冷库设计说明之冷藏库设计汇总.docx
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冷库设计说明之冷藏库设计汇总
摘要
报告主要讲冷库设计。
制冷系统方案的确定、冷负荷的计算、设备选型、制冷系统的布置。
结合建筑结构特点和使用功能。
根据制冷系统方案的设计,进行辅助设备的选型。
关键字:
冷藏库、制冷原理、制冷设备、运行管理
前言
伴随着社会进步和人们不断提高生活水平,制冷几乎遍及生产、生活。
冷库是利用人工制冷的方法,使易腐食品的加工、储藏时间更加长,以延长食品食用价值的构筑物;它包括保温维护系统、冷冻系统、电控网络系统等。
用以最大限度保持食品原有质量、适应淡旺季食品供应和长期储存之用。
1、设计基本资料
1.1、设计题目:
重庆市某肉厂需建造一个小型冷库,主要生产储存白条肉。
采用砖墙、钢筋混凝土梁、柱和板建成。
隔热层外墙和屋顶采用聚氨酯现场发泡,冻结间内墙贴软木,地坪采用炉渣并装设水泥通风管。
该冷库主要包括冻结间、冻结物冷藏间两大部分。
其主要加工环节为:
白条肉胴体进入冻结间冻结,肉胴体温度降至要求温度后进入冻结物冷藏间冷藏。
2、冷库所需设计条件:
(1)冷藏间1200T,每间300T,冷间设计温度为-18℃,相对湿度为95%。
(2)冻结间500T,每间250T,20T/日,冷间设计温度为-23℃。
(3)库房平面布置见平面图。
图中1#、2#、3#为低温冷藏间,3#、4#为冷冻间。
冷藏间和冷冻间净高为6m。
(4)低温冷藏间、冻结间、围护结构造见计算书
2、重庆市沙坪坝室外计算参数
2.1气象
夏季空气调节室外计算日平均温度:
+32.2℃
夏季通风室外计算干球温度:
+32.4℃
夏季空气调节室外计算湿球温度+27.3℃
夏季空气调节室外计算干球温度+36.3℃
2.2涉及温度
按循环冷却水系统考虑,冷凝器进水温度+28℃,出水温度为+32℃。
冷凝温度:
tK=+35℃
蒸发温度:
t0=-33℃
第一章库容量计算
根据公式:
(2-1)
式中G—冷库计算吨位(t);
V1—冷藏间的公称体积(m3);
η—冷藏间的体积利用系数;
ρs—食品的计算密度(kg/m3)
根据《冷库设计规范》表3.0.5查得冻肉的密度为ρs=400kg/m3η=0.5
1、冷藏间
每间冷藏吨位:
G=300T
库内净高:
H=6m
货物计算密度:
=400kg/m3
容积利用系数:
=0.5
公称容积:
V=(300×1000)÷(0.5×400)=1500m3
该库长=21m宽=12m
2、冷冻间
每间冷冻吨位:
G=250T
库内净高:
H=6m
货物计算密度:
=400kg/m3
容积利用系数:
=0.5
公称容积:
V=(250×1000)÷(0.5×400)=1250m3
该库长=17.5m宽=12m
第二章围护结构换热系数的确定
1、冷藏间外墙
序号
结构层(有外向内)
厚度δ
(m)
导热系数λ(W/m.℃)
热阻R=δ/λ
(㎡.℃/W)
1
1:
2.5水泥沙浆抹面
0.02
0.93
0.0215
2
1:
2.5水泥沙浆抹面
0.02
0.93
0.0215
3
1:
3水泥沙浆抹面
0.03
0.93
0.0323
4
混合砂浆砌砖墙
0.37
0.814
0.455
5
硬质聚氨酯
0.15
0.031
4.8387
6
墙体表面空气热阻
冷藏间
冻结间
aW=23
an=12
aW=23
an=29
RW=0.044
Rn=0.083
RW=0.044
Rn=0.035
7
总热阻∑R
冷藏间
冻结间
5.496
5.448
8
传热系数K=1/∑R
冷藏间
冻结间
0.182
0.184
2、冷藏间地坪
序号
结构层(有上向下)
厚度δ
(m)
导热系数λ(W/m.℃)
热阻R=δ/λ
(㎡.℃/W)
1
200号钢筋混凝土层
0.08
1.5468
0.0517
2
1:
3水泥砂浆
0.02
0.93
0.0215
3
一毡二油防水层
0.005
—
0.0351
4
软木层
0.2
0.0698
2.865
5
二毡三油隔气层
0.01
—
0.056
6
1:
3水泥沙浆找平层
0.02
0.93
0.0215
7
预制混凝土板
0.05
1.5119
0.033
8
粗砂垫层
0.45
0.5815
0.774
9
表面空气热阻
冷藏间
冻结间
an=12
an=29
0.083
0.035
10
总热阻∑R
冷藏间
冻结间
3.9408
3.8928
11
传热系数K=1/∑R
冷藏间
冻结间
0.254
0.257
3、冷藏间屋顶
序号
结构层(有上向下)
厚度δ
(m)
导热系数λ(W/m.℃)
热阻R=δ/λ
(㎡.℃/W)
1
预制混凝土板
0.04
1.5119
0.0265
2
空气间层
0.2
—
0.269
3
二毡三油防水层
0.01
—
0.056
4
1:
3水泥沙浆找平层
0.02
0.93
0.0215
5
混凝土空心板层
0.25
1.5468
0.162
6
1:
3水泥沙浆抹面
0.02
0.93
0.0215
7
硬质聚氨酯
0.1
0.031
3.226
8
表面空气热阻
冷藏间
冻结间
aW=23
an=12
aW=23
an=29
RW=0.044
Rn=0.083
RW=0.044
Rn=0.035
9
总热阻∑R
冷藏间
冻结间
5.5222
5.4742
10
传热系数K=1/∑R
冷藏间
冻结间
0.181
0.183
4、内墙
序号
结构层
厚度δ(m)
导热系数λ(W/m.℃)
热阻R=δλ
(㎡.℃/W)
1
水泥砂浆
0.02
0.93
0.0215
2
混合沙浆砌砖墙
0.12
0.814
0.1474
3
水泥砂浆
0.02
0.93
0.0215
4
硬质聚氨酯
0.1
0.031
3.226
5
1:
2.5水泥砂浆抹面
0.03
0.93
0.0323
6
墙体表面空气热阻
0.29
aW=23
an=29
RW=0.044
Rn=0.035
7
总热阻∑R
3.5187
8
传热系数K=1/∑R
0.284
第三章耗冷量的计算
1.冷库围护结构传热面引起的冷耗量Q1
1.1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(℃)
1.2维护结构传热面积
计算应该符合下列规定:
屋面、地面和外墙的长、宽度应该自外墙外表面至外墙外表面或外墙外表面至内墙中或内墙中至内墙中计算。
楼板和内墙长、宽度应自外墙内表面至外墙内表面或外墙内表面至内墙中或内墙中至内墙中计算。
外墙的高度:
地下室或底层,应自地坪的隔热层下表面至上层楼面计算。
内墙的高度:
地下室或底层和中间层,应自该层地面、楼面至上层楼面计算;顶层应自该层楼面至顶部隔热层下表面计算。
因计算库体时算大了一部分,故计算面积时就以该长度计算
维护结构热流量计算表如下:
计算部位
计算面积
计算公式:
Q1=K.A.a.(tW-tn)
围护结构热流量
总计
1号冷藏
东墙
西墙
北墙
南墙
屋顶
地坪
12×6=72
12×6=72
21×6=126
21×6=126
21×12=252
21×12=252
0.182×72×1.05×(32.2+18)
0.182×72×1.05×(32.2+18)
0.182×126×1.05×(32.2+18)
0.182×126×1.05×(32.2+18)
0.181×252×1.2×(32.2+18)
0.254×252×0.6×(32.2+18)
690.71
690.71
1208.75
1208.75
2747.67
1927.92
8474.51
2号冷藏
东墙
西墙
北墙
南墙
屋顶
地坪
12×6=72
12×6=72
21×6=126
21×6=126
21×12=252
21×12=252
0.182×72×1.05×(32.2+18)
0.182×72×1.05×(32.2+18)
0.182×126×1.05×(32.2+18)
0.182×126×1.05×(32.2+18)
0.181×252×1.2×(32.2+18)
0.254×252×0.6×(32.2+18)
690.71
690.71
1208.75
1208.75
2747.67
1927.92
8474.51
3号冷藏
东墙
西墙
北墙
南墙
屋顶
地坪
12×6=72
12×6=72
21×6=126
21×6=126
21×12=252
21×12=252
0.182×72×1.05×(32.2+18)
0.182×72×1.05×(32.2+18)
0.182×126×1.05×(32.2+18)
0.182×126×1.05×(32.2+18)
0.181×252×1.2×(32.2+18)
0.254×252×0.6×(32.2+18)
690.71
690.71
1208.75
1208.75
2747.67
1927.92
8474.51
4号冻结
东墙
西墙
北墙
南墙
屋顶
地坪
17.5×6=105
17.5×6=105
12×6=72
12×6=72
17.5×12=210
17.5×12=210
0.184×105×1.05×(32.2+18)
0.184×105×1.05×(32.2+18)
0.184×72×1.05×(32.2+18)
0.184×72×1.05×(32.2+18)
0.183×210×1.2×(32.2+18)
0.257×210×0.6×(32.2+18)
1018.36
1018.36
698.3
698.3
2315.02
1625.58
7373.92
5号冻结
东墙
西墙
北墙
南墙
屋顶
地坪
7.5×6=105
17.5×6=105
12×6=72
12×6=72
17.5×12=210
17.5×12=210
0.184×105×1.05×(32.2+18)
0.184×105×1.05×(32.2+18)
0.184×72×1.05×(32.2+18)
0.184×72×1.05×(32.2+18)
0.183×210×1.2×(32.2+18)
0.257×210×0.6×(32.2+18)
1018.36
1018.36
698.3
698.3
2315.02
1625.58
7373.92
总计
40171.37
2.食品冷加工的耗冷量Q
该库有三间冻结间,每间冻结能力为20吨/日,共40吨/日。
按每昼夜冻结能力比例摊入于各冷藏间内,三间冷藏间按比例摊分,每间进货量为13.3吨/日,冻结食品为猪肉。
2.1、冻结间
食品在冻结前的温度按+32℃计算,经过20小时后的温度为-15℃。
食品的冻结加工量:
G=20吨/日,T=20小时
食品在冻结前后的含热量:
h1=309.2kJ/kg,h2=12.2kJ/kg
t1=32℃,t2=-15℃,GB=0.3,Cb=0.42
冻结间4#、5#库的食品冷加工耗冷量各为:
Q2=84145W
2.2、冷藏间
每间最大进货量为13.3吨/日,食品进库前的温度为-15℃,经冷藏24小时后达-18℃.
G=13300公斤/日,T=24小时
食品在储存前后的含热量:
h1=12.2kj/kg,h2=4.6kj/kg
t1=-15℃,t2=-18℃,GB=0.1,Cb=0.42
冷藏间1#,2#,3#库食品加工耗冷量各为:
1189.29W
3.库内通风换气热量Q3的计算
通风换气热量只适用于贮存有呼吸的食品的冷藏间,因为本库生产货物为猪肉,冷间又无操作工人长期停留操作,所以Q3可以忽略不计。
4.电动机运转热量Q4的计算
4.1、冷藏间
采用光滑顶排管,故无电动机运转热量Q4。
4.2、冻结间
冻结间:
4号、5号冻结间电动机的运行耗冷量相同:
冷风机使用的电动机有两台,每台功率为10KW,电动机运转耗冷量为
Q4=10×2×1×1=20KW
5.冷藏间操作热流量
操作热流量计算公式如下:
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;
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;
Φr—每个操作人员产生的热流量(W)冷间设计温度高于或等与-5℃时,宜取279W;冷间设计温度低于-5℃时,宜取395W。
注:
冻结间冷却间不计算操作热流量
冷藏间操作热流量
房间
房间面积Ad(㎡)
Φd(W/㎡)
室内体积Vn(M3)
冷间外的比焓h1(kJ/㎏)
冷间内的比焓h2(kJ/㎏)
空气密度(㎏/m3)
开门次数nk
操作流量/人Φr(W)
操作人数nr
操作热流量Φ5
1#冷藏间
252
2.30
1512
76.3
-16.40
1.41
1.00
395.00
6.00
2019.54
2#冷藏间
252
2.30
1512
76.3
-16.40
1.41
1.00
395.00
6.00
2019.54
3#冷藏间
252
2.30
1512
76.3
-16.40
1.41
1.00
395.00
6.00
2019.54
合计
6058.62
6.总耗冷量
6.1.库房冷却设备负荷计算
Qq=Q1+PQ2+Q3+Q4+Q5
低温冷藏间:
P=1
冻结间:
P=1.3
Qq汇总表
库房名称
Q1
PQ2
Q3
Q4
Q5
1#冷藏
8474.51
1×1189.29
—
—
2019.54
11683.34
2#冷藏
8474.51
1×1189.29
—
—
2019.54
11683.34
3#冷藏
8474.51
1×1189.29
—
—
2019.54
11683.34
4#冷冻
7373.92
1.3×84145
—
20000
—
136762.42
5#冷冻
7373.92
1.3×84145
—
20000
—
136762.42
总计
6.2冷间机械负荷计算式如下:
式中
—围护结构热流量(W);
Φ2—货物热流量(W);
Φ3—电动机运转热流量(W);
Φ4—操作热流量(W);
n1—围护结构热流量修正系数;
n2—货物流量折减系数;
n3—冷间电动机同期运转系数;
n4—冷间同期操作系数;
R—制冷装置和管道冷耗补偿系数,直接冷却取1.07。
6.3货物热流量折减系数n2应根据冷间的性质确定。
冷却物冷藏间宜取0.3~0.6;冻结物冷藏间宜取0.5~0.8;冷加工间和其他冷间宜取1
3.6.3冷间机械负荷计算见下表:
房间
围护结构冷负荷Φ1
围护结构热流量修正系数n1
货物热流量Φ2
货物流量折减系数n2
电动机运转热流量Φ3
冷间电动机同期运转系数n3
操作热流量Φ4
冷间同期操作系数n4
制冷装置和管道冷耗补偿系数R
机械负荷Φj
1#冷藏间
8474.51
1
84145
0.6
0
0.5
2019.54
0.5
1.07
64169.27
2#冷藏间
8474.51
1
84145
0.6
0
0.5
2019.54
0.5
1.07
64169.27
3#冷藏间
8474.51
1
84145
0.6
0
0.5
2019.54
0.5
1.07
64169.27
4#冷冻间
7373.92
1
1189.29
0.6
20000
1
0
0.5
1.07
30053.62
5#冷冻间
7373.92
1
1189.29
0.6
20000
1
0
0.5
1.07
30053.62
合计
252615.05
第四章制冷机器设备的选型
1.压缩机的选型计算
1.1选型的一般原则
(1)尽量选用大型压缩机,为了简化系统和便于操作,压缩机配备台数应尽量少,但机器总台数不宜少于2台;
(2)同一机房内选配的压缩机应尽量在两个系列以内,以便零部件的更换,当机房仅有两台机器时,则尽量采用同一系列;
(3)压缩机总制冷量以满足生产要求为准,不考虑备用机;
(4)所选系列压缩机的能量调节装置,只宜作适应负荷波动的调节,而不宜作季节性负荷变化的调节。
(5)选用压缩机的工作条件不得超过制造厂商规定的生产条件。
1.2计算压力比
(1)蒸发回路的确定
查R717饱和性质表
温度35时P0=1.35MP
温度-33时Pz=0.103MP
压缩比Pk/p0=13.10>8
采用一级中间冷却双级压缩式制冷系统
1.3原理图如下
2.压缩机的选择计算
根据冷间机械负荷φj=253KW
选用2台烟台单机双级制冷压缩机
型号为LG1612MM型,其单台名义制冷量139.6KW
备用一台选型号为S8SF8-12.5型,其单台制冷量78KW
3.冷凝器的选择计算
通过R717的P—h图得到:
h8=h9=320kJ/kgh5=663kJ/kgh4=1953kJ/kgh0=1720kJ/kg
单位制冷量q0=h0-h9=1720-320=1400kJ/kg
制冷剂的质量流量
kg/s
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LNA-40型立式冷凝器2台
单台设计压力2.0Mp
4.蒸发器的选型计算
4.1冷藏间
房间1:
设备冷负荷为11683.34W
蒸发面积
㎡
房间2:
设备冷负荷为11683.34W
蒸发面积
㎡
房间3:
设备冷负荷为11683.34W
蒸发面积
㎡
根据以上计算结果,管径采用mm38Φ的无缝钢管,每米长的面积为1×3.14×038.0m=0.119㎡,计算出各冷藏库的钢管长度分别为:
冷藏间均为1209.1m
4.2冷冻间
冷风机的选型
房间4:
设备冷负荷为136762.42W
蒸发面积
㎡
房间5:
设备冷负荷为136762.42W
蒸发面积
㎡
根据以上结果查资料[3],选型结果如下:
冻结间每小间各选用烟台冰轮型号为071E/3816三台,每台蒸发面积521.7平方米。
二间冻结间所需冷却面积为2844.46平方米,六台共3130.2平方米,满足要求。
5.中间冷却器的确定
5.1中间冷却器的直径
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
5.2中间冷却器蛇形管冷却面积
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=0.4×35+0.6×(-33)+3=-2.8℃
中间冷却器的热负荷
Φz=MR·(h5-h8)=0.48×(640-320)=47.4kw
℃
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℃,取5则为2.2℃
5.3中间冷却器的选择
m3/s
根据《冷冻空调设备大全》选用ZA-1.5型贮液器
6.油分离器的选择计算
-33℃蒸发回路氨压缩机的λ=0.75。
本设计选用洗涤式油分离器,因为它比较适用于氨制冷系统,借气体经过氨液洗涤,降低气流速度和改变其方向以分离出氨气中夹带的润滑油。
所以,取Wy=0.7m/s。
由以上可得计算结果如下:
选择烟台冰轮股份有限公司生产的洗涤式油分离器,YFA-100一台。
7.集油器的选型计算
在氨系统中,氨液和润滑油是不相溶的,而且润滑油比氨重,沉于容器的最低处,为了不影响容器的热交换性能,必须经常地或定期的把润滑油从油分离器、冷凝器、贮液器、蒸发器等容器中排出,一般是排入集油器。
集油器的作用在于使润滑油能处在低压下泄出,既安全可靠又可减少制冷剂损失。
集油器应靠近油分离器安装,因油分离器中放油最频繁。
集油器一般以制冷系统制冷量的大小来选型
根据资料:
标准工况总制冷量在200KW以下时,选用D219集油器1台;总制冷量大于200KW时,宜选用D219集油器2台,使系统中的高、低压容器分开放油。
本系统总制冷量大于200KW,所以选用D219集油器两台。
根据资料选择烟台冰轮生产的JYA-219集油器两台。
8.高压贮液器的选择计算
由《冷库设计规范》查得
取1
取70﹪v取0.00169m3/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》选择选择冰山集团生产的型号为ZA0.25—B型的贮氨器。
9低压循环贮液器的选择计算
带入数据得
其体积(选择上进下出式供液系统)
选择烟台冰轮股份有限公司生产型号为:
CDCA-2.5,满足要求的容积
10.氨泵的选型计算
氨泵有齿轮泵和离心泵,系统选择离心泵。
离心泵是一种速度型的泵,结构简单,平均使用寿命长,并能做到封闭处理,即某些场合应用的屏蔽泵,其流量和压头选择范围较大,能满足各种场合的需要。
但它容易受气蚀作用的影响,在吸入端要求有足够的静液柱,才能保证供液。
另外,离心泵的流量随压头变化而变化。
设计时需充分估计管道的压力损失,才能保证泵的设计流量。
10.1氨泵的体积流量公式:
(5-7)
式中
——氨泵体积流量
;
——再循环倍数,对负荷较稳定、蒸发器组数较少、不宜积油的蒸发
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