制冷工艺课程设计.docx

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1、制冷工艺课程设计 制 冷 工 艺 设 计 学 院： 班 级： 学 号： 姓 名： 指导老师： 制冷工艺课程设计任务 依据冷库建筑课程设计中你所设计的平面图的基础上，进行制冷工艺设计。 一、 设计目的： 1、培育理论联系实际的正确设计思想，训练综合运用已经学过的理论和实践学问去分析和解决工程实际问题的实力； 2、学习制冷工艺设计的一般方法，了解和驾驭食品冷藏库的设计过程和进行方式； 3、进行基本技能训练，例如设计计算，绘制施工图纸，编制工程文件，运用设计资料、手册、标准和规范以及运用阅历数据，进行阅历估算和数据处理等。二、 设计程序： 1、设计打算，仔细探讨设计任务书，明确设计要求、条件、内容和

2、步骤；通过阅读专业资料、图纸、参观实习等，以了解设计对象；复习课程有关内容，以熟识有关的设计方法和设计过程；打算好设计须要的图书、资料和用具；拟定设计安排等。2、制冷系统的方案设计。确定制冷系统的方案，包括蒸发系统的划分、冷却方式、供液方式、冷凝方式、运转方式、组合方式等的选择。3、制冷工艺设计计算。制冷负荷计算，制冷压缩机的选型计算，协助设备的选型计算，管径选择计算等 4、绘制制冷工艺设计图纸。制冷系统原理图。5、整理和编写设计计算书及其它工程文件。j 6、设计总结 三、 库址及水文条件： 1、库址：湛江 2、冷凝器进水温度30 四、 生产实力： 1、 冻结实力：20吨/日 2、 预冷实力：

3、10吨/日 3、 制冰实力：30吨/日 4、 冷藏容量：150吨/次 5、 贮冰实力：200吨/次 五、 冷间温度要求： 1、 冻结间：-23 2、 冷藏间：-18 3、 预冷间：-4 4、 贮冰间：-4 六、 制冷方式及制冷剂： 冷却方式、供液方式、冷凝方式、蒸发系统划分等由设计者自定，采纳氨制冷剂。七、 冷库围护结构隔热构造： 1、屋盖（上下 ） （1）40厚预制混凝土板 （2）180厚空气间层 （3）二毡三油 （4）冷底子油一道 （5）20厚水泥沙浆抹面 （6）30厚钢筋混凝土屋盖 （7）1500厚空气间层 （8）聚氯乙烯农用薄膜 （9）250厚聚氯苯乙烯泡沫塑料 （10）二毡三油 （1

4、1）冷底子油一道 （12）20厚水泥沙浆抹面 （13）80厚预制钢筋混凝土板 j 2、外墙 （1）20厚水泥沙浆抹面 （2）240厚砖墙 （3）20厚水泥沙浆抹面 （4）冷底子油一道 （5）隔汽层 冻结间：二毡三油 预冷间：一毡二油 储冰间：一毡二油 冷藏间：一毡二油 （6）隔热层 冻结间：250厚聚苯乙烯泡沫塑料 预冷间：100厚聚苯乙烯泡沫塑料 储冰间：150厚聚苯乙烯泡沫塑料 冷藏间：200厚聚苯乙烯泡沫塑料 （7）防潮层 冻结间：二毡三油 预冷间：一毡二油 储冰间：一毡二油 冷藏间：一毡二油 （8）240厚预制混凝土砖墙 （9）20厚水泥沙浆抹面 3、内墙 （1）20厚水泥沙浆抹面 （

5、2）240厚预制混凝土砖墙 j （3）20厚水泥沙浆抹面 （4）冷底子油一道 （5）一毡二油 （6）隔热层 冻结间：250厚聚苯乙烯泡沫塑料 储冰间：150厚聚苯乙烯泡沫塑料 冷藏间：200厚聚苯乙烯泡沫塑料 （7）一毡二油 （8）240厚预制混凝土砖墙 （9）20厚水泥沙浆抹面 4、地坪（上下） （1） 80厚钢筋混凝土面层 （2） 15厚水泥沙浆抹面 （3） 一毡二油 （4）隔热层 冻结间：250厚软木 预冷间：150厚软木 储冰间：200厚软木 冷藏间：200厚软木 （5）二毡三油 （6）冷底子油一道 （7）15厚水泥沙浆抹面 （8）100厚预制钢筋混凝土板 （9）架空层 j （10）6

6、0厚100号混凝土垫层 （11）素土夯实 八、 设计要求： 1、 编制制冷工艺设计计算书和设计说明书 2、 编制主要制冷工艺设计图纸 制冷系统原理图 3、 编制设备材料明细表 九、 设计参考资料： 1、 制冷专业教材（本校编） 2、 冷库制冷技术（商业部冷藏加工管理局编） 3、 冷藏库设计（湖北工业建筑设计院编） 4、 冷藏库制冷设计手册（商业部设计院编） 5、 制冷设备手册（国防工业出版社） 6、 500吨冷库图纸（商业部设计院） 7、 制冷设备产品样本（机械工业出版社） 十、 说明： 1、 各冷间净高取4.2米。2、 制冰耗冷量采纳阅历数据估算，取其制冷机器负荷为6500 大卡/吨小时。十

7、一、十二、课程设计指导老师：。 书目 一、冷库耗冷量的计算-6 二、制冷压缩机和设备的选型计算-13 三小结-18 四、参考资料-18 一、冷库耗冷量的计算 （一） 各间的建筑面积 由设计说明书可知： 1、 预冷间的建筑面积：18096276 2、 冷藏间的建筑面积：192 3、 冻结间两间的建筑面积：24896 4、 贮冰间的建筑面积：192 （二）室内外计算参数 1、窒内计算温度 冻结间：-23 冷藏间：-18 预冷间：-4 贮冰间：-4 2、窒外计算温度 取夏季空气调整平均温度，查表有湛江夏季空气调整日平均温度为30 （三）库房耗冷量的计算 1.计算各房间围护结构传热耗冷量Q1 围护结构

8、传热系数K的确定： 屋顶： 屋盖（上下 ） （1）40厚预制混凝土板 （2）180厚空气间层 （3）二毡三油 （4）冷底子油一道 （5）20厚水泥沙浆抹面 （6）30厚钢筋混凝土屋盖 （7）1500厚空气间层 （8）聚氯乙烯农用薄膜 （9）250厚聚氯苯乙烯泡沫塑料 （10）二毡三油 （11）冷底子油一道 （12）20厚水泥沙浆抹面 （13）80厚预制钢筋混凝土板 K1=2.1大卡/米2时 K2= 2.5大卡/米2时 K3= 0.14大卡/米2时 屋顶总传热系数为： K=0.125大卡/米2时 外墙： （1）20厚水泥沙浆抹面 （2）240厚砖墙 （3）20厚水泥沙浆抹面 （4）冷底子油一道

9、（5）隔汽层 冻结间：二毡三油 预冷间：一毡二油 储冰间：一毡二油 冷藏间：一毡二油 （6）隔热层 冻结间：250厚聚苯乙烯泡沫塑料 预冷间：100厚聚苯乙烯泡沫塑料 储冰间：150厚聚苯乙烯泡沫塑料 冷藏间：200厚聚苯乙烯泡沫塑料 （7）防潮层 冻结间：二毡三油 预冷间：一毡二油 储冰间：一毡二油 冷藏间：一毡二油 （8）240厚预制混凝土砖墙 （9）20厚水泥沙浆抹面 冻结间： K= 0.127大卡/米2时 预冷间： K= 0.264大卡/米2时 贮冰间： K= 0.195大卡/米2时 冷藏间： K= 0.154大卡/米2时 内墙： （1）20厚水泥沙浆抹面 （2）240厚预制混凝土砖墙

10、 （3）20厚水泥沙浆抹面 （4）冷底子油一道 （5）一毡二油 （6）隔热层 冻结间：250厚聚苯乙烯泡沫塑料 贮冰间：150厚聚苯乙烯泡沫塑料 冷藏间：200厚聚苯乙烯泡沫塑料 （7）一毡二油 （8）240厚预制混凝土砖墙 （9）20厚水泥沙浆抹面 冻结间： K= 0.128大卡/米2时 贮冰间： K= 0.196大卡/米2时 冷藏间： K= 0.155大卡/米2时 地坪： 地坪（上下） （4） 80厚钢筋混凝土面层 （5） 15厚水泥沙浆抹面 （6） 一毡二油 （4） 隔热层 冻结间：250厚软木 预冷间：150厚软木 贮冰间：200厚软木 冷藏间：200厚软木 （5）二毡三油 （6）冷底

11、子油一道 （7）15厚水泥沙浆抹面 （8）100厚预制钢筋混凝土板 （9）架空层 （10）60厚100号混凝土垫层 （11）素土夯实 冻结间： K= 0.214大卡/米2时 预冷间： K= 0.319大卡/米2时 贮冰间： K= 0.253大卡/米2时 冷藏间： K= 0.253大卡/米2时 围护结构传热面积的确定 1 预冷间的传热面积 F北36 4.2=151.2 F 西54.2=21 F西=F东 F地=276 F顶=F地 2 冻结间的传热面积 F北124.250.4F北=F南 F 西84.233.6 F西=F东 F地=96 F顶=F地 3.冷藏间的传热面积 F北124.250.4F北=F南

12、 F东164.267.2 F西=84.2=33.6 F地=192 F顶=F地 4.贮冰间的传热面积 F南124.250.4 F 西164.267.2 F地=192 F顶=F地 维护结构耗冷量Q1的计算: 室外计算温度tw=30，冻结间的库房温度tn= -23，冷藏间的库房温度tn= -18 贮冰间的库房温度tn= -4，预冷间的库房温度tn= -4理鱼间的温度tn= 0 温差修正系数：库房与房外大气之间取n=1.0，库房与川堂之间取n=0.7库房与库房之间取n0.7 表有太阳辐射影响的昼夜平均当量温度td有： td北=2.4，td南=3.1，td东=5.0，td西=5.0 各个房间的耗冷量有：

13、 冻结间： 北：Q1=nKF（tZP-tn）=0.127*50.4*-4-(-23)*0.7=85大卡/小时 南：Q1=nKF（tZP-tn）=0.127*50.4*(30+3.1)-(-23)*1.0= 359大卡/小时 西：Q1=nKF（tZP-tn）=0.127*33.6*-4-(-23)*0.7=57大卡/小时 东：Q1=nKF（tZP-tn）=0.127*33.6*-18-(-23)*0.7=15大卡/小时 地坪：Q1=nKF（tZP-tn）=0.214*96*30-(-23)*1.0=1089大卡/小时 顶：Q1=nKF（tZP-tn）=0.125*96*30-(-23)*1.0=

14、636大卡/小时 总Q1=85+359+57+15+1089+636=2241大卡/小时 预冷间： 北：Q1=nKF（tZP-tn）=0.264*151.2*0-(-23)*0.7=643大卡/小时 西：Q1=nKF（tZP-tn）=0.26421（30+5）-(-4) 1.0=216大卡/小时 东：Q1=nKF（tZP-tn）=0.26421（30+5）-(-4) 1.0=216大卡/小时 地坪：Q1=nKF（tZP-tn）=0.31927630-(-4) 1.0=2993大卡/小时 屋顶：Q1=nKF（tZP-tn）=0.12527630-(-4) 1.0=1173大卡/小时 总Q1=64

15、3+216+216+2993+1173=5241大卡/小时 冷藏间： 北：Q1=nKF（tZP-tn）=0.15450.4（-4）-（-18） 0.7=76大卡/小时 南：Q1=nKF（tZP-tn）=0.15450.4(30+3.1)-（-18） 1.0=397大卡/小时 西：Q1=nKF（tZP-tn）=0.15433.6（-4）-（-18） 0.7=51大卡/小时 东：Q1=nKF（tZP-tn）=0.15467.2（30+5）-（-18） 1.0=548大卡/小时 地坪：Q1=nKF（tZP-tn）=0.25319230-（-18） 1.0=2332大卡/小时 屋顶：Q1=nKF（tZ

16、P-tn）=0.12519230-（-18） 1.0=1152大卡/小时 总Q1=76+397+51+548+2332+1152=4556大卡/小时 贮冰间： 南：Q1=nKF（tZP-tn）=0.19550.4（30+3.1）-（-4） 1.0=365大卡/小时 西：Q1=nKF（tZP-tn）=0.19567.2（30+5）-（-4） 1.0=511大卡/小时 屋顶：Q1=nKF（tZP-tn）=0.12519230-（-4） 1.0=816大卡/小时 地坪：Q1=nKF（tZP-tn）=0.25319230-（-4） 1.0=1652大卡/小时 总Q1=365+511+816+1652=

17、3344大卡/小时 食品冷加工或储存时的耗冷量Q2的计算 食品冷加工或储存时的耗冷量Q2的计算公式为：Q2=Q2a+Q2b+Q2c+Q2d （一） 食品在冷冻加工时的耗冷量： 预冷间： Q2=+= =128大卡/小时 冻结间： Q2=+=180.8大卡/小时 其中G食品每日加工量（吨/24小时） h1，h2加工前后的焓值 加工时间 B食品包装系数 Cb包装材料的比热容 （二） 食品在储存时的耗冷量 冷藏间 Q2=+=+=1356大卡/小时 Q2总=128+180.8+1356=1664大卡/小时 冰库贮冰耗冷量Q2由任务书有306500195000大卡/吨小时 库房通风换气的耗冷量Q3的计算

18、冷库的耗冷量Q3=Q3a+Q3 =+30nirn(Hm-Hn) =+3031.42(77.875-6.573) =25171大卡/小时 Hw室外空气焓值 Hn室内空气焓值 n换气次数 Vr冷藏间净容积 ni操作人员数 rn=空气重度 电机运行耗冷量Q4的计算 1.库房照明耗冷量Q4a Q4a=qaF=4（276+192+96+192）=3024大卡/小时 其中qa为照明引起的耗冷量，取4大卡/米2小时 F为库房的面积 2.电动机运行的耗冷量Q4b Q4b=860N=8606.60.75=4257大卡/小时 其中取0.75，N为电动机的功率， 设计用3台，合计功率为6.6千瓦 3.库门开启的耗冷

19、量Q4c 冻结间： Q4c=qmZNi=97320.7=1311.8大卡/小时 其中qm为库门每开启一小时的耗冷量，数值可以查表得出 Ni为条件系数，取0.7 Z为库房运用系数，取2 冷藏间： Q4c=qmZNi=81520.9=1467大卡/小时 其中qm为库门每开启一小时的耗冷量，数值可以查表得出 Ni为条件系数，取0.9 Z为库房运用系数，取2 预冷间： Q4c=qmZNi=51420.7=719.6大卡/小时 其中qm为库门每开启一小时的耗冷量，数值可以查表得出 Ni为条件系数，取0.7 Z为库房运用系数，取2 贮冰间： Q4c=qmZNi=59810.5=299大卡/小时 其中qm为

20、库门每开启一小时的耗冷量，数值可以查表得出 Ni为条件系数，取0.5 Z为库房运用系数，取1 综合以上计算有Q4c总=1311.8+1467+719.6+299=3797.4大卡/小时 4.库房操作工人的耗冷量Q4d 冻结间（2个）： Q4d=nqr2=33552=2130大卡/小时 其中n为操作人员数， qr为每个操作工人单位时间产生的热量，数值可以查表得出 冷藏间： Q4d=nqr=12318=3816大卡/小时 其中n为操作人员数， qr为每个操作工人单位时间产生的热量，数值可以查表得出 预冷间（2个）： Q4d=nqr2=3*240*2=1440大卡/小时 其中n为操作人员数， qr为

21、每个操作工人单位时间产生的热量，数值可以查表得出 综合以上计算有Q4d总=2130+3816+1440=7386大卡/小时 计算电机运行耗冷量Q4总=Q4a+Q4b+Q4c+Q4d=3024+4257+3797.4+7386 =18384.4大卡/小时 由以上的计算结果得出制冷压缩机的负荷Qj Qj=（n1Q1+ n2Q2+ n3Q3+ n4Q4）R =(2241+5241+4556+3344) 1+(1575+195000) 1+251711+(2024+4257+3797.4+7386) 1 1.12=254592大卡/小时=300千瓦 其中n1为维护结构传热量的季节修正系数，取1 n2为

22、食品热量的机械负荷折减系数，取1 n3为同期换气次数，取1 n4为冷间内电动机同期运转系数，取1 二、制冷压缩机和设备的选型计算 一 压缩机的选型计算 选用一台单级压缩机4AV12.5，两台双级的压缩机S8-12.5，三台都是大连冷冻机厂出品。各台的性能第数如下表： 型号 项目 4AV12.5 S8-12.5 压缩机型号 4AV12.5 S8-12.5 制冷量(kcal/h) 10.5104 8.20104 主电机 功率kW 55 75 工质 R717 R717 能量调整范围% 50/100 10-100 电源 3P, 380V, 50Hz 3P, 380V, 50Hz 选的三台压缩机都为同一

23、厂出，修理较便利，总制冷量为26.4104 kcal/h，大于254592 kcal/h，足够运用。三台压缩机都用水冷却方式冷却。4AV12.5冷却水量为1.03.0m3/h，S8-12.5冷却水量为0.6m3/h.。 1、- 23系统 拟采纳一台S8-12.5单机双级压缩机组。 查得以下参数： 冷凝压力PK=1391.6 kPa 蒸发压力P0=151.6kPa 依据阅历公式求中间温度： kPa 查得对应的中间温度：tm= 1.8，t7 =5.8 作出该循环理论的p-h图，如图4， 图3 25 氨系统理论p-h图 查出图中各点参数如下： 参数点 h1 h2 h3 h4 h5 h6 h7 参数值

24、(kj/) 1428.4 1452 1615 1459 1802 371.41 215 参数点 V2 V3 参数值( m3/kg) 0.81 0.33 注： h4 h4 （h3h4），查制冷原理及设备P107公式（418） 作以下计算： 1）吸气前重量流量： kg/h 2）吸气后重量流量 kg/h 4）循环的理论排气量 m3/h 5）压缩机的功率校核 （1）指示功率 KW （2）轴功率 KW 2、- 18系统 拟采纳一台S8-12.5单机双级压缩机组。 查得以下参数： 冷凝压力PK=1352.5 kPa 蒸发压力P0=207.67kPa 依据阅历公式求中间温度： kPa 查得对应的中间温度：t

25、m= 7，t7 =11 作出该循环理论的p-h图，如图4， 图3 25 氨系统理论p-h图 查出图中各点参数如下： 参数点 h1 h2 h3 h4 h5 h6 h7 参数值(kj/) 1428.4 1452 1615 1459 1802 371.41 215 参数点 V2 V3 参数值( m3/kg) 0.81 0.33 注： h4 h4 （h3h4），查制冷原理及设备P107公式（418） 作以下计算： 1）吸气前重量流量： kg/h 2）吸气后重量流量 kg/h 4）循环的理论排气量 m3/h 5）压缩机的功率校核 （1）指示功率 KW （2）轴功率 KW 3-4系统 采纳一台4AV12.

26、5来制冷。 同样可以得到其轴功率为52KW。总结以上全部功率为178KW205KW，所以选用的压缩机够用。 二、冷凝器的选型计算 依据湛江的地理位置，水源丰富，选择立式冷凝器， 冷凝温度t1=35，进水温度ts1=30， 出水温度ts2=32 1. 冷凝负荷为： Ql=G（i3-i8）=310 （434-193.7）=116543大卡/小时 2. 对数平均温差tm=3.92 3.传热系数采纳K=650千卡/米2时 Fl=50米2 4.冷却水量 W=58米3/时 依据以上的计算选取两台LN-30的冷凝器。 冷风机选用：KJL400 膨胀阀的选择：选用热力膨胀阀 三、制冷机的协助设备的选型计算 1

27、. 中冷器的选型： 中冷器采纳立式蛇型盘管式 中冷器的直径： d=0.0188=0.0188=0.46m 中冷器蛇型盘管的冷却面积： F=135 Qzj为中冷器蛇型盘管的热负荷。 Qzj=Gd（h3-h7）=308（400.12-100）=92457大卡/小时 选用两台ZL3.5的中冷器。 低压循环桶的选型： d=0.0188=0.01880.16m 选用两个ZA0.5贮液器两个，选用3台DXZ1.5的立式低压循环桶。 油分别器的选型：采纳水冷式 四、库房冷却设备的布置 冷却间： 冷却进的冷却设备采纳冷风机，并配置集中送风型的大口径喷嘴， 出口流速采纳2025米/秒，喷风口为圆形，口径为250

28、毫米。 冻结间： 采纳冷风机作为冷却设备，采纳纵向送风 冷藏间： 采纳墙排管，顶排管。 五、氨系统管道的管径选取计算 1）23系统 （1）排汽管 QK =203.95 KW， 管长（包括局部阻力在内）的当量长度为50m， 查表得D108 （2）吸入管 Qq = 128 KW， 管长（包括局部阻力在内）的当量长度为50m， 查表得D89 （3）供液管 A、高压供液管 a、冷凝器至贮液桶 压缩机排气冷凝后汇总QK =1202.8 KW 管长（包括局部阻力在内）的当量长度为20m， 查表得D273。 b、贮液桶至调整站 QK = 1202.8 KW 管长（包括局部阻力在内）的当量长度为20m， 查表

29、得D273。 B、低压供液管 a、氨泵出液管至分调整站的管段，一般采纳D45 b、分调整站至冷却设备的管段，一般采纳D38 通用管： （4）热氨管 A、冲霜：一般采纳D45， B、加压：一般采纳D32， （5）排液管、放油管：一般采纳D32， （6）均压管、放空气管、降压管、抽汽管：一般采纳D25。 三小结 经过本次设计，巩固了课上所学的理论学问。对制冷工艺有进一步的了解及加深。同时也明确了自己还没有驾驭的东西。其中制冷工艺是一项比较难且比较困难的工序。设计过程中克服了很多困难，但是在不懈的努力下最终完成了本设计，参考了很多专业方面的书籍，从课外的书本中也学到了不少与本专业相关的学问。现在是一个起步时期，在今后的学习工作中，还得接着不断的学习与实践，把基础加固，再把专业学问扩展。成为一个更专业的人才。四、参考资料： 冷库建筑天津商学院 制冷工艺设计，冯运兴，湛江海洋高校，1998 制冷压缩机讲义，叶彪，湛江海洋高校，2003 中小型冷库技术，李明忠等，上海：上海交通高校出版社，1995 好用制冷工程工程设计手册，郭庆堂主编，北京：中国建筑工业出版社，1994 冷藏库设计，湖北工业建筑设计院，北京：中国建筑工业出版社，1980 制冷与空调设备手册， 制冷原理及设备（其次版），吴业正主编，西安：西安交通高校出版社，1997