4吨气调库方案设计解析.docx
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4吨气调库方案设计解析
1.设计依据与基础资料
1.1设计依据
《冷库设计规范》GB50072-2001
1.2设计的基础资料
1)原始数据
(1)冷库库温按0oC进行设计(温度要求自控),相对湿度90%计算(湿度不要求自控)。
变工况库温不小于0oC,楼层之间温度差不大于5oC。
(2)每天按8小时计,新鲜水果进库量40吨。
夏季进库水果以苹果,梨为主,苹果占70%,梨占30%(春季为杏,桃子,冬季为桔子)。
(3)水果包装方式:
包装以木箱,纸箱为主。
其中木箱占30%(木箱自重4Kg,货重25Kg),纸箱占70%(纸箱自重2Kg,货重40Kg)。
(4)最大班工作人数,30人(平均每层10人)。
(5)要求冷库门设置风幕。
(6)库内货物运输:
各层库房用电动叉车进行运输,叉车功率为N=5.5KW
(7)冷却时间按24小时冷却到0oC计算。
(8)照明,通风换气按水果冷库常规进行设计选取。
2).建筑资料,见冷库总体布置及主库和机房的有关建筑图。
3).气象资料:
采用广州市室外气象资料。
广州:
23008’N,113019’E。
海拔:
6.6米。
大气压力:
冬季1019.5 hbar,夏季1004.5 hbar
年平均温度:
21.8oC 室外计算干球温度:
冬季空调5oC,夏季空调30.1oC。
夏季空气调节室外湿球温度:
27.7oC。
最热月平均温度:
28.4oC 冬季日照率:
40%。
2.方案设计
2.1估算耗冷量
1)冷藏库公称容积V1
按照《冷库设计规范》3.0.1条,
V1=S×H [1]
其中:
S——冷藏间或冰库的净面积(不扣除柱,门斗和制冷设备所占的面积)m2;
H——房间净高,m。
V1101=(25.092/2-0.25-0.28)×19.592×(4.2-0.4755)=876.8 m3
V1102=(25.092/2+0.25)×19.592×(4.2-0.4755) =933.7 m3
V1201=15.952×25.092×(4.2-0.4755) =1831 m3
V1301=25.092×19.592×(4.2-0.5365) =1801 m3
2) 冷藏间贮藏吨位(或冷库计算吨位)G
式中:
G——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;
查《冷库设计规范》中表3.0.3,
ρs——食品计算密度,Kg/m3;
查《冷库设计规范》表3.0.5得到水果或者蔬菜的
说明:
冷藏间公称容积应该按库温进行加和,即库温,食品相同或者相近的冷藏间的公称体积加在一块,进行计算。
G101=876.8×230×0.55/1000=111t G102=933.7×230×0.55/1000=118t
G201=1831×230×0.55/1000=232t G301=1801×230×0.55/1000=227t
=111+118+232+227=688t
3) 标准工况下耗冷量的估算
根据对现场冷库的调查,求得标准工况下耗冷量指标q0。
现场冷库调查结果
冷库名称
库温(oC)
日进货量(吨)
库存吨位(吨)
压缩机标准制冷量
(万Kcal/h)
耗冷量指标q0
(Kcal/h*T)
曹阳菜库
0
150
2500
36.8
147.2
龙华果库
0-2
1000
10000
115.5
116
驷马果库
0-2
700
6000
60
100
上桥果库
0-2
1000
10000
122
122
综合考虑,水果库的冷指标q0可以在100—150Kcal/h*T之间选择。
考虑到广州地区的地理位置及气候的影响,取耗冷量指标q0=120Kcal/h。
从而,可以计算出冷库的耗冷量Q。
Q=q0×GKcal/h [1]
式中,q0——水果或者蔬菜的耗冷量指标,Kcal/h*T;
G——库的库存吨位,吨。
Q101=111×120=13320 Kcal/h Q102=118×120=14160 Kcal/h
Q201=232×120=27840 Kcal/h Q301=227×120=27240 Kcal/h
Q=∑Qi=688×120=82560Kcal/h=96.32KW
4)各房间汇总表
各房间汇总表
冷间编号
公称容积(m3)
贮藏吨位(T)
标况下耗冷量(Kcal/h)
101
876.8
111
13320
102
933.7
118
14160
201
1831
232
27840
301
1801
227
27240
合计
5442.5
688
82530
2.2 冷库制冷系统的选择
1)由于冷藏库制冷系统制冷量较大,从经济上来考虑,并结合国内大中型冷库的设计经验,应该以氨NH3做为工质。
同时,NH3还有其他一些优点如:
不破坏臭氧层,单位容积制冷量大等。
而且NH3的价格低廉,容易取得。
并且,按照《冷库设计规范》的规定,大中型冷库应该采用氨做制冷剂。
因此,本冷库采用NH3为制冷剂。
2)制冷压缩级数的选择
(1)确定设计工况
按照《采暖通风与空气调节设计规范》6.2.1条,冷凝温度tK为:
tk=(ts1+ts2)/2+(5~7)oC [1]
其中,ts1=ts+△ts
△ts——安全值,机械通风冷却塔△ts=3~4oC。
ts——湿球温度。
查《采暖通风与空气调节设计规范》广州市的ts=27.7oC.
ts2=ts1+△toC [1]
△t——所选冷凝器形式的进出口水温差。
对于立式冷凝器,△t=1.5~3oC。
ts1=27.7+3.3=31oC ts2=31+2=33oC tk=(31+33)/2+6=38oC
冷间的冷却设备的蒸发温度t0为:
t0=t—△toC[1]
式中:
t——库房温度,oC;
△t——冷间冷却设备计算温差,冷风机△t=7~10oC.
t0=t△—△t=0—8=-8oC
经查《空气调节用制冷技术》中氨的LgP—h图,得到
t0对应蒸发压力P0=14.989BartK对应冷凝压力PK=3.2147Bar
LgP主要参数:
BarP0=14.989Bar
H2=2010KJ/Kg
PK
PK=3.2147Bar
t0=-8oC
P0
tK=38oC
H1=1780KJ/Kg
Qv=630Kcal/m3
H1H2
HKJ/Kg
制冷循环的LgP—h图
在制冷循环系统中,工质的压缩比PK/P0=14.989/3.2147=4.66≤8,根据《冷库设计规范》,可以采用单级蒸汽压缩式制冷循环。
因此,高温库采用单级压缩即可以满足要求。
(2)高温冷库的各种库温相同,其制冷系统一般采用并联式系统,以便某些设备可以互为备用。
3)制冷主机及辅助设备的选择
(1)方案一
①压缩机的选择
目前,国内冷库制冷系统,主机形式有:
活塞式压缩机和螺杆式压缩机。
根据《冷库设计规范》6.3.2条,《采暖通风与空气调节设计规范》6.1.2条,规定:
a.根据各冷间蒸发温度机械负荷的计算值,分别选择压缩机。
台数不宜过多,一般不设备用机;较大制冷装置压缩机不少于2台,多台压缩机易大小搭配。
b.当PK/P0≤8时,应该选择单级压缩机(活塞式压缩机,螺杆式压缩机均可)。
c.压缩机系列不宜超过2种,若仅有2台,易选同一系列。
d.压缩机所需的功率,应该进行校核计算。
计算选择压缩机的台数及确定型号:
选择确定单台压缩机的型号,查出标准工况制冷量Q0’。
台数n为:
然后,列出制冷压缩机参数表并校核其功率。
选择2台4AV10型活塞式制冷压缩机。
大连冷冻机股份有限公司:
冰山集团生产;
标准工况制冷量:
54KW;标准工况下轴功率:
16KW;重量:
553Kg;
工质:
氨NH3;形式:
V;汽缸直径:
100mm;活塞行程:
70mm.;
汽缸数:
4个;主轴转速:
960r/min;活塞行程容积:
126.6m3
能量调节范围:
0,1/2,1;进气管径:
50mm;排气管径:
50mm;
曲轴箱装油量:
12Kg;冷却水耗水量:
500Kg/h;L1915×B845;
校核其所配电动机的功率:
式中,ηv一一活塞压缩机的容积效率;
p1一一t0对应蒸发压力P1=14.989Bar;p2一一tk对应冷凝压力Pk=3.2147Bar;
m一一多变指数。
对于氨,m=1.28; ηd一一传动效率,直联为1.0;
1.10~1.15一一余量附加值; ηi一一指示效率取0.85;
ηm一一摩擦功率。
取0.9。
代入数据,得到
p=25.6KW≤30KW
因此,所配电动机功率可以满足要求,功率校核完毕。
②冷凝器的选择
a.确定冷凝器的形式
一般冷库,均采用水冷式的冷凝器,干旱地区,水源缺乏,也可以用蒸发式冷器。
一般大中型冷库很少用风冷式,只有小型冷库才用风冷。
冷凝器有:
立式冷凝器,水进出口温差1.5~3oC。
卧式冷凝器,水进出口温差4~6oC.
b.确定冷凝器的冷却面积FK
由广州地区的气候条件及冷库设计经验来看,使用立式壳管冷凝器。
在设计工况下,压缩机的制冷量∑Q’为:
式中:
∑Q’一一压缩机设计状况下的制冷量;KW
∑Q一一压缩机标准状况下的制冷量; KW
Ki一一换算系数;
查《冷藏库制冷设计手册》P197,表4一10得到,Ki=1.27.
=Ki∑Q=1.27×54×2=137KW
单级压缩机的冷凝负荷:
Qk=ψ∑Q’ [3]
式中:
ψ一一 压缩机负荷系数
查《制冷工程设计手册》P280,图3一15(b)得到,ψ=1.2。
Qk=ψ∑Q’=1.2×137=165KW
冷凝器的冷凝面积Fk为:
Fk=Qk/qkm2 [3]
式中:
qk一一冷凝器单位面积的热负荷, Kcal/m2.h。
查《冷库制冷设计手册》P260,表4一11,对于立式冷凝器得到,qk=3500~4000Kcal/m2.h。
Fk=Qk/qk=165×3600/4.2×3750=37.5m2
由Fk选择冷凝器的型号与生产厂家。
选择2台LN一30型立式壳管式冷凝器。
大连冷冻机股份有限公司:
冰山集团生产。
型号:
LN一30型; 冷凝面积:
29m2;容器类别:
EM一2;
壳体直径:
450mm;接管公称尺寸:
d65(进气) d32(出液);
安全阀:
d2=15mm;平衡管d3=25mm; 底座尺寸:
526×526mm×mm;
重量:
1135kg.
附件规格及数量:
放空气角阀Dg10,一个;安全阀18.5kgf/cm2Dg15,一个;安全阀前角阀Dg15,一个;放油,混合气角阀Dg15,两个;出氨液截止阀Dg32,一个;螺栓M16×60,四组;进氨气Dg65,截止阀一个;安全阀接管φ18×2×50,一个;地脚螺栓M24x50, 四组。
③冷风机的选择
由于水果,蔬菜库,有包装的冷冻食品的冷库,要求库温均匀。
因此,《冷库设计规范》6.2.6条规定,冷却物冷藏间应该采用空气冷却器。
根据冷库采用空气冷却器的经验数据,对于高温库,有
冷风机传热面积:
冷藏间净面积=1:
1
所以,求得各冷藏间所需的冷风机传热面积,列表如下:
各房间冷风机传热面积列表
冷间编号
冷藏间净面积(m2)
冷风机传热面积(m2)
101
235.4
235.4
102
250.7
250.7
201
491.6
491.6
301
491.6
491.6
由冷风机的传热面积,查《冷库制冷设计手册》P313,表4一34,可以得到冷风机的型号及性能。
目前,国内生产的干式空气冷却器(即冷风机)中,KLL型用于冷却物冷藏间,KLD型是用于冻结物的。
选择时应该注意。
选择完冷风机以后,列表如下:
各房间冷风机选择列表
冷间编号
冷风机型号
冷却面积(m2)
台数
性能指标
101
LDLc一280
280
1
名义制冷量:
55.97KW;轴流风机型号:
FT35Lno4.5-3型2台/台;风量单台12000,合计24000m3/h;风压550Pa;电机YT100-2,3KW。
冲霜水量:
8T/h;供液φ57,回气φ57,出口D452备注:
单路供液。
中奥合资烟台埃克米制冷设备有限公司,烟台冰轮集团有限公司,热浸锌式冷风机
102
LDLc一280
280
1
201
LDLc一280
280
2
301
LDLc一280
280
2
④其他辅助设备的选择
a.高压贮液器
按照《冷库设计规范》6.3.12条的规定,高压贮液器体积按
式中:
Ψ一一高压贮液器的氨充满度,应该取70%;
υ一一冷凝温度下氨饱和液体比容,m3/Kg;
∑qm一一制冷装置里,每小时氨液总循环量,Kg;
Ψ值应该按照《冷库设计规范》的规定,冷藏库公称体积为2001~10000m3时,Ψ=1;若冷库有部分蒸发器因为生产淡季或者检修而需要抽空时,体积系数可以酌情取大。
∑qm的求法可以按照制冷系统内质量流量求法来计算。
对于工质氨,△tsh=5oC,立式壳管式冷凝器△trc=0oC;参考前边的Lgp一h图,PK/P0≤8的单级压缩,将数据代入公式,得到
选择高压贮液器:
型号ZA一1.5B;容积:
1.632m3;容器类别:
Em一2;
桶体尺寸:
L3000×D800;接管公称尺寸:
d140 d232d320mm;
主要尺寸:
H1260,L3733mm;底座尺寸:
640×560mm×mm;
重量:
915kg
附件规格及数量:
放空气角阀Dg10,一个;安全阀18.5kgf/cm2Dg15,一个;安全阀前角阀Dg15,一个;放油角阀Dg15,一个;出氨液截止阀Dg32,一个;螺栓M16×60,四组;进氨气Dg65,截止阀一个;直通式压力表阀Dg4,一个;1.5级压力表0~2.5Mpa,一个;液位计;L-1000,一个;安全阀接管φ25×2.5,一个;地脚螺栓M20×300, 四组。
b.氨油分离器的选择
按照《冷库设计规范》P43,6.3.9条的规定,氨油分离器的直径应该按下式计算:
式中:
dy一一氨油分离器的直径(m);
λ一一氨压缩机的输气系数;
υ一一氨压缩机的理论输气量(m3/h);
wy一一氨油分离器气体速度,填料式氨油分离器易采用0.3~0.5m/s;
代入数据得到:
选择2台YF一65T型号的氨油分离器.
容积:
0.061m3; 容器类别:
SM一2; 壳体尺寸:
H0662,D0325; 接管d165,d265;
主要尺寸:
H1130;支座:
A200,B140;重量:
107Kg.
附件规格数量:
角阀Dg15一个;地脚螺栓:
M16×300,4组。
c.集油器
当标准工况下的制冷量小于250~350KW时,采用D150mm的集油器。
选择2台,一台为高压集油器,一台为低压集油器.型号JY一150型集油器.壳体尺寸:
H0409,D0159;主要尺寸:
H647;支座:
A150,B106;重量:
30Kg.
附件规格数量:
角阀Dg15三个;1.5级压力表0~0.25Mpa,一个;压力表角阀Dg4一个;液面计,L一300,一个;地脚螺栓M16×300,4组。
d.空气分离器(不凝气体分离器)
当标准工况下的制冷量小于100万KW时,采用小号空气分离器(不凝气体分离器).
选择1台型号KF一32空气分离器(不凝气体分离器).公称直径:
32mm;换热面积:
0.45m2;接管:
d132,d232;支座:
H2240,H365;主要尺寸:
L1593,D108;支座:
H2240,B140;重量:
50Kg.
附件规格数量:
角阀Dg15,Dg10各一个,进放空气;截止阀Dg10,Dg25各一个,供应液氨,排除氨气.
e.紧急泄氨器
型号较少,任选择一种:
XA一100型.进氨:
38×3.5,进水:
38×3.5,108×4,H1280.
f.氨泵
从我们的调研材料可知,由于氨泵强制制冷剂循环可以提高传热,降低(减少)冷却时间。
简化操作。
便于集中控制.因此,目前冷库多采用氨泵强制制冷剂循环.按照《冷库设计规范》P43页6.3.18条的规定,氨泵流量负荷波动较大的冷却设备应该采用蒸发量的5~6倍或者7~8倍.
式中:
V泵一一氨泵的体积流量 (m3/h);
n一一氨泵的循环倍率,取5~6;
Vz一一t0下氨液的比容(饱和状态),(m3/Kg);
r一一 t0下氨液的比潜热,(KCal/Kg);
氨泵目前型号较少,国内生产的有齿轮氨泵,叶轮氨泵和屏蔽氨泵3种.
方案设计里,可以暂时按照流量选择。
施工图设计里,再按照扬程校核.氨泵应该选择一台备用,特别是屏蔽氨泵。
更应该如此.
本次的毕业设计的底层,库房的冷风机将低于低压循环贮液器.因此因此只能采用下进上出的形式.从排油,冲霜的角度来考虑,底层可以用一个氨泵回路,二,三层可以用一个氨泵回路.
查《冷藏库设计手册》,n=5,Vz=1.54×10-3m3/Kg,r=308.34KCal/Kg;
代入数据求得,
V泵=5×137×3600/4.2×1.54×10-3/308.34=2.9m3/h.
选择2台AB一3型氨泵:
流量:
3m3/h; 压力:
1.5Kgf/cm2;转速:
1410r.p.m
电动机功率:
1.1KW;进出液口直径:
40mm; L680×B385.
g.低压循环贮液器
方案设计里,低压循环贮液器的容积可以按照《冷库制冷技术》商业部冷库加工企业管理局编),P213页的经验公式进行选择计算。
V=(0.4V1+0.6V2+V3)/0.7m3[1]
式中:
V一一低压循环贮液器的体积(m3);
V1一一冷却设备即冷风机的内容积,由产品介绍得到,(m3);
V2一一吸入管路容积,(m3);V3一一供液管路容积,(m3).
V2,V3可以按照初步的管路布置来进行计算。
管径按照设备的接管直径来选择.回气调压站到低压循环贮液器的管径,可以按照制冷量查《冷藏库设计》P357页图11一1一17确定.调压站的集管尺寸可以参考《建筑设备安装图册》三分册P92一94.
0.7一一低压循环贮液器内贮液的容许量。
冷却设备总面积:
280×6=1680m2;
冷却管总长度:
L=F总/f=1680/0.71=2366.2m;
V1=π/4×0.022×2366.2=0.7434m3.V2=π/4×0.0322×5=0.004m3;
HHHHhhhhhhhhjuascahudvuV3=π/4×(0.0322×3+0.042×5+0.052×48)=0.0.103m3.HHHHhhhhhhhhjuascahudvu代入数据:
V=(0.4×0.7434+0.6×0.004+0.103)/0.7=0.5754m3.
选择1台DXZ一1.5型低压循环贮液器.
容积:
1.5m3; 容器类别:
CM一2; 壳体尺寸:
H3702,D0800;
接管d023,d1d2125,d380;重量:
710Kg.
附件规格数量:
安全阀1.23Mpa,Dg20一个; 螺栓M12×25,8组; 截止阀Dg25,一个;1.5级压力表,0~1.6Mpa,一个;压力表角阀Dg4,一个;截止阀Dg20,一个.
h.冷却塔
冷却水循环量:
Mk=ψk/Cp(tw2-tw1)m3/h。
式中:
Mk一一冷却水流量,m3/h;ψk一一冷凝器热负荷,KW;
Cp一一水的比热,KJ/Kg.oC;tw2-tw1一一进出口水温度差,oC;
Mk=165×103×3600/4200×2=70.7m3/h.W=2w0wo一一压缩机耗水量
W=2×500=1m3/h
M=w+Mk=71.7m3/h
选择2台HTL一50型的冷却塔.
冷却水量:
50m3/h; 外形尺寸:
L2800×B1450×H2250;风机风量:
3.3万m3/h; 直径:
1000mm;功率:
1.1KW,直联传动; 进水Dg80,补水Dg20,溢水Dg50,排污 Dg50; 噪音≤51dB(A); 重量:
660Kg; 运行重量:
1600Kg.
i.冷却水泵
根据冷却水流量,选择3台65一200(I)B型管道离心泵。
流量:
40m3/h; 扬程:
38m; 效率63%; 转速:
2900r.p.m; 轴功率:
6.57KW; 容许气蚀余量:
3m; 主要尺寸:
L450,B410,H745,D185.
j.事故通风机
按照《冷库设计规范》的规定,事故通风机的流量应该按照8次换气取流量,仅仅设在机房.机房的体积为990m3,事故通风机的流量Q=8V=8×990=7920m3/h.
选择2台B30K4一11一5防爆型事故通风机.
直径;500mm;当量面积:
0.196m2;周速:
36.8m/s; 主轴转速:
1410r.p.m; 叶片角度:
15o; 流量:
4150 m3/h;全压:
11.6Pa; 效率;67%; 轴功率:
0.197KW; 容许功率:
0.23KW;电动机:
JL31型; 功率:
0.6KW.
k.冲霜水泵
6台冷风机冲霜水量有48T/h.考虑到冲霜可以单独进行,所以选择1台50一160(I)
水泵作为冲霜水泵.
流量:
25m3/h; 扬程:
32m; 效率:
59%; 转速:
2900r.p.m. 轴功率:
3.69KW; 电动机功率:
4KW;容许气蚀余量:
2.5m;主要尺寸:
L380×D165×B310×H565.
4).关于固定资产投资的估算
进行设计项目的技术经济分析时,一般都是采用指标法进行方案设计的技术经济比较。
我们这里按照《外商投资企业务实》P348的比例法进行。
我们的计算步骤如下:
(该方法适用于新建项目)。
a.以现行的设备价格(不包含运输费,保修费)为x,其计算列表如下:
设备名称
设备型号
单价(元)
数量(台)
成本(元)
备注
活塞压缩机
4AV10
18000
2
36000
冷凝器
LN一30
10150
2
20300
冷风机
LDLc280
20500
6
123000
贮氨器
ZA一1.5
4400
1
4400
油分离器
YF一65
2650
2
5300
集油器
JY一150
680
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