福建南平地区150030吨白条肉冷库设计

福建南平地区150030吨白条肉冷库设计 哈尔滨商业大学毕业设计() 福建南平地区1500/30吨白条肉冷库设计 学 生 姓 名 指 导 教 师 王 专 业 热能与动力工程 学 院 土木与制冷工程学院 2009年6月10日 Graduation Project (Thesis) Harbin University of Commerce A Design of 1500/30-ton Carcass Meat Cold Storage in NanPing FuJian Student Supervisor Specialty Thermal Energy and Power Engineering School School of Civil and Refrigerating Engineering 2009-06-10 毕业设计(论文)任务书 姓名: 学院: 班级: 专业: 毕业设计(论文)题目: 福建南平地区1500/30吨白条肉冷库设计 立题目的和意义: 在经过了3年半大学学习的基础上 在老师的指导下 通过以1500吨冷库设计为毕业题目来锻炼学生独立工作的能力 达到制冷专业合格人才的要求 为社会培养制冷空调方面人才 一 技术要求: 1 冷间温度达到-18??1? 2 冻结间温度20小时达到-23? 3 冷藏量为1500?50吨 4 冻结量为30吨 二 1平面拟定 要求:绘出总平面图 1张 1周 2负荷计算和机器设备选型 2 周 3机房平面布置 要求:绘出机房、设备间平面布置图 1张 1周 4机房、设备间立剖图 要求:绘出机房、设备间立剖图 4张 包括调节站等非标设备制作等 非设备制作图 3张 2周 5库房平面、立面透视图 要求:包括排管设计 3张 1周 6冻结间施工图绘制 要求:透视图;包括设备搁架管、风管 3张 1周 7翻译外文资料 1 周 8整理图纸 撰写论文 1周 9准备答辩 1 周 时间安排: 2009年: 3月25日~4月12日: 负荷计算 4月13日~4月19日 平面拟定 4月20日~4月26日 机房平面布置 4月27日~5月12日 机房、设备间立剖图 5月13日~5月24日 机房平面、立面透视图 5月25日~5月31日 冻结间施工图绘制 6月1 日~ 6月7日 翻译外文资料 6月8 日~6月14日 整理论文、图纸撰写论文 6月15日~6月19日 答辩 指导教师要求: 1.保证出勤率、按时完成各阶段任务 2.负荷计算准确、玩整、设备选型准确 3 图纸设计要求图面整洁、绘图 4 圆满完成毕业设计任务 为大学学业完成一个圆满的句号 (签字) 年 月 日 教研室主任意见: (签字) 年 月 日 院长意见: (签字) 年 月 日 毕业设计(论文)审阅评语 一、指导教师评语: 指导教师签字: 年 月 日 毕业设计(论文)审阅评语 二、评阅人评语: 评阅人签字: 年 月 日 毕业设计(论文)答辩评语及成绩 三、答辩委员会评语: 四、毕业设计(论文)成绩: 专业答辩组负责人签字: 年 月 日 五、答辩委员会主任单位: (签章) 答辩委员会主任职称: 答辩委员会主 : 年 月 日 摘 要 本次设计为福建南平地区1500/30吨白条肉冷库工程 采用氨为制冷剂 氨泵强制供液方式 其中冻结间分为两间 每间日冻结能力为15吨 采用冷风机进行冻结 冷藏间分两间 每间冷藏能力为750吨 冷藏间采用U型顶排管 设计的主要任务是冻结间、冷藏间平面的拟订 冷库墙体维护结构的设计 隔热层厚度的计算 负荷计算等制冷工艺的设计 最后根据计算的冷负荷选择制冷压缩机和辅助设备 并依照工艺要求绘制施工图 关键词:冷库;氨 ;氨泵;辅助设备 Abstract This design is a 1500/30 tons carcass meat cold storage project in NanPing FuJian .The refrigerant is the ammonia in this cold storage . The ammonia pump supports the liquid by force.The freezing storage is divided into two rooms and the capability of each frozen room is daily 15 tons.The cold storage is divided into two rooms and the capability of each cold room is 750 tons .The main task of the design is drawing up the plane of the freezen storage and cold storage determinating the wall structure of cold storage caculating the thickness of the thermal insulation layer load caculation and so on. Finally according to the calculation of cold load it is necessary to choose the equipments of refrigerant system and auxiliary equipment.And construction drawing is drawn based on the craft requirement. Key words: cold storage; ammonia; ammonia pump;auxiliary equipment 目 录 摘 要 I Abstract II 1 设计依据 1 1.1 贮存食品 1 1.2 设计参数 1 1.3 生产能力 1 1.4 制冷系统 1 1.5 冷库平面设计 1 2 生产能力、库容量计算 1 2.1 冻结间生产能力的计算 2 2.1.1 冻结间吊轨的设计 2 2.1.2 冻结间平面拟定 2 2.1.3 冻结间单根吊轨的长度 3 2.2 冻结物冷藏间的容量计算 3 3 围护结构设计与传热系数计算 5 3.1 计算隔热材料的厚度 5 3.1.1 外围护结构中隔热材料的厚度计算 5 3.1.2 屋顶中隔热材料的厚度计算 5 3.2 围护结构设计 6 4 耗冷量的计算 8 4.1 围护结构的耗冷量 8 4.2 货物耗冷量 9 4.3 通风换气引起的耗冷量 10 4.4 电动机运转耗冷量 10 4.5 人员操作耗冷量 10 4.6 计算设备负荷和机器负荷 11 4.6.1 冷间蒸发器负荷 11 4.6.2 制冷压缩机负荷 11 5 机器设备的选择计算 13 5.1 参数的确定 13 5.1.1 蒸发温度 13 5.1.2 冷凝温度 13 5.1.3 吸气温度 13 5.1.4 中间温度 13 5.1.5 过冷温度 13 5.2 氨压缩机的制冷量及功率的计算 14 5.2.1 冻结间压缩机选型计算 14 5.2.2 冷藏间压缩机的选型计算 17 6 设备选择计算 21 6.1 冷凝器 21 6.2 蒸发器 21 6.2.1 冷藏间选用光滑U型顶排管 21 6.2.2 冻结间采用翅片式干式冷风机 22 6.3 中间冷却器 22 6.3.1 中冷直径 22 6.3.2 中间冷却器蛇形管冷却面积 22 6.4 高贮器 23 6.5 油氨分离器 23 6.6 排液桶 23 6.7 低压循环贮液桶 24 6.8 集油器 24 6.9 空气分离器 24 7 系统管道坡度方向 26 8 管道和设备保温 27 9 管路设计 28 9.1 库房回气 28 9.2 库房供液 28 9.3 高贮器到冷凝器氨液管径 28 9.4 低压循环贮液桶与过滤器及氨泵的氨液管径 28 9.5 调节站与低压循环桶贮液之间管径 28 9.5.1 冷藏间 28 9.5.2 冻结间 28 9.6 其它管径 28 10 经济性分析 26 结 论 32 参考文献 33 致 谢 34 1 设计依据 1.1 贮存食品: 白条肉 1.2 设计参数: 夏季空气调节日平均温度+30? 夏季空气调节室外计算湿球温度28.1? 1.3 生产能力: 冷藏库容量1500吨 冻结间容量30吨/日 1.4 制冷系统: 采用氨泵供液的制冷系统 冷藏间温度-18?1? 冻结间-23? 1.5 冷库平面设计: 图1-1 冷库总平面图 2 生产能力、库容量计算 2.1 冻结间生产能力的计算 2.1.1 冻结间吊轨的设计 L ,(G×1000/g)×(T/24) 式中 G - 冻结间每昼夜的冻结能力 15吨 L - 吊轨有效总长度 m g - 吊轨单位长度净载货量 取200kg/m T - 冻结工序时间 24h 24 - 每日小时数 h 1000- 1吨换算成千克的数值kg/t L ,(G×1000/g)×(T/24) ,(30×1000/200)×20/24 ,125m 冻结间有两间 每间吊轨的总长为62.5m 2. 1. 2 冻结间平面拟定 柱网选6000×6000 柱子选400×400(mm) 2.1.3 冻结间单根吊轨的长度 采用落地式冷风机 横向吹风 用吊轨挂白条肉进行冻结的冻结间平面尺寸如下: A- 冷风机离墙面的净距离(350,400mm) A ,400mm B- 冷风机的宽度 预取KLJ-300 B ,1330mm C- 吊轨的中距 由于人工推送用滚轮叉挡吊挂轨中距为750,850mm C ,800mm D- 吊轨中线与冷风机边缘距离不宜小于1000mm 取D ,1200mm E- 吊轨中线与墙或柱面的距离 距墙、柱面距离不宜小于500mm 取E ,600m F- 轨端与墙面的距离不宜小于700mm F ,800mm 设房间的长度为18m l=18000-2×800==16400mm l- 每根吊轨的可用长度 mm 吊轨根数 n ,(6000,A,B,D,E)/C，1 ,(6600,400,1330,1200,600,400)/800+1=4根 即每间取4根吊轨 由于每间冻结间吊轨根数不宜超过5根 故取4根为宜 取KLJ-300合适 此冻结间布置的吊轨长度:吊轨总长L1=l1×n=16.4×4=65600mm 校核实际冻结能力: G ,24L1?g/1000t ,24×65.6×220/1000×24 ,15.7 吨/日 符合要求 则冻结间分为 两间 每间净长18m 宽6m 高5.5m 2.2 冻结物冷藏间的容量计算 G ,?V1ρsη/1000 式中 G -- 冷藏库设计吨位(t) 为1500t V1 -- 冷藏间公称容积(m3) η -- 冷藏间容积利用系数 试取η,0.55 ρs -- 白条肉的计算密度(kg/ m3) ρs ,400 kg/ m3 ?V1 ,1000G/ρsη ,1000×1500/400×0.55 ,6818.18 m3 符合要求 故取η,0.55 ?V1 ,6818 m3 单层冷库高度应大于等于5m 取冷藏间的净高为6m ?F ,?V1/h ,6818/6 ,1136.4 m2 试分为两间 取两间冷藏间总体为正方形 长和宽分别为32和18 采用柱网为6000mm×6000mm 柱子为400mm×400 mm 每间为5跨×3跨 实际各间建筑面积F′,18×32,576m2 实际库容量 G , F′hρs η/1000 =576×2×6×400×0.55/1000 ,1520t 符合要求 3 围护结构设计与传热系数计算 3.1 计算隔热材料的厚度δ 3.1.1 外围护结构中隔热材料的厚度计算 冷藏间(选择硬脂聚氨酯): tw ,30? tn ,,18? Δt ,tw ,tn,48? α取1.05 面积热流量取12 查《冷库设计规范》 R0 ,4.59(m2?)/W αw,23 W/( m2.?) αn,8 W/ (m2.?) λ=0.031 围护结构隔热层的厚度: 由公式d=λ[R0 -(1/αw+d1/λ1+d2/λ2+...+1/αn)] 代入数据得 d=172mm 冻结间(选择硬脂聚氨酯): tw ,30? tn ,,23? Δt ,tw ,tn,53? α取1.05 面积热流量取12 查《冷库设计规范》 R0 ,5.06(m2?)/W αw,23W/ (m2?) αn,8W/( m2?) λ=0.031 围护结构隔热层的厚度: 由公式d=λ[R-(1/αw+d1/λ1+d2/λ2+...+1/αn)] 代入数据得 d=196mm 3.1.2 屋顶中隔热材料的厚度计算 冷藏间(选择硬脂聚氨酯): tw ,30? tn ,,18? Δt ,tw ,tn,48? α取1.15 面积热流量取12 查《冷库设计规范》 R0 ,4.515(m2?)/W αw,12 W/( m2.?) αn,8 W/ (m2.?) λ=0.031 围护结构隔热层的厚度: 由公式d=λ[R0 -(1/αw+d1/λ1+d2/λ2+...+1/αn)] 代入数据得 d=198mm 冻结间(选择硬脂聚氨酯): tw ,30? tn ,,23? Δt ,tw ,tn,53? α取1.15 面积热流量取12 查《冷库设计规范》 R0 ,5.15(m2?)/W αw,12 W/ (m2?) αn,8W/( m2?) λ=0.031 围护结构隔热层的厚度: 由公式d=λ[R-(1/αw+d1/λ1+d2/λ2+...+1/αn)] 代入数据得 d=215mm 3.2 围护结构设计 表3-1 外墙结构构造 结构 构造名称 厚度δ(m) 导热系数 λ(W/(m2K)) 热阻R,δ/λ 外 墙 , 由 外 向 内 , 1 、1:3水泥砂浆抹面 0.02 0.930 0.0215 2、砖墙 0.37 0.810 0.457 3、1:3水泥砂浆抹面 0.02 0.930 0.0215 4、聚氨酯隔热层(冷藏间) 0.2 0.031 6.37 4、聚氨脂隔热层(冻结间) 0.25 0.031 8.06 5、砖墙 0.120 0.810 0.148 6、1:3水泥砂浆抹面 0.02 0.930 0.0215 表3-2 屋顶结构构造(无阁楼) 结构 构造名称 厚度δ(m) 导热系数 热阻R,δ/λ λ(W/(m2K)) 屋 顶 , 由 上 到 下 , 1、1:3水泥砂浆抹面 0.02 0.93 0.0215 2、混凝土预制平板 0.05 0.58 0.086 3、1:4水泥砂浆找平层 0.02 0.93 0.0215 4、聚氨酯隔热材料 (冷藏间) 0.25 0.031 8.06 5、聚氨酯隔热材料 (冻结间) 0.2 0.031 6.37 6、预制钢筋混凝土楼板 0.12 1.55 0.077 7、1:3水泥砂浆 喷大白两道毡层 0.02 0.93 0.0215 表3-3 地坪结构设计 结构 构造名称 厚度δ(m) 导热系数 λ(W/(m2K) 热阻R,δ/λ 地 坪 , 由 上 到 下 , 1、1:3 水泥砂浆抹面 0.02 0.930 0.0215 2、钢筋混凝土层 0.06 1.55 0.0387 3、1:4水泥砂浆找平层 0.02 0.930 0.0215 4、一毡二油防潮层(冷藏间) 0.0055 0.21 0.0262 4、二毡三油防潮层(冻结间) 0.009 0.22 0.0409 5、1:3 水泥砂浆找平层 0.02 0.930 0.0215 6、硬质聚氨酯泡沫(冷藏间) 0.2 0.580 6.37 7、硬质聚氨酯泡沫(冻结间) 0.25 0.290 8.06 8、1:2.5水泥砂浆 0.02 0.93 0.0215 9、一毡二油防潮层 0.0055 0.21 0.0262 10、1:3水泥砂浆抹平层 0.02 0.930 0.0215 11、混凝土预制平板 0.05 0.580 0.086 12、3:7灰土垫层 0.15 1.17 0.128 传热系数 K ,1/(1/αw，?(δ/λ)，1/αn) 围护结构名称 冻结间 冷藏间 外墙 0.117 0.144 屋顶 0.121 0.151 地坪 0.122 0.151 表3-4 围护结构传热系数 说明: (1)该建筑屋顶不用阁楼 冷间地面隔热层为通风架空层 (2)冷藏间净高为6.0m 冻结间净高为5.5m 4 耗冷量的计算 4.1 围护结构的耗冷量Q1 Q1 ,αKFΔt K ,1/(1/αw，?(δ/λ)，1/αn) 式中 Q1 - 围护结构的耗冷量W K - 围护结构的传热系数W/ m2? F - 围护结构的传热面积m2 tw - 室外计算温度? tn - 室内计算温度? α- 室内外温差修正系数 表4-1 冷藏间维护结构耗冷量 1号 维护结构 室外温度T(?) 维护面积(m2) 传热系数 K(W/(m2K)) 温差T(?) 修正系数 a 耗冷量 Q1(W) 北墙 30 122.4 0.1436 48 1.05 885.8627 西墙 30 217.6 0.1436 48 1.05 1574.867 南墙 30 122.4 0.1436 48 1 843.6787 屋顶 30 576 0.1509 48 1.2 5006.5 地坪 0 576 0.1519 48 0.7 2939.812 表4-2 冷藏间维护结构耗冷量 2号 维护结构 室外温度T(?) 维护面积(m2) 传热系数 K(W/(m2K)) 温差T(?) 修正系数 a 耗冷量Q(W) 北墙 30 122.4 0.1436 48 1.05 885.8627 东墙 30 217.6 0.1436 48 1.05 1574.867 南墙 30 122.4 0.1436 48 1 843.6787 屋顶 30 576 0.1509 48 1.2 5006.5 地坪 30 576 0.1519 48 0.7 2939.812 表4-3 冻结间维护结构耗冷量 2号 维护结构 室外温度T(?) 维护面积(m2) 传热系数 K(W/(m2K)) 温差T(?) 修正系数 a 耗冷量 Q1(W) 内墙 -10 99 0.212 13 1.2 327.4128 北墙 30 37.8 0.1168 53 1 233.9971 西墙 30 113.4 0.1168 53 1.05 737.0909 南墙 30 37.8 0.1168 53 1.05 245.697 屋顶 30 108 0.1217 53 1.2 835.933 地坪 30 108 0.1223 53 0.7 490.0316 表4-4 冻结间维护结构耗冷量 2号 维护结构 室外温度T(?) 维护面积(m2) 传热系数 K(W/(m2K)) 温差T(?) 修正系数 a 耗冷量 Q1(W) 内墙 -10 99 0.212 13 1.2 327.4128 北墙 30 37.8 0.1168 53 1 233.9971 东墙 30 113.4 0.1168 53 1.05 737.0909 南墙 30 37.8 0.1168 53 1.05 245.697 屋顶 30 108 0.1217 53 1.2 835.933 地坪 30 108 0.1223 53 0.7 490.0316 4.2 货物耗冷量Q2 注:无外调货物的冷库 冻结物冷藏间G′为冷库每日冻结量 货物为猪肉 Q2 ,Q2a，Q2b，Q2c，Q2d,G′(h1,h2)/3.6T 其中Q2b、Q2c、Q2d在此冷库设计为0 Q2a- 食品降温时 单位时间内放出的热量kW Q2b- 包装材料和运载工具降温时 单位时间内放出的热量kW Q2c- 食品冷却时 单位时间内因呼吸放出的热量kW Q2d- 食品贮藏时 单位时间内因呼吸放出的热量kW G′- 冷间的每日进货量t h1- 货物进入冷间开始时温度的含热量kJ/kg h2- 货物在冷间内终止降温时的含热量kJ/kg T- 货物冷却时间 冷藏间取24h 冻结间取设计冷加工时间20h 表4-5 各库货物耗冷量 库房名称 进货量G′ (吨/日) h1 (kJ/kg) h2 (kJ/kg) T (h) Q2 (kW) 冷藏间 30 12.2 4.6 24 2.76 冻结间 30 302.9 12.2 20 126.78 4.3 通风换气引起的耗冷量Q3 ,0 4.4 电动机运转耗冷量Q4 Q4 ,1000?PξR 式中 P-电动机额定功率P=6.6×2=13.2kW ξ-热转化系数 电动机在冷间内ξ=1 R -电动机运转时间系数R=1 表4-6 各库电机耗冷量 库房名称 耗冷量(kW) 冷藏间 0 冻结间 26.4 注:由于冷藏间采用排管 故Q4 ,0 4.5 人员操作耗冷量Q5 Q5 ,Q5a，Q5b，Q5c,qFF，Vn(hw,hn)mρn/86400，nrqr/8 式中 Q5a- 因照明引起的单位时间内耗冷量kW Q5b- 因开门引起的单位时间内耗冷量kW Q5c- 因操作人员在冷间放热引起的单位时间内耗冷量kW qF- 冷间每平方米地板因照明引起的耗冷量kW/ m2 取qF ,2 .1W/m2 F- 冷间地板净面积m2 计算得:F ,48×24,1152 m2 n- 冷间每日换气次数 取n ,1次/日 V- 冷间内净体积m3 计算得:V ,(48×24-0.4×0.4×18) ×6,6894.72m2 hn、hw-冷间内、外空气的焓kJ/kg hn,-16.077kJ/kg hw ,165.797 kJ/kg m- 空气幕效率修正系数 m=0.5 86400- 一日折算成秒值 1/8- 一日操作时间系数 每日按操作3小时计 ρn- 冷间内空气密度kg/ m3 ρn ,1.395 kg/ m3 nr- 操作人员数 取15人 qr- 一个操作人员单位时间内放出热量引起的耗冷量kW 取qr ,395W 表4-7 耗冷量表 库房名称 耗冷量(kW) 冷藏间 11..3 冻结间 0 注:冻结间Q5 ,0 4.6 计算设备负荷Qz和机器负荷Qj 4.6.1 冷间蒸发器负荷Qz Qz ,Q1，PQ2，Q3，Q4，Q5 其中P为负荷系数 冻结间P ,1.3 冷藏间P,1 表4-8 冷间设备负荷 库房名称 Q1(kW) PQ2(kW) Q3(kW) Q4(kW) Q5(kW) 冷藏间 22.5 2.76 0 0 11.26 冻结间 5.74 164.8 0 2.68 0 冷藏间Qz,36.54 kW 冻结间Qz,197 kW 4.6.2 制冷压缩机负荷Qj Qj ,(n1?Q1，n2?Q2，n3?Q3，n4?Q4，n5?Q5)R 式中 n1- 围护结构传热量的季节修正系数 冻结间、冷藏间均按全年无明显 淡旺季区别 取n1 ,1.1 n2- 食品冷加工耗冷量的机械负荷折减系数 冻结间取n2,1 冷藏间取 n2,0.6 n3- 同期换气系数 n3 ,0.5,1.0 取n3 ,0.8 n4- 冷间用的电动机同期运转系数 冻结间取n4,1 冷藏间n4,0.5 n5- 冷间同期操作系数 冷藏间取n5 ,0.5 R- 制冷设备和管道等冷量损耗补偿系数 取R ,1.07 表4-9 冷间机器负荷 库房名称 n1?Q1 n2?Q2 n3?Q3 n4?Q4 n5?Q5 冷藏间 24.76 1.66 0 0 5.6 冻结间 6.32 126.8 0 26.4 0 冷藏间Qj,32 kW 冻结间Qj,160.4kW 5 机器设备的选择计算 5.1 参数的确定 5.1.1 蒸发温度tz 考虑冷间相对湿度要求不太严格 故温差取10? 冷藏间tz,-28? 冻结间tz,-33? 5.1.2 冷凝温度tl 福州地区夏季室外计算湿球温度为28.1? 因采用立式水冷式冷凝器 冷凝器进口温度=湿球温度+3? 出口温度=进口温度+3? 冷凝温度=(进口温度+出口温度)/2+(3-5) 所以tl,(28.1+3+31.1+3)/2+5.4?=38? 5.1.3 吸气温度tg 回气过热取5? 冻结间:tg,tz，4,-33?，5,28? 冷藏间:tg,tz，5,-28?，5,-23? 5.1.4 中间温度tzj tzj,0.4 tl，0.6 tz，3 冷藏间:tzj ,0.4×38?，0.6×(-28?)，3,1.4? 冻结间:tzj ,0.4×38?，0.6×(-33?)，3,-1.6? 5.1.5 过冷温度tgl 冷藏间:tg1,tzj，(3~5)=1.4?+4?=5.4? 冻结间:tg1,tzj，(3~5)= -3.72?+5?=3.4? 5.2 氨压缩机的制冷量及功率的计算 5.2.1 冻结间压缩机选型计算 tz ,-33? tl ,38? Pz,1.03×105Pa Pl,14.72×105Pa 图5-1 冻结间压焓图 Pl/ Pz ,14.74×105/1.03×105,14.3>8 取双级压缩 tzj ,-1.6? Pzj ,4.05×105Pa V2 ,1.3m3/kg V4 ,0.3m3/kg h1 ,1339 kJ/kg h3 ,1540kJ/kg h4 ,1376kJ/kg h5=1857kJ/kg h6 ,300kJ/kg h8 ,130kJ/kg λg ,0.94,0.085×[(Pl/ Pzj)1/1.28,1] ,0.94,0.085×[(14.74×105/4.05×105)1/1.28,1] ,0.792 λd ,0.94,0.085×{[Pzj/ (Pz,98)]1/1.28,1} ,0.94,0.085×{4.05×105/(1.03×105,98)]1/1.28,1} ,0.757 求容积比ξ与中间温度tzj的直线方程 中间温度为-1.6?最佳容积比ξ,Vgp/Vdp ,(h3,h8)/(h4,h6)?(V4/V2)?(λd/λg) ,(1540,140)/(1376,300)×(0.33/1.3)×(0.757/0.792) ,0.31 设中间温度为-3? 求容积比ξ′ 此时中间冷却器蛇管的出液温度为2? 查《冷库设计》附表8和附图2得: Pzj′,3.84×105 Pa V2′,1.2 m3/kg V4′,0.32 m3/kg h3′,1698kJ/kg h4′,1495kJ/kg h6′,300kJ/kg h8′,130kJ/kg λg′ ,0.94,0.085×[(Pl/ Pzj′)1/1.28,1] ,0.94,0.085×[(14.72×105/3.84×105)1/1.28,1] ,0.782 λd′,0.94,0.085×{[Pzj′/ (Pz,98)]1/1.28,1} ,0.94,0.085×(3.84×105/(1.03×105,98))1/1.28,1) ,0.768 中间温度为1?最佳容积比 ξ佳′,Vgp/Vdp,(h3′,h8′)/(h4′,h6′)?(V4′/V2′)?(λd′/λg′) ,(1698,130)/(1495,300)×(032/1.1)×(0.768/0.782) , 0.37 ξx与tzjx的直线关系式为: (-3+1.6) /(0.37,0.31),(,1.6,tzjx)/(0.31-ξx) 即-1.4/0.06,(,1.6,tzjx)/(0.31,ξx) 根据最佳工况时低级压缩的理论排气量Vdp和最佳容积比ξ,0.345选压缩机 Vdp ,Qj/(h1,h8)?(V2/λd) ,1.595×105×1.2/(1339,140)×103×0.757) ,0.2115m3/s =761.4m3/h Vgp,761.4m3/h×0.31=236 m3/h 选一台6AW-17型单机单级压缩机 理论排气量为825m3/h 电机功率为163kW 选一台4AV-12.5为高压级 理论排气量283 m3/h 电动机功率为55kW 选定的压缩机的容积比ξ,283/845,0.3337 求出对应中间温度tzjx -1.4/0.06,(,1.6,tzjx)/(0.31,0.333) tzjx,-2? 接近中间温度 可取 查附表8 h2′′,1339kJ/kg h8′′,135kJ/kg λd′′,0.76 V2′′=1.25 m3/kg Qc ,Vdp?λd?(h2′′,h8′′)×105/ V2 ,0.236×0.76×(1339,135)×105/1.25 ,1.724×105W 比实际多(1.724,1.595)/1.595×100,,9.1,可取 结论:冻结间选2台6AW-12.5型压缩机 配用电动机功率为163kW(Y315M2-8) 压缩机轴功率校核: 低压级压缩机轴功率的校核 Gd,Vpdλd′′/ V2′′=0.226×0.76/1.25=0.1434 kg/s Nld= Gd(h3′′,h2′′),0.1434×(16207,1420)×103 ,28.7kW [5] 指示效率:ηzsd,Tz /Tzj，btz ,240/2716，0.001×(-33) ,0.853 压缩机的指示功率:Nzsd,Nld /ηzsd ,28.7/0.853 ,33.6kW 压缩机的摩擦功率:Nmd ,PmVdp ,58.54×0.226 ,13.23kW 配用电动机功率:Nd,1.1(Nzsd，Nmd) ,1.1×(33.6+13.235) ,51.5kW 原配的电机的功率为163kW的 先该为75kW 多出了40% 可取 高压级压缩机轴功率的校核 Gg,Gd*(h6′′- h4′′)/ V4 =0.0786×0.789 /0.3178=0.195kg/s Nlg= Gg(h5′′,h4′′) ,0.195×(1580,1377)×103 ,39.61kW 指示效率:ηzsg,Tzj /Tl，btzj ,240/311，0.001×(-2) ,0.77 压缩机的指示功率:Nzsg,Nlg /ηzsg ,39.61/0.77 ,51.4kW 压缩机的摩擦功率:Nmg ,PmVgp ,58.54×0.0786 ,4.62kW 配用电动机功率:Ng,1.1×(Nzsg，Nmg) ,1.1×(51.4+4.62) ,61.62kW 故原配电动机功率为163kW过高 因此换配功率为75kW的电动机一台 则比理论上多了23% 所以75kW可取 5.2.2 冷藏间压缩机的选型计算 tz ,-28? tl ,38? Pz,1.32×105 Pa Pl,14.72×10 5 Pa Pl/ Pz ,14.72×105/1.315×105,11.19>8 故采用双级压缩 查《制冷工艺设计》附表8和附图2 图,-, 冷藏间压焓图 Pzj ,4.565×105 Pa V2 ,1.15 m3/kg V4,0.35 m3/kg h1 ,1.33×106 J/kg h3 ,1.53×106J/kg h4,1.381106J/kg h5 ,1.56×106J/kg h6 ,0.3×105J/kg h8 ,0.140×105J/kg λg ,0.94,0.085×[(Pl/ Pzj)1/1.28,1] ,0.94,0.085×((14.72×105/4.57×105)1/1.28,1) ,0.812 λd ,0.94,0.085×((Pzj/ (Pz,98))1/1.28,1) ,0.94,0.085×((4.565×105/(131000,98))1/1.28,1) ,0.786 求容积比ξ佳与中间温度tzj的直线关系 最佳容积比ξ佳,Vgp/Vdp,(h3,h8)/(h4,h6)?(V4/V2)?(λd/λg) ,(1.53,0.140)/(1.381,0.3)×(0.365/1.15)×(0.786/0.0.812) ,0.4334 设中间温度为0? 查《制冷工艺设计》附表8和附图2得: Pzj′,4.3×105 Pa V2′,1.15m3/kg V4′,0.37 m3/kg h3′,1.52×106J/kg h4′,1.37×106J/kg h6′,0.3×105J/kg h8′,0.135×105J/kg λg′ ,0.94,0.085×[(Pl/ Pzj′)1/1.28,1] ,0.94,0.085×[(14.72×105/4.3×105)1/1.28,1] ,0.803 λd′ ,0.94,0.085×{[Pzj′/ (Pz,98)]1/1.28,1} ,0.94,0.085×{[4.3×105/(131000,98)×105] 1/1.28,1} ,0.797 中间温度为0?时得容积比ξ佳′ ξ佳′,Vgp′/Vdp′,(h3′,h8′)/(h4′,h6′)?(V4′/ V2′)?(λd′/λg′) ,(1520,135)/(1370,120)×(0.37/1.15)×(0.7970.803) ,0.3530.425 ξ′与tzjx的直线关系式为: (0-1.4)/(0.353,0.334),(1.4,tzjx)/(0.334,ξx) 即-1.4,(0.19,tzjx)/(0.427,ξx) 根据最佳工况时低级压缩的理论排气量Vdp和最佳容积比ξ佳,0.831选压缩机 Vdp ,Qj/(h1,h8)?(V2/λd) ,32×1000×1.15/(1330,140)×1000×0.786 ,0.0394m3/s ,141.64 m3/h Vgp ,ξ佳Vdp ,141.64×0.334,47.4m3/h 故选一台2AZ-10 单级压缩机一台作为高压级 选一台6AW-10 单级压缩机一台作为低压级 理论排气量:高压级63.3 m3/h 低压级190.4m3/h 所配电机功率:高压级15kW 低压级23.8kW 选定压缩机的容积比ξ,63.3/190.4,0.332 对应中间温度tzjx -1.4/0.019,(1.4-tzjx)/(0.334,0.333) tzjx,1.47? 接近中间温度 符合要求 当tz ,-28? tl ,38? tzj ,1.4? 查得: h2′′,1330kJ/kg h8′′,140kJ/kg λd′′,0.786 V2′′=1.15 m3/kg Qc ,Vdp?λd?(h2′′,h8′′)×105/ V2[5] ,190/3600×0.786×(1330,140)/1.15 ,42.9kW 比实际多(42.9,32)/32×100,,30,可取 结论:冷藏间选一台2AZ-10 单级压缩机一台作为高压级 选一台6AW-10 单级压缩机一台作为低压级 理论排气量:高压级63.3 m3/h 低压级190.4m3/h 轴功率的校核: 低压级压缩机轴功率的校核 Gd,Vpdλd′′/ V2′′=0.053×0.786/1.15=0.36 kg/s Nld= Gd(h3′′,h2′′),0.036×(1530,1360)×1000 ,6.13kW 指示效率:ηzsd,Tz /Tzj，btz ,245/274.4，0.001×(-28) ,0.864 压缩机的指示功率:Nzsd,Nld /ηzsd ,6.13/0.864 ,7.3kW 压缩机的摩擦功率:Nmd ,PmVdp ,58.84×0.053 ,3.1kW 配用电动机功率:Nd,1.1(Nzsd，Nmd) ,1.1×(7.3+3.1) ,11.5kW 原配电机超出所需80, 过大 建议改配15kW的电动机 高压级压缩机轴功率的校核 Nlg= Vpgλg′′(h5′′,h4′′)/ V4′′ ,0.0176×0.8123×1000×(1560-13807)/0.35 ,7.35kW 指示效率:ηzsg,Tzj /Tl，btzj ,274.4/311，0.001×1.4 ,0.884 压缩机的指示功率:Nzsg,Nlg /ηzsg ,7.35/0.884 ,8.32kW 压缩机的摩擦功率:Nmg ,PmVgp ,58.84×0.0176 ,1.04kW 配用电动机功率:Ng,1.1(Nzsg，Nmg) ,1.1×(8.32+1.04) ,10.29kW 所配电机合适 6 设备选择计算 6.1 冷凝器 冻结间:Ql1= Gg(h5,h6)=0.186×(1.58-0.3) ×106=238.34kW 冷藏间:Ql2=Gg(h5,h6)=0.0397×(1.56-0.12) ×106=57.2kW Ql总=238.34+57.2=295.5kW 冷凝面积:Fl=1.1Ql/K?tm=1.1×295.5×1000/5.26/700=88.3m2 选一台大连冷冻机厂生产的LN--100冷凝器 冷却面积为100m2 符合要求 6.2 蒸发器 6.2.1 冷藏间选用光滑U型顶排管 排管管径Φ38×3.0 液体集管管径Φ57×3.5 气体集管管径D76×3.5 供液管 Φ57×3.5 回气管Φ76×3.5 传热面积计算公式: F ,Qs /(kΔt) 式中 F- 顶排管冷却面积m2 Qs- 冷间冷却设备负荷W K - 顶排管传热系数W/ m2? Δt - 冷间空气温度与制冷剂蒸发温差 ?t=10? 表6-1 顶排管传热系数 C1 C2 C3 k′(W/ (m2?)) k,k′C1C2 C3(W/ (m2?)) 1 1 1.1 6.98 7.678 k- 光滑管在设计条件下的传热系数W/ (m2?) k'- 光滑管在特定条件下的传热系数W/ (m2?) C1- 构造换算系数 C2- 管径换算系数 C3- 供液方式换算系数 注:查《 冷库设计》P87 表4-16得k'=7.678 W/ (m2?) 冷藏间总的传热面积:F ,523.4×103/(7.678×10) ,523.4? 选用的是D38×2.2的无缝钢管 管长L=F/Dп,523.4/(3.14×0.038)=438.125.19m 单间管长L=4386.13/2=2193 每间分五组 设每组长为15m 则每组根数N=2193/15/5=30 6.2.2 冻结间采用翅片式干式冷风机 冷风机的空气冷却器的冷却面积 F ,Qs/(kΔtm) 式中 Qz - 冷间内蒸发器的负荷W K - 传热系数W/ (m2?) 取Δtm,10?时 k ,11.63 W/ (m2?) Δtm- 冷间空气温度与制冷剂蒸发温差 取10? 则 总的冻结间:F =196.95×103,11.63×10×2 =1693m2 选用KLJ-300型6台冷风机 每台冷却表面积为300m2 冻结间2同冻结间1布置都是一样的 6.3 中间冷却器 6.3.1 中冷直径 D=1.128 式中 - 高压级输气系数 V- 高压级制冷压缩机的理论排气量m3 /s Wz- 中间冷却器内气体流速 一般去0.5 m/s D=1.128 =500mm 6.3.2 中间冷却器蛇形管冷却面积F F ,Qzj/(kΔtm) 式中 Qzj - 中间冷却器蛇形管的热负荷 kW K- 中间冷却器蛇形管的传热系数kW/(?K) Δtm- 中间冷却器蛇形管内外的对数平均温差 ? Δtm =( tl,tgl) /ln(tl,tzj )/( tgl,tzj ) =(38-1.4)/ ln(38-1.4 )/(4-1.4) =12.86? K取700-800w/(??k) K=700w/(??k) 冻结间:Qzj1= Gd (h6-h8)=0.1432×(0.3-0.135) ×106=23.6kW 冷藏间:Qzj2= Gd (h6-h8)=0.036×(0.3-0.14) ×106=5.8kW Fzj= Qzj/(kΔtm) =(23.6+5.8)×103,700×12.86 =2.66m2 选一台大冷ZL-3.5型中间冷却器一台 冷却面积为3.5 m2 6.4 高贮器 V ,3600×?Gφ/(βρ) 式中 ?G- 压缩机每小时氨液的总循环量 ρ- 冷凝温度下制冷剂液体的密度 kg /m3 φ- 贮液器的容积系数 φ,1 β- 贮液器的氨液充满度β,0.7 前面已求得:冻结间G ,0.3294 m3/s 冷藏间G ,0.076 m3/s ?G,0.3294，0.076,0.41kg/s V ,0.41×1×3600×10-3/0.7×0.5,3.5m3 选武汉冷冻机厂生产的WCA-4400一台 容积4.4m3 6.5 油氨分离器 D,1.128 式中 λ- 压缩机高压级输气系数 V- 已选压缩机理论排气量 m3/s Wy- 油分器的气体流速 取0.4m/s D ,1.128,500mm 选上海第一冷冻机厂的YF-125B型油氨分离器一台 6.6 排液桶 V ,L?ν?φ/β 式中 L- 一次融霜蒸发器冷却管的总长度 L,2193.19m ν- 冷却排管每米长的容积 φ- 蒸发器内制冷剂允许充注量 取0.6(氨泵供液下进上出式排管) β- 排液桶氨液充满度β ,0.7 对于冷藏间;V ,L?ν?φ/β=2193×3.14/4×(0.038-0.0022×2)2×0.6/0.7=2.2 m3 对于冻结间 ;冷风机的翅片管长度 按每米翅片管冷却面积0.71? 冷却面积为300? 一共有六台冷风机 则F=6×300=1800? L=300/0.71×6=2571.6m V=3.14/4×(0.025-0.00225×2)2×2571.6=0.85 V总=3? 选烟台冰轮PYA-3型排液桶一台 容积为3 m3 6.7 低压循环贮液桶 选择立式的低压循环储液桶 低压循环贮液桶直径(采用下进上出供液方式) D ,1.128 式中 V- 制冷压缩机理论排气量(低压级) m3/s λ- 制冷压缩机低压级输气系数 - 通过气体的有效截面面积系数 立式取1 W- 低压循环贮液桶内的气体流速 立式取0.5m/s n- 气体进气口个数 n=1 低循直径:D ,1.128,0.66 m 氨泵流量Vb=n Qz/rρ=6×196.95/1369820×0.681×2=0.0064m3/s V=0.5×(0.6×0.89+0.2×4.41)=1.4 m3 故选大冷DXZ-1.5低压循环储液桶一台 氨泵为旅顺电机厂制造的DXZ-1.5四台 6.8 集油器 按机房装得容量 令机房内所有压缩机的标准制冷量之和(均认为单级) 383+122+63+126=694 kW<1163kW 选D=325mm 选配一台烟冷JY-325?型集油器一台 1(集油器的底座高地面应有适当高度 以便接油容器放入 一般不宜小于300-500mm 取900mm 2(集油器与其它设备之间的相对高差不是主要的 低压容器放油时可不通过集油器 6.9 空气分离器 选择卧式空气分离器 即四套管式选一台KF-32 由大冷制造 按照机房装机容量选泽694kW<1163 kW 选不大于0.45m2 1( 安装时注意进氨液的一端稍高一些 约30-50mm 以便被分离下来的氨液流进旁通管 2( 旁通管及膨胀阀 一般已由制造厂组装好了 7 系统管道坡度方向 表7-1 系统管道坡度方向 管道名称 倾斜方向 倾斜参考值(,) 压缩机排气管至油分器的水平管道 与安装在室外冷凝器相连时排气管 压缩机吸气管的水平管段 液体调节站至顶排管的供液管水平段 顶排管至气体调节站的回气管水平段 气体调节站至低压循环桶水平管段 向油分 向冷凝器 向低贮器 向排管 向排管 向低贮器 1,2 1,2 2,3 1,2 2,3 2,3 8 管道和设备保温 表8-1 管道和设备保温 名称 管径(mm) 保温层厚度(mm) 气体调节站集管 液体调节站集管 一级吸气冷藏间 一级吸气冻结间 二级吸气 中冷至低贮供液 氨泵至调节站 低贮至氨泵 中冷器 低压循环贮液桶 低压循环贮液桶 排液桶 Φ76×3.5 Φ57×3.5 Φ89×4.5 Φ89×4.5 Φ89×4.5 Φ38×3.0 Φ76×3.5 Φ76×3.5 600 800 800 924 100 100 105 105 110 60 90 90 100 100 100 100 说明:(1)保温层厚度由《手册》383页 表5-11及表5-12查得 (2)保温材料均采用聚氨酯现场喷涂 (3)库房供液与库房回汽管分别整体保温不单做保温层 9 管路设计 9.1 库房回气 取当量管长100m 冷藏间单间Q<20kW 由《手册》第355页 图5-8查得DN50 故取D57×3.5的管径 冻结间Q<100kW 由《手册》第356页 图5-9查得DN65mm 取D76×3.5的管径 9.2 库房供液 由《手册》343页 表5-4查得供液管径DN50 取D57×3.0的管径 9.3 高贮器到冷凝器氨液管径 按总管长度小于10m考虑 根据所接设备阀径考虑选Φ45×2.2 9.4 低压循环贮液桶与过滤器及氨泵的氨液管径 过滤器一般较氨泵进液管径大一号选D89×4.5 将其均匀过滤器出口缩小至氨泵进口 9.5 调节站与低压循环桶贮液之间管径 9.5.1 冷藏间 总负荷为32KW 阀门直径为DN100mm 由《手册》图5-8查得管Φ38×3.0 9.5.2 冻结间 总负荷160.4kW 阀门管径为DN100mm 由《手册》图5-1查得取Φ133×4.0 9.6 其它管径 主要考虑设备阀口径 再由《冷库设计》上的图或表查取同时兼顾统一管位的原则选取 10 经济性分析 表10-1 设备材料费 序号 名称 型号 单位 数量 单价 总价 1 氨压缩机 4AV-12.5 台 1 101342.5 101342.5 2 氨压缩机 2AZ-10 台 1 59305.2 59305.2 3 氨压缩机 6AW-17 台 1 133532.2 133532.2 4 氨压缩机 6AW-10 台 1 78934 78934 5 中间冷却器 ZL-3.5 台 1 7120 7120 6 高压贮液器 WCA4400 台 1 107684.5 107684.5 7 油氨分离器 YF-125B 台 1 4723.3 4723.3 8 集油器 JYA-325 台 1 2776.9 2776.9 9 空气分离器 KF-32 台 1 1822.7 1822.7 10 低压循环贮液桶 DXZ-1.5 台 2 70800.2 70800.2 11 排液桶 PYA-3 台 1 67800 67800 12 U形光滑顶排管 自制 组 10 2236 11180 13 冷风机 KLJ-300 台 6 2505.9 15035.4 14 氨用截止阀 DN150 个 2 240 480 15 氨用截止阀 DN125 个 4 220 880 16 氨用截止阀 DN100 个 6 200 1200 17 氨用截止阀 DN80 个 8 150 1200 18 氨用截止阀 DN65 个 9 140 1260 19 氨用截止阀 DN50 个 25 135 3375 20 氨用截止阀 DN40 个 3 125 375 21 氨用截止阀 DN32 个 18 120 2160 22 氨用截止阀 DN25 个 7 120 840 23 氨用截止阀 DN20 个 6 100 600 24 氨用截止阀 DN15 个 15 100 1500 25 氨用截止阀 DN10 个 2 80 160 26 节流阀 DN32 个 6 123 738 27 节流阀 DN10 个 1 123 123 28 氨用止逆阀 ZZRN-80 个 2 120 240 29 氨用止逆阀 ZZRN-65 个 1 100 100 30 氨用止逆阀 ZZRN-50 个 5 100 500 31 氨用压力表 DN4 套 7 132 924 32 氨泵过滤器 个 4 145 580 总计 750092.1 劳务费 = 设备总价×20%=750092.1×20%=150018(元) 管理费: 根据开封地区安装工程估价表规定:管理费一般为劳务费的80% 管理费 = 劳务费×80%=150018×80%=120014(元) 不可预见费: 不可预见费 = ( 设备总价 + 劳务费 + 管理费 )×5% =(750092+150018+120014)×5% =51006(元) 税金: 税金 = ( 工程造价 + 劳务费 + 管理费 + 不可预见费 )×3.3% =(750092+150018+120014+51006)×3.3% =35347.4(元) 工程总价: 一次性投资不包括土建费用: 工程总价= 设备总价+劳务费+管理费+不可预见费+税金 = 750092+150018+120014+51006+35347.4 = 1106480(元) 此库为福建南平地区白条肉冷库 属于出租型冷库 以盈利为主要目的 一年以300天计算 单价为3.5元/吨?天 每年收入为: 1500×3.5×300=157.5万元/年 其他因素消耗费用: 电消耗 177×0.9×150=2.1(万元) 人工费 50×300×12=18(万元) 折旧费 750082×0.3%=1.5(万元) 水消耗 15082.652×2%=0.03(万元) 假设n年能回收成本每年的收入×n=工程总造价 + n年×总消耗 n =2 大约3年的时间冷库就可以回收成本 以后的租金作为盈利所获得的资金 考虑冷库使用在7-8年左右 所以这个冷库的经济性较为合理 结 论 本设计为南平地区1500 吨冷藏 30吨冻结白条肉冷库 通过查阅《冷库设计手册》以及相关专业书籍 完成设计 现总结如下: 1(南平地区夏季湿球温度28.1? 设计的蒸发温度是冷藏间tz,,28? 冻结间tz,,33? 冷凝温度是38?; 2(冷藏间库温-18?1? 冻结间-23? 对冷藏食品白条肉达到较好的保鲜要求; 3(冷藏间2间 库容量为1500吨;冻结间2间 冻结能力为30吨/日; 4(经过负荷计算以及校核 选用了一系列的机器、设备 达到较理想的制冷目的 满足了设计要求; 5(绘制施工图17张 满足设计任务要求; 6(与同等规模冷库比较 经济性方面初投资低 运行费用低;制冷目的方面库温稳定波动小 制冷过程中能显著地防止冻融循环 是一个切实可行的冷库设计 参考文献 1 商业部设计院.《冷库制冷设计手册》[M].农业出版社.1988 100,300 2 张华俊.《制冷压缩机》[M].北京.科学出版社.1981 50,150 3 余华明.《冷库及冷藏技术》[M].北京.人民邮电出版社.1985 20,110 4 商业部冷藏加工企业管理局.《冷库制冷技术》[M].北京.中国财政经济出版社. 1987 55,129 5 廖明义 杜永杰.《制冷工艺设计》[M].黑龙江.黑龙江科技出版社.1990 55,200 6 金立芝 周维 王强.《活塞式制冷压缩机》[M].黑龙江.黑龙江科技出版社. 1991 35,157 7 陈广智 王起霄.《制冷装置自动控制》[M].黑龙江.黑龙江科技出版社.1991 25,270 8 哈尔滨商业大学建筑教研室.《冷藏库建筑设计》[M].黑龙江商学院出版社.1992 20,89 9 《 冷库设计规范》 GB50072 北京 中国计划出版社 2001 10 Wang Ying Lu Niancheng .Research Progress and Application Foreground Of Heat Pump Proceedings of the 3rd Asian Conference on Refrigeration and Air-Conditioning (ACRA 2006). May 21-23 2006 Gyeongju Korea:497-500 11 Wang Ying. Study on the Low Temperature Hypobaric Storage of Gold-Pears Proceedings of the 3rd Asian Conference on Refrigeration and Air-Conditioning (ACRA 2006). May 21-23 2006 Gyeongju Korea:771-773 致 谢 感谢王莹导师在我进行毕业设计及论文工作中所给予的帮助; 感谢导师在毕业设计各阶段给予的讲解和检查; 感谢土冷学院各位专业课老师对我四年来课程上的认真辅导; 感谢各位老师对我生活学习上的关心和大力支持; ?? ?? ?? ?? 1 哈尔滨商业大学毕业设计(论文) II 哈尔滨商业大学毕业设计(论文) 9 哈尔滨商业大学毕业设计(论文) 我个人对生活一无所求,吃住都十分简单,上天给我的恩赐,我并没多要财产的奢求.假如此生能做多点对人类、民族、国家长治久安有益的事,我是乐此不疲的.