【文章內容簡介】 熱轉化系數(shù) 運轉時間系數(shù) 電機運行熱當量Q4(w) 冷間 編號 冷卻間 1 1 10600 總計 74200 凍結間 1 1 15200 總計 106400 操作管理冷負荷 5Q 計算基礎資料 冷卻間和凍結間該項負荷忽略不計。 一． 計 算公式 該項負荷包括三項內容：庫房內照明熱量 5aQ ，出入庫房時 開啟庫門冷負荷 5bQ 以及操作人員散發(fā)熱量 5cQ 。 5 5 5 5a b cQ Q Q Q? ? ? 5adQ q F? ， 35 ( ) 1 02 4 3 6 0 0w n nb V n h h M rQ ??? ?， 5 r rQ n q? 式中： dq —— 冷間每平方米地板面積照明熱量， 2/Wm，可?。? 2/Wm F—— 冷間地板面積， 2m V—— 冷間凈容積， 3m n—— 每日開門引起的換氣次數(shù)，與庫內容積有關，可查表得出 能源與環(huán)境學院 熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設計 19 19 M—— 空氣幕修正系數(shù)，取 nr —— 空氣容重， kg/ 3m ,按干空氣容重計算 rn —— 操作人員數(shù)量，按每 250 2m 5 人計算 rq —— 每個操作人員每秒放熱量，庫溫高于和等于－ 5℃時取 rq＝ 280w，庫溫低于時－ 5℃時取 rq ＝ 395w 各冷間操作管理冷負荷 5Q 一 . 庫 房內照明熱量 5aQ 將公式編入 Excel 表中計算得出 5aQ 值，如表 2－ 5 所示： 表 2－ 5：庫房內照明熱量 5aQ 冷間名稱 長（ m) 寬 (m) 凈面積(m2) 每 m2照明熱量 qF(w) 照明散熱 Q5a(w) 冷間 編號 凍結物冷藏間 總計 穿堂 二． 出 入庫房時開啟庫門冷負荷 5bQ 將公式編入 Excel 表中計算得出 5bQ 值，如表 2－ 6 所示： 表 2－ 6：出入庫房時開啟庫門冷負荷 冷間名稱 凈面積(m2) 凈高(m) 凈容積(m3) 換氣次數(shù) n 庫外空氣 hw (kj/kg) 庫內空氣 hn(kj/kg) 空氣容重r(kg/m3) 空氣幕修正系數(shù) M 時間 庫門開啟冷負荷 Q5b(w) 冷間 編號 凍結物冷藏間 86400 86400 86400 總計 能源與環(huán)境學院 熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設計 20 20 穿堂 86400 三． 操 作人員散發(fā)熱量 5cQ 將公式編入 Excel 表中計算得出 5bQ 值，如表 2－ 6 所示： 表 2－ 7：操作人員散發(fā)熱量 5cQ 冷間名稱 操作人數(shù) nr 每人每秒放熱量 qr(w) 操作時間系數(shù) 人體散熱量Q5c(w) 冷間 編號 凍結物冷藏間 17 395 11 395 17 395 總計 2． 6 冷負荷匯總 2． 6． 1 各冷間計算冷負荷 Q 匯總 匯總如下： 表 2－ 8 各冷間計算冷負荷 Q 匯總 序號 冷間名稱 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q（ w） 1 冷卻間總計 74200 10600 2 凍結間總計 106400 15200 3 凍結物冷藏間總計 能源與環(huán)境學院 熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設計 21 21 4 低溫穿堂總計 2． 6． 2 各冷間冷卻設備負荷 Qq 匯總 庫房冷卻設備負荷即蒸發(fā)器負荷，是冷卻設備選型的依據(jù)，其計算的原則是要保證即使各種不利因素同時出現(xiàn)，庫房冷卻設備也能及時帶走各種熱源產(chǎn)生的熱量，以便維持庫房所需工況。其計算公式為： 1 2 3 4 5QqQ PQ Q Q Q? ? ? ? ? 式中： P—— 冷卻或凍結加工負荷系數(shù)，對于冷卻間和凍結間，P＝ ，其它冷間 P＝ 。 匯總如下： 表 2－ 9 各冷間冷卻設備負荷 Qq 匯總 冷間名稱 Q1 P Q2 Q3 Q4 Q5 Qq 冷卻間 74200 383271 10600 凍結間 106400 659501 15200 凍結物冷藏間 1 1 1 低溫穿堂 1 2． 6． 3 各冷間機械負荷負荷 Qj 匯總 機械負荷是壓縮機選型的依據(jù)，它不 僅要滿足冷庫生產(chǎn)高峰負荷的要求，還要考慮到經(jīng)濟性和合理性。計算負荷都是在庫房最不利能源與環(huán)境學院 熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設計 22 22 的生產(chǎn)條件下求得的，而在實際生產(chǎn)過程中，各種不利因素同時出現(xiàn)的幾率很小，倘若以冷庫總耗冷量作為機械負荷，勢必造成經(jīng)濟上的浪費。因此，應把同一蒸發(fā)溫度的庫房的各類冷負荷按不同情況加以修正，再考慮管路，設備等冷量損失來確定機械負荷，其公式如下： 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5()Q j R n Q n Q n Q n Q n Q? ? ? ? ?? ? ? ? ? 式中： R—— 制冷裝置的管道和設備等冷量損耗補償系數(shù)，因該冷庫為直接冷卻系統(tǒng)，取值 R= n1—— 圍護結構傳熱量的季節(jié)修正系數(shù)， 根據(jù)所在地區(qū)地理緯度和生產(chǎn)旺季的月份由表查得，因該冷庫以生產(chǎn)豬肉為主，旺季一般出現(xiàn)在冬初，故取十一月為旺月，可相應查得各間 n1 n2—— 機械負荷折減系數(shù)，與庫房的性質以及同類庫房的間數(shù)有關冷卻間和凍結間取 n2＝ 1，凍結物冷藏間取 n2= n3—— 同期換氣次數(shù)，一般取 ，因該庫無此項負荷，故不予考慮 n4—— 冷間電動設備同期運轉系數(shù)，冷卻間和凍結間取 n4=1 n5—— 冷間的同期操作系數(shù)，與庫房間數(shù)有關，查表得冷卻間和凍結間 n5 取 ，凍結物冷藏間取 ，低溫穿堂取 1 匯總如下： 表 2－ 10 各冷間機械負荷 Qj 匯總 蒸發(fā)溫度（℃） 冷間名稱 R n1Q1 n2Q2 n3Q3 n4Q4 n5Q5 Qj（ w） 0 冷卻間 229546 74200 45 凍結間 409954 106400 30 凍結物冷藏間 17396 60314 低溫穿堂 機械負荷按蒸發(fā)回路分別匯總，其中，室溫為－ 12℃的低溫穿堂負荷較小，可與凍結物冷藏間并入同一回路即－ 30℃蒸發(fā)回路。 能源與環(huán)境學院 熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設計 23 23 第 3 章 制冷系統(tǒng)方案的確定和經(jīng)濟技術分析 制冷系統(tǒng)方案是設計單位依據(jù)設計任務書而提出的初步設想，是一個關鍵的環(huán)節(jié)。冷庫或其他制冷裝置，使用效果的好壞都與所選擇的制冷方案有著密切的關系。若制冷方案確定的不當，會給冷庫的建設造成不應有的損失和操作管理不便。因此在確定方案時，應從先進、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，權衡利弊，選擇最佳的設計方案 確定制冷系統(tǒng)方案的原則與內容 制 冷系統(tǒng)方案的原則 1. 滿足食品冷加工工藝要求，保證質量，降低干耗； 2. 制冷系統(tǒng)要運轉可靠和操作管理方便，又要有安全保障； 3. 制冷系統(tǒng)盡量采用新機器，新設備，新技術，新工藝，應優(yōu)先選用自動控制方案； 4. 考慮經(jīng)濟性，綜合比較初置費用和運轉費用； 5. 考慮技術經(jīng)濟發(fā)展趨勢。 制冷系統(tǒng)方案的主要內容 1. 制冷劑種類確定 2. 制冷系統(tǒng)蒸發(fā)溫度回路的方案確定 3. 制冷系統(tǒng)供液方式的確定 4. 冷間冷卻方式的確定 5. 制冷系統(tǒng)供冷方式的確定 6. 制冷系統(tǒng)自控方案確定 7. 蒸發(fā)器除霜方案確定 確 定制冷系統(tǒng)方案 1. 該系統(tǒng)選用氨（ R717）為制冷劑。 氨的標準蒸發(fā)溫度為 ℃ ,凝固溫度為 ℃。氨有較好的熱力性質和熱物理性質。它在常溫和普通低溫范圍內壓力比較適中。單位容積制冷量大 ,粘性小 ,流動阻力小 ,比重小 ,傳熱性能好。此外 ,氨的價格低廉 ,又易于獲得 ,所以它是應用最早而且目前仍廣為使用的制冷劑。國內大中型冷庫用氨作制冷劑的比較多。鑒于以上原因本設計我采用氨做制冷劑 . 2．該系統(tǒng)劃分為三個蒸發(fā)回路： － 45℃回路，－ 30℃回路以及－ 10℃回路。 － 45℃回路為凍結間，選用配阻雙級螺桿壓縮機組， 設計室能源與環(huán)境學院 熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設計 24 24 溫為－ 35℃，用冷風機冷卻；－ 30℃回路為凍結物冷藏間和低溫穿堂，選用二次進氣螺桿制冷壓縮機組，用 U 型頂排管冷卻。因低溫穿堂負荷較小，故將其與冷藏間并如同一回路，這樣會增加壓縮機運轉電耗，但有利于簡化系統(tǒng)，節(jié)省投資和管理費用；－10℃回路為冷卻間，選用單級螺桿壓縮機組，設計室溫為 0℃，用冷風機冷卻。 3． 該系統(tǒng)采用下進上出的氨泵供液。采用這種方式供液量較大，在排管內循環(huán)速度高有利于提高蒸發(fā)器傳熱系數(shù)，并可以充分利用冷卻面積，同時回氣管為兩相流體，壓縮機吸氣過熱度較小，從而提高整個制冷循環(huán)的制冷系數(shù)； 其融霜裝置和除霜操作都比較簡單，易于實現(xiàn)自動化。 4． 冷間冷卻方式采用直接冷卻方式。 5． 供冷方式采用集中供冷式。 6． 此系統(tǒng)采用多種電、磁閥門提供自動化方案。 7． 凍結物冷藏間以及低溫穿堂的頂排管采用人工掃霜與熱氨融霜相結合的方式，凍結間與冷卻間的冷風機采用水沖霜與熱氨融霜相結合的方法。 經(jīng)濟技術分析 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蒸發(fā)式冷凝器。 螺桿 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，適用于較高的轉速，較高的壓縮比。 隙容積和吸排氣 壓力損失，因而 在壓縮比較大的 情況下，還有較高的輸氣效率。 結構簡單，可方 便的進行無級能 量調節(jié)和實現(xiàn)卸 載起動。 4 .采用噴油潤滑，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用中螺桿式壓縮機已經(jīng)很廣泛，技術比較成熟，因此選用螺桿式壓縮機。 能源與環(huán)境學院 熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設計 25 25 另外，在－ 45℃蒸發(fā)回路 中，宜采用雙級壓縮，而雙級壓縮有單機雙級和配組雙級兩種形式，在此選用配組雙級機。相對來講，單機雙級有初次投資費用少，系統(tǒng)簡單，占地面積小等優(yōu)點，但配阻雙級可以獲得較為理想的壓縮比，在該系統(tǒng)中，壓縮比相對較大，因此采用配組雙級機更為合適。 蒸發(fā)式冷凝器與水冷式冷凝器相比，其冷凝效果要好于以上兩種冷凝器。其冷凝溫度較低，冷凝效率較高，況且需求的水量較少，有利于環(huán)境及水資源的保護。主要用于空氣相對濕度較低，水資源相對缺乏的地區(qū)。要求室外通風良好；若水質差，要做水處理。 對于蒸 發(fā)式冷凝器主要 是考慮到鄭州地 區(qū)水資源相 對比 較缺乏，及空氣相對濕度較低，還考慮到蒸發(fā)式冷凝器冷凝效率較高，因此確定選用蒸發(fā)式冷凝器。 能源與環(huán)境學院 熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設計 26 26 第 4 章 制冷機器設備的選型計算 本章主要介紹如何根據(jù)第二章計算的制冷負荷來選配合適的機器和設備。這同樣是冷庫制冷系統(tǒng)設計的一個關鍵環(huán)節(jié)，它直接對整個工程投資費用，運行費用以及冷庫的正常生產(chǎn)有著重大影響。 4． 1 壓縮機的選型計算 4． 1． 1 計算基礎資料 一 ．選型的一般原則。 1．盡量選用大型壓縮機，為了簡化系統(tǒng)和便于操作，壓縮機配備臺數(shù)應盡量少，但機器總臺數(shù)不宜少于 2 臺 ； 2．同一機房內選配的壓縮機應盡量在兩個系列以內，以便零部件的更換，當機房僅有兩臺機器時，則盡量采用同一系列； 3．壓縮機總制冷量以滿足生產(chǎn)要求為準，不考慮備用機； 4．新系列壓縮機的能量調節(jié)裝置，只宜作適應負荷波動的調節(jié)，而不宜作季節(jié)性負荷變化的調節(jié)。 5．選用壓縮機的工作條件不得超過制造廠商規(guī)定的生產(chǎn)條件。 二 ．基本參數(shù) 1．蒸發(fā)溫度 0t 蒸發(fā)溫度 0t 與庫溫溫差取 10℃。如前所述，系統(tǒng)分為三個蒸發(fā)回路， 0t ＝－ 45℃回路為凍結間， 0t ＝－ 30℃回路為凍結物冷藏間和低溫穿堂， 0t ＝－ 10℃回路為