1、冷库制冷工艺课程设计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.地理位置
2、：海南省 海口台站位置：北纬 东经 夏季大气压： kPa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夏季室外湿球温度：27.90 夏季室外平均风速：2.80 m/s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=212222610/1000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吨. (二)低温冷藏间1#冷藏间库内净面积：A=库内净
3、高：H=公称容积：V=818.7m3货物计算密度：=230/ m3容积利用系数：=冷藏吨位：GL1=2301000=吨2#冷藏间与1#冷藏间相同，冷藏吨位：GL2=2301000=吨3#冷藏间库内净面积：A=库内净高：H=公称容积：V=544.23m3货物计算密度：=230/ m3容积利用系数：=冷藏吨位：GL3=2301000=吨冷藏间总容量G= GL1+ GL2+ GL3=+=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/m导热系数 /(W/ m)热阻R=/ (./W)1水泥砂浆抹面 2重砂浆砌砖墙 3水泥砂浆找平 4冷底子油及二毡三油 5
4、硬质聚氨酯 6水泥砂浆抹面 7表面空气热阻(冻结间) 8表面空气热阻(冷藏间) 9表面空气热阻(外表面) 10总热阻R(冻结间) 11总热阻R(冷藏间) 12传热系数K=1/R(冻结间) 13传热系数K=1/R(冷藏间) (二)地坪序号结构层厚度(m) 导热系数(W/ m.)热阻R=/(./W)1200号钢筋混凝土层 2水泥砂浆 3一毡二油防水层 4软木层 5二毡三油隔气层 6泥沙浆找平层 7预制混凝土板 9表面空气热阻(冻结间)an=29 表面空气热阻(冷藏间)an=8 10表面空气热阻(外表面)an=23 11总热阻R(冻结间) 12总热阻R(冷藏间) 13传热系数K=1/R(冻结间) 1
5、4传热系数K=1/R(冷藏间) (三)屋顶序号结构层厚度(m) 导热系数(W/ m.)热阻R=/(./W)1预制混凝土板2空气间层 3二毡三油防水层 4水泥砂浆找平层 5200号钢筋混凝土层 6水泥砂浆抹面 7硬质聚氨酯 8表面空气热阻(冻结间)aW an 9表面空气热阻(冷藏间)aW an 10总热阻R(冻结间) 11总热阻R(冷藏间) 12传热系数K=1/R(冻结间) 13传热系数K=1/R(冷藏间) (三)冷藏间内墙序号结构层次厚度/m导热系数 (W/ m)热阻R=/ (./W)1水泥砂浆抹面 2硬质聚氨酯 3冷底子油及二毡三油 4水泥砂浆找平 5重砂浆砌砖墙 6水泥砂浆找平 7冷底子油
6、及二毡三油 8硬质聚氨酯 9水泥砂浆抹面 10墙体外表面放热系数aw 11墙体表内面放热系数an 12总热阻R 13传热系数K=1/R (四)急冻间内墙序号结构层次厚度/m导热系数 /(W/ m)热阻R=/ (./W)1水泥砂浆抹面 2硬质聚氨酯 3冷底子油及二毡三油 4水泥砂浆找平 5重砂浆砌砖墙 6水泥砂浆找平 7冷底子油及二毡三油 8硬质聚氨酯 9水泥砂浆抹面 10墙体外表面放热系数aw 11墙体表内面放热系数an 12总热阻R 13传热系数K=1/R (五)急冻间走道外墙序号结构层次厚度/m导热系数 /(W/ m)热阻R=/ (./W)1水泥砂浆抹面 2重砂浆砌砖墙 3水泥砂浆找平 4
7、冷底子油及二毡三油 5硬质聚氨酯 6水泥砂浆抹面 7墙体外表面放热系数aw 8墙体表内面放热系数an 9总热阻R 10传热系数K=1/R (六) 冷藏间走道外墙序号结构层次厚度/m导热系数 /(W/ m)热阻R=/ (./W)1水泥砂浆抹面 2重砂浆砌砖墙 3水泥砂浆找平 4冷底子油及二毡三油 5硬质聚氨酯 6水泥砂浆抹面 7墙体外表面放热系数aw 8墙体表内面放热系数an 9总热阻R 10传热系数K=1/R 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=传热面积A的计算计算部位长度(m)高度(
8、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8018012626261171172#冷藏间东墙西墙南墙北墙屋顶、地坪8018012626261171173#冷藏间东墙西墙南墙北墙屋顶、地坪1313急冻间东墙西墙南墙北墙屋顶、地坪13 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=+=4 查围护结构两侧温差修正系数a:计算部位计算公式：Q1=KAa(tWtn)Q1(W)1#冷藏间东墙西墙南墙北墙屋顶地坪18)18)11718)18)(218) 2#冷藏间东墙西墙南墙北墙屋顶地坪18)18)11718)18)(218)
9、3#冷藏间东墙西墙南墙北墙屋顶地坪18)18)(18-10)18)18)(218) 急冻间东墙西墙南墙北墙屋顶地坪23)23)(23-18)23)23)(223) (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.冻结间冻结能力为吨/次，每日两冻，日冻结能力为吨.冻结食品为加工菠萝. 每间最大进货量为吨/次，食品进库前的温度为29.9，经冷藏6小时后达18.G29120公斤/次，T6小时食品在储存前后的含热量：h1=kg,h2=kg t1=32,t2=-18,B=,Cb= (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.
10、冷间空气焓值n =1.384kg/m3，冷间空气焓值hn=kg,室外空气焓值hw= kJ/kg. 1、1#冷藏间：hW=kg,hW=kg,n=4,V=,Q3=Q3a=+4/24=2、2#冷藏间： 其Q3与1#冷藏间相同，为.3、3#冷藏间： hW=kg,hW=kg,n=4,V=,Q3=Q3a=+4/24= 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/(Th),选用型号轴流式风机5台,其中单台风量为6235m3/h，计算电动机功率为:P=5=,=1,=1Q4=1000P=
11、100011=5500W=(五)操作热量Q5的计算 1、低温冷藏间 (1)1#冷藏库：A=，V=937.17m3，qd=2W/, hW=kg,hW=kg，M=, ,nr=2,qr=419W/人 ,n=2，nn=4. Q5a= Aqd=2= Q5b=Vn(hw-hn)M/24/3600=2+/24/= W Q5c=3 nnqr/24=34419/24= W Q5= Q5aQ5b Q5c= W(2)2#冷藏库同1#冷藏库，其Q5= W(3)3#冷藏库:A=，V=624.78m3，qd=2W/, hW=kg,hW=kg，M=, ,qr=419W/人 ,n=，nn=3. Q5a= Aqd=2= Q5b
12、=Vn(hw-hn)M/24/3600=+/24/= W Q5c=3 nnqr/24=33419/24= W Q5= Q5aQ5b Q5c=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=Q1PQ2Q3+Q4Q5低温冷藏间：P=1冻结间：P=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1355001#冷藏库2#冷藏库3#冷藏库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.急冻间自用一个33蒸发温度.Qj=(n1Q1n2Q2n3Q3n4Q4n5Q5)Rn1=1,n2=,n3=0,n4=,n5=0,
13、R=Qj汇总表n1Q1n2Q2n4Q4RQj(W)1115500冻结物冷藏间采用28蒸发温度:Qj=(n1Q1n2Q2n3Q3n4Q4n5Q5)Rn1=1,n2=0,n3=,n4=0,n5=,R=Qj汇总表n1Q1n3Q3n5Q5RQj(W)1 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，氟利昂按其85%计算，顶排管面积的计算:A=Qq/(Kt) K=KC1C2C3=m2, t =101#冷藏库A=10=2#冷藏库A=10=3#冷藏库A=10=2、无缝钢管长度L采用
14、38无缝钢管,每米长的面积为0.119m2/m1#冷藏库需用钢管长度:L1=1854.117m2#冷藏库需用钢管长度:L2=1854.117m3#冷藏库需用钢管长度:L3=1304.045m3、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.采用无缝钢管排管，其所需要冷却面积A:t =10,K=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=12152
15、=676.544m2 排管制冷量Qp=KAt=10=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( m2).风机所承担制冷量Qf=Qq-Qp=风机换热面积F=Qf/K/t=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( m2)，在隧道均布六台冷风机.单台冷风换热面积F=Q/Kt=320000/17=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
16、)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=ts4=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HSN5343-20-40P带经济器压缩机:冷间冷负荷(KW)蒸发温度()冷凝温度()吸气过热()冷凝容量(KW)-2810输入功率(KW)制冷量(KW)COP质量流量LP(kg/h)质量流量HP(kg/h)31525704中冷负荷(KW)油流量(m3/h)油冷出口()油冷负载(K
17、W)排气温度()排气量(m3/h)吸气管尺寸排气管尺寸最大运行电流(A)运转电流(A)8454mm42mm729可见，排气温度为度，小于150度，压缩机选型负荷要求.2、冻结间系统：选用比泽尔HSN8591-160-40P两台、HSN8571-125-40P一台，技术参数如下：HSN8591-160-40P冷间冷负荷(KW)蒸发温度()冷凝温度()吸气过热()冷凝容量(KW)-33102205输入功率(KW)制冷量(KW)COP质量流量LP(kg/h)质量流量HP(kg/h)2228043478中冷负荷(KW)油流量(m3/h)油冷出口()油冷负载(KW)排气温度()排气量(m3/h)吸气管尺
18、寸排气管尺寸最大运行电流(A)运转电流(A)535DN10076mm729HSN8571-125-40P冷间冷负荷(KW)蒸发温度()冷凝温度()吸气过热()冷凝容量(KW)-3310输入功率(KW)制冷量(KW)COP质量流量LP(kg/h)质量流量HP(kg/h)21782759中冷负荷(KW)油流量(m3/h)油冷出口()油冷负载(KW)排气温度()排气量(m3/h)吸气管尺寸排气管尺寸最大运行电流(A)运转电流(A)535DN10076mm216612机组总制冷量Q=2+=428KW，总冷凝容量Qq=2205+=，同样，排气温度127.6150，符合要求.3、流化床冻结设备压缩机：冷间
19、冷负荷(KW)蒸发温度()冷凝温度()吸气过热()冷凝容量(KW)320-35103输入功率(KW)制冷量(KW)COP质量流量LP(kg/h)质量流量HP(kg/h)3319872548中冷负荷(KW)油流量(m3/h)油冷出口()油冷负载(KW)排气温度(); kW排气量(m3/h)吸气管尺寸排气管尺寸最大运行电流(A)运转电流(A)410DN10076mm2166120 机组总制冷量Q=3=，大于设备冷负荷，总冷凝容量Qq=3=，排气温度125.3150，符合要求.七辅助设备的选择计算(一)冷凝器冷凝器拟选用江苏维克德利的ZNL系列蒸发式冷凝器.1、冷藏间系统冷凝符合Q1=,冷凝温度为3
20、4.9，湿球温度为27.9，ZNL排热量修正系数表标准排热量Q=*=根据ZNL蒸发式冷凝器参数表，选型ZNL-130，型号排热量风量(m3/h)风机功率(KW)流量(m3/h)水泵功率(KW)ZNL-130130KW200002、冻结间系统冷凝器负荷：Qq=,冷凝温度为34.9，湿球温度为27.9 标准排热量Q= 选择ZNL-1300蒸发式冷凝器，其参数如下：型号排热量风量(m3/h)风机功率(KW)流量(m3/h)水泵功率(KW)ZNL-13001300KW34000033130 3、流化床系统冷凝器总负荷：Qq=，冷凝温度为34.9，湿球温度为27.9，标准排热量Q= 选择ZNL-1040
21、蒸发式冷凝器，其参数如下：型号排热量风量(m3/h)风机功率(KW)流量(m3/h)水泵功率(KW)ZNL-10401040KW340000331164 (二)油分离器：各系统均选用洗涤时油分离器，油分内气体流速去0.6m/s.冻结物冷藏间系统： 压缩机排气量Qv=84m3/h选用YF-40型油分离器1台冻结间系统：压缩机并联机组的总排气量Qv=2535+410=1480 m3/h 选用YF-200型油分离器1台. 3、流化床系统： 压缩机并联机组的总排气量Qv=3410=1230 m3/h 选用YF-200型油分离器1台(三)高压贮液器1、冻结物冷藏间系统：=0.86729 L/,=1,=,
22、选用型高压贮液器1台2、冻结间系统：=0.86729 L/,=,=,选用型高压贮液器3台.3、流化床系统：=0.86729 L/,=,=,选用型高压贮液器2台，型高压贮液器1台. (四)氟泵的选型计算 1.冻结间系统 n=6,qz=28042+2178=7786kg/h,V/=0.000721 m3/kg. qv=nxqzvz=67786=33.70m3/h选用南京久涌泵阀的IHF65-50-125-35型氟泵1台，备用1台，共2台，其流量为35 m3/h，扬程16m，电机功率3KW.2.流化床系统 n=6,qz=19873=5961kg/h,V/=0.000717m3/kg qv=nxqzv
23、z=65961=25.64m3/h选用南京久涌泵阀的IHF65-50-125-25型氟泵1台，备用1台，共2台，其流量为25 m3/h，扬程20m，电机功率3KW.(五)低压循环桶的选型计算 1、冻结间系统：(1)低压循环直径桶的选型计算： qvs= 1480,=0.5m/s, , n=1 d= 1.02m(2)低压循环桶容积的计算:本设计采用立式低压循贮液桶,采用下进上出式供液.容积计算如下：搁架排管容积:Vg= 2/415122=3.23m3冷风机容积：查找厂家资料得，单台冷风机管内容积为0.142 m3，三台为: Vg=3=0.426 m3回气管容积: 回气管选133,共长约50米,每米容积为0.012266 m3 Vh=50 =0.613281m3 冷藏间制冷量较大，负荷变化较大，取 = ，Vb=33.7 m3 /h V
