1000T小型冷库制冷工艺设计说明书毕业设计.docx
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1000T小型冷库制冷工艺设计说明书毕业设计
1000T小型冷库制冷工艺设计说明书毕业设计
1设计基本资料
1.1设计题目及目的
延安地区果品冷藏库制冷工艺设计
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内容、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范和设计手册，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内容、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设计点室外气象参数
夏季室外空气调节日平均温度：
26.1℃；
夏季室外通风室外计算温度：
28.2℃；
夏季空调室外计算湿球温度：
22.8℃；
夏季室外最热月平均温度：
22.9℃；
室外最热月月平均相对湿度：
72％；
夏季室外通风计算相对湿度：
51％；
大气压力：
898.9hpa。
1.3冷藏库室内设计参数
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26.1℃；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1000吨，分配成六个冷藏间，1号和2号冷藏间库容均为100吨，靠近站台；3、4、5、6号冷藏间的库容均为200吨。
这样分配的目的是便于调节，对于1000吨以上的冷藏库，应在靠近站台侧分设1～2个100吨的冷间，冷间大小搭配，在货物流量变动的时候便于调节管理。
对于中小型冷库，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、木箱堆码等，纸箱堆放不科学、不易管理且易坏；纸箱堆放高度有限，故选用木箱堆码，木箱尺寸长×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）
根据资料查得箱装鲜水果的密度为ρs=300kg/m3。
200吨的冷藏间
根据资料初步估计其η=0.5得到V=1333m3。
货物堆高的确定：
堆放7层，每层0.8m，则堆高h=7×0.8=5.6m，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=5.6+0.5+0.1=6.2m。
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×6.2m。
100吨的冷藏间
根据《冷库设计规范》表3.0.3初步估计其η=0.4得到V=833m3。
同理，墙间距以3为模数可得到100吨容量的冷藏间尺寸为：
长×宽×高=18m×12m×6.2m。
2.4冷藏库建筑平面设计
2.4.1库址的选择
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段；
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，苹果可在穿堂内预冷、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
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7m；
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冷藏库总平面设计
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，因此用铲车进出货品，穿堂宽度定为6m，站台高度定为1.2m，长为32m，宽为6m。
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
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；
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=0.031W/（m·℃）,S5=0.28W/（m2·℃）；
6---9mm厚二毡三油隔汽层：
热阻R6=0.041W/（㎡.℃）；
7---120厚砖内衬墙：
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—库房围护结构内表面传热系数[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]；
根据资料查得αw=23W/（m2·℃），αn=18W/（m2·℃）。
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内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，则室内外温差a△t=1.1×（26.1-0）=28.71℃，查表得面积热流量取10W/㎡,得热阻：
R0=2.871m2·℃/W。
将各个参数代入公式（2-2），得，绝热材料厚度d=0.063m，设计中考虑25%的富裕量，得到
d=0.063×1.25=0.08m，取整得d=100mm。
（3）计算外墙热惰性指标
……（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
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=26.1℃,td=0℃，tl=21.1℃,Rw=0.043m2·℃/W,b=1.0。
代入上式，得Rmin=0.23m2·℃/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内温度较高（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
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
铺设在土壤上面的αw可以不计，即αn=18W/（m2·℃）αw=0W/（m2·℃）。
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），得外墙的传热系数：
=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、对库内的侵袭外，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。
图2-4下贴法屋面结构示意图
根据资料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=0.23m2·℃/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库房内隔墙料的选择计算
（1）内隔墙结构
同温库内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。
内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，内隔墙应该是非承重墙。
结构如图2-5所示。
图2-5内隔墙结构示意图
根据资料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·℃）,S1=10.35W/（m2·℃）；
2---9mm厚二毡三油隔汽层：
热阻R2=0.041W/（㎡.℃）；
3---硬质聚氨酯泡沫塑料隔热层：
λ3=0.031W/（m·℃）,S3=0.28W/（m2·℃）；
4---20厚1:
20水泥砂浆找平：
λ4=0.93W/（m·℃）,S4=10.35W/（m2·℃）；
5---240厚砖墙：
λ5=0.81W/（m·℃）,S5=9.65W/（m2·℃）；
6---20厚1:
20水泥砂浆找平：
λ6=0.93W/（m·℃）,S6=10.35W/（m2·℃）
7---硬质聚氨酯泡沫塑料隔热层：
λ7=0.031W/（m·℃）,S7=0.28W/（m2·℃）；
8---9mm厚二毡三油隔汽层：
热阻R8=0.041W/（㎡.℃）；
9---20厚1:
20水泥砂浆抹面刷大白浆两道：
λ9=0.93W/（m·℃）,S9=10.35W/（m2·℃）。
（2）确定屋面隔热材料的厚度
根据资料查得楼面总热阻R0=2.00m2·℃，根据资料查得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=4.5＞4
（4）计算屋面结构最小传热热阻
根据最小传热热阻公式（2-4）：
tg=10℃,td=0℃，tl=7℃,Rw=0.056m2·℃/W,b=1.0。
代入上式，得
m2·℃/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），得外墙的传热系数：
=0.46W/㎡.℃。
2.6校核围护结构的蒸汽渗透组
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，考虑到延安地区在冬天时，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。
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）：
m2·h·Pa/g，符合要求。
2.6.4内隔墙蒸汽渗透阻校核
水泥砂浆：
g/（m·h·Pa）,d=20mm；
二毡三油：
H=3013.08m2·h·Pa/g
将数据代入公式（2-8）得：
H0=3235.30m2·h·Pa/g
计算时，把邻库当空库计算。
空库保温温度按10℃计算，查焓湿图：
Psw=1100Pa,Psn=520Pa；代入公式（2-7）：
m2·h·Pa/g，符合要求。
3库房冷负荷计算
3.1围护结构热流量计算
Φ1=KwAwα（tw-tn）（3-1）
式中Φ1—围护结构热流量（W）；
Kw—围护结构的传热系数[W/（m2·℃）]；
Aw—围护结构的传热面积（m2）
α—围护结构两侧温差修正系数；
tw—围护结构外侧的计算温度（℃）；
tn—围护结构内侧的计算温度（℃）。
3.1.1维护结构传热面积Aw应符合下列规定：
1）屋面、地面和外墙的长、宽度应自外墙外表面至外墙外表面或外墙外表面至内墙中或内墙中计算，如图3-1中的l1、l2、l3、l4；
2）内墙长、宽度应自外墙内表面至外墙内表面或外墙内表面至内墙中或内墙中至内墙中计算，如图3-1中的l5、l6、l7、l8；
3）外墙的高度：
自地坪的隔热层下表面至屋顶隔热层上表面计算，h1=7.038m；
4）内墙的高度：
自地面至屋顶隔热层下表面计算，h2=6.229m；
3.1.2围护结构热流量计算表
围护结构两侧的温差修正系数a值由资料根据热惰性指标查得。
表3-1围护结构热流量计算表
冷间序号
结构名称
tw（℃）
tn（℃）
A（㎡）
KW/（m2•℃））
a
Φ1（W）
1
南外墙
26.1
0
129.29
0.25
1.1
927.97
东外墙
26.1
0
87.06
0.25
1
568.07
西外墙
26.1
0
87.06
0.25
1.1
624.87
北内墙
10
0
106.35
0.46
1
489.23
地坪
26.1
0
227.24
0.3
0.2
355.85
屋顶
26.1
0
227.24
0.22
1.3
1696.23
合计
4662.22
2
南外墙
26.1
0
129.29
0.25
1.1
927.97
东外墙
26.1
0
87.06
0.25
1.1
624.87
西外墙
26.1
0
87.06
0.25
1
568.07
北内墙
10
0
106.35
0.46
1
489.23
地坪
26.1
0
227.24
0.3
0.2
355.85
屋顶
26.1
0
227.24
0.22
1.3
1696.23
合计
4662.22
3
北内墙
10
0
106.35
0.46
1
489.23
东外墙
26.1
0
105.57
0.25
1
688.84
西外墙
26.1
0
105.57
0.25
1.1
757.73
南内墙
26.1
0
106.35
0.25
1
693.96
地坪
26.1
0
275.55
0.3
0.2
431.51
屋顶
26.1
0
275.55
0.22
1.3
2056.87
合计
5118.14
4
北内墙
10
0
106.35
0.46
1
489.23
东外墙
26.1
0
105.57
0.25
1.1
757.73
西外墙
26.1
0
105.57
0.25
1
688.84
南内墙
26.1
0
106.35
0.25
1
693.96
地坪
26.1
0
275.55
0.3
0.2
431.51
屋顶
26.1
0
275.55
0.22
1.3
2056.87
合计
5118.14
5
南内墙
10
0
106.35
0.46
1
489.23
东外墙
26.1
0
105.57
0.25
1
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