制冷課程設(shè)計

1、目錄1 .設(shè)計題目12 .設(shè)計原始資料22.1 室外氣象參數(shù)22.2 冷室設(shè)計參數(shù)22.3 冷室分布圖32.4 各個冷室噸位分配33 .設(shè)計內(nèi)容33.1 1冷負(fù)荷的計算33.2 制冷工況的確定73.3 壓縮機的選擇計算83.4 冷凝器的選擇計算103.5 蒸發(fā)器的選擇計算103.6 膨脹閥的選擇計算123.7 輔助設(shè)備的選擇計算123.8 供水方案的選擇和管路計算133.9 制冷系統(tǒng)的流程圖14參考文獻(xiàn)錯誤！未定義書簽。1 .設(shè)計題目：沈陽市某菜市場冷庫設(shè)計2 .設(shè)計原始資料2.1 氣象資料緯度：41.8°,經(jīng)度：123.38°，海拔高度：441m夏季空調(diào)室外計算干球溫度：

2、30C冬季室外大氣壓力：1011.8Pa夏季室外大氣壓力：998.7Pa冬季通風(fēng)室外計算干球溫度：-12.5C冬季空調(diào)室外計算干球溫度：-13.6C夏季通風(fēng)室外計算干球溫度：27C夏季空調(diào)室外計算濕球溫度：24.4C夏季空調(diào)室外計算日平均溫度：26.8C冬季空調(diào)室外相對濕度：87%夏季通風(fēng)室外相對濕度：81%冬季室外平均風(fēng)速：4m/s夏季室外平均風(fēng)速：3.2m/s2.2 冷室設(shè)計參數(shù)小型冷庫不僅要求冷藏食品而且還要求冷凍食品，所以小型冷庫應(yīng)由凍結(jié)庫和冷藏庫組成。冷藏庫與凍結(jié)庫一樣高，取2.6m.根據(jù)設(shè)計任務(wù)要求，為提高冷庫的性能，查閱資料得出冷室的型號，如下表：表一冷庫設(shè)計尺寸型號長寬高庫內(nèi)容

3、積ZL-35S4.63.62.635ZL-72S9.03.62.672選用ZL-35S型房間作為凍結(jié)室，ZL-72S型作為冷卻室和冷藏室由于冷庫主要用來儲存蔬菜和魚，需要兩個冷卻物冷藏間，冷卻問、凍結(jié)問、凍結(jié)物冷藏間各一個。查閱冷庫設(shè)計與管理一書，根據(jù)食品種類，確定各個房間的設(shè)計溫度和相對濕度，如下表：表二冷庫設(shè)計基本參數(shù)廳P冷問名稱設(shè)計溫度設(shè)計相對濕度適用食品1冷卻問10蔬菜2凍結(jié)問-23-30魚3冷卻問2-1190-95大白菜，胡蘿卜，甘藍(lán)等4凍卻物冷藏問7-1390-95青椒，黃瓜，西紅柿等5凍結(jié)物冷藏問-18-2390-95魚2.3 冷室的分布圖：蔬菜進(jìn)行冷藏前，為除去田間熱，防止蟲害

4、或生理病害應(yīng)按冷加工工藝要求及時逐步冷卻，之后送入冷藏室。對于肉和魚之類，部分需加工成冷卻肉，另一部分采用二此凍結(jié)工藝，需先送入冷卻間冷卻，使體溫降低后再進(jìn)行凍結(jié)。根據(jù)房間溫度要求和食品輸送順序設(shè)計五個房間的位置，機房應(yīng)單獨布置，與冷室隔離一定距離，分布圖見附圖1。2.4 各冷室噸位的計算：，一，MI根據(jù)公式：G=（式1）1000式中G冷庫計算噸位（t）;Vi冷藏間的公稱體積（m3）;“一一冷藏間的體積利用系數(shù)，取0.5;Ps食品的計算密度（kg/m3）表三冷庫噸位冷問名稱噸位冷卻問117.6冷凍問18冷卻問217.6冷卻物冷藏問17.6冷凍物冷藏問363.設(shè)計內(nèi)容3.1冷負(fù)荷計算3.1.1

5、圍護(hù)結(jié)構(gòu)冷負(fù)荷（1）隔熱材料。材料導(dǎo)熱系數(shù)的大小是材料隔熱性能的決定因素，導(dǎo)熱系數(shù)越小,保溫隔熱性能就越好。硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料具有非常優(yōu)越的絕熱性能，它的導(dǎo)熱系數(shù)之低是其他材料所無法與之相比的。特別是當(dāng)保溫隔熱效能要求越高。保溫隔熱層要求越薄以便增加建筑物可用面積、加工、施工、保養(yǎng)要求越方便的情況下，聚氨酯的優(yōu)越性尤其顯著，同時其特有的閉孔結(jié)構(gòu)使其具有更優(yōu)越的耐水汽性能。由于不需要額外的絕緣防潮，簡化了施工程序，降低了工程造價。（取其傳熱系數(shù)為0.028）（2）圍護(hù)結(jié)構(gòu)冷負(fù)荷指由于庫內(nèi)溫度低于環(huán)境溫度，熱量通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳遞到庫內(nèi)而產(chǎn)生的冷負(fù)荷。Qi=£KF（TWi-Tni）ai（式2

6、）式中：K-所計算分區(qū)的傳熱系數(shù)W/（m2-K）f圍護(hù)結(jié)構(gòu)所計算的分區(qū)的計算面積（m2）Twi所計算分區(qū)白室外計算溫度（C）Tni所計算分區(qū)的室內(nèi)計算溫度（C）ai所計算分區(qū)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)溫差的修正系數(shù)。圍護(hù)結(jié)構(gòu)的材料及熱阻：037370nlm厚磚砌墻Ri=0.457（m2-CW0.819mm厚二氈三油隔汽層R2=0.04120mm厚磚砌內(nèi)襯墻雙面水泥砂漿抹灰飛二002=0.0220.939mm厚的聚氨酯泡沫塑料R4=0.022R總=R+R+R+R,總傳熱系數(shù)：K=1/R總表四冷庫傳熱系數(shù)及冷負(fù)荷冷問名稱370mm墻傳熱熱阻二氈三油傳熱熱阻抹灰傳熱系數(shù)聚氨酯泡沫塑料傳熱熱阻計算溫差總傳熱系數(shù)冷負(fù)荷

7、冷卻問10.4570.0410.0220.32112271.193598凍結(jié)問0.4570.0410.0220.3256531.192597冷卻問20.4570.0410.0220.32112271.193598冷卻物冷藏問0.4570.0410.0220.32112371.193598凍結(jié)物冷藏問0.4570,0410.0220.32136471.1976233.1.2 貨物冷負(fù)荷計算在貨物冷加工過程中，因貨物溫度高于庫房溫度，將導(dǎo)致貨物放熱。計算貨物冷負(fù)荷公式如下:（式3）CWhi-h2Q2二3600.式中：W-冷間每日進(jìn)貨量，kg/d；hi貨物進(jìn)入冷間初始溫度時的燃量，kJ/kg；h2貨

8、物在冷間內(nèi)終止降溫時的燃量，kJ/kg；t貨物的冷卻時間，h0表五貨物的耗冷量冷問名稱噸位日進(jìn)進(jìn)庫溫度終止溫度食物比此h1食物比此h2冷卻時間冷負(fù)荷冷卻問117.63.5270373.5271.8244119.8凍結(jié)問183.60-26249.1-12.62410904.1冷卻問217.63.50-1271.826824153.9冷卻物冷藏問17.63.5010271.8309.524-1527.1凍結(jié)物冷藏問367.2-26-20-12.1024-1058.33.1.3 通風(fēng)換氣冷負(fù)荷如冷間有操作人員較長期停留或存放鮮果蔬，必須進(jìn)行通風(fēng)換氣以保證呼吸，由此而產(chǎn)生的冷負(fù)荷通風(fēng)換氣冷負(fù)荷。根據(jù)公

9、式Q313.6X24（式4）式中na冷間每天換氣次數(shù)Vi冷間容積:冷間內(nèi)空氣密度操作人員所需新鮮空氣所產(chǎn)生的冷負(fù)荷指操作人員呼吸而進(jìn)行的通風(fēng)換氣，從而產(chǎn)生的冷負(fù)荷。根據(jù)公式Q32=8.33nrPi(hw-hn)(式5)式中nr操作人員數(shù)每小時每人30m可滿足中等強度及以下強度的體力勞動的需要表六冷庫開門和通風(fēng)換氣的耗冷量冷問名稱冷間內(nèi)空氣密度換氣次數(shù)室外空氣力值室內(nèi)空氣始值通風(fēng)換氣冷負(fù)荷人員換氣冷負(fù)荷冷卻問11.31284.619.35.8706凍結(jié)問1.41184.6-18.51.61449冷卻問21.31384.619.38.71411冷卻物冷藏問1.29384.624.38.61283凍

10、結(jié)物冷藏問1.41284.6-1.56.320033.1.4 操作冷負(fù)荷操作冷負(fù)荷指由于冷間照明設(shè)備、開門造成熱空氣進(jìn)入冷間、操作人員散熱所產(chǎn)生的冷負(fù)荷。開門冷負(fù)荷公式：Q4=Vn（hw-hn）nm1nm2cm*（式6）3.6X24式中：hw室外空氣的燃值（KJ）hn室內(nèi)空氣的燃值（KJ）nml冷間門的數(shù)量nm2每日開門次數(shù)Cm修正系數(shù)操作人員冷負(fù)荷公式Q5=Bbnq（式7）式中：Brb操作時間系數(shù),按每日操作3h計，Brb=0.125Qr每個操作人員的散熱量。表七操作冷負(fù)荷冷問名稱門數(shù)開門次數(shù)修正系數(shù)操作時問系數(shù)人員散熱量開門冷負(fù)荷人員冷負(fù)荷冷卻問1120.5229519037凍結(jié)問110.

11、513958149冷卻問2130.5359028574冷卻物冷藏問130.5359025974凍結(jié)物冷藏問120.51790269993.1.5 制冷系統(tǒng)制冷量制冷系統(tǒng)的制冷量應(yīng)等于各個房間冷負(fù)荷的和，下表計算的冷負(fù)荷就是系統(tǒng)的制冷量。表八總冷負(fù)荷冷問名稱圍護(hù)結(jié)構(gòu)冷負(fù)荷貨物冷負(fù)荷通風(fēng)換氣冷負(fù)荷操作冷負(fù)荷合計冷卻問135984119.8706378460凍結(jié)問259710904.114494914999.1冷卻問23598153.91411745236.9冷卻物冷藏問3598-1527.11283743428凍結(jié)物冷藏問7623-1058.32003998667合計210141259168523

12、33407913.2制冷工況的確定3.2.1 確定制冷劑的種類和系統(tǒng)類型采用R22制冷系統(tǒng)，單級壓縮式循環(huán)制冷，冷卻水的冷卻方式為水冷卻。3.2.2 制冷系統(tǒng)的工況確定蒸發(fā)器中選冷媒水作為載冷劑，經(jīng)熱交換載冷劑的流出溫度為5.7C,送到冷間的終端冷卻設(shè)備，供房間空調(diào)降溫使用，11c的冷媒水重新回到蒸發(fā)器與制冷劑換熱。蒸發(fā)溫度：t0=5.7-5=0.7C（比要求供給的冷媒水溫度低5C）蒸發(fā)壓力：po=0.5MPa冷卻水進(jìn)水溫度23C,出水溫度27C冷凝溫度：tk=27+3=30C（比冷卻水出口溫度高24C）冷凝壓力：pk=1.2MPa壓縮比：pk/po=2.4采用單機蒸汽壓縮式制冷循環(huán)壓縮機吸氣

13、溫度t吸工。+7=0.7+7=7.7C（過熱度為38C）系統(tǒng)采用回?zé)嵫h(huán)，假定回?zé)崞髋c外界絕熱，熱交換僅發(fā)生在內(nèi)部氣液之間，蒸汽絕熱過程中吸收的熱量等于液體過冷放出的熱量。根據(jù)已知條件查R22的壓始圖得出t過冷=25C。查R22lgp-h圖可知lgp*3 T-工72KI/'/4 1'1/hIgp-h圖根據(jù)to=0.7C,tk=30C,t吸=7.7C,t.=25C,可得：3,h1=415kJ/kgr=0.5MPav1=0.05m/kg3,h2=437kJ/kgp2=1.2MPav2=0.018m/kgh3=238kJ/kgh4=238kJ/kgh=405kJ/kg單位質(zhì)量制冷量：

14、q0=>-h4=166kJ/kg單位容積制冷量：qc=q0=3320kJ/m3V1壓縮比功w=h2-h1=22kJ/kg冷凝器單位熱負(fù)荷qk=h2-h3=199kJ/kg制冷劑的質(zhì)量流量（質(zhì)量循環(huán)量）：qn=Q0/q0=0.22kg/s制冷劑的體積流量：qv=qmV1=0.011m3,s3.3壓縮機的選擇計算3.3.1 壓縮機的選擇查實用制冷工程設(shè)計手冊北京：中國建筑工業(yè)出版社，1994年。郭慶堂P169查壓縮機性能曲線，可用壓縮機型號為6FW5即（半封閉式，單級，1440r/min）。壓縮機在設(shè)計工況下的滿負(fù)荷制冷量、0=4住也稍大于40.8kw壓縮機在設(shè)計工況下的軸功率Pe=8kw。

15、配用電機功率P=（1.051.10）Pe=（1.051.10）x8kw=8.6kw.活塞式制冷壓縮機（半封閉式單級壓縮）主要性能列如下表:表九壓縮機性能參數(shù)型號缸徑(mm缸數(shù)活塞行程(mm制冷劑轉(zhuǎn)速(r/min)軸功率(kw)單位制冷量(kcal/h)6FW5B50640R2214408363.3.2壓縮機的計算(1)理論容積輸氣量：Vh=D2SnZ(式8)240式中：圓周率；D壓縮機7缸直徑，mS壓縮機?S塞行程，mn壓縮機轉(zhuǎn)速，r/min;Z壓縮機氣缸數(shù)目，取z=6o根據(jù)公式得：vh=o.0iim7s(2)輸氣系數(shù)按以下經(jīng)驗公式計算：九=0.94-0.085上也-1(式9)IPsl)式中：

16、m為多變指數(shù)，R22,m=1.18,根據(jù)公式得：1=0.85(3)壓縮機實際容積輸氣量：Vs=KVh(式10)根據(jù)公式得：U=0.00935m7s(4)壓縮機冷卻水消耗量V=860Pe6m3/s(式11)3.610寸式中Pe-壓縮機的軸功率，kwt-系數(shù)，取0.15t-冷卻水的進(jìn)出口溫差，取4c根據(jù)公式得：V=0.071m3/s3.4 冷凝器的選擇計算3.4.1 冷凝器的選擇冷凝器型式的選擇應(yīng)根據(jù)制冷設(shè)備的制冷量、制冷劑和冷卻介質(zhì)（水或空氣）的種類及冷卻介質(zhì)的品質(zhì)優(yōu)劣而定。臥式冷凝器適用于水溫較低水質(zhì)較好的地區(qū)，由于冷凝器布置在機房內(nèi)，可以控制水質(zhì)和水溫，同時臥式冷凝器常與中小型制冷機組配套，

17、所以選擇臥式殼管式冷凝器，冷卻水進(jìn)口溫度為23C,出口溫度為27Co機械效率”后0.88,根據(jù)公式“m="Pe（式得出Pi=0.88X8.6=7.6kw,總共冷凝負(fù)荷：Q=40.8+7.6=48.4kw,二tmtw2-tw1lntk-tw1<tk-tw227-2330-23）<30-27；=4.7（式13）假定K=770w/（mC）2qt1=3.6kw/m則查資料取冷凝器型號為DWN-2眼熱面積為25m,2qt=Qk/F=48.4/25=1.9kw/m;3.4.2 冷凝器的計算水冷卻系統(tǒng)采用高聚氯乙烯（PV。壓制成凹凸薄板疊合組成，保證水與空氣充分接觸，且空氣阻力較小。（

18、式14）冷卻水量的計算：m£Cpt式中：QK為冷凝器熱負(fù)荷Cp水的比熱容t為冷卻水的進(jìn)出口溫度差，取4c根據(jù)上式得出m=2.9kg/s冷卻水體積V=m/：=0.0029m3/s3.5 蒸發(fā)器的選擇計算3.5.1 蒸發(fā)器的選擇蒸發(fā)器是制冷四大件中很重要的一個部件，低溫的冷凝液”體通過蒸發(fā)器，與外界的空氣進(jìn)行熱交換，“氣”化吸熱，達(dá)到制冷的效果。主要由加熱室和蒸發(fā)室兩部分組成。加熱室向液體提供蒸發(fā)所需要的熱量，促使液體沸騰汽化；蒸發(fā)室使氣液兩相完全分離。加熱室中產(chǎn)生的蒸氣帶有大量液沫，到了較大空間的蒸發(fā)室后，這些液體借自身凝聚或除沫器等的作用得以與蒸氣分離。通常除沫器設(shè)在蒸發(fā)室的頂部。傳

19、熱溫差&m的確定：%=尸.、=11-5.7=73(式15)tn、,門1-0.7、1nt1_t0lnI1n3.t°J©7-0.7)式中：ts1載冷劑進(jìn)口溫度Cts2載冷劑出口溫度Cto蒸發(fā)溫度C假定K=770w/(m2C)qt=5.6kw/m2則F=Q/qt=40.8/5.6=7.3m2查資料取冷凝器型號為臥式DWZ-15換熱面積為15m,貝Uqt=Q/F=40.8/15=2.7kw/m2;3.5.2蒸發(fā)器的計算(1)蒸發(fā)器中冷媒水流量：v二Q。Cp；：t：(式16)式中：立一一載冷劑進(jìn)、出口溫度差，C：載冷劑的密度，取：=1000kg/m3根據(jù)上式計算得v=1.8m

20、3/s表十蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)K和熱流密度q制冷劑蒸發(fā)器型式載冷劑傳熱系數(shù)w/(nf.C)熱流密度q(w/itf)相應(yīng)條件氟利昂干式(R22)水7703600傳熱溫差A(yù)tm=4-8水速1.0-2m3/s高效蒸發(fā)管(2)各冷室流量分配根據(jù)不同房間冷的負(fù)荷，計算流入的冷媒水流量(式17)各個房間冷媒水流量：v=QiCpt式中：Q為房間冷負(fù)荷將計算的流量寫如下表:表十一：房間冷媒水流量冷問名稱冷媒水流量冷卻問10.38凍結(jié)問0.63冷卻問20.23冷卻物冷藏問0.16凍結(jié)物冷藏問0.393.6 膨脹閥的選擇膨脹閥是制冷系統(tǒng)中的一個重要部件，一般安裝于儲液筒和蒸發(fā)器之間。電子膨脹閥是按照預(yù)設(shè)程序調(diào)節(jié)蒸發(fā)器

21、供液量，它適應(yīng)制冷機電一體化的發(fā)展要求，具有熱力膨脹閥無法比擬的優(yōu)良特性，為制冷系統(tǒng)的智能化控制提供了條件。所以此制冷系統(tǒng)采用電磁式膨脹閥，電磁式膨脹閥在電磁線圈通電前，針閥處于打開位置；由線圈上施加的電壓控制針閥開度的大小，從而調(diào)節(jié)膨脹閥的流量。電磁式電子膨脹閥具有結(jié)構(gòu)簡單，對信號變化響應(yīng)快的優(yōu)點。3.7 輔助設(shè)備的選擇3.7.1 回?zé)崞鞯倪x擇計算氟利昂制冷系統(tǒng)采用的回?zé)崾綗峤粨Q器是氣液回?zé)崞鳎O(shè)置于制冷系統(tǒng)的供液管路上，利用由蒸發(fā)器來的低壓蒸氣冷卻節(jié)流前的制冷劑液體?；?zé)崞髯饔茫阂皇鞘构?jié)流前得高壓液體過冷，以免在節(jié)流前汽化，同時提高壓縮機吸氣溫度，以減輕有害過熱和改善壓縮機工作條件，二是對

22、R12、R502等制冷劑可提高其制冷裝置的制冷系數(shù)，三是抵消氣體中夾帶的液體汽化，既可回收冷量又可確保壓縮機正?；赜汀；?zé)崞髟诠ぷ鲿r，出蒸發(fā)器的制冷劑干飽和蒸汽由回?zé)崞鞯倪M(jìn)氣管進(jìn)入回?zé)峁軆?nèi)與來自冷凝器的制冷劑液體進(jìn)行熱交換。假定制冷劑蒸汽進(jìn)口壓力等于蒸發(fā)器出口壓力，制冷劑液體進(jìn)口壓力等于冷凝器出口壓力，其他溫度壓力都以理想情況選擇。低壓蒸汽進(jìn)口溫度:0.7C低壓蒸汽出口溫度:7.7C高壓制冷劑液體進(jìn)口溫度:30C高壓制冷劑液體出口溫度:25C蒸汽壓力:0.5C制冷劑液體壓力：1.2回?zé)崞餍剩鹤蛞篿n（式18）T氣in-T氣out式中：T液。ut,T液in為制冷劑液體出口和進(jìn)口溫度T氣in,T

23、氣out為制冷蒸汽進(jìn)出口溫度根據(jù)上式得出；=0.7根據(jù)以上性能選擇直波紋管式CC型回?zé)崞?，它可以承受比較大的內(nèi)部壓差，緊湊性高，體積小重量輕3.7.2 油分離器在蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)中，經(jīng)壓縮后的氨蒸汽（或氟利昂蒸汽），是處于高壓高溫的過熱狀態(tài)。由于它排出時的流速快、溫度高。汽缸壁上的部份潤滑油，由于受高溫的作用難免成油蒸汽及油滴微粒與制冷劑蒸汽一同排出。且排汽溫度越高、流速越快，則排出的潤滑油越多。選擇過濾式油分離器，過濾式油分離器用于氟利昂制冷系統(tǒng)，常稱為氟利昂油分離器。3.7.3 空氣分離器的選擇空氣分離器，又稱不凝性氣體分離器，用于排放不能在冷凝器中液化的氣體。制冷機運行中，系統(tǒng)中存在的空氣和不凝性氣體集中在冷凝器中，妨礙冷凝器傳熱，使壓縮機的排氣壓力和排氣溫度升高，消耗的電能增加。選擇立式二重管式（套管式）分離器，安裝在冷凝器的旁邊，分離效果高體積小。3.8 供水方案的選擇和管路計算冷媒水從蒸發(fā)器出來先進(jìn)入泵中加壓，然后輸入各個冷室中。選擇上供下回管路計算，首先需計算管路直徑和流速，然后計算管道