1唐山冷库设计说明书解析.docx
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1唐山冷库设计说明书解析
冷库设计说明书
目录
一、冷库贮藏能力计算··········································2
二、冷负荷计算················································2
1.围护结构热流量Φ1········································2
2.货物热流量Φ2············································4
3.通风换气热流量Φ3········································5
4.电动机运转热流量Φ4······································5
5.操作热流量Φ5············································5
三、冷却设备负荷··············································6
四、机械负荷··················································7
五、参数确定及压缩机选型······································7
1.蒸发温度··················································7
2.冷凝温度·················································7
3.压缩机的选型·············································8
6、蒸发器冷凝器选型计算······································9
1.蒸发器U型顶排管计算·····································9
2.冷凝器的选型·············································10
7、其他辅助设备的选型·······································11
1.中间冷却器的选型计算····································11
2.高压贮液器的选型计算····································12
3.油分离器的选型计算·······································12
4.低压循环桶的选型计算····································13
5.排液桶的选型计算········································14
6.氨泵的选择··············································14
7.集油器的选择············································15
8.空气分离器的选型········································15
八、节流阀的选型计算·········································15
1.手动节流阀·············································15
2.自动液位控制器·········································15
九、制冷系统灌氨量············································15
10、管径的确定················································16
11、参考文献················································18
十二、设计心得················································19
一、冷库贮藏能力计算
冷藏间贮藏吨位：
其中：
G——冷库贮藏吨位（或冷库计算吨位），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；
ρ——食品的计算密度，kg/m3；见《制冷工艺设计》P10表1-3
所设计的冷库，其中一间冻结物冷藏间尺寸：
长46m，宽26m，净高4.8m
则V=46×26×4.8=5740.8m3则∑V=2×5740.8=11481.6m3，查《制冷工艺设计》P10表1-4，得η=0.60
食品的计算密度，查《制冷工艺设计》P10表1-3，分割肉的密度，得ρ=650kg/m3
=4477.824t
2、冷负荷计算
1.围护结构热流量Φ1
确定传热系数K：
查《制冷工艺设计》附表10，水泥砂浆的λ=0.93W/（m•℃），砖墙λ=0.81W/（m•℃），聚氨酯λ=0.031W/（m•℃），钢筋混凝土λ=1.55W/（m•℃），稻壳λ=0.151W/（m•℃）
查附表11，一毡二油的热阻R=0.026㎡•℃/W
查表1-8，各面围护结构外侧表面传热系数
=23W/（m•℃），及各面围护结构内侧表面传热系数
=8W/（m•℃）
传热系数：
其中：
—围护结构外侧表面传热系数
。
—围护结构内侧表面传热系数
。
—围护结构厚度，单位m。
那么Φ1=KAa（tw-tn）
其中：
—围护结构传热面积
。
﹑
—围护结构内﹑外侧温度
。
a—围护结构两侧温差修正系数，查《制冷工艺设计》P10表1-7
（1）外墙的热流量：
传热系数：
外墙厚度d=20×3＋370＋150=580㎜=0.58m
外墙高度h=（200+6+20+60+1500+120）+4800=6706㎜=6.706m
那么一间冻结物冷藏间的外墙面积A=（26×2＋46＋0.58×2）×6.706=665㎡
查《制冷工艺设计》P10表1-7,a=1.05
查附录8，得唐山市夏季空气调节日平均温度28℃
为库房温度-20℃
Φ1a=KAa（tw-tn）=0.181×665×1.05×（28＋20）=6066.4W
（2）屋顶的热流量：
传热系数:
屋顶面积A=（26+0.58）×（46+0.58×2）=1253.5㎡
查附录8，得唐山市夏季通风温度29℃
查《制冷工艺设计》P10表1-7,a=1.15
Φ1b=KAa（tw-tn）=0.098×1253.5×（29+20）×1.15=6922.2W
（3）地坪热流量：
传热系数:
地坪面积A=（26+0.58）×（46+0.58×2）=1253.5㎡
查附录8，得唐山市夏季通风温度29℃
查《制冷工艺设计》P10表1-7,a=0.70
Φ1c=KAa（tw-tn）=0.147×1253.5×（29+20）×0.70=6320.3W
综上，围护结构热流量为Φ1=Φ1a+Φ1b+Φ1c=6066.4+6922.2+6320.3=19308.9W
2.货物热流量Φ2
货物热量应按下式计算：
Φ2=Φ2a＋Φ2b＋Φ2c＋Φ2d
其中：
Φ2a—食品放热量
。
Φ2b—包装材料和运载工具热流量
。
Φ2c—食品冷加工过程的呼吸热
Φ2d—食品冷藏过程的呼吸热
对于上式，仅鲜水果、鲜蔬菜冷藏间需计算Φ2c、Φ2d，此冷库冷藏肉类、水产品，只需计算食品热量及包装材料和运载工具热量。
冷间每日进货量m，按该冷间的计算吨位的5％~15％，计算取10％
则m=
％=223.8912t
Φ2=Φ2a＋Φ2b＋Φ2c＋Φ2d
t1：
从外库调入本库的冻结物温度按－10~－15℃，设计取t1=－10℃，查附表12，猪
肉，h1=28.9KJ/㎏
t2：
货物在本库终止降温温度，宜取该冷间设计温度，为t2=－20℃,
查附表12，h2=0KJ/㎏
t：
冷加工时间t=24h
cb：
包装材料或运载工具的比热容，查表1－10，取铁皮，0.42
Bb：
货物包装材料或运载工具质量系数，查表1－9，取冷藏，0.1
那么，
Φ2
=75978W
3.通风换气热流量Φ3
在冷间中，由于水果、蔬菜等活性食品在冷藏期间需要不断进行“需氧呼吸”，在呼吸过程中系数氧气，放出二氧化碳、乙烯等气体和水分，因此需要定期通风换气。
而本库贮藏肉类，不需要通风换热，所以Φ3=0W
4.电动机运转热流量Φ4
有些电动设备在冷间的冷加工全过程中可以连续运转，如冷风机，需要计算电动机连续运转的热流量，而本冷库冷间不设此类设备，故Φ4=0W
5.操作热流量Φ5
货物热量应按下式计算：
Φ5=Φ5a＋Φ5b＋Φ5c
=
•
其中：
Φ5a—照明热流量
Φ5b—开门引起的热流量
Φ5c—操作人员热流量
Φd——每平方米地板面积照明量,冷藏间取2.3W/㎡
Ad——冷间地板面积
Vn——冷间公称容积
nk——每日开门换气次数，按《制冷工艺设计》P21，图1—4取1
nk'——门樘数，取1
、
——冷间内，外空气的含热量，查附表9
当－20℃，
=90％时，hn=－18.380KJ/㎏，
当28℃，
=80％时，hw=77.037KJ/㎏
——空气幕效率修正系数，可取0.5，本设计不设空气幕，则取1
——冷间空气密度，查表1—13，当－20℃时，为1.359㎏/m3
——每日操作时间系数，按每日操作
计
——操作人员数，设计要求为5人
Φr——每个操作人员产生的热量（冷间设计温度高于或等于
时279W；冷
间设计温度低于
时,取395W），设计取395W
Φ5=Φ5a＋Φ5b＋Φ5c
=
=34015.2W
3、冷却设备负荷
冷却设备负荷是作为选择冷间冷却设备（冷却排管或冷风机）所需能量的依据。
ΦS=Φ1＋PΦ2＋Φ3＋Φ4＋Φ5
ΦS——冷却设备负荷
Φ1——围护热结构传热量
Φ2——货物热量
Φ3——通风换气热量
Φ4——电动机运转热量
Φ5——操作热量
P——负荷系数（冷却间和冻结间P取1.3，其余冷间取1），取1
一间冷间设备负荷ΦS•=Φ1＋PΦ2＋Φ3＋Φ4＋Φ5
=19308.9+1×75978+0+0+34015.2=129302W
4、机械负荷
机械负荷不同于冷间冷却设备负荷，因为冷却设备负荷是按最不利的生产条件计算的，而在实际生产中各种最不利的因素同时出现的概率很小。
故计算机械负荷时应对各种热量加以修正，使其既满足冷库全年生产的要求，又要充分考虑冷库常年经营费用，为选择压缩机和设备提供可靠的理论依据。
Φj=（n1∑Φ1＋n2∑Φ2＋n3∑Φ3＋n4∑Φ4＋n5∑Φ5）R
式中
——围护结构传热量的季节修正系数，查表1—12，8月份取1
——货物热量的机械负荷折减系数，冻藏间0.5~0.8，取0.6
——同期换热系数
——冷间用的电动机同期运转系数
——冷间同期操作系数，查表1—14，2间冻藏间，取0.5
——制冷装置和管道等冷耗补偿系数，一般直接冷却系统取1.07，间接冷却系
统取1.12，取1.07
Φj=（n1∑Φ1＋n2∑Φ2＋n3∑Φ3＋n4∑Φ4＋n5∑Φ5）R
=[（1×19308.9+0.6×75978+0+0+0.5×34015.2）×2]×1.07
=175273W
五、参数确定及压缩机选型
1.蒸发温度
蒸发温度取决于被冷却环境或介质的温度，设计的直接冷却系统，蒸发温度比库房温度低10℃，所以tz=－20－10=－30℃
2.冷凝温度
+Δt
tl—冷凝温度
t1—冷凝器进水温度，设计已知，29℃
t2—冷凝器出水温度，卧式冷凝器的t2=t1＋（4~6）℃，取t2=t1＋6=35℃
Δt—温差，水冷式氨制冷系统中，；一般取5~7℃，取5℃
所以，冷凝温度
+5=37℃
3.压缩机的选型计算
查附表1当tz=－30℃时，蒸发压力Pz=119.9KPa
当tl=37℃时，冷凝压力Pl=1431.5KPa
则氨系统压力比Pl/Pz=11.9>8,所以选择双级压缩系统
在北方，压缩机容积比§=1/3
（1）根据蒸发温度tz=－30℃，冷凝温度tl=37℃，容积比§=1/3，查图2-1,得中间冷却温度
tzj=2℃
（2）根据蒸发温度tz=－30℃，查表2-2，吸气温度tx=－19℃
（3）根据中间冷却温度确定过冷温度tg=2＋4=6℃
（4）根据蒸发温度tz=－30℃和中间冷却温度tzj=2℃，查图2-5得低压级压缩机的输气系
数λ=0.76
（5）根据吸气温度tx=－19℃，查压焓图，吸气焓值h2=1450KJ/㎏，再根据蒸发压力，根
据压焓图查得吸气比容v2=1.0m3/kg,根据过冷温度tg=2＋4=6℃，查附表1，得节流之
后的焓值h5=227.841KJ/㎏
根据课本P38公式，
则低压级压缩机理论输气量
=
=679m3/h
选择低压级压缩机。
根据计算出的低压级压级理论输气量，查表2-9，选1台4AV12.5，
其输气量为283m3/h，和1台6AW12.5，其输气系数是424.5m3/h，低压级实际总输
气量为707.5m3/h，可以满足。
（6）选择高压级压缩机。
根据容积比§=1/3，和实际输气量707.5m3/h，查表2-9，
Vg=Vd/3=（707.5/3）m3/h=236m3/h
选一台8AS10压缩机作为高压级，其实际输气量253.6m3/h
实际选择1台4AV12.5和1台6AW12.5压缩机作为低压级压缩机，1台8AS10作为高压级压缩机，形成一组配组双级机。
六、蒸发器冷凝器的计算
1.蒸发器U型顶排管计算
（1）冷却面积A=
A——冷却设备的传热面积
ΦS——冷却设备负荷
K——冷却设备传热系数
Δt——库房空气温度与蒸发温度之差
（2）传热系数K的确定
K=K'C1C2C3
K——光滑管在设计条件下的传热系数
K'——光滑管在特定条件下的传热系数，查表2-16，根据冷间温度－20℃，
温差10℃，查得为6.86W/（m•℃）
C1——排管的构造换算系数，查表2-17，光滑U形顶排管，S/Dw=4，取1
C2——排管的管径换算系数，查表2-17，光滑U形顶排管
=
=1
C3——排管的供液方式换算系数，查表2-17，光滑U形顶排管，氨泵供液，取1
所以K=K'C1C2C3=6.86×1×1×1=6.86W/（m•℃）
则冷却面积A=
=
=3770㎡
（3）确定每间冷间的U型顶排管
查表4-6，顶排管选择38×2.5的无缝钢管
1㎡外表面积管长为8.40㎡，则每间冷间需要的钢管长度L=
×8.4=15834m
设计管间距110㎜，U型管上下管间距200㎜
冷间长度46m，设计单向管长取42m，则每根U型管长度l=42×2+πR=84+π×0.1=84.314m，每间冷间总U型管根数：
n=
=188根
检验：
分为4组布置，每组188÷4=47根，则每组长47×110=5170㎜=5.17m〈6—（0.2+0.1）×2=5.4m，设计合适，所以为了供液均匀，每间冷间U型顶排管分为4组，每组47根。
2.冷凝器的选型
（1）双级压缩制冷循环的冷凝器的负荷的计算
Φl=qmg（h5－h6）/3.6
Φl-双级压缩系统冷凝器热负荷
qmg-高压级制冷剂循环量，单位kg/h
h5、h6-制冷剂进、出冷凝器的比焓，查压焓图，h5=1620KJ/㎏，h6=376KJ/㎏
根据配比的压缩机qmg=
，v4是高压级吸气比容，查压焓图，v4=0.269m3/kg
高压级输气系数λ，查图2-3，根据冷凝温度37℃，用中间温度2℃代替蒸发温度，查得λ=0.82
qmg=
=
=773kg/h
冷凝器热负荷Φl=qmg（h5－h6）/3.6=773×（1620－376）/3.6=267114W
（2）冷凝器传热面积的计算A=
=
A——冷凝器的传热面积，单位㎡
Φl——冷凝器的负荷，单位W
K——冷凝器的传热系数，单位W/（m•℃）
ql——冷凝器的热流密度，单位W/㎡
Δt——对数平均温度差，单位℃
选用卧式冷凝器，查表2-25，取传热系数K=1000W/（m•℃），热流密度ql=4500W/㎡
则冷凝器传热面积A=
=
=
=59.4㎡
选择大连冷冻机厂一台卧式冷凝器，型号Ⅰ型，DWN-65，换热面积65㎡
七、辅助设备的选型计算
1.中间冷却器的选型计算
（1）桶径的计算
dzj——中间冷却器的内径，单位m
λ——高压机的输气系数，为0.82
V——高压级理论输气量，253.6m3/h
w——中间冷却器内的气体流速，一般不大于0.5m/s，取0.5m/s
=0.3834m
（2）蛇形盘管传热面积计算A=
A——蛇形盘管需要的面积
Φzj——蛇形盘管的热流量,Φzj=qmd（h6－h7）/3.6
Δtd——蛇形盘管的对数平均温度差
K——蛇形盘管的传热系数，按产品规定取值，无规定时，采用465~580W/（m•℃），
取500
h6、h7——冷凝温度、过冷温度对应的制冷剂比焓，查附表1
h6=375.851KJ/㎏，h7=227.841KJ/㎏
qmd=
=
=537.7kg/h
那么，Φzj=qmd（h6－h7）/3.6=537.7×（375.851－227.841）/3.6=22107W
蛇形盘管的对数平均温差
=
=14.31℃
A=
=
=3.1㎡
根据dzj=0.3834m和A=3.1㎡，同时满足的话，
选择大连冷冻机厂的中间冷却器，型号为ZL3.5-00-00，实际冷却面积3.5㎡，内径600㎜
2.高压贮液器的选型计算
高压贮液器的体积按下式计算
V——贮液器的体积，单位m3
∑qm——制冷装置中每小时制冷剂液体的总循环量，773㎏/h
v——冷凝温度下液体的比体积，查附表1，为1.7115×10－3m3/kg
——贮液器的体积系数。
公称体积为2001~10000m3，取1
——贮液器的液体充满度，一般宜取70％
=
=1.9m3
选择大连冷冻机厂，1台贮氨器，型号ZA—2.0B，容积2.19m3
3.油分离器的选型计算
dy=
dy——油分离器的直径，单位m
λ——压缩机输气系数，双级压缩式为高压级压缩机是输气系数，0.82
V——压缩机理论输气量，双级压缩式为高压级压缩机的
w——油分离器内的气体流速，填料式宜取0.3~0.5m/s，其他的不大于0.8m/s
dy=
=0.3031m
选用大连冷冻机厂的1个洗涤式油分离器，型号为YFA-65，外径D=325mm
4.低压循环桶的选型计算
（1）低压循环桶的直径的计算
dd=
dd——低压循环桶的直径，单位m
λ——压缩机输气系数，双级压缩式为低压级压缩机是输气系数，0.76
V——压缩机理论输气量，双级压缩式为低压级压缩机的
w——低压循环桶内的气体流速，立式的不大于0.5m/s，卧式不大于0.8m/s
——截面积系数，立式为1.0，采用卧式低压循环桶，取0.3
n——低压循环桶其他进气口的个数，立式为1，卧式为2
dd=
=0.629m
（2）低压循环桶的体积计算
根据制冷剂进出蒸发器的方式为下进上出，可作如下计算
V=
V——低压循环桶的体积，单位m3
V'q——各冷间中冷却设备注氨量最大一间蒸发器的总体积，单位m3
Vh——回气管的体积，单位m3，回气管为133×4.0的无缝钢管（见十、管径的确定），
估计长度10m，则其体积Vh=12.2718×10=122.718升=0.123m3
tb——氨泵由起动到液体自系统返回低压循环桶的时间，单位为h，一般可采用
0.15~0.2h，取0.15h
qv——一台氨泵的流量，单位m3/h，见下文氨泵的选择，流量5.65m3/h
一间冷间的冷却面积为A=3770/2=1885㎡
根据表4-6，一间冷间需要排管长度L=1885×8.4=15834m
一间冷间排管的容量v=15834×0.853=13542.8升，即13.5m3
低压循环桶的体积：
V=
=5.17m3
选择大连冷冻机厂1台卧式低压循环贮液桶，型号DX-5容积5.0m3
5.排液桶的选型计算
体积V=V1
/β
V——排液桶的体积，单位m3
V1——冷却设备制冷剂容量最大一间的冷却设备的总体积，单位m3，即一间冷间排管
容量13.5m3
——冷却设备灌氨量的百分比，见表2-26，取50％
——排液桶液体充满度，一般取0.7
V=V1
/β=13.5×50％/0.7=9.6m3
选择大连冷冻机厂，1台贮氨器。
型号ZA-10，容积10m3
6.氨泵的选择
（1）氨泵流量计算
qv=nxqzvz
qv——氨泵的体积流量，单位m3/h
nx——再循环倍数，根据《冷库建筑规范》，对于符合稳定、蒸发器组数较少、不易
集油的蒸发器的下进上出的供液系统，取3~4，取4
qz——氨泵所供同一蒸发温度的氨液蒸发量，单位kg/h，qz=3.6Φs/r（r是蒸发温度下
的汽化潜热kj/kg），查附表1，蒸发温度－30℃时，饱和液的比焓63.5629KJ/㎏，
饱和气的比焓1422.86KJ/㎏，则r=1422.86－63.5629=1359.2971KJ/㎏
qz=3.6Φs/r=3.6×258604/1359.297=685kg/h
vz——蒸发温度下饱和氨液的比体积，单位m3/kg，查附表1，为1.4757×10－3m3/kg
qv=nxqzvz=4×685×1.4757×10－3=4.04m3/h
一般氨泵的扬程可以满足五层以下的冷库要求，故对本冷库而言不需要校核其扬程
根据qv=4.04m3/h，选择旅顺安全阀厂，2台立式屏蔽氨泵，型号40P-40A，流量5.65m3/h
7.集油器的选型
1台4AV12.5的制冷量为122.01kW、1台6AW12.5的制冷量为183.596kW，则标准工况总制冷量为122.01+183.596=305.606kW，总制冷量大于200kW，宜选用D219集油器1台，对应大连冷冻机厂集油器型号是JY-200，容器类别：
二。
8.空气分离器的选型
选用四套管式空气分离器，总制冷量大于1100kW，选用大连冷冻机厂的四套管空气分离器，型号KF-32B。
八、节流阀的选型计算
1.手动节流阀
冷凝压力Pl=1431.5KPa,蒸发压力Pz=119.9KPa,Δ根据p=Pl
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