冷库毕业设计计算书

'2013届建筑环境与设备工程毕业设计目录目录1声明3摘要4Summary50前言60.0设计题目的选题的意义60.1冷库行业现状60.2目前主要存在的问题70.3我国冷库安全生产管理有待改进的几个问题90.4发展趋势110.5设计题目的成果及意义121工程设计原始资料131.1工程设计资料及工程概况131.2原始资料132制冷负荷的确定152.1制冷负荷的定义152.2冷负荷计算152.2.1围护结构传热量的计算162.2.2货物热量的计算232.2.3冷间通风换气热量252.2.4电动机运转热262.2.5操作热量的计算262.2.6各冷间冷却设备负荷汇总272.2.7机械负荷计算283热力参数的确定303.1确定制冷机303.2确定制冷剂303.2.1制冷剂303.2.2对制冷剂的基本要求303.2.3制冷剂分类333.2.4制冷剂的确定343.3冷凝器的冷却方式343.3.1冷凝器的种类353.3.2冷凝器确定373.4供液方式的种类373.4.1直接膨胀供液式373.4.2重力供液373.4.3液泵供液383.5方案确定393.6工况的状态参数394制冷机器设备的选型434.1压缩机选型的一般原则434.1.1基本参数434.2制冷设备的选型计算444.2.1活塞压缩机的配备444.2.2冷却设备的配备4671 2013届建筑环境与设备工程毕业设计4.2.3冷凝器的配备474.2.4辅助设备的配备505机房的布置535.1机器、设备的布置要求535.1.1机器间的布置要求:535.1.2设备间的布置要求:535.1.3压缩机的布置535.1.4冷凝器的布置535.1.5贮液器的布置545.1.6蒸发器的布置545.2管道的布置要求555.2.1管道的坡度要求565.3管道管径设计计算565.3.1供液管的计算605.3.2吸气管的计算606制冷系统的试压试漏及管道保温626.1系统试压、排污、试漏、抽真空626.1.1系统试压626.1.2系统排污636.1.3系统抽真空实验636.1.4系统氟试漏636.2系统设备及管道保温637阀件及自控说明657.1阀件说明657.2控制说明658电气设计说明678.1一般电气要求679制冷系统自动控制说明68结束语69致谢70参考文献7171 2013届建筑环境与设备工程毕业设计声明我要郑重声明这次毕业设计所有内容是本人在袁建新老师的指导下独立完成的。本人拥有自主知识产权，没有抄袭和剽窃他人的成果，由此造成的知识产权纠纷由本人负责。71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计摘要本设计为乌鲁木齐市某冷却物冷藏间直接供液系统，该建筑为一层的储物库房，在设计中，选用直接供液系统，采用R22作为制冷剂，做出了冷负荷的计算，绘制了施工图。对于各种制冷机及其辅助设备的选用做了技术分析，最后决定采用活塞式单级制冷压缩机和水冷式冷凝器。冷间制冷工艺设计的依据是冷间冷却设备负荷的大小及冷间性质，蒸发器采用顶排管，气流组织较为合理，食品干耗较少。之后进行了管道设计计算，并对制冷系统的试压、试漏、及管道的保温问题做了说明。关键词：冷负荷；制冷系统；直接供液制冷；71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计SummaryThedesignfortheUrumqiCity,arefrigeratedcoolingmaterialdirectlybetweenfluidsupplysystem,thebuildingofalayerofthestoragewarehouse,inthedesign,selectionofdirectfluidsupplysystem,usingR22asarefrigerant,coolingloadcalculationsmadetodrawtheconstructiondrawings.Foravarietyofrefrigeratorandauxiliaryequipmentusedtodotechnicalanalysis,andfinallydecidedtoadoptasingle-stagerefrigerationcompressorpistonandwater-cooledcondenser.ColdrefrigerationprocessdesignisbasedonthecoolingequipmentColdColdloadsizeandnatureoftheevaporatorwiththetoprowoftubes,airdistributionmorereasonable,lessdryfoodconsumption.Afterthepipelinedesigncalculations,andthecoolingsystempressuretest,leaktesting,andpipeinsulationmadeadescriptionoftheproblem.Keywords:RefrigerantR22;coolingload;refrigerationsystem;directlyfortheliquidrefrigerant;71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计0前言0.0设计题目的选题的意义冷库是发展冷藏业的基础设施，也是在低温条件下贮藏货物的建筑群。食品保鲜主要以食品冷藏链为主，将易腐畜禽、水产、果蔬、速冻食品通过预冷、加工、贮存和冷藏运输，有效地保持食品的外观、色泽、营养成分及风味物质，达到食品保质保鲜，延长食品保存期的目的，起到调剂淡、旺季市场的需求并减少生产与销售过程中经济损耗的作用。在现代化的食品工业中，食品从生产加工、贮藏运输、销售至消费全过程都保持在所要求的低温条件下，这种完整的冷藏网统称“冷链”，它可以保证食品的质量，减少生产及分配过程中的损耗。目前，国家投入巨资加快基础设施建设，调整农业产品结构，推进城市化进程，这些措施必将会带动制冷空调产品的生产和使用，促进、完善“冷链”的建设。在农业、畜牧业方面，水果、蔬菜、养殖加工业的发展，包括花卉业的兴起，给冷冻冷藏业的发展带来勃勃生机。由此可见，随着市场经济的不断发展、现代物流系统的不断完善，食品冷藏链的产业化发展前景十分广阔。0.1冷库行业现状1、国外冷库行业现状国外冷库行业发展较快的国家主要有日本、美国、芬兰、加拿大等国。日本是亚洲最大的速冻食品生产国，-20℃以下的低温库在冷库中占80%以上。70年代以前国外冷库普遍采用以氨为制冷剂的集中式制冷系统，70年代后期逐渐采用以R22为制冷剂的分散式制冷系统。美国和加拿大占80%以上的冷库都以使用R717为制冷剂。80年代以来，分散式制冷系统在国外发展很快，冷却设备由冷风机逐步取代了排管，贮藏水果冷库中近1/3为气调库，在冷库建造方面土建冷库正向预制装配化发展，自动化控制程度比较高。比较著名的装配式冷库的制造商如芬兰的辉乐冷冻集团(HUURRE),其库板HE-3由无氟绝缘聚氨酯板和两层镀锌的钢层组成，轻便易拆卸，施工期短、气密性好、空间利用率高。近年来，国外新建的大型果蔬贮藏冷库多是果品气调库，如美国使用气调贮藏苹果已占冷藏总数的80%；法国、意大利也大力发展该项技术，气调贮藏苹果均达到冷藏苹果总数的50%～70%以上；英国气调库容达22万吨。日本、意大利等发达国家已拥有10座世界级的自动化冷库。2、国内冷库行业现状71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计我国自1955年开始建造第一座贮藏肉制品冷库，1968年建成第一座贮藏水果冷库，1978年建成第一座气调库。1995年由开封空分集团有限公司首次引进组合式气调库先进工艺，并在山东龙口建造15000吨气调冷库获得成功，开创了国内大型组装式气调冷库的成功先例，用户亦取得了较好的经济效益。1997年又在陕西西安建造了一座10000吨气调冷库，气密性能达到国际先进水平。该公司气调冷库已分布在山东、河南、北京、湖南、新疆、陕西、天津、四川等省市自治区，并获得客户的较好信誉。广东、北京等省市大约先后引进了40座预制装配式冷藏库，总库容约为7.5万吨。近几年来，我国冷库建设发展十分迅速，主要分布在各水果、蔬菜主产区以及大中城市郊区的蔬菜基地。据统计，全国现有冷冻冷藏能力已达500多万吨，其中外资、中外合资和私营冷库约占50万吨，国有冷库450多万吨，分属于内贸、农业、外贸和轻工系统，其中内贸系统冷库容量达300多万吨，占全国总量的60%以上。我国商业系统拥有果蔬贮藏库面积达200多万平方米，仓储能力达130多万吨，其中机械冷藏库70多万吨，普通库为60多万吨。果品蔬菜保鲜一般采用最低温度为-2℃的高温库，水产、肉食类保鲜采用温度在-18℃以下的低温库，而我国的贮藏冷库大多数为高温库。大型冷库一般采用以氨为制冷剂的集中式制冷系统，冷却设备多为排管，系统复杂，实现自动化控制难度大。小型冷库一般采用以氟里昂为制冷剂的分散式或集中式制冷系统。在建造方面以土建冷库偏多，自动化控制水平普遍较低。装配式冷库近几年来有所发展。国内专业生产制冷设备及建造冷库的厂家很多，如开封空分集团制冷工程公司为国内第一家组装式冷库生产厂家，已形成从几立方米库容小型室内库到几万立方米的大型室外库；从高温库、低温库、冻结库到综合库；从全组装式冷库到土建结构内部贴板的混合式冷库；从普通冷库过渡到的多品种、多规格的气调冷库系列产品。此外大连制冷设备厂、天津森罗科技发展有限责任公司等，其制冷设备在冷库行业领域中所占比重较大，天津森罗科技发展有限责任公司采用双面彩钢聚苯乙烯保温板建造的装配式冷库，在国内发展较快。国家农产品保鲜工程技术研究中心（天津）研制开发的微型节能冷库在国内农村各地已广泛推广。据统计我国生产企业已生产建设大中小型装配库约800座，室内装配式冷库约2.5万套（座），仅苏州市2004年全市新建保鲜冷库38座，占江苏省的40%。0.2目前主要存在的问题71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计由于我国的冷库行业起步相对于发达国家还有一定差距，冷库的设计、制造，维护水平和国际先进水平相比相对落后，主要表现在以下几个方面：1、冷库利用率偏低空间利用率。传统的冷库设计一般高5m左右，但在实际操作应用中，尤其是无隔架层的冷库利用率低于50%，如物品堆码的高度一旦达到3.2m时，外包装为纸箱的食品，因重压变形、吸潮等原因极易出现包装破裂、倒塌等现象[6]，导致食品品质降低，造成较大的经济损失。周年利用率。以兰州市为例：大多数冷库每年5～10月份期间贮藏荷兰豆、西兰花、花椰菜、大白菜、甘蓝、百合等新鲜蔬菜，然后以冷藏车、简易汽运等方式运至广州、上海、杭州等南方城市进行销售经营，冷库闲置期长达6个月。兰州肉联厂低温冷库贮藏肉制品、速冻食品、雪糕、冷饮等，利用率相对较高。而其他冷库中仅有少量冷库在10月至翌年4月份贮藏水果，其余时间基本关闭闲置，周年利用率仅能达到50%。2、部分冷库存在诸多安全隐患国内很多冷库属于无证设计、安装，缺乏统一标准，缺乏特种设备安全技术档案现象较为普遍。操作人员未经专业培训无证上岗，管理人员安全意识淡薄。部分容积500立方米以上以氨为制冷剂的土建食品冷库，其库址选择、地基处理、制冷设备安装等严重不符合《冷库设计规范》(GB50072-2001)的要求，存在诸多安全隐患。许多冷库名为气调库却达不到气调的目的，部分低温库一建成就面临停用或只能按高温库降级使用的局面。3、制冷系统维修措施不力，设施设备老化严重制冷机的正常维修周期一般为运转8000～10000h即应进行大维修；运转3000～4000h进行中维修；运转1000h进行小维修。适时对制冷系统进行维修、保养，可以及早消除事故隐患。因为国内大多数冷库尤其是90年代以前所建冷库，设施设备陈旧、管道严重腐蚀、墙体脱落、地基下陷、压力容器不定期检验。普遍开开停停，带病运营现象十分严重。4、冷库节能措施未引起足够重视冷库属于耗能大户。有数据表明：蒸发器内油膜增加0.1㎜，会使蒸发温度下降2.5℃，电耗增加11%。冷凝器中若存在油膜、水垢，蒸发器外表结霜等均会导致蒸发温度下降，耗电增加。另外，低温库冻结间或速冻装置进货后压缩比小于8时，应先采用单级制冷压缩，当蒸发压力降下来后，其压缩比大于8时再改用双级压缩制冷方式，而许多低温冷库一开机就启用双级压缩机，使冷库能耗加大。5、自动化控制程度低71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计国外冷库的制冷装置广泛采用了自动控制技术，大多数冷库只有1～3名操作人员，许多冷库基本实现夜间无人值班。而我国冷库的制冷设备大多采用手动控制，或者仅对某一个制冷部件采用了局部自动控制技术，对整个制冷系统做到完全自动控制的较少，货物进出、装卸等方面的自动化程度普遍较低。0.3我国冷库安全生产管理有待改进的几个问题针对上面的分析及我国食品冷藏业冷库安全生产的现状，为缩小我们行业在安全生产管理方面同国内其他行业之间的差距特提出如下几方面的改进的建议。1、健全和完善我国冷库各级安全生产管理规章制度目前从全国冷藏行业来看，还没有一份可供全行业共同执行的“冷库安全生产管理的规范”。因此当务之急，是在广泛调研的基础上，以我国人大颁布的“安全生产法”为纲，紧密结合冷库安全生产这种特殊环境，组织行业内的标准化工作者，尽快编写出食品冷藏业“冷库氨制冷装置安全技术规程”，而各食品冷藏企业可结合本企业的生产特点，制定出本企业“冷库安全生产管理规程”、“制冷机安全操作规程”等，形成国家、行业、企业三级完善的安全生产管理规章制度体系。2、开展安全生产知识和相关法规的宣贯工作可以以一个省（自治区）为单位，由食品冷藏行业组织出面，在各省安全生产主管部门的指导下，通过办培训班、搞知识竞赛等多种灵活的形式，对全体职工进行安全生产知识及相关法规的教育。宣讲食品冷藏行业特别是有关冷库安全生产管理的相关规程，有关压力容器、压力管道的安全知识，车间火灾的防控安全捕救方法及遇险后逃生的方法。必要时要注意纠正其习惯性违章作业。当前有关国家及行业内安全生产法规的宣贯，其重点对象应是非公有制食品冷藏企业的经营者及乡、镇一级食品冷藏企业主。3、针对企业安全生产管理的需要设岗立责71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计我国《安全生产法》已对企业安全生产管理机构和人员设置做出了规定，企业的安全生产除企业人为本企业安全生产第一责任外，还应设有安全管理部门及专职人员。这一要求对我国为数众多小型乡、镇食品冷藏企业来讲，一时还难以执行，但对大中型食品冷藏业冷库来讲，特别是对采用氨制冷系统的冷库来说，还是十分必要的。应该设专职安全生产管理人员1人，负责企业安全生产管理制度的制订，安全生产状况的监督检查工作，以及安全生产知识和条令法规在企业内的宣贯工作。因为在这些大中型食品冷藏冷库的氨制冷系统中，氨的充注量都在几吨到几十吨之多，一旦发生氨泄漏事故，不仅危及本企业职工的人身安全，对周围500米之内的人畜都会造成重大伤害，因此，大、中型冷库企业的安危已为影响社区安全的重大问题。4、降低能耗冷库围护结构。冷库通过围护结构的跑冷量与冷藏库围护结构单位热流量成正比。因此，应多在减少冷库的冷藏库围护结构单位热流量指标方面下功夫。要降低围护结构单位热流量，一是保温材料热导率要小，二是围护结构层要厚。但厚度一般不宜太厚，否则会出现增加建造成本和浪费空间等问题。因此，要在合适的厚度范围内选取保温材料。通常情况下要求保温材料热导率小、吸水率低、耐低温性能好，成本不能过高等。常用的冷库保温材料有聚氨酯硬质泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫塑料等。聚氨酯硬质泡沫塑料热阻最大，保温性能最好，适用于低温冷库。聚苯乙烯泡沫塑料生产厂家众多，购取方便，热阻较大，建造安装方便，适用于高、中温冷库。冷库围护结构的防潮和隔汽。对冷库围护结构采取防潮隔汽措施也是必要的，否则会使保温材料的保温性能变差。这也就是冷库库体刚开始使用时保温性能不错，可是用一段时间以后保温效果变差的原因。由于水蒸气是从高温侧向低温侧渗透，因此，防潮隔汽层应设在隔热层温度高的一侧。冷库的蒸发压力和温度。蒸发温度与蒸发压力是相对应的，知道了蒸发压力后，可通过查表得出蒸发温度。在冷库库房温度一定的条件下，将温差(蒸发温度与库房温度的差)缩小，蒸发温度可以相应地提高，冷库制冷机的制冷量就会有所提高，也就是循环效率提高了，相应地也节省了电能。冷库融霜操作。一般来说，当蒸发器表面上的霜层对空气的阻力尚不显著，通过蒸发器空气的流量尚未减少之前，霜层的影响尚不严重，可不必融霜;当空气的流量明显减少时，应进行融霜。空气的湿度越大、蒸发器温度与冷库的库温差越大，越容易在蒸发器上结霜，结合保鲜工艺，尽量采用包装化冷藏可以减少果蔬的干耗，减少蒸发器的融霜次数，实际也起到了冷库节能的作用。冷库储藏温度和冷库库房利用率。不同的产品储藏温度不同，每种产品也都有适合其储藏的温度范围。在不影响产品品质的情况下，节能冷库应选用较高的储藏温度。冷库库温高了，制冷系统的蒸发温度也相应的提高，制冷机的制冷量就会有所提高，循环效率也当然的提高了。提高冷库库温更重要的是还可以减少通过库体向外的传热量。71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计节能冷库库房利用率是产品实占容积与库房有效容积的比值。对于微型冷库的容积利用率一般不低于0.3,当然也不能太高，否则出现降温困难。对于所要储藏的产品的容积变化较大时，应分隔成两个或更多的冷库冷藏间。另外要选择合理的储藏周期，这对冷库的节能是不言而喻的。鉴于冷库冷藏企业耗电量的80%是制冷系统,而制冷系统中压缩机的耗电量约占60%左右,所以压缩机所匹配电动机的节能意义更为重大。0.4发展趋势从市场对冷库的需求趋势来看，我国现有的冷库容量还十分不足，今后冷库的发展趋势主要表现在以下几个方面：1、建设规模果蔬产区应集中建设气调冷库，规模应以大、中、小型相结合，以发展中型为宜。机械气调库的建设应择优推广预制生产，现场装配模式冷库工程化工业产品，果蔬产地适于建单层冷库和中小型冷库；尽快推广塑料薄膜、大棚、大帐、硅窗、塑料薄膜小包装等气调设施是我国近期发展的重点。在经济较发达的城市，发展中型冷库，建立冷冻食品贮藏批发市场。将中小型冷库向社会开放，提供有偿的仓库服务、信息服务、经营后勤服务。2、冷链物流我国完整独立的冷链系统尚未形成，市场化程度很低，冷冻冷藏企业有条件的可改造成连锁超市的配送中心，形成冷冻冷藏企业、超市和连锁经营企业联营经营模式。建立食品冷藏供应链，将易腐、生鲜食品从产地收购、加工、贮藏、运输、销售，直到消费者的各个环节都处于标准的低温环境之中，以保证食品的质量，减少不必要的损耗，防止食品变质与污染。3、制冷设备制冷设备业应着力开发国际市场先进通用的60HP以下各档次分体式或一体化且配有电子技术的自动化机组，将计算机与自动化技术广泛地应用于整个制冷系统的自动控制中，目的是为冷冻冷藏行业升级换代，延长产业链，降低工程造价。4、整体规划冷库行业必须在有关部门的统一协调下，加强整体规划与协调，大力发展冷链物流体系建设。同时，要防止盲目重复建设，以保证我国冷冻冷藏行业持续健康稳定的发展。71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计总之，从冷库的现状与发展趋势来看，果品恒温气调库发展迅速，低温库比例有所增加，适合农户建造使用的微型冷库异军突起，装配式冷库及以氟里昂为制冷剂的分散式制冷系统推广力度正在加大，冷库设计更加趋于优化，自动化控制程度逐步提高，政府安全生产和质量监督等管理部门对冷库的监管力度大大加强。国内冷库行业正朝着采用发泡聚氨酯或聚苯乙烯板隔热材料的轻便预制装配化、低温大型化、管理及进出库货物装卸自动化、果蔬冷库恒温气调化、冷风机代替排管和广泛使用氟里昂制冷剂的操作方便、灵活多样、高效安全、环保节能的方向发展。可以预言，随着我国科学技术的进步，综合国力的提高，一批新型的，科技含量较高的冷库制冷装置、空调制冷装置、冷藏运输制冷装置、低温实验制冷装置等必将展现在祖国各地，我国制冷空调业必将迎来一个繁荣的景象。管道选型以及保温层厚度的确定。0.5设计题目的成果及意义按时顺利完成一份冷却物冷藏间直接供液制冷系统设计。通过本课题的研究，加深对本专业知识的进一步理解，学会如何运用所学知识解决遇到的实际问题，提高了自己的能力。71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计1工程设计原始资料1.1工程设计资料及工程概况1、设计工程项目名称：乌鲁木齐市某冷却物冷藏库直接供液制冷系统设计。2、设计工程项目概况本次设计是为乌鲁木齐市某冷却物冷藏间进行制冷，用以储藏西红柿，库房结构为一层，共有30间高温冷藏库房，各个库房大小相同。其中每间库房长为5.4×3=16.20m，宽为8.0米，库内净高为7.5m，面积为16.2×8=129.6㎡，库房总面积为129.6×30=3888㎡。3、建筑材料外墙做法：从外到内依次是，20mm厚水泥砂浆抹面、370mm厚砖墙、20mm厚水泥砂浆抹面、100mm厚硬质聚氨酯隔热层、20mm厚水泥砂浆抹面。内墙做法：240mm厚砖墙，两面各20mm厚水泥砂浆抹面，两面各有50mm厚硬质聚氨酯隔热层喷涂。屋顶做法：从外到内依次是，40mm厚钢筋混凝土屋盖、两毡三油隔汽层(10mm)、20mm厚水泥砂浆找平层、25mm厚钢筋混凝土空心板、100厚聚氨酯隔热层、20mm厚水泥砂浆抹面。地面做法：由外向里依次是，20mm厚水泥砂浆抹面、80mm厚钢筋混凝土基层、两毡三油隔汽层（9mm）、200mm厚软木层、两毡三油防水层（9mm）、20mm厚水泥砂浆、50mm厚混凝土预制板、45mm厚粗砂垫底层。1.2原始资料1、库内设计参数冷却间：库内设计参数5℃，相对湿度90%。2、库外设计参数乌鲁木齐：北纬,43.47°东经,87.37°；大气压力,冬季924.6kP夏季,911.2kP；夏季通风空气调节室外计算日平均温度,28.1℃；夏季空调室外计算温度,27.1℃，相对湿度,32%；夏季室外平均风速,3.0m/s；71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计最大冻土层深度,162m；露点温度,15℃。3、设计依据（1）《空调用制冷技术》中国建筑工业出版社第四版（2）《冷库设计规范》GB50072-2010中国计划出版社（3）《冷库制冷设计手册》商业部设计院编著1991年10月第一版（4）《建筑工程制图》中国建筑工业出版社第二版（5）《制冷与空调设备手册》国防工业出版社（6）《制冷系统设计》（7）《冷库冷藏冷冻新技术新工艺实用手册》71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计2制冷负荷的确定2.1制冷负荷的定义冷间的冷却设备负荷计算（2-1）式中：——围护结构传热量，W；——负荷系数，冷却间和冻结间取1.3，其它冷间取1；——货物热量，W；——通风换气热量，W；——电动机运转热量，W；——操作热量，W。2.2冷负荷计算冷库计算吨位t(2-2)式中：——计算吨位，单位为t；——冷藏间的公称体积，单位为m³，为30×（5.4×3﹣0.26×2）×（8﹣0.26×2）×7.5=26389.44m³；——食品的计算密度，单位为kg/m³；——冷藏间的体积利用系数。查《冷库设计规范》P5可得下表食品计算密度表表2.1序号食品类别密度kg/m³1冻肉4002冻分割肉6503冻鱼4704篓装、箱装鲜蛋2605鲜蔬菜23071 2013届建筑环境与设备工程毕业设计6篓装、箱装鲜水果3507冰蛋7008机制冰750冷藏间容积利用系数表表2.2公称容积m³容积利用系数500～10000.411001～20000.502001～100000.5510001～150000.60＞150000.62注：1.对于仅储存冻结加工食品或冷却加工食品的冷库，表内公称容积应为全部冷藏间公称容积之和；对于同时储存冻结加工食品和冷却加工食品的冷库，表内公称容积应分别为冻结物冷藏间或冷却物冷藏间各自的公称容积之和。2．蔬菜冷库的容积利用系数应按上表中的数值乘以0.8的修正系数。查上表可得：=230kg/m³=0.8×0.62=0.496把各参数代入公式（2-2）中可得：此库的总的公称吨位为3011t。2.2.1围护结构传热量的计算（2-3）式中：——围护结构传热系数，W/（㎡·℃）；——围护结构传热面积㎡；——围护结构外侧计算温度，℃；——围护结构内侧计算温度，℃；α——围护结构两侧温差修正系数。其中传热系数K的确定为：71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计W/（㎡·℃）（2-4）式中：、——围护结构内、外表面的对流换热系数，W/（㎡·℃），库房围护结构内、外表面放热系数、查《冷库制冷设计手册》P169可得下表：库房围护结构内、外表面放热系数、，W/（㎡·℃）表2.3围护结构及环境条件W/(㎡·℃)W/(㎡·℃)无防风设施的屋面、外墙的外表面23顶棚上为阁楼或有房屋，外墙外部紧邻其它建筑物的外表面12外墙、顶棚的内表面，内墙、楼板的表面，地面的上表面冻结间、冷却间设有强力鼓风装置时29冷却物冷藏间设有强力鼓风装置时18冻结物冷藏间设有鼓风的冷却装置时12冷间无机械鼓风装置时8地面下为通风架空层8由给定的建筑材料查表得：冷间无机械鼓风装置时，选取=8W/(㎡·℃)；=23W/(㎡·℃)；——围护结构中各层的厚度，m；——围护结构中各层的导热系数，W/（m·℃），保温材料设计采用的导热系数，应按下式计算：（2-5）式中：——正常条件下测定的导热系数，W/(m·℃)《查传热学》P557附录3.可得；b——导热系数的修正系数查《冷库制冷设计手册》P170表3-12可得。正常条件下测定的导热系数表2.4序号材料名称规格厚度mm密度kg/m³W/(m·℃)1石油沥青油毛毡1.50.272石油沥青一道2.00.203一毡两油5.54两毡三油9.00.1771 2013届建筑环境与设备工程毕业设计5聚乙烯塑料薄膜0.070.166普通粘土砖砌体18000．81417钢筋混凝土24001.54688水泥砂浆1：2.520300.93049炉渣6000.17459000.244210000.290810炉渣混凝土1：1：812800.41871：1：10`0.372211聚苯乙烯泡沫塑料普通型180.0361自熄型190.034912聚氨酯泡沫塑料400.022113膨胀珍珠岩I类＜80（70）0.0523Ⅱ类80~1500.0523~0.0640Ⅲ类150~2500.0640~0.075614加气混凝土蒸汽养护5000.116315泡沫混凝土3700.097716软木1700.058217稻壳1200.0605保温材料的导热率的修正系数b值表2.5序号材料名称b序号材料名称b1软木1.28聚氨酯泡沫塑料1.42稻壳1.79矿棉1.83膨胀珍珠岩1.710沥青珍珠岩1.24炉渣1.611泡沫混凝土1.35聚苯乙烯泡沫塑料1.312加气混凝土1.36玻璃棉1.813水泥膨胀珍珠岩1.37岩棉1.814水玻璃膨胀珍珠岩1.3外墙做法：从外到内依次是，20mm厚水泥砂浆抹面、370mm厚砖墙、20mm厚水泥砂浆抹面、100mm厚硬质聚氨酯隔热层、20mm厚水泥砂浆抹面。把所查参数代入公式（2-4）算得外墙的传热系数：71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计内墙做法：内墙做法：240mm厚砖墙，两面各20mm厚水泥砂浆抹面，两面各有50mm厚硬质聚氨酯隔热层喷涂。当无防风设施的屋面，外墙的外表面=23W/(㎡·℃)，而外墙和顶棚的内表面，内墙和楼板的表面，地面的上表面，冷间无机械鼓风装置时：=8W/(㎡·℃)；把所查参数代入公式（2-4）算得内墙的传热系数为：屋顶做法：从外到内依次是，40mm厚钢筋混凝土屋盖、两毡三油隔汽层(10mm)、20mm厚水泥砂浆找平层、25mm厚钢筋混凝土空心板、100厚聚氨酯隔热层、20mm厚水泥砂浆抹面。把所查参数代入公式（2-4）算得屋面的传热系数：地面做法：由外向里依次是，20mm厚水泥砂浆抹面、80mm厚钢筋混凝土基层、两毡三油隔汽层（9mm）、200mm厚软木层、两毡三油防水层（9mm）、20mm厚水泥砂浆、50mm厚混凝土预制板、45mm厚粗砂垫底层。把所查参数代入公式（2-4）算得地面的传热系数：围护结构传热面积A的计算应符合下列规定：查《冷库制冷设计手册》P168可得：71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计屋面、地面和外墙的长、宽应按外墙外壁、内墙轴线计，楼板和内墙的长、宽应按外墙内壁、内墙轴线计，地下室外墙高度应按上下保温层外侧计，底层外墙高度应按上下保温层外侧计，中间层外墙高度应按本层地面至顶部保温层外侧计，地下室、底层、中间层内墙高度应按本层地面至相邻层地面计，顶层内墙高度应按本层地面至屋顶保温层外侧计。围护结构两侧温差修正系数根据库体热惰性指标来确定，库体的热惰性指标为：（2-6）各层材料蓄热系数表2.6材料蓄热系数SW/（㎡·℃）材料蓄热系数SW/（㎡·℃）水泥砂浆10.35聚氨酯0.28普通粘土砖9.65挤塑板0.23加气混凝土2.02炉渣1.05钢筋混凝土14.94炉渣混凝土5.7（2-7）外墙：=0.02/0.93=0.022（㎡·℃）/W,10.35W/（㎡·℃）；0.37/0.814=0.455（㎡·℃）/W,9.65W/（㎡·℃）；0.1/0.028=3.571（㎡·℃）/W,=0.28W/（㎡·℃）。故外墙的热惰性指标为：=×2++=5.84＞4内墙：==0.02/0.93=0.022（㎡·℃）/W,=10.35W/（㎡·℃）；==0.24/0.814=0.296（㎡·℃）/W,=9.65W/（㎡·℃）；==0.05/0.028=1.786（㎡·℃）/W,=0.28W/（㎡·℃）。故内墙的热惰性指标为：=×2++×2=5.62＞4屋面：==0.04/1.159=0.263（㎡·℃）/W,=14.94W/（㎡·℃）；==0.10/0.028=3.571（㎡·℃）/W,=0.28W/（㎡·℃）；71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计==0.02/0.93=0.022（㎡·℃）/W，=10.35W/（㎡·℃）。故屋顶的热惰性指标为：=++=4.256＞4查《冷库设计规范》P13可得外墙的温差修正系数表：围护结构两侧温差修正系数a表2.7序号围护结构部位a1D＞4的外墙冻结间、冻结物冷藏间1.05冷却间、冷却物冷藏间、贮冰间1.102D＞4相邻有常温房间的外墙冻结间、冻结物冷藏间1.00冷却间、冷却物冷藏间、贮冰间1.003D＞4的冷间顶棚，其上为通风阁楼，屋面有隔热层或通风层冻结间、冻结物冷藏间1.15冷却间、冷却物冷藏间、贮冰间1.204D＞4的冷间顶棚，其上为不通风阁楼，屋面有隔热层或通风层冻结间、冻结物冷藏间1.20冷却间、冷却物冷藏间、贮冰间1.305D＞4的无阁楼屋面，屋面有通风层冻结间、冻结物冷藏间1.20冷却间、冷却物冷藏间、贮冰间1.306D≤4的外墙冻结物冷藏间1.307D≤4的无阁楼屋面冻结物冷藏间1.608半地下室外墙外侧为土壤时0.209冷间地面隔热层下无通风等加热设备时0.2010冷间地面隔热层下有通风等加热设备时0.6011冷间地面隔热层下为通风架空层时0.7012两侧均为冷间时1.00综合上表可得：外墙的温差修正系数a=1.10内墙的温差修正系数a=1.00屋顶的温差修正系数a=1.30地面的温差修正系数a=0.2根据《冷库设计规范》可知：计算内墙和楼面时，围护结构外侧的计算温度应取临室的室温。当临室为冷却物冷藏间或冻结间时应取该类冷间空库保温温度，空库保温温度为10℃。71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计当各个参数确定后，再代入围护结构热量的公式（2-3）中，算出各围护结构的相应的负荷。各库房布置如下：NO.1NO.6NO.11NO.16NO.21NO.26NO.2NO.7NO.12NO.17NO.22NO.27NO.3NO.8NO.13NO.18NO.23NO.28NO.4NO.9NO.14NO.19NO.24NO.29NO.5NO.10NO.15NO.20NO.25NO.30在此把各个库房的各围护结构的计算结果汇总为下表：围护结构传热量汇总表2.8冷间编号围护结构名称长(m)宽(高)(m)面积A(㎡)传热系数K(W/m2.k)温差修正系数a温差(℃)围护结构冷负荷(W)NO.1、NO.5、NO.26、NO.30北外墙16.747.5125.550.2351.1023.1749.7西外墙8.277.562.0250.2351.1023.1370.4东外墙8.277.562.0250.2351.1023.1370.4南内墙15.687.5117.600.2401.005141.1屋顶16.748.27138.440.2571.3023.11068.4地面16.748.27138.440.2550.2023.1163.1合计2863.1NO.2、NO.3、NO.4、NO.27、NO.28、NO.29西外墙87.5600.2351.1023.1358.2东外墙87.5600.2351.1023.1358.2北内墙15.687.5117.60.2401.005141.1南内墙15.687.5117.60.2401.005141.1屋顶16.748133.920.2571.3023.11033.5地面16.748133.920.2550.2023.1157.8合计2189.9NO.6、NO.10、NO.11、北外墙16.477.5123.520.2351.1023.1737.671 2013届建筑环境与设备工程毕业设计NO.15、NO.16、NO.20、NO.21、NO.25库房西外墙8.277.562.0250.2351.1023.1370.4东内墙7.747．558.050.2401.00569.7南内墙15.687.5117.60.2401.005141.1屋顶16.478.27136.210.2571.3023.11051.2地面16.478.27136.210.2550.2023.1160.5合计2530.4NO.7、NO.8、NO.9、NO.12、NO.13、NO.14、NO.17、NO.18、NO.19、NO.22、NO.23、NO.24库房西外墙87.5600.2351.1023.1358.3南内墙15.687.5117.60.2401.005141.1北内墙15.687.5117.60.2401.005141.1东内墙87.5600.2401.00572.0屋顶16.478131.760.2571.3023.11016.9地面16.478131.760.2550.2023.1155.2合计1884.62.2.2货物热量的计算查《冷库设计手册》P184可得货物热量的计算公式(2-8)式中:——食品热量，W；——食品的包装材料和承载工具放热量W；——货物冷却时的呼吸热流量，单位为W；——货物冷藏时的呼吸热流量，单位为W；(2-9)式中:——冷间的进货量，kg/d；——货物进入冷间初始温度时的比焓，kJ/kg；——货物进入冷间终止降温时的比焓，kJ/kg；71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计t——货物冷却时间为h，对冷藏间取24h；——货物包装材料或运载工具质量系数；——包装材料或运载工具的比热容[kJ/(kg.℃)]；——包装材料或运载工具进入冷间时的温度；——包装材料或运载工具终止降温温度；——货物进入库房时的温度对应的呼吸热；——货物进入库房时的温度对应的呼吸热。查《冷库设计规范》可知：冷却间或冻结间应按设计冷加工能力取值；存放果蔬的冷却物冷藏间按不大于该间冷藏吨位的8%计算；存放鲜蛋的冷藏物冷藏间按不大于该间冷藏吨位的5%计算；有从外库调入货物的冷库，其冻结物冷藏间每日进货量应按该间冷藏吨位的5%计算；无从外库调入货物的冷库，其冻结物冷藏间每日进货量应按该库每日冻结量计算，但不能大于改冻结物冷藏间吨位的5%；冻结量大的水产冷库，其冻结物冷藏间每间每日进货量按具体情况计算。本设计冷藏蔬菜，冷藏蔬菜从外库调入，调入时的蔬菜温度为10℃，每日的进货量按冷藏间冷藏吨位的5%计算，即=5%G=5%×3011(t)=105.55t西红柿的含热量可查《冷库制冷设计手册》P189焓值表所得，从外库调入库时的蔬菜温度为10℃，对应的含热量为h1=309.8kJ/kg，蔬菜在冷间终止温度为5℃，对应的含热量为h2=290.8kJ/kg。货物包装材料和运载工具重量系数查《冷库制冷设计手册》P190可得下表：货物包装材料和运载工具质量系数Bb表2.9食品类型质量系数Bb肉类、鱼类、冰蛋类冷藏0.1肉类冷却或冻结（猪单轨叉挡式）0.1肉类冷却或冻结（猪双轨叉挡式）0.3肉类、鱼类、冰蛋类（搁架式）0.3肉类、鱼类、冰蛋类（吊笼式或架子式手推车）0.6鲜蛋类0.25鲜水果0.25鲜蔬菜0.3571 2013届建筑环境与设备工程毕业设计由上表确定本设计B=0.35。货物包装材料和运载工具的比热容查《冷库制冷设计手册》P190可得下表：货物包装材料和运载工具的比热容表表2.10名称C（kJ/kg·℃）名称C（kJ/kg·℃）木板类2.51黄油纸类1.51黄铜0.39布类1.21铁皮类0.42竹器类1.51铝皮0.88塑料薄膜类玻璃容器类0.84搪瓷类马粪纸、瓦楞纸1.47库内的西红柿用马粪纸或瓦楞纸包装，表2-10得：C=1.47kJ/（kg·℃）。西红柿的呼吸热查《冷库制冷设计手册》P192得：10℃时，=41W/t；5℃时，=28W/t。把各参数代入式（2-9）中得=122876.16W2.2.3冷间通风换气热量在冷却物冷藏间内，由于水果、蔬菜等活性食品在冷藏期内需要不断的进行“呼吸”，在呼吸过程中吸收氧气，放出二氧化碳、乙烯等气体和水分，那么，随着食品贮存时间的增长，则冷间内氧气逐渐减少，二氧化碳和水分逐渐增多，因此，贮存水果，蔬菜等食品的冷藏间需要定期通风换气，以供食品呼吸及消除贮存期中的异味。故通风换气热流量可按下式计算：W（2-10）式中：——冷间换气热流量，单位为W；——操作人员需要的新鲜空气热流量，单位为W；——冷间的净容积，此处为1605.24m³；——冷间的空气密度，此处为1.27kg/m³；71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计——室外空气比焓，kJ/kg；——室内空气比焓，kJ/kg；——操作人员，按《冷库设计规范》，当无法确定操作人员数量时可按250m³/人计算。=26389.44/250≈106；——每日换气次数，可以采用2~3次，此处取2次。由《传热学》焓湿图查得：17kJ/kg，=49kJ/kg，1.27。把各参数代入公式（2-10）可得：60724.29W2.2.4电动机运转热由于该冷库设计为顶排管制冷，无需电动机，故此项不需要计算。2.2.5操作热量的计算它包括照明热流量、库门开启热流量和操作人员热流量。照明热流量是由于照明的电能转化为热能而形成的制冷负荷。库门开启热流量是由于库内外空气温、湿度差引起空气通过门洞对流而导致热湿交换的结果。操作人员的热流量是由于工人在冷间中进行操作时人体所散发的热量而引起的制冷负荷。它与冷间的空气温度、操作繁重程度等因素有关，一般按人体每小时平均散热量计算。查《冷库制冷设计手册》P196可得操作热量的计算公式W（2-11）式中：——照明热量,W；——开门热量，W；——操作人员热量，W；W（2-12）其中，——每平方米地板面积照明热量，冷藏间可取1.8~2.3W/㎡,操作人员长时间停留的加工间、包装间等可取5.8W/㎡。此处取为1.8W/㎡；——冷间地板面积，㎡，3888㎡。71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计把各参数代入式（2-12）得：（2-13）式中:——冷间内公称容积，m³；——冷间开门换气次数,查《冷库制冷设计手册》P196可取1；——门樘数；此设计取1。、——冷间内、外空气的比焓，kJ/kg，17kJ/kg，49kJ/kg；M——空气幕效率修正系数，可取0.5，如不设空气幕时，则取1；——冷间空气密度，kg/m³。知：=1.27kg/m³。把各参数代入式（2-13）得：W（2-14）式中：——操作人员数；——每个操作人员产生的热量，W/人。冷间设计温度不低于-5℃时取280W/人；否则，取410W/人，此处取=280W/人；3/24——每日操作时间系数，按每日操作3小时。把各参数代入式（2-11）得：2.2.6各冷间冷却设备负荷汇总库房冷却设备负荷即蒸发器负荷，是冷却设备选型的依据，其计算的原则是要保证即使各种不利因素同时出现，库房冷却设备也能及时带走各种热源产生的热量，以便维持库房所需工况。其计算公如下：(2-15)式中：P——71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计冷却或冻结加工负荷系数，对于冷却间和冻结间，P＝1.3，其它冷间P＝1.0。根据之前所算得的围护结构的传热、食品的散热、通风换气热量、电动机运转热量、操作热量等可以求得各个冷间的总的设备冷负荷。现把计算的数据汇总如下表2.10各冷间冷却设备负荷汇总（W）表2.10冷间编号P汇总NO.12863.11.04095.872024.14563.849546.95NO.22189.91.04095.872024.14563.848873.75NO.62530.41.04095.872024.14563.849214.25NO.71884.61.04095.872024.14563.848568.45其中弄NO.5、NO.26、NO.30库房与NO.1库房负荷相同；NO.3、NO.4、NO.27、NO.28、NO.29库房与NO.2库房负荷相同；NO.10、NO.11、NO.15、NO.16、NO.20、NO.21、NO.25库房与NO.6库房负荷相同；NO.8、NO.9、NO.12、NO.13、NO.14、NO.17、NO.18、NO.19、NO.2O、NO.23、NO.24库房与NO.7库房负荷相同。所有冷藏间冷却设备负荷汇总如下：=9546.95×4+8873.75×6+9214.25×8+8568.45×12=267965.95W2.2.7机械负荷计算机械负荷是压缩机选型的依据，它不仅要满足冷库生产高峰负荷的要求，还要考虑到经济性和合理性。计算负荷都是在库房最不利的生产条件下求得的，而在实际生产过程中，各种不利因素同时出现的几率很小，倘若以冷库总耗冷量作为机械负荷，势必造成经济上的浪费。因此，应把同一蒸发温度的库房的各类冷负荷按不同情况加以修正，再考虑管路，设备等冷量损失来确定机械负荷，其公式如下：W（2-16）式中：R——制冷装置和管道等冷损失补偿系数；一般间接制冷取1.12,直接制冷取1.07；n1——71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计围护结构传热量的季节修正系数，查《冷库制冷设计手册》可取0.7；n2——货物热量的机械负荷折减系数，应根据冷间的性质确定，冷加工间和其它冷间应取1。冷却物冷藏间应按下列数值取值：公称容积为10000m³以下时取0.6，公称容积为10001-30000m³时取0.45，公称容积为30001m³以上时取0.3。此处取0.45；n3——同期换气系数，取0.5-1.0（同时最大换气量与全年每日总换气量的比数较大时，取大值）,此处取0.5；n5——库内同期操作系数此处取0.4。查《冷库制冷设计手册》P200可得下表库内用的电动机同期运转系数n4、库内同期操作系数n5表2.11冷间总间数n4或n5冷间总间数n4或n511≥50.42~40.5把各参数代入公式（2-51）得：=1.O7×(0.7×67450.20+0.45×122876.16+0.5×60724.29+0.4×169412.3)=149.41kW71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计3热力参数的确定3.1确定制冷机从单位制冷量消耗一次能源的角度看，电力驱动的蒸气压缩式制冷机比吸收式制冷机能耗要低。但对于当地电力供应紧张，或有热源可以利用，特别是有余热、废热的场合，应优先选用吸收式制冷机。从能耗、单机容量和调节等方面考虑，选择电力驱动的蒸气压缩式制冷机时，单机名义制冷量大于1758kW时宜选用离心式；制冷量在1054~1758kW时宜选用螺杆式或离心式；制冷量在700~1054kW时宜选用螺杆式；制冷量在116~700kW时宜选用螺杆式或往复式；制冷量小于116kW时宜选用活塞式或涡旋式，综合各方面的考虑以及压缩机的适用性，本设计选用活塞式压缩机。3.2确定制冷剂3.2.1制冷剂在制冷装置中不断循环以实现制冷的工作物质，称为制冷剂或制冷工质。在蒸汽压缩式制冷中，就是利用制冷剂的相变来转移热量的。它的蒸发器中吸收被冷却物体的热量而气化。在冷凝器中经过冷却介质（水或空气）的冷却放出热量而冷凝。制冷剂是实现制冷不可缺少的物质。对于一个实用的制冷装置，制冷剂的选择不仅直接关系到装置的结构型式及操作管理，更重要的是制冷剂的不同，直接关系到运行的经济性（能耗）。因而，在制冷装置的设计中，对于制冷剂的选择应给予足够的重视。当前能用作制冷剂的物质有80多种，最常用的是氨、氟利昂类、水和少数碳氢化合物等。3.2.2对制冷剂的基本要求1、热力学要求(1)、在大气压力下，制冷剂的蒸发温度(沸点)ts71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计要低。这是一个很重要的性能指标。ts愈低，则不仅可以制取较低的温度，而且还可以在一定的蒸发温度to下，使其蒸发压力Po高于大气压力。以避免空气进入制冷系统，发生泄漏时较容易发现。(2)、压力适中。在蒸发器内制冷剂的压力最好和大气压力相近，并稍高于大气压力。因为当蒸发器中制冷剂的压力低于大气压时，外部的空气就可能从不密封处渗漏进去，这样就会降低制冷装置的制冷能力。另一方面，制冷剂在冷凝器中的压力不应过高，这样可以减少制冷设备承受的压力，降低对密封性的要求和降低制冷剂渗漏的可能性。(3)、单位容积制冷量应尽量大。单位容积制冷量是指压缩机吸入的制冷剂蒸汽所能产生的冷量，其单位为。单位容积制冷量大，在制冷量一定时，可减少制冷剂的循环量，从而缩小压缩机的尺寸和减少压缩机的重量和金属消耗量。不过，对于小型微型制冷装置，则可以使用单位容积制冷量小的制冷机，这样可避免机器流道太窄而降低效率，并可避免机器尺寸太小而增加制造加工的难度。应该说明，同一种制冷剂在不同的蒸发温度和冷凝温度下，其单位容积的制冷能力是不同的。在相同的温度范围内，不同的制冷剂的单位容积制冷量也不相同。(4)、临界温度要高，凝固温度要低。临界温度高，便于用一般的冷却介质（水或空气）进行冷凝。现有制冷剂的临界温度一般在0~200℃之间，例如R11为198℃。所以，它们可以用一般冷却介质去冷凝。低温制冷剂R13的临界温度为28.8℃，就不能用一般冷却介质来将它冷凝，而只能用于复叠式制冷装置的低温部分。制冷剂的凝固温度低，就能避免凝结为固体，便于制取低的蒸发温度制冷剂的临界温度要高些、冷凝温度要低些。临界温度的高低确定了制冷剂在温或普通低温范围内能否液化。(5)、等熵指数k要小。等熵指数k为比定压热容，和比定容热容的比值。不同制冷剂的等熵指数是不同时。在等熵压缩过程中，工质参数间存在如下关系：（3-1）由上式可见，在制冷剂气体的初始温度和压力比不变时，等熵指数越大则压缩终了的温度就越高，即排气温度越高。反之，等熵指数小，压缩终了的温度就低。冷凝温度是制冷剂使用范围的下限，冷凝温度越低制冷剂的适用范围愈大。2、制冷剂热物理性质的要求(1)、71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计制冷剂的粘度和密度应尽可能小。这样可以减少制冷剂在制冷装置中流动时的阻力，降低压缩机的能耗，并且可以缩小管道的直径。(2)、制冷剂的导热系数应当高，以提高换热设备的效率，减少传热面积。(3)、具有一定的吸水性。当制冷系统中渗进极少量的水分时，虽会导致蒸发温度升高，但不致在低温下产生“冰塞”，不会影响制冷循环的正常进行。(4)、电绝缘性能好。在半封闭和全封闭式制冷压缩机中，电动机的线圈是与制冷剂及润滑油直接接触的。因此，制冷剂应具有良好的电绝缘性能。(5)、液态的比热容要小。这样可使节流过程的损失减小。(6)、溶解于油的性质。制冷剂在润滑油中的溶解性可分为无限溶解和微溶解。它们各有优缺点。如制冷剂能和润滑油的无限溶解在一起，其优点是为机件润滑创造良好条件，在蒸发器和冷凝器的热交换表面上不易形成油膜而阻碍传热。其缺点是使蒸发温度有所提高。此外，制冷剂溶于油，还会使油的粘度降低（但这对低温装置是有利的），制冷剂沸腾时泡沫多，蒸发器中的液面不稳定。对于微溶于油的制冷剂，其优点是蒸发温度比较稳定，同时在制冷设备中，制冷剂和油分成两层易于分离。但在蒸发器和冷凝器的热交换器表面上，会形成油膜影响热。(7)、相对分子质量。对离心式压缩机，应选用相对分子质量大的制冷剂。因为相对分子质量大，其蒸汽的密度也就大，在同样的旋转速度时所产生的离心力也大，因而每一级所产生压力比较大。这样在一定的冷凝压力和蒸发压力时，可使压缩的级数减少。3、制冷剂化学性质及生理学的要求(1)、制冷剂的稳定性。制冷剂在制冷系统中不断循环，长期使用，所以要求其化学稳定性良好。尤其是在压缩后，较高的温度下有较好的热稳定性，不产生分解作用。在普冷温度范围内，制冷剂的分解温度都高于工作温度。通常，氟利昂在单独存在时，即使温度高达500℃，它仍然稳定。但有金属催化剂存在时，或与油、水、空气等接触时，其分解温度就要降低200～300℃。常用的氨在260℃以上会分解成氮气和氢气。(2)、71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计燃烧性和爆炸性。一些制冷剂的蒸汽，当温度升高到一定值并与明火接触时，蒸汽与空气混合物产生闪火，并且继续燃烧，这时的温度叫燃点。显然，制冷剂的燃点越高，它的燃烧性就越低，这是有利的。如果制冷剂蒸汽在空气中的含量达到一定比例，就与空气构成爆炸性混合气体。即遇到火源会闪火发生爆炸，称这种制冷剂具有爆炸性。通常制冷剂在空气中构成爆炸性混合气体时，在空气中所占的比例是有一定范围的，这个范围叫爆炸极限。在这个范围以外，即使有明火也不发生爆炸。但在此上限以上的混合气体，遇火源时可以燃烧，在燃烧过程中，也可能发生爆炸。这是因为这些气体燃烧时，在空气中所占的体积比例达到爆炸极限。为了安全，制冷剂最好没有爆炸性。(3)、对材料的相容性。制冷装置中的材料可分为金属和非金属两大类。制冷剂最好对各种金属材料无腐蚀性，这样才能保证设备不受腐蚀侵害。有些制冷剂本身对金属材料无腐蚀作用，但和水或润滑油结合后，会产生腐蚀作用。制冷剂对非金属材料应有良好的相容性，这样对制冷装置中的电器绝缘材料、垫片等材料就没有危害。目前常用的氟利昂，能溶解天然橡胶和树脂，会使高分子化合物变软、膨胀和起泡，这对于材料选择是不利的。(4)、制冷剂的毒性。制冷剂的毒性是评价其安全性的重要指标。由于制冷机昼夜连续运转，安全性对操作人员是非常重要的，各国都规定了最低安全程度的标准。有些制冷剂直接具有危害人体的毒性，有些制冷剂虽然无毒，但当浓度过大时，由于缺氧会使人窒息。制冷剂毒性等级的划分，是根据豚鼠在制冷剂蒸汽的作用下发生的生理变化而划分的。(5)、制冷剂对食品的影响。制冷剂在泄漏时对食品没有影响为最理想。如氨对水果、蔬菜没有危害，但接触时间过长，或氨的含量太高，会使食品焦烂，有不少食品与氨接触后改变滋味甚至不能食用。氟利昂蒸汽对乳品、肉类、蔬菜、皮毛或纺织品都无影响。氟利昂与食品接触后既不改变食品颜色或组织，也不使食品变味，这是十分理想的。3.2.3制冷剂分类在压缩式制冷剂中广泛使用的制冷剂是氨、氟利昂和烃类。按照化学成分，制冷剂可分为五类：无机化合物制冷剂、氟利昂、饱和碳氢化合物制冷剂、不饱和碳氢化合物制冷剂和共沸混合物制冷剂。根据冷凝压力，制冷剂可分为三类：高温（低压）制冷剂、中温（中压）制冷剂和低温（高压）制冷剂。1、无机化合物制冷剂：这类制冷剂使用得比较早，如氨（NH3）、水（H2O）、空气、二氧化碳（CO2）和二氧化硫（SO2）等。对于无机化合物制冷剂，国际上规定的代号为R及后面的三位数字，其中第一位为“7”后两位数字为分子量。如水R718...等。2、氟利昂（卤碳化合物制冷剂）：氟利昂是饱和碳氢化合物中全部或部分氢元素（CL）、氟（F）和溴（Br）代替后衍生物的总称。国际规定用“R”作为这类制冷剂的代号，如R22...等。3、71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计饱和碳氢化合物：这类制冷剂中主要有甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和环状有机化合物等。代号与氟利昂一样采用“R”，这类制冷剂易燃易爆，安全性很差。如R50、R170、R290...等。4、不饱和碳氢化合物制冷剂：这类制冷剂中主要是乙烯（C2H4）、丙烯（C3H6）和它们的卤族元素衍生物，它们的R后的数字多为“1”，如R113、R1150...等。5、共沸混合物制冷剂：这类制冷剂是由两种以上不同制冷剂以一定比例混合而成的共沸混合物，这类制冷剂在一定压力下能保持一定的蒸发温度，其气相或液相始终保持组成比例不变，但它们的热力性质却不同于混合前的物质，利用共沸混合物可以改善制冷剂的特性。如R500、R502...等。6、高温、中温及低温制冷剂：是按制冷剂的标准蒸发温度和常温下冷凝压力来分的3.2.4制冷剂的确定查《冷库制冷设计手册》可得：＜350kW，直接供冷系统或对卫生安全要求较高的用户应采用氟利昂。＞350kW，大中型系统，如对卫生安全要求不十分严格或间接供冷时，可采用氨。因为制冷量是：，且冷藏的蔬菜卫生安全要求较高，所以此制冷剂采用氟利昂。氟利昂是饱和碳氢化合物卤组衍生物的总称，主要有甲烷族、乙烷族和丙烷族三种，大多数氟利昂本身无毒、无臭、不燃，与空气混合遇火也不爆炸，因此，适用于公共建筑或实验室的空调用制冷装置。氟利昂中不含水分时，对金属无腐蚀作用。氟利昂22化学性质稳定、无毒、无腐蚀、无刺激性、并且不可燃，广泛用于空调用制冷装置，特别是房间空调器和单元式空调器几乎均采用此种制冷剂，它也可以满足一些需要-15℃以下较低蒸发温度的场合。但是，氟利昂22破坏臭氧层潜能值（ODP）为0.034，温室效应潜能值（GWP）为1900.氟利昂22是一种良好的有机溶剂，易于溶解天然橡胶和树脂材料；虽然对一般高分子化合物几乎没有溶解作用，但能使其变软、膨胀和起泡，故制冷压缩机的密封材料和采用制冷剂冷却的电动机的电器绝缘材料，应采用耐腐蚀的氯丁橡胶、尼龙和氟塑料等。71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计3.3冷凝器的冷却方式冷凝器的作用是将压缩机排出的高温、高压制冷剂过热蒸气冷却又冷凝成液体。制冷剂在冷凝器中放出的热量由冷却介质（水或空气）带走。应根据总制冷量大小和当地条件，确定冷凝器的冷却方式，即水冷、风冷、水-风冷。采用水冷冷凝器时，还应同时考虑水源和冷却水系统的形式。3.3.1冷凝器的种类冷凝器按其冷却介质和冷却方式，可以分为水冷式、空气冷却式、水和空气联合冷却式三种类型1、水冷式冷凝器冷凝器中制冷剂放出的热量被冷却水带走。冷却水可以是地下水、地表水、经冷却后再循环利用的循环水，后者的使用最为广泛。相对于室外空气而言，由于水的温度比较低，所以采用水冷式冷凝器可以得到较低的冷凝温度，对制冷系统的制冷能力和运行经济性均有利，水冷式冷凝器分为壳管式、套管式、板式、螺旋板式等几种类型。(1)、立式壳管式冷凝器立式壳管式冷凝器简称为立式冷凝器，适用于大、中型氨制冷装置，它的外壳由钢板卷制后焊接成圆柱形，两端焊有管板，传热管用焊接或胀接方法和管板紧固。冷凝器垂直安置。立式冷凝器顶部装有配水箱，冷却水从水箱中经过均水板，进入每根传热管顶部的分水器，进入传热管内，在重力作用下沿管子内表面呈液膜层流入水池。分水器用铸铁、胶木、陶瓷等材料制造。铸铁制造的分水器生锈后易堵塞通道。陶瓷制造的分水器较为光滑，阻力小，使水流均匀流入传热管，但材质较脆，在运输时应注意保护，防止碎裂。胶木制造的分水器既光滑，又不会生锈、不易破裂，目前使用较多。均水板和分水器除了使水流均匀、增强传热作用外，还可降低水流冲击、减缓传热管所受水流。压缩机排出的高压过热氨气，经油分离器分离出冷冻机油后，从筒体上部进入冷凝器内的管外空间，在垂直管外冷却冷凝为液体，从筒体底部出液口流入贮液器。冷凝器的传热管一般用D51×3mm或D38×3.5mm的无缝钢管。为了提高传热效果，国内曾进行过螺纹管试验。立式冷凝器的优点是：垂直安装，占地面积小；无冻结危险，可安装在室外，不占用室内建筑面积；冷却水自上而下直通流动，便于清除铁锈和污垢，而且清除时不必停止制冷系统的运行，这样，对冷却水的水质要求不高。71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计立式冷凝器的缺点是冷却水用量大，体型比较笨重，目前在大、中型氨制冷系统中还有使用。(2)、卧式壳管式冷凝器卧式壳管式冷凝器简称为卧式冷凝器。筒体由无缝钢管割制而成或由钢板卷制后焊接而成，两端有管板，管板中间穿插传热管。由于水平安放，因此两端管板的外侧用端盖封闭。端盖用铸铁或钢板制成，端盖内部设有分水肋，从而把整个管束分隔成几个管组，使冷却水流动时形成几个（一般为偶数）流程，从而提高冷却水流速。制冷剂蒸气从冷凝器顶部进入，在管子外表面冷凝成液体，然后从壳体底部（或侧面）出液管流入贮液器。小型冷凝器在下部少安放几排传热管，下部的空间就当作贮液器使用。在氟利昂冷凝器中，有的还在底部设有液体过冷器。氨液的密度比冷冻机油小，并且氨与冷冻机油互不溶解，所以在氨卧式冷凝器底部设有集油包，积聚在集油包内的冷冻机油，由放油管引向集油器。氨卧式冷凝器内传热管一般采用D25mm、D32mm或D38mm的无缝钢管。卧式冷凝器的优点是传热系数较高，冷却水用量较少，操作管理方便，缺点是对冷却水的水质要求较高，目前大、中型氟利昂和氨制冷装置普遍采用这种冷凝器。(3)、套管式冷凝器氨套管式冷凝器是由两根不同直径的无缝钢管相互叠套连接而成，氨气从上方进入管的空腔，在内管外表面上冷凝后，从下部流入贮液器。冷却水从冷凝器的下部进入内管，吸热后从上部流出，与制冷剂蒸气呈逆向流动，因此传热效果好。氟利昂套管式冷凝器为了减少机组体积，将套管做成长圆形或圆形螺旋型式。外套管为直径较大的无缝钢管，内管为直径较小的一根或数根光铜管或低肋铜管，冷却水在管内流动，氟利昂在外管环状空间流动，在内管外表面上凝结。套管式冷凝器具有结构紧凑、制造简单、价格便宜、冷凝液体再冷度较大、冷却水用量较少的优点，但两侧流体的流动阻力均较大，且清除水垢较困难。2、空气冷却式冷凝器冷凝器中制冷剂放出的热量被空气带走，制冷剂在管内冷凝。这类冷凝器中有自然对流空气冷却式冷凝器和强制对流空气冷却式冷凝器。通常，空气冷却式冷凝器也叫风冷冷凝器。风冷式冷凝器与水冷式冷凝器相比较，在冷却水充足的地方，水冷式设备的初投资和运行费用均低于风冷式设备。采用风冷式冷凝器由于夏季室外空气的温度较高，冷凝温度一般可达50℃，为了获得同样的制冷量，制冷压缩机的容量约需要增大15%。但是，采用风冷式冷凝器的制冷系统组成简单，可缓解水源紧张，并易于构成空气源热热泵。71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计3、水和空气联合冷却式冷凝器冷凝器中制冷剂放出的热量同时由冷却水和空气带走，冷却水在管外喷淋蒸发时，吸收气化潜热，使管内制冷剂冷却和冷凝，因此耗水量少。这类冷凝器中有淋水式冷凝器和蒸发式冷凝器两种类型。蒸发式冷凝器进口空气湿球温度对换热量影响很大，进口空气湿球温度越小，则空气相对湿度越小，在同样的冷凝温度和风量情况下，冷却水蒸发量大，冷凝效果好。蒸发式冷凝器耗水量小，而且所需空气流量不足风冷式冷凝器所需空气流量的1/2，因此特别适用于缺水地区，气候越干燥使用效果越好。3.3.2冷凝器确定由于水冷式冷凝器可以得到较低的冷凝温度，对制冷系统的制冷能力和运行经济性均有利，其中卧式冷凝器传热系数较高，冷却水用量较少，操作管理方便的优点,所以本设计确定选用水冷式卧式壳管式冷凝器。3.4供液方式的种类3.4.1直接膨胀供液式利用冷凝压力和蒸发压力之差将节流后的制冷剂直接送入蒸发器的供热方式称为直接膨胀供液。在制冷装置中，它是应用最早和最简单的供液方式。它的特点是：1、制冷设备少、系统简单、制冷剂充注量少、工程费用低。2、节流生成的闪发气体进入蒸发器使制冷效率降低。3、操作调节困难，随冷凝压力、蒸发压力、负荷大小而及时调整节流阀的开启度，这对使用手动节流阀，靠人工调节的制冷装置来讲是不容易做到恰到好处的；同时，由于闪发气体的存在对并联蒸发器的供液不易均匀分配，使供液多的易发生湿行程，供液少的则出现过热现象。3.4.2重力供液71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计重力供液主要用于氨制冷装置。在节流阀和蒸发器、蒸发器和压缩机之间增设氨分离器，并将其设在高于蒸发器的地方，节流后的两相制冷剂先进入氨液分离器被分离，分离下的液体利用氨液分离器内保持的液面和蒸发器之间高差形成的静压向蒸发器供液，故称之为重力供液。供液高差的确定：氨液分离器内正常液面和蒸发器之间的高差取决于流动阻力的大小，高差过小，不足以克服阻力，供液不通畅；高差过大，液柱静压对蒸发温度的影响加大。因此，为了保证能向蒸发器正常供液，又不至于严重影响供液温度，原则上讲，该高差形成的静压在克服了总阻力之后剩余压差对蒸发温度的影响不超过1°。重力供液的特点：1、改善了直接膨胀供液的不足；2、液柱静压对蒸发温度有影响；3、蒸发器内制冷剂流速慢，放热系数较低，且其中的机油不易被冲走；4、氨液分离器的分调节站布置较分散不易集中管理；5、需要加建阁楼或占穿堂等使用面积放置氨液分离器，土建费用增加。3.4.3液泵供液利用液泵的机械力向蒸发器输送低温制冷剂液体的供液方式叫液泵供液。高压液体截流后进入低压循环筒，闪发气体被分离，液体由液泵输向蒸发器吸热蒸发形成的气体和未蒸发的液体一并返回低压循环筒，被再次分离，气体和闪发气体被压缩机吸走，液体和补充来的液体供液泵再循环。液泵供液蒸发器制冷剂流向有上进下出和下进上出两种方式。1、上进下出流向式的特点：只有在低压循环筒安装位置低于蒸发器的条件下才能显现出来。(1)、库温灵敏度好，停止供液后，蒸发器内液体立即自行流入低压循环筒，可简化库温自控装置。(2)、融霜装置简单，停止供液就可以进行融霜操作，但低压循环筒容积要求应能容纳进行融霜操作的冷间蒸发器流出来的液体。(3)、蒸发器内的积油易冲出，有利于传热。(4)、蒸发器不受本身高度形成的液柱静压影响，各处压力大致相等，因此，蒸发压力上下一致，有利于传热效应的提高。(5)、并联蒸发器的供液不易均匀，影响部分蒸发器的正常工作。2、下进上出式的特点：(1)、达到设定温度，停止供液后蒸发器内聚集的液体仍然继续吸热蒸发，使库温继续降低，库温控制灵敏度较差。(2)、融霜时需要先排尽蒸发器的液体后才能进行，操作费时间。71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计(3)、蒸发器充液量较多，约60%，积油不如上进下出式流向排出顺畅。(4)、蒸发器内液体是压力输送，并联蒸发器容易配液均匀，可简化分液装置和节省调节阀。3.5方案确定由于直接膨胀式供液利用了高压液体能量，减少了无功损耗，设备少，系统简单，一次投资低于其他系统，所以该设计应采用直接膨胀式供液的方案。由于系统采用顶排管的形式向库内供冷，顶排管的表面结霜会导致热阻增加、传热系数下降，所以在方案确定时要考虑除霜。除霜方案有：1、人工除霜简单易行、对库温影响小、但劳动强度大、除霜不彻底、有局限性。2、水冲霜将冲霜水通过喷淋装置向蒸发器表面喷淋使霜层融化，然后一并由排水管排出，该方案效率较高操作程序简单，库温波动小。水冲霜还容易引起库内起雾，造成冷间滴水，使使用寿命降低等。3、热气融霜利用压缩机排出的过热蒸汽冷凝时放出的热量来融化蒸发器表面的霜层。其特点是适用性强，在能量利用方面合理，对氨制冷系统而言，除霜的同时还能把蒸发器中的积油冲出。但融霜时间较长，对库温有一定的影响，制冷系统分调节站复杂。4、电热融霜利用电发热元件来除霜，系统简单、操作方便、易于实现自动化、但耗电多。在小型的氟装置中的冷风机多采用电热除霜方案。冷间温度高于0℃的蒸发器，也可考虑停止降温，让霜层慢慢融化，由于本设计的室内温度为5℃，高于0℃，所以本设计采用停止降温，让霜层慢慢融化来除霜。3.6工况的状态参数本设计采用单级制冷系统，其理论循环如下图：71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计p1321h455此系统是由制冷压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器通过管道连接，形成一个密闭的制冷循环系统。高压常温的制冷剂通过膨胀阀节流，变成低压低温的液体，在进入蒸发器，低压低温的制冷剂液体在蒸发器中吸收了外部介质的热量而沸腾（汽化），变成了低压低温的制冷剂气体。制冷剂气体被制冷压缩机吸入，经制冷压缩机压缩，变成了高压高温的制冷剂气体，在排到冷凝器中与冷却介质（水或空气）进行热交换，被冷凝成高压常温的液体。这样制冷剂便在系统中做了一次由液变气又由气变成液的制冷循环。制冷剂蒸气进入冷凝器的换热分为三个区域：过热蒸气冷却、饱和蒸气冷凝和冷凝液体过冷，所以冷凝器中制冷剂的温度并不是定值。但是，在一般制冷设备中，冷凝器出口制冷剂过冷度很小，而且冷却过热蒸气的换热量所占比例也不很大，因此为了简化计算，可以认为制冷剂的温度等于冷凝温度。因此，必须权衡利弊，合理确定冷凝温度与冷却介质进、出口温差。再者，为了保证冷凝器的热交换，冷凝温度必须高于冷却介质出口温度，且有一定下限。一般，对于水冷式冷凝器，冷凝温度与冷却介质进口温度之差取7～14℃，冷却水进、出口温差取4～10℃，其中对于立式、卧式壳管冷凝器等，冷凝温度一般比冷却水出口温度高2～4℃；对于风冷式冷凝器，冷凝温度与空气进口温度之差取10～16℃，空气进、出口温差不宜大于8℃；对于蒸发式冷凝器，冷凝温度应比该设计空气湿求温度高5～10℃。对于直接蒸发式空气冷却器，由于空气侧的换热系数低，为了不使结构尺寸偏大，所以取较大的传热温差，蒸发温度应比被冷却空气的出口温度低6～8℃，就是说，平均传热温差约为11～13℃，以外肋表面为基准的蒸发器的热流密度约450～500W/㎡。至于冷藏库用冷排管的蒸发温度一般比库温低5～10℃71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计，库温越低，差值越小。但蒸发温度并非定值，这是由于受静液高度和流动阻力影响所致。对于实际制冷工程，蒸发器液体载冷剂进、出口温度和被冷却空气进、出口温度，由空调系统决定；而蒸发温度与平均传热温差，既受传热过程的约束，又要使初投资和运行费经济合理。蒸发温度下降，制冷循环的外部不可逆损失加大，制冷系统的运行经济性恶化；而在相同条件下，蒸发温度下降，将使平均传热温差加大，又减少了蒸发器初投资。至于被冷却水或空气的温度降大小也是经济问题，如果加大，则制冷循环的外部不可逆损失加大，但是可以减小管道尺寸或降低水泵（或风机）的功耗。制冷剂液体过冷后的温度取决于冷却介质的温度和过冷器的传热温差，由于过冷器的热负荷较小，可选用较小的温差。通常取过冷温度较同压力下的冷凝温度低2～3℃制冷剂蒸气进入压缩机前的温度应根据低压蒸气离开蒸发器时的状态及吸气管道中的传热情况来确定。氟利昂制冷压缩机允许的吸气温度为15℃；本设计的运行工况为：冷凝温度30℃，过冷温度37℃，蒸发温度-5℃，吸气温度15℃。p1321h455由《空气调节用制冷技术》P194附图1压焓图可知各点的参数，其中应有过热和过冷点，可以查得各点的焓值为：各点的参数汇总见下表各状态点的参数表表3.1状态点温度（℃）绝对压力（MPa）比焓（kJ/kg）比熵（kJ/kg·k）比容（m³/kg）1-50.42194031.760.0556200.42194071.770.05883551.18804361.770.02223’301.18804181.710.0200301.18802351.120.0008474271.18802301.050.00080-50.4219193—0.0007471 2013届建筑环境与设备工程毕业设计5-50.4219230—0.0104计算状态点5的状态参数单位质量制冷量式中:、——分别为蒸发器进、出口处制冷剂的比焓，kJ/kg。制冷剂的冷凝负荷式中:、——分别为冷凝器出、进口处制冷剂的比焓，kJ/kg制冷剂质量流量=149.41/177=0.8441kg/s制冷剂体积流量式中:——压缩机进口比容，（m³/kg）压缩机理论耗功率理论制冷系数制冷压缩机指示效率制冷压缩机的指示功率71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计4制冷机器设备的选型本章主要介绍如何根据前面计算的制冷负荷来选配合适的机器和设备。这同样是冷库制冷系统设计的一个关键环节，它直接对整个工程投资费用，运行费用以及冷库的正常生产有着重大影响。4.1压缩机选型的一般原则1、尽量选用大型压缩机，为了简化系统和便于操作，压缩机配备台数应尽量少；2、同一机房内选配的压缩机应尽量在两个系列以内，以便零部件的更换，当机房仅有两台机器时，则尽量采用同一系列；3、压缩机总制冷量以满足生产要求为准，不考虑备用机；4、新系列压缩机的能量调节装置，只宜作适应负荷波动的调节，而不宜作季节性负荷变化的调节；5、选用压缩机的工作条件不得超过制造厂商规定的生产条件。6、选用活塞式氟压缩机时，当冷凝压力与蒸发压力之比大于10时，宜采用双级压缩；当冷凝压力与蒸发压力之比小于或等于10时，应采用单级压缩。4.1.1基本参数1、蒸发温度：蒸发温度是蒸发器内制冷剂在一定压力下气化时的饱和温度，该压力即为蒸发压力。71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计蒸发温度主要取决于被冷却环境或介质所要求的温度。在直接冷却系统中，蒸发温度一般比库房温度低10℃左右。冷藏间由于是贮存西红柿的，故库温设在0℃左右，由前述所选机组的蒸发温度为-5℃。2、冷凝温度：冷凝温度主要取决于冷凝器的形式、冷却方式和冷却介质的温度，以及制冷压缩机允许的排气温度和压力。采用水冷式和蒸发式冷凝器，其冷凝温度按现行国家标准《采暖通风与空气调节设计规范》GBJ19中规定的冷凝温度取值，但均不应超过40℃；冷却水进出口的温度差对立式壳管式冷凝器应取1.5～3℃；对卧式壳管式冷凝器应取4～6℃；冷凝器的传热系数和热流密度应按产品规定和参考投产后产生水垢和油污等的影响确定；本系统选用水冷式冷凝器，它是以水为冷却介质的冷凝器。冷凝器中制冷剂放出的热量被冷却水带走。冷却水可以是地下水、地表水、经冷却后再循环利用的循环水，后者的使用最为广泛。水冷式的最大的特点是相对于室外空气而言，由于水的温度比较低，所以采用水冷式冷凝器可以得到较低的冷凝温度，对制冷系统的制冷能力和运行经济性均有利。因该系统选用的机组中冷凝器是水冷式冷凝器，由所选机组的型号确定冷凝温度为30℃。3、吸气温度,此处为15℃吸气温度主要由以下几个方面影响：由于吸入管受周围空气的影响；与制冷系统的供液方式有关；直接膨胀供液对管道的要求。4、过冷温度,制冷剂液体在冷凝压力下冷却到低于冷凝温度时的温度。4.2制冷设备的选型计算4.2.1活塞压缩机的配备往复式活塞制冷压缩机一般简称为活塞式制冷压缩机，是应用曲柄连杆机构或其他方法，把原动机的旋转运动转变为活塞在汽缸内的往复运动而进行气体压缩的。它的应用最广，具有良好的使用性能和能量指标，但是，由于活塞和连杆的惯性力较大，限制了活塞运动速度和汽缸容积的增加，故排气量不会太大。目前，活塞式制冷压缩机多为中小型。71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计根据汽缸数目的不同，活塞式制冷压缩机可分为卧式、立式和多缸式。卧式活塞制冷压缩机汽缸为水平放置，有单作用（单向压缩）和双作用（双向压缩）两种。该种制冷压缩机转数低（200~300r/min），制冷量大。立式活塞压缩机汽缸为垂直放置，多为两个缸，转数一般为750r/min以下。活塞式压缩机的工作原理：当活塞式压缩机的曲轴旋转时，通过连杆的传动，活塞便做往复运动，由气缸内壁、气缸盖和活塞顶面所构成的工作容积则会发生周期性变化。活塞式压缩机的活塞从气缸盖处开始运动时，气缸内的工作容积逐渐增大，这时，气体即沿着进气管，推开进气阀而进入气缸，直到工作容积变到最大时为止，进气阀关闭；活塞式压缩机的活塞反向运动时，气缸内工作容积缩小，气体压力升高，当气缸内压力达到并略高于排气压力时，排气阀打开，气体排出气缸，直到活塞运动到极限位置为止，排气阀关闭。当活塞式压缩机的活塞再次反向运动时，上述过程重复出现。总之，活塞式压缩机的曲轴旋转一周，活塞往复一次，气缸内相继实现进气、压缩、排气的过程，即完成一个工作循环。1、活塞压缩机的选型步骤：汇总各蒸发系统的机械负荷；确定工作参数和性能参数；将设计工况下的机械负荷换算成名义工况下的制冷量，或者计算出所需的理论输气量。计算名义工况下的制冷量：查《冷库制冷设计手册》可知1W=0.85985kcal/h则本设计的总制冷量为Q=149.41×1000×0.85985kcal/h=12.8×kcal/h可依制冷量为12.8×kcal/h确定压缩机的型号，查《制冷空调产品设备手册》P65产品参数表可知机组JZ810-ML型号的制冷压缩机的制冷量为13.44×kcal/h=156.31kW,电动机功率为55Kw。此压缩机自带油分器，选择型号JZ810-ML的制冷压缩机组即可满足要求。所选压缩机的轴功率2、活塞压缩机的优点：在各种类型的制冷压缩机中，活塞式压缩机是问世最早、至今还广为应用的一种机型，这无疑是因为它具有一系列其他类型压缩机所不及的优点：(1)、能适应较广阔的压力范围和制冷量要求。(2)、71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计热效率较高，单位耗电量较少，特别是在偏离设计工况运行时更为明显。(3)、对材料要求低，多用普通钢铁材料，加工比较容易，造价也较低廉。(4)、适应性强，即排气范围较广，且不受压力高低影响，能适应较广阔的压力范围和制冷量要求；(5)、技术上较为成熟，生产使用上积累了丰富的经验。(6)、装置系统比较简单。相比之下，螺杆式制冷系统中需要装设大容量油分离器，离心式制冷系统中要配置工艺要求高的增速齿轮箱、复杂的润滑油系统和密封油系统等。(7)、活塞压缩机的可维修性强；3、活塞压缩机的缺点(1)、转速受到限制。单机输气量大时，机器显得笨重，电动机的体积也相应增大。(2)、结构复杂，易损件多，维修工作量大。(3)、运转时有振动。(4)、输气不连续，气体压力有波动等。活塞式压缩机在各种场合，特别是在中小制冷范围内，成为应用最广、生产批量最大的一种机型。4.2.2冷却设备的配备冷却设备是制冷系统中的排管、冷风机和其他型的蒸发器的总称，是制冷系统中产生冷效应的低压换热设备。1、型式的选择：冷却设备的选型应根据食品冷加工，冷藏或其它工艺要求确定，一般应符合下列要求。(1)、所选用冷却设备的使用条件和技术条件应符合现行的制冷装置用冷却设备标准要求。(2)、冷却间、冻结间和冷却物冷藏间的冷却设备应采用冷风机（也称空气冷却器）。(3)、冻结物冷藏间的冷却设备宜选用冷风机；当食品无良好包装时，也可采用墙、顶排管。(4)、根据不同的食品冻结工艺要求选用合适的冻结设备，如隧道式冻结设备、平板式冻结设备、螺旋式冻结设备、流态式冻结设备及搁架排管式冻结设备。(5)、包装间的冷却设备在室温高于-5℃时宜选用冷风机，室温低于-5℃时宜选用排管。71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计(6)、冰库使用光滑顶排管。综上考虑，本库内的冷却设备为顶排管。2、冷去设备的面积计算（4-1）式中：——冷却设备负荷。K——冷却设备的传热系数。对于顶排管：（4-2）式中：——光滑管在设计条件下的传热系数，W/(m2.℃)；——光滑管在特定条件下的传热系数，W/(m2.℃)，此处查《冷库制冷设计手册》得=7.02W/(m2.℃)；、——排管换算系数，此处查得=1.0，。冷间传热系数K的确定——库房空气温度与蒸发温度之差，由设计条件可知，10℃。那30个库的总的设备冷负荷267965.95W。库房的最大设备负荷为9546.95W。每个库设有双层顶排管，每层排管的传热面积为：采用热力膨胀阀供液的排管，应有过热面积，选用面积应比上述公式计算面积大15%～20%，本设计取15%，即选用面积为：=A+15%A=68+68×15%(㎡)=78.2㎡顶排管长(4-3)本设计采用的顶排管为D38×2.5mm的无缝钢管，单位重量为2.19kg/m,则每层管段重量m=655.38×2.19(kg)=1435.28kg，每根排管长取14m,则排管根数为n=655.38/14≈48根。71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计4.2.3冷凝器的配备当冷凝器采用水冷却塔循环用水时，冷凝器的选型不受上述原则的限制，冷凝器是冷却经制冷压缩机压缩后的高温制冷剂蒸汽并使之液化的热交换器。空调系统的机件，能将管子中的热量，以很快的方式，传到管子附近的空气，大部分的汽车置于水箱前方。把气体或蒸气转变成液体的装置。发电厂要用许多冷凝器使涡轮机排出的蒸气得到冷凝；在冷冻厂中用冷凝器来冷凝氨和氟利昂之类的致冷蒸气。该系统选用风冷式冷凝器，风冷式完全不需要冷却水，而是利用空气是气态制冷剂冷凝。制冷剂在风冷式冷凝器中的传热过程和水冷式冷凝器相似，分降低过热、冷凝和再冷三个阶段。其中，约有90%的传热负荷用于使制冷剂冷凝，在冷凝段内制冷剂的温度基本不变；当然，由于制冷剂流经冷凝器具有流动阻力，故制冷剂温度稍有降低。立式冷凝器适用于水质较差、水源丰富的地区；卧式冷凝器适用于水质较好、水温较低的地区；淋浇式冷凝器适用于夏季室外空气相对湿度较低、水源不足或水质较差的地区；蒸发式冷凝器适用于缺乏水源或夏季室外空气相对湿度较低的地区。水质较差时，需进行处理。风冷式冷凝器有强迫对流和自然对流之分，强迫对流风冷式冷凝器，气态制冷剂从上部进入肋管管内，冷凝液从下部流出。借助轴流风机或离心风机，使空气横掠肋管管束，吸收管内制冷剂放出的热量。由于空气侧的对流换热系数远小于管内的制冷剂冷凝时的对流换热系数，所以在空气侧采用肋管强化空气侧的传热。肋管通常采用铜管铝片，也有采用钢管钢片或铜管铜片的。风冷式冷凝器与水冷式冷凝器相比较，在冷却水充足的地方，水冷式设备的初投资和运行费均低于风冷式设备；采用风冷式冷凝器由于夏季室外空气温度较高，冷凝温度一般较高，为了获得同样的制冷量，制冷压缩机的容量需增大15%.但是，采用风冷式冷凝器的制冷系统组成简单，可缓解水源紧张，并易于构成空气源热泵。由于水冷式冷凝器可以得到较低的冷凝温度，对制冷系统的制冷能力和运行经济性均有利，其中卧式冷凝器传热系数较高，冷却水用量较少，操作管理方便的优点所以本设计确定选用水冷式卧式壳管式冷凝器。冷凝器的选型计算的公式(4-4)式中：A——冷凝器的传热面积，㎡；71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计——冷凝器的负荷，W；——冷凝器单位面积热负荷W/㎡；——压缩机制冷量，W。由《空气调节用制冷技术》P96可知，对于开启式压缩机的制冷系统，冷凝负荷一般均等于制冷量与制冷压缩机指示功率之和,即=156.31+35.477(kW)=191.787kW（4-5）查《冷库制冷设计手册》P452可得各类型冷凝器单位面积热负荷的值表4.1序号冷凝器类型的值W/㎡应用范围R12R221卧式冷凝器44004600=5℃2蒸发式冷凝器230023003空冷式冷凝器2300——=8~12℃由上表可得=4600W/㎡，代入公式（4-4）得冷凝器的冷凝面积冷却水用量公式查《冷库制冷设计手册》可得（4-6）式中：——冷却水用量m³/h；——冷凝器的负荷，W；——冷却水进出温差，℃；C——水的比热容，C=4.1868kJ/(kg﹒℃)；3.6——瓦换算成千焦耳/时。查《冷库制冷设计手册》P260可得下表：冷凝器单位面积用水量和进出水温差表4.2序号型式（m³/h）（℃）1立式冷凝器1.0～1.72～371 2013届建筑环境与设备工程毕业设计2卧式冷凝器0.5～0.94～63淋浇式冷凝器0.8～1.04蒸发式冷凝器0.15～0.20查上表可得=5℃冷却水用量根据冷却面积选择冷凝器，查《制冷与空调设备手册》P658可选型号为LN-Q50的冷凝器一台，冷凝面积为50㎡，符合要求，该冷凝器进气管管径为70mm，出液管管径为32mm。根据冷却水用量确定储水池尺寸，长3m、宽2m、深3.5m，容积为21m³。根据冷却水用量及=5℃确定循环水泵型号，查《暖通空调常用数据手册》P1034可选IS80-65-160A型的单吸式离心泵，具体参数如下：转速2900r/min，流量46.8m³/h，扬程28m，效率71%，轴功率5.03kW，电动机功率7.5kW，重量44kg。根据冷却水用量确定冷却塔型号，查《暖通空调常用数据手册》P1010可选-40型的超低噪声型逆流玻璃钢冷却塔，具体参数如下：冷却水量40m³/h，总高度3816mm，最大直径3.9m,自重618kg，运转重量1258kg,直径2.1m。4.2.4辅助设备的配备1、油分离器的计算制冷压缩机工作时，总有少量滴状润滑油被高压气态制冷剂携带进入排气管，并可能进入冷凝器和蒸发器。如果在排气管上不设置油分离器的话，对于氟利昂制冷装置来说，如果回油不良或者管路过长，蒸发器内可能积存较多的润滑油，致使系统的制冷能力大为降低；蒸发温度越低，其影响越严重。本设计中的油分离器是由压缩机自己配带的，故定下压缩机的型号后，不需要另外选型。2、贮液器的计算对于高压贮液器，又称为高压贮液筒，用于贮存由冷凝器来的高压液体制冷剂，以适应冷负荷变化时制冷系统中所需制冷剂循环量的变化，并且起到液封的作用。贮液器以体积选型，其体积的计算公式为71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计(4-7)式中：——贮液器的容积，m³；G——系统内制冷剂充注量，当其为顶排管时，充注量为容积的25%；G=25%×0.8441×3600=756.9kgv——制冷剂液体的比容，过冷温度为27℃时，为0.0008m³/kg；——贮液器的容量系数，小型冷库可取为1,此处取0.50.7——安全系数把各参数代入公式（4-7）中可得：=0.5×756.9×0.0008/0.7≈0.4m³故，贮液器使得型号为WZF-0.5。贮液器的作用：(1)、平衡蒸发器与冷凝器之间的制冷剂的供需量；(2)、防止过多的液态制冷剂贮存在冷凝器内而减少有效冷凝面积；(3)、在高压贮液器中建立一定高度的“液封”，以防止高压气体进入供液管内。3、热力膨胀阀的选型计算热力膨胀阀的选型主要是根据制冷量的大小，制冷剂的种类，节流前后的压力差，蒸发器内制冷剂的流动阻力的因素，利用热力膨胀阀的性能参数来确定膨胀阀的形式和规格型号。当蒸发盘管较细或相对较长，或者多根盘管公用一个热力膨胀阀时，因制冷剂流动阻力较大，若仍使用内平衡式热力膨胀阀，将导致蒸发器出口制冷剂的过热度很大，蒸发器传热面积不能被有效利用。蒸发器内制冷剂的阻力损失越大，过热度增加的越大，就不应使用内平衡式热力膨胀阀。当采用外平衡式热力膨胀阀时，外平衡管一般连接在蒸发器出口感温包后的压缩机吸气管上，连接口应位于吸气管顶部，以防被润滑油堵塞。选型时，对于过冷度偏离4摄氏度的情况下，需先对蒸发器制冷量进行修正，用所需的制冷量除以修正系数，再用修正后的制冷量从表中选择热力膨胀阀的型号。根据已知热力参数可得：蒸发压力：=0.4219MPa；冷凝压力：=1.1880Mpa；膨胀阀两端的压降=1.1880-0.4219=0.7661Mpa；71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计每间库房上配一个热力膨胀阀，故对应的=267965.95/30=8.9kW；则根据设计条件查《冷库制冷设计手册》P458，选择型号为RF3的热力膨胀阀，其制冷量为10.0kW>8.9kW,符合设计要求。故热力膨胀阀的型号为RF3。热力膨胀阀的安装：热力膨胀阀的安装位置应该靠近蒸发器，阀体应垂直放置，不可倾斜，更不可颠倒安装，由于热力膨胀阀依靠感温包感受到的温度进行工作，且温度传感系统的灵敏度比较低，传递信号的时间滞后较大，易造成膨胀阀的启闭和供液量的波动，因此，感温包的安装也是十分重要的。感温包安装在蒸发器出口，压缩机吸气段上，远离压缩机吸气口超过1.5m以上，并且，尽可能安装在水平管段的部分，注意，不得置于有积液之处。4、电磁阀电磁阀根据管径选型，由该管段的进液管的管径决定。5、干燥过滤器干燥过滤器是干燥器和过滤器的组合部件。过滤网通常用80~100的黄铜或不锈钢网，用来过滤制冷剂中的金属屑、氧化皮等机械杂质，防止阀门、小孔被杂质堵塞。干燥过滤器一般根据其接入的管道的规格来选择，其公称通径或接管直径应与管道相适应。在选用时应配用足够的过滤面积，以防止产生过大的阻力损失，一般以过滤流速为依据，气体通过过滤网的流速为1~1.5m/s,液体通过滤网的流速为0.07~0.1m/s为宜。此处根据管径选择D38的型号该制冷系统所用设备列表如下：所选设备表表4.3构件名称型号数量单位备注压缩机JZ-810ML1组冷凝器LN-Q601台顶排管D38×2.560组每间两组热力膨胀阀RF3480个电磁阀管径D3830个贮液器WZF-0.51台循环水泵IS80-65-160A2台冷却塔-401个各设备尺寸列表如下：71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计产品尺寸表表4.4设备型号长(m)宽(m)高(m)进液/汽管(mm)出液/汽管(mm)压缩机JZ-810ML1.9001．1301.1308070冷凝器LN-Q5020400.6100.9307032贮液器WZF-0.51.4000.6000.60040405机房的布置5.1机器、设备的布置要求5.1.1机器间的布置要求:机器间内的主要通道的宽度应视面积的大小来定，一般为1.5～2.5m，非主要通道的宽度应不小于0.8m。5.1.2设备间的布置要求:设备间的主要通道宽度应不小于1.5m，非主要通道的宽度应不小于0.5m。设备间内布置容器时，均应考虑窗户的开启方便和自然采光的条件。安装时设备之间的间距不应小于下列数值：经常操作的不小于0.8m,不经常操作的不小于0.3m,各容器壁与墙、柱的边缘距离不下于0.2m,设备隔热层的外壁与墙面、柱边的距离不应小于0.3m。5.1.3压缩机的布置压缩机的压力表及其他操作仪表应面向主要操作通道。压缩机进、排气阀门应位于或接近于主要操作通道。压缩机进、排气阀门的设置高度宜在1.2～1.5m之间。5.1.4冷凝器的布置冷凝器布置在室外的应尽量避免太阳直接照射。卧式冷凝器不得设置在室外。71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计立式冷凝器应布置在室外，冷凝器的水池壁与设备间墙面一般应有3m的距离，以减少冷却水外溅时损坏墙面。淋浇式冷凝器布置时，应将排管正面垂直于该地区夏季的主导风向。蒸发式冷凝器的布置应符合下列要求：1、蒸发式冷凝器的顶部，应高出临近建筑物300㎜，至少不低于临近建筑物的高度，以免排出的热、湿空气沿墙面回流至进风口。如不能满足这一要求时，应在蒸发式冷凝器顶部出风口上装设渐缩口风筒，以提高出口风速，提高排气高度，减少回流。2、蒸发式冷凝器与临近建筑物的间距，当蒸发式冷凝器四周都是实墙时，进风口侧的最小间距为1800㎜，非进风口侧的最小间距为900㎜；当蒸发式冷凝器处于三面是实墙、一面是空花墙时，进风口侧的最小间距为900㎜，非进风口侧的最小间距为600㎜。两台蒸发式冷凝器之间的间距，如两者都是进风口侧时，最小间距为1800㎜；如一台是进风口侧、另一台是非进风口侧时，最小间距为900㎜；如两者都不是进风口侧时，最小间距为600㎜。如蒸发式冷凝器采用同轴连接的离心式风机或水盘内设有电加热器时，则上述最小间距应适当加大，以便维修。3、蒸发式冷凝器的水盘离地不宜小于500㎜，以便管道连接、水盘检漏和防止地面赃物被风机吸入。对大能量装置，需要设置多台蒸发式冷凝器于同一平台，而要求的最小间距又不能保证时，该处将形成自己的环境空气，选择蒸发式冷凝器时应适当提高计算湿球温度。采用立式或卧式冷凝器，在布置时应留有通洗和更换管子的空间余地。冷凝器的安装高度，必须保证其液体按自流条件流入贮液器内，冷凝器上应装设压力表和安全阀。5.1.5贮液器的布置贮液器应设置在冷凝器的附近，安装高度必须保证冷凝器内的液体能借助液位差自流流入器内。贮液器若布置在室外，应防止太阳直接照射。如采用两个以上的贮液器时，应在贮液器的底部设均液管相互连接，均液管上应装截止阀。贮液器上应装设压力表和安全阀，并在显著位置装设液面指示器。71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计5.1.6蒸发器的布置冷却物冷藏间蒸发器的布置:顶排管上层管中心线离平顶的间距不得小于250㎜。单层和多层冷库一般均将顶排管铺开布置，多层冷库顶层以外的冷藏间，顶排管可铺开布置，也可集中布置在走道的上方。墙排管应设置在靠外墙一边离地面较高处。墙排管的管中心线与墙面的间距不得小于150㎜。采用冷风机时，冷风机应尽量不设在靠近库门的地方。如设置在门口附近，应采取措施（如利用门斗或挡板等）尽量使冷风机与门口隔开，以免过多的吸入室外的热湿空气。5.2管道的布置要求1、系统管道和阀门的设计要求此设计的制冷剂为R22，常采用铜质管材，系统容量较大时也可采用无缝钢管。当DN≥25mm时，选用无缝钢管。钢管间的连接采用焊接。对管道试压至少6～7次。各管道表压不超过105Pa。要求各阀门应符合制冷剂的专用产品。氟利昂制冷系统中用的膨胀阀应竖直放置，不得倾斜，更不得颠倒安装。2、管道流速要求蒸发器到氟液到低循桶的单相流的回气管道取10～16m/s。液泵供液两相流体的回气管取6～8m/s。吸气管道取12～20m/s。排气管道取15～25m/s。液体管道依据管径而定取20～70m/s，管径越粗，流速越高。液体管道、高压自流输液管、从冷凝器到高储器取0.5m/s。其他液体管道0.5～1.5m/s。管道允许的压力降为：（5-1）3、对制冷工艺管道布置要求对各种制冷工艺管道要综合安排，对墙、地板、楼板等处的空洞，以及支架要合理共用（集中布置有利于冷桥的处理）。穿墙管道要考虑建筑物不均匀沉降的影响并采取相应技术措施。直管道长度大于100m时，应考虑冷缩的影响，并采取相应技术措施（伸缩弯处要避免液囊和气囊）。要考虑吸、排气管及其它管道的倾斜。4、排气管道的设计71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计两台以上压缩机并联运行时，每台压缩机的排气管上应设止回阀，以防止一台压缩机工作时，另一台停用的压缩机排气管内积沉冷凝氨液及润滑油，造成该压缩机启动时“液击”。压缩机排气管与水平排气总管连接时，应从排气总管顶部接出而且同顺气流方向呈45°角连接。为了防止排气管中润滑油返回压缩机从而造成“液击”，排气总管水平段应有0.02～0.03的坡度，并坡向油分离器或冷凝器。5、吸气（回气）管道的设计为了防止吸气总管中液体流入压缩机造成液击，吸气总管水平段应有0.02～0.03的坡度，且坡向低压循环桶或氨液分离器。各台压缩机吸气管与水平吸气总管连接时，宜同吸气总管呈45°角连接。吸气管与排气管一起敷设时，其管壁间距不得小于250㎜，如布置在同一垂直面上，吸气管应在排气管下面。6、冷凝器到高压贮液器的管道设计单台冷凝器至高压贮液器的出液管道，若出液管内流体流速不大于0.5m/s，水平管段带0.02～0.03的坡度，且坡向高压贮液器，出液管上阀门设在高压贮液器立管上，阀门低于冷凝器出液口305㎜及以上时，冷凝器与高压贮液器之间可不设气体均压管。若出液管内流体流速大于0.5m/s，坡度不能满足0.02～0.03的要求时，应在冷凝器与高压贮液器之间设气体均压管。5.2.1管道的坡度要求查《冷库制冷设计手册》P369可得管道坡度方向表如下：管道坡度表表5.1管道名称倾斜方向坡度参考数值%压缩机排气管段至油分离器的水平管段坡向油分离器1~2%与安装在室外冷凝器相连接的排气管段坡向冷凝器1~2%压缩机吸气管的水平管段坡向低压循环桶2~3%坡向贮液器2~3%71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计冷凝器至贮液器的出液管其水平管段蒸发盘管至回气管的水平管段坡向蒸发盘管2~3%5.3管道管径设计计算制冷系统管道设计是用经过计算选定管道，根据各管段的设计要求，将制冷机，各种制冷设备及阀门等部件合理的连接起来组成制冷系统的设计，一个制冷系统是否具备良好的制冷性能，运转是否稳定安全，在很大程度上取决于制冷系统的管道设计。此设计采用经验值，各管道采用比设备所配阀门大一个型号。主要干道的管径手工计算所得。制冷剂管路的压力损失包括管段的摩擦阻力和管件的局部阻力两部分，为了计算简便，常把各管件的局部阻力系数折合成当量管长，这样，管路系统某管段的总计算长度应等于直线段的长度与各管件的当量长度之和，查《冷库冷藏冷冻》（新技术新工艺适用手册）可得压力损失为：Pa（5-2）式中:——总阻力（Pa）；——工质的密度，一般取680（kg/m³）；——摩擦阻力系数；——管子的当量长度（m）,=nAd(m)(5-3)n——管件数量（个）；A——折算系数；——管道内径（m）；c——制冷剂的流速m/s。查《冷库冷藏冷冻》（新技术新工艺适用手册）可得摩擦阻力系数如下表：流动摩擦阻力系数表表5.2序号流动种类值序号流动种类值1干饱和蒸汽与过热蒸汽0.0253液态制冷剂0.03571 2013届建筑环境与设备工程毕业设计2湿蒸汽0.0354水和盐0.04折算系数表表5.3管件A管件A45°弯头15角阀全开17090°弯头32扩径d/D=1/430180°弯头75扩径d/D=1/230180°小弯头50扩径d/D=1/317三通60缩径d/D=1/415三通90缩径d/D=1/212球阀全开300缩径d/D=1/37当流体是单相流时，即气体或液体时，取气体或液体的密度，求出阻力即为单相流体阻力。当工质在管道中是气、液体共存，取气液共存时的密度，则阻力为两相流体阻力。在一定压力范围内，液态制冷剂的比容变化很小，所以，已知制冷剂的流量和单位计算长度的允许压力降即可得出液体制冷剂管道管径。依据系统的布置，对系统的一个各环路各管段进行相应的标号，分别计算其对应的管径和压降。公式计算法：公式计算法是根据制冷管道允许的流速、允许的压力降大小进行计算。1、计算管道内径：（5-6）式中：——管道内经,m；v——计算状态下的制冷剂的比体积m³/kg；——制冷剂质量流量kg/h；c——制冷剂允许流速m/s。2、初选管径：根据计算结果初选管径，之后用压降校核。3、计算压力降：根据初选管径计算对应的压力降ΔP，与允许的压力降【ΔP】进行比较，若ΔP小于【ΔP】时，则初选管径合适，若ΔP大于【ΔP】时，则需沿着使ΔP与【ΔP】的差值减小的方向进行修正，直至符合要求。71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计对于氟利昂制冷系统，其吸气管道和排气管道的压力损失不宜超过相当于蒸发温度降低1℃或冷凝温度升高1℃。故，算出吸气管路和排气管路的允许压力。查R22的饱和液体与饱和气体物性表可得：冷凝温度：30℃时，对应的绝对压力为P=1.1880Mpa；31℃时，对应的绝对压力为P=1.2191Mpa。冷凝温度升高1℃时所对应的允许压降应不大于【ΔP】=1.2191-1.1880=0.0311MPa。蒸发温度：-5℃时，对应的绝对压力为P=0.4219Mpa；-6℃时，对应的绝对压力为P=0.4078Mpa。故蒸发温度降低1℃时所对应的允许压降应不大于【ΔP】=0.4219-0.342585=0.012205MPa。允许压降表表5.2管段蒸发温度降低1℃的允许压降冷凝温度升高1℃允许的压降排气管段—0.0311MPa吸气管段0.0141MPa—查《冷藏冷冻》P879可得下表：允许流速表表5.3管道类型管级范围工作温度（℃）允许流速m/s气体管道回气管道蒸发器至液分离器或循环桶—10～16吸气管道泵供液两相流体的回气管—6～8吸入管循环桶至压缩机—12～20排气管压缩机至冷凝器—15～25液体管道高压自流输流管冷凝器至高压贮液器25～400.5高压液体管贮液器至节流阀前25～400.5～1.5泵液管泵出口至蒸发器进口-10～-400.5～1.571 2013届建筑环境与设备工程毕业设计5.3.1供液管的计算供液管管段的计算，冷凝器至贮液器的供液管，实际管长0.4m,在此状态下的制冷剂的比体积为v=0.0579m³/s,质量流量=0.8441kg/s=3038.76kg/h，允许流速为c=0.5m/s,则该段管径为：压力降为：=0.0104MPa＜0.0311MPa，符合设计要求。5.3.2吸气管的计算吸气管路的计算：吸气管是连接蒸发盘管到制冷机之间的低压气体管段，在氟利昂的制冷系统中，对吸气管的设计要求比较严格，一般满足下列要求：在全负荷（设计负荷）下，使吸气管内的流动阻力损失不宜过大；在保证任何实际运行情况下，润滑油能顺利返回到制冷机的曲轴箱内；在多组蒸发盘管并联的系统中，应防止润滑油可能从任意一组返回到另一组中；避免出现“液柱”或“油柱”进入制冷机中。71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计由于活塞制冷机的工作，必须使用润滑油，因此，不可避免的有一小部分油雾将随排气一起进入冷凝器中，并与氟利昂液体制冷剂混合。在这种情况下，很容易通过供液管进入蒸发盘管。因润滑油时一种高温蒸发液体，所以在蒸发盘管内几乎是形成液态润滑油和气态制冷剂的混合物。润滑油沉淀在蒸发盘管下部，如果不能及时的返回压缩机，则将导致曲轴箱内润滑油逐渐减少，最后有失油危险；其次，进入蒸发盘管中的液体制冷剂与沉淀的润滑油混合后，会影响其蒸发饱和温度与压力的关系，导致设备能量降低。而且，蒸发盘管中积油过多，也会影响其传热的效能，故必须使蒸发盘管内的润滑油及时返回制冷机。这里，主要是依靠其重力与吸气的作用。例如，在具有一定坡度的水平管和下降立管内是依靠重力的作用；而在上升的立管中，就宜在下部设置存油弯，并使上升立管内的气体制冷剂具有一定的带有速度，才能把润滑油提升至必须的高度。对于氟利昂制冷系统，考虑润滑油应能从蒸发器中不断流回压缩机，氟利昂制冷压缩机的吸气管道应有不小于0.01的坡度，应坡向压缩机。上升立管的下部建立了必要的带油条件，才能通过“带油速度”把润滑油带走。因此在上升立管的下部一般必须设置一个存油弯，首先依靠重力作用，使润滑油存于油封内，形成油封把管道堵塞，然后被油封前面的压力推动前进，其所需推力大小与有份大小有关，对于一定管径的上升立管，能使润滑油提升的的气体速度为“带油速度”。管径越大，维持壁面上的给定速度所必需的管中心速度亦越大。吸气管径的计算方法同供液管，所算管径详见系统图。71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计6制冷系统的试压试漏及管道保温6.1系统试压、排污、试漏、抽真空6.1.1系统试压1.系统管道安装完毕后，应以压缩空气或氮气试压。试压前除机器本身阀门关闭外，所有手动阀门均开启，电磁阀及逆止阀等阀芯组体应取出编号保存，以保证管道畅通和避免水气锈蚀。2.高压部分，从氟压缩机排出口起经冷凝器到分配站，试压压力采用1800kPa（表压力），低压部分，从分配站起经蒸发器到氟压缩机吸入口，试压压力采用1200kPa（表压力）。试压开始6h内，气体冷却的压力降不大于30kPa以后18h内，当室内温度恒定不变时压力不再下降为合格。当室内温度是根据气温在变化时，其压力下降值不应超过计算的计算值。如超过计算值，应进行检漏，查明后消除泄漏，并应重新试验，直至合格。要防止草率从事，避免投产后产生一系列不良后果。3.中间冷却器等中间压力下工作的容器试压采用1200kPa（表压力）。4.浮球液位控制器等试压时可暂时隔开。5.玻璃液位指示器应采用板式，中、低压容器如采用管式，其玻璃管必须用1800kPa（表压力）高压玻璃管。系统开始试压时须将玻璃液位指示器两端阀门关闭，待压力稳定后再逐步打开两端阀门。6.空气试压工作应用空气压缩机进行，压缩空气进入系统前最好经过储气罐，以避免水气进入系统。管道可用涂肥皂水的方法进行检漏。7.如空气压缩机确实无法解决，采用氟压缩机代替时，必须严格遵守下列规定：(1)、在空气吸入口设过滤装置，运转时应间歇进行，逐渐加压，使排气温度不超过140℃。(2)、氟压缩机吸、排气压力差不得超过1400kPa，严禁用堵塞安全阀的办法来提高压力差。(3)、试压完毕后，氟压缩机必须进行清洗检查，并更换冷冻油。(4)、如发现系统有泄漏现象，必须将系统压力降至大气压力后才可补焊，不得在有压力条件下进行补焊。71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计6.1.2系统排污1.氟系统排污，应用不超过600kPa（表压力）压缩空气吹污，次数一般不少于3次，直到排出气体不带水蒸汽、油污、铁锈等杂物为止。2.氟系统试压排污完毕后，应将系统中所有阀门（除安全阀外）的阀芯拆卸清洗。6.1.3系统抽真空实验1.氟系统排污后才能进行抽真空实验。2.系统中所有阀门都开启。3.抽真空最好分数次进行，以使系统内压力均衡。4.抽真空计量应采用U型水银压力计，从压力表阀接入，以使读数准确。5.采用真空泵将系统抽至剩余压力小于5.333kPa（40mmHg），保持24h，系统升压不应超过0.667kPa（5mmHg）。各地区海拔高度不同，应参照当地大气压力实际值制定系统抽真空应达到的真空度数值。6.1.4系统氟试漏1.系统经试压和抽真空合格后方可用少量氟试漏。2.氟试漏应分段、分间进行，以200kPa（表压力）氟气试漏，不得向系统灌人大量氟液。3.氟试漏可用酚酞试纸检漏。4.如发现系统有泄露现象，必须将系统氟抽净并与大气连通后方能补焊，严禁在系统含氟情况下补焊。6.2系统设备及管道保温1.氨系统管道和设备只有在上述试压、试漏合格后，在灌注制冷剂以前进行包保温层。2.机房内在蒸汽压力下工作的设备和管道及其他低温设备和管道（中间冷却器及其蛇型出液管，低压循环桶及有关低温液管、分配站等）均须包保温层。3.71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计冷库内安装楼梯间、穿堂和门斗的制冷设备和管道，均包保温层。除冻结物冷藏间本房间的供液管、回气管或排液管不包保温层外，通过其它冷间的供液、回气、排液管道均须包保温层，该保温层须包到通过隔墙后500mm处截止.4.冻结间的供液、回气、排液管道均包保温层。5.自动阀门（如止回阀、电磁阀等）一律不包保温层，而且须露出两端法兰。安装浮球式或电容式液位控制器的金属管，以及低温管路中过滤器的法兰处，均不包保温层。6.在机房中包保温层的垂直立管（除靠墙者外）必须按施工图包成圆形。7.保温层在通过隔墙（或保温墙）时必须连续而不能中断。8.保温层施工时应严格按设计要求施工，采用软木做保温层，必须与设备或管道粘贴牢实，不得留有空隙，有空隙处必须以碎软木和沥青填实，每层之间要错缝敷设。防潮层必须有一定的塔接，并粘贴严密，防止水汽渗入保温层。为防止保温层保护壳龟裂，必须在防潮层外面绑扎钢丝网，然后用1：2.5水泥沙浆(其中加入按重量比为2%的麻刀)作抹面。抹面必须平整圆滑，外形美观。9.机房内在冷凝压力下工作的设备和管道，一律不包保温层。10.融霜用热氨管不论在处，均应缠绕75mm厚石棉绳保温，也可用石棉制品保温。保温层外需裹隔气材料并涂热沥青两道。设备间及制冷间的融霜管须作石棉水泥抹面，并按规定刷油漆。71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计7阀件及自控说明7.1阀件说明氟制冷系统的所有截止阀、电磁阀等均采用氟利昂专用阀门，且自控阀件均为进口产品。膨胀阀、电磁阀均采用丹麦“DANFOSS”产品，其性能可靠，膨胀阀可更换阀芯，维护方便；电磁阀配有O型密封圈的螺帽系统确保防水，同时线圈一体化的设计，在极限条件下仍正常工作，并且线圈可与插入式接头连接，这种接头配置3线，使用方便；干燥过滤器采用美国“ALCO”干燥过滤器，干燥、过滤效果好，接头通过满流量时压力降很小。其他氟制冷系统仪表、自控元件均采用氟专用产品。系统管道管径＜DN28的管道均采用紫铜管；管径≥DN28管道采用国标流体管（GB/T-8163）。铜管连接为气焊，流体无缝钢管采用氩弧焊打底，电焊焊接。系统管道安装完毕、压缩空气试压后应采用干燥氮气进行管道气体吹扫，将空气中水分排出，防止系统中水分过多，造成冰堵。设备及管路保温采用优质橡塑保温材料，进行管道保温。7.2控制说明此智能化氟利昂制冷系统主要由制冷压缩机机组运行控制、库内风机运行控制、库内温度控制等部分组成。并联机组主要是通过压力传感器感应系统的压力，由意大利卡乐控制器控制制冷压缩机机组的开机数量及时间，开启压缩机头的数目由制冷系统所需要的冷负荷大小来决定（通过感应系统管道内的吸气压力来实现）。当制冷系统所需要的冷负荷比较小时，制冷系统管道内的吸气压力也小，制冷机组先自动开启一台压缩机头，若制冷系统的冷负荷不断增大，制冷系统吸气管道内的压力也会增大，制冷机组开启压缩机头的数目也会随之自动增加，直至全负荷运行，以满足制冷系统正常运行的要求。以上都是在制冷机组的PLC控制下实现智能运转。71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计库内风机的运行用意大利卡乐控制器根据库房温度控制自动开停，当某库内温度升至上限温度时自动开始降温，并使没有到达温度下限的冷库自动开始降温，达到温度下限停机。冷风机的融霜也是通过卡乐控制器的时间周期参数采用自动控制或手动控制两种方式来实现，并能按保护温度退出融霜程序；融霜完毕后设有滴水延时保护，以保证冷风机上融霜的水滴能有足够的时间排出。卡乐控制器可以在库内设定多个检测点，库内温度降至下限温度时自动停止降温并具有超过上、下限温度自动报警等功能。电控系统同时还有缺相保护、热保护、高低压保护等多项保护措施。该制冷系统真正实现了整个系统无人职守的全自动运行。提高了整个制冷系统的控制精度与控制水平，适应了现代化社会生产技术不断提高的需要。制冷系统的可管理性能好，效率大大提高，节省人力物力。使整个制冷系统达到节省电能，保护环境，安全高效运行。使制冷系统达到了精度更高，更高效的水平。71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计8电气设计说明8.1一般电气要求冷库供电一般属三级负荷；当冷库公称容积不小于15000m3、或冻结量不小于60t时，属二级负荷，可采用一回路专用线供电。冷库电力计算负荷宜按需要系数法计算。全库总电力负荷需要系数可采用0.55～0.7。本设计总用电量为0.7×270.33kW=190kW。冷库受电变压器容量大于315kVA且淡旺季负荷相差较大时，宜选用两台变压器。压缩机冷凝机组或溶液泵的电动机均应装设电流表。冷风机的电动机可数台共用一个电流表。机房事故排风机的启动开关应设置在机器间门外。冷间内的电动机应采用全封闭型；其配电及启动设备应采用密封防潮型，或集中装于机器间等干燥场所。冷间照明开关均应采用气密开关或瓷质防水拉线开关，开关应装于各冷间门外。电气线路穿过建筑物的隔热层时，必须采取可靠的防火和防止冷桥的措施。冷却间、冻结间、冷藏间、储冰间和冷间内穿堂的照明照度可采用10～20勒克斯；加工间、包装间等的照明照度可采用30～50勒克斯；压缩机间、自控室的照明照度不小于50勒克斯；设备间的照明照度不小于40勒克斯；配电间的照明照度不小于20勒克斯。冷藏门、地面等防冻电热线的电压不宜超过36V，电热线严禁穿过建筑物的隔热层。冷藏间内宜设呼唤信号装置。库房照明按冷库制冷设计手册的规定是1.8～5.8W/m2，但在实际工程中往往超过该数据，有的甚至在10W/m2左右。如果忘了关灯，不但浪费了照明电能，还增加了冷间和制冷系统的热负荷。增加一亇简单的控制就可避免出现浪费：当冷库门关闭5～15分钟后，如果照明灯还亮着，即自动关闭照明。延时的时间应超过工人在内一次作业的最长时间，避免误关灯；万一有误关灯的情况，借助库房长明灯和冷库门安全设置，人员的操作安全还是有保障的71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计9制冷系统自动控制说明制冷系统采用自动控制:1、温度的控制当库温正常时，那么库内的温度就会通过温度继电器传输信号给电磁阀，再传至冷风机，使得电磁阀关闭，停止给该库供冷，但该系统的压缩机不关闭，继续给需要的冷库供冷；当所有库的电磁均关闭的时候，那么传输一路信号，使得压缩机关闭，停止给这个系统供冷。2、融霜的控制每隔一段时间就检测一下霜层的厚度，当霜层达到一定的厚度时，使得该系统停止工作，之后，启动融霜电加热器时的融霜电加热器开始运作，当运作15～20分钟时，检测霜层厚度满足要求时，融霜加热器停止工作，系统重新开启、工作。一般融霜的间隔时间2～3天即可。3、安全保护制冷装置的事故有：液击、排气压力过高、润滑油供应不足、制冷压缩机配用的电动机过载等。为此，制冷装置均应采用针对具体情况设置一定的保护装置。高、低压继电器。接于制冷压缩机排气管和吸气管，防止压缩机排气压力过高和吸气压力过低。温度继电器。安装在蒸发器上，压缩机排气温度过高会使润滑条件恶化，润滑油碳化，影响压缩机寿命，因此在排气管上设置温度继电器，当压缩机排气温度过高时，指令压缩机停机，当温度降低时，在恢复压缩机的运行。吸气压力调节阀。为避免压缩机在高吸气压力下运行，在压缩机吸气管上装有吸气压力调节阀。因为制冷装置在正常低温条件下工作时，压缩机耗功率较小，但在启动降温初期或蒸发器除霜结束重新返回制冷运行时，压缩机吸气压力较高，引起压缩机耗功率显著超高，长期在此情况下运行会导致电机烧毁，因此在压缩机吸气管上设置吸气压力调节阀，通过吸气节流，增大吸气比容，减小制冷剂循环量。当吸气压力低于设定值时，阀体开启；当吸气压力高于设定值时，阀体开度减小。此外，膨胀阀前的给液管上装有电磁阀，他的电路与制冷压缩机的电路联动。制冷压缩机启动时，待压缩机运转后，电磁阀的线圈才通电，开启阀门向蒸发器供液。反之，停机时，首先切断电磁阀线圈的电源，关闭阀门停止向蒸发器供液后，再切断制冷压缩机的电源。这样可以防止压缩机停机后，高压侧液体进入蒸发器，同时可以防止压缩机启动时过载。71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计结束语本设计是乌鲁木齐冷库工程的制冷系统设计，主要任务是完成冷却物冷藏间制冷系统的设计。在设计中，先对其设备冷负荷和机械冷负荷进行了相应的计算，得出了有关的数据。根据所得的数据去选择相应的压缩机、冷凝器及冷却设备，运用制冷剂R22直接膨胀供液制冷。冷间制冷工艺设计是根据冷间冷却设备负荷的大小及冷间性质，选择蒸发器并合理考虑冷间的气流组织。而后进行了管道设计计算，并对制冷系统的试压、试漏、及管道的保温问题做了简单说明。本设计主要完成了以下内容：库房的冷负荷计算；制冷设备的选型计算；管道的选型计算；制冷系统原理图；制冷系统库房系统图；制冷系统库房剖面图；库房制冷系统平面布置图；机房系统图及设计说明。收获：本次论文设计涉及到了绘制建筑工程制图，因此要求本人学习建筑制图的相关规定及AutoCAD软件的熟练应用。在这近四个月的设计阶段中，本人阅读了有关冷库制冷的大量书籍及文献，不仅提高了自主学习的能力，而且了解到了大量相关信息，丰富了自己的大脑。不足之处：由于时间的限制及本人能力的限制，本设计还存在很多不足之处。首先是计算书的计算不是相当精确。另外，由于对某些量的忽略，也可能造成计算结果的偏差。其次，设计图的尺寸未能严格按照计算尺寸走，而且有些图文符号不能完全按规定画出。再次，本设计只是针对冷库的部分结构进行设计，有些细节问题没能完全考虑。=71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计致谢毕业设计即将结束，在这里，我要感谢袁老师。在我做毕业设计的过程中，袁老师经常给予我认真的指导和帮助。设计过程中袁老师给予了我很大的支持，感谢袁建新老师在这个过程中的关注，以及三年大学生活的谆谆教诲。这对于我以后的生活、学习、工作，都会产生深远的影响。希望袁老师在以后教学生活中工作愉快！最后感谢设计过程中各位老师的悉心教导，学校领导对设计进度的关注。敬请各位老师和读者指正并提出宝贵意见。71 2013届建筑环境与设备工程毕业设计参考文献[1]《制冷装置设计》庄友明编著厦门大学出版社。[2]《实用制冷工程设计手册》郭庆堂主编中国建筑工业出版社。[3]《冷库制冷设计手册》商业部设计院编著中国农业出版社。[4]《传热学》（2003版）GB50072—2001中国计划出版社。[5]《制冷与空调设备手册》国防工业出版社。[6]《暖通空调常用数据手册》第二板（2002）建筑工程常用数据系列手册编写组编[7]《制冷原理与设备》吴业正主编西安交通大学出版社。[8]《制冷工程与设备》陈维刚主编上海交通大学出版社。[9]《冷库制冷工艺》王春主编机械工业出版社。[10]《工程热力学》建筑设计院编写组中国建筑工业出版社。[11]《供热工程》贺平主编北京：中国建筑工业出版社，1993[12]《冷库设计规范》GB50072-2010中华人民共和国商务部主编[13]《空气调节用制冷技术》（第三版）彦启森编普通高等教育土建学科专业“十五”规划教材中国建筑工业出版社。[14]《建筑工程制图》（第二版）张岩主编中国建筑工业出版社。[15]《制冷工艺设计》（修订版）国内贸易部编中等专业学校教材中国商业出版社。71'