制冷装置课程设计仲恺邓玉艳

仲恺农业工程学院课程设计设计题目200吨土建果蔬冷藏库姓名何雨院（系）机电工程学院热能与动力工程系专业班级热能091学号200910814127指导教师邓玉艳时间2012.11.25目录1目录………………………………………………………………………………………………22原始资料………………………………………………………………………………………42.1建筑概况…………………………………………………………………………………42.2设计依据…………………………………………………………………………………42.2.1气象参数………………………………………………………………………………42.2.2设计参数………………………………………………………………………………42.3主要符号、单位说明……………………………………………………………………43制冷系统设计方案概述………………………………………………………………………123.1制冷系统流程…………………………………………………………………………3.2蒸发温度回路的划分…………………………………………………………………….123.3系统的供液方式………………………………………………………………………….123.4冷却水方式…………………………………………………………………………………123.5融霜方式…………………………………………………………………………133.6自动控制方法………………………………………………………….4机房的机器、设备的布置情况………………………………………………………………5库房特征………………………………………………………………………………6设计计算书………………………………………………………………………6.1设计依据…………………………………………………………………………6.2制冷负荷计算…………………………………………………………………6.3库房冷却设备负荷Qq…………………………………………………………………………6.4机械负荷Qj…………………………………………………………………………7机器设备的选型计算………………………………………………………………………7．1制冷循环参数的确定…………………………………………………………………7.2制冷压缩机的选型计算…………………………………………………………………7.3冷却水系统的选型计算…………………………………………………………………7.4冷却设备的选型计算…………………………………………………………………7.5节流阀的选型计算…………………………………………………………………7.6辅助设备的选型计算…………………………………………………………………8系统管道设计…………………………………………………………………8.1管径的选择…………………………………………………………………8.2管材的选用…………………………………………………………………8.3管道的伸缩和补偿…………………………………………………………………8.4管道的隔热…………………………………………………………………9设计总结…………………………………………………………………10参考文献…………………………………………………………………2原始资料2.1建筑概况土建库的主体一般为钢筋混凝土结构或混合结构。其维护结构属于重体性结构，热惰性大，易于稳定。地点在广州市，冷库仅含冷却物冷藏间，用于冷藏水果和蔬菜，设计室温要求为+3℃。冷间要求设置均匀送风管。货物纸箱包装。所以只需设计冷藏库，相对较简单。在设计中有确定冷库容积及尺寸；确定各围护结构层；冷负荷计算；制冷系统各设备选型；以及库房平面图及制冷系统原理图。设计中采用的是压缩式制冷，它是根据制冷原理将压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器，以及为了使制冷效能更高、运行更安全的辅助设备（如油分离器、贮液器、气液分离器、集油器、放空气器、阀件、仪表等）用管道连接组成的一个闭合制冷循环。2.2设计依据2.2.1气象参数库址站台位置夏季空调室外计算干球温度室外计算相对湿度室外计算焓值室外风速大气压力东经北纬广州113°19’23°08’30.℃84%88.51kJ/kg1.8m/s1004.5mbar2.2.2设计参数冷藏间设计温度：+3℃2.3主要符号、单位说明符号名称国际单位常用单位F冷（热）负荷W/kCalhK传热系数2/()wmk×2/()kCalmhk鬃N功率wpD压差PaG流量/kght温度Cw流速/mse动力粘滞系数3/kgml导热率()/owmC×r密度3/kgmd直径mL长度mg重力加速度2/msC比热/kjkgC×f相对湿度%A面积2mh效率h焓值/kjkgs厚度ma围护结构温度修正系数u比容3/mh3制冷系统设计方案概述3.1制冷系统流程由空气分离器出来的低压蒸汽被低压制冷剂压缩机吸入后压缩至中间压力，被压缩后的过热蒸汽进入中间冷却器，被来自膨胀阀的液态制冷剂冷却至饱和状态，在经过高压制冷剂压缩机继续压缩。经高压压缩机出来的氨气经过油分离器，分离出氨气和油。其中油就进入到集油箱里面。氨气则进入到冷凝器中，两个冷凝器与高压贮液器中设置了均压管（平衡管）使两个设备压力平衡利用液位差将冷凝器的液体流入贮液器。放空管和放油管分别与空气分离器和集油器相连通。一部分压缩至低压压缩机压缩。一部分进入到回液器中，经过回液器中的热氨冲霜供气管在进入到冷凝器中形成一个循环。经过冷凝器出来的高压的氨液利用液位差将液体压入高压贮液器中，其中高压贮液器中设置了有压力表、安全阀、泄氨口等。其中来自冷凝器的混合气体就进入到了空气分离器中，经过中间冷却器出来氨液经过节流阀进入空气分离器。经分离的氨气通过低压贮液器循环桶进入到低压压缩机。其中低压贮液循环桶中设置了出气管、出液管（它与集油箱连通）、安全阀、压力表。其中一部分经回气管进入到氨泵中，从中间冷却器中出来的氨液经过过滤器进入到低压贮液循环桶中，其中的氨液通过热氨冲霜回气管进入到分液器中。而从低压贮液循环器中排液的经过滤器进入到氨泵中，最后在进入到分液器中。3.2蒸发温度回路的划分库房为单一的冷却物冷藏间，系统就只有一个温度回路，不用划分。3.3系统的供液方式氨泵供液系统的特点：（1）由于蒸发器内氨液流量远大于蒸发量。制冷剂有较高的流速和更大的湿周，在蒸发器内制冷剂大体上呈“雾环流”，这样既加强了蒸发器内表面的热交换强度又减轻了润滑油对管壁的污染程度，从而使蒸发器全部换热面积得以比较充分的发挥作用。提高了蒸发器的实际换热量。（2）氨泵强制输送氨液，蒸发器内制冷剂流量大，进液压力高，对蒸发回路复杂、流程长、蒸发器高差大的情况仍能够确保蒸发器有比较均匀的供液。（3）循环桶的体积大，提供了充分的气液分离条件，虽然进气管有数倍于蒸发量的二次液体进入，压缩机仍然能够吸入干饱和蒸汽，在确保循环桶正常工作液面的情况下不会出现湿压缩。（4）循环桶可以兼做排液桶，简化了系统和融霜操作程序，通过融霜过程自蒸发器冲霜回的润滑油与由供液管中的氨液带入的润滑油大部分在循环桶中沉积下来，由循环桶下部的放油管放出，减少了进入蒸发器的机会。（5）设备和调节站均集中于制冷机房内，便于操作和集中管理。由于循环桶直径大、液面稳定，加之氨泵启闭和保护简单很容易实现自动控制。直接膨胀式供液的特点：1.利用了高压液体能量，减少了无功损耗。2.由于设备少，系统简单，一次投资低于其他系统。3.高压液体节流过程中的闪发气体被送入蒸发器内影响传热效果。重力供液的特点：1.高压氨液节流后产生的闪发气体被彻底分离，进入蒸发器的是完全的液体，避免了闪发气体对传热的影响。2.液柱高度影响蒸发温度。由以上的分析可知，氨泵供液制冷系统比直接膨胀供液或重力供液系统要优越的多，所以，选用这种供液方式。3.4冷却水方式采用一般生活用水并进行循环流动，节约用水。3.5融霜方式冻结间和冷藏间设有热氨融霜，平时采用人工扫霜。热氨融霜前应停止向融霜冷间供液，以减少蒸发器的排液量。冲霜时，蒸发器内的氨液全部排入排液桶，冲霜完毕后液体可通过加压，使氨液进入低压循环桶继续向冷间供液。3.6自动控制方法（1）液位控制每个低压循环桶装设两套UQK-40型遥控液位计，如下图所示，其中一套UQK-40与供液电磁阀ZCL-25YB配套，以维持低压循环桶的正常液面（30％～35％）。另一套UQK-40起安全保护作用，当桶内液位内超过高液位（70％）时报警，并与压缩机电机线路连锁，经延时切断电源，做事故停车。UQK-40UQK-40ZZRP32低循桶ZYG40DN40DN1540P-40A13DN25×3ZCL-25YBZYG25y图3-1（2）流量旁通氨泵排出管道上装设ZZRP-32旁通阀，以旁通多余的流量，避免出现蒸发器中液面升高，库房温度反而难以降温，又增加动力消耗的不正常现象的出现。根据经验，一般把旁通阀调至泵的排出管压力表读数与低压循环桶的压力表读数的差值为0.24～0.27MPa，当泵的排除压力超高时，旁通阀开启。（3）氨泵保护屏蔽泵不能断液，并且对气体特别敏感，液位波动或压力剥夺能引起气蚀而导致断液。因此，须设置压差保护器（CWK-11），用以控制进出口压差，压差（压差取50～60kPa）低于某一调定值时，发出报警信号，停止氨泵运转。4机房的机器、设备的布置情况机房分成机器间和设备间两部分。1.制冷压缩机安装在机房内，仪表盘应面向主要操作通道；2.油分离器可随压缩机安装；3.冷凝器安装在室外离机房出入门较近的地方；4.高压贮液器布置在室外靠近冷凝器，且安装高度应与冷凝器配合，保证液体自流进入；5.油分离器应根据冷凝器和高压贮液器的标高来布置；6.总调节站设在机器间便于观察、操作的地方；7.液氨分离器设在机房之上；8.低压循环桶设在设备间利用金属固定的平台上；9.氨泵布置在低压循环桶的下面近处；10.其余设备均按照有关资料的要求布置。5库房特征5.1.库房温湿度条件室外计算温度tw=30℃，夏季通风室外设计计算温度31℃，冷间设计温度nt=+3℃，冷间设计相对湿度85%.5.2冷却设备形式冷藏间采用干式冷风机配均匀送风道，送风道由水平送风主管和喷嘴组成。表3-2自然对流与有组织的冷风循环的对比对比项目设备形式优点缺点结论自然对流1.设计制作简单、食品干耗小，耗电少。1..库内温度不均匀，不便除霜2，排管金属消耗量大，制作期长。综合考虑到冷库的净面积较小，且冻结物包装简单，选用自然对流方式。由于采用氨泵供液，采用盘管式排管。有组织的冷风循环1.有冷风机使库内温度均匀2.不用人工冲霜3.节省钢材和投资，安装方便。4.易于实现自动化。适于贮藏包装冻品。1.增加干耗5.3气流组织形式采用送风管上的喷咀往两边喷射，由下部回到中间通道，然后回风至门口的回风口。6设计计算书6.1设计依据6.1.1冷库的平面布置该冷库的冷藏吨位为200吨，冷藏间的容量不宜太小，一般取400吨左右，且布置近似为方形，所以只需一间冷藏间即可。据公式：10001SVG式中：G—各冷库计算吨位（t）；V1—各冷藏间的公称体积（m3）；η—冷藏间的容积利用系数；s—食品的计算密度（kg/m3）根据《制冷装置设计》表2-1-4查得水果的密度（箱装）为s=300kg/m3，其中η=0.55。根据上式得，公称容积：3im121255.03002001000V冷库高度的确定：净高为4.8m，堆码高度为3.5m。冷间的堆货有效容积为1212*60%=727.2m3，则有效使用面积为727.2/3.5=207.77㎡，则冷却物冷藏间使用面积为207.77/0.8=259.71㎡（式中0.8为修正系数）则净长和净宽分别为20m和13m。6.1.2设计参数冷间室外计算温度tw夏季通风室外设计计算温度冷间设计温度tn冷间设计相对湿度冷间进库温度冷间出库温度冷间冷加工时间τ冷藏间30℃31℃3℃85%25℃0℃24h6.2制冷负荷计算6.2.1维护结构传入热Q1根据公式：）（nwttaFK