小型冷庫設(shè)計

1、小型冷庫設(shè)計說明書 學(xué)院: 食品工程學(xué)院專業(yè)：制冷與空調(diào)0901 姓名：魯唐偉學(xué)號：20092926044日期：1 小型冷庫作用：冷凍冷藏裝置是保證易腐蝕變質(zhì)的食品在低溫環(huán)境下進行加工和貯運的設(shè)備和運輸工具，其任務(wù)是為食品的生產(chǎn)、貯藏、運輸提供必要的溫度和濕度等環(huán)境條件。設(shè)計裝置選用分配性冷庫，因為一般在大中城市、水陸交通樞紐和人口較多的工礦區(qū)，作為市場供應(yīng)需要、出口計劃的完成和長期儲備中轉(zhuǎn)運輸之用。其特點是凍結(jié)量小，冷藏量大，而且要考慮多種食品的儲藏，由于冷藏量大，進出貨比較集中，零進整出，因此要求庫內(nèi)運輸通暢，吞吐迅速，其具有冷藏能力大，吞吐量大，長期儲藏等優(yōu)點。2 設(shè)計目標(biāo)：建成一個噸位

2、為40t，低溫為-25，高溫為30（即庫內(nèi)為-25，庫外為30）的室內(nèi)裝配式小型冷庫，地址在北緯30°的杭州。3 計算說明書1.冷庫結(jié)構(gòu)設(shè)計噸位m=40t，食品密度=350kg/m3，由公式V=1000mj，（其中為容積利用系數(shù)，其取值見下表）容積/m3容積利用系數(shù)50010000.40100120000.502001100000.55100001150000.60>150000.62根據(jù)試算，取=0.55，V=207.8，圓整為208m3，所以冷庫的尺寸設(shè)計為長×寬×高=26×16×5，分為容積相同的兩個小間，其設(shè)計平面圖如下：坐北朝南

3、放置冷庫。2. 庫址選擇及庫區(qū)布置此冷庫主要是冷藏肉類 ，為防止異味擴散 ，冷庫應(yīng)布置在杭州夏季主風(fēng)向的下風(fēng)側(cè) ； 但為確保冷藏食品干凈衛(wèi)生 ，冷庫布置在廠內(nèi)牲畜 、 家禽 、 魚類等原料區(qū)和鍋爐房 、 煤場 、污水處理站的上風(fēng)側(cè)。杭州夏季多吹東南風(fēng)，相對某一建筑物， 東南方向為上風(fēng)側(cè) ，西北方向為下風(fēng)側(cè)。庫址選擇在交通運輸方便的地方， 并保證周圍有良好的衛(wèi)生條件， 避開產(chǎn)生有害氣體 、煙霧 、粉塵等物質(zhì)的工業(yè)企業(yè)及傳染病醫(yī)院等。庫房屋面及外墻粉刷成白色減少吸熱 ，庫房屋面隔熱層上宜設(shè)通風(fēng)層保證肉類通風(fēng)換氣 。3. 確定裝配式冷庫庫板厚度庫體的庫板采用彩鋼PU 夾芯預(yù)制板，其性能參數(shù)可按工程使

4、用的實際情況選定如下：(1).隔熱材料導(dǎo)熱系數(shù)：=0.025W/(mK)(2).鋼板厚度選取0.6mm，其導(dǎo)熱系數(shù)：=45.36W/(mK)(3).庫房圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面和外表面換熱系數(shù):對于內(nèi)表面換熱系數(shù):hn=8.14W/(mK)對于內(nèi)表面換熱系數(shù): hw=11.63W/(mK)(4).圍護結(jié)構(gòu)隔熱層的校核計算可以按夾芯板的傳熱系數(shù)K考慮，按照J(rèn)B/T9061-1999，從下表可知，該冷庫屬于低溫J系列 各系列的傳熱系數(shù)取值列于下表：由上表可知其傳熱系數(shù)K0.23W/(mK)，設(shè)計的隔熱層厚度為： =1K-1hn-1hw=10.23-18.14-111.63×0.025=0.1035

5、mm，選用150mm厚的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料彩鋼夾芯板庫板或裸板加防潮隔氣層加鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（庫底部分），此時庫板選型設(shè)計的傳熱系數(shù)為：K=11hn+1hw=118.14+0.150.025+111.63=0.1611W/(mK)(5).放置冷庫庫房的地坪處用普通水泥地籠或磚砌地籠水泥砂漿抹平或槽鋼地籠找平即可，地籠的方向與庫板的方向垂直，但要平整并墊實，避免庫體地面受力不均或大面積懸空而使庫房產(chǎn)生塑性變形。(6).冷庫庫房一間設(shè)置一個外開鉸鏈門，一間設(shè)置一個移動門，鉸鏈門為右開門。(7).庫內(nèi)除設(shè)置制冷機械設(shè)備外，應(yīng)考慮照明設(shè)施，防撞護板和防滑通風(fēng)地板及泄水地漏等。(8).庫體整體放置在地籠上

6、，庫體地板外表面為通風(fēng)層。 4. 庫房負(fù)荷及系統(tǒng)冷量的計算： 根據(jù)熱量進入冷間的不同途徑，可將冷負(fù)荷分為5個部分：圍護結(jié)構(gòu)傳熱量Q1；貨物熱量Q2；庫房內(nèi)通風(fēng)換氣熱量Q3；電機運行熱量Q4；操作熱量Q5，包括庫內(nèi)照明用電、操作設(shè)備（叉式堆垛機），操作工人等所散發(fā)的熱量以及開門損失。（1） 圍護結(jié)構(gòu)傳熱量Q1通過圍護結(jié)構(gòu)的傳熱量包括兩部分：通過墻壁、樓板、屋頂及地坪的熱量Qq；太陽輻射產(chǎn)生的熱量Qy。Qq=AK(tw-tn) 其中圍護結(jié)構(gòu)面積(即冷庫表面積)A=16×26+16×5+26×5×2=1252m2 圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)K=0.1611W/(mK)

7、 圍護結(jié)構(gòu)外側(cè)計算溫度tw=30 圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)計算溫度tn=-25 所以Qq=AKtw-tn=1252×0.1611×55=11093WQy=KFty其中墻壁或屋頂?shù)谋砻鎮(zhèn)鳠嵯禂?shù)K=0.1611W/(mK)F為太陽輻射的圍護結(jié)構(gòu)面積，ty為受太陽輻射影響的晝夜平均當(dāng)量溫差，將北緯30°下不同方位的的F和ty列表如下（墻面材料選為混凝土砌磚，屋頂材料選為深色油氈類，瀝青）：方位tyFQy東4.48056.7南2.513052.4西4.48056.7北2.013041.9屋頂10.5416703.7所以Qy=56.7+52.4+56.7+41.9+703.7=911W

8、Q1=Qq+Qy=11093+911=12004W（2） 貨物熱量Q2貨物進入冷庫之前的溫度按-10計算，進出貨的溫差T=7；貨物及其包裝材料的平均比熱容cp=1.9kJ/(kgK)；冷庫每日進貨量m按該冷藏間噸位的30%計算：Q2=mcpT=18.5（3） 庫房內(nèi)通風(fēng)換氣熱量Q3 對于室內(nèi)裝配式冷庫，食品均為短期貯藏，通風(fēng)換氣熱量可以忽略，故不做計算（4） 電機運行熱量Q4按照經(jīng)驗值取Q4=4000W（5） 操作熱量Q5操作熱量由操作熱量Q5a，庫門開啟熱量Q5b，操作人員產(chǎn)生熱量Q5c三部分組成。操作熱量Q5a：照明燈按2W/m2計，則Q5a=qaA=2×26×16=8

9、32W庫門開啟熱量Q5b：庫房單位面積因庫門開啟熱量qm取值見下表： 冷間名稱庫房面積<5050100>100冷卻間14.028.07.014.05.89.3凍結(jié)間18.69.37.0冷藏間9.311.64.75.83.5凍藏間7.03.52.3 根據(jù)設(shè)計要求取qm=3.5W/m2，則Q5b=qmA=3.5×26×16=1456W操作人員產(chǎn)生熱量Q5c：操作人員產(chǎn)生熱量按430W/人計，人數(shù)為6名，則Q5c=qrn=430×6=2580W則操作熱量Q5=Q5a+Q5b+Q5c=4968W冷負(fù)荷Q1Q2Q3Q4Q5熱量120043960040004968

10、冷庫負(fù)荷的計算分為冷卻設(shè)備負(fù)荷和機械負(fù)荷。冷庫選配冷卻風(fēng)機，冷卻排管等冷卻設(shè)備根據(jù)冷卻設(shè)備負(fù)荷選配。根據(jù)機械負(fù)荷選配制冷壓縮機和制冷系統(tǒng)，機械負(fù)荷一般小于冷卻負(fù)荷。設(shè)備負(fù)荷Qz=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5，為貨物熱流量系數(shù)，對于冷卻間，冷凍間和貨物不經(jīng)冷卻而直接進入冷藏間的冷卻物冷藏間=1.3，對于其他冷間（包括凍結(jié)物冷藏間，冰庫和部分冷卻物冷藏間）=1。因而取=1.3，則Qz=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5=72452W機械負(fù)荷QJ=n1Q1+n2Q2+n3Q3+n4Q4+n5Q5R，宜取圍護結(jié)構(gòu)傳熱負(fù)荷的季節(jié)修正系數(shù)n1=1，取貨物熱量的機械負(fù)荷折減系數(shù)n2=1，冷間電動機運轉(zhuǎn)同期運轉(zhuǎn)系數(shù)

11、n4和冷間同期操作系數(shù)n5取為n4=n5=0.5，R為制冷裝置和管道等冷損耗補償系數(shù)，直接冷卻取1.07，則QJ=Q1+Q2+0.5Q4+0.5Q51.07=60014W制冷系統(tǒng)工作時間系數(shù)可取50%75%，同時兩間冷間獨立提供相同的制冷設(shè)備，則制冷系統(tǒng)所需配置的制冷量：Q0=QJ0.7512=40010W5. 制冷劑選取 （1） 選用的R134a制冷劑簡介： R134a作為R12的替代制冷劑，它的許多特性與R12很相像 R134a的毒性非常低，在空氣中不可燃，安全類別為A1，是很安全的制冷劑。 R134a的化學(xué)穩(wěn)定性很好，然而由于它的溶水性比R22高，所以對制冷系統(tǒng)不利，即使有少量水分存在，

12、在潤滑油等的作用下，將會產(chǎn)生酸、二氧化碳或一氧化碳，將對金屬產(chǎn)生腐蝕作用，或產(chǎn)生“鍍銅”作用，所以R134a對系統(tǒng)的干燥和清潔要求更高。R134a對鋼、鐵、銅、鋁等金屬未發(fā)現(xiàn)有相互化學(xué)反應(yīng)的現(xiàn)象，僅對鋅有輕微的作用。 （2） R134a循環(huán)計算： 圖中各狀態(tài)點參數(shù)計算列表如下：狀態(tài)點參數(shù)單位R134a1p1kPa106.49t1-25v1m3kg0.1818h1kJkg383.42t235p2kPa770.2h2kJkg4204t430p4kPa770.2h4kJkg241.72循環(huán)性能指標(biāo)計算如下：項目計算公式單位R134a單位制冷量q0=h1-h5kJkg141.68單位容積制冷量qv=q

13、0v1kJm3779.32單位理論功0=h2-h1kJkg36.6單位冷凝量熱qk=h2-h4kJkg173.28制冷系數(shù)0=q003087卡諾循環(huán)制冷系數(shù)c=T0T4-T04.512熱力完善度=0c0.8586. 壓縮機選型計算壓縮機理論排氣量Vp=3.6QJqv，其中QJ=54014W，制冷劑單位容積制冷量：qv=779.32kJm3，壓縮機輸氣系數(shù)=0.5，則Vp=3.6QJqv=500m3/h 根據(jù)制冷技術(shù)與裝置設(shè)計表5.1選取溶劑型回轉(zhuǎn)式旋轉(zhuǎn)葉片式壓縮機，其容量范圍在0.65.5k W，符合設(shè)計負(fù)荷Q0=40010W7. 冷凝器的選型計算 因杭州水量充足，水溫較低，水質(zhì)較好，所以選用

14、臥式水冷卻冷凝器。（1） 冷凝器的負(fù)荷 采用單級壓縮系統(tǒng)，冷凝器的負(fù)荷Qk=Q0k，其中Q0為單機壓縮機制冷量，對2間冷藏間采用獨立的壓縮機制冷，所以Q0=40010W，單機壓縮冷凝負(fù)荷系數(shù)k由蒸發(fā)溫度t0=-25和冷凝溫度tk=30由下圖中按R12查得：k=1.35，所以Qk=Q0k=40010×1.35=54014W （2） 冷凝器面積計算 冷凝器面積 AK=1.1×QKK×tm其中QK為冷凝器負(fù)荷（W），K為冷凝器的傳熱系數(shù)（W/·），tm為對數(shù)平均溫度（）tm=ts2-ts1lntk-ts1tk-ts2式中tk、ts1、ts2分別為冷凝溫度及冷卻

15、水進水溫度和出水溫度取K=1000W/(·)， ts1=20，ts2=25所以對數(shù)平均溫差tm=ts2-ts1lntk-ts1tk-ts2=5ln105=7.2冷凝面積AK=1.1×QKK×tm=1.1×540141000×7.2=8.25（3）冷卻水用量qv=3.6×QK/(1000ct)其中qv為冷卻水用量（m3/h),c為水的比熱容（c=4.187kJ/(kg·）t為冷卻水進出溫差（）qv=3.6×QK1000ct=3.6×540141000×4.187×5=9.29m3/h=2

16、.58kg/s（4） 肋管特性參數(shù)的計算傳熱管采用紫銅肋管，f=384W/(mK)，d0=13.134mm， di=11.11mm，肋片外徑df=15.8mm，肋片厚度t=0.232mm， 0=0.368mm，平均肋片厚度f=0.3mm，肋片節(jié)距e=1.025mm。 肋管水平部分面積：Ap=d0e-0+dft1000e=37660mm2肋管垂直部分面積：Af=df2-d0221e=118620mm2肋管總外表面積：A=Ap+Af=156280mm2肋化系數(shù)：=AAi=4.48肋片當(dāng)量高度：He=4df2-d02df=3850mm2基管平均表面積：A=d0+di2=38100mm2則AfA=0.

17、759；ApA=0.241；AA=4.1。（6） 概算所需傳熱面積A'：假設(shè)熱流密度=6000W/m2，則A'=Qk=9m2。（7） 初步規(guī)劃冷凝器結(jié)構(gòu)：取管內(nèi)水流速度v等于2m/s，則沒流程肋管數(shù)m為m=qv4di2v=13.3取m=14，這樣，管束總長（即流程數(shù)n與肋管有效長度的乘積）等于：nl=A'Am=4.11m流程數(shù)n取2，則冷凝器傳熱管有效長度為2.055m；傳熱管總根數(shù)N=28根。設(shè)計綜述如下：低翅片管總數(shù)為28根，每根傳熱管的有效長度為2100mm，管板厚度取30mm，考慮傳熱與管板之間的脹管加工時兩端各伸出3mm，傳熱管實際下料長度為2166mm。殼體

18、長度為2100mm。冷卻水流動的流程數(shù)為2，傳熱管總根數(shù)為28根。8蒸發(fā)器選型計算 蒸發(fā)器分為冷卻空氣型和冷卻液體型。本設(shè)計冷庫的冷藏間應(yīng)選用冷風(fēng)機（空氣冷卻器）。（1） 傳熱面積：冷卻空氣型蒸發(fā)器的傳熱面積A=Q0Kt=Q0qf m2A蒸發(fā)器的傳熱溫差t：t=t1-t2lnt1-t0t2-t0 t2為載冷劑離開蒸發(fā)器的溫度，t2=-25取t0=-29，t1=-20，則t=t1-t2lnt1-t0t2-t0=5ln94=6.17B蒸發(fā)器傳熱系數(shù)K：K=K'C1C2C3 K'按氨單層光滑蛇形頂排管的設(shè)計選擇，在冷間溫度為-25，計算溫度差為6.17的情況下，K'=6.4W/(mK)，取管間距