制冷空调工程设计

制冷与空调工程设计——冷库制冷工艺设计部分主讲叶彪制冷装置定义•制冷装置(制冷设备和耗冷设备总和)冷藏用制冷装置,空调用与降温用制冷装置工业用制冷装置(制啤酒、氧气、气体分离等）试验用制冷装置（科研）建筑与其它工程用的制冷装置生活用制冷装置其中冷库最典型，最复杂，最具代表性绪论•一、本课程的主要目的和任务以制冷原理、制冷压缩机、热力学、流体力学为基础的一门专业课，了解和掌握冷库设计的主要内容与程序懂原理、计算、选型、平面布置。与其它专业相互配合（建筑、电气仪表、给排水等）总体设备布置单独提出自己的设计方案，单独完成所需要工艺管道设计内容以文件与图纸表达二、本课程的主要内容（略）三、本课程的特点与学习方法注重实际，注意使用，理论——生产实习——理论分析——毕业实习——毕业设计特点：专业技术课，理论基础不多重复，注重应用参考书：《冷藏库设计》湖北《冷库制冷设计手册》商业部《冷库制冷技术》商业部《制冷工程设计手册》《制冷设备手册》《制冷装置与自动化》华中工学院四、我国食品冷藏业的发展概况（一）发展简史1、大约100年的历史天然冷源(冰、雪、地下水）——防暑降温及保藏新鲜食品（古时代）春秋时代的《诗经》“幽风七月篇”——凿冰储于冰窑汉朝《周礼》“天官篇”——管冰的人称为“凌人”2、16世纪冰盐混合物制冷效应——保鲜饮料和保存新鲜食品即化学制冷（应用于短期保藏如简易小冷库、冷藏列车、鱼船等）存在缺点：温度受限制，难于调节和控制，受季节和地区限制3、19世纪中业人工制冷1834年——英国人波尔金斯：乙醚制冷剂的制冷机（第一台）现代制冷机的雏形1844年——美国人约翰·高里:空气制冷剂制冰和冷却空气1862年——法国人卡尔里：吸收式制冷机1874年——瑞士人皮克：二氧化硫制冷剂；德国人林杰：氨蒸汽压缩制冷1881年——林杰和文德豪津：二氧化碳制冷机（曾获得广泛流行）1890年——蒸汽喷射制冷机（温度0度以上，容量较大）近100多年以来，蒸汽压缩式制冷始终处于领先位置，进入二十世纪以后，压缩机类型增多，机器转速提高了，设备紧凑，向低温、多品种、自动化方向发展（如氟利昂制冷剂、共沸溶液制冷剂、非共沸溶液制冷剂、半导体制冷）（二）发展状况1、经营分工1）商业部冷库：猪、牛、羊、禽、蛋、蔬2）水产局：水产品3）轻工部：乳制品、罐头、冰淇淋4）供销合作社：水果2、各部门发展状况：1）商业部：屠宰场、冻结间、冷藏间72％2）水产库：12％3）轻工部：乳制品、罐头、冰淇淋4）供销社：果5）外贸部：负责出口6）交通部：海上交通７）铁道部：陆地运输3、建筑形式：2000吨以下：单层冷库3000吨以上：多层冷库（层高4.2米--4.8米,钢筋混凝土结构,楼板为无梁板,承载能力2T/M24、存在的问题：冷藏容量不足、制冷设备笨重、工艺管道复杂、建设周期长、自动化水平低、劳动强度大。第一章概述•第一节冷库的分类与组成1.冷库的分类生产性:食品产地附近、货源丰富（如鱼类加工厂，肉类联合加工厂、蔬菜加工厂等，具有相应的屠宰间，理鱼间，整理间，较大的冷却、冻结能力和一定的储藏能力分配中转性：大中城市，人口较多和工矿企业和交通枢纽，储藏能力大，调节淡旺季节，保证市场供应，和长期储备零售性：大型副食品店、菜场、供临时储存和零售。特点是库容量较小，储存期短，但其库温随使用要求而不同。2.冷库的组成冷却间冷却物冷藏间冷间冻结间冻结物冷藏间冰库主体建筑辅助用房川堂门冷库组成电梯间机器间设备间附属建筑变配电间月台休息室等一、冷却间1.作用冷却加工食品温度接近于或稍高于食品本身液汁的冰点.2.类别与特点①肉类冷却间被屠宰后肉酮体温度35℃+4℃-2℃.(肉汁冻点-0.6~-1.2℃)室温±+0℃-2℃风速1~2m/s相对温度90%现正在淘汰,进行一次冻结②鲜蛋冷却间室外温度缓慢24~48h冻点-0.5℃,室温±0℃,风速0.5~1.5m/s相对湿度88~90%每次进货量不超过冷藏量的5%时,可不必预冷③果蔬冷却间:交叉堆放二、冷却物冷藏间（高温间）1、作用：果、蔬、蛋2、条件：温度：接近或稍高于食品本身液汁的冰点温度湿度：90%风速：0.3—0.5m/s(冷风机)设通风换气装置三、冻结间1、作用：对食品进行冷冻加工，使食品内部绝大部分都冻结至-15℃2、条件：温度：室温-23℃，蒸发温度-33℃湿度：90%风速：3-5m/s四、冻结物冷藏间1、作用：冷藏冻结物2、条件：温度：室温-18℃，蒸发温度-28℃湿度：95%以上风速：微风速~0.3m/s五、川堂1、作用：通往各冷间的通道，专供给装卸货物用2、分类：1）常温川堂：不设冷却设备，墙体不进行隔热处理，敞开式，温度接近外界温度2）低温川堂：有冷却设备，墙体进行隔热处理，川堂温度低于0℃3）中温川堂：墙体进行隔热处理，不设冷却设备，介于常低温之间3、为什么多用常温川堂而不用低（中）温川堂？1）常温川堂的优点：①操作条件好②造价低③只要处理好，就不滴水，不结霜2）低温川堂的缺点：①工作条件差②造价高③冻热循环频繁，造成墙体破坏。六、门斗（回笼间）1、作用：将外界热空气对库房的影响控制在最小限度2、类别：1）按其位置分：内门斗外门斗2）按其结构分：有、无隔热墙体3、常见的门斗：无隔热墙体的内门斗优点：1）定期清除冰霜2）作成活动形式，以利更新检修3）造价低七、机房（机器间、设备间宜分开，以利监听）•第二节冷库容量的确定一、冷藏容量的计算（一）含义：规模大小的标志所储存食品的数量或冷库冷藏公称容积的大小。包括冷却物冷藏间和冻结物冷藏间的总和（不包括储冰间，另计算）如：双500吨储冰100吨（二）冷藏容量的计算1、以吨位表示的计算方法：1）计算公式：冷藏容量=库内有效使用面积（堆货的实际占地面积）×堆货的有效高度×食品的平均容量（公斤/米3）G=F·H·γ·/1000（吨）2）计算公式的分析：A库内有效使用面积：建筑面积——建筑物外墙体所包围的所有楼层的水平面积内净面积（有效面积）——建筑面积-墙体所占的面积剩下的面积库内有效使用面积——内净面积-库房内柱子所占面积-走道所占面积-货堆与墙体或设备之间距离所占面积-货堆与货堆之间必须留有的距离所占的面积B、F的计算：F=F1-F2-F3-F4C、H的计算与H有关的因素：库房高度、堆码方式、食品品种等库房高度：距离平顶、顶管：0.3米距离地坪：0.1米堆码方式：人工：以3米为依据机械：库高为6米，可堆高4.8米主要讲究稳定性,便于装卸(食品包装耐压情况)《冷藏库设计》中，30吨以下生活服务性冷库1.8~2.0米300吨以下小型冷库2.0~2.5米500吨以下3.3~3.8米走道宽度：人工堆码：1.2米机械堆码:2~3米宽度在10米以内:在一侧留走道宽度在10~20米以内:在库房中央留走道宽度在20米以上:每隔10米留一走道冻结物的堆高:稳定性果蛋的堆高:纸箱310~380高,6~7层箩筐:口大底小,2~3层木版条6~7层D、平均容重的计算：含义：食品所占体积的食物重量注意：箱体体积/食物重量=？包括走道体积/食物重量=平均容重3）G的计算：由设计任务书确定由货源确定以工艺为主，与土建专业共同磋商，由土建最后决定，工艺验证。GFF（内净）F（建筑）2、以容积表示的计算方法国际上:内净容积*容积使用系数互换公式:G=V*η*γ/1000吨二、冻结能力的计算（一）含义：每昼夜所能冻结加工食品的重量与冻结加工（周转时间）有关周转时间=加工时间+进出货时间进出货时间：5吨以下，以2小时计5吨以上，以4小时计算加工时间：见书（二）冻结能力的计算1、吊轨式冻结间G=L*g*N/1000吨（L：有效长度，g：单位吊轨荷载2、搁架冻结间（冷却管组）第六章机房设计第一节机房设计的一般要求一、机房在冷库总图上的位置1、机房宜于单独建筑（冷热交换）2、机房要靠近主体建筑（缩短管道）3、机房要位于夏季主导风向的下风向（噪音、氨有毒）4、机房位于锅炉房、堆煤场、猪舍等有尘埃场合的上风向5、机房远离凉水塔，一般要求25米，还应远离人口密集的场所以及有精密仪器的场所，氨管道不得从这些场合中穿过。二、机房门、窗的一般要求1、安装检修2、机房高度：大型不得低于6米，小型不得低于5米3、窗户面积：与地面面积之比不小于1：64、所有门窗向外开放，至少有两个不相邻向外开放的门•三、地板、墙裙、地沟的要求•1、地板面最好为水磨石，以利清洗油污•2、机座、集油器的周围应设置明沟，以利排油污•3、管沟要设置盖板，注意有一定的坡度和排水地漏•四、采暖和通风•室内通风：单面窗户要设置事故通风装置；降温通风•采暖：用蒸汽或热水，严禁用明火•五、照明•1、不小于50流克斯，有精密仪器，采用局部照明•2、开关继电器、照明用密闭式、隔离式•3、事故照明：在机房内外，主要通道口，设置开关•六、给排水（略）•七、机房设置（组成）•1、机器间（声音监听，泵房另建）•2、设备间（分开，以免影响监听）•3、变配电间•4、注意远景规划第二节压缩机、辅助设备的布置一、布置原则1、符合工艺流程，流向要顺，连接管路要短，布置紧凑，利于操作和检修，占地要少，还要注意整齐和美观2、压缩机间和设备间分开3、主要操作通道不小于1.5~2.0米,非主要通道0.8米为好,压缩机与墙面不小于0.5米4、压缩机间不小于1米5、设备应尽量靠墙，（在不影响窗户开关与采光通风的前提下）设备外壁（含保温）离墙不小于0。2米6、要留有检修吊装的空间7、要留有扩建的余地。二、压缩机的布置（一）布置要求1、排气和吸气阀应位于或接近于操作通道2、控制阀的安装高度以1.2~1.5米为好3、压力表与其它仪器应面向操作通道4、压缩机曲轴箱检查孔下边缘距地坪不小于400毫米（二）布置形式单列和双列两种形式1、单列式1）特点：压缩机成一条线排列，辅助设备安排在周围2）优点：操作、管理方便3）不足：占地大，只用于小型冷库•2、双列式•1）特点：压缩机房内两个长度方向排列，机房中央作为主要操作通道，吸入、排气管集中排列在走道上方•2）适用于台数较多的冷库。•3）优点：布置紧凑，占地面积少双列横向排列双列竖向排列•三、设备的布置•（一）中间冷却器•1、中间冷却器布置在压缩机间•2、应靠近双级压缩机•3、不影响采光和通风前提下，应尽量靠墙•4、为避免产生“冷桥”在底脚垫以经过防腐处理后的50毫米厚的木块•5、应装设液位控制器•（二）油分离器•（三）冷凝器•1、立式冷凝器•1）布置在室外•2）基础•以水池作为基础，水池壁面距离墙不小于3米•原因：★以防止水珠溅湿墙面★水池出故障不影响机房•3）平台：•检查水面分布情况、检修2、卧式冷凝器1）布置在室内时，一端要留有检修或更换管子的空间，距离墙要有1.6倍冷凝器长度（或对着门或窗口）2）两端头留有装卸顶盖的空间3、淋水式冷凝器1）布置在室外或房顶通风良好地方，排管与当地夏季主导风向垂直2）在风大的地方冷凝器四周装上百叶窗挡板4、高压储液器1）一般布置在设备间内2）装在室外时，要避免太阳直接照射，要有遮阳装置3）当有两台储液器时，应装均液管4）如两个高压储液器的直径不同时，应将直径小的储液器抬高，使两个桶顶部标高相同5、氨液分离器库房氨液分离器分离氨气和液体，将液体均匀分布在蒸发管道机房氨液分离器分离氨气和液体避免液体进压缩机，以免液击冲缸高度：液面高出最高层冷却排管0.2～２米，取1.5米注意：机房的氨分的出气管等于或低于回气总管（原因？）第三节制冷管道的选择和布置一、工业常用管道（一）无缝钢管1、特点：质地均匀，强度高，壁薄普通无缝钢管热轧管（直径较大，不经退火处理）冷拔管（直径较小，退火处理）特殊用途钢管普通碳钢A3A4优质钢A10A20（-40～475℃）2、材质：冷库材质：氨铜反应，所以严禁在氨系统中用铜金属3、规格：见书4、公称直径参数：内径；外径；壁厚主要用于配件：弯头、法兰、阀门，不一定等于内径、外径，同一种公称直径的弯头、法兰、阀门一定相配。（二）水煤气管（有缝钢管）1、特点：扁钢弯成管型对缝焊接而成按壁厚：普通级：工作压力10Kg/cm2加