800吨装配式冷库设计.docx
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800吨装配式冷库设计
T51设计基本资料
1.1设计目的
课程设计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设计题目
800吨装配式冷库设计
1.3设计原始数据
1）低温库总冷藏量300吨。
2）高温库总冷藏量500吨。
3）按照冷库设计规范，配置所需的冻结间和预冷间。
4）设计条件：
参照相关的参考资料。
5）设计环境条件：
参照本人生源地的气候条件。
（安徽省六安市）
夏季室外空气调节日平均温度：
32℃；
夏季室外通风室外计算温度：
33℃；
夏季空调室外计算湿球温度：
27.9℃；
夏季室外最热月平均温度：
28.2℃；
室外最热月月平均相对湿度：
80％；
夏季室外通风计算相对湿度：
62％；
大气压力：
夏季：
101.89kPa；冬季997.25kPa。
1.4设计内容和要求
1.3.1设计说明书
1）制冷系统方案设计；
2）冷库容积及结构尺寸的确定；
3）冷库设计参数的确定；
4）冷库负荷计算
5）制冷设备的选型及校核计算；
6）其他
7）参考文献
1.3.2设计图纸
1）制冷系统原理图；
2）冷库平面布置图；
3）冷库立面图；
4）制冷系统管路透视图。
1.5冷藏库室内设计参数
库房名称
相对湿度
温度
水蒸气分压力
冷却间
85%～90%
2oC
5.2×102
冻结物冷藏间
95%
-18oC
1.5×102
冻结间
90%
-23oC
1.6×102
常温穿堂
85%
32oC
冷却物冷藏间
90%
0oC
2冷藏库热工计算
2.1冷藏库吨位分配及分间
低温库总冻藏量300吨，分配成三个100吨冷藏间；高温库总冷藏量500吨，分配成二个冷藏间，每个冷藏间的库容为250吨。
2.2冷藏库尺寸计算
2.2.1冷藏间面积的确定
1）冻结间
a．采用搁架式排管直角吹风式冻结方式。
取冻结间的生产能力15吨/天。
如以冻盘规格为600×400×120（mm）,每盘装货按20公斤计，每平方米排管面积可冻结食品60—80公斤，搁架规格：
每间冻结间有二个搁架，每个搁架每层宽1200mm，每层高250~400mm,分9层排管，共用8层装食品。
则有：
（2-6）
式中， L----搁架长度,mm,
G-----每次冻结能力，kg/次，
g-----每盘装货量，在此按20kg/每盘，
2-----1200/600,每层横向装两个冻盘，
2-----2个搁架，
400-----冻盘宽，mm
n-----几层装货.
则有：
＝9375mm,
取冻结间的长度为：
L=10m
b.冻结间宽度计算：
冻结间宽度计算＝ 两个搁架宽度（2400）＋走道（1800）＋搁架离墙距离（400）＝4600mm，取冻结间的宽度为：
L=5m
每间冻结间的净面积F=长×宽=10×5=50m2
C.冻结间高度计算：
顶排管距离库顶1.2m,
高度=0.4+0.4×8+1.2=4.8m,取h=5m。
2）冻结物物冷藏间
冻结物冷藏间设计吨位100吨/间，共3间
根据公式（2-1）得，
根据《冷库设计规范》表3.0.3初步估计其η=0.4，得到V=625。
所以冻结物冷藏间的面积为625/5=125，。
鉴于建筑上对墙间距以1为模数的规定将冷却间的公称体积定为长×宽×高=13×10×5
3）冷却物冷藏间冷藏间
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《冷库设计规范》表3.0.5查得箱装水果（苹果）的密度为ρs=300kg/m3
根据公式（2-1）得，冷却物冷藏间
根据《冷库设计规范》表3.0.3初步估计其η=0.5，V=1667。
所以冷却物冷藏间的面积为1667/5=333.4，取334㎡鉴于建筑上对墙间距以1为模数的规定将冷却间的公称体积定为
长×宽×高=23×15×5
4）预冷间
a）取预冷间的生产能力25吨/天，箱装新鲜水果（苹果）计算密度ρs=300kg/m³。
根据公式（2-1）得，
，η=0.4，得V=250，取其面积250/5=50㎡。
取冷却间长10m,宽6m，高5m。
建筑公称体积V=10×6×5=300m³。
冷却间理论储藏量
b）校核计算
冷却间的冷风机的末端留有1.8m的机械搬运通道，货物沿冷却间气流流动方向堆垛，货堆长5m,宽1.6m，有三条货物堆，货堆之间和货堆与墙体之间的距离为0.3m。
货堆顶部距离库顶1.4m，货堆底部有0.1m的垫木，故货高为3.5m.
冷却间实际储藏量
满足设计要求。
各冷藏间的具体尺寸：
（长度单位：
m）
冷却间
冷却物冷藏间
冻结间
冻结物冷藏间
长
10
23
10
13
宽
5
15
5
10
高
5
5
5
5
面积
50
345
50
130
体积
250
1725
250
650
2.3站台的设置为便于装卸货物，冷库中必须设置月台。
根据《冷库设计规范》GB50072—2001规定：
公称体积大于4500m³
的冷库，公路站台宽度为6～8m；公称体积小于或等于4500
的冷库，公路站台宽度为4～6m。
—般设计取5m。
站台边缘高出站台下地面0.9～1.4m。
—般设计取1.0m。
在本冷库设计中，总的公称体积V=23×15×5×2+16×10×5×3=5940m³。
所以取公路站台宽度7m。
2.4库房围护结构的设计和计算
2.4.1本冷库为装配式冷库，围护结构均采用聚氨酯泡沫塑料。
只需要确定聚氨酯库板厚度δ即可。
以下是冷库地坪的设计说明：
地坪采用地下埋设自然通风管道给地坪保温。
地坪结构及各层参数：
聚氨酯泡沫塑料库板的导热系数λ=0.031w/（㎡·℃）
序
号
结构层
（由上向下）
厚度δ
（m）
导热系数λ（W/m.℃）
热阻R=δ/λ
（㎡.℃/W）
1
200号钢筋混凝土层
0.08
1.5468
0.0517
2
1：
3水泥砂浆
0.02
0.93
0.0215
3
一毡二油防水层
0.005
—
0.0351
4
软木层
0.2
0.0698
2.865
5
二毡三油隔气层
0.01
—
0.056
6
1：
3水泥沙浆找平层
0.02
0.93
0.0215
7
预制混凝土板
0.05
1.5119
0.033
8
表面空气热阻
冷藏间
冻结间
冷却间
an=12
an=12
an=29
0.083
0.125
0.034
9
总热阻∑R
冷藏间
冻结间
冷却间
3.1668
3.2088
3.1178
10
传热系数K=1/∑R
冷藏间
冻结间
冷却间
0.316
0.312
0.321
初步估算：
冷却间及冷却物冷藏间的聚氨酯库板厚度取为δ=100mm；冻结间及冻结物冷藏间的聚氨酯库板厚度取为δ=150mm。
2.4.2确定聚氨酯隔热材料的厚度
1）首先确定温差最大的库板厚度（冻结间的外墙）
（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《冷库设计规范》表4.4.6查得αw=23W/（m2·℃），αn=18W/（m2·℃）。
根据资料[1]B.0.1知：
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。
冻结间的设计温度为-23℃，聚氨酯泡沫塑料D<4，根据资料[1]表B.0.1-1查得温差修正系数a=1.30，则室内外温差a△t=1.3×[32-（-23）]=71.5℃，查表B.0.1-2,面积热流量取10W/㎡,得热阻：
R0=7.15m2·℃/W。
将各个参数代入公式（2-2），得，绝热材料厚度d=0.217m，设计中考虑25%的富裕量，得到d=0.217×1.25=0.27125m，取整得d=280mm。
同样利用此方法计算出冷却间外墙的聚氨酯厚度d=118mm,设计中考虑25%的富裕量，得到d=0.118×1.25=0.1475m，取整得d=150mm；
冷却物冷藏间和冷却物冷藏间的内墙聚氨酯厚度确定：
由冷库设计规范的p69表B.0.2得出总热阻R0=2.00m2·℃/W，计算出聚氨酯厚度d=60mm
其他位置的聚氨酯厚度可以照此选择。
结构层聚氨酯隔热材料厚度计算表表3.6
构层
室外计算温度（℃）
室内设计温度（℃）
室内外温差（℃）
传热系数
（w/㎡.℃）
围护结构总热阻
（㎡·K/w）
隔热材料厚度d（mm）
冻结物冷藏间外墙
32
-18
50
冻结间外墙
32
-18
50
冻结物冷藏间与穿堂的内墙
32
-18
50
冻结间与穿堂相邻的内墙
32
-23
55
冻结间与冻结物冷藏间之间的内墙
-10
-18
8
冷却间外墙
32
2
30
冷却间与穿堂之间的内墙
32
2
30
冷却物冷藏间的外墙
32
0
32
冷却物冷藏间与穿堂之间的内墙
32
0
32
冷却间与冷却物冷藏间内墙
10
0
10
冷却物冷藏间屋面
32
0
46
冻结物冷藏间屋面
32
-23
55
（4）防止外墙结构表面结露的校核计算
根据资料[1]第4.4.7条：
针对温差最大的冻结间进行校核。
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=32℃,td=-23℃，tl=26℃,Rw=0.043m2·℃/W,b=1.2。
代入上式，得Rmin=0.473m2·℃/W2.4.3校核围护结构的蒸汽渗透阻
根据资料[1]4.5.1条：
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。
本冷库是聚氨酯泡沫塑料库板，具有隔汽的作用，根据资料[1]4.5.2条，冻结间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）]；聚氨酯泡沫塑料µ=g/（m·h·Pa）
di—各层材料的厚度[m]，此处di=0.28m
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）。
;；Psn=86.9Pa
所以>1.6×（2949.56-86.9）=4580.256，即符合要求。
2.4.4
3冷库热负荷计算
冷库是一个低温体，其周围环境或进出货作业的热量要流入冷库，冷库内部也有热量的散。
流入冷库的热量可归纳为五种热流量：
Ⅰ围护结构热流量：
由于室内外温差通过围护结构流入冷间的热量
Ⅱ货物热流量：
由货物（包括包装材料和运载工具）在库内降温及其有呼吸作用的货物在库内冷却和贮存时释放出来的热量。
Ⅲ通风换气热流量：
贮存有呼吸作用的货物，其冷间需要通风换气，有操作人员长期停留的冷间需要送如新鲜空气，由这两方面因素带入冷间的热流量。
Ⅳ电动机运转热流量：
由于电动机或其他用电设备带入库房的热量。
Ⅴ操作热流量：
由于照明、开门和操作人员传入冷库的热流量。
这五种热流量组成了冷库的热负荷。
根据计算的目的不同，冷库热负荷有冷却设备热负荷和机械设备热负荷之分。
3.1围护结构热流量计算
通过维护结构的传热量是导热、对流和辐射换热的综合作用。
在维护结构内部各层中的传热主要是导热；在维护结构外表面是空气对流与辐射的综合作用；在维护结构内表面是空气对流换热。
维护结构的传热量可用下式表示：
（4-1）
式中
——围护结构热流量（W）；
——围护结构的传热系数（W/
k）；
——围护结构的传热面积（m2）；
——围护结构外侧的计算温度，℃；
——围护结构内侧的计算温度，℃；
——围护结构两侧温差修正系数；
3.1.1冷库围护结构传热面积
计算
冷库围护结构传热面积
计算表表4.1
计算部位
长（m）
宽（m）
面积（㎡）
冻结间NO.01
北外墙
5.34
10.56
56.3904
南内墙
5.34
10.56
56.3904
西外墙
10.56
5.28
55.7568
东内墙
10
5
50
地坪
5.34
10.56
56.3904
屋面
5.34
10.56
56．3904
冻结物冷藏间NO.02
北外墙
13.06
5.28
68.9568
南内墙
13.06
5.28
68.9568
西内墙
10
5
50
东内墙
10
5
50
地坪
13.06
10.56
137.9136
屋面
13.06
10.56
137.9136
冻结物冷藏间NO.03
北外墙
13.06
5.28
68.9568
南内墙
13.06
5.28
68.9568
西内墙
10
5
50
东内墙
10
5
50
地坪
13.06
10.56
137.9136
屋面
13.06
10.56
137.9136
冻结物冻结间NO.04
北外墙
13.34
5.28
70.4352
南内墙
13.34
5.28
70.4352
西内墙
10
5
50
东外墙
10.56
5.28
55.7568
地坪
13.34
10.56
140.8704
屋面
13.34
10.56
140.8704
冷却间NO.05
北内墙
5.15
5.15
26.5225
南外墙
5.15
5.15
26.5225
西外墙
10.3
5.15
53.045
东内墙
10
5
50
地坪
5.15
10.3
53.045
屋面
5.15
10.3
53.045
冷却物冷藏间NO.06
北内墙
15.18
5.15
78.177
南外墙
15.18
5.15
78.177
西内墙1
10
5
50
西内墙2
13.15
5.15
67.7225
东内墙
23
5
115
地坪
23.3
15.15
352.995
屋面
23.3
15.15
352.995
冷却物冷藏间NO.07
北内墙
15.18
5.15
78.177
南外墙
15.18
5.15
78.177
西内墙
23
5
115
东外墙
23.3
5.15
119.995
地坪
23.3
15.18
353.694
屋面
23.3
15.18
353.694
3.1.2围护结构热流量计算
冷却间空库保温温度10℃；冻结间空库保温温度-10℃。
查《制冷装置设计》表2-8确定a值。
冷间地坪下设有通风加热装置时，其外测温度按照1-2℃计算。
在这里取为2℃。
围护结构热流量计算表表4.2
计算部位
α
-
冻结间NO.01
北外墙
56.3904
0.109
1.3
55
439.48
南内墙
28.1952
0.109
1.3
55
219.74
西外墙
55.7568
0.109
1.3
55
434.541
东内墙
50
0.493
1.00
5
123.25
地坪
56.3904
0.24
0.6
25
203.005
屋面
56．3904
0.109
1.6
55
540.897
1960.9
冻结物冷藏间NO.02
北外墙
68.9568
0.109
1.3
50
488.559
南内墙
68.9568
0.109
1.3
50
488.559
西内墙
50
0.493
1.00
-5
-123.25
东内墙
50
0.493
1.00
0
0
地坪
137.9136
0.24
0.6
20
397.191
屋面
137.9136
0.109
1.6
50
1202.606
2453.665
冻结物冷藏间NO.03
北外墙
68.9568
0.109
1.3
50
488.558
南内墙
68.9568
0.109
1.00
50
375.814
西内墙
50
0.493
1.00
0
0
东内墙
50
0.493
1.00
0
0
地坪
137.9136
0.24
0.6
20
397.191
屋面
137.9136
0.109
1.6
50
1202.606
2464.171
冻结间冷藏间NO.04
北外墙
70.4352
0.109
1.3
50
499.033
南内墙
70.4352
0.109
1.3
50
499.033
西内墙
50
0.493
1.00
0
0
东外墙
55.7568
0.109
1.3
50
395.036
地坪
140.8704
0.24
0.60
20
405.706
屋面
140.8704
0.109
1.6
50
1228.389
3027.2
冷却间NO.05
北外墙
26.5225
0.203
1.00
30
161.522
南外墙
26.5225
0.203
1.00
30
161.522
西外墙
53.045
0.203
1.00
30
323.044
东内墙
50
0.203
1.00
2
20.3
地坪
53.045
0.47
0.60
0
0
屋面
53.045
0.203
1.6
30
516.870
1183.258
冷却物冷藏间NO.06
北内墙
78.177
0.203
1.00
32
507.837
南外墙
78.177
0.203
1.00
32
507.837
西内墙1
50
0.203
1.00
2
20.3
西内墙2
67.7225
0.203
1.00
32
439.925
东内墙
115
0.491
1.00
0
0
地坪
352.995
0.47
0.60
2
199.089
屋面
352.995
0.203
1.6
30
3439.583
5114.573
冷却物冷藏间NO.07
北内墙
78.177
0.203
1.00
32
507.832
南外墙
78.177
0.203
1.0
32
507.837
西内墙
115
0.491
1.00
0
0
东外墙
119.995
0.203
1.0
32
779.487
地坪
353.694
0.47
0.60
2
199.483
屋面
353.694
0.203
1.6
32
3676.153
5670.800
总计
21874.567w
3.2货物热量
根据《制冷装置设计》，货物热流量按下式计算:
式中：
——食品热量（W）
——包装材料和运输工具热量（W）
——货物冷却时的呼吸热量（W）
——货物冷藏时的呼吸热量（W）
——冷间每日进货量（kg）
（1）冷却间、冻结间按设计冷加工能力计算。
（2）存放果蔬的冷却物冷藏问，不应大于该问计算吨位10％
（3）有从外库调入货物的冷库，其冻结物冷藏问每问每日进量可按该问计算吨位的5％～15％计算
、
——货物进入冷间出示温度及终止降温时的含热量（KJ/kg），见表2-10
T——货物冷却时间。
对冷藏间取24h，冻结间取设计冷加工时间。
B——货物包装材料或运输工具重量系数见表2-11
——包装材料或运载工具的比热容
、
——包装材料或运载工具进入冷间时及在冷间终止降温时的温度
、
——货物冷却初始温度时及终止温度时的呼吸热量（W/kg）,
——冷却物冷藏间的冷藏量
1/3.6——1KJ/h换成W的数值。
3.2.1食品热量
a）预冷间的食品热量
本冷库对于苹果的预冷，
进货量为预冷间的加工能力25t/天。
根据制冷装置设计的P74和表2-16得知苹果的生产旺月的修正系数，。
苹果的进货温度=32×=26.56℃。
则,由于表格内食品没有考虑到含水量等因素，取值应附加10%，所以,苹果在预冷间终止时的温度,则
34565.97w
b）冻结间的食品热量
本冷库设计为无外库调入，则每日进货量为15t,由《冷库制冷设计手册》知未冷却猪肉进货温度，，出库温度，查《制冷装置设计》表2-10得
70079.16w
c）冷却物冷藏间的食品热量
同上，由《冷库制冷设计手册》P185，查得存放果蔬的冷却物冷藏间每日进货量按照不大于8%计算，取6%，得到进库温度，；终止温度，；冷藏间
1451.39w
d）冻结物
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