水果冷藏庫冷庫課程設(shè)計

1、課 程 設(shè) 計設(shè)計題目 煙臺300 t 裝配式水果冷藏庫 目 錄1、冷庫的概況1.1、冷庫的用途、規(guī)模情況1.2、冷庫的氣象資料1.3、冷庫的平面布置圖2. 制冷系統(tǒng)設(shè)計方案概述2.1、設(shè)計原則2.2、制冷系統(tǒng)流程2.3、制冷系統(tǒng)方案內(nèi)容2.4、機房布置方案2.5、庫房特征3、設(shè)計計算書3.1、設(shè)計依據(jù)3.2、制冷負荷計算3.2.1、設(shè)計參數(shù)3.2.2、冷間內(nèi)各項冷負荷計算3.2.3、庫房冷卻設(shè)備負荷qq3.2.4、機械負荷qj3.3、制冷機器設(shè)備的選型計算3.3.1、制冷循環(huán)參數(shù)的確定3.3.2、制冷壓縮機的選型計算3.3.3、冷卻水系統(tǒng)的選型計算3.3.4、冷卻設(shè)備的選型計算3.3.5、節(jié)

2、流閥的選型計算3.3.6、輔助設(shè)備的選型計算3.4制冷管道設(shè)計計算3.4.1、管徑的選擇3.4.2、管材的選用3.4.3、管道的伸縮和補償3.4.4、管道的隔熱4、參考文獻1、冷庫的概況1.1、冷庫的用途、規(guī)模情況該冷庫位于煙臺市，冷庫僅有冷卻物冷藏間，容量分別為300t，主要用于冷藏蘋果。1.2、冷庫的氣象資料：庫址站臺位置夏季空調(diào)室外計算干球溫度室外計算相對濕度室外計算焓值室外風速大氣壓力東經(jīng)北緯煙臺12124373229.81%88.51kj/kg0.5102.125 kpa1.3、冷庫的平面布置圖該冷庫的冷藏噸位為300噸，則冷卻物冷藏間就有1間，則每間的冷藏量為300噸（1）冷間的面

3、積計算根據(jù)公式： 式中： g各冷庫計算噸位（t）； v1各冷藏間的公稱體積（m3）； 冷藏間的容積利用系數(shù)； s食品的計算密度（kg/m3）根據(jù)制冷裝置設(shè)計表2-1-4查得水果的密度（箱裝）為s =300 kg/m3，其中=0.8。根據(jù)上式得， 公稱容積：冷庫高度的確定：凈高為4.8m，堆碼高度為3.5m。則冷卻物冷藏間有效使用面積為1250/3.5=357.2，）則凈長和凈寬分別為20m和17.86m； （2）、冷庫的平面布置圖2. 制冷系統(tǒng)設(shè)計方案概述2.1、設(shè)計原則（1）滿足食品冷加工工藝要求；（2）系統(tǒng)要運行可靠，操作管理方便，有安全保障；（3）系統(tǒng)應優(yōu)先采用新設(shè)備、新工藝及新技術(shù)；（

4、4）要考慮經(jīng)濟性。2.2、制冷系統(tǒng)流程雙級壓縮：蒸發(fā)器出口回汽調(diào)節(jié)站氣液分離設(shè)備低壓級壓縮機低壓級油分離器中間冷卻器高壓級壓縮機油分離器冷凝器貯液桶中冷器高壓液體調(diào)節(jié)站節(jié)流閥低循桶氨泵低壓液體調(diào)節(jié)站蒸發(fā)器進口蒸發(fā)器出口單級壓縮：蒸發(fā)器出口回汽調(diào)節(jié)站氣液分離設(shè)備低壓循環(huán)桶單級壓縮機油分離器冷凝器高壓貯液器高壓液體調(diào)節(jié)站節(jié)流閥低壓循環(huán)桶氨泵低壓液體調(diào)節(jié)站蒸發(fā)器進口蒸發(fā)器出口2.3、制冷系統(tǒng)方案內(nèi)容（1）采用制冷系統(tǒng)：單級氨制冷系統(tǒng)；（2）蒸發(fā)溫度回路：冷藏間采用10回路，（3）供液方式：氨泵供液；（4）融霜方式：冷藏間采用干式冷風機，故采用熱氨融霜方式； （5）自控內(nèi)容：制冷系統(tǒng)的安全保護；局部回

5、路的自控（液泵、冷藏間回路）；壓縮機指令開停機，庫房內(nèi)的冷卻設(shè)備在機房的遙控和庫溫遙測；（6）冷間冷卻方式：直接冷卻方式。2.4、機房布置方案機房分成機器間和設(shè)備間兩部分。制冷壓縮機安裝在機房內(nèi)，儀表盤應面向主要操作通道；油分離器可隨壓縮機安裝；冷凝器安裝在室外離機房出入門較近的地方；高壓貯液器布置在室外靠近冷凝器，且安裝高度應與冷凝器配合，保證液體自流進入；油分離器應根據(jù)冷凝器和高壓貯液器的標高來布置；總調(diào)節(jié)站設(shè)在機器間便于觀察、操作的地方；液氨分離器設(shè)在機房之上；低壓循環(huán)桶設(shè)在設(shè)備間利用金屬固定的平臺上；氨泵布置在低壓循環(huán)桶的下面近處；其余設(shè)備均按照有關(guān)資料的要求布置。2.5、庫房特征 （

6、1）庫房溫濕度條件：冷藏間溫度為0，相對濕度為85%； （2）冷卻設(shè)備及氣流組織：冷藏間采用干式冷風機配均勻送風道，送風道由水平送風主管和噴嘴組成3、設(shè)計計算書3.1、設(shè)計依據(jù)依據(jù)冷庫制冷設(shè)計手冊和依據(jù)冷庫設(shè)計規(guī)范，按照設(shè)計要求（基礎(chǔ)資料、設(shè)計參數(shù)、各庫房冷藏容量、冷加工能力、平面布置圖等）對整個制冷系統(tǒng)進行設(shè)計計算。設(shè)計內(nèi)容包括制冷負荷計算、制冷壓縮機的選型、輔助設(shè)備的選型、冷卻設(shè)備、管徑的選擇及安全保護等。3.2、制冷負荷計算3.2.1、設(shè)計參數(shù)冷間室外計算溫度tw夏季通風室外設(shè)計計算溫度冷間設(shè)計溫度tn冷間設(shè)計相對濕度冷間進庫溫度冷間出庫溫度冷間冷加工時間冷藏間2927090%14.50

7、24h3.2.2、冷間內(nèi)各項冷負荷計算（1）維護結(jié)構(gòu)傳入熱q1根據(jù)公式： 式中 k維護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)，單位w/k； f維護結(jié)構(gòu)傳熱面積，； a維護結(jié)構(gòu)兩側(cè)溫差修正系數(shù)，查制冷裝置設(shè)計表2-2-2可得； tw維護結(jié)構(gòu)外側(cè)計算溫度，當計算外墻、頂棚時，按規(guī)定值??；當計算內(nèi)墻地坪時，按鄰室溫度規(guī)定值??；tn冷間設(shè)計溫度。（2）、貨物放熱量q2式中 q2a食品放熱量；q2b食品包裝材料和承載工具的熱量；q2c食品冷加工過程的呼吸熱；q2d食品冷藏過程中的呼吸熱；g冷間每天進貨量（kg）；g=1200*1000*8%=96000kgh1、h2貨物進出冷間的焓值kj/kg；貨物冷加工時間，s；b貨物包裝材料

8、和運載工具的重量系數(shù)；cb包裝材料或運載工具的比熱，kj/kgk；t1包裝材料或運載工具進入冷間時的溫度，；t2包裝材料或運載工具在冷間內(nèi)降溫終止時的溫度一般為庫房設(shè)計溫度，；q1、q2鮮果冷卻初始、終止溫度時的呼吸熱，w/ kg；gn冷卻物冷藏間的冷藏量，kg。g=1200*1000*8%=96000kg冷間貨物放熱量q2冷間gh1 h2 bcbt1 t2 q1q2gnq2冷藏間24000326.6271.9864000.251.5114.5046.41030000020518（3）通風換氣冷負荷q3式中：hn，hw室內(nèi)外空氣的焓值，kj/kg；n每日換氣次數(shù)，取2次；v冷間內(nèi)的凈容積，m3

9、；n冷間內(nèi)空氣密度，kg/ m3。通風換氣冷負荷q3冷間hnhwnvn q3冷藏間8.02135.253212501.2931019（4）電機運行熱當量q4式中：ni各電動機的額定功率，kw；i各熱轉(zhuǎn)化系數(shù)，取1；i各電機運轉(zhuǎn)時間系數(shù)，取1。假設(shè)冷間的單位制冷負荷為115w/t，則單個冷間qq假設(shè)=115gn=115300=34500w，冷風機的蒸發(fā)面積為：（1）選用大連冷凍機生產(chǎn)的kll-250型落地式氨空氣冷卻器，蒸發(fā)面積為256平方米，該風機配用兩臺電動機，每臺機功率為2.2kw，共4.4kw，那么冷間電動機耗冷量的計算結(jié)果見表：電機運行熱當量q4冷間ni（kw）iiq4冷藏間4.411

10、4400各冷間冷卻設(shè)備負荷qq匯總表冷間q1q2q3q4q5qqq假設(shè)冷藏間8231.22051810194400102535193.234500經(jīng)校驗，各冷間假設(shè)的冷卻設(shè)備負荷qq假設(shè)與實際計算得出的冷卻設(shè)備負荷qq的誤差為2%10%，說明選用的冷風機合理。（5）操作管理冷負荷q5式中：qd冷間每平方米地板面積照明熱量，w/；f冷間地板面積，；v冷間內(nèi)凈容積，m3；n每日開門時引起換氣次數(shù)；hn，hw室內(nèi)外空氣的焓值，kj/kg；m空氣幕修正系數(shù)；rn冷間內(nèi)空氣容重,kg/ m3。nr操作人員數(shù)量；qr每個操作人員每秒的放熱量。操作管理冷負荷q5冷間qd fvnhnhwmrnnrqrq5冷藏

11、間 2357.212501.358.02135.2530.50.773328010253.2.3、庫房冷卻設(shè)備負荷qq式中，p冷卻物冷藏間取1。各冷間冷卻設(shè)備負荷qq匯總表冷間q1q2q3q4q5qqq假設(shè)冷藏間8231.22051810194400102535193.2345003.2.4、機械負荷qj式中：r制冷裝置管道和設(shè)備等冷量損耗補償系數(shù)，取1.07；n1k維護結(jié)構(gòu)傳熱量的季節(jié)修正系數(shù)，取1.00；n2k機械負荷折減系數(shù)，冷卻物冷藏間取0.6；n3k同期換氣次數(shù)，取0.8；n4k冷間電動設(shè)備的同期運轉(zhuǎn)系數(shù)，冷卻物冷藏間和取1；n5k冷間同期操作系數(shù)，冷卻物冷藏間取1；機械負荷qj冷間

12、n1q1n2q2n3q3n4q4n5q5rnikqikqj冷藏間8231.212311815.2 440010251.0726782.4 28657.23.3、制冷機器設(shè)備的選型計算整個冷庫的耗冷量計算以后，便可按機器總負荷進行選擇制冷壓縮機及所配用的設(shè)備。按這個冷庫的設(shè)計條件，確定冷凝溫度，氨液冷凝后的再冷溫度以及制冷壓縮機循環(huán)的級數(shù)，然后進行計算。3.3.1、制冷循環(huán)參數(shù)的確定（1）蒸發(fā)溫度tz的確定由于蒸發(fā)器是直接布置在庫房的，一般比庫溫低810，故冷卻物冷藏間取-10；（2）冷凝溫度tl的確定根據(jù)煙臺地區(qū)的水文地質(zhì)條件及氣象條件，采用冷卻水循環(huán)冷卻。冷凝器的進水溫度ts1=ts+=25

13、.9+3=28.9（其中ts為室外空氣濕球溫度，為冷卻塔的冷幅高），冷凝器的出水溫度為ts2= ts1+2=28.9+2=30.9（立式冷凝器）式中 tm對數(shù)平均溫差，取值范圍為46，取4。由此計算出冷凝溫度為34。（3）吸入溫度tx的確定對氨泵供液系統(tǒng)，設(shè)計工況的吸入溫度冷藏間tx為-7；（4）過冷溫度tg的確定冷卻物冷藏間的過冷度tg為3；（5）制冷循環(huán)壓縮機的級數(shù)確定這個冷庫要求冷卻物冷藏間的溫度為0，蒸發(fā)溫度為-10；當冷凝溫度為34時，相應的冷凝壓力為pl= 13121kpa，當冷卻物冷藏間蒸發(fā)溫度為-10時，相應的蒸發(fā)壓力為pz= 2908kpa；按照冷凝壓力和蒸發(fā)壓力的比值考慮:

14、冷卻物冷藏間：=4.518，故宜采用單級壓縮制冷循環(huán)；3.3.2、制冷壓縮機的選型計算（a）單級壓縮機的選型：如圖1，取過冷度3，節(jié)流前氨液的溫度tg=31。根據(jù)制冷裝置設(shè)計附錄4查得有關(guān)參數(shù)：h0=343.757kj/kg；h1=1456.849kj/kg ；v1=0.4237m3/kg；h2=1678.042kj/kg；h3=h4=343.757kj/kg； h2=362.91kj/kg，=0.74單位制冷量：=1456.849-343.757=1113.1kj/kg制冷劑質(zhì)量流量：=0.026kg/ss（b）查看壓縮機產(chǎn)品目錄，選用一臺煙臺冷凍機廠生產(chǎn)的2av-10單級活塞式制冷壓縮機，

15、其性能參數(shù)如下：壓縮機的型號蒸發(fā)溫度（）冷凝溫度（）標準工況制冷量（kcal/h）轉(zhuǎn)速（r/min）理論排氣量（m3/h）功率（kw）2av-105-30402500096063.515（c）校核a、制冷量的校核實際制冷量：式中g(shù)c制冷劑實際總流量，kg/s；其中，vp選用壓縮機理論總輸氣量，m3/s。3.3.3、冷卻水系統(tǒng)的選型計算（1）冷凝器的選型計算冷凝器的熱負荷計算單級壓縮循環(huán)（見圖1）ql=0.026（1678.042-343.757）=34.7kw式中：g制冷劑質(zhì)量流量， h2，h3單級循環(huán)冷凝器進出口制冷劑的焓值，kj/kg；冷凝器面積計算式中：f冷凝器傳熱面積，；k冷凝器傳熱系

16、數(shù)，kw/；tm對數(shù)平均溫差，取值范圍為46；qf冷凝器單位面積熱負荷，kw/，取3.4kw/。選用大連冷凍機廠的冷凝器wn-20一臺，其技術(shù)參數(shù)如下：型號換熱面積（）殼體直徑（mm）高（mm）重量（kg）wn-2020560210010803.3.4、節(jié)流閥的選型計算（1）流量計算冷藏間：（2）通道截面積計算冷藏間：代入公式，有式中 g流經(jīng)節(jié)流閥的制冷劑流量，kg/s；a通道截面積，；l節(jié)流閥前液體的密度，取594kg/ m3；pv節(jié)流前后的壓差，pa；cd流量系數(shù)，取0.35。（3）節(jié)流閥的的選型冷藏間選用1型號為dl21w-40t p節(jié)流閥，其技術(shù)參數(shù)如下：型號公稱通徑mm適用溫度（）公

17、稱壓力（mpa）重量（kg）dl21w-40t2-240-8041.233.3.5、輔助設(shè)備的選型計算 （1）油分離器的選型計算式中 p，pg壓縮機排氣口制冷劑蒸汽的比容，m3/kg；g，gg制冷劑流量，kg/s；油分離器內(nèi)氣體流速，取0.15 m/s。選用yf-40（大冷）一臺，其技術(shù)參數(shù)如下：型號容器類別外形尺寸（mm）重量（kg）殼體直徑高yf-40s2-227398485（2）貯液器的選型計算式中 冷凝溫度下液態(tài)制冷劑的比容，m3/ kg；g 制冷系統(tǒng)制冷劑總循環(huán)量，kg/s；0.7 貯液器的允許液體充滿度； 貯液器的容量系數(shù)，取0.5。選用大冷za-1.5一臺，其技術(shù)參數(shù)如下：型號容

18、積（m3）容器類別外形尺寸（mm）重量（kg）長通體直徑高za-1.51.5t2-2300800680915（3）汽液分離器的選型計算-10蒸發(fā)回路：式中：g通過氣液分離器供液量，kg/s； 在該蒸發(fā)壓力下氣體制冷劑的比容，m3/kg； 氣體制冷劑流速，取=0.5m/s。 氣液分離器桶身高度一般為桶身直徑的3-4倍，即： hef=3-4ddf選用大連冷凍廠汽液分離器一臺，其技術(shù)參數(shù)如下：回路型號筒體尺寸d（mm）主要尺寸（mm）重量kglh-10af-503252001405120（4）低壓循環(huán)桶的選型計算低壓循環(huán)桶桶徑計算冷藏回路：式中 vp 壓縮機（雙級壓縮時指低壓機）的理論輸氣量，m3/

19、s； 壓縮機（雙級壓縮時指低壓機）的輸氣系數(shù)； 低壓循環(huán)桶內(nèi)氣體流速，取0.5m/s； 低壓循環(huán)桶的面積系數(shù)，取1；n 低壓循環(huán)桶氣體進口個數(shù)，取1。下進上出供液系統(tǒng)；=0.68=0.00019（氨泵選型后算出）；=540秒。式中 vd 低壓循環(huán)桶的容積，m3；vq各冷間中，冷卻設(shè)備注氨量最多的一間蒸發(fā)器總凈容積，m3；vh 回氣管內(nèi)凈容積，m3；qb 一臺氨泵的流量，m3/s；b 氨泵由啟動到液體制冷劑自蒸發(fā)器返回低壓循環(huán)桶的時間，一般可采用540720s。選用型號為dxz-1.5的低壓循環(huán)桶一臺，其技術(shù)參數(shù)如下：型號容積m3容器類別外形尺寸（mm）重量（kg）殼體直徑高dxz-1.51.5

20、cm-28003700710（5）氨泵的選型計算根據(jù)氨泵的流量進行氨泵的型號選擇。冷藏回路：式中 qd 氨泵回路蒸發(fā)器負荷，kw；該蒸發(fā)溫度下液體制冷劑的比容，m3/ kg；qo 制冷劑單位質(zhì)量制冷量，kj/kg；氨泵的供液倍率，取34。由于選用1個低壓循環(huán)桶，故氨泵也選用1臺。冷藏間、凍藏間均選用32p-40a屏蔽泵，其技術(shù)參數(shù)如下：型號流量（m3/h）揚程（m）轉(zhuǎn)速（r/min）效率%軸功率（kw）電機功率（kw）重量（kg）32p-40a2.8322850191.273.097（6）排液桶的選型計算式中 gz 注氨量最多的一間庫房蒸發(fā)器的注氨量，kg；?在該蒸發(fā)溫度下，液體制冷劑的比容，

21、m3/ kg；0.7 排液桶允許充滿度。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可選用pya-1型的排液桶一臺，其中工作容積為1m3，可滿足設(shè)計要求。型號容積（m3）d重量pya-11716550（7）空氣分離器的選型依據(jù)冷庫的規(guī)模，凍藏回路選擇大冷生產(chǎn)的kf-32空氣分離器，參數(shù)如下表：型號公稱直徑mm換熱面積 m2l （mm）h（mm）重量kgkf-32 32 0.45 1080 9055（8）集油器的選型選用jy-150的集油器一臺，其技術(shù)參數(shù)如下：型號容器類別外形尺寸（mm）重量（kg）殼體直徑高jy-150tm-215940930（9）干燥器和過濾器的選型氨干燥器的選型選用yg-32的氨干燥器一個，其技術(shù)參數(shù)

22、如下：型號公稱口徑（mm）外形尺寸（mm）重量（kg）寬高yg-323218018514氨氣過濾器的選型選用qg-65的氨氣過濾器一個，其技術(shù)參數(shù)如下：型號外形尺寸（mm）重量（kg）寬高qg-65450280553.4制冷管道設(shè)計計算3.4.1、管徑的選擇（1）回汽管管徑的計算式中 dn 管子內(nèi)徑，m；g 制冷劑流量，kg/s；氨氣的密度，取2.69kg/m3；制冷劑限定流速，取14m/s。選用管徑為32mm的碳素鋼管（2）管子的總阻力校核略3.4.2、管材的選用（1）材料氨管采用a10碳素鋼管；冷凝器的冷卻水采用鍍鋅鋼管；潤滑油管采用a10碳素鋼管。（2）壁厚式中 p 計算壓力，一般取試驗

23、壓力的2/3或3/4，試驗壓力取1.2mpa；dn 管子內(nèi)徑，mm；管子材料的許用應力，mpa；c 附加度，取1.5mm?；貧夤苓x用32mm2.5mm的a10碳素鋼管。3.4.3、管道的伸縮和補償31，所以需要熱補償。由于管道直管段不超過100m，故采用l形自然補償方法。3.4.4、管道的隔熱管道隔熱層的最小厚度可按公式計算。式中 t內(nèi) 管道內(nèi)制冷劑的溫度，；t外 隔熱層外表面周圍空氣的溫度，；t表 隔熱層表面溫度，；2 隔熱材料的導熱系數(shù)，取0.047w/mk；2 管外側(cè)隔熱層外表面空氣的放熱系數(shù)，取8.141w / m2k；d外 管子外徑，m；d 包隔熱層后的外徑（d= d外+2），m；于

24、是，隔熱層的厚度為。其他需要保溫的設(shè)備有低壓循環(huán)桶、排液桶及其他低溫管道。3.4.5冷風機風量的計算各房間的風量按qv=計算qv冷風機的風量m3/h庫房冷卻設(shè)備負荷w配風系數(shù);凍結(jié)間采用=0.91.1,冷卻間、冷藏間采用=0.50.6m3/wh冷藏間風機風量計算:冷藏間 qv=0.535.193103=17597m3/h3.4.6冷藏間的冷分配布置1風管的管道計算 庫房實際總風量為17597m3/h，冷風機額定風量19560m3/h1.擬定風口平均流速6m/s設(shè)計每個風口流量為700m3/h 則總共所需風口數(shù)個每兩個風口間距為1.5m, 則風道總長度為19.5m，孔口流量系數(shù)取=0.6每個出風

25、口的面積大約為側(cè)孔靜壓流速為側(cè)孔應有靜壓按的原則設(shè)定,求出第一側(cè)孔前管道斷面1的截面面積a1設(shè)斷面1處的空氣流速則，取斷面1動壓斷面1截面積 d1=1.08m 斷面1氣壓2.計算12的阻力,再求出斷面處的氣 管段12的摩擦阻力： 已知風量l=17597m3/h ，d1=1.08m查表得管徑應取斷面1、2的平均直徑,得d2未知 取近似的d1=1.08作為平均直徑查得rm1=0.202各管段尺寸計算表由通風與空氣調(diào)節(jié)工程（主編-徐勇-機械工業(yè)出版社）附錄l和附錄m查表可得各管段的尺寸以及相關(guān)技術(shù)參數(shù)管段號風量 q （m3/h）管道尺寸 ab（mm）流速v （m/s）動壓pd（pa）比摩阻 rm （pa/m）長度l（m）沿程阻力p