冷庫(kù)課程設(shè)計(jì)--小型氨系統(tǒng)制冷工藝設(shè)計(jì)

1、<p>　　小型氨系統(tǒng)制冷工藝設(shè)計(jì)</p><p>　　一個(gè)單層500t生產(chǎn)性冷藏庫(kù)，采用磚墻、鋼筋混凝土梁、柱和板建成。隔熱層外墻和閣樓采用聚氨酯現(xiàn)場(chǎng)發(fā)泡，凍結(jié)間內(nèi)墻貼軟木，地坪采用爐渣并裝設(shè)水泥通風(fēng)管。整個(gè)制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算如下：</p><p><b>　　1.1.設(shè)計(jì)條件</b></p><p><b>　　1.氣象和

2、水文資料</b></p><p><b>　　地點(diǎn)：杭州</b></p><p>　　夏季室外計(jì)算溫度+32℃，相對(duì)濕度80%，太陽(yáng)輻射按北緯30°，地下水溫為20℃，可以設(shè)置深井水，采用循環(huán)水。</p><p><b>　　2.生產(chǎn)能力</b></p><p>　　冷藏容量

3、為500t，凍結(jié)能力為20t/日</p><p><b>　　3.制冷系統(tǒng)</b></p><p>　　采用氨直接蒸發(fā)制冷系統(tǒng)。冷藏間溫度為-18℃，凍結(jié)間溫度為-23℃。</p><p>　　4.冷藏庫(kù)的平面布置</p><p>　　冷藏庫(kù)的平面布置如圖1-1所示。</p><p><b&

4、gt;　　1.2設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p>　　整個(gè)制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算是在冷庫(kù)的平面立面和具體的建筑結(jié)構(gòu)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)確定之后進(jìn)行的。首先計(jì)算冷庫(kù)的耗冷量，然后計(jì)算制冷機(jī)器和設(shè)計(jì)。計(jì)算出程序如下：</p><p>　　1.冷庫(kù)維護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)計(jì)算</p><p>　　主要計(jì)算外墻、內(nèi)墻、閣樓層和地坪的傳熱系數(shù)，計(jì)算公式如下：</p>&

5、lt;p><b>　　熱阻的計(jì)算公式為：</b></p><p>　　傳熱系數(shù)的計(jì)算公式為</p><p>　　對(duì)于墻面的對(duì)流換熱系數(shù)，外墻表面??；內(nèi)墻表面取；凍結(jié)間的內(nèi)墻表面取。各冷庫(kù)維護(hù)結(jié)構(gòu)及其傳熱系數(shù)的計(jì)算見(jiàn)表1-1。</p><p>　　2.冷庫(kù)耗冷量的計(jì)算</p><p>　?。?）冷庫(kù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱引起耗

6、冷量 按計(jì)算圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱面積原則計(jì)算各庫(kù)房圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱面積，然后計(jì)算耗冷量。</p><p>　　1）冷庫(kù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱面積。 冷庫(kù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱面積計(jì)算見(jiàn)表1-2.</p><p>　　表1-1 冷庫(kù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)及其傳熱系數(shù)的計(jì)算</p><p>　　表1-2 冷庫(kù)維護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱面積表</p><p>　　2） 冷庫(kù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的耗冷

7、量計(jì)算見(jiàn)表1-3.</p><p>　　表1-3 的計(jì)算表</p><p>　　注：公式中，為傳熱系數(shù)，為傳熱面積，為溫差修正系數(shù)，為室外溫度，為室內(nèi)溫度。</p><p>　?。?）食品冷加工的耗冷量</p><p>　　凍結(jié)間進(jìn)行食品冷加工的耗冷量按第三章的計(jì)算公式計(jì)算。由于冷藏間屬于生產(chǎn)性冷庫(kù)，進(jìn)入冷藏間貯存時(shí)的耗冷量，要按每晝夜凍結(jié)

8、能力比例攤?cè)胗诟骼洳亻g內(nèi)。該庫(kù)有三間凍結(jié)間，每間凍結(jié)能力為6.5t/日，共19.5 t/日。三間冷藏間按比例攤分，每間進(jìn)貨量為6.5 t/日。假設(shè)凍結(jié)的食品為豬肉。</p><p>　　1）凍結(jié)間：食品在凍結(jié)間的溫度按+35℃計(jì)算，經(jīng)過(guò)20h后的溫度為-15℃。食品的凍結(jié)加工量為6.5 t/日，即6500kg/日。</p><p>　　食品在凍結(jié)前后的焓值查附表可得；，，。</p&g

9、t;<p>　　2）凍結(jié)物冷藏間：進(jìn)貨量為19.5 t/日，食品入庫(kù)前的溫度為-15℃，經(jīng)冷藏24h后達(dá)-18℃。</p><p>　　,食品前后的焓值查附表3得：，，T=24h。</p><p>　　（3）通風(fēng)換氣的耗冷量 這個(gè)冷庫(kù)沒(méi)有需要換氣的庫(kù)房，因而沒(méi)有通風(fēng)換氣的耗冷量。所以。</p><p>　?。?）經(jīng)營(yíng)操作耗冷量 計(jì)算公式為</

10、p><p>　　1號(hào)凍結(jié)物冷藏間。庫(kù)房面積。照明耗冷量：每平方米地板面積照明熱量。</p><p>　　開(kāi)門(mén)耗冷量：在建筑上采用常溫穿堂。查表得杭州地區(qū)（接近30°緯度），庫(kù)內(nèi)溫度-20℃、500t冷庫(kù)的開(kāi)門(mén)耗冷量數(shù)值為4489W。按使用系數(shù)攤?cè)?，凍結(jié)間約為638.6W，凍結(jié)物冷藏間約為893.2W。</p><p>　　操作工人耗冷量：進(jìn)入冷庫(kù)操作的同期人數(shù)

11、，查表得，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量，每天進(jìn)庫(kù)3h。</p><p>　　2號(hào)凍結(jié)物冷藏間。庫(kù)房面積。其余各量與上相同。</p><p>　　3號(hào)凍結(jié)物冷藏間與1號(hào)凍結(jié)物冷藏間相同，均為1459.28W。</p><p>　　4號(hào)、5、6號(hào)凍結(jié)間的經(jīng)營(yíng)操作耗冷量</p><p>　?。?）電機(jī)運(yùn)行耗冷量 4號(hào)、5號(hào)、6號(hào)凍結(jié)間電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行耗冷量

12、相同：冷風(fēng)機(jī)使用的電動(dòng)機(jī)有三臺(tái)，煤臺(tái)功率為2.2kW，，電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)耗冷量為，凍結(jié)物冷藏間沒(méi)有風(fēng)機(jī)，此項(xiàng)耗冷量</p><p><b>　?。?）總耗冷量</b></p><p>　　1）庫(kù)房冷卻設(shè)備的總負(fù)荷：按公式計(jì)算于表1-4。</p><p>　　其中，凍結(jié)物冷藏間；凍結(jié)間</p><p>　　表1-4 庫(kù)房冷卻

13、設(shè)備的總負(fù)荷</p><p>　　2）制冷機(jī)器的總負(fù)荷</p><p>　　冷庫(kù)的生產(chǎn)旺季不在夏季，的修正系數(shù)取0.8；冷藏間面積時(shí)，修正系數(shù)取0.5；凍結(jié)間取0.75；帶入計(jì)算后見(jiàn)表1-5</p><p>　　表1-5 機(jī)器負(fù)荷表</p><p>　　3.制冷壓縮機(jī)機(jī)及配用設(shè)備的選擇計(jì)算</p><p>　　冷庫(kù)的

14、耗冷量計(jì)算以后，便可按機(jī)器總負(fù)荷選擇制冷壓縮機(jī)及所配用的設(shè)備。按這個(gè)冷庫(kù)的設(shè)計(jì)條件，確定冷凝溫度、氨液冷凝后的再冷溫度以及制冷壓縮機(jī)循環(huán)的級(jí)數(shù)，然后進(jìn)行計(jì)算。</p><p>　　冷凝溫度：建庫(kù)地點(diǎn)深井水溫為+20℃，可以采用循環(huán)水，考慮循環(huán)水進(jìn)入冷凝器的溫度為+30℃，出水溫度為32℃，所以冷凝溫度為</p><p>　　氨液的再冷溫度：氨液自冷凝器流入高壓貯液器，在供至膨脹閥之前可以經(jīng)

15、行再冷卻，一是冷凝器在室外，高壓貯液器在室內(nèi)，氨流進(jìn)高壓貯液器和供至膨脹閥的過(guò)程中，受環(huán)境的溫度影響會(huì)自然降溫，冷凝溫度降低3-5℃。</p><p>　　制冷循環(huán)的壓縮級(jí)數(shù):這個(gè)冷庫(kù)要求冷藏間的溫度為-18℃，凍結(jié)間溫度為-23℃，如果蒸發(fā)溫度與庫(kù)房溫度的溫差為10℃，則蒸發(fā)溫度為-28℃和-35℃。</p><p>　　當(dāng)冷凝溫度為+38℃時(shí)，相應(yīng)的冷凝壓力為。</p>

16、<p>　　當(dāng)蒸發(fā)溫度為-28℃時(shí)，相應(yīng)的蒸發(fā)壓力為。</p><p>　　當(dāng)蒸發(fā)溫度為-33℃時(shí)，相應(yīng)的蒸發(fā)壓力為。</p><p>　　按冷凝壓力和蒸發(fā)壓力的比值考慮，則</p><p>　　壓力比均大于8，應(yīng)采用雙機(jī)壓縮制冷循環(huán)。</p><p>　　制冷系統(tǒng)采用雙級(jí)壓縮循環(huán)，冷凝溫度，蒸發(fā)溫度，采用雙級(jí)壓縮，其高低壓級(jí)容積比

17、采用1/3；查書(shū)中相應(yīng)圖得中間溫度，此時(shí)中間壓力為409.64kPa。</p><p>　　流向冷卻設(shè)備的氨液經(jīng)由中間冷卻器的蛇形盤(pán)管經(jīng)行冷卻，冷卻后的過(guò)冷溫度比中間溫度高5℃。然后通過(guò)膨脹閥節(jié)流降低到蒸發(fā)壓力。</p><p>　　在制冷壓縮機(jī)的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，所吸入的氣體是過(guò)熱氣體而不是飽和蒸汽，在計(jì)算制冷壓縮機(jī)的制冷量時(shí)，可以根據(jù)吸入氣體的比體積來(lái)計(jì)算，即允許制冷劑有一定的過(guò)熱。&l

18、t;/p><p>　　按照允許吸氣溫度來(lái)計(jì)算制冷壓縮的制冷量，制冷壓縮機(jī)循環(huán)圖如圖所示。</p><p>　　，，，查的吸氣比體積: ,。</p><p>　　按壓力和溫度條件，查的圖中各相應(yīng)狀態(tài)點(diǎn)的焓值見(jiàn)表1-6：</p><p>　　表1-6個(gè)狀態(tài)點(diǎn)的焓值</p><p>　?。?）制冷壓縮機(jī)的選用計(jì)算 雙級(jí)壓縮機(jī)的

19、制冷量以低壓級(jí)壓縮制冷含量為計(jì)算依據(jù)，選用計(jì)算的目的主要是求出需用的壓縮機(jī)排氣量和需用的電動(dòng)機(jī)功率，先計(jì)算低壓級(jí)然后計(jì)算高壓級(jí)。選用壓縮機(jī)時(shí)一般不適宜少于兩臺(tái)，要考慮維修時(shí)不停產(chǎn)；配備多臺(tái)壓縮機(jī)時(shí)，要注意型號(hào)以及零件的互換性，并 制冷壓縮機(jī)產(chǎn)品目錄樣本選用。</p><p>　　另外，也可以考慮單級(jí)制冷壓縮機(jī)，配組為雙級(jí)制冷壓縮，壓縮機(jī)的高壓級(jí)和低壓級(jí)的容量比可以變化。</p><p>　

20、　本例中制冷壓縮機(jī)的選用計(jì)算見(jiàn)表1-7：</p><p>　　表1-7 壓縮機(jī)的選型計(jì)算表</p><p>　　(2)制冷壓縮機(jī)配用設(shè)備的計(jì)算</p><p>　　1）冷凝器 冷凝熱負(fù)荷的計(jì)算公式為</p><p>　　采用立式冷凝器，考慮單位熱負(fù)荷時(shí)，冷凝面積為：</p><p>　　應(yīng)選用的立式冷凝器一臺(tái)。&l

21、t;/p><p>　　2）中間冷卻器的選用</p><p><b>　　桶徑的計(jì)算公式為</b></p><p>　　式中-中間冷卻器內(nèi)流體的流速（m/s），選為0.5 m/s；</p><p>　　-中間冷卻器的內(nèi)徑（m）。</p><p>　　蛇形盤(pán)管冷卻面積（㎡）：取中間器的K值為580W/ ㎡

22、·K，其對(duì)數(shù)平均值溫差的計(jì)算公式為：</p><p>　　應(yīng)選用外徑500mm、蛇形盤(pán)管冷卻面積為2.5㎡的中間冷卻器一臺(tái)。</p><p>　　3）油分離器的選用。按選用的四臺(tái)雙級(jí)壓縮機(jī)的高壓級(jí)活塞理論輸氣量，輸氣系數(shù)，則</p><p>　　應(yīng)選用325mm油分離器一個(gè)。</p><p>　　4）放空氣器。選用KFA-32型放空

23、氣器一臺(tái)。</p><p>　　5）集油器。按規(guī)則，制冷量在200kw以下時(shí)選用集油器一臺(tái)。</p><p>　　6）高壓貯液器。氨液的總循環(huán)量，冷凝溫度下的氨液比體積，容量系數(shù)取為1.2，充滿度取為0.7，則按式計(jì)算得</p><p>　　應(yīng)選用ZA-2.0型的貯液桶一只</p><p>　　4. 供液方式的選擇</p>&l

24、t;p>　　該冷庫(kù)有-18℃的冷藏間和-23℃的凍結(jié)間各三間，為了簡(jiǎn)化系統(tǒng)，采用一個(gè)-33℃的蒸發(fā)溫度，并采用氨泵循環(huán)供液方式。冷卻設(shè)備的進(jìn)液采用上進(jìn)下出的方式。當(dāng)制冷壓縮機(jī)停止運(yùn)行時(shí)，部分氨液存在冷卻設(shè)備內(nèi)。冷卻間和凍結(jié)間分別設(shè)置液體分調(diào)節(jié)站與操作臺(tái)，在操作臺(tái)上調(diào)節(jié)各庫(kù)的供液量。</p><p>　　5. 冷藏間冷卻設(shè)備的設(shè)計(jì)</p><p>　　該冷庫(kù)為生產(chǎn)性冷庫(kù)，儲(chǔ)存凍肉的時(shí)間

25、較短，考慮采用光滑管制的雙層頂排管，有利于保持庫(kù)內(nèi)較高的相對(duì)濕度，管徑采用，管徑為，在庫(kù)內(nèi)集中布置。平時(shí)用人工掃霜，清庫(kù)時(shí)采用人工掃霜和熱氨沖霜相結(jié)合的除霜方法。</p><p>　　這種形式的頂排管的傳熱系數(shù)一般。</p><p>　?。?）需用冷卻面積 按，傳熱溫差按10℃計(jì)算，需用冷卻面積F的計(jì)算公式為</p><p>　　冷藏庫(kù)：；冷藏庫(kù)：；冷藏庫(kù)：。&

26、lt;/p><p>　?。?）鋼管長(zhǎng)度 采用無(wú)縫鋼管，每米長(zhǎng)的面積，計(jì)算出各冷藏庫(kù)的鋼管長(zhǎng)度分別為：庫(kù)為；庫(kù)為；庫(kù)為。</p><p>　　按計(jì)算得出頂排管管數(shù)見(jiàn)表1—8</p><p>　　頂排管材料見(jiàn)表1—9。</p><p>　　6.凍結(jié)間冷卻設(shè)備的設(shè)計(jì)</p><p>　　按要求食品的凍結(jié)時(shí)間為20h，凍結(jié)間的冷

27、卻設(shè)備應(yīng)采用強(qiáng)制通風(fēng)的干式冷風(fēng)機(jī)或強(qiáng)力吹風(fēng)式擱架凍結(jié)排管。從凍結(jié)間的平面布置形式來(lái)看，吹風(fēng)方式適合采用縱向吹風(fēng)。如考慮凍結(jié)分割肉或副產(chǎn)品等，也可在一間凍結(jié)間設(shè)置強(qiáng)力吹風(fēng)擱架排管。本例采用強(qiáng)制通風(fēng)的干式冷風(fēng)機(jī)。</p><p><b>　　縱向吹風(fēng)凍結(jié)間：</b></p><p>　　(1)需用冷風(fēng)機(jī)的冷卻面積 冷風(fēng)機(jī)的單位熱負(fù)荷， 號(hào)凍結(jié)間的耗冷量為，計(jì)算出其面積。

28、</p><p>　　選用GN400B干式冷風(fēng)機(jī)一臺(tái)，＞；號(hào)庫(kù)和號(hào)庫(kù)各選用一臺(tái)。</p><p>　　(2)循環(huán)風(fēng)量 假定凍結(jié)間內(nèi)進(jìn)入冷風(fēng)機(jī)的空氣溫度為，出冷風(fēng)機(jī)的空氣溫度為，進(jìn)出口溫度差為，循環(huán)風(fēng)量按下式計(jì)算</p><p>　　GN400B干式冷風(fēng)機(jī)配用風(fēng)機(jī)為三臺(tái)T一40型6號(hào)軸流風(fēng)機(jī)，每臺(tái)風(fēng)量為時(shí)，總風(fēng)量＞。</p><p>　　7．

29、低壓循環(huán)貯液桶本設(shè)計(jì)</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用立式低壓循環(huán)貯液桶，進(jìn)液方式為下進(jìn)上出，其需用容積計(jì)算如下：</p><p>　　1)計(jì)算冷卻設(shè)備的容積。按制冷設(shè)備容積的40％、回氣管容積的60％和液管容積的總和除以70％計(jì)算冷卻設(shè)備的容積。</p><p>　　冷卻排管的容積：排管的總長(zhǎng)為，管子尺寸為，每米管長(zhǎng)的容積為</p><p>

30、<b>　　排管的容積：</b></p><p>　　翅片管總長(zhǎng)：共有三臺(tái)400號(hào)冷風(fēng)機(jī)，每臺(tái)冷卻面積為，每平方米翅片管冷卻表面積為；總長(zhǎng)，計(jì)算出每米管長(zhǎng)的容積為</p><p>　　冷風(fēng)機(jī)翅片管(翅片管)容積：</p><p><b>　　冷卻設(shè)備的容積：</b></p><p>　　2)計(jì)算回氣

31、管的容積。凍結(jié)間的回氣管()共長(zhǎng)40米，每米容積為</p><p><b>　　共有容積：</b></p><p>　　冷藏問(wèn)的回氣管()，共長(zhǎng)，每米容積為</p><p><b>　　共有容積：</b></p><p><b>　　回氣管的容積： </b></p>

32、<p>　　3)計(jì)算液管容積。冷藏間液管長(zhǎng)，凍結(jié)間液管共長(zhǎng)，管徑為，每米管長(zhǎng)的容積為。</p><p><b>　　共有容積：</b></p><p>　　4)需用低壓循環(huán)貯液桶容積為</p><p>　　應(yīng)選用外徑低壓儲(chǔ)貯液桶兩臺(tái)，每臺(tái)容積。</p><p>　　此外，低壓循環(huán)貯液桶的直徑是按氣體流速為考

33、慮決定的。所選的桶徑可用作如下復(fù)核：</p><p><b>　　氨氣的循環(huán)量</b></p><p><b>　　氨氣的流動(dòng)速度為，</b></p><p>　　所選兩只桶徑為的貯液桶足夠。</p><p>　　每個(gè)低壓循環(huán)桶前配一個(gè)手動(dòng)節(jié)流閥，并按低壓循環(huán)貯液桶上管接口的規(guī)格選用。</p&

34、gt;<p><b>　　8．氨泵的選用計(jì)算</b></p><p>　　冷藏間的冷卻設(shè)備為頂排管，它是靠空氣自然對(duì)流進(jìn)行熱交換的，氨泵的流量以氨的循環(huán)量的四倍計(jì)算。</p><p>　　冷藏間的制冷總負(fù)荷為。</p><p><b>　　單位制冷量：</b></p><p><

35、b>　　氨的循環(huán)量：</b></p><p><b>　　查得的比體積為；</b></p><p><b>　　需用的氨泵流量：</b></p><p>　　凍結(jié)間的冷卻設(shè)備為冷風(fēng)機(jī)，它是以強(qiáng)制通風(fēng)對(duì)流進(jìn)行熱交換的，氨泵的流量以氨的循環(huán)量的五倍計(jì)算。</p><p>　　凍結(jié)間的制

36、冷總負(fù)荷為。</p><p><b>　　單位制冷量：</b></p><p><b>　　氨的循環(huán)量：</b></p><p><b>　　查得的比體積為。</b></p><p><b>　　需用的氨泵流量：</b></p><p&

37、gt;<b>　　氨泵的總的流量：</b></p><p>　　選用YAB2—5型氨泵兩臺(tái)，每臺(tái)流量為。壓差為。</p><p><b>　　氨泵的輸出壓頭為</b></p><p>　　液管長(zhǎng)度按供液管道最長(zhǎng)的路線計(jì)算，為。</p><p>　　當(dāng)量長(zhǎng)度，值查氨管道阻力計(jì)算表，為。</p&g

38、t;<p><b>　　彎頭數(shù)：</b></p><p>　　彎頭 3只 </p><p>　　彎頭 1只 </p><p><b>　　共計(jì)當(dāng)量長(zhǎng)度為：</b></p><p><b>　　閥門(mén)數(shù)：</b></p><

39、p><b>　　2只 </b></p><p><b>　　1只 </b></p><p><b>　　共計(jì)當(dāng)量長(zhǎng)度為：</b></p><p><b>　　壓力損失：。</b></p><p>　　而選用的型氨泵的揚(yáng)程為，所以已足夠用。&

40、lt;/p><p>　　9．系統(tǒng)管道的管徑的確定</p><p>　　(1)回氣管 按冷藏間和凍結(jié)問(wèn)制冷設(shè)備總負(fù)荷查得冷藏間的回氣管用管子，凍結(jié)間用聲管子，兩管的總管用聲管子。</p><p>　　(2)吸入管 按制冷設(shè)備總負(fù)荷，管長(zhǎng)，查圖得為，可采用管子。</p><p>　　(3)排氣管按冷凝熱負(fù)荷，管長(zhǎng)為，查得聲，可采用管子。<

41、;/p><p>　　(4)貯液桶至調(diào)節(jié)站 按總管長(zhǎng)度小于考慮，總負(fù)荷以冷凝熱負(fù)荷計(jì)算時(shí)查圖得內(nèi)徑為，可采用的管子。</p><p>　　(5)冷凝器至貯液器按總管長(zhǎng)度小于考慮，總冷凝熱負(fù)荷計(jì)算時(shí)查圖得內(nèi)徑，可采用聲的管子。</p><p>　　(6)其他管道放油管采用的管子；放空氣管采用≠25mm的管子；平衡管采用的管子；安全管采用的管子。</p>&l

42、t;p>　　10．制冷設(shè)備和管道的隔熱層厚度</p><p>　　查書(shū)中相應(yīng)的圖表，得出各隔熱層的厚度如下：</p><p>　　隔熱層材料采用泡沫塑料或軟木，導(dǎo)熱系數(shù)為。</p><p>　　中間冷卻器：設(shè)備周?chē)諝鉁囟葹?，設(shè)備直徑為；蛇形盤(pán)管冷卻面積為；隔熱層厚度為。低壓循環(huán)貯液桶：隔熱層厚度為。</p><p>　　1.3 制冷