【導(dǎo)讀】食品的儲藏，該設(shè)計為200m³-15℃低溫冷庫設(shè)計。物制品以及醫(yī)藥等物資的專用建筑物。而食品冷藏庫是食品聯(lián)合加工廠的一個組。面、圍護結(jié)構(gòu)、冷卻設(shè)備和機械負荷、制冷機房及冷卻水系統(tǒng)等進行設(shè)計計算。房及其設(shè)備排布；冷卻水系統(tǒng)等進行計算設(shè)計，并最后得出設(shè)計結(jié)論。

　　

【正文】 7 8 — 9 — 1 號冷間選取 ，它的名義制冷量 Q0n 為 2800W； 2 號冷間 （ 312） 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 第三章 冷庫的設(shè)計計算 18 選擇 ，它的名義制冷量 Q0n 為 2200W。所以實際使用條件下的制冷量 Q01=2800=3024W ， 選 擇 的 冷 風(fēng) 機 合 適 。Q02=2200=2376W，選擇冷風(fēng)機合適。 循環(huán)熱力計算 制冷系統(tǒng)方案的設(shè)計 制冷劑的選擇 制冷劑是制冷機中的工作介質(zhì)，稱為制冷劑或制冷工質(zhì)，它在制冷系統(tǒng)內(nèi)部循環(huán)流動，制冷劑在循環(huán)流動中，通過自己的熱力狀態(tài)的變化與外界發(fā)生能量交換，從而實現(xiàn)制取冷量的目的。制冷劑的選擇應(yīng)該具備安全、可靠、易得、價廉。具體如下： (1) 臨界溫度較高，在常溫或制冷溫度下能夠液化。 (2) 在蒸發(fā)器和冷凝器內(nèi)制冷劑的壓力要適中。即要求在蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑的壓力最好和 大氣壓力相近并稍高于大氣壓力。而在冷凝器中制冷劑的壓力不應(yīng)過高，這樣能減少制冷設(shè)備承受的壓力，同時可降低對冷凝器密封性的要求，從而減少金屬消耗量和降低制冷劑滲透的可能性。 (3) 單位容積制冷量要大。對于一臺壓縮機在一定的工況下，如果所用的制冷劑的單位容積制冷量大，則其制冷量也就大；而要求產(chǎn)生同樣的制冷量時，若制冷劑的單位容積制冷量大，其制冷劑的循環(huán)量就小，所以其壓縮機和系統(tǒng)的尺寸就可以大大減小。 (4) 凝固溫度要低。以避免制冷劑在蒸發(fā)溫度下凝固。 (5) 粘度和密度要小，以保證制 冷劑在系統(tǒng)中的流動阻力損失小。 (6) 導(dǎo)熱系數(shù)要高，可以提高各個換熱器制冷劑側(cè)的換熱系數(shù)。 (7) 與潤滑油的溶解性要與所要求的相適應(yīng)。 (8) 等熵指數(shù)要小，可使壓縮過程耗功減小，壓縮終了時氣體的溫度不致過高。 (9) 液體比熱容小，可使節(jié)流過程損失減小。 (10) 不燃燒，不爆炸，無毒，對金屬不起腐蝕作用，與潤滑油不起化學(xué)作用，高溫下不分解，對人體無毒害。 (11) 價格便宜，便于獲得。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 第三章 冷庫的設(shè)計計算 19 低溫冷凍技術(shù)在商業(yè)及工業(yè)中應(yīng)用非常廣泛，比如商用制冰系統(tǒng)、超市冷凍柜、大型冷庫、冷凍車船等。商用壓縮式冷凍機組所采用的制冷劑包括 R2 R404A 和 R507A。 R502 作為曾經(jīng)廣泛的低溫制冷劑，由于其含有破壞臭氧層 HFC 和 HCFC，已經(jīng)被禁止使用。 R22 作為 R502 的短期替代勢必只是折中辦法， R22 對大氣臭氧層也有破壞作用，屬于《蒙特利爾議定書》規(guī)定的要淘汰物質(zhì)，也正在加快淘汰R22，發(fā)達國家最遲在 2030 年停止使用，發(fā)展中國家最遲在 2040 年停止使用。目前 R404A 和 R507A 作為 R22 在低溫冷凍技術(shù)方面的替代制冷劑而受到關(guān)注。 R404A 以及 R507A 均屬于混合制冷劑， R404A 是三元近共沸混合制冷劑，其成分組成為 R125 /143a /134a，比例分別為 44%、 52%、 4%； R507A 是共沸混合制冷劑，其成分組成為 R125 /143a，比例各為 50%。共沸混合制冷劑在整個循環(huán)的冷凝、蒸發(fā)過程中不會出現(xiàn)因分餾而引起制冷劑成分的改變，也不會因泄漏造成制冷劑成分的變化，便于使用，近共沸混合物在制冷循環(huán)中的溫度滑移和分餾都不大。表 列出 R2 404A 和 R507A 的性質(zhì)。由表中各項數(shù)據(jù)可以看出： ( 1)四種工質(zhì)均安全、無毒，對水的溶解度低。 ( 2) R507A 和 R404A 的標準沸點接近，均低于 R22 的標準沸點，因此，從所能達到的低溫范圍， R507A 以及 R404A 要比R22 更廣。 ( 3) 從臨界溫度上看， R507A 以及 R404A 要比 R22 低，臨界壓力較低，設(shè)計時對于高溫環(huán)境應(yīng)采取措施。所以綜合考慮，此次設(shè)計選用 R404A 制冷劑。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 第三章 冷庫的設(shè)計計算 20 表 三種制冷劑性質(zhì)對照 制冷劑 R22 R404A R507A 物理 安全等級 A1 A1 化學(xué) 水溶解性 性質(zhì) 潤滑油 AB， POE， MO POE POE 熱力性質(zhì) 標準沸點 溫度滑移 /K — 臨界溫度 臨界壓力 /bar 比熱 液體 (25℃ ) /kJ/(kg?℃ )1 蒸汽 (25℃ ) 導(dǎo)熱性 液體 (25℃ ) /W?(m℃ )1 蒸汽 (25℃ ) 粘性 液體 (25℃ ) /μ? kg?(ms)1 蒸汽 (25℃ ) 10 絕熱指數(shù) (25℃ ) 環(huán)境影 ODP 響指數(shù) GWP 1700 3750 3800 制冷機組的選定 近年來，隨著空調(diào)和制冷技術(shù)的不斷發(fā)展，許多生產(chǎn)廠家制造出能直接為制冷和空調(diào)工程提供冷卻介質(zhì)的制冷機組。蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)的機組化已成為現(xiàn)代制冷裝置的發(fā)展方 向。 制冷機組是指工廠設(shè)計和裝配的由一臺 或多臺制冷壓縮機、換熱設(shè)備（冷凝器和蒸發(fā)器）、輔助設(shè)備以及附帶的連接管和附件組成的整體，配上電氣控制系統(tǒng)和能量調(diào)節(jié)裝置，為用戶提供所需要的制冷（熱）和冷（熱）介質(zhì)的獨立單元。制冷機組具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小，安裝簡便，質(zhì)量可靠，操作簡單和管理方便等優(yōu)點，已被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué) 、冶金、機械、旅游、商業(yè)、食品加工、化工、民用建筑等領(lǐng)域。常用的制冷機組按其組成可分為壓縮冷凝機組、液體冷卻（加熱）河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 第三章 冷庫的設(shè)計計算 21 機組、空氣冷卻（加熱）機組和低溫機組。 壓縮冷凝機組 壓縮冷凝機組是采用某一給定制冷劑的一個特定的制冷劑的組合體。它是由一臺或多臺制冷壓縮機、冷凝器和制造廠提供的諸如油分離器、貯液器、過濾器等附件及必要的輔助設(shè)備組成的。類同于壓縮機的分類方式，制冷壓縮冷凝機組 通常也有活塞式、渦旋式、螺桿式和離心式四大類。 活塞式壓縮冷凝機組 根據(jù)使用制冷劑的不同，活塞式壓縮冷凝機組可分為氨壓縮冷凝機組和鹵代烴類制冷劑壓縮冷凝機組；根據(jù)所采用的冷凝器的冷卻方式，可分為風(fēng)冷式 壓縮冷凝機組和水冷式壓縮冷凝機組；從所配置的壓縮機結(jié)構(gòu)上看，又可分為開啟式、半封 閉式和全封閉式壓縮冷凝機組。目前開啟式冷凝壓縮機組除了在老式的食品冷藏柜、冰棒機、冷飲水機、藥品冷藏箱及小型冷庫等設(shè)備中使用外，汽車空調(diào)、冷藏車已成為其主要的應(yīng)用場合。隨著制冷和空調(diào)工業(yè)的進一步發(fā)展，壓縮冷凝機組也逐步向半封閉式和全封閉式發(fā)展。 開啟式壓縮冷凝機組 開啟式壓縮冷凝機組的制冷劑為 R2 R134a、 R404A、 R407C、 R507 等 。根據(jù)開啟式壓縮冷凝機組在車輛空調(diào)及運輸冷藏等不同場合的使用情況，開啟式 冷凝壓縮機組可分為空調(diào)用開啟式壓縮冷凝機組，其制冷劑通常為 R134a 或R407C，冷藏用開啟式壓縮冷凝機組，其制冷劑通常為 R2 R404A、 R507 等。 半封閉式壓縮冷凝機組 同開啟式壓縮冷凝機組相比較，半封閉式壓縮冷凝機組具有結(jié)構(gòu)緊湊，密封性好，不易滲漏，維修方便，制冷效率高，節(jié)能顯著等優(yōu)點。整機經(jīng)平衡調(diào)整，又可保證振動小，噪音低，運行平穩(wěn)可靠。半封閉式壓縮冷凝機組可以使用 R2R134a、 R404A 和 R507 等制冷劑。按不同的制冷劑，半封閉式壓縮冷凝機組的蒸發(fā)溫度范圍為 ? 50~? ℃。通常此范圍又分 ? 50~? 20℃為低溫制冷范圍，? 20~? 5℃為中溫制冷范圍， ? 5~12,.5℃為空調(diào)范圍。按壓縮機型式又可分為單級半封閉壓縮冷凝機組和雙級半封閉壓縮冷凝機組。此外，半封閉式壓縮冷凝機組還 可以添備油壓開關(guān)、卸載起動裝置、能量調(diào)節(jié)裝置、水冷缸蓋、儀表盤等部件。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 第三章 冷庫的設(shè)計計算 22 全 封閉式壓縮冷凝機組 全封閉式壓縮冷凝機組具有高效、安靜、可靠性高等特點，適合中高溫應(yīng)用，可采用 R2 R134a、 R404A、 R507 等多種制冷劑。操作時蒸發(fā)溫度最低可達到? 40℃，用途廣泛，可適用于空調(diào)、熱泵、干燥機制冰機及冷庫制冷等。 渦旋式壓縮冷凝機組 近年來隨著渦旋壓縮機技術(shù)的發(fā)展，以美國谷輪公司為代表的 ZFKV和 ZBKC系列中低溫 渦旋壓縮機已 經(jīng)突破了傳統(tǒng)的 ZR 系列壓縮機的應(yīng)用極限，中溫型渦旋式壓縮冷凝機組的蒸發(fā)溫度范圍為 ? 30~? ℃，低溫型渦旋式壓縮冷凝機組的蒸發(fā)溫度范圍為 ? 40~5℃，可采用的制冷劑有 R404A、 R507。 螺桿式壓縮冷凝機組 螺桿式 壓縮冷凝機組按其壓縮機的結(jié)構(gòu)形式，可分為開啟式和半封閉式兩種；根據(jù)其采用的冷凝器的冷卻方式，可分為風(fēng)冷式和水冷 式兩種。螺桿式壓縮冷凝機組具有結(jié)構(gòu)簡單、易損件少、耐用可靠 、操作方便等特點，而且內(nèi)容積比和制冷量均可實現(xiàn)無級自動調(diào)節(jié)，運行更為經(jīng)濟可靠。 螺桿式壓縮冷凝機組能提供的蒸發(fā)溫度為 ? 60~5℃工況的制冷量，可廣泛的用于魚類、肉類、水果、蔬菜、乳酪等食品的冷凍冷藏和制冰等領(lǐng)域；賓館、劇場、商場、精密機械、紡織等空氣調(diào)節(jié)領(lǐng)域；化學(xué)工業(yè)、石油工業(yè)、水利工程、礦山、啤酒廠、制藥廠等工業(yè)制冷領(lǐng)域；以及冷藏船、漁船和一般船舶的空調(diào)、冷藏等領(lǐng)域 。螺桿式壓縮冷凝機組的制冷 劑通常使用 R2 R71 R134a 或 R404A。 開啟式螺桿式壓縮冷凝機組通常由螺桿壓縮機、油分離器、油冷卻器、油過濾器、油泵、冷凝器、各種閥門配件及儀表控制盤等組成。 隨著微電腦控制技術(shù)的發(fā)展，螺桿式制冷壓縮冷凝機組也采用了全微機控制。全微機控制不僅可用于控制經(jīng)濟運行，還能顯示運行狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)意外情況時，還能發(fā)出警告信號或關(guān)閉壓縮機。通過微電腦，螺桿壓縮機還可以進行自動的內(nèi)容積比調(diào)節(jié) ，從而確保壓縮機所耗功率最小，運行最經(jīng)濟，同時微電腦還可以通過控制滑閥裝置來調(diào)節(jié)制冷量。 機械負荷是指 制冷壓縮機組的制冷量。由于小型冷庫的制冷壓縮機組一般設(shè)計成不是連續(xù)工作的，因此給它選用制冷壓縮機組的制冷量時應(yīng)比計算出來的冷負荷要大一些，如果規(guī)定制冷裝置每天工作時間不能超過某值，即制冷壓縮機組的河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 第三章 冷庫的設(shè)計計算 23 工作有工作時間系數(shù)的限制，選擇制冷壓縮機組時，它的制冷量 考慮工作時間系數(shù)后計算公式如下： 39。39。b? （ 313） 式中 39。39。Q — 考慮工作時間系數(shù)后的制冷壓縮機組的制冷量，單位 kW； 39。Q — 不考慮工作時間系數(shù)時的制冷壓縮機組的制冷量，單位 kW； 39。Q =（ ~） sQ ； b— 制冷壓縮機組的工作時間系數(shù)，一般在 ~ 之間。 小型冷庫選用較多的制冷壓縮機組是半封閉式的制冷壓縮機組。 對 1 號冷藏間 39。Q =（ ~） sQ ，其中 sQ = ，則 取 39。Q = 設(shè)冷庫的工作時間系數(shù)不高于 ，則 39。39。Q = 39。bQ =。 對 2 號冷藏間 , 39。Q =（ ~） sQ ，其中 sQ =，取 39。Q =, 設(shè)冷庫的工作時間系數(shù)不高于 ，則 39。39。Q = 39。bQ =本設(shè)計制冷機組采用水冷式，冷凝溫度考慮氣象條件設(shè)為 tk =39℃，當(dāng)蒸發(fā)溫度0t =22℃時，查表 得 泰州商業(yè)機械 廠生產(chǎn)的 300 2S FL? 風(fēng) 冷機組比較合適 1 號冷藏間，同理 泰州商業(yè)機械 廠生產(chǎn)的 200 2S FL? 風(fēng) 冷機組適合 2 號冷藏間。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 第三章 冷庫的設(shè)計計算 24 表 泰州商業(yè)機械廠生產(chǎn)的冷庫用低溫壓縮冷凝機組 冷卻方式 機組型號 半封閉壓縮機 制冷量 kW 型號 功率/kW 01535ktt???℃℃R12 0 1535ktt???℃℃R22 0 4035ktt???℃℃R502 空 冷 機 組 200 2S FL? 2002svFF? 300 2S FL? 3002svFF? 402 2S FL? 4002svFF? 503 2S FL? 5032svFF? 755 2S F