制冷工藝設計教案

1、第一節(jié)緒論一、 確定冷庫制冷方案的原則1、確定制冷方案的意義利用外界能量使熱量從溫度較低的物質(或環(huán)境)轉移到溫度較高的物質(或環(huán)境) 的系統(tǒng)叫制冷系統(tǒng)。2、確定冷庫方案的內容1）制冷系統(tǒng)壓縮級數及壓縮機類型的確定;2）制冷劑種類及冷凝器類型的確定;3）自動化方案的確定;4）制冷系統(tǒng)供液方式的確定;5）冷間冷卻方式的確定;6）冷間冷卻設備和融霜方式的確定。3、確定冷庫方案的依據1)冷庫的使用性質;2)建設規(guī)模和投資限額。3)生產工藝要求。4)當地水文氣象條件,如冷卻水溫、水量、水質等。5)制冷裝置所處環(huán)境，室外空氣溫濕度。4、確定冷庫方案的原則1)滿足食品冷加工工藝要求,保證質量,降低干耗;2

2、)盡量選用新工藝、新技術、新設備。3)制冷系統(tǒng)在運行安全可靠的前提下盡量簡單,操作管理方便，應優(yōu)先選用自動控制方案; 4）投資合理, 應降低費用指標,全面比較初置費用和運轉費用,還要考慮技術經濟發(fā)展趨勢?？傊?要使所選方案安全可靠、方便靈活、技術先進、經濟合理。二、制冷系統(tǒng)壓縮級數及冷凝器類型的配置方案制冷壓縮機是制冷系統(tǒng)的關鍵設備, 壓縮機的費用占有全部設備費用較大的比重。壓縮機運轉費又是冷庫管理費用中最主要的一項。壓縮機選擇的是否合理,還關系到使用中調整靈活、安全、可靠等。1、單級壓縮形式在普通制冷范圍內,只有單級和雙級壓縮之分。單級壓縮形式,就是在制冷系統(tǒng)中將壓縮機、冷凝器、節(jié)流閥、蒸發(fā)

3、器等四大部件, 把它們依次用管道連接起來,就形成一個最基本的單級壓縮系統(tǒng)。制冷劑在系統(tǒng)中經過壓縮、冷凝、節(jié)流、蒸發(fā)四個過程,即可完成一個制冷循環(huán),如圖21所示。2、雙級壓縮形式配組式雙級壓縮形式,是由幾臺單級壓縮機配合來完成高、低壓級壓縮。用來配組的制冷壓縮機,可以是同型號的也可以是不同型號。應盡量選用相同系列的,便于零配件互換。配 組式雙級壓縮形式配合的標準以壓縮機理論排汽量為準。常采用高、低壓機的理論排汽容積 比Vd / Vg = 1/2 1/3 。圖2-43、確定制冷系統(tǒng)壓縮級數確定系統(tǒng)壓縮級數的主要根據是壓力比值,即一定工況下,系統(tǒng)冷凝壓力與蒸發(fā)壓力的比值。 當壓力比值小于或等于8時,

4、 氨系統(tǒng)應采用單級壓縮；氟系統(tǒng)當冷凝壓力與蒸發(fā)壓力比值小于或等于 10時,采用單級壓縮。 當壓力比值大于8時，氨系統(tǒng)應采用雙級壓縮；氟系統(tǒng)當冷凝壓力與蒸發(fā)壓力比值大于10時,采用雙級壓縮。雖然確定系統(tǒng)壓縮級數的主要根據是壓力比值, 但對一些小冷庫, 當凍結量小而又不連續(xù)生產時,按照冷凝壓力和蒸發(fā)壓力比值來確定應是雙級壓縮形式,可壓力比大于8運 轉時間占的比例很小,仍可確定為單級壓縮形式。這樣不僅簡化了制冷系統(tǒng),又方便操作管 理,降低冷庫的造價。第三節(jié) 制冷系統(tǒng)供液方式的確定 高壓液體經節(jié)流后，分別向各蒸發(fā)器。制冷系統(tǒng)供液方式分直接膨脹供液、重力供液、液泵供液等三種。1.直接膨脹供液利用冷凝壓力

5、和蒸發(fā)壓力之差,將節(jié)流后的制冷劑直接送入蒸發(fā)器的供液方式,稱為 直接膨脹供液,如圖2-8所示。在制冷裝置中,它是應用最早和最簡單的供液方式。適用于小型氨制冷裝置、負荷穩(wěn)定的系統(tǒng)及氟制冷裝置。該方式的特點是:1)制冷設備少,系統(tǒng)簡單,制冷劑充注量少,工程費用低。2)節(jié)流生成的閃發(fā)氣體進入蒸發(fā)器,使制冷效率降低。3)元氣液分離設備,容易發(fā)生濕行程。4)操作調節(jié)困難。隨冷凝壓力、蒸發(fā)壓力、負荷大小的變化,應及時調整節(jié)流閥的 開啟度,這對使用手動節(jié)流閥靠人工調節(jié)的制冷裝置來講是不容易做到恰到好處的。同 時,由于閃發(fā)氣體的存在,對并聯(lián)蒸發(fā)器的供液不容易均勻分配,使供液多的易濕行程, 供液少的則出現(xiàn)過熱現(xiàn)

6、象。2.重力供液重力供液適用于中、小型氨冷庫制冷裝置。重力供液方式的特點是供液穩(wěn)定、能提高蒸發(fā)器的熱交換效果、防止壓縮機的“液擊”，但提高了土建的造價。目前在中、小型氨冷庫制冷裝置中已少用。3、液泵供液利用液泵的機械力,完成向蒸發(fā)器輸送低溫制冷劑液體任務的叫做液泵供液。在國內外制冷裝置中己得到日益廣泛的采用,是國內大中型冷庫制冷裝置應用最多的供液方式。1)工作原理：高壓液體節(jié)流后,進入低壓循環(huán)桶,閃發(fā)氣體被分離出,液體由液泵 輸往蒸發(fā)器吸熱蒸發(fā),蒸發(fā)形成的氣體和未蒸發(fā)的液體一并返回低壓循環(huán)桶被再次分離, 氣體和閃發(fā)氣體被壓縮機吸走,液體和補充來的液體供液泵再循環(huán)。2）液泵供液的特點 蒸發(fā)器的熱

7、交換效率高。保證壓縮機安全運轉,制冷效率高。 操作簡單,便于集中控制。低壓循環(huán)桶的液位,可通過浮球閥或自控元件控制,不須經常調節(jié)節(jié)流閥,操作簡單。氨泵的設置,增加耗電1%-1.5%左右,同時也增加了維修量; 回氣管中有大量未蒸發(fā)的液體,管內阻力大,要求管徑加粗,使管材和隔熱材料 費用加大，增加了鋼材量、閥件量。在負荷波動大或壓縮機啟動、上載過快時,可能會引起低壓循環(huán)桶內液面波動造 成容積沸騰,容易導致液泵氣蝕。為保證泵所需要的凈正吸人壓頭,需提高低壓循環(huán)桶安裝位置, 增加了建筑費用。為保護液泵而設立的保護裝置,也將使投資增加。3） 泵供液方式 根據制冷劑進出蒸發(fā)器的情況,又分為上進下出(頂部供

8、液)和下進上出(底 部供液)兩種方式：可以看出,兩種方式各有優(yōu)缺點,選擇時,應視具體情況而定。如貯藏果蔬、鮮蛋的冷藏間,對庫溫控制要求較嚴,宜采用庫溫靈敏度高的上進下出式流向;對于并聯(lián)蒸發(fā)器 多,對均勻配液要求較高的系統(tǒng),則宜選用下進上出式流向。第四節(jié)確定冷庫制冷系統(tǒng)冷間冷卻方式冷間冷卻方式是冷庫制冷方案的一個組成部分,從制冷劑產生冷效應的角度可分為兩種 方式,即:間接冷卻方式和直接冷卻方式。這兩種冷卻方式各有其特點和適用場合。1、間接冷卻方式間接冷卻方式是指被冷卻物體或冷藏庫內的熱量通過載冷劑傳給蒸發(fā)器,再由制冷劑蒸 發(fā)吸收載冷劑的熱量。間接冷卻系統(tǒng)的特點： 多一個載冷劑循環(huán)系統(tǒng)及相關的設備

9、,初投資和經常運轉費用較高。 有兩次換熱,能量損失較大。 采用鹽水作載冷劑時,對金屬有腐蝕作用,需經常維護修理。 在遠距離送冷、回氣管阻力損失很大時,使用間接冷卻系統(tǒng)有其獨到的特點。 蒸發(fā)溫度較多時,采用直接冷卻系統(tǒng)比較復雜,而間接冷卻系統(tǒng)可采用一個最低蒸發(fā)溫度,用控制、調節(jié)載冷劑 流量的辦法滿足各種冷間的要求,使整個制冷系統(tǒng)簡化。目前在各種制冷 裝置中應用不太多,僅在特定情況下及不宜使用直接冷卻系統(tǒng)的場所應用。如鹽水制冰、空調系統(tǒng)中使用。2、直接冷卻方式直接冷卻方式是指制冷劑直接在蒸發(fā)器內吸收被冷卻物體或庫內的熱量而蒸發(fā),該冷卻方式因經濟費用低,管理方便,使用年限長等優(yōu)點被廣泛應用。1）直接

10、冷卻方式的特點: 傳熱溫差只有一次,能量損失?。?與間接冷卻系統(tǒng)比較,系統(tǒng)簡單,操作管理方便,初次投資及運轉費用都較低;. 系統(tǒng)中如采用氨為制冷劑,一旦泄漏時,會危急人身安全或食品受損。2）直接冷卻方式的分類按冷卻設備的結構形式不同,分為以下三類：空氣冷卻方式： 分為自然對流冷卻和強迫對流冷卻兩種。 a、空氣自然對流冷卻是指在冷間內采用墻、頂排管為冷卻設備。其特點是以溫差為對流換熱的唯 一動力,庫內空氣流速較低, 食品干耗較小，但庫溫不易均勻，庫內降溫的速度較慢, 適用于較長時間貯藏低溫貨物的場合,如冷庫中的凍結物冷藏間、貯冰間等。 b、空氣強制對流冷卻是指在冷間內采用冷風機為冷卻設備。其特點

11、是借助于鼓風機進行空氣強制對流, 換熱效果好,庫內溫度均勻,貨物降溫速度快,便于操作管理和實現(xiàn)自動化控制；但食品的干耗大, 適用于工作周期較短的冷加工場合,如冷庫中的冷卻間、凍結間等。接觸式冷卻方式：是指被冷卻物體表面與冷卻設備壁面直接接觸。其特點是換熱以傳導為主, 被冷卻物體溫度下降迅速。只適用于冷加工量比較小而食品又不怕擠壓的場合?；旌侠鋮s方式：是指在冷間內采用擱架式排管為冷卻設備、內配備風機。其特點是 既有空氣的強制對流換熱、又有部分排管壁面直接與凍盤接觸的傳導換熱，結構簡單；但該種形式進、出貨是靠人力,勞動強度大, 適用于凍結量較小的加工盤裝食品的場合。3、冷間冷卻設備的確定目前冷間常

12、采用冷卻排管、冷風機和擱架式排管等冷卻設備。其選用是否合理直接關系到產品的冷加工質量和生產效率,以及經常性費用。影響因素應考慮產品冷加工工藝要求和貯藏條件、庫房的占用面積等。冷間類型不同所選用冷間冷卻設備也有區(qū)別。冷卻間：采用干式落地式冷風機作為冷卻設備。因進入冷卻間的貨物溫度一般較高，食品含水量、表面帶水大,需快速降溫。 如果蔬、鮮蛋相當于室外溫度,剛屠宰不久的肉胴體或分割肉的溫度為35左右。.凍結間：選用落地式或吊頂式冷風機作為冷卻設備。因肉類、魚、家禽需冷凍加工，應采用空氣強制對流的冷卻方式。對凍結量小的食品,如等盤裝食品應選用擱架式排管配風機或平板凍結器。.冷卻物冷藏間：選用冷風機作為

13、冷卻設備。冷間宜選用強制對流冷卻方式，主要用于貯藏果、蔬、鮮蛋等有生機的食品或冷卻肉類。庫內溫、濕度的均勻性要求較高, ,要配置均勻送風道,使庫內達到均勻送風的目的。凍結物冷藏間：一般選用冷卻排管為冷卻設備。冷間宜選用自然對流冷卻方式，可以有效地保證食品質量,降低干耗；主要用于貯藏凍結后的肉類、家禽、水產品等。也可采用微風速的冷風機來替代冷卻排管, 這種冷卻方式有利于縮短施 工周期,便于自動控制, 對于有包裝的凍結貨物是十分有利的。產品包裝間： 選用冷卻設備應根據包裝間溫度而確定。當包裝間溫度在OC以上時, 宜采用冷風機,當包裝間溫度在OC以下時,可采用排管為冷卻設備。 近年來,又出現(xiàn)許多類型

14、的凍結裝置,如平板凍結 器、隧道式凍結裝置和螺旋式凍結裝置等。這些凍結裝置具有結構緊湊,布置靈活,容易實 現(xiàn)自動控制等特點,并使工人能在常溫下進行操作,使勞動條件得到改善, 隨著產品冷加工工藝的改變,這些凍結裝置會逐步得到推廣使用。第二章 庫房冷負荷的計算計算庫房冷負荷的目的在于根據它的數值選配制冷壓縮機、輔助設備和冷卻設備。庫房冷負荷是制冷工藝設計中的一個基礎數據。第一節(jié) 室內外計算參數的確定一、室內外計算溫度的確定1.室內外計算溫度的確定(1)室內計算溫度tn的確定 對于生鮮水果、蔬菜及鮮蛋等食品,其庫溫一般在- 2 +2之間，目的是要求冷間內既有低溫,又不對果蔬等食品產生凍害。（2）室外

15、計算溫度tw的確定 確定室外計算溫度的原則是考慮最不利的工作 條件下進行制冷負荷計算。不同的地區(qū),室外溫度不同,室外計算溫度的確定必須根據當地具有代表性的某個室外溫度來決定,用它來 計算冷間制冷負荷時所得結果與實際制冷負荷相仿。在計算庫房圍護結構熱流量時,應采用夏季空氣調節(jié)日平均溫度為室外計算溫度，在計算開門熱流量和冷間通風換氣熱流量時,對室外計算溫度的確定應采用夏季通風 室外計算溫度。(3)鄰室計算溫度的確定 兩個冷間之間或冷間與其他建筑物之間進行傳熱計算時,則應以鄰室計算溫度來代替室外計算溫度,原則是: 1)當鄰室為冷卻間或凍結間時,計算溫度應該取該類冷間空庫保溫溫度。選取空庫 保溫溫度時

16、,冷卻間應按+10,凍結間應按-10計算。2)冷間地面隔熱層下設有加熱裝置時,其外側溫度按1 2計算。3)鄰室是常溫穿堂、地下室、附屬建筑物等沒有規(guī)定溫度的房間,通常的方法是以室外計算溫度代替鄰室計算溫度。二、計算相對濕度的確定在庫溫較高時, 室內相對濕度越高,水分蒸發(fā)量越少,重量損失(干耗)就越小。相反,相對濕度越低,則食品的干耗越大,使食品的色、香、昧、營養(yǎng)遭到破壞。為減少食品干耗, 相對濕度可增大到95%左右。第二節(jié) 庫房熱量的計算冷負荷計算包括“庫房熱量計算”和“負荷計算”兩個內容。負荷計算又分冷卻設備負荷和機器負荷,負荷計算是以庫房熱量計算為前提,只有在計算出庫房全部熱量后,才能進行

17、計算。冷庫房熱量計算，是對所有冷間逐間進行計算的。庫房熱量計算，根據熱源不同，有下列五項內容Q1維護結構傳入熱量W；Q2貨物熱量W；Q3通風換氣熱量W；Q4電動機運轉熱量W；Q5操作熱量W。在這五項熱量中，維護結構傳入熱量Q1和通風換氣熱量Q3與庫外空氣的溫、濕度有關，它隨著季節(jié)、晝夜的變化而變化。而貨物熱量Q2則與貨物進入量、季節(jié)、品種、加工方法有關系。電動機運轉熱量Q4和操用熱量Q5與操用管理的是否合理有關。所以計算庫房冷量時應對所有冷間逐間進行計算，下面對每項熱量分別介紹其計算方法。一、維護結構傳入熱量 盡管在冷庫的維護結構中做有隔熱層，但是只要有溫差存在，總有一部分熱量滲入，耗掉冷量。

18、通過圍護結構傳如熱量計算公式為：Q1=kFa（tw-tn） （3-4） 式中：Q1圍護結構傳入熱量W；K 圍護結構的傳熱系數F 圍護結構的傳熱面積A _圍護結構兩側溫差修正系數；tW圍護結構外側計算溫度tn圍護結構內側的計算溫度1傳熱系數K 的確定維護結構的傳熱系數K值應按下式計算：2傳熱面積F的確定圍護結構傳熱面積F是該傳熱面兩邊長的乘積。傳熱面兩邊長應根據冷庫建筑尺寸和冷間所處的部位來確定，具體確定方法如下：3溫差修正系數a的確定圍護結構兩側溫差修正系數a值可按規(guī)定采用4. 圍護結構內外側計算溫度tn、tw的確定圍護結構內外側計算溫度tn、tw的確定可按室內外側計算溫度tn、tw來確定第二

19、節(jié) 庫房熱量的計算二、貨物熱量計算貨物在冷卻、凍結、儲藏時，進貨的溫度比較高，冷間的設計溫度比較低，存在溫差，貨物要向庫內散發(fā)熱量，引起庫房的耗冷量。對于蔬、水果等活性食品除計算冷卻熱量外，還要計算食品呼吸熱。貨物熱量要冷間逐間計算，其計算公式為：Q2=Q2a+Q2b+Q2c+Q2d =+ (W)式中:Q2貨物熱量W；Q2a食品熱量W；Q2b包裝材料和運載工具熱量W；Q2c貨物冷卻時的呼吸熱量W；Q2d貨物冷藏時的呼吸熱量W；1/3.61KJ/h換算成W的數值；G冷間的每日進貨量Kg；h1貨物進入冷間初始溫度時的焓熱量KJ/kg；見表，h2貨物在冷間內終止降溫時的焓熱量KJ/kg；見表，T貨物

20、冷卻時間h，對冷藏間取24h，對冷卻間、凍結間取設計冷加工時間；B貨物包裝材料或運載工具重量系數，見表；t1包裝材料或運載工具進入冷間時的溫度（）；t2包裝材料或運載工具在冷間內終止降溫時的溫度，一般為該冷間的設計溫度（）；CB包裝材料或運載工具的比熱容（KJ/kg），見表；q1貨物冷卻初始溫度時的呼吸熱量（W/kg），見表；q2貨物冷卻終止溫度時的呼吸熱量（W/kg），見表；Gn冷卻物冷藏間的冷藏量（kg）。計算時應注意：1.水果、鮮蔬菜等活性食品的冷間才需計算Q2C、Q2d。2.凍結過程中需加水時，如凍結出口對蝦等，應把加水的熱量計入公式內。3.冷間每日進貨量G按以下原則取值：（1）冷卻間

21、或凍結間按設計冷加工能力計算；（2）存放果、蔬的冷卻物冷藏間按不大于該間冷藏噸位的8%計算；（3）存放鮮蛋的冷卻物冷藏間，應不大于該間冷藏噸位的5%；（4）有從外地調入貨物的冷庫，其凍結物冷藏間每間每日進貨量按該間冷藏噸位的5%計算；（5）無外地調入貨物的冷庫，其凍結物冷藏間每間每日進貨量一般宜按該庫每日凍結量計算，如該進貨的量大于該間冷藏噸位5%計算的進貨量時，則應按該間冷藏噸位的5%計算；（6）凍結量大的水產冷庫，其凍結物冷藏間的每日進貨量可按具體情況確定。4.包裝材料或運載工具進入冷間時的溫度按按以下原則取值：（1）在冷間內進行包裝的貨物，其包裝材料或運載工具溫度的取值應按夏季空氣調節(jié)日

22、平均溫度乘以生產旺月的溫度修正系數。該系數見表：（2）自外地調入已包裝的貨物，其包裝材料溫度應為該貨進入冷間時的溫度，其運載工具溫度的取值也是按夏季空氣調節(jié)日平均溫度乘以生產旺月的溫度修正系數。5.貨物進入冷間時的溫度，應按下列規(guī)定的溫度計算：（1）未經冷卻的鮮肉溫度應按35計算，已冷卻的鮮肉溫度按4計算；（2）從外地調入的凍品按-8 -10計算；（3）無外地調入貨物的冷庫，進入凍結物冷藏間的貨物溫度按該冷庫凍結間終止降溫時的貨物溫度計算；（4）冰鮮魚蝦整理后的溫度按15計算；（5）鮮魚蝦整理后進入冷加工間的溫度按整理魚蝦用水的水溫計算；（6）鮮蛋、水果、蔬菜的進貨溫度，按當地食品進入冷間生產

23、旺月的月平均溫度計算。6.貨物的出庫溫度，應根據冷間的形式，產品冷加工工藝要求來確定。貨物熱量計算匯總表Q2= Q2a +Q2b+Q2c+Q2d貨物熱量Q匯總表庫號冷間名稱Q2a(w)Q2b(w)Q2c(w)Q2d(w)Q2(w)例題2 在煙臺地區(qū)建一座400t果品冷庫，貯藏蘋果，庫溫為0，采用紙箱包裝生產旺季為十月份，不經冷卻直接進入冷卻物冷藏間，試計算該冷庫貨物冷量Q2。解：根據題意，貨物的冷量為：1.冷間每日進貨量的確定按冷間貯藏噸位的8%計算即=4008%=32t2.貨物及包裝材料進入冷間時的溫度大連地區(qū)的夏季空氣調節(jié)日平均溫度為29生產旺月的溫度修正系數(查表3-12)為0.62則=

24、290.62=183.貨物及包裝材料出庫溫度因終止溫度時的溫度為0，所以=04.冷藏間時間=24h5.貨物進出的焓熱量查表3-8得=339.8KJ/kg，=271.9KJ/kg6.包裝材料的重量系數查表3-9，=0.257.包裝材料的比熱查表3-10，=1.47KJ/kg8.貨物的呼吸熱量查表3-11，=109.4W/t，=19W/t9.將各值代入公式，該冷庫貨物的熱量Q2= Q2a +Q2b+Q2c+Q2d = 321000(339.8 271.9)243210000.25(18 0)1.4724 3.6 32(109.419)2(400 32)19= 27598+2054+6992= 36

25、644w= 36.64 kw第二節(jié) 庫房熱量的計算三、通風換氣熱量計算在冷卻物冷藏間內,水果、蔬菜、鮮蛋等食品需要”有氧呼吸”,換新鮮空氣，可消除食品放出的各種異味和供給食品呼吸之用。在生產車間，為了滿足操作員呼吸需要，也要補充新鮮空氣。這樣，由室外空氣帶入庫內的熱量就構成冷間通風換氣的熱量，其計算公式為： 式中：Q3通風換氣熱量(W)；Q3a冷間換氣熱量(W)；Q3b操作人員需要的新鮮空氣熱量(W)；1/3.61KJ/h換算成W的數值；hw室外空氣的含熱量（KJ/kg），見表；hn室內空氣的含熱量（KJ/kg），見表；n每日換氣次數，一般可取23次；N冷藏間內凈容積m3；N冷藏間內空氣密度（

26、kg/m3），見表；24每日小時數（h）；30每個操作人員每小時需要的新鮮空氣量（m3/h）；nr操作人員數量。計算時應注意：1通風換氣熱量只適用于貯存有呼吸的食品的冷藏間。2操作人員長期停留的冷間，如加工間、包裝間等，應計算操作人員需要新鮮空氣的熱量Q3b，其余冷間可不計。3.計算室外空氣的含熱量時，應按夏季通風室外計算溫度及夏季通風室外計算相對濕度取值。計算室內空氣的含熱量時，應按冷間設計溫度和相對濕度取值。4.操作人員數，可按冷間內公稱容積250m3增加1人。 例題3 已知天津某一蔬菜冷庫的一間冷卻物冷藏間，貯藏黃瓜，tn =5，=80%，冷間的凈容積為864m，（冷間的凈長凈寬凈高為1

27、6m12m4.5m），冷間無操作人員長時間工作，試計算該冷間通風換氣的熱量為多少？解 根據題意， 1、根據冷庫所在地區(qū)氣象參數30，63%。2、由室外參數30，63%和室內參數=5，=80%，查表3-13得73.19KJ/kg，15.826KJ/kg。3、換氣次數取2.5次。4、根據5，查表3-14得：1.27kg/m。5、將各值代入公式，該冷間通風換氣熱量 （W）第二節(jié) 庫房熱量的計算四、電機運轉熱量計算庫房內有些設備如冷風機和通風機等需用電動機拖動，電動機的能量將變成熱量，構成庫房電動機運轉熱量。在計算這項熱量時，冷卻設備所用電動機功率是未知的，必須先假設電動機功率值，假設時可參照同類冷庫

28、或通過估算方法確定。當冷卻設備基本定型后，再根據冷卻設備配備電動機功率進行計算，其計算公式為： （3-7）式中：電動機運轉熱量（W）； 10001kW換算成W數值； 電動機額定功率（kW）；熱轉化系數，電動機在冷間內時應取1，電動機在冷間外時應取0.75；電動機運轉時間系數。對冷風機配用的電動機取1，對冷間內其他設備配用的電動機可按實用情況取值，一般可按每晝夜操作8小時計，=824=0.33。電動機運轉熱量Q4匯總表庫號冷間名稱Q4(w)五、操作熱量計算庫房操作熱量是由庫內電燈照明熱量，食品及操作人員的進、出庫門，外界侵入熱量及操作人員在庫內操作，散發(fā)的熱量幾部分構成的。計算式為：（W）（3-

29、7）式中：操作熱量（W）；照明熱量（W）；開門熱量（W）；操作人員熱量（W）；冷間地板面積（m）；1/3.61KJ/h換算成W的數值；冷間內公稱容積（m）；每日開門換氣次數，見圖3-4；、冷間內、外空氣的含熱量（KJ/kg），見表3-13；空氣幕修正系數如設有空氣幕時，則取0.5，不設空氣幕時，則取1；冷緊空氣密度（kg/ m），見表；3/24每日操作時間系數，按每日操作3小時計； 計算時應注意以下幾點：1、計算Q5B時，當每間的冷藏門超過兩樘門時，應按兩樘門的開門熱量計算。2、凍結間不計算Q5這項熱量。操作熱量匯總表 例題 4計算本章例題3冷卻物冷藏間操作熱量。冷間設有空氣幕。解 根據公式（

30、3-7） 1每平方米地板面積照明熱量冷藏間取=2.0 W/m2冷間地板面積由例3中得知 =1612=192 m，=73.19KJ/kg，=15.826KJ/kg，=1.27 kg/ m3每日開門換氣次數864m，查圖3-4，得=2.04操作人員數及每個操作人員產生的熱量根據題意，冷間設有空氣幕，=0.5，操作人員取4人，=280 W/人。將各值代入公式，該冷間操作熱量 k W第三節(jié) 系統(tǒng)負荷計算五部分熱量的最大值通常不是同時出現(xiàn)的，如圍護結構傳入熱量Q1和通風換氣熱量Q3與庫外空氣的溫、濕度有關，它隨著季節(jié)、晝夜變化而變化；而貨物熱量Q2則與貨物進入量、季節(jié)等有直接關系；電動機運轉熱量Q4和操

31、作熱量Q5卻與操作管理的是否合理有關。因此，在計算庫房的五項熱量的基礎上，要根據具體情況，對各項熱量進行區(qū)分和匯總，合理的計算出冷間冷卻設備負荷和系統(tǒng)機械負荷，為選擇制冷壓縮機、輔助設備和冷卻設備提供可靠依據。一、冷間冷卻設備負荷計算冷間冷卻設備負荷的計算是為各冷間冷卻設備選型提供依據。由于食品在冷加工過程中放出的熱量是隨時間變化的，需要對貨物熱量加以修正。各冷間冷卻設備的配置是根據冷間冷卻設備負荷計算結果確定的，所以在計算時應按每個冷間逐間進行計算。冷間冷卻設備符合計算公式為： 式中： 冷間冷卻設備負荷（W）；圍護結構傳熱量（W）；貨物熱量（W）；通風換氣熱量（W）；電動機運轉熱量（W）；操

32、作熱量（W）；負荷系數。冷卻間和凍結間的負荷系數應取1.3，其它冷間取1。對冷卻物冷藏間，當入庫貨物未經冷卻時，初試階段有冷卻負荷，因進貨量僅為貯藏噸位的8%，故仍取1。公式（3-8）為冷間冷卻設備負荷通用計算公式，由于各冷間作用不同，計算內容也有所不同，如凍結間就不計算操作的熱量，凍結物冷藏間又不計算通風換氣熱量，各冷間冷卻設備負荷的組成，可歸納成表（3-15）。二、冷間系統(tǒng)負荷計算系統(tǒng)機械負荷不同于冷間冷卻設備負荷，因為冷間冷卻設備負荷是按最不利生產條件計算的，而在實際生產中，各種最不利的因素往往又不是同時出現(xiàn)的，如Q1的最大值出現(xiàn)在夏季，而Q2的最大值按食品冷加工品種不同，出現(xiàn)在春季、秋

33、季或夏季。因此，計算系統(tǒng)機械負荷，應對各種熱量加以修正，既要滿足冷庫全年生產的要求，又要充分考慮冷庫常年經營費用，為整個系統(tǒng)選擇制冷壓縮機和輔助設備提供可靠的理論依據。不同蒸發(fā)溫度的系統(tǒng)機械負荷的計算應分別進行；其計算可將相同蒸發(fā)溫度的所有冷間對應的各項熱量相加，并加以修正，計算公式為： 式中：Qj機械負荷（W）；n1圍護結構傳熱量的季節(jié)修正系數；n2 物熱量的機械負荷折減系數；n3 期換氣系數；n4 間用的電動機同期運轉系數；n5 間同期操作系數；R 冷裝置和管道等冷損耗補償系數，一般直接冷卻系統(tǒng)取1.07，間接冷卻系統(tǒng)取1.12。公式中各種修正系數取值：1、圍護結構傳熱量的季節(jié)修正系數n1

34、，一般應根據生產旺季出現(xiàn)的月份，按表3-16規(guī)定采用。當全年生產無明顯淡旺季區(qū)別時，應取1。2、貨物熱量的機械負荷折減系數n2，應根據冷間的性質確定，冷加工間和其它冷間應取1。3、同期換氣系數n3，一般取0.51.0，根據同時最大換氣量與全庫每日總換氣量的比數，大時取大值。4、冷間用的電動機同期運轉系數n4，冷卻間、凍結間中的冷風機，取值為1，其它冷間按表3-17取值。5、冷間同期操作系數n5，第三章 制冷機器設備的選型計算計算出制冷系統(tǒng)的冷卻設備負荷和機械負荷并根據需要選出制冷壓縮機、冷凝器、冷卻設備、節(jié)流閥以及 必要的輔助設備(中間冷卻器、高壓貯液器、油氨分離器、氣液分離器、低壓循環(huán)桶等)

35、, 是本章要討論的主要問題。第一節(jié) 制冷活塞式壓縮機的選型計制冷壓縮機的選擇是否合理,對于制冷 裝置的建造費用、運行的經濟性以及運行調節(jié)的靈活性都有很大的影響。因此,必須科學合理的確定制冷壓縮機的容量和數量。一、制冷壓縮機選型的一般原則1、壓縮機選型應滿足冷庫生產旺季高峰冷負荷的要求，應根據各蒸發(fā)溫度的機器負荷分別選定,以滿足冷庫各種不同蒸發(fā)溫度的機械負荷的要求。2、單機容量和臺數的確定。應按利于節(jié)能的原則來選用。壓縮機用機總臺數不宜少于2臺，便于能量調節(jié)和使用；否則相反。對于生活服務性小冷庫, 也可選用1臺。3、不同的蒸發(fā)系統(tǒng)配備的壓縮機,應考慮各系統(tǒng)之間的相互替代, 盡可能采用相同系列的壓

36、縮機,便于控制、管理及零配件互換。4、壓縮機帶有能量調節(jié)裝置的,可以對單機制冷量作較大幅度的調節(jié)。5、 選用活塞式氨壓縮機時,當冷凝壓力與蒸發(fā)壓力之比大于8時, 應采用雙級壓縮形式。當冷凝壓力與蒸發(fā)壓力之比小于或等于8時, 應采用單級壓縮形式。6、制冷壓縮機的工作條件,不得超過制造廠家規(guī)定的壓縮機使用條件。 二、制冷壓縮機的選型計算1、確定工作參數蒸發(fā)溫度一般采用比載冷劑溫度低5,比冷間溫度低10。目前,為減少干耗,有降低溫差的趨勢。冷凝溫度冷凝溫度主要取決于冷凝器的型式、冷卻方式和冷卻介質的溫度,以及制冷壓縮機允許的排氣溫度和壓力。立式、臥式、淋澆式和組合式冷凝器的冷凝溫度較冷卻水出水溫度高

37、46; 中間冷卻溫度中間冷卻溫度是由中間壓力所決定的。 吸氣溫度吸氣溫度高低隨冷卻設備至壓縮機吸入管道的長短和環(huán)境溫度的高低以及蒸發(fā)溫度的高低而不同，其影響壓縮機排氣溫度的高低。過冷溫度制冷劑過冷對于提高系統(tǒng)的單位制冷量有重要意義。中間冷卻器蛇形管出液溫度比中間冷卻溫度高5 -7。排氣溫度壓縮機排氣溫度的高低直接影響壓縮機的工作條件和系統(tǒng)運行效率。壓力比越 大,吸氣過熱度越大,則排氣溫度就越高。排氣溫度還與壓縮機的性能和操作有關,且與運行工況的變化有直接關系。通常氨壓縮機排氣溫度應 150, 正常運行時一般在100- 130之間。2、活塞式壓縮機選型計算的一般步驟是:匯總各蒸發(fā)系統(tǒng)的機械負荷。

38、確定工作參數和性能參數。將設計工況下的機械負荷換算成名義工況下的制冷量或計算出所需的理論輸氣量。 根據壓縮機廠家提供的技術參數和性能,結合選機原則,最后確定壓縮機的型號、 臺數下面介紹壓縮機選型計算的具體方法。A、單級壓縮機的選型計算1) 依據壓縮機的理論輸氣量選型 a、單級活塞式壓縮機制冷循環(huán)在壓烙圖上的表示。b、利用壓縮機理論輸氣量公式 選配壓縮機時,壓縮機制冷量應和計算所得的 機械負荷j相匹配V = 3.6j2 /（h2 h5）= 3.6j / qr c、求得理論輸氣量后,從產品樣本選取壓縮機的型號和臺數。2）根據壓縮機的標準工況下制冷量選型壓縮機的制冷量隨工況的變化而不同,步驟為：將已

39、知設計工況下的機器負荷換算為標準工況下的機器負荷,根據標準工況下的機器負荷，從產品樣本中選擇合適的壓縮機型號并確定臺數。根據壓縮機在不同工況下工作時,其理論排氣量Vp等于定值的條件,有c標 = (q標 qr標 / qqr ) j (4-2 ) 式中: c標一 壓縮機在標準工況下的制冷量(W) ;j一壓縮機在設計工況下的機器負荷(W); qr標、qr一分別為標準工況下與設計工況下的氨單位容積制冷量(K)/m3) ,見表q標、q分別為在標準工況下和設計工況下壓縮機的輸氣系數,見表。需要說明，常用的壓縮機輸氣系數值一般按制造廠給定值選用。例1已知某氨制冷系統(tǒng),蒸發(fā)溫度為- 10C,冷凝溫度為35C,

40、機械負荷j =300000 W,試對制冷壓縮機進行選型計算。解(1)理論輸氣量法1)確定設計工況下的qr和A值。根據蒸發(fā) 且度tz = - 10C,冷凝溫度t1 = 35C,查表4-3和圖4-4分別得 qr = 2588.2kJ/m3, = 0.75。2)將已知數據代入式(4-1 ) ,得v=3.6j/ qr = 3.6 300000 / (0.75 2588.2) m3/h= 556.37 m3 /h3)確定壓縮機的型號和臺數。由表4-7查出, 一臺4AVl2.5型制冷壓縮機的理論輸氣量為 283.00 m3 /h, 結合選機原則,選兩臺4AVl2.5型制冷壓縮機可滿足需要,即v = 2 2

41、83.00 m3 /h = 566 m3 /h第一節(jié) 制冷活塞式壓縮機的選型計.雙級壓縮機的選型計算一、配組雙級壓縮機的選型計算配組雙級壓縮機的選型計算原則：以中間冷卻溫度作為低壓級的冷凝溫度,對低壓級制冷壓縮機進行選型計算, 實際上是采用了單級壓縮機的選型計算過程；低壓級壓縮機確定后再根據高、低壓機的理論輸氣量之比,確定高壓級壓縮機。其步驟為: 1)確定高、低壓機理論輸氣量之比。目前我國通常采用的 = 0.5 - 0.33 (即1/2 1/3)；2）根據tz 、tl和,查圖4-2確定中間冷卻溫度tzj；3)根據中間冷卻溫度,確定過冷溫度,一般采用比中間冷卻溫度高3 - 5C; 4)根據蒸發(fā)溫

42、度和中間冷卻溫度, 查表4- 9確定低壓級壓縮機的輸氣系數,或根據產品樣本 確定。5)根據蒸發(fā)溫度和過冷溫度, 查表4 - 10確定低壓級壓縮機單位容積制冷量；6)計算出低壓級壓縮機所需的理論輸氣量（公式3-3-5）；7)根據計算出的低壓級壓縮機理論輸氣量和壓縮機的選型原則,從單級壓縮機產品 樣本中確定低壓級壓縮機的型號和臺數; 8)根據選定的高低壓機理論輸氣量之比= Vg / Vd， 確定高壓級壓縮機的理論輸氣量,再從制冷壓縮機的產品樣本中確定高壓級壓縮機的型號 和臺數。氟利昂雙級壓縮制冷系統(tǒng)壓縮機的選型也可參照氨壓縮機的選型方法。例4-2氨制冷系統(tǒng)蒸發(fā)溫度tz tz = - 33C,冷凝溫

43、度tl t1 = 30C, 采用配組雙級壓縮,取 = 1/3,機械負荷。j=90000W,試進行壓縮機選型。解1)根據 tz = - 33C, t1 = 30C和 = 1/3,查圖4-2得中間冷卻溫度與= - 3.4C。2)根據中間冷卻溫度,確定過冷溫度tg = (- 3.4+4) C =0.6C;3)根據蒸發(fā)溫度 tz = - 33C和中間冷卻溫度tzj= -3.4C,查表4 - 9得低壓級壓縮機 的輸氣系數 =0.77;4)根據蒸發(fā)溫度 tz = - 33C和過冷溫度tg = 0.6C,查表4 - 10得低壓級壓縮機單位容 積制冷量qr = 1011kJ/m3 ;5)計算低壓級壓縮機的理論

44、輸氣量: Vd = 3.6j / qr = (3.690000 / 0.771011) = 416.2 m3 /h 6)選擇低壓級壓縮機。根據計算出的低壓級壓縮機理論輸氣量,從壓縮機產品樣本 中選出6AW-12.5壓縮機一臺作為低壓級壓縮機,其理論輸氣量Vd = 424. 5 m3 /h,可滿足要 求。7)選擇高壓級壓縮機。根據選定的高低壓級壓縮機理論輸氣量之比 = 1/3、Vd = 424.5 m3 /h, 得 Vg = Vd Vd /3 = 424.5 /3 = 141.5 m3 /h 從壓縮機產品樣本中選出2AV-12.5型壓縮機一臺作為高壓級壓縮機,其理論輸氣量V = 141. 5 m

45、3 /h8)核對理論輸氣量比= Vg / Vd = 141.5 / 424.5 = 1/3實際選配1臺6AW-12.5壓縮機作低壓級 壓縮機, 1臺2AV-12.5壓縮機作高壓級壓縮 機,形成一組配組雙級機。 二、 單機雙級制冷壓縮機的選型計算國產的單機雙級制冷壓縮機的理論輸氣量的比值是一定的,其工作溫度范圍蒸發(fā)溫度在 - 25 - 50C之間,冷凝溫度在30 40C之 間。在實際中設計工況雖然不一定與標準工況完全相同, 只要不超過其適用范圍，選型時可參照工況條件近似選型。 根據負荷和設計工況, 可從壓縮機性能曲線中查出壓縮機在設計工況下的制冷量, 確定壓縮機的型號和臺數。例3某氨制冷系統(tǒng)有2

46、間相同的凍結間組成,蒸發(fā)溫度tz = - 33C,冷凝溫度tl = 35C,機械負荷j = 120kW,試根據選型原則,利用性能曲線選擇單機雙級壓縮機的型號 和臺數。解1)首先根據tz = - 33C、tl = 35C,從壓縮機性能曲線圖4-15-2中查出機器在設 計工況下的制冷量。即: s612.5壓縮機,制設計工況下的冷量為61kW; 2)確定制冷壓縮機的型號和臺數。因系統(tǒng)機械負荷j = 120kW，故選用s612.5壓縮機2臺;核算總制冷量為61 2= 122120kW,1間配1臺；其機器制冷量能滿足系統(tǒng)機器負荷要求。第一節(jié) 制冷活塞式壓縮機的選型計三、壓縮機電機功率的選配和校核計算1）

47、電機功率的選配壓縮機的軸功率是隨工況而變的,故所需電動機功率大小決定于使用工況。為了使所配電動機不僅能在使用工況下具有較高的效率,又能使壓縮機通過最大功率工況, 選配壓縮機電動機時,應綜合考慮壓縮機的大小、壓縮機有元卸載裝置、使用工 況及運行要求等情況,合理地確定壓縮機軸功率。我國生產的壓縮機配用電動機功率,在舊標準中單級壓縮機是按標準工況和最 大軸功率工況來選配的,單機雙級壓縮機是按tz = - 35, tl = 35C的工況來選配的。 這種匹配,實際適應性較差, 易造成電動機負荷效率偏低而浪費電能的現(xiàn)象。在新標準中,單級壓縮機的電動機功率是按高溫、中溫、低溫三種工況匹配的,單機雙級機是按

48、- 25C/40C 、- 35C/35C、一45C/40C三種工況來匹配的。這樣,可盡量選用與實際工況 相接近的壓縮機,大大減少了電動機功率與實際需要不相匹配的情況,從而提高了電動機 的運行效率。2）電動機功率的校核計算在實際使用中,為了節(jié)約用電,降低制冷成本,有時還對配置的電動機功率進行校 核,以防止出現(xiàn)大馬拉小車或超載運行。校核計算方法如下: A、壓縮機所需軸功率計算a、理論功率PLP L = q rn (h3 h2) /3600 ( 4-3 ) 式中, qrn為通過壓縮機的氨循環(huán)量(kg/h); h2、h3為壓縮機吸入口、排出口氣體的比焓(kJ/kg); P L為理論功率(kW)。b)指

49、示功率PsPs = PL/s (4-4 ) 式中, s為壓縮機指示效率, s = Tz / Tl+ btz; ；Tz是蒸發(fā)溫度(K); Tl是冷凝溫度(K) ; b為系數,立式氨壓縮機取0.001,臥式氨壓縮機取0.002,立式氟利昂壓縮機取0.0025。c)摩擦功率PmPm = Fm Vp/3600 ( 4-5 ) 式中, Fm為摩擦壓力(kPa) ,立式氨壓縮機取50 80kPa; V為壓縮機理論輸氣量(m3 / h)。d)壓縮機軸功率PzPz = (Ps + Pm)/q (4-6) 式中, q為驅動效率, 直接驅動取1, V帶驅動取0.97 0.98,平帶驅動取0.96。B、壓縮機需配用

50、的電動機功率的確定P = n Pz ( 4-7 ) 式中, n為附加系數,取1.10 1.150在進行校核計算時, 應按壓縮機在實際工作時可能出現(xiàn)的最大功率對應的工況進行校核計算。注意：對于經常在較低蒸發(fā)溫度下工作的壓縮機,又有卸載等措施時, 可按正常工作時的工況校核。對于配組式雙級壓縮機的低壓級壓縮機，低壓級壓縮機的軸功率應以雙級壓縮機運 行平衡時的負荷加倍計算出指示功率,再附加摩擦功率, 即Pz = (2Ps + Pm)/q 。主要考慮到壓縮機起動時 蒸發(fā)壓力和中間壓力較高,所需的功率較大,制冷機在運行中要通過最大功率工況(這里 指的是中間壓力和蒸發(fā)壓力比等于3時) 。對于單 機雙級氨壓縮

51、機的電動機功率校核計算,應將高、低壓級兩部分的軸功率相加之后,再確 定電動機功率。例5（書）第二節(jié) 冷凝器的選型計算一、冷凝器選型的一般原則冷凝器的選型取決于建庫地區(qū)的水溫、水質、水量及氣候條件,也與機房的布置要求有關。一般根據下列原則來選擇:1)立式冷凝器適用于水源豐富、水質較差、水溫較高的地區(qū)。 2)臥式冷凝器適用于水量充足、水溫較低、水質較好的地區(qū)。廣泛應用于中、小型 氨和氟利昂系統(tǒng)中。3)淋澆式冷凝器適用于空氣濕球溫度較低、水源不足或水質較差的地區(qū)。4)蒸發(fā)式冷凝器適用于缺水地區(qū),當水質較差時,須進行處理。從設備費和維修費用看,蒸發(fā)式冷凝器最高。對大、中型制冷裝置,蒸發(fā)式冷凝 器同立式

52、或臥式冷凝器與冷卻塔的組合形式相比,建設初投資不相上下,但運行時節(jié)水節(jié) 能。美國冷庫制冷裝置中主要使用蒸發(fā)式冷凝器。5)空氣冷卻式冷凝器適用于水源、比較緊張的地區(qū)、冷藏車及冷藏集裝箱等移動式制 冷裝置和小型氟利昂制冷系統(tǒng)。在氨制冷系統(tǒng)中一般不采用。此外,在滿足系統(tǒng)要求的系統(tǒng)下,還要考慮換熱效率、維護方便、設備初投資等因素。二、冷凝器的選型計算冷凝器應根據所選的壓縮機進行配套選型計算。計算內容有冷凝器熱負荷計算、冷卻面積計算以及冷卻水循環(huán)量的計算。1、冷凝器的熱負荷計算冷凝器熱負荷是將高壓高溫制冷劑氣體在冷凝器中液化所需 取走的熱量。關系如下：l = Gh /3 . 6 ( W) G一一氨循環(huán)量

53、(對于雙級壓縮機為高壓級氨循環(huán)量) (kg/h); h 氨進出冷凝器的焓差( KJ/kg)。冷凝負荷也可采用下面簡便方法計算確單級壓縮機l =d l (W). l一一冷凝器負荷(W) ;d一一單級壓縮機制冷量(W) ;l 一一單級壓縮機冷凝負荷系數。按絕熱過程計算的氨單級壓縮機在不同工況下的冷凝負荷系數見圖。雙級壓縮機l = V dp l /3.6 (W) V dp一一低壓級壓縮機理論排氣量(m3/h) ;l一一低壓級壓縮機單位理論排氣量的冷凝器負荷(KJ/m3) 。雙級壓縮機在不同工況下,低壓級壓縮機單位理論排氣量的冷凝負荷的值見圖2、冷凝器冷卻面積的計算冷凝器冷卻面積可按下式計算A = l /（Ktd ）= l / qA 式中,A為冷凝器冷卻面積(m2) ;l為冷凝器負荷(W); K為冷凝器傳熱系數W / （m2）; td為對數平均溫度差()。qA為冷凝器單位面積熱負荷 (W/m2)見表;三、計算冷卻水用量冷卻水用量直接影響冷凝器的運行效果和系統(tǒng)運行費用V水= 3