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西安文理學院機械電子工程系
本科畢業(yè)設計（論文）
題 目 小型冷庫設計
專業(yè)班級 08機械設計制造及其自動化2班
學 號 08102080219
學生姓名 安劍
指導教師 陳燕
設計所在單位
2012 年 1 月
西安文理學院本科畢業(yè)設計（論文）任務書
題 目
小型冷庫設計
學生姓名
安劍
學 號
08102080219
專業(yè)班級
08機械2班
指導教師
陳燕
職 稱
講師
教 研 室
畢業(yè)設計（論文）任務與要求
任務：進行某小型冷庫的設計，主要根據(jù)冷庫的冷量要求，了解設計冷庫的整個程序，其中包括壓縮機的選取，以及制冷器、蒸發(fā)器的設計選擇，以及制冷劑充灌量的估算以及輔助設備的選擇。
要求：某500t單層氨庫。①冷藏容量為500t；凍結能力為20t/d；②凍結間溫度為-23℃、相對濕度為90%；凍結物冷藏間-18℃、相對濕度為95%；③凍結物冷藏間凈高5m，凍結間凈高4.5m。外墻為370mm厚磚墻、內(nèi)墻為240mm厚磚墻。
畢業(yè)設計（論文）工作進程
起止時間
工作內(nèi)容
1~4周
5~9周
10~12周
12周
收集查閱資料，準備文獻綜述，進行方案論證。
進行論文設計計算及撰寫。
交論文初稿。
論文答辯
開始日期 完成日期
教研室主任（簽字） 系主任（簽字）
西安文理學院本科畢業(yè)設計（論文）開題報告
題 目
小型冷庫設計
學生姓名
安劍
學 號
08102080219
專業(yè)名稱
機械設計制造及其自動化
指導教師
陳燕
開題時間
2011.1.10
班 級
08級機械2班
一、 選題目的和意義
本課題研究的是小型冷庫的設計，完成冷庫建設所需設備及其輔助設備的設計選擇。通過對該課題的研究，了解冷庫設計方面所涉及到的問題并解決完成冷庫設計。
隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，人們對食品的保鮮要求也會越來越高，對冷藏食品的需求不斷增多。由于冷庫在冷藏食品儲藏中的特殊地位，因此今年來冷庫的發(fā)展十分迅速。冷庫主要用于生鮮農(nóng)副產(chǎn)品和食品飲料的儲藏。由于其具有冷藏、保溫的特殊功能，能滿足生鮮食品冷藏運輸中的保鮮和冷凍要求，使其在冷鏈物流中起著重要的作用，成為冷鏈物流的中不可缺少的一個環(huán)節(jié)。因此了解冷庫的建設及其發(fā)展就顯得相當重要。
二、 本課題在國內(nèi)外的研究狀況及發(fā)展趨勢
在國內(nèi)，我國冷庫建設發(fā)展十分迅速，主要分布在各水果、蔬菜主產(chǎn)區(qū)以及大中城市郊區(qū)的蔬菜基地。但是在建造方面以土建冷庫偏多，自動化控制水平普遍較低。裝配式冷庫近幾年來有所發(fā)展。近幾年來，我國已形成從高溫庫、低溫庫、凍結庫到綜合庫；從全組裝式冷庫到土建結構內(nèi)部貼板的混合式冷庫；從普通冷庫過渡到的多品種、多規(guī)格的氣調(diào)冷庫系列產(chǎn)品。
在國外，冷庫行業(yè)發(fā)展較快的國家主要有日本、美國、芬蘭、加拿大等國。日本是亞洲最大的速凍食品生產(chǎn)國，-20℃以下的低溫庫在冷庫中占80%以上。70年代以前國外冷庫普遍采用以氨為制冷劑的集中式制冷系統(tǒng)，70年代后期逐漸采用以R22為制冷劑的分散式制冷系統(tǒng)。美國和加拿大占80%以上的冷庫都以使用R717為制冷劑。80年代以來，分散式制冷系統(tǒng)在國外發(fā)展很快，冷卻設備由冷風機逐步取代了排管，貯藏水果冷庫中近1/3為氣調(diào)庫，在冷庫建造方面土建冷庫正向預制裝配化發(fā)展，自動化控制程度比較高。比較著名的裝配式冷庫的制造商如芬蘭的輝樂冷凍集團(HUURRE)，其庫板HE-3由無氟絕緣聚氨酯板和兩層鍍鋅的鋼層組成，輕便易拆卸，施工期短、氣密性好、空間利用率高。
隨著社會的發(fā)展，人們對食品保鮮的要求越來越高，冷庫的發(fā)展也越來越快，建設經(jīng)濟適用的冷庫對人們的日常生活越發(fā)重要。目前冷庫行業(yè)正朝著采用發(fā)泡聚氨酯或聚苯乙烯板隔熱材料的輕便預制裝配化、低溫大型化、管理及進出庫貨物裝卸自動化、果蔬冷庫恒溫氣調(diào)化、冷風機代替排管和廣泛使用氟里昂制冷劑的操作方便、靈活多樣、高效安全、環(huán)保節(jié)能的方向發(fā)展。
三、 主要研究內(nèi)容
1.在某小型冷庫的設計中，主要根據(jù)冷庫的冷量要求，了解設計冷庫的整個程序及冷庫的工作原理。
2.在冷庫設計過程中，主要是壓縮機的選取，以及制冷器、蒸發(fā)器的設計選擇，和制冷劑充灌量的估算以及輔助設備的選擇。
3.完成設備選擇后，繪制相關CAD圖。
4.撰寫畢業(yè)論文。
指導教師意見及建議：
簽字：
年 月 日
教研室審核意見：
簽字：
年 月 日
注：此表前三項由學生填寫后，交指導教師簽署意見，經(jīng)教研室審批后，才能開題。
目錄
目錄 1
摘要 1
第一章 庫址選擇? 1
第一節(jié) 工程概況 1
第二節(jié) 氣侯情況 1
第二章 冷庫隔熱防潮設計 2
第一節(jié) 冷庫的結構 2
第二節(jié) 隔熱與防潮的基本要求 2
第三節(jié) 維護結構的材料及選擇 3
第三章 冷負荷計算 3
第一節(jié) 計算各傳熱層系數(shù) 4
第二節(jié) 設備負荷計算 5
第三節(jié) 各房間的負荷匯總 9
第四章 冷庫制冷方案的確定 10
第五章 制冷機及輔助設備的選擇 11
第一節(jié) 制冷壓縮機的選型計算 11
第二節(jié) 制冷系統(tǒng)輔助設備選型計算 12
第六章 制冷系統(tǒng)管道 18
第七章 制冷系統(tǒng)的試壓、試漏及管道保溫 19
結論 21
參考文獻
摘要：
本次畢業(yè)設計的課題是對南京的某冷庫進行設計。設計分為七個過程，首先給冷庫進行選址，根據(jù)冷庫提供的要求和當?shù)氐臍夂驐l件進行選址。然后進行冷庫隔熱防潮設計，包括結構，要求及材料的選擇。冷負荷計算是本設計的重點，根據(jù)結構材料和傳熱系數(shù)計算出各房間的負荷及匯總。確定冷庫設計方案，包括壓縮形式，冷凝器的配置，及系統(tǒng)的供液方式和冷間的冷卻方式，而后簡單的對冷間工藝設計和系統(tǒng)管道及管道的試壓、試漏及管道保溫的一些說明。
The graduation design topic is the design of cold storage. The design process is divided into seven, first to the cold storage location, according to the cold storage to provide requirements and local climate conditions of the site. Then the cold storage insulation waterproof design, including the structure, requirements and materials selection. Cooling load calculation is the focus of the design, according to the structure material and the heat transfer coefficients calculated for each room and aggregated load. Determination of cold storage design, including a compressed form, condenser configuration, and the system fluid supply means and cold cooling methods, and simple for cold process design and system pipelines and pipeline pressure test, leakage and pipe insulation of some description
關鍵詞：
冷庫設計 制冷系統(tǒng) 負荷計算 選型計算
6
第一章 工程概況與原始資料
第一節(jié) 工程概況
此次畢業(yè)設計為小型冷庫設計,主要內(nèi)容包括制冷機房、凍結間及冷庫。該設計包括凍結間 ( -23℃)，低溫冷藏間( -18℃)兩項制冷系統(tǒng)。此設計題目是制冷專業(yè)主要發(fā)展方向,通過畢業(yè)設計對制冷專業(yè)有了一個新的了解,同時也增長了我們的知識。
本制冷系統(tǒng)設計原始資料概況如下：
一、凍結間、凍結物冷藏間
凍結間：設計溫度-23℃。庫房內(nèi)凈高4.5m，總建筑面積為8×18= 144㎡，凍結能力20噸/小時。
凍結物冷藏間：設計溫度-18℃。庫房內(nèi)凈高5 m，總建筑面積為20×24 =480㎡，低溫冷藏總能力為500噸。
二、 室內(nèi)計算參數(shù)
凍結間 ：t=-23℃，ф=90%
凍結物冷藏間：t =-18℃，ф=95%
第二節(jié) 氣象情況
一、室外計算參數(shù)
根據(jù)設計手冊附錄的室外氣象參數(shù)中查的，西安市室外設計參數(shù)：
地理位置:北緯32o00′；東經(jīng)118o48′;海拔8.9m
大氣壓力：冬季102.525千帕；夏季100.391千帕
室外計算干球溫度：采用夏季空氣調(diào)節(jié)日平均溫度 32℃
室外計算濕球溫度：采用歷年平均不保證50h的濕球溫度28.5℃
室外計算相對溫度,夏季通風 64%
室外風速：冬季 2.8 m/s
夏季 2.0 m/s
二、室內(nèi)計算參數(shù)
凍結間t = -23℃
凍結物冷藏間t = -18℃, ф= 90%
第二章 冷庫隔熱防潮設計
冷庫建筑不同于一般的工業(yè)和民用建筑，主要表現(xiàn)在不僅受生產(chǎn)工藝的制約，更主要的是受冷庫內(nèi)外溫度差和水蒸汽分壓力差的制約，按冷庫使用性質(zhì)的不同，冷庫建筑物內(nèi)部常置-40～0℃溫度范圍，而冷庫建筑外部則隨室外環(huán)境溫度的變化經(jīng)常處于周期性波動之中，加之冷庫生產(chǎn)作業(yè)需要經(jīng)常開門導致庫內(nèi)外熱濕交換等，促使冷庫建筑必須采取相應的隔熱，隔汽，防潮技術措施，以適應冷庫的特點，這也是冷庫建筑區(qū)別于普通建筑的特點所在。
冷藏庫是食品冷卻，凍結，冷藏的場所，它必須為食品提供必要的庫內(nèi)溫度，濕度條件，并符合規(guī)定的食品衛(wèi)生標準，合理的冷庫結構，良好的隔熱，防潮性能和地坪強度，是冷庫長久使用的重要條件。
第一節(jié) 冷庫的結構
冷庫的結構主要由維護結構和承重結構組成，是指承擔建筑物各部分質(zhì)量和建筑物本身的主要構件，如屋架、梁、樓板、柱子、基礎等，這些構件構成了建筑的傳力系統(tǒng)。
圍護結構應有良好的隔熱、防潮作用，還能承受庫外風雨的侵襲。承重結構則起抗震、支承外界風力、積雪、自重、貨物及裝卸設備重量
1、地基與基礎：冷庫基礎應有良好的抗潮濕、防凍的性能，應有足夠的強度
2、柱和梁：冷庫的柱子要少，柱網(wǎng)跨度要大，盡量采用小截面以少占空間，提高冷
庫的容積利用系數(shù)
3、墻體：外墻除隔絕風、雨侵襲，防止溫度變化和太陽輻射等影響外，還應有較
好的隔熱，防潮性能；冷庫內(nèi)墻有隔熱、不隔熱兩種
4、屋蓋與閣樓層：應滿足防水、防火和經(jīng)久堅固的要求；屋面應排水良好，滿足隔熱要求，造型美觀
5、樓板：為了整體性好，多用現(xiàn)澆無梁樓蓋。
第二節(jié) 隔熱與防潮的基本要求
一、土建冷庫的隔熱、防潮
1、冷庫隔熱、防潮結構，是指冷庫外部圍護結構的建筑部分和隔熱、防潮層的組合2、冷庫隔熱防潮結構的基本要求
1) 隔熱層有足夠的厚度和連續(xù)性
2) 隔熱層應有良好的防潮和隔熱性能
3) 隔熱層與圍護結構應牢固地結合
4) 隔熱防潮結構應防止蟲害、鼠害，并符合消防要求
隔熱防潮層應有良好的連續(xù)性，即冷庫外墻內(nèi)壁隔熱層與庫頂，地面
或多層冷庫地板的隔熱層連成一體，防止產(chǎn)生“冷橋”。為了防止隔熱層受潮，應將防潮層做在隔熱層的高溫側
二、 裝配式冷庫的隔熱、防潮
1、 裝配式冷庫一般均為單層結構，其隔熱材料是由專業(yè)工廠制造的預制隔熱板
2、 冷庫圍護結構隔熱、防潮性能，直接影響到冷庫內(nèi)溫度的穩(wěn)定和食品冷卻、凍結貯藏質(zhì)量
3、 良好的隔熱和防潮材料選擇和合理的配置，可以有效地降低冷庫內(nèi)溫度
的波動和冷庫使用時間
4、 新建冷庫圍護結構材料的選擇與合理配置，可以降低建造投資，提高冷
庫的經(jīng)濟性
預制隔熱板：由單層或多層隔熱材料粘貼組合或澆制（發(fā)泡）而成。地墻隔熱層
應選用密度較大、能承重的硬質(zhì)泡沫塑料芯材
第三節(jié) 維護結構的材料及選擇
一、 冷庫圍護結構用隔熱材料及選擇
1、 冷庫常用隔熱材料
1) 傳統(tǒng)冷庫多用軟木板、聚氨酯泡沫塑料及聚苯乙烯泡沫塑料等
2) 近年新型冷庫已較廣泛使用硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料、聚乙烯(PEF)發(fā)泡體，泡沫
玻璃及擠壓型聚苯乙烯泡沫塑料等
2、 選擇冷庫隔熱材料
1) 應考慮冷庫建筑方案、隔熱要求、隔熱材料性能和來源，以及經(jīng)濟指標等因
素
2) 要求隔熱材料具熱導率小、輕質(zhì)價廉、抗?jié)窨箖?、安全無毒、環(huán)保、耐壓、
消防耐用等性能
二、 冷庫圍護結構用防潮材料及選擇
1、 隔絕水蒸氣的滲入非常重要
2、 隔汽防潮材料要求蒸氣滲透系數(shù)低，并有足夠的粘結性
3、 冷庫工程中常用的隔汽防潮材料，有瀝青隔汽防潮材料和聚乙烯或聚氯乙烯薄膜
隔汽防潮材料兩大類
三、 冷庫外墻、屋頂、地面保溫層結構
外墻：由外到內(nèi)依次為370mm外墻、聚氨酯氫凝防潮隔氣層、 單面聚氨酯彩板粘貼（聚氨脂容重不小于37mm）。
地基：由上到下依次為：的620號鋼筋混凝土粘結層、0.2mm厚聚氨乙烯薄膜一層采用同質(zhì)漆粘接滿貼、250mm厚聚苯板烯板分兩層下層150厚上層100厚用聚氨酯粘貼并灌縫離墻50mm留縫并用聚氨酯灌縫、0.2mm厚聚氯乙烯薄膜一層采用同質(zhì)膠粘接滿貼、水泥沙漿找平層、架空層。
頂層：有上到下依次為：厚SBS防水卷材兩道、刷基層處理一遍、水泥沙漿找平層、鋼筋混凝土現(xiàn)場施工、刷素水泥沙漿一道、250厚聚氨酯噴涂、20厚白水泥沙漿
圖2-1冷庫外墻墻體結構
圖2-2屋頂結構圖
抹面。
10
第三章 冷負荷計算
第一節(jié) 計算各面?zhèn)鳠釋酉禂?shù)
傳熱系數(shù)：
其中：—圍護結構外側表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。
—圍護結構內(nèi)側表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。
—各層隔熱材料的導熱率。
一、凍結間
1、無防風設施的外墻傳熱系數(shù)：
代入數(shù)據(jù)得外墻傳熱系數(shù)
k=1/(1/20+0.37/0.8141+0.15/0.0314+1/25)=0.19W/(m2℃)
有防風設施的外墻傳熱系數(shù)：
代入數(shù)據(jù)得外墻傳熱系數(shù)
k=1/(0.37/0.8141+0.15/0.0314+1/25)=0.19W/(m2℃)
2、地面?zhèn)鳠嵯禂?shù)：
代入數(shù)據(jù)得地面?zhèn)鳠嵯禂?shù)
k=1/(1/7+0.125/1.5468+0.0002/0.0465+0.25/0.043+0.0002/0.047+0.02/0.9304+1/25)=0.16 W/(m2℃)
3、頂層傳熱系數(shù)：
代入數(shù)據(jù)得頂層傳熱系數(shù)
k=1/(1/20+0.02/0.9304+0.25/0.0314+0.02/0.9304+1/25)=0.12 W/(m2℃)
二、凍結物冷藏間
1、無防風設施的外墻傳熱系數(shù)：
代入數(shù)據(jù)得外墻傳熱系數(shù)
k=1/(1/20+0.37/0.8141+0.15/0.0314+1/10)=0.19W/(m2℃)
2、地面?zhèn)鳠嵯禂?shù)：
代入數(shù)據(jù)得地面?zhèn)鳠嵯禂?shù)
k=1/(1/7+0.125/1.5468+0.0002/0.0465+0.25/0.043+0.0002/0.047+0.02/0.9304+1/10)=0.16 W/(m2℃)
3、頂層傳熱系數(shù)：
代入數(shù)據(jù)得頂層傳熱系數(shù)
k=1/(1/20+0.02/0.9304+0.25/0.0314+0.02/0.9304+1/10)=0.12 W/(m2℃)
第二節(jié) 設備負荷計算
一、凍結間和凍結物冷藏間的冷負荷計算
庫房耗冷量，即在單位時間里必須從庫房內(nèi)取的熱量，根據(jù)產(chǎn)生的熱量不同，庫房耗
冷量可分為五類。
Q1—圍護結構傳熱量W；
Q2—貨物熱量 W；
Q3—通風換氣熱量W；
Q4—電動機的運轉熱量 W；
Q5—操作熱量 W
庫房冷卻設備冷負荷計算公式為：
Qq = Q1+ρQ2 + Q3 + Q4 + Q5
式中Qq—庫房冷卻設備冷負荷，W；
Q1—圍護結構傳熱量，W；
Q2—貨物熱量 ，W；
Q3—通風換氣熱量，W；
ρ—負荷系數(shù)；冷卻間和凍結間的負荷系數(shù)ρ取1.3，其他庫房取1；
Q4—電動機的運轉熱量， W；
Q5—操作熱量， W
二、圍護結構傳熱量Q1：
其中：—圍護結構傳熱面積。
—圍護結構溫度修正系數(shù)。
﹑—圍護結構內(nèi)﹑外側溫度。
1、凍結間
（南京市）， = -23℃ （冷庫內(nèi)）
面積：長：8+0.52×2=9.04 m 寬：6+0.52×2=7.04 m 高：（承重墻到地層的隔熱層下表面）：4.5+ 0.395 + 0.293 = 5.188 m
墻面積A1 = 5.188×7.04 = 36.52352m2
墻面積A2 = 5.188×9.04 = 46.89952 m2
外墻負荷（凍結間2）：
= 0.19×36.52352×1.05×(32-(-23)) = 400.754 W
鄰穿堂：= 0.19×36.52352×1.05×(32-(-23)) = 400.754 W
凍結間2與凍結間1，3相鄰墻面，因溫差小，可以認為無傳熱負荷，不做計算。
頂層負荷：
屋面的面積 F=9.04×7.04=63.6416m2
= 0.12×63.6416×1.2×(32+23)=504.041 W
地面負荷：
地面的面積 F = 9.04×7.04=63.6416m2
= 0.16×63.6416×0.7×(32+23)= 392.032 W
2、凍結物冷藏間
（南京市）， = -18℃ （冷庫內(nèi)）
面積：長：20+0.52×2=21.04 m 寬：8+0.52×2=9.04 m 高：（承重墻到地層的隔熱層下表面）：5+ 0.395 + 0.293 = 5.688 m
墻面積A1 = 5.688×21.04= 138.61152m2
墻面積A2 = 5.688×9.04 =51.41952m2
外墻負荷（凍結物冷藏間2）：
= 0.19×51.41952×1.05×(32-(-18)) = 512.910 W
鄰穿堂：= 0.19×51.41952×1.05×(32-(-18)) = 512.910 W
凍結物冷藏間2與凍結物冷藏間1，3相鄰墻面，因溫差小，可以認為無傳熱負荷，不做計算。
頂層負荷：
屋面的面積 F=21.04×9.04=190.2016 m2
= 0.12×190.2016×1.2×(32+18)=1369.452 W
地面負荷：
地面的面積 F = 21.04×9.04=190.2016m2
= 0.16×190.2016×0.7×(32+18)= 1065.129 W
得墻體總負荷：
Q=400.754+400.754+504.041+392.032+512.910+512.910+1369.452+1065.129=5157.982W
三、貨物熱流量Q2計算
Q2=Q2a+Q2b+Q2c+Q2d
Q2=1/3.6
其中：Q2a — 食品放熱量；
Q2b—包裝材料和運載工具熱流量；
Q2c —食品冷加工過程的呼吸熱；
Q2d—食品冷藏過程的呼吸熱；
—冷間的每日進貨量；
— 貨物進入冷間初始溫度時的比焓；
—貨物在冷間終止降溫時的比焓；
—貨物冷加工時間；
—貨物包裝材料或運載工具質(zhì)量系數(shù)；
—包裝材料或運載工具的比焓；
—包裝材料或運載工具進入冷間時的溫度；
—包裝材料或運載工具在冷間內(nèi)終止降溫時的溫度；
q1 q2—鮮果、蔬菜冷卻初始、終止溫度時的呼吸熱w/kg；
Gn—冷卻物冷藏間的冷藏量,代入數(shù)據(jù)；
因為q1 q2在冷藏間沒有呼吸熱所以Q2c+Q2d=0；
凍結間：m=20×1000=20000 kg Bb=0.1（肉類冷卻或凍結（豬單軌叉擋式））=20h t1=32℃ t2=-23 ℃ h1=309.2kj/kg h2=12.2 kj/kg（查表3-9） =0.42
=[20000×(309.2-12.2) /20 +20×0.1×1000×0.42×（32+23）/20]/3.6=83141.67 w
凍結物冷藏間：m=20×1000= 20000 kg Bb=0.1（肉類冷卻或凍結（豬單軌叉擋式））=24h t1=-23℃ t2=-18 ℃ h1=12.2kj/kg h2=4.6kj/kg =0.42
=[20000×(12.2-4.6) /24 +20×0.1×1000×0.42×（ －23+18）/24]/3.6=1710.65w
四、凍結間電動機運轉熱量Q4
其中：—電動機額定功率W；
—熱轉化系數(shù)，在冷間內(nèi)取1；
—電動機運轉時間系數(shù)；
估算：采用落地式冷風機，凍結間60 m2/T，F(xiàn)=60×20=1200 m2
選2臺KLJ-300型冷風機，面積300 m2，電動機共6臺，=3.3×2=6600 W
代入數(shù)值得：Q4=1000×6.6×1×1=6600 W
五、凍結物冷藏間操作熱流量計算Q5
Q5=
其中：—每平方米地板面積照明熱量，
冷藏間可取，加工間、包裝間取。
—每日開門換氣次數(shù)取次，取次。
—空氣幕效率修正系數(shù)，可取，如不設則取。
—庫房空氣密度，。
—操作人數(shù),可按庫房內(nèi)公稱容積,每增加人，取3人。—每個操作人員產(chǎn)生
的熱量。
代入數(shù)據(jù)： Ad=160m2 次 nr=3人
ρ=1.3556kg/m2
（有空氣幕） hw=74.5253kj/kg hn= -16.077 kj/kg，(查表3-19)
得：=160×2+800×2×(74.525-(-16.077)) ×0.5×1.3556/（24×3.6）+3/24×3×410=1610.973 w
19
第三節(jié) 設備負荷匯總
1、設備負荷
表3-1設備負荷計算表
負荷房間
Q1(W)
P
Q2(W)
Q3(W)
Q4(W)
Q5(W)
Qq(W)
凍結間
1697.581
1.3
83141.67
0
6600
0
116381.752
凍結物冷藏間
3460.401
1
1710.65
0
0
1610.973
6782.024
所有房間負荷
123163.776
2、系統(tǒng)機械負荷計算
表3-2系統(tǒng)機械負荷計算表
溫度
回路
房
間
-33℃
凍結間
1
1697.581
1
83141.67
1
0
1
6600
0
-28℃
凍結物冷藏間
1
3460.401
0.5
1710.65
1
0
0.4
0
0.5
1610.973
計算系統(tǒng)機械負荷得：=103319.69
第四章 制冷系統(tǒng)方案的確定
冷庫的制冷裝置使用效果的好壞都與所選擇制冷方案有著密切的關系。若制冷方案確定不當，會給冷庫的建設造成損失和操作管理不便。因此在確定方案時，應從先進，實用，發(fā)展，經(jīng)濟等方面出發(fā)，同時考慮幾個不同的方案進行比較，權衡利弊，選擇最佳的設計方案。
一、確定制冷系統(tǒng)方案的依據(jù)
1) 冷庫的使用性質(zhì)。本設計中的凍結間用于凍結豬肉，凍結物冷藏間用于冷藏凍
結的豬肉。
2) 冷庫的規(guī)模。冷庫是500噸的冷庫。
3）食品冷加工工藝要求：要符合食品冷加工工藝要求，確保凍結食品質(zhì)量。
4）冷卻水的水質(zhì)，水溫，水量。
5）制冷裝置所處環(huán)境，室外空氣的溫度，濕度。
二、確定制冷方案的原則
1) 保證食品冷加工工藝要求，降低食品干耗。
2) 制冷系統(tǒng)盡量簡單、運轉可靠和操作管理便，又要有安全保證；在安裝機器
盡量使機器便于維修。
3) 制冷系統(tǒng)盡量采用新機器，新設備，新技術，新工藝，應優(yōu)先選用自動控制
方案；此系統(tǒng)采用壓差控制器和電磁閥。
4）應全面比較初投資費用，考慮經(jīng)濟技術發(fā)展趨勢。本系統(tǒng)采用活塞壓縮機，價格便宜。
三、確定制冷系統(tǒng)方案的內(nèi)容
1) 制冷系統(tǒng)壓縮級數(shù)及壓縮機類型的確定；由制冷量選用壓縮機，由壓力比確定壓
縮機級數(shù)。
2) 制冷劑種類及冷凝器的確定；選用氨制冷劑。根據(jù)機房的具體情況選用立式冷凝
器。
3) 制冷系統(tǒng)供液方式的確定；選用下進上出方式。
4) 冷間冷卻方式的確定；本方案采用直接冷卻。
5) 冷間冷卻設備和融霜方式的確定;采用頂排管，用熱氨融霜。
第五章 制冷機及輔助設備的選擇
第一節(jié) 制冷壓縮機的選型計算
一、壓縮機選擇
1、確定工作參數(shù)；
蒸發(fā)溫度：蒸發(fā)溫度主要取決于被冷卻環(huán)境或介質(zhì)所要求的溫度。一般采用比載冷劑溫度低5℃，比冷間溫度低10℃。所以蒸發(fā)溫度－23－10=－33℃。
冷凝溫度：蒸發(fā)式冷凝器的冷凝溫度澆較夏季室外平均每年不保證50h的濕球溫度高5～10℃。所以28.5+5=33.5℃
冷凝壓力Pk ，蒸發(fā)壓力Po ：由和，制冷劑為氨可查制冷劑的熱力性質(zhì)表得Pk =1.271， Po =0.103。
2、制冷壓縮機型號及臺數(shù)的確定：
在33.5℃ Pk=1.271,-33℃ Po=0.103時，在4.2中算得壓力比大于等于8可以確定為為雙級壓縮以及由機械負荷=103.3KW可以選用S8-12.5，依S8-12.5的性能曲線查得：
該工況下每臺S8-12.5的制冷量為90KW
制冷機選型：選 S8-12.5 型單機雙級制壓縮機1臺，所配電動機為功率6.6KW。
第二節(jié) 制冷系統(tǒng)輔助設備選型計算
32.9℃Pk=1.271 -33℃ Po=0.103因為：
圖5-1壓焓圖
所以采用雙級壓縮
pm==0.4 所以可以算得tm=-3.64℃
在壓焓圖上求得：
h1=1420kj/kg h1ˊ=1480kj/kg vˊ=1.2m3/h
h2=1680kj/kg h3=1460 kj/kg h4=1630kj/kg
h5=360kj/kg h7=210 kj/kg
單位質(zhì)量制冷量q0=h1-h7=1420-210=1210kj/kg
低壓流量qmd=
低壓級壓縮機指示功率
低壓級壓縮機實際排氣焓值
h2s=h1ˊ+=1480+
高壓級壓縮機指示功率
高壓壓縮機制冷劑流量qmg=
=h3+=1460+
冷凝器熱負荷Qk=qmg(h4s-h5)=0.086×(1653.84-360)=111.27kw
一、冷凝器的選型計算：
1. 冷凝器傳熱面積的計算：
（由于是立式冷凝器，可查表4-12得）
所以F=/=111270/3000=37.09 m2
說明:(1)─冷凝器傳熱面積，m2；
(2)─冷凝器的熱負荷， W；
2.冷卻水量的計算：
—冷卻水用量，；
—冷凝器單位面積用水量，m3/（㎡.h）,查表4-13可得立式冷凝器的為1.5。
3.冷凝器選型為（查表4-14 立式冷凝器的技術數(shù)據(jù)可得）：
LNA-40立式型冷凝器1臺，每臺冷卻水用量55.6m3/h
二、中間冷卻器的選型計算：
1.中冷器冷卻盤管面積的計算：
說明:①中冷器的冷卻盤管負荷的確定:
②中冷器的冷卻盤管傳熱系數(shù)K:
查設計手冊可取500w/
③中冷器的冷卻盤管的對數(shù)平均溫差的確定：
℃
2.中冷器桶徑D的計算：
桶徑計算的目的是使中間冷卻器桶體內(nèi)制冷劑氣體的流速保持在0.5m/s，從而使低壓級排出的過熱氣體冷卻為飽和氣體，所挾帶的潤滑油得到分離，其計算公式為：
說明: 氨壓縮機高壓級的理論輸氣量的確定:
查手冊取0.815；
—每臺S8-12.5壓縮機的輸氣系數(shù)；
(3)該蒸發(fā)溫度系統(tǒng)中冷器選型為（查表4-15得）：
ZLA -1.5，1臺,換熱面積為1.5m2,桶徑為0.412m。
三、油分離器的選型計算：
油分離器的選型計算主要是確定油分離器的直徑D,以保證制冷劑在油分離器內(nèi)的流速符合分油的要求，達到良好的分油效果：
說明：—高壓級理論輸氣系數(shù) 0.815
—高壓級的吸氣量
—油分器內(nèi)氣體流速:按設計手冊一般可取0.5 m/s
代入數(shù)值得：
查表4-18，系統(tǒng)油分器選型為： YFA-65，1臺，桶徑為325mm。
四、高壓儲液器的選型計算：
高壓儲液器用于儲藏從冷凝器來的高壓液體制冷劑，向系統(tǒng)蒸發(fā)器提供液體制冷劑，在系統(tǒng)中起到液封的作用。
1.制冷系統(tǒng)氨液總質(zhì)量循環(huán)量的計算：
=gmd×(h2s-h7)/(h3-h5)=0.063×(1713.1-210)/(1460-360)
=0.086kg/s
2. 高儲器容積V的計算：
說明：
(1) ─各個蒸發(fā)溫度下制冷劑質(zhì)量循環(huán)量之和，kg/h；
(2)─冷凝溫度下的氨液比容，取m3/kg；
(3)─貯液器的容量系數(shù)，可取0.5-1.2，本設計取1.2。
3.高壓儲液器選型為：
WCA-950型，容積為0.95m3，1臺。
五、凍結間冷風機選型計算
（1）冷風機冷卻面積計算：
說明：
—冷間冷卻設備負荷
—冷風機傳熱系數(shù)，取12.38
—冷間空氣溫度與制冷劑溫度差，取8
代入數(shù)值得：
卻設備容積最大一間制冷劑的充液量。
代入數(shù)據(jù)得：
選用： KLJ-350型落地式冷風機 3臺，冷卻面積344。
六、凍結物冷藏間的頂排管選型計算
經(jīng)多方面比較及多種因素考慮，決定選用光滑U形直式頂排管：排管直徑D38、液體集管D57、氣體集管D76、
角鋼L50×5。
排管面積：，其中：
其中：—排管負荷。
—排管在設計條件下的傳熱系數(shù)
—排管在特定條件下的傳熱系數(shù)
本設計取：。
—構造換熱系數(shù)：。
—管徑換算系數(shù)：。
—供液方式換算系數(shù)：。
—本設計取
得：
計算庫房所需冷卻面積：
選: 2個長10，寬3.08×2=6.16共50根的雙層光滑U形直式頂排管。
庫房充氨量：
七、氨泵選型計算
氨泵流量計算
其中：—氨泵流量。
—蒸發(fā)溫度下氨飽和液體的比容。
—流量系數(shù)，對下進上出供液采用倍，取倍。
代入數(shù)據(jù)：
選用： AB—3，2臺（一用一備），流量：。（查表4-23 氨泵的技術性能）
為了保證氨泵的正常供液量，氨泵的排出壓力（揚程）應能克服供液管道上的全部壓力損失以及氨泵中心到蒸發(fā)器里液面的液柱，即管道總壓降為：ΔP=ΔPm＋ΔPξ＋ΔPh， 式中：ΔPm—沿程摩擦阻力；ΔPξ—管閥局部阻力；ΔPh—輸送液體高度的壓力損失。
為了保證氨泵能穩(wěn)定輸液，便于調(diào)節(jié)各蒸發(fā)器的流量，建議在蒸發(fā)器進液管截止閥前保留100Kpa的壓頭。
根據(jù)以上計算，即可得出氨泵的揚程
H=（ΔP＋Py）/ρg
式中：ρ—氨液密度，ρ=650Κg/m3
g—重力加速度，9.807m/s2
最后算得滿足要求。
八、低壓循環(huán)筒的選型計算
低壓循環(huán)桶是液泵供液系統(tǒng)的專用設備，也是關鍵設備之一。其作用是：儲存和穩(wěn)定地供給液泵循環(huán)所需的低壓液體；能分離經(jīng)節(jié)流后的濕蒸汽，分離液體中的氣體；能對庫房回氣進行氣液分離，防止氨壓縮機出現(xiàn)濕行程，必要時又可兼作排液桶。
低壓循環(huán)桶直徑計算：
說明：—低壓級輸氣系數(shù)；
—低壓循環(huán)桶內(nèi)氣體流速，立式低循桶采用0.5；
—低壓循環(huán)桶截面積系數(shù)，立式低循桶采用1；
—同一蒸發(fā)系統(tǒng)中低循桶的個數(shù)。
代入數(shù)據(jù)得：
選用 CDCA—1.5 1臺（查表4-19 立式低壓循環(huán)桶主要規(guī)格）
九、集油器的選配：
集油器的選配以壓縮機的裝機容量為依據(jù)。裝機容量即機房內(nèi)所有單雙級壓縮機的標準制冷量之和。當總裝機容量<232.6KW時，選配集油器D=0.195m一臺；當總裝機容量232.6～1163KW時，選配集油器D=0.325m一臺; 當總裝機容量>1163KW時，選配集油器D=0.325m兩臺。
按以上標準本設計中選?。?
JYA-159型集油器1臺，桶徑為D=0.159m。
十、空氣分離器的選配：
空氣分離器也根據(jù)總裝機容量進行選配。當總裝機容量<1163KW時，選配冷卻面積不大于0.45m2的空氣分離器，當總裝機容量1163KW時，選配冷卻面積不小于1.82m2的空氣分離器。
按以上標準選?。篕FA-32型空氣分離器1臺。
34
第六章 制冷系統(tǒng)管道設計
制冷系統(tǒng)管道設計是用經(jīng)過計算選定管道，根據(jù)各管段的設計要求，將制冷機以及各種制冷設備及閥門等部件合理的連接起來組成制冷系統(tǒng)的設計，一個制冷系統(tǒng)是否具備良好的制冷性能，運轉是否穩(wěn)定安全，在很大程度上取決與制冷系統(tǒng)的管道設計。此設計采用經(jīng)驗值，各管道采用比設備所配閥門大一個型號。主要干道的管徑采用手工計算所得。
一、系統(tǒng)管道和閥門的設計要求
此設計的制冷劑為氨，所以要求各管道不能用銅質(zhì)管材。在系統(tǒng)中也不能用鍍鋅管，不能對設備的接觸制冷劑的表面進行鍍鋅處理。對管道試壓至少6～7次。各管道表壓不超過105pa。
因為制冷劑為氨，所以要求各閥門的材料也不能用銅或銅合金，內(nèi)表面不能鍍鋅。閥件材料可用：灰口鑄鐵、可鍛鑄鐵、鑄鋼。各閥門倒關的閥座。
二、管道流速要求：
蒸發(fā)器的氨液到低循桶的單相流的回氣管道取10～16m/s。氨泵供液兩相流體的回氣管取6～8 m/s。吸氣管道取12～20 m/s。排氣管道取15～25 m/s。液體管道據(jù)管徑而定取20～70 m/s，管徑越粗，流速越高。液體管道、高壓自流輸液管、從冷凝器到高儲器取0.5 m/s。其他液體管道0.5～1.5 m/s。
管道允許的壓力降：沿ΔP=ΔP +ΔP局部增加。氨系統(tǒng)中要求吸氣管或回氣管的允許壓力降相當于飽和溫度降低1℃。排氣管的允許壓力降相當于飽和溫度降低0.5℃。
三、蒸發(fā)器供液管的設計
要求每個冷間都應有自分配站上單獨引出的并能在分配站調(diào)節(jié)的供液管。冷風機與排管的供液管道，應從分配站分別引出，不能并聯(lián)于一根供液管上。并聯(lián)于同一供液管的蒸發(fā)器，應考慮到沿程阻力損失，對各并聯(lián)供液的蒸發(fā)器要求其當量長度基本相等，以保證每組蒸發(fā)器都有良好的制冷效果。當同一冷間內(nèi)，同時存在墻排管和頂排管時，原則上按墻、頂排管分別供液，若采用并聯(lián)在同一供液管的方法時，先供頂排管，再供墻排管。
四、吸氣管道的設計
要防止液擊，吸氣管要盡量有一定坡度，如果空間不允許，也可無坡度，但必須有過熱段。
五、排氣管的設計
壓縮機本身的排氣管上要接單向閥（逆止閥）。逆止閥要裝在水平管道上，而實際裝在低處，便于操作?？偱艢夤芘c單個壓縮機接入點，也要接入坡度（同吸氣管）。
六、其它管道的設計
安全管要求把所有安全閥用管道連起來，接出去，接到房頂1.5m處，使開口朝屋脊。融霜用的熱氨管要從油分器與冷凝器之間接出，要在管路上裝閥門、壓力表，必須接到回氣調(diào)節(jié)站的熱氨融霜管。各種管道中不能有氣囊或液囊。抽氣管要連接在一起接到低循桶的進氣口，有多個低循桶時，要接到蒸發(fā)溫度最低的那個。
七、對制冷工藝管道布置要求
對各種制冷工藝管道要綜合安排，對墻、地板、樓板等處的空洞，以及支架要合理共用（集中布置有利于冷橋的處理）。穿墻管道要考慮建筑物不均勻沉降的影響并采取相應技術措施。直管道長度大于100m時，應考慮冷縮的影響，并采取相應技術措施（伸縮彎處要避免液囊和氣囊）。氨液管道不要形成氣囊，氨氣管道不要形成液囊。要考慮吸、排氣管及其它管道的傾斜。
第七章 制冷系統(tǒng)的試壓試漏及管道保溫
一 系統(tǒng)試壓、排污、試漏、抽真空
1、 系統(tǒng)試壓
1) 系統(tǒng)管道安裝完畢后，應以壓縮機空氣或氮氣試壓。試壓前除機器本身閥門關閉外，所有手動閥門均開啟，電磁閥及逆止閥等閥芯組體應取出保存，以保證管道暢通和避免水氣銹蝕。
2) 高壓部分，從氨壓縮機排出口起經(jīng)冷凝器到分配站，試壓壓力采用1800kpa（表壓力），低壓部分，從分配站起經(jīng)蒸發(fā)器到氨壓縮機吸入口，試壓壓力采用1200kpa（表壓力）。試壓開始6h內(nèi)，氣體冷卻的壓力降不大于30kpa，以后18h內(nèi)，當室內(nèi)溫度恒定不變時壓力不再下降為合格。當室內(nèi)溫度是根據(jù)氣溫在變化時，其壓力下降值不應超過計算的計算值。如超過計算值，應進行檢漏，查明后消除泄漏，并應重新試驗，直至合格。要防止草率從事，避免投產(chǎn)后產(chǎn)生一系列不良后果。
3) 中間冷卻器等中間壓力下工作的容器試壓采用1200kpa（表壓力）。
4) 氨泵、浮球液位控制器等試壓時可暫時隔開。
5) 玻璃液位指示器應采用板式，中、低壓容器如果采用管式，其玻璃管必須用1800kpa
（表壓力）高壓玻璃管。系統(tǒng)開始試壓時須將玻璃液位指示器兩端閥門關閉，待壓力穩(wěn)定后再逐步打開兩端閥門。
2、 系統(tǒng)排污
1) 氨系統(tǒng)排污，應用不超過600kpa（表壓力）壓縮空氣吹污，次數(shù)一般不少于3次，
直到排出氣體不帶水蒸汽、油污、鐵銹等雜物為止。
2) 氨系統(tǒng)試壓排污完畢后，應將系統(tǒng)中所有閥門（除安全閥外）的閥芯拆卸清洗。
3、 系統(tǒng)抽真空實驗
1) 氨系統(tǒng)排污后才能進行抽真空實驗。
2) 系統(tǒng)中所有閥門都開啟。
3) 抽真空最好分數(shù)次進行，以使系統(tǒng)內(nèi)壓力均衡。
4) 抽真空計量應采用U 型水銀壓力計，從壓力表閥接入，以使讀數(shù)準確。
5) 采用真空泵將系統(tǒng)抽至剩余壓力小于5.333kpa（40mmHg），保持24h，系統(tǒng)升壓不
應超過0.667kpa（5mmHg）。各地區(qū)海拔高度不同，應參照當?shù)卮髿鈮毫嶋H值制定系統(tǒng)抽真空應達到的真空度數(shù)值。
4、 系統(tǒng)氨試漏
1) 系統(tǒng)經(jīng)試壓和抽真空合格后方可用少量氨試漏。
2) 氨試漏應分段、分間進行，以200kpa（表壓力）氨氣試漏，不得向系統(tǒng)灌人大量
氨液。
3) 氨試漏可用酚酞試紙檢漏。
4) 如發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)有泄露現(xiàn)象，必須將系統(tǒng)氨抽凈并與大氣連通后方能補焊，嚴禁在系
統(tǒng)含氨情況下補焊。
二、 系統(tǒng)設備及管道保溫
1. 氨系統(tǒng)管道和設備只有在上述試壓、試漏合格后，在灌注制冷劑以前進行包保溫層。
2. 機房內(nèi)在蒸汽壓力下工作的設備和管道及其他低溫設備和管道（中間冷卻器及其蛇型出液管，低壓循環(huán)桶及有關低溫液管、分配站等）均須包保溫層。
3. 冷庫內(nèi)安裝樓梯間、穿堂和門斗的制冷設備和管道，均包保溫層。除凍結物冷藏間本房間的供液管、回氣管或排液管不包保溫層外，通過其它冷間的供液、回氣、排液管道均須包保溫層，該保溫層須包到通過隔墻后500mm處截止。
4. 凍結間的供液、回氣、排液管道均包保溫層。
5. 自動閥門（如止回閥、電磁閥等）一律不包保溫層，而且須露出兩端法蘭。安裝浮球式或電容式液位控制器的金屬管，以及低溫管路中過濾器的法蘭處，均不包保溫層。
6. 在機房中包保溫層的垂直立管（除靠墻者外）必須按施工圖包成圓形。
7. 保溫層在通過隔墻（或保溫墻）時必須連續(xù)而不能中斷。
8. 保溫層施工時應嚴格按設計要求施工，采用軟木做保溫層，必須與設備或管道粘貼牢實，不得留有空隙，有空隙處必須以碎軟木和瀝青填實，每層之間要錯縫敷設。防潮層必須有一定的搭接，并粘貼嚴密，防止水汽滲入保溫層。為防止保溫層保護殼龜裂，必須在防潮層外面綁扎鋼絲網(wǎng)，然后用1：2.5水泥沙漿(其中加入按重量比為2%的麻刀)作抹面。抹面必須平整圓滑，外形美觀。
9. 機房內(nèi)在冷凝壓力下工作的設備和管道，一律不包保溫層。
10.融霜用熱氨管不論在何處，均應纏繞75mm厚石棉繩保溫，也可用石棉制品保溫。
保溫層外需裹隔氣材料并涂熱瀝青兩道。設備間及制冷間的融霜管須作石棉水泥抹面，并按規(guī)定刷油漆。
結論
本次設計主要通過對冷庫的構造、材料、設備，以及當?shù)氐臍夂蚝蛯こ痰囊筮M行的 。根據(jù)設計要求包括工程概況和氣候情況首先對冷庫進行選址。第二步設計冷庫的隔熱防潮結構并根據(jù)冷庫要求進行材料結構的選擇。然后根據(jù)提供的材料的傳熱層系數(shù)及冷庫設計要求進行冷負荷計算并匯總，然后根據(jù)負荷計算得出最佳的冷庫系統(tǒng)設計方案。接下來對壓縮機和輔助設備進行選型計算包括壓縮機的參數(shù)和臺數(shù)，輔助設備有冷凝器、中間冷卻器、油分離器、高壓儲液器、冷風機等。下一步是對冷庫系統(tǒng)管道的設計，有系統(tǒng)管道和閥門的設計要求，管道流速要求及蒸發(fā)器供液管的設計等。最后介紹了制冷系統(tǒng)的試壓試漏和管道保溫包括試壓、排污、抽真空實驗等。
經(jīng)過這次設計，可以加深對冷庫的認識 ，充分的掌握冷庫設計所必需的條件，并對冷庫設計所發(fā)現(xiàn)的種種問題進行細致的討論。無論是隔熱防潮的措施還是制冷設備的選型計算都是我們對冷庫知識了解的必要性。冷庫設計是我們學習制冷專業(yè)知識不可缺少的重要部分，對我們以后工作提供不少幫助。
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致 謝
斷斷續(xù)續(xù)的三個月，持續(xù)100多天的畢業(yè)設計也終塵埃落定。
通過畢業(yè)設計，我學習了一個新的課程，對冷庫設計有了一個比較完整的認識和了解，并系統(tǒng)的掌握了設計的過程和方法。
至于本冷庫的設計方案，也只能以合理來形容，因為受本身的思維和知識水平限制，導致設計中很少有創(chuàng)新之處。在設計中的每一步，我都做了認真的考慮，并查了大量的相關資料，在這樣點滴考慮與思量過程中，我摸索到冷庫設計要點，更清晰了解整個設計過程。
在整個設計中離不開指導老師-陳燕老師的指導幫助，也離不開和同學們的交流及他們給予的建議。相信本人在以后的工作過程中，理論結合實踐，經(jīng)過不懈的努力，在本專業(yè)方面會有更大的進步。
由于本人能力有限，時間倉促,本設計中難免有不足之處，還請各位老師、同學批評指正,有待日后改正。
撰寫人：安劍
2012-5-3