毕业设计成都市冷食品冷藏库.docx
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毕业设计成都市冷食品冷藏库
毕业设计计算说明书
1.设计题目
成都市冷食品冷藏库
2.设计依据和基础资料
2．1设计依据
（1）《冷库设计规范》（GB50072-2001）
（2）《采暖通风与空气调节设计规范》（GBJ19-872001版）
（3）《冷库建筑施工图》
2．2设计基础资料
2．2．1原始数据
1）冷库库温按一层0℃；二层-23℃；三层0℃进行设计（温度要求自控），相对湿度按90%计算（湿度不要求自控）。
一层、三层变工况库温不小于0℃。
2）一、三层冷库贮鲜蛋，二层冷库贮藏冰淇淋（重度为535公斤/立方米）。
每天按8小时计各层冷库进货量按各层冷库冷藏吨位的5%计算。
冰淇淋入库温度为-15℃。
3）鲜蛋、冰淇淋均用纸箱包装。
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。
各层库房用电瓶叉车进行运输，叉车功率N=5.5KW。
7）冷却时间按24小时冷却到库温计算。
8）照明、通风换气按冷库常规进行设计选取。
2．2．2建筑资料
见冷库总体布置及主库和机房的有关建筑图，以及围护结构的组成、构造等说明。
2．2．3气象资料
采用成都市室外气象资料
夏季通风室外计算温度：
29℃夏季空调日平均温度：
28℃
夏季室外平均每年不保证50小时湿球温度：
26.7℃
最热月月平均相对湿度：
85%夏季通风室外计算相对湿度：
69%
3．设计内容
3．1方案设计
3．1．1估算耗冷量
1）冷藏间公称容积V1
按参考资料[1]3.0.1条
V1=S净·h净
其中：
S净——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净——房间的净高m;
用Excel计算V1：
各冷藏间公称容积
冷间编号
S京（m2）
净高m
公称容积m3
101
240.05
3.73
895.39
102
254.60
3.73
949.66
201
485.72
3.73
1811.74
301
494.65
3.80
1879.67
2）冷藏间贮藏吨位（或冷库计算吨位）G：
按参考资料[1]3.0.2条：
其中：
G——冷库计算吨位t;
V1——冷藏间或冰库的公称体积m3;
η——冷藏间或冰库的体积利用系数；（按参考资料[1]表3.0.3）
ρS——食品的计算密度kg/m3;（按参考资料[1]表3.0.5）
本设计冷库一、三层贮鲜蛋，库温为0℃；二层贮藏冰淇淋，库温为-23℃。
在计算冷库计算吨位时，冷藏间的公称体积应按库温、贮藏食品相同或相近分别进行相加。
高温库∑V1=895.39+949.66+1879.67=3724.72m3
低温库∑V1=1811.74m3
查参考资料[1]表3.0.3
高温库η=0.55低温库η=0.5
查参考资料[1]表3.0.5
冰淇淋ρS=535kg/m3鲜蛋ρS=260kg/m3
利用Excel计算G：
冷库计算吨位
冷间编号
V1（m3）
ρS（kg/m3）
η
G（t）
高温库
101
895.39
260
0.55
128.04
102
949.66
260
0.55
135.80
301
1879.67
260
0.55
268.79
合计
3724.72
532.63
低温库
201
1811.74
535
0.5
484.64
3）耗冷量估算
根据对各地高低温冷库的调查结果：
确定高温库标准工况下冷指标：
q0=100kcal/h·T=0.1163kw/t
上海江浦冷冻厂库温为-20℃，设计工况下冷指标为79kcal/h·t。
根据库温下降1℃，冷指标上升3%，确定低温库（库温-23℃）设计工况下冷指标：
q0=79×（1+9%）=86.11kcal/h·t
由此低温库（库温-23℃）设计工况下冷指标取q0=87kcal/h·t=0.1012kw/t
根据Q=q0·G
其中：
Q——冷库需冷量kw;
G——冷藏间吨位t;
q0——冷指标kw/t;
利用Excel计算G：
冷库需冷量
冷间编号
G（t）
q0（kw/t）
Q标况（kw）
高温库
101
128.04
0.1163
14.89
102
135.8
0.1163
15.79
301
268.79
0.1163
31.26
合计
532.63
61.94
冷间编号
G（t）
q0（kw/t）
Q设计（kw）
低温库
201
484.64
0.1012
49
3．1．2冷库制冷系统选择
1）由于冷藏库制冷系统制冷量较大，从经济的角度考虑，国内大中型冷库都采用NH3作工质，同时NH3还具有其它优点，如单位容积制冷能力较大，蒸发压力、冷凝压力适中，吸水性强，不溶于润滑油，对黑色金属无腐蚀作用，不破坏臭氧层，价廉，极易购得，因此广为冷库采用，本设计也采用NH3作工质。
2）制冷压缩机级数选择
对于高温库，制冷循环工质压缩比即PK/P0≤8，可采用单级压缩式制冷循环，可选择单级活塞式压缩机或螺杆式压缩机。
对于低温库，库温为-23℃，因此蒸发温度较低，PK/P0＞8，采用双级活塞式压缩机或螺杆式压缩机。
对于既有低温库又有高温库的冷藏库，可采用螺杆式压缩机或双级活塞式压缩机带两个蒸发温度；或者用单级活塞式压缩机带高温库，用螺杆式或双级活塞式压缩机带低温库。
3）冷库的各个库房温度不同，制冷系统采用混联式，某些设备能互为备用。
3．1．3制冷主机及辅助设备的选择
方案一：
采用螺杆式压缩机带两个蒸发温度的氨泵循环系统
1）压缩机的选择
查参考资料[2]成都市室外湿球温度tS=26.7℃
冷凝器冷却水进水温度tS1=tS+△tS参考资料[3]
对于机械通风冷却塔△tS=4℃参考资料[3]
tS1=26.7+4=30.7℃
冷凝器冷却水出水温度tS2=tS1+△t参考资料[3]
对立式冷凝器△t=3℃参考资料[3]
tS2=30.7+3=33.7℃
冷凝温度
℃参考资料[4]
℃
根据参考资料[1]6.2.6条
高温库冷却设备选用冷风机，低温库冷却设备选用排管
蒸发温度t0=t－△t参考资料[2]
其中：
t——冷藏库库温℃；
△t——冷间冷却设备计算温差，根据参考资料[1]6.2.11条，冷风机△t=7~10℃，排管△t＜10℃；
高温库：
t0=0-8=-8℃
低温库：
t0=-23-7=-30℃
查参考资料[2]表4-4
h5=1752.11kJ/kgh3=676.95kJ/kgh7=1722.89kJ/kg
氨单级压缩机制冷量设计工况与标准工况换算系数A=1.264
参考资料[5]表4-10C
=1.264×61.94=78.3kw
kg/s
kg/s
根据热平衡：
0.073×1752.11+0.047×1722.89=（0.073+0.047）
=1740.83kJ/kg
查lgP-h图t1,=-18℃
考虑5℃过热t1=-18+5=-13℃
查lgP-h图
=1.04m3/kgh2=2195kJ/kg
所需实际排气量
=（0.073+0.047）×1.04=0.1248m3/s
选择大连冷冻机厂：
一台JZKA16设计工况制冷量95.3kw,理论排气量553m3/h
一台JZKA12.5C设计工况制冷量50kw,理论排气量263m3/h
压缩机实际排气量
m3/s
压缩机选择合适
冷库负荷大时，同时启动两台压缩机共同用于高低温库，JZKA12.5C型压缩机用于低温库，JZKA16型压缩机用于高温库；负荷减小时，只启动JZKA16型压缩机用于高低温库；负荷较小时，只启动JZKA12.5C型压缩机用于高低温库。
2）冷凝器、冷风机选择
（1）确定冷凝器形式
立式冷凝器占地面积小，一般设在室外的冷却水池之上，清洗方便，对于水质要求不高，但水源水量应充足，循环量较大，适用于水源充足、水质较差的地区，考虑成都市的实际情况，用立式冷凝器比较合适，因此选择立式冷凝器。
（2）选择冷凝器
参考资料[5]
其中：
——压缩机在设计工况下的制冷量kw；
QK——冷凝器热负荷kw；
查压缩机样本性能曲线得
=95.3+50=145.3kw
kw
参考资料[5]
其中：
A——冷凝器传热面积m2;
qK——冷凝器单位面积热负荷kw/m2
qK=3300w/m2=3.3kw/m2参考资料[2]表4-11
m2
考虑10%的富裕量A‘=（1+10%）×A=70.4m2
选择大连冷冻机厂立式冷凝器LN-35型2台
参数：
蒸发面积34.8m2直径500mm
（3）选择蒸发器
高温库：
由调查资料所得
冷风机传热面积/冷藏间净面积=1：
1
低温库：
由参考资料[2]
冷却排管传热面积/冷藏间净面积=1：
0.5
传热面积汇总表
冷间编号
冷藏间净面积（m2）
冷风机排管传热面积（m2）
101
240.05
240.05
102
254.6
254.6
201
485.72
242.86
301
494.65
494.65
选择大连冷冻机厂冷风机
冷风机选择汇总表
冷间编号
冷风机型号
冷却面积（m2/台）
台数
风量（m3/h）
配用电动机
101
LPLC-280
280
1
24000
2台YT100L1-23kw/台
102
LPLC-280
280
1
24000
2台YT100L1-23kw/台
301
LPLC-280
280
2
48000
4台YT100L1-23kw/台
（注：
选择时考虑了一定的富裕量）
排管：
根据参考资料[2]表4-27
光滑U型直式顶排管长度A=16m总根数34冷却面积65.62m2
选择四组总传热面积65.62×4=262.48m2（考虑了一定富裕量）
3）其它辅助设备的选择
（1）高压贮液器
此设备用来贮存来自冷凝器的高压液态制冷工质，并保证供应调节有关设备的液态制冷工质的循环量，还能起液封作用，防止高压系统气态制冷工质串到低压系统中去。
参考资料[1]6.3.12条
其中：
——贮液器体积系数；
β——贮液器的氨液充满度，取70%；
——冷凝温度下氨饱和液体的比体积m3/kg;
——制冷装置中每小时氨液总循环量kg;
kg
查参考资料[2]表4-4
冷凝温度tK=38.2℃下
=1.7162L/kg
=1参考资料[1]6.3.13条
m3
选择大连冷冻机厂一台ZA-1.5B
参数：
容积1.632m3L=3000mmD=800mm
（2）油氨分离器
由于制冷压缩机排出高压过热蒸气中挟带一定数量的润滑油，如不能将之分离出去，将影响制冷系统中热交换器传热效率，故设一油氨分离器，以便将高压过热蒸气中润滑油分离出去。
参考资料[1]6.3.9条
其中：
λ——氨压缩机输气系数（双级压缩时采用高压级输气系数）；
V——氨压缩机理论输气量（双级压缩时采用高压级理论输气量）m3/h；
Wy——油分离器内气体速度，填料式采用0.3~0.5m/s，其它型式油分离器宜采用不大于0.8m/s；
λV——压缩机实际排气量m3/h；
λV=0.144×3600=518.4m3/h
选择洗涤式油分离器Wy=0.7m/s
m
选大连冷冻机厂一台YF-100型
参数：
H=1420mmD=500mm
（3）集油器
由于油分离器不能把润滑油全部分离出去，总有一小部分润滑油进入制冷系统设备中，而由这些设备直接对外界放油很不安全，且易于使氨逸到周围环境中去，造成污染，故设集油器以便收集设备中的润滑油，然后再由集油器在低压下放油。
系统中高压、低压容器不宜共用一个集油器，以免由于阀门关闭不严或操作失误引起“串压”。
因此选择两台集油器，分别用于高压和低压容器。
按参考资料[3]
标准工况下制冷量小于250~350kw时采用直径150mm的集油器
选择大连冷冻机厂两台JY-150型参考资料[6]
参数：
D=159mmH=625mm
（4）空气分离器
制冷系统中，由于在充灌制冷工质前系统有残留空气，添油及充入制冷工质时有空气侵入，检修压缩机时腔内残留空气，蒸发压力低于大气压力时有空气由不严密处渗入等原因，制冷系统中会混有空气和其它不凝性气体，这些气体一般集中在冷凝器中，妨碍冷凝器传热，使压缩机排气压力升高，排气温度升高，压缩机耗功增加，故设空气分离器，将空气及不凝性气体分离出去。
按参考资料[3]
标准工况下制冷量小于100万大卡每小时，选小号空气分离器。
选择大连冷冻机厂一台KF-32型卧式四管式
参数：
L=1593mm
（5）紧急泄氨器
为了防止制冷设备在遇有意外事故和不可抗拒的灾害时引起爆炸，把制冷系统中贮存大量的氨液容器用管路与紧急泄氨器连接，当情况紧急时，通过紧急泄氨器将氨液放出，溶于水中排至经有关部门批准的贮罐或水池。
按参考资料[3]
选择重庆冷冻机厂一台XA-100型参考资料[6]
参数：
D=108mmL=1100mm
（6）氨泵
氨泵强制制冷循环能提高传热、降低（减少）冷却时间，简化操作，便于集中控制。
根据参考资料[1]6.3.18条
其中：
——氨泵体积流量m3/h;
——氨液循环倍数。
对负荷有波动、蒸发器组数较多、容易集油的蒸发器的下进上出供液系统，采用5~6倍；
——t0下氨液比体积（饱和状态）m3/kg;
r——t0下氨液比潜热kJ/kg;
低温库：
t0=-30℃下r=1358.14kJ/kg
=1.4755×10-3m3/kg
参考资料[2]表4-4
m3/h
高温库：
t0=-8℃下r=1288.49kJ/kg
=1.5398×10-3m3/kg
参考资料[2]表4-4
m3/h
按参考资料[7]
由于氨泵产品型号有限，只能选择最小的氨泵
选择32PL40A-212两台用于高温库，其中一台备用
选择32PL40A-212两台用于低温库，其中一台备用
参数：
流量2.8m3/h转速2800r.p.m电动机功率3kw
扬程32m进液管直径φ57×3出液管直径φ38×2.5
（7）校核压缩机电动机功率
参考资料[2]式4-12
其中：
——螺杆式压缩机轴功率kw;
——螺杆式压缩机理论排气量m3/h;
——螺杆式压缩机输气系数;
——螺杆式压缩机总效率，根据参考资料[8]确定;
——压缩机吸气比容m3/kg;
——螺杆式压缩机实际排气量m3/h;
kw
压缩机电动机所需功率：
P=1.15PZ/ηd参考资料[4]
其中：
ηd——传动效率，直联时为1；
P=1.15PZ/ηd=1.15×80.3/1=92.3kw
压缩机所配电动机功率为：
JZKA12.5C型55kw
JZKA16型55kw
P=92.3kw<55+55=110kw因此压缩机所配电动机满足要求
（8）冷却塔
冷凝器冷却水量
参考资料[1]8.1.4条
其中：
φ1——冷凝器热负荷w；
c——冷却水比容c=4.1868kJ/kg℃；
△t——冷凝器冷却水进出水温茶差℃；
m3/h
查压缩机样本，油冷却器耗水量：
JZKA12.5C型12m3/h
JZKA16型15m3/h
总冷却水量W=60.44+12+15=87.44m3/h
选择良机逆流式冷却塔
两台LBC-M-3-50
参数：
水量50m3/hH=2565mmD=2565mm扬程2.5m
负荷大时启动两台冷却塔，负荷小时启动一台冷却塔，而且，在选择冷却塔时考虑了一定的富裕量，以便使用几年后冷却塔仍然能满足需要。
（9）冷却水泵
按总的冷却水量W=87.44m3/h,扬程按初步估算
选择惠工牌单级单吸清水离心泵
ISG-65-200（I）A三台其中一台备用
参数：
流量44m3/h扬程44m效率64%转数2900r/min
使用时，一台冷却水泵对应一台冷却塔，当两台冷却塔工作时，启动两台水泵；一台冷却水泵工作时，启动一台水泵。
（10）冲霜水泵
对于冷风机，采用冷却水池中的水和热氨冲霜相结合。
根据冷风机样本上的参数
LPLC-280型冷风机冲霜水量8t/h
考虑到三个高温库房可同时冲霜，也可以每个库房逐个冲霜，因此按最大冲霜水量：
4×8=32t/h
扬程按初步估算计
选择惠工牌单级单吸清水离心泵
ISG-40-160（I）两台
参数：
流量16.3m3/h扬程29.8m转数2900r/min
不考虑备用，每个库房同时冲霜时，启动两台水泵，当每个库房单独冲霜时，只启动一台水泵；当一台故障时，可在冲霜间隙时间及时修理，如果这时必须冲霜时，可用另一台水泵对每个库房单独冲霜。
（11）冷却水池
冷却水池按六分钟冷却水量计算参考资料[3]
同时考虑冲霜水量的需要
（87.44+32）×6/60=12m3
水池尺寸3000×2000×2500
按上述方法考虑的冷却水池的存水量较大，但从安全角度，可减少停水对冷库运行的不利影响。
（12）低压循环贮液器
低压循环贮液器装在氨泵供液制冷系统中，其功能是保证充分向氨泵供应低压氨液，同时也起了氨液分离器的作用，使向压缩机吸气腔流去的是气态制冷工作。
参考资料[9]
其中：
V——低压循环贮液器的体积m3；
V1——冷却设备内容积m3；
V2——吸入管路容积m3；
V3——供液管路容积m3；
高温库：
采用冷风机，其内容积V1：
参考资料[10]表8-2-1
传热管为φ25×2片距u=12.5mm内容积为0.5L/m2
冷风机传热面积为280m2
V1=280×4×0.5×10-3=0.56m3
查冷风机样本：
冷风机供液、回气管管径为φ57×3.5
低压循环贮液器回气管管径为φ57×3.5参考资料[10]图11-1-17
回气调节站管径为φ104×4L=620mm参考资料[11]
供液调节站管径为φ76×3L=620mm参考资料[11]
吸入管路容积V2：
冷风机至回气调节站管道长度初步估计为39m，回气调节站至低压循环贮液器管道长度初步估计为5m。
=0.077+0.0049+0.0098=0.092m3
供液管路容积V3：
供液调节站至冷风机管道长度初步估计为39m，低压循环贮液器至供液调节站管道长度初步估计为8m。
=0.077+0.0024+0.0628=0.1422m3
m3
低温库：
顶排管总长度：
16×2×20×4=2560m
顶排管管径为φ38×2.5参考资料[2]
顶排管截面积F=π×（33×10-3）2/4=0.855×10-3m2
V1=2560×0.855×10-3=2.189m3
顶排管液体集管管径φ57×3.5，气体集管管径φ76×3.5
参考资料[2]
低压循环贮液器回气管管径φ76×3.5参考资料[10]表11-1-17
由低压循环贮液器样本确定低压循环贮液器出液管管径为φ108×4
吸入管路容积V2：
排管至回气调节阀管道长度初步估计为23m，回气调节阀至低压循环贮液器管道长度初步估计为5m。
=0.108m3
供液管路容积V3：
供液调节阀至排管管道长度初步估计为23m，低压循环贮液器至供液调节阀管道长度初步估计为8m。
=0.1078m3
m3
选择大连龙头冷冻机厂两台DXZ-1.5型
参数：
容积1500升H=3702mmD=800mm
（13）空气幕
冷库门净宽为1800mm
选择三台SSY-200型空气幕（每个外门安装一台）
参数：
空气幕总长2656mm门洞净宽1800mm
电动机功率0.37×2kw转速2800转/分
（14）机房事故风机
取制冷机房换气次数为8次/h参考资料[1]9.0.2条
机房净体积为：
V=（19.87-0.27）×（4.3+2.7-0.12-0.205）×（7.2-0.6）
=19.5×6.675×6.6=859.1m3
风量L=859.1×8=6872.8m3/h
选择两台B30K4-11-3.5型轴流风机参考资料[13]
参数：
流量3720m3/h全压22.5mmH2O电动机功率0.4kw
（15）氨液过滤器
按接管管径选择
初步选择大连冷冻机厂三台YG-32型
参数：
DN=32mm
（16）氨气过滤器
按接管管径选择
初步选择大连冷冻机厂一台QG-150型
参数：
d=150mm
（17）冷库门
按门的实际尺寸设计
门宽L=1800mm门高H=2400mm
方案一设备列表
名称
型号
台数
尺寸
压缩机
JZKA16
1
3050×946×2245
JZKA12.5C
1
2550×936×1930
蒸发器
LPLC-280
4
2047×1290×2315
U型顶排管
4
长16m宽2.24m
冷凝器
LN-35
2
D=500H=5180
高压贮液器
ZA-1.5B
1
D=800L=3733
油氨分离器
YF-150
1
D=500H=2024
集油器
JY-150
2
D=159H=625
空气分离器
KF-32
1
D=108L=1593
紧急泄氨器
XA-100
1
D=108L=1100
氨泵
32PL40A-212
4
冷却塔
LBC-M-3-50
2
D=2175H=2565
水泵
ISG-65-200（I）A
3
B=410L=450
冲霜水泵
ISG-40-160（I）
2
B=302L=320
氨液过滤器
YG-32
3
DN=32
氨气过滤器
QG-150
1
d=150
冷却水池
1
3000×2000×2500
低压贮液器
DXZ-1.5
2
D=800H=3702
冷库门
4
L=1800H=2400
空气幕
SSY-200
3
L=2656
供液调节站
1
D=76L=620
回气调节站
1
D=104L=620
轴流风机
B30K4-11-35
2
水处理仪
1
方案一冷库制冷系统设备明细表
名称
型号
制冷量
功率
耗
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