1唐山冷库设计说明书解析.docx
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1唐山冷库设计说明书解析
冷库设计说明书
目录
一、冷库贮藏能力计算··········································2
二、冷负荷计算················································2
1.围护结构热流量Φ1········································2
2.货物热流量Φ2············································4
3.通风换气热流量Φ3········································5
4.电动机运转热流量Φ4······································5
5.操作热流量Φ5············································5
三、冷却设备负荷··············································6
四、机械负荷··················································7
五、参数确定及压缩机选型······································7
1.蒸发温度··················································7
2.冷凝温度·················································7
3.压缩机的选型·············································8
6、蒸发器冷凝器选型计算······································9
1.蒸发器U型顶排管计算·····································9
2.冷凝器的选型·············································10
7、其他辅助设备的选型·······································11
1.中间冷却器的选型计算····································11
2.高压贮液器的选型计算····································12
3.油分离器的选型计算·······································12
4.低压循环桶的选型计算····································13
5.排液桶的选型计算········································14
6.氨泵的选择··············································14
7.集油器的选择············································15
8.空气分离器的选型········································15
八、节流阀的选型计算·········································15
1.手动节流阀·············································15
2.自动液位控制器·········································15
九、制冷系统灌氨量············································15
10、管径的确定················································16
11、参考文献················································18
十二、设计心得················································19
一、冷库贮藏能力计算
冷藏间贮藏吨位:
其中:
G——冷库贮藏吨位(或冷库计算吨位),t;
V1——冷藏间或冰库的公称容积,m3;
η——冷藏间或冰库的体积利用系数;
ρ——食品的计算密度,kg/m3;见《制冷工艺设计》P10表1-3
所设计的冷库,其中一间冻结物冷藏间尺寸:
长46m,宽26m,净高4.8m
则V=46×26×4.8=5740.8m3则∑V=2×5740.8=11481.6m3,查《制冷工艺设计》P10表1-4,得η=0.60
食品的计算密度,查《制冷工艺设计》P10表1-3,分割肉的密度,得ρ=650kg/m3
=4477.824t
2、冷负荷计算
1.围护结构热流量Φ1
确定传热系数K:
查《制冷工艺设计》附表10,水泥砂浆的λ=0.93W/(m•℃),砖墙λ=0.81W/(m•℃),聚氨酯λ=0.031W/(m•℃),钢筋混凝土λ=1.55W/(m•℃),稻壳λ=0.151W/(m•℃)
查附表11,一毡二油的热阻R=0.026㎡•℃/W
查表1-8,各面围护结构外侧表面传热系数
=23W/(m•℃),及各面围护结构内侧表面传热系数
=8W/(m•℃)
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
。
—围护结构厚度,单位m。
那么Φ1=KAa(tw-tn)
其中:
—围护结构传热面积
。
﹑
—围护结构内﹑外侧温度
。
a—围护结构两侧温差修正系数,查《制冷工艺设计》P10表1-7
(1)外墙的热流量:
传热系数:
外墙厚度d=20×3+370+150=580㎜=0.58m
外墙高度h=(200+6+20+60+1500+120)+4800=6706㎜=6.706m
那么一间冻结物冷藏间的外墙面积A=(26×2+46+0.58×2)×6.706=665㎡
查《制冷工艺设计》P10表1-7,a=1.05
查附录8,得唐山市夏季空气调节日平均温度28℃
为库房温度-20℃
Φ1a=KAa(tw-tn)=0.181×665×1.05×(28+20)=6066.4W
(2)屋顶的热流量:
传热系数:
屋顶面积A=(26+0.58)×(46+0.58×2)=1253.5㎡
查附录8,得唐山市夏季通风温度29℃
查《制冷工艺设计》P10表1-7,a=1.15
Φ1b=KAa(tw-tn)=0.098×1253.5×(29+20)×1.15=6922.2W
(3)地坪热流量:
传热系数:
地坪面积A=(26+0.58)×(46+0.58×2)=1253.5㎡
查附录8,得唐山市夏季通风温度29℃
查《制冷工艺设计》P10表1-7,a=0.70
Φ1c=KAa(tw-tn)=0.147×1253.5×(29+20)×0.70=6320.3W
综上,围护结构热流量为Φ1=Φ1a+Φ1b+Φ1c=6066.4+6922.2+6320.3=19308.9W
2.货物热流量Φ2
货物热量应按下式计算:
Φ2=Φ2a+Φ2b+Φ2c+Φ2d
其中:
Φ2a—食品放热量
。
Φ2b—包装材料和运载工具热流量
。
Φ2c—食品冷加工过程的呼吸热
Φ2d—食品冷藏过程的呼吸热
对于上式,仅鲜水果、鲜蔬菜冷藏间需计算Φ2c、Φ2d,此冷库冷藏肉类、水产品,只需计算食品热量及包装材料和运载工具热量。
冷间每日进货量m,按该冷间的计算吨位的5%~15%,计算取10%
则m=
%=223.8912t
Φ2=Φ2a+Φ2b+Φ2c+Φ2d
t1:
从外库调入本库的冻结物温度按-10~-15℃,设计取t1=-10℃,查附表12,猪
肉,h1=28.9KJ/㎏
t2:
货物在本库终止降温温度,宜取该冷间设计温度,为t2=-20℃,
查附表12,h2=0KJ/㎏
t:
冷加工时间t=24h
cb:
包装材料或运载工具的比热容,查表1-10,取铁皮,0.42
Bb:
货物包装材料或运载工具质量系数,查表1-9,取冷藏,0.1
那么,
Φ2
=75978W
3.通风换气热流量Φ3
在冷间中,由于水果、蔬菜等活性食品在冷藏期间需要不断进行“需氧呼吸”,在呼吸过程中系数氧气,放出二氧化碳、乙烯等气体和水分,因此需要定期通风换气。
而本库贮藏肉类,不需要通风换热,所以Φ3=0W
4.电动机运转热流量Φ4
有些电动设备在冷间的冷加工全过程中可以连续运转,如冷风机,需要计算电动机连续运转的热流量,而本冷库冷间不设此类设备,故Φ4=0W
5.操作热流量Φ5
货物热量应按下式计算:
Φ5=Φ5a+Φ5b+Φ5c
=
•
其中:
Φ5a—照明热流量
Φ5b—开门引起的热流量
Φ5c—操作人员热流量
Φd——每平方米地板面积照明量,冷藏间取2.3W/㎡
Ad——冷间地板面积
Vn——冷间公称容积
nk——每日开门换气次数,按《制冷工艺设计》P21,图1—4取1
nk'——门樘数,取1
、
——冷间内,外空气的含热量,查附表9
当-20℃,
=90%时,hn=-18.380KJ/㎏,
当28℃,
=80%时,hw=77.037KJ/㎏
——空气幕效率修正系数,可取0.5,本设计不设空气幕,则取1
——冷间空气密度,查表1—13,当-20℃时,为1.359㎏/m3
——每日操作时间系数,按每日操作
计
——操作人员数,设计要求为5人
Φr——每个操作人员产生的热量(冷间设计温度高于或等于
时279W;冷
间设计温度低于
时,取395W),设计取395W
Φ5=Φ5a+Φ5b+Φ5c
=
=34015.2W
3、冷却设备负荷
冷却设备负荷是作为选择冷间冷却设备(冷却排管或冷风机)所需能量的依据。
ΦS=Φ1+PΦ2+Φ3+Φ4+Φ5
ΦS——冷却设备负荷
Φ1——围护热结构传热量
Φ2——货物热量
Φ3——通风换气热量
Φ4——电动机运转热量
Φ5——操作热量
P——负荷系数(冷却间和冻结间P取1.3,其余冷间取1),取1
一间冷间设备负荷ΦS•=Φ1+PΦ2+Φ3+Φ4+Φ5
=19308.9+1×75978+0+0+34015.2=129302W
4、机械负荷
机械负荷不同于冷间冷却设备负荷,因为冷却设备负荷是按最不利的生产条件计算的,而在实际生产中各种最不利的因素同时出现的概率很小。
故计算机械负荷时应对各种热量加以修正,使其既满足冷库全年生产的要求,又要充分考虑冷库常年经营费用,为选择压缩机和设备提供可靠的理论依据。
Φj=(n1∑Φ1+n2∑Φ2+n3∑Φ3+n4∑Φ4+n5∑Φ5)R
式中
——围护结构传热量的季节修正系数,查表1—12,8月份取1
——货物热量的机械负荷折减系数,冻藏间0.5~0.8,取0.6
——同期换热系数
——冷间用的电动机同期运转系数
——冷间同期操作系数,查表1—14,2间冻藏间,取0.5
——制冷装置和管道等冷耗补偿系数,一般直接冷却系统取1.07,间接冷却系
统取1.12,取1.07
Φj=(n1∑Φ1+n2∑Φ2+n3∑Φ3+n4∑Φ4+n5∑Φ5)R
=[(1×19308.9+0.6×75978+0+0+0.5×34015.2)×2]×1.07
=175273W
五、参数确定及压缩机选型
1.蒸发温度
蒸发温度取决于被冷却环境或介质的温度,设计的直接冷却系统,蒸发温度比库房温度低10℃,所以tz=-20-10=-30℃
2.冷凝温度
+Δt
tl—冷凝温度
t1—冷凝器进水温度,设计已知,29℃
t2—冷凝器出水温度,卧式冷凝器的t2=t1+(4~6)℃,取t2=t1+6=35℃
Δt—温差,水冷式氨制冷系统中,;一般取5~7℃,取5℃
所以,冷凝温度
+5=37℃
3.压缩机的选型计算
查附表1当tz=-30℃时,蒸发压力Pz=119.9KPa
当tl=37℃时,冷凝压力Pl=1431.5KPa
则氨系统压力比Pl/Pz=11.9>8,所以选择双级压缩系统
在北方,压缩机容积比§=1/3
(1)根据蒸发温度tz=-30℃,冷凝温度tl=37℃,容积比§=1/3,查图2-1,得中间冷却温度
tzj=2℃
(2)根据蒸发温度tz=-30℃,查表2-2,吸气温度tx=-19℃
(3)根据中间冷却温度确定过冷温度tg=2+4=6℃
(4)根据蒸发温度tz=-30℃和中间冷却温度tzj=2℃,查图2-5得低压级压缩机的输气系
数λ=0.76
(5)根据吸气温度tx=-19℃,查压焓图,吸气焓值h2=1450KJ/㎏,再根据蒸发压力,根
据压焓图查得吸气比容v2=1.0m3/kg,根据过冷温度tg=2+4=6℃,查附表1,得节流之
后的焓值h5=227.841KJ/㎏
根据课本P38公式,
则低压级压缩机理论输气量
=
=679m3/h
选择低压级压缩机。
根据计算出的低压级压级理论输气量,查表2-9,选1台4AV12.5,
其输气量为283m3/h,和1台6AW12.5,其输气系数是424.5m3/h,低压级实际总输
气量为707.5m3/h,可以满足。
(6)选择高压级压缩机。
根据容积比§=1/3,和实际输气量707.5m3/h,查表2-9,
Vg=Vd/3=(707.5/3)m3/h=236m3/h
选一台8AS10压缩机作为高压级,其实际输气量253.6m3/h
实际选择1台4AV12.5和1台6AW12.5压缩机作为低压级压缩机,1台8AS10作为高压级压缩机,形成一组配组双级机。
六、蒸发器冷凝器的计算
1.蒸发器U型顶排管计算
(1)冷却面积A=
A——冷却设备的传热面积
ΦS——冷却设备负荷
K——冷却设备传热系数
Δt——库房空气温度与蒸发温度之差
(2)传热系数K的确定
K=K'C1C2C3
K——光滑管在设计条件下的传热系数
K'——光滑管在特定条件下的传热系数,查表2-16,根据冷间温度-20℃,
温差10℃,查得为6.86W/(m•℃)
C1——排管的构造换算系数,查表2-17,光滑U形顶排管,S/Dw=4,取1
C2——排管的管径换算系数,查表2-17,光滑U形顶排管
=
=1
C3——排管的供液方式换算系数,查表2-17,光滑U形顶排管,氨泵供液,取1
所以K=K'C1C2C3=6.86×1×1×1=6.86W/(m•℃)
则冷却面积A=
=
=3770㎡
(3)确定每间冷间的U型顶排管
查表4-6,顶排管选择38×2.5的无缝钢管
1㎡外表面积管长为8.40㎡,则每间冷间需要的钢管长度L=
×8.4=15834m
设计管间距110㎜,U型管上下管间距200㎜
冷间长度46m,设计单向管长取42m,则每根U型管长度l=42×2+πR=84+π×0.1=84.314m,每间冷间总U型管根数:
n=
=188根
检验:
分为4组布置,每组188÷4=47根,则每组长47×110=5170㎜=5.17m〈6—(0.2+0.1)×2=5.4m,设计合适,所以为了供液均匀,每间冷间U型顶排管分为4组,每组47根。
2.冷凝器的选型
(1)双级压缩制冷循环的冷凝器的负荷的计算
Φl=qmg(h5-h6)/3.6
Φl-双级压缩系统冷凝器热负荷
qmg-高压级制冷剂循环量,单位kg/h
h5、h6-制冷剂进、出冷凝器的比焓,查压焓图,h5=1620KJ/㎏,h6=376KJ/㎏
根据配比的压缩机qmg=
,v4是高压级吸气比容,查压焓图,v4=0.269m3/kg
高压级输气系数λ,查图2-3,根据冷凝温度37℃,用中间温度2℃代替蒸发温度,查得λ=0.82
qmg=
=
=773kg/h
冷凝器热负荷Φl=qmg(h5-h6)/3.6=773×(1620-376)/3.6=267114W
(2)冷凝器传热面积的计算A=
=
A——冷凝器的传热面积,单位㎡
Φl——冷凝器的负荷,单位W
K——冷凝器的传热系数,单位W/(m•℃)
ql——冷凝器的热流密度,单位W/㎡
Δt——对数平均温度差,单位℃
选用卧式冷凝器,查表2-25,取传热系数K=1000W/(m•℃),热流密度ql=4500W/㎡
则冷凝器传热面积A=
=
=
=59.4㎡
选择大连冷冻机厂一台卧式冷凝器,型号Ⅰ型,DWN-65,换热面积65㎡
七、辅助设备的选型计算
1.中间冷却器的选型计算
(1)桶径的计算
dzj——中间冷却器的内径,单位m
λ——高压机的输气系数,为0.82
V——高压级理论输气量,253.6m3/h
w——中间冷却器内的气体流速,一般不大于0.5m/s,取0.5m/s
=0.3834m
(2)蛇形盘管传热面积计算A=
A——蛇形盘管需要的面积
Φzj——蛇形盘管的热流量,Φzj=qmd(h6-h7)/3.6
Δtd——蛇形盘管的对数平均温度差
K——蛇形盘管的传热系数,按产品规定取值,无规定时,采用465~580W/(m•℃),
取500
h6、h7——冷凝温度、过冷温度对应的制冷剂比焓,查附表1
h6=375.851KJ/㎏,h7=227.841KJ/㎏
qmd=
=
=537.7kg/h
那么,Φzj=qmd(h6-h7)/3.6=537.7×(375.851-227.841)/3.6=22107W
蛇形盘管的对数平均温差
=
=14.31℃
A=
=
=3.1㎡
根据dzj=0.3834m和A=3.1㎡,同时满足的话,
选择大连冷冻机厂的中间冷却器,型号为ZL3.5-00-00,实际冷却面积3.5㎡,内径600㎜
2.高压贮液器的选型计算
高压贮液器的体积按下式计算
V——贮液器的体积,单位m3
∑qm——制冷装置中每小时制冷剂液体的总循环量,773㎏/h
v——冷凝温度下液体的比体积,查附表1,为1.7115×10-3m3/kg
——贮液器的体积系数。
公称体积为2001~10000m3,取1
——贮液器的液体充满度,一般宜取70%
=
=1.9m3
选择大连冷冻机厂,1台贮氨器,型号ZA—2.0B,容积2.19m3
3.油分离器的选型计算
dy=
dy——油分离器的直径,单位m
λ——压缩机输气系数,双级压缩式为高压级压缩机是输气系数,0.82
V——压缩机理论输气量,双级压缩式为高压级压缩机的
w——油分离器内的气体流速,填料式宜取0.3~0.5m/s,其他的不大于0.8m/s
dy=
=0.3031m
选用大连冷冻机厂的1个洗涤式油分离器,型号为YFA-65,外径D=325mm
4.低压循环桶的选型计算
(1)低压循环桶的直径的计算
dd=
dd——低压循环桶的直径,单位m
λ——压缩机输气系数,双级压缩式为低压级压缩机是输气系数,0.76
V——压缩机理论输气量,双级压缩式为低压级压缩机的
w——低压循环桶内的气体流速,立式的不大于0.5m/s,卧式不大于0.8m/s
——截面积系数,立式为1.0,采用卧式低压循环桶,取0.3
n——低压循环桶其他进气口的个数,立式为1,卧式为2
dd=
=0.629m
(2)低压循环桶的体积计算
根据制冷剂进出蒸发器的方式为下进上出,可作如下计算
V=
V——低压循环桶的体积,单位m3
V'q——各冷间中冷却设备注氨量最大一间蒸发器的总体积,单位m3
Vh——回气管的体积,单位m3,回气管为133×4.0的无缝钢管(见十、管径的确定),
估计长度10m,则其体积Vh=12.2718×10=122.718升=0.123m3
tb——氨泵由起动到液体自系统返回低压循环桶的时间,单位为h,一般可采用
0.15~0.2h,取0.15h
qv——一台氨泵的流量,单位m3/h,见下文氨泵的选择,流量5.65m3/h
一间冷间的冷却面积为A=3770/2=1885㎡
根据表4-6,一间冷间需要排管长度L=1885×8.4=15834m
一间冷间排管的容量v=15834×0.853=13542.8升,即13.5m3
低压循环桶的体积:
V=
=5.17m3
选择大连冷冻机厂1台卧式低压循环贮液桶,型号DX-5容积5.0m3
5.排液桶的选型计算
体积V=V1
/β
V——排液桶的体积,单位m3
V1——冷却设备制冷剂容量最大一间的冷却设备的总体积,单位m3,即一间冷间排管
容量13.5m3
——冷却设备灌氨量的百分比,见表2-26,取50%
——排液桶液体充满度,一般取0.7
V=V1
/β=13.5×50%/0.7=9.6m3
选择大连冷冻机厂,1台贮氨器。
型号ZA-10,容积10m3
6.氨泵的选择
(1)氨泵流量计算
qv=nxqzvz
qv——氨泵的体积流量,单位m3/h
nx——再循环倍数,根据《冷库建筑规范》,对于符合稳定、蒸发器组数较少、不易
集油的蒸发器的下进上出的供液系统,取3~4,取4
qz——氨泵所供同一蒸发温度的氨液蒸发量,单位kg/h,qz=3.6Φs/r(r是蒸发温度下
的汽化潜热kj/kg),查附表1,蒸发温度-30℃时,饱和液的比焓63.5629KJ/㎏,
饱和气的比焓1422.86KJ/㎏,则r=1422.86-63.5629=1359.2971KJ/㎏
qz=3.6Φs/r=3.6×258604/1359.297=685kg/h
vz——蒸发温度下饱和氨液的比体积,单位m3/kg,查附表1,为1.4757×10-3m3/kg
qv=nxqzvz=4×685×1.4757×10-3=4.04m3/h
一般氨泵的扬程可以满足五层以下的冷库要求,故对本冷库而言不需要校核其扬程
根据qv=4.04m3/h,选择旅顺安全阀厂,2台立式屏蔽氨泵,型号40P-40A,流量5.65m3/h
7.集油器的选型
1台4AV12.5的制冷量为122.01kW、1台6AW12.5的制冷量为183.596kW,则标准工况总制冷量为122.01+183.596=305.606kW,总制冷量大于200kW,宜选用D219集油器1台,对应大连冷冻机厂集油器型号是JY-200,容器类别:
二。
8.空气分离器的选型
选用四套管式空气分离器,总制冷量大于1100kW,选用大连冷冻机厂的四套管空气分离器,型号KF-32B。
八、节流阀的选型计算
1.手动节流阀
冷凝压力Pl=1431.5KPa,蒸发压力Pz=119.9KPa,Δ根据p=Pl
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