常州市某冷库设计说明书-本科论文.doc

目 录

摘要…………………………………………………3
1.设计基本资料
1.1设计目的…………………………………………………3
1.2设计要求…………………………………………………3
1.3设计题目…………………………………………………3
1.4设计指标…………………………………………………3
1.5 设计背景…………………………………………………3
1.6设计地点室外气象参数…………………………………4
2.冷库工况确定
2.1冷库工况和吨位分配……………………………………5
2.3库房平面设计……………………………………………6
2.4围护结构换热系数的确定………………………………6
2.5确定围护结构绝热层厚度………………………………6
3.库房冷负荷的计算
3.1围护结构热流量…………………………………………6
3.2货物热流量………………………………………………8
3.3通风换气热量量…………………………………………9
3.4电机运转热流 …………………………………………10
3.5冷间操作热流量 ……………………………………12
3.6冷间机械负荷 ……………………………………12
4.设备选型
4.1冷凝温度与蒸发温度的确定……………………………12
4.2制冷原理的热工计算……………………………………13
4.3压缩机的选择计算………………………………………14
4.4冷凝器的选择计算………………………………………15
4.5冷风机选择计算…………………………………………15
4.6中间冷却器的选择计算…………………………………16
4.7油分离器的选择计算……………………………………17
4.8高压贮液器的选择计算…………………………………18
4.9低压循环贮液器的选择计算……………………………18
4.10集油器的选择计算…………………………………… 19
4.11氨泵的流量 ………………………………………… 19
4.12设备汇总……………………………………………… 20
5.参考文献 ……………………………………………21
6.设计小结 ……………………………………………22

摘要

生产性冷藏库主要建设在大中城市、人口较多的水陆交通枢纽，专门贮藏经过冷加工的食品，以工调节淡旺季节、保证市场供应、提供外贸出口和做长期贮备之用。其特
点是冷藏容量大并考虑多种食品的贮藏，其冻结能力小仅用于长距离调入冻结食品在运输过程中软化部分的再冻及当地小批量生鲜食品的冻结。压缩式制冷是根据制冷原理将压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器，以及为了使制冷效能更高、运行更安全的辅助设备（如油分离器、贮液器、气液分离器、循环储液桶、集油器、放空气器、阀件、仪表等）用管道连接组成的一个闭合制冷循环。
关键词：压缩 冷藏库 节流 中间完全冷却
1． 设计基本资料

1.1设计目的：制冷技术课程设计是热能动力工程专业（制冷与空调方向）在学完制冷原理与设备理论课后，所必须进行的实践性教学环节，通过制冷工程设计训练，使学生巩固和加深制冷技术的理论教学内容，培养学生实践能力，提高学生分析问题和解决为工程实际问题能力。
1.2 设计要求：要求综合应用多种专业技术知识完成制冷系统的工程设计。要求了解和掌握一般的设计方法、步骤和技能。重点在设计方法、步骤、查阅资料等技
能的训练，以加强工程设计能力的培养。
1.3设计题目：常州地区某冷库制冷系统的设计
1.4设计指标：中型生产型性冷藏库
1.5设计背景：
1）常州市某冷库是一个中型的生产性冷库，主要生产冻鱼虾。冷库主要包括冻结间以及冻结物冷藏间两大部分。主要加工环节为：经过整理后的冰鲜鱼虾先放入冻结间冷冻后，再放入冻结物冷藏间进行冷藏。
2）冻结间(存放鱼虾)：相对湿度90%～95%，温度-23℃。冻结间1、2存放虾，每间生产能力为97t/d；冻结间3、4存放冻鱼，冻结间3的生产能力为78t/d，冻结间4的生产能力为97t/d。。
3）冻结物冷藏间(存放冻结后的鱼虾)：相对湿度90%～95%，温度-20℃，其冻结物冷藏间的每间的冷藏吨位为352.67t。
4）每日进货量，按冷间的冷藏量的5%计算。
5）最大班工作人数：6人。
1.6常州室外气象参数：
1）地理位置：北纬，东经，海拔9.2m
2）夏季室外空气调节日平均温度：32℃；
3）夏季室外通风日平均温度：32℃；
4）夏季室外平均每年不保证50小时的湿球温度：28.2℃；
5）室外最热月平均相对湿度：82％；
6）夏季室外通风计算相对湿度：66％；
7）夏季室外风速：1.5 m/s；

2 冷库工况确定
2.1 冷库工况和吨位分配
库房名称
相对湿度
温度
生产能力
存放物
冻结间1，2
90～95%
－23oC
97t/d
虾
冻结间3
90～95%
-23oC
78t/h2
冻鱼
冻结间4
90～95%
-23oC
97t/h
冻鱼
冻结冷藏间5.6.7
90～95%
-20oC
352.67t/h
冻结后的鱼虾
2.2围护结构换热系数的确定
2.2.1冷库外墙、屋顶、地面保温层结构
外墙：由外到内依次为370mm外墙、聚氨酯氢凝防潮隔气层、单面聚氨酯彩板粘贴（聚氨脂容重不小于37mm）。
地基：由上到下依次为：的620号钢筋混凝土粘结层、0.2mm厚聚氨乙烯薄膜一层采用同质漆粘接满贴、250mm厚聚苯板烯板分两层下层150厚上层100厚用聚氨酯粘贴并灌缝离墙50mm留缝并用聚氨酯灌缝、0.2mm厚聚氯乙烯薄膜一层采用同质胶粘接满贴、水泥沙浆找平层、架空层。
顶层：有上到下依次为：厚SBS防水卷材两道、刷基层处理一遍、水泥沙浆找平层、钢筋混凝土现场施工、刷素水泥沙浆一道、250厚聚氨酯喷涂、20厚白水泥沙浆抹面。
2.2.2 计算各面传热层系数
传热系数：
其中：—围护结构外侧表面传热系数。
—围护结构内侧表面传热系数。
—各层隔热材料的导热率。
2.2.3冻结间
（1）外墙传热系数：
代入数据得外墙传热系数
k=1/(1/23+0.37/0.8141+0.15/0.0314+1/29)=0.19W/(m²℃)
（2）地面传热系数：
代入数据得地面传热系数
k=1/(1/8+0.125/1.5468+0.0002/0.0465+0.25/0.043+0.0002/0.047+0.02/0.9304+1/29)=0.16 W/(m²℃)
（3）顶层传热系数：
代入数据得顶层传热系数
k=1/(1/23+0.02/0.9304+0.25/0.0314+0.02/0.9304+1/29)=0.12 W/(m²℃)
2.2.4冻结物冷藏间
（1）外墙传热系数：
代入数据得外墙传热系数
k=1/(1/23+0.37/0.8141+0.15/0.0314+1/8)=0.19W/(m²℃)
（2）地面传热系数：
代入数据得地面传热系数
k=1/(1/8+0.125/1.5468+0.0002/0.0465+0.25/0.043+0.0002/0.047+0.02/0.9304+1/8)=0.16 W/(m²℃)
（3）顶层传热系数：
代入数据得顶层传热系数
k=1/(1/23+0.02/0.9304+0.25/0.0314+0.02/0.9304+1/8)=0.12 W/(m²℃)
3 库房冷负荷计算
3.1围护结构热流量
按照下式计算

式中 ——维护结构热流量（W）；
——维护结构传热系数[W/（m2·℃）]；
——维护结构传热面积（m2）；
——维护结构两侧温差修正系数；
——维护结构外侧的计算温度（℃）
——维护结构内侧的计算温度（℃）
维护结构热流量计算表如下：
库房名称及库温
围护结构名称
室外计算温度(℃)tw
计算面积（㎡）

K0 (w/㎡·℃)
库内外温差（℃）tw-tn
Q1 (W)
冻结间（01） －23℃
北外墙
32.00
12.0
5.00
60.00
0.19
55.00
689.7
东外墙
18.0
5.00
90.00
0.19
1034.55
南外墙
12.0
5.00
60.00
0.19
68.7
地坪
18.0
12.0
216.0
0.16
1330.56
屋顶
18.0
12.0
216.0
0.12
1710.72
合计

5455.23
冻结间（02） －23℃
北外墙
32.00
12.0
5
60.00
0.24
55.00
689.7
南外墙
12.0
5
60.00
0.24
689.7
地坪
18.0
12.0
216.0
0.26
1330.56
屋顶
18.0
12.00
216.0
0.30
1710.72
合计

4420.68
冻结间（03） －23℃
北外墙
32.00
12.0
5.00
60.00
0.19
55.00
689.7
东外墙
18.0
5.00
90.00
0.19
1034.55
南外墙
12.0
5.00
60.00
0.19
68.7
地坪
18.0
12.0
216.0
0.16
1330.56
屋顶
18.0
12.0
216.0
0.12
1710.72
合计

5455.23
冻结间（04） －23℃

北外墙
32.00

12.0
5
60.00
0.24
55.00

689.7
南外墙
12.0
5
60.00
0.24
689.7
地坪
18.0
12.0
216.0
0.26
1330.56
屋顶
18.0
12.0
216.0
0.30
1710.72
合计

4420.68
冷藏间（05） －20℃
东外墙
32.00
30
5
150
0.19
52.00
1556.1
南外墙
12
5
60
0.19
622.44
北外墙
12
5
60
0.19
622.41
地坪
30.0
12.0
360.0
0.16
2096.64
屋顶
30.0
12.0
360.0
0.12
2695.68
合计

7593.3
冷藏间（06） －20℃
南外墙
32.00
12.0
5
60.00
0.19
52.00
1556.1
北外墙
12.0
5
60.00
0.19
622.44
地坪
30.0
12.0
360.0
0.16
2096.64
屋顶
30.0
12.0
360.0
0.12
2695.68
合计

.

6970.86
冷藏间（07） －20℃
东外墙
32.00
30
5
150
0.19
52.00
1556.1
南外墙
12
5
60
0.19
622.44
北外墙
12
5
60
0.19
622.41
地坪
30.0
12.0
360.0
0.16
2096.64
屋顶
30.0
12.0
360.0
0.12
2695.68
合计

7593.3
围护结构总负荷
41．909 kw
3.2货物热流量
3.2.1货物热流量计算公式如下：

式中 Φ—货物热流量（W）；
—冷间的每日进货质量（kg）；
h1—货物入冷间开始温度时的比焓（kJ/kg）；
h2—货物在冷间终止降温时的比焓（kJ/kg）；
t—冷加工时间（h）。
3.2.2冷间每日进货质量m应按如下规定：
1 冻结间应按设计冷加工能力计算；
2 有从外库调入货物的冷库，其冻结物冷藏间每间每日进货质量应按该间计算吨位的5﹪计算。
3.2.3 货物热流量计算表如下

房间
装载能力（吨或吨/天）
日进出货量G（吨）
进库温度t1（℃）
食品比热cp1（kJ/（㎏*k)）
终止温度t2℃
加工实践T(h)
冷负荷Q2(kW)
冷却间1
97.00
16.17
－10.00
1.9
-23.00
4.00
27.736
冷却间2
97.00
16.17
－10.00
1.9
-23.00
4.00
27.736
冷冻间3
78.00
13
－10.00
1.9
-23.00
4.00
22.2986
冷冻间4
97.00
18
－10.00
1.9
-23.00
2.00
27.44
冷藏间5
352.67.00
17.3
-23.00
1.9
-20.00
24.00
-3.4899
冷藏间6
352.67.00
17.3
-23.00
1.9
-20.00
24.00
-3.4899
冷藏间7
352.67.00
17.3
-23.00
1.9
-20.00
24.00
-3.4899
合计

94.7409

3.3通风换气热流量
3.3.1通风换气热流量计算公式如下：

（6.1.14）
式中 Φ3—操作热流量（W）；
Φ3a—冷间换气热流量（W）
Φ3b—操作人员需要的新鲜空气热流量（W）
n—每日开门换气次数，可采用2～3次；
Vn—冷间内净体积（m3）；
hw—冷间外空气的比焓（kJ/kg）；
hn—冷间内空气的比焓（kJ/kg）
—冷间内空气密度（kg/m3）
nr—操作人员数量；
24-1d换算成24小时的数值
30-每个操作人员每小时需要的新鲜空气量
根据设计要求有：hw ＝308kJ/kg ， hn ＝253.12kJ/kg ， n=3,
3.3.2冷冻间的通风换热量

3.3.3冷藏间的通风换热量

3.4电动机运转热流量计算公式如下：

式中 Φ—电动机运转热流量（W）；
Pd—电动机额定功率（KW）；
—热转化系数，电动机在冷间内时取1；
b—电动机运转时间系数，对空气冷却器陪用的电动机取1。
在这里直接取Q4=16kw（经验值）
3.5操作热流量
3.5.1冷间操作热量计算公式为：

式中 Φ—操作热流量（W）；
Φd—每平方米照明热流量，冷却间、冻结间、冷藏间和冷间内穿堂，可取2.3W/㎡；
nk—每日开门换气次数，为3次
Vn—冷间内净体积（m3）；
hw—冷间外空气的比焓（kJ/kg）；
hn—冷间内空气的比焓（kJ/kg）；
M—空气幕效率修正系数，可取0.5；
—冷间内空气密度（kg/m3）；
—每日操作时间系数，按每日操作3小时计算；
nr—操作人员数量，6人
Φr—每个操作人员产生的热流量（W）；冷间设计温度等于-20℃时，宜取412W

3.6冷间机械负荷计算：

式中 j—— 机械负荷（W）；
n1 ——维护结构热流量的季节修正系数，取1；
n2 ——货物热流量折减系数；
n3 ——同期换气系数，宜取0.5～1.0；
n4 ——冷间用的电动机同期运转系数；
n5 ——冷间同期操作系数；
R ——制冷装置和管道等冷损耗补偿系数，直接冷却系统宜取1.07，间接冷却系统宜取1.12；
冷间机械负荷Q。＝220.155kw
取制冷系统的工作时间系数为0.75得出制冷系统需要配置的制冷量为
4 设备选型
4.1 冷凝温度与蒸发温度的确定
4.1.1冷凝温度的确定:
根据《实用制冷工程设计手册》P141 表3-2选用立式管壳式冷凝器

t1—冷却水进口温度℃
t2—冷却水出口温度℃
θm－冷凝器中平均传热温差，取最小值
冷却水温升t2-t1,取2～3℃当t30℃时取下限
tk=（20+24）/2+7=29℃ 冷凝压力Pk=12.3788×105Pa
4.1.2蒸发温度的确定
蒸发温度取－33℃ 蒸发压力P0=1.036×105Pa
压缩比Pk/p0=11.95>8
采用一级中间完全冷却双级压缩式制冷系统
4.1.3中间温度的确定
由《实用制冷工程手册》P44查得
tm=0.4tk+0.6t0+3=0.4×29＋0.6×（－33）+3=－5.2℃
4.2制冷原理的热工计算
4.2.1原理图如下

4.2.2根据原理图得到的压焓图如下
3
1 1’
111
2
4
7 5
8
6
h
p

4.2.3通过氨的P—h图得到：
=1427.8kJ/kg =1615.6kJ/kg =1460.8kJ/kg =1635.8 kJ/kg h5=321.7kJ/kg h8=h7=301.6kJ/kg
单位制冷量 q0=－h8=1106.1 kJ/kg
制冷剂的质量流量 (kg/s)
4.3压缩机的选择计算
根据冷间机械负荷φj=293.54KW
选用4台 S8-12.5 型单机双级制冷压缩机所配电动机功率为6.6kw
其单台制冷量78KW
低压气缸容积424m3/h 高压气缸容积141m3/h
气缸直径 125㎜
4.3.1高压级输气系数：
查《实用供热手册》P156

4.3.2低压级输气系数:

4.4冷凝器的选择计算
冷凝器的热负荷：Φk=MR（h4－h5）=0.148×（1953－663）=190.9KW
冷凝器传热面积的确定：
㎡
根据《制冷辅助设备》P1选用LN－150型立式冷凝器2台
单台设计压力2.0Mp 冷却水用量209.13m3/h

4.5蒸发器冷风机的选择计算
4.5.1蒸发面积的确定
根据《实用制冷工程设计手册》P730查得冷风机传热系数K取13.9W/㎡·℃
总设备冷负荷为220.155KW
蒸发面积 ㎡

4.5.2冷风机风量的计算
各房间的风量按qv=β·计算
qv—冷风机的风量m3/h
—库房冷却设备负荷W
β—配风系数;冻结间采用β=0.9~1.1,冷却间、冷藏间采用β=0.5~0.6m3/w·h
各房间风机风量计算:
略
4.5.3风机的选择
根据《系列制冷设备》P5
冻结间1、2、3、4均选用 大连雪山 DD71－350/3 12 L
参数:蒸发面积350 ㎡ 、冲霜水量4t/h
轴流风机型号:LEF－7总风量10000m3/h、全压270Pa
配套电动机型号:YLZ－4总功率2.2kw
房间5、6、7均选用光滑U形直式顶排管：排管直径D38,液体集管D57,气体集管D76，角钢250*5

4.6中间冷却器的选择计算
4.6.1中间冷却器直径的确定

λ—氨压缩机高压级的输气系数
v—氨压缩机高压级的理论输气量
WZ—中间冷却器内的气体速度不应大于0.5m/s
4.6.2中间冷却器蛇形管冷却面积
应按下式计算 《冷库设计规范》 P42 6.37

中间温度 tm=－5.2℃
中间冷却器的热负荷
Φz=MR·（h5－h8）=0.26538*（321.7-301.6）=5.334(kw)
℃
式中 θ1—冷凝温度
θz—中间冷却温度
θc—中间冷却器蛇形管的出液温度应比中间冷却器温度高3～5℃

4.6.3中间冷却器的选择
根据计算由《制冷辅助设备》查得选用ZL-3.0系列
其中 : 外径600mm

4.7油分离器的选择计算

选用YFA-65TL型填料式油分离器由《冷库设计规范》P43 6.3.9查得
其主要尺寸及接通管径
d1 65mm Do 412mm H 2365mm h1 1440mm h2332mm

4.8高压贮液器的选择计算

由《冷库设计规范》P44 6.3.12查得
取1 取70﹪ v取0.00169 m3/kg
每小时氨液的总循环量
kg/s
m3/s
根据《冷冻空调设备大全》P298选用ZA－3.5型 贮液器
壳休尺寸 氨管接口
D：800 mm d1 40mm
S：12mm d2 32mm
：3000mm d3 20
L：3970mm
主要尺寸
l1 320mm l4 250mm
l2800mm l5 1400mm
4.9低压循环贮液器的选择计算
《冷藏库设计规范》P45 6.3.16
带入数据得
其体积（选择下进上出式供液系统）

选用 DXZ 22-2.5 型低压循环贮液器
4.10集油器的选择计算
根据《实用制冷工程设计手册》 P204
集油器的选型：根据经验制冷量在230kw以下，选桶径159mm 1台足矣；在230kw至1160kw选325mm 1台；超过1160选325mm 2台甚至更多。
在这里：因为制冷量230kw至1160kw.首用壳体直径为φ325mm 的集油器1台
4.11 氨泵流量计算
氨泵流量计算：

注： 对下进上出供液用5倍

4.12设备汇总
设备名称
型号
选型来源
备注
压缩机
S8-12.5
互联网
电动机6.6KW
冷凝器
LN－150型立式
《制冷辅助设备》
设计压力2.0Mp /h
冷风机
DD71－350/3 12 L
《系列制冷设备》
大连雪山
冷藏间顶排管
排管直径D38
液体集管D57
气体集管D76，角钢250*5
中冷器
ZL-3.0
互联网
制冷辅助设备
油气分离器
YFA-65TL
大连雪山
桶径 600mm
高压贮液器
ZA－3.5
冷冻空调设备大全
容积 3.55立方米
低压贮液器
DXZ 22-2.5
互联网
大连雪山
集油器
φ325mm

经验

1.
32