氨酯现场喷涂； (3