【文章內(nèi)容簡介】 房間數(shù)有關(guān)，查《冷庫設(shè)計規(guī)范》：凍結(jié)間凍結(jié)物冷藏間的n5= 。匯總?cè)缦拢罕?11：各冷間機械負(fù)荷Qj匯總蒸發(fā)溫度（℃）冷間名稱Rn1Q1n2Q2n3Q3n4Q4n5Q5Qj（w）33凍結(jié)間14235030凍結(jié)物冷藏間第3章 制冷系統(tǒng)方案的確定和經(jīng)濟技術(shù)分析制冷系統(tǒng)方案是設(shè)計單位依據(jù)設(shè)計任務(wù)書而提出的初步設(shè)想，是一個關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。冷庫的制冷裝置使用效果的好壞都與所選擇制冷方案有著密切的關(guān)系。若制冷方案確定不當(dāng)，會給冷庫的建設(shè)造成損失和操作管理不便。因此在確定方案時，應(yīng)從先進，實用，發(fā)展，經(jīng)濟等方面出發(fā)，同時考慮幾個不同的方案進行比較，權(quán)衡利弊，選擇最佳的設(shè)計方案。制冷系統(tǒng)方案的設(shè)計包括制冷系統(tǒng)中制冷劑的選擇，蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、壓縮機吸氣溫度等的選擇計算。 制冷系統(tǒng)方案的依據(jù)、原則及內(nèi)容 確定制冷系統(tǒng)方案的依據(jù) 。本設(shè)計中的凍結(jié)間用于凍結(jié)魚蝦，凍結(jié)物冷藏間用于冷藏凍結(jié)的魚蝦。：要符合食品冷加工工藝要求，確保凍結(jié)食品質(zhì)量。，水溫，水量。，室外空氣的溫度、濕度。 制冷系統(tǒng)方案的原則，保證質(zhì)量，降低干耗；，又要有安全保障；，新設(shè)備，新技術(shù)，新工藝，應(yīng)優(yōu)先選用自動控制方案；，綜合比較初置費用和運轉(zhuǎn)費用；。 制冷系統(tǒng)方案的主要內(nèi)容；；；；；；。 確定制冷系統(tǒng)方案 確定制冷劑制冷劑又稱制冷工質(zhì)，是制冷循環(huán)的工作介質(zhì)，利用制冷劑的相變來傳遞熱量，既制冷劑在蒸發(fā)器中汽化時吸熱，在冷凝器中凝結(jié)時放熱。當(dāng)前能用作制冷劑的物質(zhì)有80多種，最常用的是氨、氟利昂類、水和少數(shù)碳氫化合物等。 a) 氨（R717）的特性 1．氨（R71NH3）是中溫制冷劑之一，℃，使用范圍是+5℃到70℃，當(dāng)冷卻水溫度高達30℃時。 2．氨的臨界溫度較高（tkr=132℃）。氨的汽化潛熱大，在大氣壓力下為1164KJ/Kg，單位容積制冷量也大，氨壓縮機的尺寸可以較小。 3．純氨對潤滑油無不良影響，但有水分時，會降低冷凍油的潤滑作用。 4．純氨對鋼鐵無腐蝕作用，但當(dāng)氨中含有水分時將腐蝕銅和銅合金（磷青銅除外），故在氨制冷系統(tǒng)中對管道及閥件均不采用銅和銅合金。 5．氨的蒸氣無色，有強烈的刺激臭味。氨對人體有較大的毒性，當(dāng)氨液飛濺到皮膚上時會引起凍傷。%～%時可引起爆炸。 6．氨在常溫下不易燃燒，但加熱至350℃時，則分解為氮和氫氣，氫氣于空氣中的氧氣混合后會發(fā)生爆炸。 b) 氟利昂的特性 1．氟利昂是一種透明、無味、無毒、不易燃燒、爆炸和化學(xué)性穩(wěn)定的制冷劑。不同的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)的氟利昂制冷劑熱力性質(zhì)相差很大，可適用于高溫、中溫和低溫制冷機，以適應(yīng)不同制冷溫度的要求。 2．氟利昂對水的溶解度小，制冷裝置中進入水分后會產(chǎn)生酸性物質(zhì)，并容易造成低溫系統(tǒng)的“冰堵”，堵塞節(jié)流閥或管道。另外避免氟利昂與天然橡膠起作用，其裝置應(yīng)采用丁晴橡膠作墊片或密封圈。 3．常用的氟利昂制冷劑有R1R2R502及R134a。 4．氟利昂12（CF2CL2，R12）：是氟利昂制冷劑中應(yīng)用較多的一種，主要在中、小型食品庫、家用電冰箱以及水路冷藏運輸?shù)戎评溲b置中得到廣泛采用。R12具有較好的熱力學(xué)性能，冷藏壓力較低，采用風(fēng)冷或自然冷卻，～。R12的標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度為29℃，屬中溫制冷劑，用于中、小型活塞式壓縮機，可獲得70℃的低溫。而對大型離心式壓縮機可獲得80℃的低溫。近年來電冰箱的代替冷媒為R134a。 5．氟利昂22（CHF2CL，R22）：是氟利昂制冷劑中應(yīng)用較多的一種，主要在家用空調(diào)和低溫冰箱中采用。R22的熱力學(xué)性能與氨相近?！?。R22不燃、不爆，使用中比氨安全可靠。R22的單位容積比R12約高60%，其低溫時單位容積制冷量和飽和壓力均高于R12和氨。近年來對大型空調(diào)冷水機組的冷媒大都采用R134a來代替。 6．氟利昂502（R502）：R502是由R1%%的百分比混合而成的共沸溶液。R502與R11R22相比具有更好的熱力學(xué)性能，更適用于低溫。℃，正常工作壓力與R22相近。在相同的工況下的單位容積制冷量比R22大，但排氣溫度卻比R22低。R502用于全封閉、半封閉或某些中、小制冷裝置，其蒸發(fā)溫度可低達55℃。R502在冷藏柜中使用較多。 7．氟利昂134a（C2H2F4，R134a）：是一種較新型的制冷劑，℃。它的主要熱力學(xué)性質(zhì)與R12相似，不會破壞空氣中的臭氧層，是近年來鼓吹的環(huán)保冷媒，但會造成溫室效應(yīng)。是比較理想的R12替代制冷劑。 8．氟利昂與水的關(guān)系：氟利昂和水幾乎完全相互不溶解，對水分的溶解度極小。從低溫側(cè)進入裝置的水分呈水蒸氣狀態(tài)，它和氟利昂蒸氣一起被壓縮而進入冷凝器，再冷凝成液態(tài)水，水以液滴狀混于氟利昂液體中，在膨脹閥處因低溫而凍結(jié)成冰，堵塞閥門，使制冷裝置不能正常工作。水分還能使氟利昂發(fā)生水解而產(chǎn)生酸，使制冷系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生“鍍銅”現(xiàn)象。 9．氟利昂與潤滑油的關(guān)系：一般是易溶于冷凍油的，但在高溫時，氟利昂就會從冷凍油內(nèi)分解出來。所以在大型冷水機組中的油箱里都有加熱器，保持在一定的溫度來防止氟利昂的溶解。由于冷藏庫制冷系統(tǒng)制冷量較大，從經(jīng)濟上考慮，并結(jié)合國內(nèi)大中型冷庫的設(shè)計經(jīng)驗，應(yīng)該以氨（R717）作為工質(zhì)。并且按照《冷庫設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定，大中型冷庫應(yīng)該采用氨做制冷劑。再結(jié)合氨的特性考慮，本設(shè)計采用氨做制冷劑。 確定制冷系統(tǒng)蒸發(fā)溫度回路各種食品的冷加工工藝，對庫房空氣溫度的要求不盡相同，而庫房空氣溫度及相對濕度與制冷劑的蒸發(fā)溫度是有密切關(guān)系的。如果庫房空氣溫度與制冷劑的蒸發(fā)溫度相差過大，庫內(nèi)相對濕度就可能偏低，食品的干縮消耗將增大，因而對食品的品質(zhì)指標(biāo)造成不良影響。在同一冷庫中，同時對多種食品進行冷加工，加入所要求的庫房溫度及相對濕度各不相同，就會使制冷系統(tǒng)復(fù)雜化，不論在技術(shù)上、經(jīng)濟上和管理上都是不可取的。在自動控制設(shè)備日趨完善的今天，可以通過自動控制元件對蒸發(fā)溫度進行控制，在某種程度上能使得在同一制冷系統(tǒng)中有幾個不同的蒸發(fā)溫度同時工作，獲得不同的庫房溫度和相對濕度。在考慮劃分蒸發(fā)溫度系統(tǒng)時，首先應(yīng)當(dāng)遵循的主要原則是保證食品冷加工的質(zhì)量，生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品；在預(yù)期的冷藏期內(nèi)，貯存食品的品質(zhì)指標(biāo)符合要求；其次是簡化制冷系統(tǒng)，降低經(jīng)營管理費用。對不同類型的冷庫的蒸發(fā)溫度應(yīng)遵循以下原則：(1) 1000噸以上的冷藏庫：不超過三個蒸發(fā)溫度；(2) 1000噸以下的冷藏庫：允許采用兩個蒸發(fā)溫度。本冷庫系統(tǒng)劃分為兩個蒸發(fā)回路：33℃回路和30℃回路。33℃回路為凍結(jié)間，選用螺桿式壓縮機組，設(shè)計室溫為23℃，用冷風(fēng)機冷卻；30℃回路為凍結(jié)物冷藏間，選用螺桿式壓縮機，用U型頂排管冷卻。 確定制冷壓縮機級數(shù)壓縮機級數(shù)確定與蒸發(fā)溫度和冷凝溫度所對應(yīng)的蒸發(fā)壓力和冷凝壓力之比有關(guān)。而蒸發(fā)溫度的確定與所需制冷溫度、被冷卻介質(zhì)種類及蒸發(fā)器型式有關(guān)。根據(jù)《實用制冷工程設(shè)計手冊》中表33可知，冷庫或環(huán)境試驗裝置用的冷卻排管或冷風(fēng)機的蒸發(fā)溫度用下面公式來確定 ℃ （31） 式中：——庫房溫度，℃； ——庫房溫度與蒸發(fā)溫度之差，冷風(fēng)機=7～10 ℃，本冷庫=10℃；根據(jù)凍結(jié)間和凍結(jié)物冷藏間庫房設(shè)計溫度不同，各間蒸發(fā)溫度如下：凍結(jié)間： ℃凍結(jié)物冷藏間：℃冷凝溫度與所在地區(qū)的水文地質(zhì)、氣象條件及冷卻介質(zhì)種類、冷凝器的型式有關(guān)。同時，受制冷壓縮機極限使用條件的限制，不能超過規(guī)定的最高冷凝溫度值。另外，在設(shè)計時，應(yīng)留有1～2℃的富裕量。根據(jù)《實用制冷工程設(shè)計手冊》表32可知，冷凝溫度為： ℃ （32）式中：——冷卻水進口溫度，℃，按當(dāng)?shù)乩鋮s水源溫度計算，但不能超過33℃； ——冷卻水出口溫度，℃；冷卻水溫升（）對于立式殼管式冷凝器、淋激式冷凝器一般取2～3℃，對臥式殼管式冷凝器、套管式冷凝器、組合式冷凝器取3～5℃ ——冷凝器中平均傳熱溫差，℃。取4～7℃；故＝℃。對于凍結(jié)間，蒸發(fā)溫度為33℃，據(jù)《制冷技術(shù)及其應(yīng)用》，冷凝溫度為36℃。，由《制冷技術(shù)及其應(yīng)用》中可知壓縮比大于8時采用雙級壓縮循環(huán)。對于凍結(jié)物冷藏間，蒸發(fā)溫度為30℃， kPa。，所以也采用雙級壓縮循環(huán)。雙級制冷壓縮循環(huán)的原理為：從蒸發(fā)器出來的蒸汽經(jīng)回?zé)崞骱蟊坏蛪簤嚎s機吸入，壓縮到中間壓力并與中間冷卻器出來的干飽和蒸汽在管路中進行混合，使從低壓級壓縮機排出的過熱蒸汽被冷卻后再進入高壓級壓縮機，經(jīng)壓縮到冷凝壓力并進入冷凝器，冷凝后的高壓制冷劑液體進入了中間冷卻器的蛇形盤管進行再冷卻，然后進入回?zé)崞髋c從蒸發(fā)器出來的低溫低壓蒸汽進行熱交換，使從中間冷卻器蛇形盤管中出來的過冷液體再一次得到冷卻，最后經(jīng)膨脹閥進入蒸發(fā)器吸熱蒸發(fā)。 冷間冷卻方式的確定按照蒸發(fā)管裝置的方式,冷間的冷卻方式可分直接冷卻和間接冷卻兩種。本冷庫冷間的冷卻方式采用直接冷卻方式。 確定供液方式在直接冷卻系統(tǒng)中，供液方式分為直接膨脹供液、重力供液和氨泵供液三種。（1）直接膨脹供液它是借冷凝壓力與蒸發(fā)壓力之差經(jīng)節(jié)流閥，直接向冷分配裝置供液。其特點是系統(tǒng)簡單；但因無分離裝置，節(jié)流后的制冷劑是兩相流，影響傳熱效能。（2）重力供液系統(tǒng)它是借低壓氨液本身的重力進行供液。氨液在蒸發(fā)器中被汽化后，再進入氨液分離器，將其中的液滴分離出去，重新進入壓縮機。為了滿足供液所需的靜液柱，～2米。重力供液制冷系統(tǒng)的優(yōu)點：①利用氨液分離器將節(jié)流生成的閃發(fā)氣體分離出來，有利于提高冷分配設(shè)備的傳熱效能。②同一蒸發(fā)溫度的冷分配設(shè)備可以使用一個膨脹閥和氨液分離器，節(jié)省膨脹閥。③供液中有氨液分離器的緩沖作用，因而容易實現(xiàn)正常工況的操作調(diào)節(jié)。重力供液制冷系統(tǒng)的缺點：①氨液在較小壓差下流動，放熱系數(shù)小，蒸發(fā)器的換熱強度較低。②用一個氨液分離器向多個同層庫房供液時，因為冷卻設(shè)備阻力較大，制冷劑有再汽化的可能，如供液管路長短不一，供液不均。③在熱負(fù)荷變化較大或供液距離較長時，還需要在機房內(nèi)設(shè)氨液分離器。目前，我國不少中小型冷藏庫仍采用這種供液方式。（3）氨泵供液方式這種供液系統(tǒng)是利用氨泵向蒸發(fā)器輸送低溫（低壓）氨液。其組成與工作過程與重力供液方式基本相同高壓氨液經(jīng)節(jié)流后進入低壓循環(huán)桶，在循環(huán)桶內(nèi)將閃發(fā)氣體和液體分離，氣液體被氨泵吸入后送入蒸發(fā)器，蒸發(fā)器中產(chǎn)生的蒸汽和蒸發(fā)的氨液一起回到低壓循環(huán)桶再次被分離。氨泵供液系統(tǒng)的優(yōu)點是：①依靠氨泵的機械作用輸液，進液壓力較高，即使暫時配液不均，仍保證結(jié)霜均勻。②氨液在蒸發(fā)排管內(nèi)被迫流動，且循環(huán)量大，傳熱效果好，不易積油，不產(chǎn)生過熱，蒸發(fā)溫度穩(wěn)定，不易擊缸。③操作簡單，便于集中控制實現(xiàn)系統(tǒng)的自動化。其缺點是設(shè)備費用動力消耗較高，大中型冷藏庫采用這種供液方式。 冷庫供冷方式的確定：冷庫的供冷方式一般有兩種形式：集中式供冷和分散式供冷。中小型冷庫，制冷工質(zhì)為氟利昂的，一般采用分散式供冷，而制冷工質(zhì)為氨的大中型冷庫則采用集中式系統(tǒng)。本冷庫則采用集中式供冷方式。 冷間冷卻設(shè)備融霜方式的確定 當(dāng)庫內(nèi)冷卻設(shè)備使用一段時間以后，管壁外表面就會有霜層出現(xiàn)。當(dāng)霜層厚度達到與管壁厚度相同時，霜層的熱阻要比鋼管的熱阻大很多。這樣就會直接影響到冷卻設(shè)備傳熱。尤其是冷風(fēng)機的肋片管，當(dāng)結(jié)有霜層時，不但熱阻增大，而且空氣的流動阻力也增加，嚴(yán)重時會導(dǎo)致無風(fēng)送出。因此，必須定期及時地將冷卻排管表面的霜層除掉。 1．熱氨融霜。它是利用壓縮機排出的具有較高溫度的過熱氨蒸氣，經(jīng)過油分離器后，進入蒸發(fā)器排管內(nèi)加熱，以融化管壁表面的霜層。當(dāng)油分離器設(shè)在室外，離機房較遠時，可在機房內(nèi)另設(shè)專供融霜用的油分離器，保證在冬季融霜所需的熱氨溫度。這種融霜方式，系統(tǒng)簡單，便于操作管理，還可同時沖掉排管內(nèi)的積油，融霜后排回的液體排入排液桶或直接排回低壓循環(huán)桶。其缺點是融霜時間較長，影響庫溫。這種融霜方式適用于冷卻排管。2．水融霜。它是通過淋水裝置向冷風(fēng)機排管表面淋水，霜層吸收水流帶來的熱量融化。融霜水和霜層融化水從排水管排走。這種融霜方式效率高，庫溫波動小，操作比較簡單，容易實現(xiàn)自動控制。其缺點是融霜水處理不好，對冷庫建筑危害很大。這種融霜方式適用于上進下出供液的冷風(fēng)機。3．熱氨和水結(jié)合融霜。它是利用熱氨在管內(nèi)加熱，使冰霜與排管表面脫開，然后在管外壁用水淋，把冰霜沖掉，沖掉后停水，再通入熱氨，利用其熱量把排管表面烘干。這種融霜方式速度快、效果好，還能沖走蒸發(fā)器內(nèi)的積油，但操作和自控程序較復(fù)雜。這種融霜方式適用于下進上出供液的冷風(fēng)機。 4．電加熱融霜。它是在冷風(fēng)機內(nèi)設(shè)置電加熱器，通電加熱融霜。這種融霜方式結(jié)構(gòu)簡單，但電耗增加，庫溫易波動。這種融霜方式一般用于小型冷庫和冷藏汽車、冷藏火車等無水源供應(yīng)的冷風(fēng)機。綜合以上各種融霜方式的優(yōu)缺點考慮，凍結(jié)物冷藏間及凍結(jié)間的冷卻排管和冷風(fēng)機均采用熱氨融霜的方法。 經(jīng)濟技術(shù)分析冷凍冷藏用制冷系統(tǒng)常用的制冷機型為活塞式制冷機和螺桿式制冷機，系統(tǒng)選配的冷凝器常為水冷式和蒸發(fā)式冷凝器，這些設(shè)備可組成多種制冷方案。經(jīng)多方面分析，決定選用螺桿式制冷機和水冷立式冷凝器?；钊綁嚎s機是傳統(tǒng)型容積式壓縮機，目前使用最為廣泛。活塞式壓縮機有以下優(yōu)點：，效率高；；；，可用一般金屬材料，加工容易，造價低；，潤滑容易，不需要排氣裝置；，高速多缸，性能可得到改善。螺式壓縮機的優(yōu)點：，緊湊，體積小，重量輕，無氣閥等易換件，對濕行程不敏感，無活塞式壓縮機的慣性沖擊，運行平穩(wěn)，工作可靠，使用壽命長，適用于較高的轉(zhuǎn)速，較高的壓縮比。，因而在壓縮比較大的情況下，還有較高的輸氣效率。，可方便的進行無級能量調(diào)節(jié)和實現(xiàn)卸載起動。，有較明顯的冷卻及密封作用，潤滑效果好，排氣溫度低。出于以上原因，以及在大中型冷庫應(yīng)用中螺桿式壓縮機