冷库制冷工艺课程设计范本模板.docx
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冷库制冷工艺课程设计范本模板
徐闻某小型食品加工厂制冷工艺设计计算说明书
一、设计条件
(一)制冷工艺条件
(1)拟在徐闻建设一小型食品加工厂,该工厂以加工菠萝为主,拟建设一个速冻间,以冻结盘装菠萝块,装菠萝的塑料盘尺寸为600*400*60,搁架每一层叠放2层塑料盘,以冻结块状菠萝为主
(2)对于颗粒状的菠萝丁,要求用流化床冻结设备,生产能力为2000KG/小时,该冻结设备在-35℃/+35℃工况条件下的制冷量为320KW,该设备放置在冷库外的加工车间内。
(3)冷库结构见附件图纸所示,要求采用排管作为冷却设备,要求温度为-18℃库温.
(二)设计背景:
因湛江市徐闻与海口临近,所以室外气象参数取海口作计算依据。
(1)地理位置:
海南省海口
(2)台站位置:
北纬20.030东经110。
350
(3)夏季大气压:
1002.40kPa
(4)夏季室外计算干球温度:
34。
50℃
夏季空调日平均:
29.90℃
夏季计算日较差:
8.80℃
(5)夏季室外湿球温度:
27.90℃
(6)夏季室外平均风速:
2。
80m/s
(7)该系统采用氟利昂作制冷剂,用作油冷却通过虹吸管系统完成,压缩机吸气过热温度为10℃,过冷温度为10℃.
二、库容量计算
(一)急冻间
急冻间内设两排搁架,每排搁架12格,每格两层,每层两列,每列26个塑料盘,每个塑料盘能装菠萝块10kg.
急冻库容量GJ1=2×12×2×2×26×10/1000=24.96吨
冻结时间为8h,进出货时间2h,一天加工两次,急冻间日生产能力为49。
92吨。
(二)低温冷藏间
1、1#冷藏间
库内净面积:
A=25。
26×7。
27—1。
1×0。
18×8—0.18×0.18×4=181。
93㎡
库内净高:
H=4。
5㎡
公称容积:
V=181.93×4。
5=818。
7m3
货物计算密度:
=230㎏/m3
容积利用系数:
=0.4
冷藏吨位:
GL1=818。
7×230×0.4/1000=75.3吨
2、2#冷藏间
与1#冷藏间相同,冷藏吨位:
GL2=18.7×230×0。
4/1000=75。
3吨
3、3#冷藏间
库内净面积:
A=12.26×9。
94-1.1×0。
18×4-0.18×0.18×4=120。
94㎡
库内净高:
H=4。
5㎡
公称容积:
V=120。
94×4.5=544.23m3
货物计算密度:
=230㎏/m3
容积利用系数:
=0.4
冷藏吨位:
GL3=544。
23×230×0.4/1000=50。
1吨
冷藏间总容量G=GL1+GL2+GL3=75.3+75。
3+50.1=200.7吨
三、围护结构传热系数计算
主要计算外墙、内墙、屋顶和地坪的传热系数。
(一)外墙
序号
结构层次
厚度δ/m
导热系数λ/(W/m·℃)
热阻R=δ/λ(㎡.℃/W)
1
水泥砂浆抹面
0.020
0.931
0.021
2
重砂浆砌砖墙
0.240
0.814
0。
295
3
水泥砂浆找平
0。
020
0。
931
0。
021
4
冷底子油及二毡三油
0。
010
0.175
0.057
5
硬质聚氨酯
0.200
0.031
6。
545
6
水泥砂浆抹面
0。
030
0.931
0。
032
7
表面空气热阻(冻结间)
23。
000
0。
043
8
表面空气热阻(冷藏间)
8.000
0。
125
9
表面空气热阻(外表面)
29.000
0。
034
10
总热阻∑R(冻结间)
7。
051
11
总热阻∑R(冷藏间)
7.007
12
传热系数K=1/∑R(冻结间)
0.142
13
传热系数K=1/∑R(冷藏间)
0。
143
(二)地坪
序号
结构层
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
0.150
1。
547
0。
097
2
水泥砂浆
0.020
0.930
0。
022
3
一毡二油防水层
0。
005
—
0。
035
4
软木层
0。
200
0.070
2。
865
5
二毡三油隔气层
0.010
—
0。
056
6
泥沙浆找平层
0.020
0。
930
0。
022
7
预制混凝土板
0。
050
1.512
0.033
9
表面空气热阻(冻结间)
an=29
0.035
表面空气热阻(冷藏间)
an=8
0.125
10
表面空气热阻(外表面)
an=23
0。
043
11
总热阻∑R(冻结间)
3。
207
12
总热阻∑R(冷藏间)
3.297
13
传热系数K=1/∑R(冻结间)
0。
312
14
传热系数K=1/∑R(冷藏间)
0。
303
(三)屋顶
序号
结构层
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
0.0264568
2
空气间层
0。
200
-
0。
269
3
二毡三油防水层
0。
010
—
0.056
4
水泥砂浆找平层
0.020
0.930
0。
022
5
200号钢筋混凝土层
0。
250
1。
547
0。
162
6
水泥砂浆抹面
0。
020
0。
930
0.022
7
硬质聚氨酯
0。
200
0。
031
6。
452
8
表面空气热阻(冻结间)
aW
23.000
0.043
an
29。
000
0。
034
9
表面空气热阻(冷藏间)
aW
23.000
0。
043
an
8。
000
0。
125
10
总热阻∑R(冻结间)
7。
086
11
总热阻∑R(冷藏间)
7.176
12
传热系数K=1/∑R(冻结间)
0.141
13
传热系数K=1/∑R(冷藏间)
0.139
(三)冷藏间内墙
序号
结构层次
厚度δ/m
导热系数λ(W/m·℃)
热阻R=δ/λ(㎡。
℃/W)
1
水泥砂浆抹面
0。
030
0。
931
0。
032
2
硬质聚氨酯
0.200
0。
031
6.545
3
冷底子油及二毡三油
0.010
0.175
0。
057
4
水泥砂浆找平
0。
020
0.931
0.021
5
重砂浆砌砖墙
0。
240
0。
814
0。
295
6
水泥砂浆找平
0。
020
0.931
0.021
7
冷底子油及二毡三油
0.010
0。
175
0。
057
8
硬质聚氨酯
0.200
0.031
6。
545
9
水泥砂浆抹面
0.030
0.931
0.032
10
墙体外表面放热系数aw
8.000
0。
125
11
墙体表内面放热系数an
8.000
0。
125
12
总热阻∑R
13。
858
13
传热系数K=1/∑R
0。
072
(四)急冻间内墙
序号
结构层次
厚度δ/m
导热系数λ/(W/m·℃)
热阻R=δ/λ(㎡。
℃/W)
1
水泥砂浆抹面
0.030
0.931
0.032
2
硬质聚氨酯
0。
200
0.031
6.545
3
冷底子油及二毡三油
0。
010
0.175
0.057
4
水泥砂浆找平
0.020
0.931
0。
021
5
重砂浆砌砖墙
0。
240
0.814
0.295
6
水泥砂浆找平
0.020
0.931
0.021
7
冷底子油及二毡三油
0。
010
0.175
0.057
8
硬质聚氨酯
0。
200
0.031
6.545
9
水泥砂浆抹面
0。
030
0.931
0.032
10
墙体外表面放热系数aw
8。
000
0.125
11
墙体表内面放热系数an
29.000
0.034
12
总热阻∑R
13。
767
13
传热系数K=1/∑R
0。
073
(五)急冻间走道外墙
序号
结构层次
厚度δ/m
导热系数λ/(W/m·℃)
热阻R=δ/λ(㎡。
℃/W)
1
水泥砂浆抹面
0。
020
0。
931
0。
021
2
重砂浆砌砖墙
0.240
0。
814
0.295
3
水泥砂浆找平
0。
020
0.931
0。
021
4
冷底子油及二毡三油
0.010
0.175
0。
057
5
硬质聚氨酯
0.200
0。
031
6.545
6
水泥砂浆抹面
0。
030
0。
931
0.032
7
墙体外表面放热系数aw
12。
000
0.083
8
墙体表内面放热系数an
29.300
0.034
9
总热阻∑R
7。
090
10
传热系数K=1/∑R
0。
141
(六)冷藏间走道外墙
序号
结构层次
厚度δ/m
导热系数λ/(W/m·℃)
热阻R=δ/λ(㎡.℃/W)
1
水泥砂浆抹面
0.020
0。
931
0。
021
2
重砂浆砌砖墙
0.240
0.814
0。
295
3
水泥砂浆找平
0.020
0.931
0.021
4
冷底子油及二毡三油
0.010
0。
175
0.057
5
硬质聚氨酯
0。
200
0.031
6。
545
6
水泥砂浆抹面
0.030
0.931
0。
032
7
墙体外表面放热系数aw
12。
000
0.083
8
墙体表内面放热系数an
8.000
0。
125
9
总热阻∑R
7.181
10
传热系数K=1/∑R
0。
139
四、冷耗量的计算
(一)冷库围护结构传热面引起的冷耗量Q1
按计算围护结构传热面积的原则计算各库房围护结构的传热面积,然后计算耗冷量.
计算公式:
Q1=K.A.a.(tW-tn)
传热面积A的计算
计算部位
长度
(m)
高度(m)
面积
(㎡)
计算部位
长度
(m)
高度
(m)
面积
(㎡)
1#冷藏间
东墙
西墙
南墙
北墙
屋顶、地坪
8.01
8.01
26
26
26
4。
5
4.5
4.5
4。
5
8。
01
36。
045
36.045
117
117
208.26
2#冷藏间
东墙
西墙
南墙
北墙
屋顶、地坪
8.01
8.01
26
26
26
4。
5
4.5
4。
5
4.5
8.01
36.045
36。
045
117
117
208。
26
3#冷藏间
东墙
西墙
南墙
北墙
屋顶、地坪
10。
68
10.6813
13
13
4。
5
4。
5
4。
5
4。
5
10。
68
48.06
48。
06
58.5
58.5
138。
84
急冻间
东墙
西墙
南墙
北墙
屋顶、地坪
5。
34
5.34
8。
5
7。
46
13
4.5
4.5
4。
5
4。
5
5。
34
24。
03
24.03
44.2
38。
792
69。
42
各库房围护结构传热量Q2的计算
根据围护结构热阻,计算外墙热惰性指标
D=∑RnSn=0。
021×10.35+0.295×9.65+0。
021×10。
35+6。
545×0.28+
0。
032×10.35=5.447〉4
查围护结构两侧温差修正系数a:
计算部位
计算公式:
Q1=K·A·a·(tW-tn)
Q1(W)
1#冷藏间
东墙
西墙
南墙
北墙
屋顶
地坪
0.143×36。
045×1.05×(29.9+18)
0.143×36。
045×1.00×(29.9+18)
0.143×117×1。
05×(29。
9+18)
0。
139×208。
26×1.2×(29.9+18)
0。
303×208.26×0。
6×(2+18)
259.242
246.897
841.486
1663.939
757。
2333768.798
2#冷藏间
东墙
西墙
南墙
北墙
屋顶
地坪
0.143×36。
045×1.05×(29。
9+18)
0。
143×36.045×1.00×(29.9+18)0。
143×117×1。
05×(29.9+18)
0。
139×208。
26×1.2×(29。
9+18)
0。
303×208.26×0。
6×(2+18)
246。
897
259.242
841.486
1663。
939
757.2333768.798
3#冷藏间
东墙
西墙
南墙
北墙
屋顶
地坪
0.143×48。
06×1.00×(29。
9+18)
0.143×48.06×1.05×(29.9+18)
0。
072×58。
5×1.00×(18—10)
0.143×58.5×1。
05×(29.9+18)
0.139×138。
84×1。
2×(29。
9+18)
0。
303×138.84×0。
6×(2+18)
329.1967
345.656
33.696
420。
743
1109.2923
504。
8222743.407
急冻间
东墙
西墙
南墙
北墙
屋顶
地坪
0.141×24。
03×1。
00×(29。
9+23)
0。
142×24.03×1。
05×(29。
9+23)
0。
142×44。
2×1.05×(23—18)
0.073×38.792×1.00×(29。
9+23)
0.141×69.42×1。
2×(29.9+23)
0.312×69。
42×0.6×(2+23)
179.237
189。
534
31.382
157.293
621。
356
324。
8861503.688
(二)食品冷加工的耗冷量Q2
冷藏间进货温度等于库温,所以冷藏间食品加工耗冷量为零.
冻结间冻结能力为29.12吨/次,每日两冻,日冻结能力为58.24吨.冻结食品为加工菠萝。
每间最大进货量为29.12吨/次,食品进库前的温度为29.9℃,经冷藏6小时后达-18℃。
G=29120公斤/次,T=6小时
食品在储存前后的含热量:
h1=353.76kJ/kg,h2=6。
7kJ/kg
t1=32℃,t2=—18℃,B=0.25,Cb=1。
59
(三)库内通风换气热量Q3的计算
1#冷藏间和2#冷藏间操作人数各为4人,3#冷藏间为3人.冷间空气焓值
n=1。
384kg/m3,冷间空气焓值hn=-16。
2kJ/kg,室外空气焓值hw=99.65kJ/kg。
1、1#冷藏间:
hW=99.65kJ/kg,hW=-16.2kJ/kg,n=4,V=937.17
,
Q3=Q3a=
×(99。
65+16.2)×4×937。
17×
/24=6956.60W=6.96KW
2、2#冷藏间:
其Q3与1#冷藏间相同,为6.96KW。
3、3#冷藏间:
hW=99。
65kJ/kg,hW=-16。
2kJ/kg,n=4,V=624。
78
,
Q3=Q3a=
×(99。
65+16.2)×4×624。
78×
/24=4637.37W=4.64KW
4、急冻间不计算库内通风换气热量Q3.
(四)电动机运转热量Q4的计算
1、低温冷藏间采用光滑顶排管,故无电动机运转热量Q4。
2、冻结间采用搁架排管,按每吨配风1000m3/(T·h),选用FT35LN03.55—2型号轴流式风机5台,其中单台风量为6235m3/h,计算电动机功率为:
∑P=1.1×5=5。
5KW,ζ=1,ρ=1
Q4=1000∑Pζρ=1000×5.5×1×1=5500W=5.5KW
(五)操作热量Q5的计算
1、低温冷藏间
(1)1#冷藏库:
A=208.26㎡,V=937。
17m3,qd=2W/㎡,hW=99。
65kJ/kg,hW=-16。
2kJ/kg,M=0。
5,
nr=2,qr=419W/人,n=2,nn=4.
Q5a=Aqd=208。
26×2=416。
52W
Q5b=Vn(hw—hn)Mρ/24/3600=937.17×2×(99.65+16。
2)×0.5×
/24/3。
6=1739。
15W
Q5c=3nnqr/24=3×4×419/24=209。
5W
Q5=Q5a+Q5b+Q5c=416.52+1739。
15+209.5=2365。
17W
(2)2#冷藏库同1#冷藏库,其Q5=2365。
17W
(3)3#冷藏库:
A=138.84㎡,V=624。
78m3,qd=2W/㎡,hW=99。
65kJ/kg,hW=—16。
2kJ/kg,M=0。
5,
,qr=419W/人,n=2。
4,nn=3。
Q5a=Aqd=138.84×2=277。
68W
Q5b=Vn(hw-hn)Mρ/24/3600=624。
78×2.4×(99.65+16.2)×0。
5×
/24/3。
6=1391.32W
Q5c=3nnqr/24=3×3×419/24=157。
125W
Q5=Q5a+Q5b+Q5c=277.68+1391.32+157.125=1826。
13W
2、冻结间
不计算Q5的热量.
(六)总耗冷量
1.库房冷却设备负荷计算
Qq=Q1+PQ2+Q3+Q4+Q5
(1)低温冷藏间:
P=1
(2)冻结间:
P=1.3
(3)高温冷藏间:
P=1
Qq汇总表
库房名称
Q1(W)
PQ2(W)
Q3(W)
Q4(W)
Q5(W)
Qq(W)
急冻间
1503。
688
1.3×353615.75
—
5500
—
466704。
2
1#冷藏库
3768.798
-
6956.60
—
2365.17
13090。
568
2#冷藏库
3768。
798
—
6956。
60
—
2365.17
13090.568
3#冷藏库
2743.407
—
4637.37
—
1826。
13
9206。
907
2、冷间机械负荷计算
冷间机械负荷分别根据不同蒸发温度计算.
(1)急冻间自用一个-33℃蒸发温度。
Qj=(n1∑Q1+n2∑Q2+n3∑Q3+n4∑Q4+n5∑Q5)R
n1=1,n2=0.6,n3=0,n4=0.5,n5=0,R=1。
07
Qj汇总表
n1∑Q1
n2∑Q2
n4∑Q4
R
Qj(W)
1×1503.688
1×493557.38
1×5500
1.07
385862.8
(2)冻结物冷藏间采用-28℃蒸发温度:
Qj=(n1∑Q1+n2∑Q2+n3∑Q3+n4∑Q4+n5∑Q5)R
n1=1,n2=0,n3=0.8,n4=0,n5=0.5,R=1.07
Qj汇总表
n1∑Q1
n3∑Q3
n5∑Q5
R
Qj(W)
1×10281。
003
0.8×18550.570
0.5×6556。
470
1。
07
30387.673
五、冷却设备的选型计算
(一)冻结物冷藏间
冻结物冷藏间制冷量比较小,负荷变化小,采用直接供液方式.采用光滑U型直式顶排管,管径采用D38无缝钢管.查资料得氨光滑U型顶排管K’为6.98,氟利昂按其85%计算,顶排管面积的计算:
A=Qq/(K△t)K=K'C1C2C3=5.933W/m2℃,△t=10℃
(1)1#冷藏库A=13090。
568/5.933/10=220.64㎡
(2)2#冷藏库A=13090。
568/5.933/10=220.64㎡
(3)3#冷藏库A=9206.907/5。
933/10=155.18
2、无缝钢管长度L
采用φ38×2。
5㎜无缝钢管,每米长的面积为0。
119m2/m
(1)1#冷藏库需用钢管长度:
L1=220。
64/0.119=1854。
117m
(2)2#冷藏库需用钢管长度:
L2=98。
69/0。
119=1854.117m
(3)3#冷藏库需用钢管长度:
L3=115.247/0.119=1304。
045m
3、U型排管的制作详见顶排管制作图(略)
(二)冻结间
冻结间耗冷量较大,采用单一冷却方式难以达要求,采用搁架排管加冷风机的形式,吊顶两端留有300mm缝隙,两侧紧贴墙面,冷风从一端被风吹进,从另一端吹出,使库内冷风循环流动。
(1)采用无缝钢管排管,其所需要冷却面积A:
△t=10℃,K=23。
3W/m2℃
排管取直径57mm,厚度为3。
5mm的无缝钢管,中心距取80mm,每格排管数
N=1200/80=15
排管总面积A=0。
17898×10.5×12×15×2=676.544m2
排管制冷量Qp=KA△t=23。
3×676。
544×10=126107.9W=157634.8KW
搁架排管的制作详见搁架排管制作图。
(2)选用DJ吊顶低温型冷风机,在冻结间工况下换热系数为21。
375W/(m2℃).
风机所承担制冷量Qf=Qq-Qp=466704.2-157634.8=309069。
3W
风机换热面积F=Qf/K/△t=309069。
3/21。
375/10=1445.938m2
选用KLJ—300型号冷风机5台。
(三)流化床
流化床总制冷量为320KW,冷风机换热系数为21.375W/(m2℃),在隧道均布六台冷风机.
单台冷风换热面积F=Q/K△t=320000/21.375/17=880。
63m2
选用KLJ—150型号冷风机6台。
六、制冷压缩机的选择计算
整个库房的耗冷量计算完毕后,可按机器总负荷Qj进行制冷压缩机的选择,考虑系统的经济性,选用R22制冷剂.
(一)计算条件
该冷库为单层冷库,为提高制冷效率,节省经济费用,选用蒸发式冷凝器。
徐闻的夏季室外湿球温度:
27.90℃,所以可以确定冷凝温度为:
tk=ts+4=34。
9℃
冷库拟选用比泽尔公司的带经济器的螺杆压缩机,利用其压缩机选型软件进行选型,根据排气温度和制冷系数来校核选型。
(二)制冷压缩机的选择
1、冷藏间系统:
选用比泽尔HSN5343-20—
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