1600吨果品冷藏库制冷工艺毕业设计.docx

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1600吨果品冷藏库制冷工艺毕业设计

1600吨果品冷藏库制冷工艺毕业设计

1设计基本资料1

1.1设计目的1

1.2设计题目1

1.3设计点室外气象参数1

1.3冷藏库室设计参数1

2冷藏库热工计算2

2.1冷藏库吨位分配及分间2

2.2果品堆放形式的确定2

2.3冷藏库尺寸计算2

2.4冷藏库建筑平面设计3

2.4.1库址的选择3

2.4.2穿堂设置3

2.4.3公路站台设置3

2.4.4冷藏库结构4

2.5库房围护结构的计算5

2.5.1隔热材料的选择要求及隔热层的施工方法5

2.5.2外墙结构材料的选择计算5

2.5.3库房地坪结构材料的选择计算7

2.5.4库房屋面料的选择计算9

2.5.5库房隔墙料的选择计算10

2.6校核围护结构的蒸汽渗透组12

2.6.1外墙蒸汽渗透阻校核13

2.6.2屋面蒸汽渗透阻校核13

2.6.3地面蒸汽渗透阻校核13

2.6.4隔墙蒸汽渗透阻校核13

3库房冷负荷计算14

3.1围护结构热流量计算14

3.1.1维护结构传热面积Aw应符合下列规定：

14

3.1.2围护结构热流量计算表15

3.2货物热流量计算17

3.3通风换气热流量19

3.4操作热流量20

3.5电动机运转热流量21

3.5.1冷风机的选择计算22

3.5.2校核冷风机的冷却面积和风量25

3.5.3计算并校核通过冷风机的风速26

3.4冷间机械负荷计算26

4库房风系统的布置及水力计算27

4.1冷风机风道的布置27

4.2冷藏间均匀送风道流速和尺寸计算28

4.2.1气流组织计算28

4.2.2均匀送风管道的计算30

4.3设计静压箱32

4.4冷风系统的阻力计算33

4.4.1通过冷风机翅片管的空气阻力P133

4.4.2风机到静压箱的阻力P233

4.4.3均匀风道阻力P335

4.4.4风机风压的校核35

4.5新风36

4.6冷库门及冷风幕的选择36

5冷藏库制冷系统及制冷设备的选择37

5.1冷库制冷系统的选择37

5.1.1制冷剂工质选择37

5.1.2冷藏库制冷系统形式的选择37

5.1.3方案选择38

5.2冷风机融霜形式的确定39

5.3制冷系统主机的选择40

5.3.1确定制冷剂设计工况40

5.3.2制冷压缩机的选择计算42

5.3.3冷凝器的选择计算43

5.4制冷系统辅助设备的选择45

5.4.1氨油分离器45

5.4.2高压贮液器45

5.4.3集油器46

5.4.4空气分离器46

5.4.5紧急泄氨器46

5.4.6氨泵的流量计算47

5.4.7低压循环贮液器47

5.4.8事故通风机49

6制冷系统的设计50

6.1制冷机房的设备布置50

6.1.1冷冻站的设计要求50

6.1.2设备的布置原则50

6.2制冷系统管路的设计51

6.2.1制冷剂管道的布置原则51

6.2.2管道的材料及连接方式51

6.2.3制冷系统管道的管径计算51

6.2.4验证管段压力损失56

6.2.5制冷设备及管道的绝热59

6.2.6制冷管道的涂色63

6.3冷却水系统设计63

6.3.1冷却水系统的选择63

6.3.2冷却水的选择要求63

6.3.3冷却水塔的选择计算63

6.3.4冷却水池的设计64

6.3.5冷却水系统的水力计算65

6.3.6冷却水泵流量的计算66

6.3.7冷却水泵扬程的计算67

6.3.8水系统管道的材料及防腐67

7施工说明68

7.1氨压缩机68

7.2氨压缩辅助设备68

7.3冷风机69

7.4阀门69

7.5仪器仪表70

7.6管道的安装70

8制冷系统的吹污及气密性实验70

8.1系统吹污70

8.2气密性实验71

总结72

参考文献73

致谢74

1设计基本资料

1.1设计目的

毕业设计是大学阶段最后一个环节，同时也是工科类专业教学的必不可少的重要环节之一，是对学生在校期间所学专业知识的全面总结和综合检验。

通过毕业设计了解建筑环境与设备工程专业的设计容、程序和基本原则，熟悉设计计算的步骤和方法，培养学生的识图和制图能力，引导学生学会查找设计规和设计手册，初步了解本专业的主要设备、附件及材料，全面提高学生进行实际工程设计的能力，为即将投入社会工作做好准备。

参加《制冷技术》毕业设计的学生，通过设计要求掌握有关冷藏库制冷工艺设计的容、程序及基本原则和制冷工艺设计计算方法并提高绘制设计图纸的能力。

1.2设计题目

XX地区16000吨果品冷藏库制冷工艺设计

1.3设计点室外气象参数

夏季室外空气调节日平均温度：

30.1℃；

夏季室外通风室外计算温度：

30.9℃；

夏季空调室外计算湿球温度：

27.5℃；

夏季室外最热月平均温度：

32℃；

室外最热月月平均相对湿度：

57％；

夏季室外通风计算相对湿度：

59％；

大气压力：

989.1hpa。

1.3冷藏库室设计参数

冷藏间：

相对湿度为85%～90%；温度为0℃；水蒸气分压力为520Pa；

常温穿堂：

相对湿度为85%；温度为30.1℃；水蒸气分压力为2450Pa；

2冷藏库热工计算

2.1冷藏库吨位分配及分间

设计总库容量为1600吨，分配成八个冷藏间，每个冷藏间库容均为200吨，中小型冷库，不做专门的分检间，果品在站台上分检、包装，因此，站台可做得稍大些，且应有遮阳设施。

2.2果品堆放形式的确定

此次果品冷藏库设计以苹果为例进行设计。

果品的堆放形式有散堆、纸箱堆码、铁框堆码等，纸箱堆放不科学、不易管理且易坏，故选用铁框堆码，铁框尺寸长×宽×高=1m×1m×0.8m，重约50kg。

装货时由电瓶叉车由里向外装。

2.3冷藏库尺寸计算

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）

根据资料[1]P294表17-2查得框装鲜水果的密度为ρ=220kg/m3。

根据公式（2-1）得，

200吨的冷藏间

根据资料[1]P294表17-3初步估计其η=0.5得到V=1818.18m3。

货物堆高的确定：

堆放8层，每层0.8m，则堆高h=8×0.8=6.4m，货物距定不小于300mm，设计取500mm，货物与地面之间的垫板厚度取100mm，那么冷藏间的净高H=6.4+0.5+0.1=7m。

建筑上规定墙间距以3为模数，所以200吨容量的冷藏间尺寸可定为：

长×宽×高=18m×15m×7m。

2.4冷藏库建筑平面设计

2.4.1库址的选择

根据资料[2]P10第4.1.1条，冷库库址的选择应符合下列要求：

1）库址不宜选在居住区集中的地区。

经当地城市规划、环保部门批准，可建在城镇适当地点；

2）库址应选择在城市居住区夏季最小频率风向的上风侧；

3）库址周围应有良好的卫生条件，必须避开和远离有害气体、灰沙烟雾粉尘及其他有污染源的地方；

4）库址应选择在交通运输方便的地方；

5）库址必须具备可靠的水源和电源；

6）库址宜选在地势较高，干燥和地质条件良好的地方；

2.4.2穿堂设置

此果库为中型冷藏库，中小型冷库一般不做预冷间，中间设穿堂，穿堂设计为常温穿堂，用叉车进出货品，苹果可在穿堂预冷、预热，穿堂也可做大一点，本设计中，穿堂设为6米。

2.4.3公路站台设置

根据资料[2]P12，公路站台应符合下列规定：

1）公称体积大于4500m3的冷库，其站台宽度为6～8m，公称体积小于4500m3的冷库，其站台宽度为4～6m，本库设为8m；

2）站台边缘顶面高出站台下地面0.9～1.4m，，根据需要可设高度调节板。

本库设为1m;

3）站台边缘顶侧面应涂有明显的黄、黑相间防撞标示色带。

4）站台上应设罩棚，靠站台边缘一侧如有结构柱时，柱的边缘距站台边缘净距不得小于0.6m；罩棚顶板应挑出站台边缘的部分不得小于0.75m，罩棚净高应适应运输车辆的高度，且应设有组织排水。

2.4.4冷藏库的结构

冷库主要由围护结构和承重结构组成。

围护结构应有良好的隔热、防潮作用，还能承受库外风雨的侵袭。

承重结构则起抗震、支撑外界风力、积雪、自重、货物及装卸设备重量。

根据资料[2]P16第4.1条规定，库房布置应符合下列要求：

1）应满足生产工艺流程要求，运输线路要短，避免迂回和交叉；

2）冷藏间平面柱网尺寸和层高应根据贮藏货物的包装规格、托盘大小、堆码方式以及堆码高度等使用功能确定，并应综合考虑建筑模数及结构选型的合理；

3）冷间应按不同的设计温度分区、分层布置；

4）冷间建筑的设计应尽量减少其隔热围护结构的外表面积

5）库房工作人员需要的办公室，烘衣室，更衣室，休息室及卫生间等辅助房间宜布置于穿堂附近。

此果库为中型果库，因此用叉车进出货品，穿堂宽度定为6m，站台高度定为1m，长为34m，宽为8m。

2.5库房围护结构的计算

2.5.1隔热材料的选择要求及隔热层的施工方法

根据资料[1]P17，隔热材料的选择应符合下列要求：

1）热导率小；

2）不散发有毒或异味等对食品有污染的物质；

3）难燃或不燃烧，且不易变质；

4）块状材料应温度变形系数小，易于在施工现场分割加工，且便于与基层粘结；

5）地面、楼面采用的隔热材料，其抗压强度不应小于0.25MPa；

根据资料[2]P42隔热层施工方法有贴法和外贴法两种：

贴法：

当隔热层设在外围挡墙的侧时，以外围挡墙作为铺设隔热层的基层，施工程序有外向进行。

贴法缺点是建设周期长，而且在施工维修等方面很困难。

外贴法：

当隔热层设在衬墙的外侧，以衬墙作为铺设隔热层的基层，衬墙砌筑好以后，施工程序由向外进行，库的制冷设备安装就可以与土建施工平行作业，从而缩短了建设周期；而且大大改善了粘贴沥青油毡防潮隔气层和隔热层的工作条件；施工和以后的检查维修都很方便，不会影响到冷间的工作。

除此之外，外贴法相当于是建筑外保温，而聚氨酯硬泡喷涂用于外墙外保温是一项新型建筑节能技术，经过在工程实例中的运用，这项技术的优势是很明显的。

2.5.2外墙结构材料的选择计算

（1）外墙结构

外砖墙采用370mm厚，密实度强，隔蒸汽渗透能力强，热惰性好，延迟时间长。

隔热层可采用硬质聚氨酯泡沫塑料，这种材料具有轻质、强度高、隔热性能好、成型工艺简单，可预制、现场灌注发泡成型或喷涂，阻燃性能好的特点。

根据上面的比较：

选择外贴法。

图2-2外墙结构示意图

根据资料[1]P117表11查得各层材料的导热率及蓄热系数：

1---20厚1:

20水泥砂浆抹面：

λ1=0.93W/（m·℃）,蓄热系数S1=10.35W/（m2·℃）；

2---370厚砖墙：

λ2=0.81W/（m·℃）,S2=9.65W/（m2·℃）；

3---20厚1:

20水泥砂浆找平：

λ3=0.93W/（m·℃）,S3=10.35W/（m2·℃）；

4---9mm厚二毡三油隔汽层：

热阻R4=0.041W/（㎡.℃）；

5---硬质聚氨酯泡沫塑料隔热层：

λ5=0.W/（m·℃）,S5=0.28W/（m2·℃）；

6---9mm厚二毡三油隔汽层：

热阻R6=0.041W/（㎡.℃）；

7---120厚砖衬墙：

λ7=0.81W/（m·℃）,S7=9.65W/（m2·℃）；

8---20厚1:

20水泥砂浆抹面：

λ3=0.93W/（m·℃）,S3=10.35W/（m2·℃）。

（2）确定外墙隔热材料的厚度

（2-2）

αw—库房围护结构外表面传热系数[W/（m2·℃）]；

αn—库房围护结构表面传热系数[W/（m2·℃）]；

d—围护结构各层材料的厚度（m）；

λ—围护结构各层材料的热导率[W/（m·℃）]；

R—围护结构各层材料的热阻[m2·℃/W]；

R0—围护结构总热阻[m2·℃/W]；

根据资料[1]表4.4.6查得αw=23W/（m2·℃），αn=18W/（m2·℃）。

根据资料[1]B.0.1知：

冷间外墙屋面或顶棚总热阻，可根据夏季空气调节日平均温度与室温度的温差乘以修正系数a值进行修正。

冷藏间的设计温度为0℃，一般热惰性指标D＞4，根据资料[1]表B.0.1-1查得温差修正系数a=1.10，则室外温差a△t=1.1×（30.1-0）=33.11℃，查表B.0.1-2,面积热流量取10W/㎡,得热阻：

R0=3.311m2·℃/W。

将各个参数代入公式（2-2），得，绝热材料厚度d=0.077m，设计中考虑25%的富裕量，得到

d=0.×1.25=0.0963m，取整得d=100mm。

（3）计算外墙热惰性指标

由资料[1]第4.4.8条：

……（2-3）

式中D—围护结构热惰性指标；

R1,R2—各层材料的热阻[m2·℃/W]；

S1,S2—各层材料的蓄热系数[W/（m2·℃）]。

其中

，将各个参数代入公式（2-3）得：

D=7.41＞4

（4）防止外墙结构表面结露的校核计算

根据资料[1]第4.4.7条：

围护结构的总热阻R必须大于下式计算出的最小总热阻Rmin：

（2-4）

式中Rmin—围护结构最小总热阻[m2·℃/W]；

tg—围护结构高温侧的气温（℃）；（见资料[1]第3.0.6条）

td——围护结构低温侧的气温（℃）；

tl——围护结构高温侧空气露点温度（℃）；

通过夏季室外空气调节日平均温度和计算相对温度查i-d图即可得露点温度。

Rw——围护结构外表面换热热阻[m2·℃/W]；（见资料[1]第4.4.6条）

b——热阻修正系数

围护结构热惰性指标D≤4时：

b=1.2

其它围护结构：

b=1.0

tg=30.1℃,td=0℃，tl=20.5℃,Rw=0.043m2·℃/W,b=1.0。

代入上式，得Rmin=0.13m2·℃/W

（5）计算外墙传热系数

（2-5）

式中K0—围护结构的传热系数[W/㎡.℃];

—围护结构总热阻[m2·℃/W]。

（2-6）

将各个参数代入公式（2-6），得

m2·℃/W,代入公式（2-5），得外墙的传热系数：

=0.25W/㎡.℃。

2.5.3库房地坪结构材料的选择计算

（1）地坪结构

高温冷藏库由于由于库温度较高（0℃），根本不存在地基冻胀的问题，因此可按一般建筑物处理，但仍需设置隔热和防潮层，根据资料[2]确定出地坪的构造，如图2-3所示。

图2-3地坪结构示意图

根据资料[1]4.4.1第5条规定：

地面、楼面采用隔热材料，其抗压强度应不小于0.25MPa。

再从导热率和经济角度考虑，采用导热率小，价格相对便宜且承压能力足够的隔热材料，故地面可采用泡沫混凝土（沥青铺砌）。

根据资料[1]P117表11查得各层材料的导热率及蓄热系数：

1---80厚钢筋混凝土粘结层随捣随抹平：

λ1=0.1.55W/（m·℃）,蓄热系数S1=14.94W/（m2·℃）；

2---20厚1:

20水泥砂浆护毡层：

λ2=0.93W/（m·℃）,S2=10.35W/（m2·℃）；

3---9mm厚二毡三油防潮隔汽层：

热阻R3=0.041W/（㎡.℃）；

4---泡沫混凝土隔热层：

λ4=0.128W/（m·℃）,S5=1.33W/（m2·℃）；

5---9mm厚二毡三油隔汽层：

热阻R5=0.041W/（㎡.℃）；

6---100厚素混凝土垫层，刷冷底子油一道：

λ6=1.51W/（m·℃）,S7=13.36W/（m2·℃）；

7---素土夯实。

（2）确定地坪隔热材料的厚度

根据资料[1]表4.4.6，直接铺设在土壤上面的αw可以不计，即αn=18W/（m2·℃）αw=0W/（m2·℃）。

根据资料[1]4.4.11条，地面总热阻R0=3.18m2·℃/W。

将各层材料的λ、d和R及以上参数代入公式（2-2），得到隔热层材料厚度d=0.372m，考虑富裕量，取整：

d=400mm。

（3）计算地坪结构热惰性指标

将地坪各层材料的参数代入公式（2-3）得到地坪结构的热惰性指标

D=6.11＞4

（4）计算地坪传热系数

将地坪各层材料的参数代入公式（2-6），得

m2·℃/W,代入公式（2-5），得地坪的传热系数：

=0.30W/㎡.℃。

2.5.4库房屋面料的选择计算

（1）屋面结构

冷藏库屋面除了防止风、雨、雪、对库的侵袭外，还要具备绝热的功能。

一种是阁楼式绝热屋面，这种做法对热工方面的要求比较高，本设计中不采用；另一种是整体式绝热屋面，它是将屋面防水构造与绝热层的隔汽构造结合起来，有如普通的保温屋面构造，屋面设置架空通风层，这样能使屋面油毡温度大为降低，减少库房的冷耗和屋顶板的伸缩开裂，防止油毡老化。

屋面的构造采用下贴法。

其做法是在钢筋混凝土屋面板底面粘贴绝热层，该做法具有以下优点：

屋面油毡和现浇钢筋混凝土屋面板共同组成防水隔汽层，所以它的蒸汽渗透阻较大，对保护绝热材料的干燥很有利；

屋盖的绝热层与外墙的绝热层易连成整体，避免冷桥；

如绝热材料损坏，也便于检查，翻修绝热层时，不影响屋盖上部构造，在更换屋面防水油毡时亦不致影响绝热。

图2-4下贴法屋面结构示意图

根据资料[1]P117表11查得各层材料的导热率及蓄热系数：

1---架空通风层；

2---5.5mm厚一毡二油防水层：

热阻R2=0.026W/（㎡.℃）；

3---20厚1:

20水泥砂浆抹面层：

λ3=0.93W/（m·℃）,S3=10.35W/（m2·℃）；

4---100mm厚钢筋混凝土屋盖：

λ4=1.550W/（m·℃）,S4=14.94W/（m2·℃）；

5---9mm厚二毡三油隔汽层：

热阻R5=0.041W/（㎡.℃）；

6---硬质聚氨酯泡沫塑料隔热层：

λ7=0.031W/（m·℃）,S7=0.28W/（m2·℃）；

7---9mm厚二毡三油隔汽层：

热阻R7=0.041W/（㎡.℃）；

8---20厚1:

20水泥砂浆抹面：

λ3=0.93W/（m·℃）,S3=10.35W/（m2·℃）。

（2）确定屋面隔热材料的厚度

根据资料[1]表B.0.1-2查得楼面总热阻R0=2.871m2·℃，根据资料[1]表4.4.6查得αw=23W/（m2·℃），αn=12W/（m2·℃）。

将各层材料的λ、d和R及以上参数代入公式（2-2），得到隔热层材料厚度d=0.87m，考虑富裕量，取整：

d=150mm。

（3）计算屋面结构热惰性指标

将地坪各层材料的参数代入公式（2-3）得到地坪结构的热惰性指标

D=4.1＞4

（4）计算屋面结构最小传热热阻

由于屋面与外墙都是外围护结构，所以最小传热热阻相同，即

Rmin=0.13m2·℃/W

（5）计算屋面传热系数

将屋面各层材料的参数代入公式（2-6），得

m2·℃/W,代入公式（2-5），得屋顶的传热系数：

=0.22W/㎡.℃。

2.5.5库房隔墙料的选择计算

（1）隔墙结构

同温库隔墙一般不设绝热层，但是本设计是高温果品冷藏库，分隔墙是相邻两个高温库的隔墙，进出冷库时，温度波动较大，其隔墙应做绝热处理，考虑到相邻库温波动可能较大，所以设置了双面隔汽层。

隔墙不应直接铺在地基土壤上，而应砌筑在绝热层上面的钢筋混凝土层上，否则就会有把墙基冻鼓抬起的可能。

因此，隔墙应该是非承重墙。

结构如图2-5所示。

图2-5隔墙结构示意图

根据资料[1]P117表11查得各层材料的导热率及蓄热系数：

（2）确定隔墙隔热材料的厚度

根据资料[1]表B.0.2查得楼面总热阻R0=2.00m2·℃，根据资料[1]表4.4.6查得αw=0W/（m2·℃），αn=18W/（m2·℃）。

将各层材料的λ、d和R及以上参数代入公式（2-2），得到单侧隔热层材料厚度d=0.03m，考虑富裕量，取整：

d=50mm。

（3）计算隔墙结构热惰性指标

将隔墙各层材料的参数代入公式（2-3）得到隔墙结构的热惰性指标

D=4.5＞4

（4）计算隔墙结构最小传热热阻

根据最小传热热阻公式（2-4）：

tg=10℃,td=0℃，tl=7℃,Rw=0.m2·℃/W,b=1.0。

代入上式，得

m2·℃/W

（5）计算隔墙传热系数

将隔墙各层材料的参数代入公式（2-6），得

m2·℃/W,代入公式（2-5），得隔墙的传热系数：

=0.46W/㎡.℃。

2.6校核围护结构的蒸汽渗透组

根据资料[1]4.5.1条：

围护结构两侧设计温差大于或等于5℃时，应在温度较高一侧设置隔汽层。

由于在设置围护结构的绝热层时，考虑到XX地区在冬天时，室外温度有可能会低于库温，所以，在两侧都设置了隔汽层。

在校核整齐渗透组时，选最不利一侧校核，即以室外侧为高温侧验算。

根据资料[1]4.5.2条，围护结构结构蒸汽渗透阻可按下式验算：

（2-7）

式中H0—围护结构隔热层高温侧各层材料（隔热层以外）的蒸汽渗透阻之和（m2·h·Pa/g）；

Psw—围护结构高温侧空气的水蒸气压力（Pa）；

Psn—围护结构低温侧空气的水蒸气压力（Pa）。

（2-8）

i—材料的蒸汽渗透系数[g/（m·h·Pa）]；

di—各层材料的厚度[m]

Hi—围护结构隔热层高温侧各层材料（隔热层以外）的蒸汽渗透阻（m2·h·Pa/g）。

2.6.1外墙蒸汽渗透阻校核

水泥砂浆抹面：

g/（m·h·Pa）,d=20mm；

砖墙：

g/（m·h·Pa）,d=370mm；

二毡三油：

H=3013.08m2·h·Pa/g

水泥砂浆找平：

g/（m·h·Pa）,d=20mm；

将数据代入公式（2-8）得：

H0=6981.33m2·h·Pa/g

查焓湿图：

Psw=2450Pa,Psn=520Pa；代入公式（2-7）：

m2·h·Pa/g，符合要求。

2.6.2屋面蒸汽渗透阻校核

水泥砂浆：

g/（m·h·Pa）,d=20mm；

钢筋混凝土：

g/（m·h·Pa）,d=100mm；

二毡三油：

H=3013.08m2·h·Pa/g

一毡二油：

H=1639.86m2·h·Pa/g

将数据代入公式（2-8）得：

H0=8208.5m2·h·Pa/g

查焓湿图：

Psw=2450Pa,Psn=520Pa；代入公式（2-7）：

m2·h·Pa/g，符合要求。

2.6.3地面蒸汽渗透阻校核

钢筋混凝土：

g/（m·h·Pa）,d=80mm；

二毡三油：

H=3013.08m2·h·Pa/g

将数据代入公式（2-8）得：

H0=5679.74m2·h·Pa/g

查焓湿图：

Psw=2450Pa,Psn=520Pa；代入公式（2-7）：