冷庫課程設計--小型氨系統(tǒng)制冷工藝設計

1、<p>　　小型氨系統(tǒng)制冷工藝設計</p><p>　　一個單層500t生產(chǎn)性冷藏庫，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)場發(fā)泡，凍結間內(nèi)墻貼軟木，地坪采用爐渣并裝設水泥通風管。整個制冷系統(tǒng)設計計算如下：</p><p><b>　　1.1.設計條件</b></p><p><b>　　1.氣象和

2、水文資料</b></p><p><b>　　地點：杭州</b></p><p>　　夏季室外計算溫度+32℃，相對濕度80%，太陽輻射按北緯30°，地下水溫為20℃，可以設置深井水，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℃，凍結間溫度為-23℃。</p><p>　　4.冷藏庫的平面布置</p><p>　　冷藏庫的平面布置如圖1-1所示。</p><p><b&

4、gt;　　1.2設計計算</b></p><p>　　整個制冷系統(tǒng)的設計計算是在冷庫的平面立面和具體的建筑結構和圍護結構確定之后進行的。首先計算冷庫的耗冷量，然后計算制冷機器和設計。計算出程序如下：</p><p>　　1.冷庫維護結構的傳熱系數(shù)計算</p><p>　　主要計算外墻、內(nèi)墻、閣樓層和地坪的傳熱系數(shù)，計算公式如下：</p>&

5、lt;p><b>　　熱阻的計算公式為：</b></p><p>　　傳熱系數(shù)的計算公式為</p><p>　　對于墻面的對流換熱系數(shù)，外墻表面??；內(nèi)墻表面??；凍結間的內(nèi)墻表面取。各冷庫維護結構及其傳熱系數(shù)的計算見表1-1。</p><p>　　2.冷庫耗冷量的計算</p><p>　?。?）冷庫圍護結構傳熱引起耗

6、冷量 按計算圍護結構傳熱面積原則計算各庫房圍護結構的傳熱面積，然后計算耗冷量。</p><p>　　1）冷庫圍護結構的傳熱面積。 冷庫圍護結構的傳熱面積計算見表1-2.</p><p>　　表1-1 冷庫圍護結構及其傳熱系數(shù)的計算</p><p>　　表1-2 冷庫維護結構的傳熱面積表</p><p>　　2） 冷庫圍護結構的耗冷

7、量計算見表1-3.</p><p>　　表1-3 的計算表</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>　　凍結間進行食品冷加工的耗冷量按第三章的計算公式計算。由于冷藏間屬于生產(chǎn)性冷庫，進入冷藏間貯存時的耗冷量，要按每晝夜凍結

8、能力比例攤入于各冷藏間內(nèi)。該庫有三間凍結間，每間凍結能力為6.5t/日，共19.5 t/日。三間冷藏間按比例攤分，每間進貨量為6.5 t/日。假設凍結的食品為豬肉。</p><p>　　1）凍結間：食品在凍結間的溫度按+35℃計算，經(jīng)過20h后的溫度為-15℃。食品的凍結加工量為6.5 t/日，即6500kg/日。</p><p>　　食品在凍結前后的焓值查附表可得；，，。</p&g

9、t;<p>　　2）凍結物冷藏間：進貨量為19.5 t/日，食品入庫前的溫度為-15℃，經(jīng)冷藏24h后達-18℃。</p><p>　　,食品前后的焓值查附表3得：，，T=24h。</p><p>　　（3）通風換氣的耗冷量 這個冷庫沒有需要換氣的庫房，因而沒有通風換氣的耗冷量。所以。</p><p>　?。?）經(jīng)營操作耗冷量 計算公式為</

10、p><p>　　1號凍結物冷藏間。庫房面積。照明耗冷量：每平方米地板面積照明熱量。</p><p>　　開門耗冷量：在建筑上采用常溫穿堂。查表得杭州地區(qū)（接近30°緯度），庫內(nèi)溫度-20℃、500t冷庫的開門耗冷量數(shù)值為4489W。按使用系數(shù)攤入，凍結間約為638.6W，凍結物冷藏間約為893.2W。</p><p>　　操作工人耗冷量：進入冷庫操作的同期人數(shù)

11、，查表得，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量，每天進庫3h。</p><p>　　2號凍結物冷藏間。庫房面積。其余各量與上相同。</p><p>　　3號凍結物冷藏間與1號凍結物冷藏間相同，均為1459.28W。</p><p>　　4號、5、6號凍結間的經(jīng)營操作耗冷量</p><p>　　（5）電機運行耗冷量 4號、5號、6號凍結間電動機的運行耗冷量

12、相同：冷風機使用的電動機有三臺，煤臺功率為2.2kW，，電動機運轉耗冷量為，凍結物冷藏間沒有風機，此項耗冷量</p><p><b>　　（6）總耗冷量</b></p><p>　　1）庫房冷卻設備的總負荷：按公式計算于表1-4。</p><p>　　其中，凍結物冷藏間；凍結間</p><p>　　表1-4 庫房冷卻

13、設備的總負荷</p><p>　　2）制冷機器的總負荷</p><p>　　冷庫的生產(chǎn)旺季不在夏季，的修正系數(shù)取0.8；冷藏間面積時，修正系數(shù)取0.5；凍結間取0.75；帶入計算后見表1-5</p><p>　　表1-5 機器負荷表</p><p>　　3.制冷壓縮機機及配用設備的選擇計算</p><p>　　冷庫的

14、耗冷量計算以后，便可按機器總負荷選擇制冷壓縮機及所配用的設備。按這個冷庫的設計條件，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。</p><p>　　冷凝溫度：建庫地點深井水溫為+20℃，可以采用循環(huán)水，考慮循環(huán)水進入冷凝器的溫度為+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)，氨流進高壓貯液器和供至膨脹閥的過程中，受環(huán)境的溫度影響會自然降溫，冷凝溫度降低3-5℃。</p><p>　　制冷循環(huán)的壓縮級數(shù):這個冷庫要求冷藏間的溫度為-18℃，凍結間溫度為-23℃，如果蒸發(fā)溫度與庫房溫度的溫差為10℃，則蒸發(fā)溫度為-28℃和-35℃。</p><p>　　當冷凝溫度為+38℃時，相應的冷凝壓力為。</p>

16、<p>　　當蒸發(fā)溫度為-28℃時，相應的蒸發(fā)壓力為。</p><p>　　當蒸發(fā)溫度為-33℃時，相應的蒸發(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，應采用雙機壓縮制冷循環(huán)。</p><p>　　制冷系統(tǒng)采用雙級壓縮循環(huán)，冷凝溫度，蒸發(fā)溫度，采用雙級壓縮，其高低壓級容積比

17、采用1/3；查書中相應圖得中間溫度，此時中間壓力為409.64kPa。</p><p>　　流向冷卻設備的氨液經(jīng)由中間冷卻器的蛇形盤管經(jīng)行冷卻，冷卻后的過冷溫度比中間溫度高5℃。然后通過膨脹閥節(jié)流降低到蒸發(fā)壓力。</p><p>　　在制冷壓縮機的實際運轉過程中，所吸入的氣體是過熱氣體而不是飽和蒸汽，在計算制冷壓縮機的制冷量時，可以根據(jù)吸入氣體的比體積來計算，即允許制冷劑有一定的過熱。&l

18、t;/p><p>　　按照允許吸氣溫度來計算制冷壓縮的制冷量，制冷壓縮機循環(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，查的圖中各相應狀態(tài)點的焓值見表1-6：</p><p>　　表1-6個狀態(tài)點的焓值</p><p>　?。?）制冷壓縮機的選用計算 雙級壓縮機的

19、制冷量以低壓級壓縮制冷含量為計算依據(jù)，選用計算的目的主要是求出需用的壓縮機排氣量和需用的電動機功率，先計算低壓級然后計算高壓級。選用壓縮機時一般不適宜少于兩臺，要考慮維修時不停產(chǎn)；配備多臺壓縮機時，要注意型號以及零件的互換性，并 制冷壓縮機產(chǎn)品目錄樣本選用。</p><p>　　另外，也可以考慮單級制冷壓縮機，配組為雙級制冷壓縮，壓縮機的高壓級和低壓級的容量比可以變化。</p><p>　

20、　本例中制冷壓縮機的選用計算見表1-7：</p><p>　　表1-7 壓縮機的選型計算表</p><p>　　(2)制冷壓縮機配用設備的計算</p><p>　　1）冷凝器 冷凝熱負荷的計算公式為</p><p>　　采用立式冷凝器，考慮單位熱負荷時，冷凝面積為：</p><p>　　應選用的立式冷凝器一臺。&l

21、t;/p><p>　　2）中間冷卻器的選用</p><p><b>　　桶徑的計算公式為</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>　　蛇形盤管冷卻面積（㎡）：取中間器的K值為580W/ ㎡

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

23、氣器一臺。</p><p>　　5）集油器。按規(guī)則，制冷量在200kw以下時選用集油器一臺。</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，則按式計算得</p><p>　　應選用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>　　該冷庫有-18℃的冷藏間和-23℃的凍結間各三間，為了簡化系統(tǒng)，采用一個-33℃的蒸發(fā)溫度，并采用氨泵循環(huán)供液方式。冷卻設備的進液采用上進下出的方式。當制冷壓縮機停止運行時，部分氨液存在冷卻設備內(nèi)。冷卻間和凍結間分別設置液體分調(diào)節(jié)站與操作臺，在操作臺上調(diào)節(jié)各庫的供液量。</p><p>　　5. 冷藏間冷卻設備的設計</p><p>　　該冷庫為生產(chǎn)性冷庫，儲存凍肉的時間

25、較短，考慮采用光滑管制的雙層頂排管，有利于保持庫內(nèi)較高的相對濕度，管徑采用，管徑為，在庫內(nèi)集中布置。平時用人工掃霜，清庫時采用人工掃霜和熱氨沖霜相結合的除霜方法。</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℃計算，需用冷卻面積F的計算公式為</p><p>　　冷藏庫：；冷藏庫：；冷藏庫：。&

26、lt;/p><p>　　（2）鋼管長度 采用無縫鋼管，每米長的面積，計算出各冷藏庫的鋼管長度分別為：庫為；庫為；庫為。</p><p>　　按計算得出頂排管管數(shù)見表1—8</p><p>　　頂排管材料見表1—9。</p><p>　　6.凍結間冷卻設備的設計</p><p>　　按要求食品的凍結時間為20h，凍結間的冷

27、卻設備應采用強制通風的干式冷風機或強力吹風式擱架凍結排管。從凍結間的平面布置形式來看，吹風方式適合采用縱向吹風。如考慮凍結分割肉或副產(chǎn)品等，也可在一間凍結間設置強力吹風擱架排管。本例采用強制通風的干式冷風機。</p><p><b>　　縱向吹風凍結間：</b></p><p>　　(1)需用冷風機的冷卻面積 冷風機的單位熱負荷， 號凍結間的耗冷量為，計算出其面積。

28、</p><p>　　選用GN400B干式冷風機一臺，＞；號庫和號庫各選用一臺。</p><p>　　(2)循環(huán)風量 假定凍結間內(nèi)進入冷風機的空氣溫度為，出冷風機的空氣溫度為，進出口溫度差為，循環(huán)風量按下式計算</p><p>　　GN400B干式冷風機配用風機為三臺T一40型6號軸流風機，每臺風量為時，總風量＞。</p><p>　　7．

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

30、<b>　　排管的容積：</b></p><p>　　翅片管總長：共有三臺400號冷風機，每臺冷卻面積為，每平方米翅片管冷卻表面積為；總長，計算出每米管長的容積為</p><p>　　冷風機翅片管(翅片管)容積：</p><p><b>　　冷卻設備的容積：</b></p><p>　　2)計算回氣

31、管的容積。凍結間的回氣管()共長40米，每米容積為</p><p><b>　　共有容積：</b></p><p>　　冷藏問的回氣管()，共長，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)計算液管容積。冷藏間液管長，凍結間液管共長，管徑為，每米管長的容積為。</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>　　應選用外徑低壓儲貯液桶兩臺，每臺容積。</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核：</p><p><b>　　氨氣的循環(huán)量</b></p><p><b>　　氨氣的流動速度為，</b></p><p>　　所選兩只桶徑為的貯液桶足夠。</p><p>　　每個低壓循環(huán)桶前配一個手動節(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．氨泵的選用計算</b></p><p>　　冷藏間的冷卻設備為頂排管，它是靠空氣自然對流進行熱交換的，氨泵的流量以氨的循環(huán)量的四倍計算。</p><p>　　冷藏間的制冷總負荷為。</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>　　凍結間的冷卻設備為冷風機，它是以強制通風對流進行熱交換的，氨泵的流量以氨的循環(huán)量的五倍計算。</p><p>　　凍結間的制

36、冷總負荷為。</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，每臺流量為。壓差為。</p><p><b>　　氨泵的輸出壓頭為</b></p><p>　　液管長度按供液管道最長的路線計算，為。</p><p>　　當量長度，值查氨管道阻力計算表，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>　　共計當量長度為：</b></p><p><b>　　閥門數(shù)：</b></p><

39、p><b>　　2只 </b></p><p><b>　　1只 </b></p><p><b>　　共計當量長度為：</b></p><p><b>　　壓力損失：。</b></p><p>　　而選用的型氨泵的揚程為，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 按冷藏間和凍結問制冷設備總負荷查得冷藏間的回氣管用管子，凍結間用聲管子，兩管的總管用聲管子。</p><p>　　(2)吸入管 按制冷設備總負荷，管長，查圖得為，可采用管子。</p><p>　　(3)排氣管按冷凝熱負荷，管長為，查得聲，可采用管子。<

41、;/p><p>　　(4)貯液桶至調(diào)節(jié)站 按總管長度小于考慮，總負荷以冷凝熱負荷計算時查圖得內(nèi)徑為，可采用的管子。</p><p>　　(5)冷凝器至貯液器按總管長度小于考慮，總冷凝熱負荷計算時查圖得內(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．制冷設備和管道的隔熱層厚度</p><p>　　查書中相應的圖表，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，導熱系數(shù)為。</p><p>　　中間冷卻器：設備周圍空氣溫度為，設備直徑為；蛇形盤管冷卻面積為；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