【導讀】本設計是一篇關于上海市某食品冷藏庫制冷系統(tǒng)的設計。我們的主要任務是完。成冷凍站和冷間制冷系統(tǒng)的設計。算以及冷庫制冷系統(tǒng)方案的確定來選擇制冷壓縮機，輔助設備以及冷卻設備。級制冷壓縮，氨泵強制供液的方案。最后，我們還對冷庫的氣流組織，管道布置，管道保溫以及自動控制方案進行了簡單地分析與說明。

　　

【正文】 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的蒸發(fā)壓力和冷凝壓力之比有關。而蒸發(fā)溫度的確定與所需制冷溫度、被冷卻介質種類及蒸發(fā)器型式有關。根據(jù)《實用制冷工程設計手冊》中表 33可知，冷庫或環(huán)境試驗裝置用的冷卻排管或冷風機的蒸發(fā)溫度用下面公式來確定 ttt ???0 ℃ （ 31） 式中： t —— 庫房溫度， ℃； t? —— 庫房溫度與蒸發(fā)溫度之差，冷風機 t? =7～ 10 ℃，本冷庫t? =10℃； 根據(jù)凍結間和凍結物冷藏間庫房設計溫度不同，各間蒸發(fā)溫度如下： 凍結間： 33102301 ?????t ℃ 凍結物冷藏間： 301020xx ?????t ℃ 冷凝溫度與所在地區(qū)的水文地質、氣象條件及冷卻介質種類、冷凝器的型式有關。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，在設計時，應留有 1～ 2℃的富裕量。 根據(jù)《實用制冷工程設計手冊》表 32可知，冷凝溫度為： mk ttt ???? )(21 21 ℃ （ 32） 式中： 1t —— 冷卻水進口溫度，℃，按當?shù)乩鋮s水源溫度計算，但不能超過 33℃； 2t —— 冷卻水出口溫度，℃； 冷卻水溫升（ 12 tt ? ）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℃ m? —— 冷凝器中平均傳熱溫差，℃。取 4～ 7℃； 故 kt ＝ 367)3028(21 ??? ℃。 對于凍結間，蒸發(fā)溫度為 33℃，據(jù)《制冷技術及其應用》中的壓焓圖可以查畢 業(yè) 設 計 21 出相應的蒸發(fā)壓力為 ，冷凝溫度為 36℃，同樣可以查出相應的冷凝壓力為 。 ??ppk，由《制冷技術及其應用》中可知壓縮比大于 8時采用雙級壓縮循環(huán)。 對于凍結物冷藏間，蒸發(fā)溫度為 30℃，由壓焓圖可以查出相應的蒸發(fā)壓力為 kPa。 1 9 3 8 90 ??ppk，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)回熱器后被低壓壓縮機吸入，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，然后進入回熱器與從蒸發(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，氨液分離器液面需高于冷分配設備最高點 ～ 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備的傳熱效能。 ②同一蒸發(fā)溫度的冷分配設備可以使用一個膨脹閥和氨液分離器，節(jié)省膨脹閥。 畢 業(yè) 設 計 22 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在熱負荷變化較大或供液距離較長時，還需要在機房內(nèi)設氨液分離器。 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，制冷工質為氟利昂的，一般采用分散式供冷，而制冷工質為氨的大中 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。 冷間冷卻設備融霜方式的確定 當庫內(nèi)冷卻設備使用一段時間以后，管壁外表面就會有霜層出現(xiàn)。當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備傳熱。尤其是冷風機的肋片管，當結有霜層時，不但熱阻增大，而且空氣的流動阻力也增加，嚴重時會導致無風送出。 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。當油 分離器設在室外，離機房較遠時，可在機房內(nèi)另設專供融霜用的油分離器，保證在冬季融霜所需的熱畢 業(yè) 設 計 23 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 出供液的冷風機。 3． 熱氨和水結合融霜。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雜。這種融霜方式適用于下進上出供液的冷風機。 4． 電加熱融霜。它是在冷風機內(nèi)設置電加熱器，通電加熱融霜。這種融霜方式結構簡單，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的冷風機。 綜合以上各種融霜方式的優(yōu)缺點考慮，凍結物冷藏間及 凍結間的冷卻排管和冷風機均采用熱氨融霜的方法。 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水冷立式冷凝器。 活塞式壓縮機是傳統(tǒng)型容積式壓縮機，目前使用最為廣泛 ?；钊綁嚎s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，還有較高的輸畢 業(yè) 設 計 24 氣效率。 ，可方便的進行無級能量調節(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用中螺桿式壓縮機已經(jīng)很廣泛，技術比較成熟，加上本冷庫冷負荷較大 ，因此選用螺桿式壓縮機。 另外，在雙級壓縮制冷系統(tǒng)中，氨系統(tǒng)采用中間完全冷卻循環(huán)，而氟利昂系統(tǒng)則采用中間不完全冷卻循環(huán)。中間完全冷卻是指低壓級壓縮機排出的氣體被冷卻成中間壓力下的干飽和蒸氣；中間不完全冷卻是指低壓級壓縮機排出的氣體的溫度下降了，但未被冷卻到中間壓力下的干飽和蒸氣，即高壓級壓縮機吸入的氣體為過熱蒸汽。為了使低壓級壓縮機的排氣溫度下降，滿足高壓級壓縮機的吸入氣體的條件，在雙級壓縮循環(huán)制冷系統(tǒng)中必須采用中間冷卻器。本冷庫制冷系統(tǒng)采用氨作為制冷劑，所以采用中間完全冷卻循環(huán)。 在各蒸發(fā)回路中，宜采用雙級壓縮，在雙級壓縮循環(huán)中采用的壓縮機，可以是單機雙級壓縮機，或者選擇兩臺（或多臺）壓縮機組合成雙級壓縮。單機雙級壓縮機是在同一臺制冷壓縮機中進行雙級壓縮，它具有占地面積小、系統(tǒng)管道簡單、操作管理方便、施工中氣短等優(yōu)點，用于大、中型冷庫中。缺點是不能根據(jù)工作條件變化靈活調整，而且壓縮機的高壓級與低壓級氣缸的容積比只有 1/2 或 1/3 兩種，在設計條件下系統(tǒng)的制冷系數(shù)不是最大。而高壓級與低壓級分別選擇一臺 (或多臺）壓縮機的配阻式雙級壓縮循環(huán)的高低壓級壓縮機容積比，可以按照設計工況下制冷系數(shù)最 大來選取。一般壓縮機應盡量選擇相同缸徑的，便于維修與更換。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。 由于中間冷卻的作用 ,使進入高壓級的制冷劑流量大于低壓級制冷劑流量。高壓級壓縮機（或高壓級氣缸）吸入的是： ①低壓壓縮機（或低壓級氣缸）的排氣； ②經(jīng)節(jié)流閥產(chǎn)生的閃發(fā)氣體； ③在中間冷卻器中吸熱蒸發(fā)的制冷劑蒸汽。 水冷式冷凝器是用水冷卻高壓氣態(tài)制冷劑，使之冷疑。冷卻水可為井水、河水等；由于自然界中水的溫度比較低。所以，采用水冷式冷疑器可以得到比較低的冷凝溫度，這對制冷系統(tǒng)的制冷能力和運行經(jīng)濟性均 較為有利。因此，制冷裝置中目前多采用這種冷凝器。 本冷庫也采用水冷式冷凝器。 畢 業(yè) 設 計 25 第 4 章 制冷機器設備的選型計算 根據(jù)已計算的制冷負荷來選配合適的制冷壓縮機和輔助設備（包括冷凝器、油分離器、高壓貯液器、氣液分離器、集油器等）的型號及臺數(shù)。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。 壓縮機的選型計算 計算基礎資料 1) 選型的一般原則 根據(jù)《冷庫設計規(guī)范》 規(guī)定： 氨壓縮機的選擇應符合下列要求： ①氨壓縮機應根據(jù)各蒸發(fā)溫度機械負荷的計算值分別 選定，不另設備用機； ②選用的螺桿式氨壓縮機，當冷凝壓力與蒸發(fā)壓力之比大于 8時，應采用雙級壓縮；當冷凝壓力與蒸發(fā)壓力之比小于或等于 8時，應采用單級壓縮； ③選配氨壓縮機時，其制冷量宜大小搭配； ④氨壓縮機房內(nèi)，壓縮機的系列不宜超過兩種。如僅有兩臺機器時，應選用同一系列； ⑤選用壓縮機時，應根據(jù)實際使用工況，對壓縮機所需功率進行計算，由制造廠選配適宜的電機。 ⑥制冷裝置中的中間冷卻器、油分離器、冷凝器、貯氨器等輔助設備的選擇，均應與設置的氨壓縮機制冷量相適應。 2) 基本參數(shù) 0t 由前面 可知，蒸發(fā)溫度 0t 與庫溫溫差取 10℃。凍結間： 0t ＝ 33 ℃；凍結物冷藏間： 0t ＝ 30℃。 kt 同樣由前面 可知，冷凝溫度為 kt ＝ 36℃。 xt 壓縮機吸入氣體的溫度總是比蒸發(fā)溫度高一些，兩者之差稱為過熱度。過熱度有時有害，有時有利。過熱度大小應根據(jù)蒸發(fā)溫度、吸氣管道中的過熱情況、制冷劑種類及制冷循環(huán)型式來確定，可以根據(jù)制冷壓縮機各種名義工況所規(guī)定的過熱度來確定，也可以按照下列經(jīng)驗來確定。 以氨為制冷劑的制冷循環(huán)： 畢 業(yè) 設 計 26 ⑴以氨為制冷劑的制冷系統(tǒng)，一般不采用熱力膨脹閥。因此，設計計算中一般不考慮制冷劑在蒸發(fā)器中的過熱度。 ⑵回氣管路中的過熱，對氨泵供液系統(tǒng)，從蒸發(fā)器到循環(huán)貯液桶的回程管中一般不會產(chǎn)生過熱；從循環(huán)貯液桶到壓縮機的吸氣管道上 可能會有過熱，但過熱度一般很小，可以不考慮。重力供液系統(tǒng)或直接膨脹供液系統(tǒng)，因為回氣管較長，可能產(chǎn)生較大的過熱度。 ⑶氨制冷系統(tǒng)允許有一點過熱度以防液擊，但不宜過大，否則會影響循環(huán)的經(jīng)濟性。吸氣溫度一般限制在 5℃以下，以免壓縮機排氣溫度過高。 根據(jù)《實用制冷工程設計手冊》中表 35 可知：對于 33℃回路，氨壓縮機允許吸氣為 21℃，對于 30℃回路，氨壓縮機允許吸氣為 19℃。 gt 液體在節(jié)流前過冷，一般說來對提高制冷循環(huán)的經(jīng)濟性總是有利的， 但增加了設備投資和直接運行費用。實際使用時要考慮具體條件，進行技術經(jīng)濟分析來確定是否采用液體過冷。 以氨為制冷劑的制冷系統(tǒng)：單級壓縮系統(tǒng)可以設置水冷式過冷器，出過冷器的氨液溫度比進水溫度高 3℃。進行循環(huán)計算時進入節(jié)流閥前氨液溫度采用冷凝溫度；雙級壓縮系統(tǒng)是采用中間冷卻器來過冷節(jié)流前的氨液。出中間冷卻器冷卻盤管的氨液溫度一般定為比雙級壓縮中間溫度高 5℃。 制冷壓縮機的選型 由前面 及經(jīng)濟技術分析可知，選用配組雙級機。（