制冷工艺设计.docx

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制冷工艺设计

制冷工艺设计

计

算

书

班级：

制冷与空调0401班

学号：

12

*************

***********

设计时间：

2006年12月

前言

随着科学技术的发展和人们生活水平的提高，人们对生活质量提出更高要求，对身体的健康格外重视，饮食观念也日益趋向于“绿色”，因此，冷冻鱼肉制品、反季蔬菜、保鲜水果颇受欢迎，冷库的需求也随之增加。

为了适应社会的发展和人们的需求，同时为了锻炼同学们的动手能力，使所学知识应用于实践，特此安排本次设计。

本设计以湘潭地区单层生产性冷库为设计题目，进行冷库制冷工艺的设计。

设计课题如下：

（一）冷库的规格

1、低温冷藏间的容量为：

2200m3（500t）冷间设计温度为-18℃，相对湿度为95﹪；

2、冻结间生产能力为20t/24h，冷间设计温度为-23℃。

其中用冷风机冻结白条肉14T/日，用搁架排管冻结分割肉和其它小家禽6T/日。

3、高温冷藏间的容量为：

4263m3（470T），设计温度为：

0~4℃，相对湿度为：

85~95﹪；如果冷藏蔬菜类，相对湿度为：

85﹪。

（二）库房的平面布置

1、库房的平面布置见图1，该冷库有三个冻结间和三个冻结物冷藏间和三个冷却物冷藏间通过常温穿堂组合成整体；

2、房内净长、净宽在平面图上都已标出；

3、房内净高：

冻结间为4.5m，冻结物冷藏间为5m；

4、冻结间的内隔墙采用软木优质隔热层；

5、层顶为通风阁楼，地坪采用炉渣并埋设通风管道；

6、冷库冷藏间无隔热层；

7、库房围护结构构造见表

（三）水文条件

1、室外空气温、湿度，根据湘潭查附录Ⅳ；

2、冷却水温度湘潭的可作调整，一般确定为20℃。

A、制冷工艺设计说明书

（一）设计条件

1．气象

夏季室外计算温度：

tw=+32℃

相对温度：

w=58%

2.水温

按循环冷却水系统考虑，冷凝器进水温度＋20℃,出水温度+22℃.

3.冷凝温度:

tk=+25℃

4.蒸发温度:

t0=-33℃,t0=-10℃

（二）生产能力

1.冻结能力:

20吨/日,采用一次冻结

2.冷藏容量:

低温冷藏500吨,高温冷藏500吨。

B、库容量计算

（一）高温冷藏间

1.No7库

库内净面积：

A=24.5×14.5＝355.25㎡

库内净高：

H＝6m

公称容积：

V＝355.25×6＝2131.5m3

货物计算密度：

＝250kg/m3

容积利用系数：

＝0.8×0.55＝0.44

冷藏吨位：

G1＝2131.5×250×0.44/1000＝234.5吨

2、№8库

同№7库，冷藏吨位：

G2＝234.5吨

3、高温冷藏间冷藏吨位：

G=G1+G2=469吨

（500－469）/500＝6.2%

符合要求。

（二）低温冷藏间

1、NO1库

库内净面积：

A=19.4×7.43=144.14㎡

库内净高：

H=5m

公称容积：

V=144.14×5=720.7m3

货物计算密度：

=400㎏/m3

容积利用系数：

=0.55

冷藏吨位：

720.7×400×0.55/1000=158.6吨

2、№2库

库内面积净面积：

A=19.4×7.76=150.5㎡

库内净高：

H＝5m

公称容积：

V＝150.5×5＝752.7m3

货物计算密度：

＝400kg/m3

容积利用系数：

＝0.55

冷藏吨位：

G2＝752.7×400×0.55/1000＝165.6吨

3、№3库

同№1库，G3=158.6吨

低温冷藏间冷藏吨位：

G=G1＋G2＋G3=482.8吨

（500-482.8）/500=3.4%符合要求。

C、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）高温冷藏间

1、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水泥砂浆抹面

0.02

0.93

0.0215

2

混合沙浆砌砖墙

0.37

0.814

0.455

3

1：

2.5水泥砂浆抹面

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=18

RW=0.044

Rn=0.056

7

总热阻∑R

3.8563

8

传热系数K=1/∑R

0.259

2、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

钢筋混凝土面层

0.08

1.5468

0.0517

2

1：

3水泥砂浆保护层

0.015

0.93

0.0161

3

一毡二油防水层

0.005

—

0.0351

4

软木层

0.1

0.0698

1.433

5

二毡三油隔气层

0.01

—

0.056

6

1：

3水泥砂浆找平层

0.02

0.93

0.0215

7

100号混凝土垫层

0.1

1.5119

0.0661

8

表面空气热阻

an=18

0.056

9

总热阻∑R

1.7355

10

传热系数K=1/∑R

0.5762

3、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水泥砂浆找平层

0.02

0.93

0.0215

5

混凝土空心板层

0.25

1.5468

0.162

6

1：

3水泥砂浆抹面

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

aW=23

an=18

RW=0.044

Rn=0.056

9

总热阻∑R

3.8825

10

传热系数K=1/∑R

0.2576

（二）低温冷藏间、冻结间

1、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、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、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、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

D、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

东墙

西墙

南墙

北墙

屋顶、地坪

8.25

8.25

20.5

19.46

20.5

5.7

5.7

5.7

5.7

8.25

47.025

47.025

116.85

110.992

169.125

№5

东墙

西墙

南墙

北墙

屋顶、地坪

6

6

7.46

7.46

8.5

5.2

5.2

5.2

5.2

6

31.2

31.2

38.792

38.792

51

№2

东墙

西墙

南墙

北墙

屋顶、地坪

8.00

8.00

19.46

19.46

20.5

5.7

5.7

5.7

5.7

8.00

45.6

45.6

110.922

110.922

164

№6

东墙

西墙

南墙

北墙

屋顶、地坪

6.11

6.11

8.5

7.46

8.5

5.2

5.2

5.2

5.2

6.11

31.772

31.772

44.2

38.792

51.935

№3

东墙

西墙

南墙

北墙

屋顶、地坪

8.25

8.25

19.46

20.5

20.5

5.7

5.7

5.7

5.7

8.25

47.025

47.025

110.922

116.85

169.125

№7

东墙

西墙

南墙

北墙

屋顶、地坪

15.25

15.25

24.56

25.5

25.5

6.55

6.55

6.55

6.55

15.25

99.8875

99.8875

160.868

167.025

388.875

№4

东墙

西墙

南墙

北墙

屋顶、地坪

6.39

6.39

7.46

8.50

8.50

5.2

5.2

5.2

5.2

6.39

33.228

33.228

38.792

44.2

54.315

№8

东墙

西墙

南墙

北墙

屋顶、地坪

15.25

15.25

25.5

24.56

25.5

6.55

6.55

6.55

6.55

15.25

99.8875

99.8875

167.025

160.868

388.875

各库房围护结构传热量Q2的计算

计算部位

计算公式：

Q1=K.A.a.（tW－tn）

Q1（W）

NO1

东墙

西墙

南墙

北墙

屋顶

地坪

0.182×47.025×1.05×（32＋18）

0.182×47.025×1.05×（32＋18）

0.182×116.85×1.05×（32＋18）

0.181×169.125×1.2×（32＋18）

0.254×169.125×0.6×（2＋18）

449.34

440.34

1116.5

1836.69

515.494393.13

NO2

东墙

西墙

南墙

北墙

屋顶

地坪

0.182×45.6×1.05×（32＋18）

0.182×45.6×1.05×（32＋18）

0.181×164×1.2×（32＋18）

0.254×164×1.2×（2＋18）

435.7

426.99

1116.5

1781.04

499.873177.30

NO3

东墙

西墙

南墙

北墙

屋顶

地坪

0.182×47.025×1.05×（32＋18）

0.182×47.025×1.05×（32＋18）

0.182×116.85×1.05×（32＋18）

0.181×169.125×1.2×（32＋18）

0.254×169.125×0.6×（2＋18）

449.34

440.34

1116.5

1836.69

515.494393.13

NO4

东墙

西墙

南墙

北墙

屋顶

地坪

0.184×33.228×1.05×（32＋23）

0.184×33.228×1.05×（32＋23）

0.284×38.792×1.00×（－10＋23）

0.184×44.2×1.05×（32＋23）

0.183×54.315×1.2×（32＋23）

0.257×54.315×0.6×（2＋23）

353.08

353.08

143.22

461.13

656.03

209.382177.94

NO5

东墙

西墙

南墙

北墙

屋顶

地坪

0.184×31.2×1.05×（32＋23）

0.184×31.2×1.05×（32＋23）

0.284×38.792×1.00×（－10＋23）

0.284×38.792×1.00×（－10＋23）

0.183×51×1.2×（32＋23）

0.257×51×0.6×（2＋23）

325.50

325.50

143.22

143.22

615.98

196.611807.09

NO6

东墙

西墙

南墙

北墙

屋顶

地坪

0.184×31.772×1.05×（32＋23）

0.184×31.772×1.05×（32＋23）

0.184×44.2×1.05×（32＋23）

0.284×38.792×1.00×（－10＋23）

0.183×51.935×1.2×（32＋23）

0.257×51.935×0.6×（2＋23）

337.6

337.6

469.67

143.22

627.27

200.212115.59

NO7

东墙

西墙

南墙

北墙

屋顶

地坪

0.259×99.8875×1.1×（32-0）

0.259×99.8875×1.1×（32-0）

0.259×167.025×1.1×（32-0）

0.5763×388.875×1.3×（32－0）

0.2576×388.875×0.20×（32－0）

910.66

910.66

1522.735

9322.92

641.1113308.09

NO8

东墙

西墙

南墙

北墙

屋顶

地坪

0.259×99.8875×1.1×（32-0）

0.259×99.8875×1.1×（32-0）

0.259×167.025×1.1×（32-0）

0.5763×388.875×1.3×（32－0）

0.2576×388.875×0.20×（32－0）

910.66

910.66

1522.735

9322.92

641.1113308.09

（二）食品冷加工的耗冷量Q2

该库有三间冻结间，每间冻结能力为6.5吨/日，共19.5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6.5吨/日，冻结食品为猪肉。

1、低温冷藏间

每间最大进货量为19.5吨/日，食品进库前的温度为－15℃，经冷藏24小时后达－18℃.

G＝19500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=32×0.83℃,t2=-18℃,B=0.1,Cb=0.42

冷藏间№1,№2,№3库食品加工耗冷量各为：

2137.69W

2、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=6.5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=32×0.83℃,t2=-15℃,B=0.3,Cb=0.42

冻结间№4,№5,№6库的食品冷加工耗冷量各为：

Q2＝27285.245

3、高温冷藏间

高温库进货量按冷藏吨位的8%计算，即：

G＝250×8%＝20吨/日＝20000公斤/日

货物入库前温度为＋28.5℃,经冷藏24小时后达0℃.

食品在贮存前后的含热量：

h1=379.4kj/kg,h2=271.9kj/kg

t1=25℃,t2=0℃,B=0.25,Cb=1.51,T=24h,q1=149W/t,q2=19W/t

高温冷藏间№7,№8库食品加工耗冷量各为：

Q2＝33424.71

（三）库内通风换气热量Q3的计算

1、低温库、冻结间没有通风换气的耗冷量。

2、高温库，Q3b可不计

（1）№7库

hW=76.3kJ/kg,hn=8.457kJ/kg,n=2,V=2131.53,

Q3=Q3a=

×（76.3-8.457）×2×2131.5×

1.293/24=4328.178W

（2）№8库同№7库：

Q3=Q3a=4328.178W

（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

（1）№4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）№5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）№6库同№5库:

Q4=4400W

3、高温间

（1）№7库采用冷风机，冷风机使用的电动机功率总计为：

∑P=1.1×6=6.6KW,ζ=1,ρ=1

Q4=1000∑Pζρ=1000×6.6×1×1=6600W

（2）№8库同№7库：

Q4=6600W

（五）操作热量Q5的计算

1、低温冷藏间

（1）№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

（2）№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

（3）№3库同№1库：

Q5=1513.44W

2、冻结间

不计算Q5的热量。

3、高温库

（1）№7：

A=355.25m2,V=2131.5m3,qd=2W/m2,,hw=76.3KJ/kg,hn=8.457KJ/kg,M=0.5,pn=1.293kg/m3,qr=280W/个n=2

Q5a=qd×A=2×355.25=710.5W

Q5b=0.2778×Vn（hw-hn）MPn=0.2778×2131.5×2×（76.3－8.457）×0.5×1.293÷24=2164.26W

Q5c=3×8×280/24=280W

Q5=Q5c＋Q5b＋Q5c=710.5＋2164.26＋280=3154.76W

（2）№8库同№7库

Q5=3154.76W

（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

Q2

Q3

Q4

Q5

Qq

NO1

4393.14

1×2137.69

—

—

1513.44

8044.27

NO2

3177.3

1×2137.69

—

—

1573.72

6888.71

NO3

4393.14

1×2137.69

—

—

1513.44

8044.27

NO4

2187.37

1.3×27285.24

—

6600

—

44258.19

NO5

1807.07

1.3×27285.24

—

4400

—

41667.9

NO6

2115.59