冷库的毕业设计论文.docx

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冷库的毕业设计论文

摘要、关键库包括冷却间、冻结间、冷却物冷藏间、冻结物冷藏间、制冰间和冰库、气调保鲜间，穿堂以及站台。

制冷压缩机房和设备间包括制冷压缩机房、设备间以及变、配电间。

生产工艺用房包括屠宰车间、整理车间、加工车间以及其他车间。

办公、生活用房包括办公楼、医务室、职工宿舍、俱乐部、托儿所、厕所、浴室、食堂等。

其他包括各种库房及围墙、出入口等。

呼和浩特作为我国最大的生羊产地，对羊肉的各项生产指标要求比较高，因此需要建立相应的冷藏设施来确保质量。

此次，我们欲拟建一个加工量为30吨/日，冷藏量为300吨的低温冷库，对当地屠宰羊进行冷加工。

冷库的相关规格及平面布置都需要进行合理的考量，下面我们将作进一步的介绍。

制冷方案的确定、冷却设备的选型、系统管道的设计，以及各工间的布置等。

设计任务书

一．冷库的规格：

1.冷藏间的储藏吨位为300t，冷间的设计温度为-18℃，相对湿度为95%；

2.冻结间生产能力为30t/24h,冷间设计温度为-23℃。

二．库房的平面布置：

1.库房平面布置见平面图

图中1＃、2＃、3＃为冷藏间，4＃、5＃、6＃为冻结间，它们通过常温穿堂组合成整体；

2.机房平面见布置图

在冻结间东侧，通过隔墙与冻结间相连。

三．气象水文条件：

1.室外空气温、湿度根据拟建库所在地查《制冷工艺设计》教材附录Ⅶ；

2.冷却水温度，按循环水考虑，冷凝器进水温度为30℃。

四．设计要求：

1.制冷方案的确定；

2.库房冷负荷计算；

3.压缩机及制冷设备的选型；

4.制冷系统管道的计算；

5.制冷系统制冷剂注入量计算。

五．图纸部分：

1.制冷系统原理图1张；

2.制冷系统透视图1张；

3.制冷机房平面图1张。

制冷方案的确定

制冷方案是设计单位依据设计任务书而提出的初步设想，冷库的使用效果与所选用的制冷方案有着密切的联系。

如果确定的制冷方案不当，会给冷库建设造成不应有的经济损失和操作管理的不便，关系到机器设备先进性及经常运转费用的高低等。

因此在确定方案时，应从先进、使用、发展、经济等诸多方面出发，同时考虑几个不同方案，进行分析比较，权衡利弊，选择最佳的设计方案。

确定冷库制冷方案的内容包括制冷系统压缩级数及压缩机类型的确定，制冷剂种类及冷凝器类型的确定，自动化方案的确定，制冷系统供液方式的确定，冷间冷却方式的确定，冷间冷却设备和融霜方式的确定。

制冷方案确定的依据如下：

1.冷库的使用性质；2.建设规模和投资限额；3.生产工艺要求；4.当地水文气象条件；5.制冷装置所处环境。

一.制冷系统压缩级数及压缩机类型的确定

制冷系统的压缩形式包括单级压缩和双级压缩。

单级压缩形式就是在制冷系统中将压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器四大部件，一次用管道连接起来，形成一个最基本的单级压缩系统。

制冷剂在系统中经过压缩、冷凝、节流、蒸发四个过程，即可完成一个制冷循环。

双级压缩形式又可分为单机双级压缩和配组式双级压缩。

单机双级压缩形式就是采用一台制冷压缩机进行双级压缩，具有占地面积小、系统管道简单、施工周期短、操作管理方便等优点，用于大、中型冷库中，但不能根据工作条件变化灵活调整。

配组式双击压缩是由几台单级压缩机配合来完成高、低压级压缩。

用来配组的制冷压缩机应尽量选择相同系列的，这样便于零部件互换。

确定系统压缩级数的主要依据是压力比值，即一定工况下，系统冷凝压力与蒸发压力的比值。

当压力比值小于或等于8时，氨系统应采用单级压缩；压力比值小于或等于10时，氟系统采用单级压缩。

当压力比值大于8时，氨系统应采用双级压缩；当压力比值大于10时，氟系统采用双级压缩。

根据相关计算，我们此次设计的冷库应该采用双级压缩形式。

制冷压缩机包括活塞式压缩机、螺杆式压缩机和离心式压缩机。

活塞式制冷压缩机工艺成熟，热力性能好，目前在制冷系统中应用广泛。

但是这种类型的压缩机，易损部件多，零部件也多，管理和维修比较麻烦。

螺杆式制冷压缩机是一种容积型回转式压缩机，结构简单，体积小，易损部件少，检修周期长，运转平稳可靠，维修方便，因而在各种制冷装置中得到较为广泛的应用；尤其在空间有限、需要移动的制冷系统。

但是由于加工精度较高，制造比较复杂，噪声大，效率稍低，在使用上受到一定的限制。

离心式制冷压缩机是无油压缩，机械磨损小，重量轻，并能实现自动控制，用于制冷量较大的制冷装置上；由于单机制冷量不能过小，限制了使用范围，离心式压缩机制造加工精度较高，维护困难较大。

综合各项因素，我们此次设计的冷库应该采用活塞式制冷压缩机。

二.制冷剂种类及冷凝器类型的确定

压缩机制冷剂的选用对于提高制冷系统的热力完善度，降低制冷装置的造价以及确保安全运转具有重要意义。

确定制冷剂的种类，通常从以下几个方面进行考虑：

货源和冷库造价；安全性能；蒸发系统压缩级数。

氨的单位制冷量较大，且价格便宜，易溶于水但不溶于润滑油。

氟利昂的单位制冷量较小，且价格昂贵，与油互溶性较好，但容易泄漏。

通过对比特点，我们此次设计的冷库应该采用氨作为制冷剂。

冷凝器类型有多种，应该根据制冷装置所处的环境、冷却水水质、水温和水量来进行确定。

在具有充足水源、是指较差的地区，采用立式壳管式冷凝器；若水温低，水质较好，船舶制冷装置应采用卧式壳管式冷凝器；对水质差、大气湿度比较低的地区应采用淋浇式冷凝器；对水缺乏地区，耗水量小，应采用蒸发式冷凝器；对于小型氟利昂制冷装置，应采用空气冷却式冷凝器。

呼和浩特地处内蒙，水资源比较充足，所以冷库应该采用立式壳管式冷凝器。

三.制冷系统供液方式的确定

制冷系统的供液方式可分为直接膨胀供液、重力供液和液泵供液三种。

直接膨胀供液适用于小型氨制冷装置、负荷稳定的系统及氟制冷装置。

该方式的特点是系统简单、工程费用低，但制冷效率较低且操作调节困难；目前国内氨制冷系统中较少采用这种供液方式。

重力供液适用于中、小型氨冷库制冷装置，该方式的特点是供液稳定，能提高蒸发器的热交换效果，防止压缩机“液击”，但提高了土建的造价。

目前，在中、小型氨冷库制冷装置中已少用。

液泵供液比上述两者的优点多，在国内外制冷装置中已得到日益广泛的应用，是国内大中型冷库制冷装置应用最多的供液方式。

该方式的特点是蒸发器的热交换效率高，便于集中控制，但相应的投资也加大，

液泵供液方式，其优点突出，因此适合我们此次设计的冷库。

四.冷间冷却方式的确定

冷间冷却方式是冷库制冷方案的一个组成部分，从制冷产生冷效应的角度，可分为间接冷却方式和直接冷却方式，这两者各有其特点和使用场合。

间接冷却方式的特点是初投资和经常运转费用较高，能连损失较大，需要经常维护修理。

目前在各制冷装置中，间接冷却系统应用不太多，仅在特定情况下及不宜使用直接冷却系统的场所应用。

直接冷却方式的特点是能量损失较小，操作管理方便，初投资及运转费用较低。

由于这些优点而被广泛应用。

直接供液方式，使用年限较长，所以冷库应该采用此种冷却方式。

五.冷间冷却设备和融霜方式的确定

目前冷间常采用冷却排管、冷风机和搁架式排管等冷却设备。

其选用是否合理直接关系到产品的冷加工质量和生产效率，以及经费性费用。

影响因素应考虑产品冷加工工艺要求和储藏条件，库房的占用面积等。

冷间类型不同，所选用冷间冷却设备也有区别。

冷却间一般选干式落地式冷风机作为冷却设备；冻结间一般选用落地式或吊顶式冷风机作为冷却设备；冷却物冷藏间通常选用冷风机冷却设备；冻结物冷藏间通常选用冷却排管作为冷却设备；产品包装间，选用冷却设备应根据包装间温度而定。

融霜方式的确定根据系统内部自身因素进行选择，我们此次设计的冷库应该采用热氨融霜方式。

库房负荷计算

维护结构的传热系数：

1.外墙

序

号

结构层

（由外向内）

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.地坪

序

号

结构层

（由上向下）

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

表面空气热阻

冷藏间

冻结间

an=12

an=29

0.083

0.035

9

总热阻∑R

冷藏间

冻结间

3.9408

3.8928

10

传热系数K=1/∑R

冷藏间

冻结间

0.254

0.257

3.屋顶

序

号

结构层

（由上向下）

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.冻结间内墙

序

号

结构层

厚度δ

（m）

导热系数λ（W/m.℃）

热阻R=δ/λ

（㎡.℃/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

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

一.库房围护结构传入热量计算Q1

计算公式为：

Q1=K*A*a（tw-tn）

Q1——围护结构传入热量（w）

K——围护结构的传热系数。

（w/m2℃）

A——传热面积（m2）

a——维护结构两侧温差修正系数

tw——围护结构外侧计算温度（℃）

tn——围护结构内侧计算温度（℃）

相关计算如下：

库号

冷间

名称

部位

长（m）

宽/高

（m）

A（m²）

K

a

tw

tn

Q1=K*A*a

（tw-tn）

NO.1

冷藏间

东

8.25

5.7

47.03

0.18

1.05

32

-18

449.32

西

8.25

5.7

47.03

0.18

1.05

32

-18

449.32

南

20.5

5.7

116.9

0.18

1.05

32

-18

1116.5

北

19.46

5.7

110.9

0.18

1.05

顶

20.5

8.25

169.1

0.18

1.2

32

-18

1836.69

地

20.5

8.25

169.1

0.25

0.6

2

-18

515.49

合计

4367.32

库号

冷间

名称

部位

长（m）

宽/高

（m）

A（m²）

K

a

tw

tn

Q1=K*A*a

（tw-tn）

NO.2

冷藏间

东

8

5.7

45.6

0.18

1.05

32

-18

435.7

西

8

5.7

45.6

0.18

1.05

32

-18

426.99

南

19.46

5.7

110.9

0.18

1.05

北

19.46

5.7

110.9

0.18

1.05

顶

20.5

8

164

0.18

1.2

32

-18

1781.04

地

20.5

8

164

0.25

1.2

2

-18

499.87

合计

3143.6

库号

冷间

名称

部位

长（m）

宽/高

（m）

A（m²）

K

a

tw

tn

Q1=K*A*a

（tw-tn）

NO.3

冷藏间

东

8.25

5.7

47.03

0.18

1.05

32

-18

449.32

西

8.25

5.7

47.03

0.18

1.05

32

-18

449.32

南

19.46

5.7

110.9

0.18

1.05

北

20.5

5.7

116.9

0.18

1.05

32

-18

1116.5

顶

20.5

8.25

169.9

0.18

1.2

32

-18

1836.69

地

20.5

8.25

169.9

0.25

0.6

2

-18

515.49

合计

4367.32

库号

冷间

名称

部位

长（m）

宽/高

（m）

A（m²）

K

a

tw

tn

Q1=K*A*a

（tw-tn）

NO.4

冻结间

东

6.39

5.2

33.23

0.18

1.05

32

-23

353.08

西

6.39

5.2

33.23

0.18

1.05

32

-23

353.08

南

7.46

5.2

38.79

0.28

1.05

-10

-23

143.22

北

8.5

5.2

44.2

0.18

1.05

32

-23

461.13

顶

8.5

6.39

54.32

0.18

1.2

32

-23

656.03

地

8.5

6.39

54.32

0.26

0.6

2

-23

209.38

合计

2179.4

库号

冷间

名称

部位

长（m）

宽/高

（m）

A（m²）

K

a

tw

tn

Q1=K*A*a

（tw-tn）

NO.5

冻结间

东

6

5.2

31.2

0.18

1.05

32

-23

325.50

西

6

5.2

31.2

0.18

1.05

32

-23

325.50

南

7.46

5.2

38.79

0.28

1.0

-10

-23

143.22

北

7.46

5.2

38.79

0.28

1.0

-10

-23

143.22

顶

8.5

6

51

0.18

1.2

32

-23

615.98

地

8.5

6

51

0.26

0.6

2

-23

196.61

合计

1807.09

库号

冷间

名称

部位

长（m）

宽高

（m）

A（m²）

K

a

tw

tn

Q1=K*A*a

（tw-tn）

NO.6

冻结间

东

6.11

5.2

31.77

0.18

1.05

32

-23

337.6

西

6.11

5.2

31.77

0.18

1.05

32

-23

337.6

南

8.5

5.2

44.2

0.18

1.05

32

-23

469.67

北

7.46

5.2

38.79

0.28

1.0

-10

-23

143.22

顶

8.5

6.11

51.94

0.18

1.2

32

-23

627.27

地

8.5

6.11

51.94

0.26

0.6

2

-23

200.21

合计

2115.59

二.货物热量计算Q2

计算公式为：

Q2=Q2a+Q2b

Q2——货物热

Q2a——食品热量

Q2b——包装材料和运载工具热量

（h1=12.2kj/kg,h2=4.6kj/kg；t1=32×0.83℃,t2=-18℃；B=0.1,Cb=0.42。

）

Q2a计算表

冷间名称

Q2a=G′（h1-h2）/3.6T

冷藏间

5145.9

冻结间

80437.5

Q2b计算表

冷间名称

Q2b=G′BCb（t1-t2）/3.6T

冷藏间

1267.17

冻结间

1283.235

Q2汇总表

冷间名称

Q2a

Q2b

Q2

冷藏间

5145.9

1267.17

6413.07

冷藏间

80437.5

1283.235

9326.985

三．通风换气热量计算Q3

冷藏间、冻结间不存在通风换气热量。

四.电机运转热计算Q4

计算公式为：

Q4＝1000∑P￡p

Q4——电机运转热

∑P——电机额定功率

￡——热转化系数0.8

P——电机运转时间系数取1

1.冷藏间采用光滑顶排管，故无电动机运转热量Q4。

2.冻结间

（1）NO4库采用搁架排管，按每吨配风10000m3/T,选用FT35LN05.6-2型号轴流式风机6台,计算电动机功率为:

∑P=1.1×6=6.6KW,ζ=1,ρ=1,Q4=1000∑Pζρ=1000×6.6×1×1=6600W

（2）NO5库采用冷风机,冷风机使用的电动机功率总计为:

∑P=4.4KW,ζ=1,ρ=1,Q4=1000∑Pζρ=1000×4.4×1×1=4400W

（3）NO6库同NO5库:

Q4=4400W

五.操作热量计算Q5

计算公式为：

Q5=Q5a+Q5b+Q5c

Q5a——照明热量

Q5b——开门热量

Q5c——操作人员热量

1、冷藏间

NO.1库：

A=144.14㎡，V=720.7m3，qd=2W/㎡,hw=736.3KJ/kg,hn=-16.077KJ/kg,M=0.5,ρn=1.39㎏/m3,nr=3,qr=410W/个,n=2

Q5a=Aqd=144.14×2=288.28W

Q5b=0.2778Vn（hw-hn）MP/24=0.2778×720.7×2×（76.3＋16.077）×0.5×1.39/24=1071.2W

Q5c=3nrqr/24=3×3×410/24=154W

Q5=Q5a＋Q5b＋Q5c=288.28＋1071.2＋154=1513.44W

NO.2库:

A=150.5㎡，V=752.7m3

Q5a=Aqd=150.5×2=301W

Q5b=0.2778Vn（hw-hn）MP/24=0.2778×752.7×2×（76.3＋16.077）×0.5×1.39/24=1118.72W

Q5c=3nrqr/24=3×3×410/24=154W

Q5=Q5a＋Q5b＋Q5c=301＋1118.72＋154=1573.72W

NO.3库同NO.1库：

Q5=1513.44W

2、冻结间

不计算Q5的热量。

六.库房热量汇总Qq

计算公式为：

Qq=Q1+PQ2+Q3+Q4+Q5

（冷藏间P=1；冻结间P=1.3）

Qq汇总表

型号

Q1

PQ2

Q3

Q4

Q5

Qq

NO.1

4367.32

1×2137.69

—

—

1513.44

8044.27

NO.2

3143.60

1×2137.69

—

—

1573.72

6888.71

NO.3

4367.32

1×2137.69

—

—

1513.44

8044.27

NO.4

2179.40

1.3×27285

—

6600

—

44258.2

NO.5

1807.07

1.3×27285

—

4400

—

41667.9

NO.6

2115.59

1.3×27285

—

4400

—

41986.4

总计

150889.7

七.机械负荷计算

计算公式为：

Qj=（n1∑Q1＋n2∑Q2＋n3∑Q3＋n4∑Q4＋n5∑Q5）R

n1=1,n2=1,n3=0,n4=0.5,n5=0.5,R=1.07

蒸发温度相同，

Qj=（18073.88+88268.8+3850+2300.3）×1.07=124486.99

冷却设备的选型计算

一.压缩机

（1）根据tz=-33℃，tl=30℃和

，查图3-1得中间冷却温度tzj=-5.6

（2）根据中间冷却温度，确定中间冷却器盘管出液温度tc=-5.6+5.6=0℃

（3）根据蒸发温度tz=-33℃和中间冷却器温度tzj=-5.6查表3-7得低压机的输气系数

（4）根据蒸发温度tz3℃和中间冷盘管tc=0℃,查表3-8得低压机单位容积制冷量qr=1015.4kj/kg

（5）根据式（3-3）计算低压机的理论输气量：

Vdp=

=

=551.695

（6）选择低压机：

根据计算出的低压机理论输气量。

可从单级压缩机产品样本或表3-4中，选出两台6AW-12.5型压缩机一台，作为低压机，其理论排气量Vp=424.54m3/h.可满足要求。

（7）选择高压机：

根据选定的高低机理论排气量之比

=1/3

得Vgp=

Vdp/3=280m3/h