-目录一、设计条件...................................................................................... - 1 -(一)制冷工艺条件 ........................................................................... - 1 -(二)设计背景： .............................................................................. - 1 - 二、库容量计算................................................................................... - 2 -(一)急冻间.................................................................................... - 2 -(二)低温冷藏间 .............................................................................. - 2 -三、围护结构传热系数计算 ..................................................................... - 3 -(一)外墙 ...................................................................................... - 3 -(二)地坪 ...................................................................................... - 4 -(三)屋顶 ...................................................................................... - 4 -(三)冷藏间墙................................................................................. - 5 -(四)急冻间墙................................................................................. - 5 -(五)急冻间走道外墙......................................................................... - 6 -(六) 冷藏间走道外墙 ....................................................................... - 6 - 四、冷耗量的计算 ................................................................................ - 6 -(一)冷库围护结构传热面引起的冷耗量Q1 ............................................... - 6 -(二)食品冷加工的耗冷量Q2................................................................ - 9 -(三)库通风换气热量Q3的计算........................................................... - 10 -(四)电动机运转热量Q4的计算........................................................... - 10 -(五)操作热量Q5的计算................................................................... - 11 -(六)总耗冷量............................................................................... - 12 - 五、冷却设备的选型计算 ...................................................................... - 13 -(一)冻结物冷藏间 ......................................................................... - 13 -(二)冻结间.................................................................................. - 14 -(三)流化床.................................................................................. - 14 - 六、制冷压缩机的选择计算 ................................................................... - 15 -(一)计算条件............................................................................... - 15 -(二)制冷压缩机的选择 .................................................................... - 15 - 七．辅助设备的选择计算 ...................................................................... - 17 -(一)冷凝器.................................................................................. - 17 -(二)油分离器： ............................................................................ - 18 -(三)高压贮液器 ............................................................................ - 19 -(四)氟泵的选型计算....................................................................... - 19 -(五)低压循环桶的选型计算............................................................... - 20 -(六)热虹吸罐的选型计算 ................................................................. - 21 - 八．管径的确定................................................................................. - 22 -(一)回气管.................................................................................. - 22 -(二)吸入管.................................................................................. - 22 -(三)排气管.................................................................................. - 23 -(四)冷凝器至贮液桶....................................................................... - 23 - 六、制冷设备和管道的隔热厚度确定 ........................................................ - 23 - 个人总结 ......................................................................................... - 24 - 参考文献 ......................................................................................... - 25 -徐闻某小型食品加工厂制冷工艺设计计算说明书一、设计条件(一)制冷工艺条件(1)拟在徐闻建设一小型食品加工厂，该工厂以加工菠萝为主，拟建设一个速冻间，以冻结盘装菠萝块，装菠萝的塑料盘尺寸为600*400*60，搁架每一层叠放2层塑料盘，以冻结块状菠萝为主(2)对于颗粒状的菠萝丁，要求用流化床冻结设备，生产能力为2000KG/小时，该冻结设备在-35℃/+35℃工况条件下的制冷量为320KW，该设备放置在冷库外的加工车间.(3)冷库结构见附件图纸所示，要求采用排管作为冷却设备，要求温度为-18℃库温.(二)设计背景：因市徐闻与临近，所以室外气象参数取作计算依据.(1)地理位置：省(2)台站位置：北纬20.030 东经110.350(3)夏季大气压：1002.40 kPa(4)夏季室外计算干球温度：34.50 ℃夏季空调日平均：29.90 ℃夏季计算日较差：8.80℃(5)夏季室外湿球温度：27.90 ℃(6)夏季室外平均风速：2.80 m/s(7)该系统采用氟利昂作制冷剂，用作油冷却通过虹吸管系统完成，压缩机吸气过热温度为10℃，过冷温度为10℃.二、库容量计算(一)急冻间急冻间设两排搁架，每排搁架12格，每格两层，每层两列，每列26个塑料盘，每个塑料盘能装菠萝块10kg.急冻库容量G J1=2×12×2×2×26×10/1000＝24.96吨冻结时间为8h，进出货时间2h，一天加工两次，急冻间日生产能力为49.92吨.(二)低温冷藏间1、1#冷藏间库净面积：A=25.26×7.27-1.1×0.18×8-0.18×0.18×4=181.93㎡库净高：H=4.5㎡公称容积：V=181.93×4.5=818.7m3货物计算密度：ρ=230㎏/ m3容积利用系数：η=0.4冷藏吨位：G L1=818.7×230×0.4/1000=75.3吨2、2#冷藏间与1#冷藏间相同，冷藏吨位：G L2=18.7×230×0.4/1000=75.3吨3、3#冷藏间库净面积：A=12.26×9.94-1.1×0.18×4-0.18×0.18×4=120.94㎡库净高：H=4.5㎡公称容积：V=120.94×4.5=544.23m3货物计算密度：ρ=230㎏/ m3容积利用系数：η=0.4冷藏吨位：G L3=544.23×230×0.4/1000=50.1吨冷藏间总容量G= G L1+ G L2+ G L3=75.3+75.3+50.1=200.7吨三、围护结构传热系数计算主要计算外墙、墙、屋顶和地坪的传热系数.(一)外墙(二)地坪(三)屋顶(三)冷藏间墙(四)急冻间墙(五)急冻间走道外墙(六) 冷藏间走道外墙四、冷耗量的计算(一)冷库围护结构传热面引起的冷耗量Q1按计算围护结构传热面积的原则计算各库房围护结构的传热面积，然后计算耗冷量.计算公式：Q1=K.A.a.(t W－t n)传热面积A的计算各库房围护结构传热量Q2的计算根据围护结构热阻，计算外墙热惰性指标D=∑R n S n=0.021×10.35+0.295×9.65+0.021×10.35+6.545×0.28+0.032×10.35=5.447>4查围护结构两侧温差修正系数a:(二)食品冷加工的耗冷量Q 2冷藏间进货温度等于库温，所以冷藏间食品加工耗冷量为零.冻结间冻结能力为29.12吨/次，每日两冻，日冻结能力为58.24吨.冻结食品为加工菠萝.每间最大进货量为29.12吨/次，食品进库前的温度为29.9℃，经冷藏6小时后达－18℃.G ＝29120公斤/次，T ＝6小时食品在储存前后的含热量：h1=353.76kJ/kg,h2=6.7kJ/kg t 1=32℃,t 2=-18℃,B=0.25,Cb=1.59122()124960(385.1 6.7)/8327946.673.6 3.6aG W Th h Q -==⨯⨯-= 122()1291200.25(29.918) 1.59/625669.083.6 3.6bbGB W Tt t C Q-==⨯⨯⨯+⨯=222467888.3025669.08353615.75353.626abW KW Q QQ =+=+==(三)库通风换气热量Q 3的计算1#冷藏间和2#冷藏间操作人数各为4人，3#冷藏间为3人.冷间空气焓值ρn =1.384kg/m3，冷间空气焓值hn=-16.2kJ/kg,室外空气焓值hw=99.65 kJ/kg. 1、1#冷藏间：h W =99.65kJ/kg,h W =-16.2kJ/kg,n=4,V=937.173m ,31.384/n kg m ρ= Q 3=Q 3a =6.316.3)(=-TnV G nn w h h ρ×(99.65+16.2)×4×937.17× 1.384/24=6956.60W=6.96KW 2、2#冷藏间：其Q 3与1#冷藏间相同，为6.96KW.3、3#冷藏间：h W =99.65kJ/kg,h W =-16.2kJ/kg,n=4,V=624.783m ,31.384/n kg m ρ= Q 3=Q 3a =6.316.3)(=-TnV G nn w h h ρ×(99.65+16.2)×4×624.78× 1.384/24=4637.37W=4.64KW4、急冻间不计算库通风换气热量Q 3.(四)电动机运转热量Q 4的计算1、低温冷藏间采用光滑顶排管，故无电动机运转热量Q 4.2、冻结间采用搁架排管，按每吨配风1000m 3/(T ·h),选用FT35LN03.55-2型号轴流式风机5台,其中单台风量为6235m 3/h ，计算电动机功率为:∑P=1.1×5=5.5KW,ζ=1,ρ=1Q 4=1000∑P ζρ=1000×5.5×1×1=5500W=5.5KW(五)操作热量Q 5的计算1、低温冷藏间 (1)1#冷藏库：A=208.26㎡，V=937.17m 3，q d =2W/㎡, h W =99.65kJ/kg,h W =-16.2kJ/kg ，M=0.5,31.384/n kg m ρ=,n r =2,q r =419W/人 ,n=2，n n =4. Q 5a = Aq d =208.26×2=416.52WQ 5b =Vn(h w -h n )M ρ/24/3600=937.17×2×(99.65+16.2)×0.5×1.384/24/3.6=1739.15 WQ 5c =3 n n q r /24=3×4×419/24=209.5 WQ 5= Q 5a ＋Q 5b ＋Q 5c =416.52＋1739.15＋209.5=2365.17 W(2)2#冷藏库同1#冷藏库，其Q 5=2365.17 W (3)3#冷藏库:A=138.84㎡，V=624.78m 3，q d =2W/㎡, h W =99.65kJ/kg,h W =-16.2kJ/kg ，M=0.5,31.384/n kg m ρ=,q r =419W/人 ,n=2.4，n n =3. Q 5a = Aq d =138.84×2=277.68WQ 5b =Vn(h w -h n )M ρ/24/3600=624.78×2.4×(99.65+16.2)×0.5×1.384/24/3.6=1391.32 WQ 5c =3 n n q r /24=3×3×419/24=157.125 WQ 5= Q 5a ＋Q 5b ＋Q 5c =277.68＋1391.32＋157.125=1826.13W2、冻结间不计算Q 5的热量.(六)总耗冷量1.库房冷却设备负荷计算Q q=Q1＋PQ2＋Q3+Q4＋Q5(1)低温冷藏间：P=1(2)冻结间：P=1.3(3)高温冷藏间：P=1Qq汇总表2、冷间机械负荷计算冷间机械负荷分别根据不同蒸发温度计算.(1)急冻间自用一个－33℃蒸发温度.Q j=(n1∑Q1＋n2∑Q2＋n3∑Q3＋n4∑Q4＋n5∑Q5)Rn1=1,n2=0.6,n3=0,n4=0.5,n5=0,R=1.07Q j汇总表(2)冻结物冷藏间采用－28℃蒸发温度:Q j=(n1∑Q1＋n2∑Q2＋n3∑Q3＋n4∑Q4＋n5∑Q5)Rn1=1,n2=0,n3=0.8,n4=0,n5=0.5,R=1.07Q j汇总表五、冷却设备的选型计算(一)冻结物冷藏间冻结物冷藏间制冷量比较小，负荷变化小，采用直接供液方式.采用光滑U型直式顶排管,管径采用D38无缝钢管.查资料得氨光滑U型顶排管K’为6.98，氟利昂按其85%计算，顶排管面积的计算:A=Q q/(K△t) K=K’C1C2C3=5.933W/m2℃, △t =10℃(1)1#冷藏库A=13090.568/5.933/10=220.64㎡(2)2#冷藏库A=13090.568/5.933/10=220.64㎡(3)3#冷藏库A=9206.907/5.933/10=155.182、无缝钢管长度L采用φ38×2.5㎜无缝钢管,每米长的面积为0.119m2/m(1)1#冷藏库需用钢管长度:L1=220.64/0.119=1854.117m(2)2#冷藏库需用钢管长度:L2=98.69/0.119=1854.117m(3)3#冷藏库需用钢管长度:L3=115.247/0.119=1304.045m3、U型排管的制作详见顶排管制作图(略)(二)冻结间冻结间耗冷量较大，采用单一冷却方式难以达要求，采用搁架排管加冷风机的形式，吊顶两端留有300mm缝隙,两侧紧贴墙面,冷风从一端被风吹进,从另一端吹出,使库冷风循环流动.(1)采用无缝钢管排管，其所需要冷却面积A:△t =10℃,K=23.3W/m2℃排管取直径57mm，厚度为3.5mm的无缝钢管，中心距取80mm，每格排管数N=1200/80=15排管总面积A=0.17898×10.5×12×15×2=676.544m2排管制冷量Qp=KA△t=23.3×676.544×10=126107.9W=157634.8KW搁架排管的制作详见搁架排管制作图.(2)选用DJ吊顶低温型冷风机，在冻结间工况下换热系数为21.375W/( m2℃).风机所承担制冷量Qf=Qq-Qp=466704.2-157634.8=309069.3W风机换热面积F=Qf/K/△t=309069.3/21.375/10=1445.938m2选用KLJ-300型号冷风机5台.(三)流化床流化床总制冷量为320KW，冷风机换热系数为21.375W/( m2℃)，在隧道均布六台冷风机.单台冷风换热面积F=Q/K△t=320000/21.375/17=880.63m2 选用KLJ-150型号冷风机6台.六、制冷压缩机的选择计算整个库房的耗冷量计算完毕后,可按机器总负荷Q j进行制冷压缩机的选择，考虑系统的经济性，选用R22制冷剂.(一)计算条件该冷库为单层冷库，为提高制冷效率，节省经济费用，选用蒸发式冷凝器.徐闻的夏季室外湿球温度：27.90 ℃，所以可以确定冷凝温度为:t k=ts＋4=34.9℃冷库拟选用比泽尔公司的带经济器的螺杆压缩机，利用其压缩机选型软件进行选型，根据排气温度和制冷系数来校核选型.(二)制冷压缩机的选择1、冷藏间系统：选用比泽尔HSN5343-20-40P带经济器压缩机:可见，排气温度为117.3度，小于150度，压缩机选型负荷要求.2、冻结间系统：选用比泽尔HSN8591-160-40P两台、HSN8571-125-40P一台，技术参数如下：机组总制冷量Q=2×152.1+123.8=428KW，总冷凝容量Qq=2×205+163.3=573.3KW，同样，排气温度127.6℃<150℃，符合要求.3、流化床冻结设备压缩机：机组总制冷量Q=3×110.8=332.4，大于设备冷负荷，总冷凝容量Qq=3×152.1=456.3KW，排气温度125.3℃<150℃，符合要求.七．辅助设备的选择计算(一)冷凝器冷凝器拟选用维克德利的ZNL系列蒸发式冷凝器.1、冷藏间系统冷凝符合Q1=41.5KW,冷凝温度为34.9℃，湿球温度为27.9℃，ZNL排热量修正系数表标准排热量Q=41.5*2.11=87.565KW根据ZNL蒸发式冷凝器参数表，选型ZNL-130，型号排热量风量(m3/h) 风机功率(KW) 流量(m3/h) 水泵功率(KW) ZNL-13130KW 20000 2.2 32.5 1.52、冻结间系统冷凝器负荷：Q q=573.3KW,冷凝温度为34.9℃，湿球温度为27.9℃标准排热量Q=573.3×2.11=1209.663KW型号排热量风量(m3/h) 风机功率(KW) 流量(m3/h) 水泵功率(KW) ZNL-1300 1300KW 3×400003×3130 5.53、流化床系统冷凝器总负荷：Q q=456.3KW，冷凝温度为34.9℃，湿球温度为27.9℃，标准排热量Q=456.3×2.11=962.79KW(二)油分离器：各系统均选用洗涤时油分离器，油分气体流速去0.6m/s.1、冻结物冷藏间系统：压缩机排气量Qv=84m3/h===d0.222m选用YF-40型油分离器1台2、冻结间系统：压缩机并联机组的总排气量Qv=2×535+410=1480 m3/h===d0.934m选用YF-200型油分离器1台.3、流化床系统：压缩机并联机组的总排气量Qv=3×410=1230 m3/h===d0.85m选用YF-200型油分离器1台(三)高压贮液器1、冻结物冷藏间系统：ν=0.86729 L/㎏,φ=1,β=0.7,∑=h kg G /96.7843za V /10000.872m Gv ϕβ==∑ 选用PYA-1.0型高压贮液器1台 2、冻结间系统：ν=0.86729 L/㎏,φ=1.2,β=0.7,9715/G kg h =∑3za V /100014.44m Gv ϕβ==∑ 选用PYA-5.0型高压贮液器3台. 3、流化床系统：ν=0.86729 L/㎏,φ=1.2,β=0.7,7644/G kg h =∑3za V /100011.36m Gv ϕβ==∑选用PYA-5.0型高压贮液器2台，PYA-2.0型高压贮液器1台.(四)氟泵的选型计算1.冻结间系统n=6,q z =2804×2+2178=7786kg/h,V /=0.000721 m 3/kg. q v =n x q z v z =6×7786×0.000721=33.70m 3/h选用久涌泵阀的IHF65-50-125-35型氟泵1台，备用1台，共2台，其流量为35 m 3/h ，扬程16m ，电机功率3KW. 2.流化床系统n=6,q z =1987×3=5961kg/h,V /=0.000717m 3/kgq v=n x q z v z=6×5961×0.000717=25.64m3/h选用久涌泵阀的IHF65-50-125-25型氟泵1台，备用1台，共2台，其流量为25 m3/h，扬程20m，电机功率3KW.(五)低压循环桶的选型计算1、冻结间系统：(1)低压循环直径桶的选型计算：q vs=1480,ω=0.5m/s, 1=ξ, n=1d=0.0188nvωξλ/=1.02m(2)低压循环桶容积的计算:本设计采用立式低压循贮液桶,采用下进上出式供液.容积计算如下：①搁架排管容积:Vg=3.14×(0.038-0.005) 2/4×15×12×2=3.23m3②冷风机容积：查找厂家资料得，单台冷风机管容积为0.142 m3，三台为:Vg=3×0.142=0.426 m3③回气管容积:回气管选φ133×4.0,共长约50米,每米容积为0.012266 m3Vh=50×0.012266 =0.613281m3冷藏间制冷量较大，负荷变化较大，取bτ=0.2h ，V b=33.7 m3 /hVd =(0.2V+0.6Vh+bτV b)/0.7=11.2 m3选用ZDX-10L-型低压循环桶一台.2、流化床系统(1)低压循环直径桶的选型计算：q vs=1230,ω=0.5m/s, 1=ξ, n=1d=0.0188nvωξλ/=0.932m(2)低压循环桶容积的计算:采用下进上出式供液系统①冷风机的容积：KLJ-150系列冷风机冷风机管容积为0.076 m3，六台为0.456 m3②回气管容积:回气管φ108×4.0，共长约50米，每米容积为0.00785 m3 50×0.00785=0.3925 m3③bτ=0.2h ，V b=25.637m3 /hVd =(0.2V+0.6Vh+bτq)/0.7=7.79 m3选用ZDX-10L型低压循环桶1台.(六)热虹吸罐的选型计算1、：冷藏间系统由压缩机选型数据可知，冷藏间系统油冷负荷为6，,52KW，选用φ203×1829（直径×高）型热虹吸罐一个。