制冷工艺设计教案.docx

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1、制冷工艺设计教案第一节绪论 一、 确定冷库制冷方案的原则 1、确定制冷方案的意义 利用外界能量使热量从温度较低的物质(或环境)转移到温度较高的物质(或环境) 的系统叫制冷系统。 2、确定冷库方案的内容 1）制冷系统压缩级数及压缩机类型的确定; 2）制冷剂种类及冷凝器类型的确定; 3）自动化方案的确定; 4）制冷系统供液方式的确定; 5）冷间冷却方式的确定; 6）冷间冷却设备和融霜方式的确定。 3、确定冷库方案的依据 1)冷库的使用性质; 2)建设规模和投资限额。 3)生产工艺要求。 4)当地水文气象条件,如冷却水温、水量、水质等。 5)制冷装置所处环境，室外空气温湿度。 4、确定冷库方案的原则

2、 1 1)满足食品冷加工工艺要求,保证质量,降低干耗; 2)尽量选用新工艺、新技术、新设备。 3)制冷系统在运行安全可靠的前提下尽量简单,操作管理方便，应优先选用自动控制方案; 4）投资合理, 应降低费用指标,全面比较初置费用和运转费用,还要考虑技术经济发展趋势。 总之,要使所选方案安全可靠、方便灵活、技术先进、经济合理。 二、制冷系统压缩级数及冷凝器类型的配置方案 制冷压缩机是制冷系统的关键设备, 压缩机的费用占有全部设备费用较大的比重。压缩机运转费又是冷库管理费用中最主要的一项。压缩机选择的是否合理,还关系到使用中调整灵活、安全、可靠等。 1、单级压缩形式 在普通制冷范围内,只有单级和双级

3、压缩之分。单级压缩形式,就是在制冷系统中将压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器等四大部件, 把它们依次用管道连接起来,就形成一个最基本的单级压缩系统。制冷剂在系统中经过压缩、冷凝、节流、蒸发四个过程,即可完成一个制冷循环,如图21所示。 2、双级压缩形式 配组式双级压缩形式,是由几台单级压缩机配合来完成高、低压级压缩。用来配组的制冷压缩机,可以是同型号的也可以是不同型号。应尽量选用相同系列的,便于零配件互换。配 组式双级压缩形式配合2 的标准以压缩机理论排汽量为准。常采用高、低压机的理论排汽容积 比Vd / Vg = 1/2 1/3 。图2-4 3、确定制冷系统压缩级数 确定系统压缩级数的主要根据是

4、压力比值,即一定工况下,系统冷凝压力与蒸发压力的比值。 当压力比值小于或等于8时, 氨系统应采用单级压缩；氟系统当冷凝压力与蒸发压力比值小于或等于 10时,采用单级压缩。 当压力比值大于8时，氨系统应采用双级压缩；氟系统当冷凝压力与蒸发压力比值大于10时,采用双级压缩。 虽然确定系统压缩级数的主要根据是压力比值, 但对一些小冷库, 当冻结量小而又不连续生产时,按照冷凝压力和蒸发压力比值来确定应是双级压缩形式,可压力比大于8运 转时间占的比例很小,仍可确定为单级压缩形式。这样不仅简化了制冷系统,又方便操作管 理,降低冷库的造价。 第三节 制冷系统供液方式的确定 高压液体经节流后，分别向各蒸发器。

5、制冷系统供液方式分直接膨胀供液、重力供液、液泵供液等三种。 1.直接膨胀供液 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液方式,称为 直接膨胀供液,如图2-8所示。在制冷装置中,它是应用最早和最简单的供液方式。适用于小型氨制冷装置、负荷稳定的3 系统及氟制冷装置。该方式的特点是: 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)元气液分离设备,容易发生湿行程。 4)操作调节困难。 随冷凝压力、蒸发压力、负荷大小的变化,应及时调整节流阀的 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。

6、同 时,由于闪发气体的存在,对并联蒸发器的供液不容易均匀分配,使供液多的易湿行程, 供液少的则出现过热现象。 2.重力供液 重力供液适用于中、小型氨冷库制冷装置。 重力供液方式的特点是供液稳定、能提高蒸发器的热交换效果、防止压缩机的“液击”，但提高了土建的造价。目前在中、小型氨冷库制冷装置中已少用。 3、液泵供液 利用液泵的机械力,完成向蒸发器输送低温制冷剂液体任务的叫做液泵供液。在国内外制冷装置中己得到日益广泛的采用,是国内大中型冷库制冷装置应用最多的供液方式。 1)工作原理： 高压液体节流后,进入低压循环桶,闪发气体被分离出,液体由液泵 输往蒸发器吸热蒸发,蒸发形成的气体和未蒸发的液体一并

7、返回4 低压循环桶被再次分离, 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。 2）液泵供液的特点 蒸发器的热交换效率高。 保证压缩机安全运转,制冷效率高。 操作简单,便于集中控制。低压循环桶的液位,可通过浮球阀或自控元件控制,不须经常调节节流阀,操作简单。 氨泵的设置,增加耗电1%-1.5%左右,同时也增加了维修量; 回气管中有大量未蒸发的液体,管内阻力大,要求管径加粗,使管材和隔热材料 费用加大，增加了钢材量、阀件量。 在负荷波动大或压缩机启动、上载过快时,可能会引起低压循环桶内液面波动造 成容积沸腾,容易导致液泵气蚀。为保证泵所需要的净正吸人压头,需提高低压循环桶安装位置,

8、 增加了建筑费用。为保护液泵而设立的保护装置,也将使投资增加。 3） 泵供液方式 根据制冷剂进出蒸发器的情况,又分为上进下出(顶部供液)和下进上出(底 部供液)两种方式： 可以看出,两种方式各有优缺点,选择时,应视具体情况而定。如贮藏果蔬、鲜蛋的冷藏间,对库温控制要求较严,宜采用库温灵敏度高的上进下出式流向;对于并联蒸发器 多,对均匀配液要求较高的系统,则宜选用下进上出式流向。 5 第四节确定冷库制冷系统冷间冷却方式 冷间冷却方式是冷库制冷方案的一个组成部分,从制冷剂产生冷效应的角度可分为两种 方式,即:间接冷却方式和直接冷却方式。这两种冷却方式各有其特点和适用场合。 1、间接冷却方式 间接冷

9、却方式是指被冷却物体或冷藏库内的热量通过载冷剂传给蒸发器,再由制冷剂蒸 发吸收载冷剂的热量。 间接冷却系统的特点： 多一个载冷剂循环系统及相关的设备,初投资和经常运转费用较高。 有两次换热,能量损失较大。 采用盐水作载冷剂时,对金属有腐蚀作用,需经常维护修理。 在远距离送冷、回气管阻力损失很大时,使用间接冷却系统有其独到的特点。 蒸发温度较多时,采用直接冷却系统比较复杂,而间接冷却系统可采用一个最低蒸发温度,用控制、调节载冷剂 流量的办法满足各种冷间的要求,使整个制冷系统简化。 目前在各种制冷 装置中应用不太多,仅在特定情况下及不宜使用直接冷却系统的场所应用。如盐水制冰、空调系统中使用。 2、

10、直接冷却方式 直接冷却方式是指制冷剂直接在蒸发器内吸收被冷却物体或库6 内的热量而蒸发,该冷却方式因经济费用低,管理方便,使用年限长等优点被广泛应用。 1）直接冷却方式的特点: 传热温差只有一次,能量损失小； 与间接冷却系统比较,系统简单,操作管理方便,初次投资及运转费用都较低;. 系统中如采用氨为制冷剂,一旦泄漏时,会危急人身安全或食品受损。 2）直接冷却方式的分类 按冷却设备的结构形式不同,分为以下三类： 空气冷却方式： 分为自然对流冷却和强迫对流冷却两种。 a、空气自然对流冷却是指在冷间内采用墙、顶排管为冷却设备。其特点是以温差为对流换热的唯 一动力,库内空气流速较低, 食品干耗较小，但

11、库温不易均匀，库内降温的速度较慢, 适用于较长时间贮藏低温货物的场合,如冷库中的冻结物冷藏间、贮冰间等。 b、空气强制对流冷却是指在冷间内采用冷风机为冷却设备。其特点是借助于鼓风机进行空气强制对流, 换热效果好,库内温度均匀,货物降温速度快,便于操作管理和实现自动化控制；但食品的干耗大, 适用于工作周期较短的冷加工场合,如冷库中的冷却间、冻结间等。 接触式冷却方式：是指被冷却物体表面与冷却设备壁面直接接触。其特点是换热以传导为主, 被冷却物体温度下降迅速。只适用于冷加工量比较小而食品又不怕挤压的场合。 7 混合冷却方式：是指在冷间内采用搁架式排管为冷却设备、内配备风机。其特点是 既有空气的强制

12、对流换热、又有部分排管壁面直接与冻盘接触的传导换热，结构简单；但该种形式进、出货是靠人力,劳动强度大, 适用于冻结量较小的加工盘装食品的场合。 3、冷间冷却设备的确定 目前冷间常采用冷却排管、冷风机和搁架式排管等冷却设备。其选用是否合理直接关系到产品的冷加工质量和生产效率,以及经常性费用。影响因素应考虑产品冷加工工艺要求和贮藏条件、库房的占用面积等。冷间类型不同所选用冷间冷却设备也有区别。 冷却间：采用干式落地式冷风机作为冷却设备。因进入冷却间的货物温度一般较高，食品含水量、表面带水大,需快速降温。 如果蔬、鲜蛋相当于室外温度,刚屠宰不久的肉胴体或分割肉的温度为35左右。 .冻结间：选用落地式

13、或吊顶式冷风机作为冷却设备。因肉类、鱼、家禽需冷冻加工，应采用空气强制对流的冷却方式。对冻结量小的食品,如等盘装食品应选用搁架式排管配风机或平板冻结器。 .冷却物冷藏间：选用冷风机作为冷却设备。冷间宜选用强制对流冷却方式，主要用于贮藏果、蔬、鲜蛋等有生机的食品或冷却肉类。库内温、湿度的均匀性要求较高, ,要配置均匀送风道,使库内达到均匀送风的目的。 冻结物冷藏间：一般选用冷却排管为冷却设备。冷间宜选用自8 然对流冷却方式，可以有效地保证食品质量,降低干耗；主要用于贮藏冻结后的肉类、家禽、水产品等。也可采用微风速的冷风机来替代冷却排管, 这种冷却方式有利于缩短施 工周期,便于自动控制, 对于有包

14、装的冻结货物是十分有利的。 产品包装间： 选用冷却设备应根据包装间温度而确定。当包装间温度在OC以上时, 宜采用冷风机,当包装间温度在OC以下时,可采用排管为冷却设备。 近年来,又出现许多类型的冻结装置,如平板冻结 器、隧道式冻结装置和螺旋式冻结装置等。这些冻结装置具有结构紧凑,布置灵活,容易实 现自动控制等特点,并使工人能在常温下进行操作,使劳动条件得到改善, 随着产品冷加工工艺的改变,这些冻结装置会逐步得到推广使用。 第二章 库房冷负荷的计算 计算库房冷负荷的目的在于根据它的数值选配制冷压缩机、辅助设备和冷却设备。库房冷负荷是制冷工艺设计中的一个基础数据。 第一节 室内外计算参数的确定 一

15、、室内外计算温度的确定 1.室内外计算温度的确定 (1)室内计算温度tn的确定 对于生鲜水果、蔬菜及鲜蛋等食品,其库温一般在- 2 +2之间，目的是要求冷间内既有低温,又不对果蔬等食品产生冻害。 9 室外计算温度tw的确定 确定室外计算温度的原则是考虑最不利的工作 条件下进行制冷负荷计算。 不同的地区,室外温度不同,室外计算温度的确定必须根据当地具有代表性的某个室外温度来决定,用它来 计算冷间制冷负荷时所得结果与实际制冷负荷相仿。 在计算库房围护结构热流量时,应采用夏季空气调节日平均温度为室外计算温度，在计算开门热流量和冷间通风换气热流量时,对室外计算温度的确定应采用夏季通风 室外计算温度。

16、(3)邻室计算温度的确定 两个冷间之间或冷间与其他建筑物之间进行传热计算时,则应以邻室计算温度来代替室外计算温度,原则是: 1)当邻室为冷却间或冻结间时,计算温度应该取该类冷间空库保温温度。选取空库 保温温度时,冷却间应按+10,冻结间应按-10计算。 2)冷间地面隔热层下设有加热装置时,其外侧温度按1 2计算。 3)邻室是常温穿堂、地下室、附属建筑物等没有规定温度的房间,通常的方法是以室外计算温度代替邻室计算温度。 二、计算相对湿度的确定 在库温较高时, 室内相对湿度越高,水分蒸发量越少,重量损失(干耗)就越小。相反,相对湿度越低,则食品的干耗越大,使食品的色、香、昧、营养遭到破坏。为减少食

17、品干耗, 相对湿度可增大到95%左10 右。 第二节 库房热量的计算 冷负荷计算包括“库房热量计算”和“负荷计算”两个内容。负荷计算又分冷却设备负荷和机器负荷,负荷计算是以库房热量计算为前提,只有在计算出库房全部热量后,才能进行计算。冷库房热量计算，是对所有冷间逐间进行计算的。库房热量计算，根据热源不同，有下列五项内容 Q1维护结构传入热量W； Q2货物热量W； Q3通风换气热量W； Q4电动机运转热量W； Q5操作热量W。 在这五项热量中，维护结构传入热量Q1和通风换气热量Q3与库外空气的温、湿度有关，它随着季节、昼夜的变化而变化。而货物热量Q2则与货物进入量、季节、品种、加工方法有关系。电

18、动机运转热量Q4和操用热量Q5与操用管理的是否合理有关。所以计算库房冷量时应对所有冷间逐间进行计算，下面对每项热量分别介绍其计算方法。 一、维护结构传入热量 尽管在冷库的维护结构中做有隔热层，但是只要有温差存在，总有一部分热量渗入，耗掉冷量。通过围护结构传如热量计算公式为： 11 Q1=kFa 式中： Q1围护结构传入热量W； K 围护结构的传热系数 F 围护结构的传热面积 A _围护结构两侧温差修正系数； tW围护结构外侧计算温度 tn围护结构内侧的计算温度 1传热系数K 的确定 维护结构的传热系数K值应按下式计算： 2传热面积F的确定 围护结构传热面积F是该传热面两边长的乘积。传热面两边长

19、应根据冷库建筑尺寸和冷间所处的部位来确定，具体确定方法如下： 3温差修正系数a的确定 围护结构两侧温差修正系数a值可按规定采用 4. 围护结构内外侧计算温度tn、tw的确定 围护结构内外侧计算温度tn、tw的确定可按室内外侧计算温度tn、tw来确定 第二节 库房热量的计算 二、货物热量计算 货物在冷却、冻结、储藏时，进货的温度比较高，冷间的设计温度比较低，存在温差，货物要向库内散发热量，引起库房的耗冷量。12 对于蔬、水果等活性食品除计算冷却热量外，还要计算食品呼吸热。货物热量要冷间逐间计算，其计算公式为： Q2=Q2a+Q2b+Q2c+Q2d =(t-t)CG(q1+q2)1G(h1-h2)

20、+GB12b+(Gn-G)q2 (W) TT23.6式中: Q2货物热量W； Q2a食品热量W； Q2b包装材料和运载工具热量W； Q2c货物冷却时的呼吸热量W； Q2d货物冷藏时的呼吸热量W； 1/3.61KJ/h换算成W的数值； G冷间的每日进货量Kg； h1货物进入冷间初始温度时的焓热量KJ/kg；见表，h2货物在冷间内终止降温时的焓热量KJ/kg；见表， T货物冷却时间h，对冷藏间取24h，对冷却间、冻结间取设计冷加工时间； B货物包装材料或运载工具重量系数，见表； t1包装材料或运载工具进入冷间时的温度； t2包装材料或运载工具在冷间内终止降温时的温度，一般为该冷间的设计温度； CB

21、包装材料或运载工具的比热容，见表； q1货物冷却初始温度时的呼吸热量，见表； 13 q2货物冷却终止温度时的呼吸热量，见表； Gn冷却物冷藏间的冷藏量。 计算时应注意： 1.水果、鲜蔬菜等活性食品的冷间才需计算Q2C、Q2d。 2.冻结过程中需加水时，如冻结出口对虾等，应把加水的热量计入公式内。 3.冷间每日进货量G按以下原则取值： 冷却间或冻结间按设计冷加工能力计算； 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； 存放鲜蛋的冷却物冷藏间，应不大于该间冷藏吨位的5%； 有从外地调入货物的冷库，其冻结物冷藏间每间每日进货量按该间冷藏吨位的5%计算； 无外地调入货物的冷库，其冻结物冷藏

22、间每间每日进货量一般宜按该库每日冻结量计算，如该进货的量大于该间冷藏吨位5%计算的进货量时，则应按该间冷藏吨位的5%计算； 冻结量大的水产冷库，其冻结物冷藏间的每日进货量可按具体情况确定。 4.包装材料或运载工具进入冷间时的温度按按以下原则取值： 在冷间内进行包装的货物，其包装材料或运载工具温度的取值应按夏季空气调节日平均温度乘以生产旺月的温度修正系数。该14 系数见表： 自外地调入已包装的货物，其包装材料温度应为该货进入冷间时的温度，其运载工具温度的取值也是按夏季空气调节日平均温度乘以生产旺月的温度修正系数。 5.货物进入冷间时的温度，应按下列规定的温度计算： 未经冷却的鲜肉温度应按35计算

23、，已冷却的鲜肉温度按4计算； 从外地调入的冻品按-8 -10计算； 无外地调入货物的冷库，进入冻结物冷藏间的货物温度按该冷库冻结间终止降温时的货物温度计算； 冰鲜鱼虾整理后的温度按15计算； 鲜鱼虾整理后进入冷加工间的温度按整理鱼虾用水的水温计算； 鲜蛋、水果、蔬菜的进货温度，按当地食品进入冷间生产旺月的月平均温度计算。 6.货物的出库温度，应根据冷间的形式，产品冷加工工艺要求来确定。 货物热量计算汇总表Q2= Q2a +Q2b+Q2c+Q2d 货物热量Q2汇总表 库号 冷间名称 Q2a(w) Q2b(w) Q2c(w) Q2d(w) Q2(w) 15 例题2 在烟台地区建一座400t果品冷库

24、，贮藏苹果，库温为0，采用纸箱包装生产旺季为十月份，不经冷却直接进入冷却物冷藏间，试计算该冷库货物冷量Q2。 解：根据题意，货物的冷量为： 1.冷间每日进货量的确定 按冷间贮藏吨位的8%计算 即G1=4008%=32t 2.货物及包装材料进入冷间时的温度 大连地区的夏季空气调节日平均温度为29 生产旺月的温度修正系数(查表3-12)为0.62 则t1=290.62=18 3.货物及包装材料出库温度 因终止温度时的温度为0，所以t2=0 4.冷藏间时间T=24h 5.货物进出的焓热量 查表3-8得h1=339.8KJ/kg，h2=271.9KJ/kg 6.包装材料的重量系数 查表3-9，B=0.

25、25 7.包装材料的比热 查表3-10，CB=1.47KJ/kg 16 8.货物的呼吸热量 查表3-11，q1=109.4W/t，q2=19W/t 9.将各值代入公式，该冷库货物的热量 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 = 36644w= 36.64 kw 第二节 库房热量的计算 三、通风换气热量计算 在冷却物冷藏间内,水果、蔬菜、鲜蛋等食品需要”有氧呼吸”,换新鲜空气，可消除食品放出的各种异味和供给食品呼

26、吸之用。在生产车间，为了满足操作员呼吸需要，也要补充新鲜空气。这样，由室外空气带入库内的热量就构成冷间通风换气的热量，其计算公式为： Q3=Q3a+Q3b 式中： Q3通风换气热量(W)； Q3a冷间换气热量(W)； Q3b操作人员需要的新鲜空气热量(W)； 1/3.61KJ/h换算成W的数值； hw室外空气的含热量，见表； 17 hn室内空气的含热量，见表； n每日换气次数，一般可取23次； N冷藏间内净容积m3； N冷藏间内空气密度，见表； 24每日小时数； 30每个操作人员每小时需要的新鲜空气量； nr操作人员数量。 计算时应注意： 1通风换气热量只适用于贮存有呼吸的食品的冷藏间。 2操

27、作人员长期停留的冷间，如加工间、包装间等，应计算操作人员需要新鲜空气的热量Q3b，其余冷间可不计。 3.计算室外空气的含热量时，应按夏季通风室外计算温度及夏季通风室外计算相对湿度取值。计算室内空气的含热量时，应按冷间设计温度和相对湿度取值。 4.操作人员数，可按冷间内公称容积250m3增加1人。 例题3 已知天津某一蔬菜冷库的一间冷却物冷藏间，贮藏黄瓜，tn =5，fn=80%，冷间的净容积为864m3，冷间无操作人员长时间工作，试计算该冷间通风换气的热量为多少？ 解 根据题意， 1、根据冷库所在地区气象参数tw=30，fw=63%。 18 2、由室外参数tw=30，fw=63%和室内参数tn

28、=5，fn=80%，查表3-13得hw=73.19KJ/kg，hn=15.826KJ/kg。 3、换气次数n取2.5次。 4、根据tn=5，查表3-14得：rn=1.27kg/m3。 5、将各值代入公式，该冷间通风换气热量 Q3=1(73.19-15.826)2.58641.2 3.624 =1821.3 第二节 库房热量的计算 四、电机运转热量计算 库房内有些设备如冷风机和通风机等需用电动机拖动，电动机的能量将变成热量，构成库房电动机运转热量。在计算这项热量时，冷却设备所用电动机功率是未知的，必须先假设电动机功率值，假设时可参照同类冷库或通过估算方法确定。当冷却设备基本定型后，再根据冷却设备

29、配备电动机功率进行计算，其计算公式为： Q4=1000P 式中： Q4电动机运转热量； zr 10001kW换算成W数值； P电动机额定功率； z热转化系数，电动机在冷间内时应取1，电动机在冷间外时应取0.75； 19 r电动机运转时间系数。对冷风机配用的电动机取1，对冷间内其他设备配用的电动机可按实用情况取值，一般可按每昼夜操作8小时计，r=824=0.33。 电动机运转热量Q4汇总表 库号 五、操作热量计算 库房操作热量是由库内电灯照明热量，食品及操作人员的进、出库门，外界侵入热量及操作人员在库内操作，散发的热量几部分构成的。 计算式为： Q5=Q5a+Q5b+Q5c=qdF+冷间名称 Q

30、4(w) 1Vn(hW-hn)Mrn3+nrqr 3.62424 式中： Q5操作热量； Q5a照明热量； Q5b开门热量； 20 Q5c操作人员热量； ； F冷间地板面积1/3.61KJ/h换算成W的数值； ； V冷间内公称容积n每日开门换气次数，见图3-4； ，见表3-13； hn、hW冷间内、外空气的含热量M空气幕修正系数如设有空气幕时，则取0.5，不设空气幕时，则取1； rn冷紧空气密度，见表；3/24每日操作时间系数，按每日操作3小时计； 计算时应注意以下几点： 1、计算Q5B时，当每间的冷藏门超过两樘门时，应按两樘门的开门热量计算。 2、冻结间不计算Q5这项热量。 操作热量汇总表

31、例题 4计算本章例题3冷却物冷藏间操作热量。冷间设有空气幕。 解 根据公式 Q5=Q5a+Q5b+Q5c=qdF+1Vn(hW-hn)Mrn3+nrqr 3.624241每平方米地板面积照明热量 21 冷藏间取qd=2.0 W/m2 2冷间地板面积 由例3中得知 F=1612=192 mhn=15.826KJ/kg， 2，hW=73.19KJ/kg，rn=1.27 kg/ m3 3每日开门换气次数 V=864m3，查图3-4，得n=2.0 4操作人员数及每个操作人员产生的热量 根据题意，冷间设有空气幕，M=0.5，操作人员nr取4人，qr=280 W/人。 将各值代入公式，该冷间操作热量 Q5

32、=2.019218642.0(73.19-15.826)0.51.273+4280 3.62424=384+728.52+140=1252.52 k W 第三节 系统负荷计算 五部分热量的最大值通常不是同时出现的，如围护结构传入热量Q1和通风换气热量Q3与库外空气的温、湿度有关，它随着季节、昼夜变化而变化；而货物热量Q2则与货物进入量、季节等有直接关系；电动机运转热量Q4和操作热量Q5却与操作管理的是否合理有关。因此，在计算库房的五项热量的基础上，要根据具体情况，对各项热量进行区分和汇总，合理的计算出冷间冷却设备负荷和系统机械负荷，为选择制冷压缩机、辅助设备和冷却设备提供可靠依据。 22 一、

33、冷间冷却设备负荷计算 冷间冷却设备负荷的计算是为各冷间冷却设备选型提供依据。由于食品在冷加工过程中放出的热量是随时间变化的，需要对货物热量各冷间冷却设备的配置是根据冷间冷却设备负荷计算结Q2加以修正。果确定的，所以在计算时应按每个冷间逐间进行计算。 冷间冷却设备符合计算公式为： Qq=Q1+PQ2+Q3+Q4+Q5 式中： Qq冷间冷却设备负荷； ； Q1围护结构传热量Q2货物热量； Q3通风换气热量； ； Q4电动机运转热量Q5操作热量； P负荷系数。 冷却间和冻结间的负荷系数P应取1.3，其它冷间取1。对冷却物冷藏间，当入库货物未经冷却时，初试阶段有冷却负荷，因进货量仅为贮藏吨位的8%，故

34、P仍取1。 公式为冷间冷却设备负荷通用计算公式，由于各冷间作用不同，计算内容也有所不同，如冻结间就不计算操作的热量，冻结物23 冷藏间又不计算通风换气热量，各冷间冷却设备负荷的组成，可归纳成表。 二、冷间系统负荷计算 系统机械负荷不同于冷间冷却设备负荷，因为冷间冷却设备负荷是按最不利生产条件计算的，而在实际生产中，各种最不利的因素往往又不是同时出现的，如Q1的最大值出现在夏季，而Q2的最大值按食品冷加工品种不同，出现在春季、秋季或夏季。因此，计算系统机械负荷，应对各种热量加以修正，既要满足冷库全年生产的要求，又要充分考虑冷库常年经营费用，为整个系统选择制冷压缩机和辅助设备提供可靠的理论依据。

35、不同蒸发温度的系统机械负荷的计算应分别进行；其计算可将相同蒸发温度的所有冷间对应的各项热量相加，并加以修正，计算公式为： Qj=(n1Q1+n2Q2+n3Q3+n4Q4+n5Q5)R 式中： Qj机械负荷； n1围护结构传热量的季节修正系数； n2 物热量的机械负荷折减系数； n3 期换气系数； n4 间用的电动机同期运转系数； n5 间同期操作系数； 24 R 冷装置和管道等冷损耗补偿系数，一般直接冷却系统取1.07，间接冷却系统取1.12。 公式中各种修正系数取值： 1、围护结构传热量的季节修正系数n1，一般应根据生产旺季出现的月份，按表3-16规定采用。当全年生产无明显淡旺季区别时，应取

36、1。 2、货物热量的机械负荷折减系数n2，应根据冷间的性质确定，冷加工间和其它冷间应取1。 3、同期换气系数n3，一般取0.51.0，根据同时最大换气量与全库每日总换气量的比数，大时取大值。 4、冷间用的电动机同期运转系数n4，冷却间、冻结间中的冷风机，取值为1，其它冷间按表3-17取值。 5、冷间同期操作系数n5， 第三章 制冷机器设备的选型计算 计算出制冷系统的冷却设备负荷和机械负荷并根据需要选出制冷压缩机、冷凝器、冷却设备、节流阀以及 必要的辅助设备(中间冷却器、高压贮液器、油氨分离器、气液分离器、低压循环桶等), 是本章要讨论的主要问题。 第一节 制冷活塞式压缩机的选型计 制冷压缩机的

37、选择是否合理,对于制冷 装置的建造费用、运行的25 经济性以及运行调节的灵活性都有很大的影响。因此,必须科学合理的确定制冷压缩机的容量和数量。 一、制冷压缩机选型的一般原则 1、压缩机选型应满足冷库生产旺季高峰冷负荷的要求，应根据各蒸发温度的机器负荷分别选定,以满足冷库各种不同蒸发温度的机械负荷的要求。 2、单机容量和台数的确定。应按利于节能的原则来选用。压缩机用机总台数不宜少于2台，便于能量调节和使用；否则相反。对于生活服务性小冷库, 也可选用1台。 3、不同的蒸发系统配备的压缩机,应考虑各系统之间的相互替代, 尽可能采用相同系列的压缩机,便于控制、管理及零配件互换。 4、压缩机带有能量调节

38、装置的,可以对单机制冷量作较大幅度的调节。 5、 选用活塞式氨压缩机时,当冷凝压力与蒸发压力之比大于8时, 应采用双级压缩形式。当冷凝压力与蒸发压力之比小于或等于8时, 应采用单级压缩形式。 6、制冷压缩机的工作条件,不得超过制造厂家规定的压缩机使用条件。 二、制冷压缩机的选型计算 1、确定工作参数 蒸发温度 26 一般采用比载冷剂温度低5,比冷间温度低10。目前,为减少干耗,有降低温差的趋势。 冷凝温度 冷凝温度主要取决于冷凝器的型式、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。 立式、卧式、淋浇式和组合式冷凝器的冷凝温度较冷却水出水温度高46; 中间冷却温度 中间冷却温度

39、是由中间压力所决定的。 吸气温度 吸气温度高低随冷却设备至压缩机吸入管道的长短和环境温度的高低以及蒸发温度的高低而不同，其影响压缩机排气温度的高低。 过冷温度 制冷剂过冷对于提高系统的单位制冷量有重要意义。中间冷却器蛇形管出液温度比中间冷却温度高5 -7。 排气温度 压缩机排气温度的高低直接影响压缩机的工作条件和系统运行效率。压力比越 大,吸气过热度越大,则排气温度就越高。排气温度还与压缩机的性能和操作有关,且与运行工况的变化有直接关系。 通常氨压缩机排气温度应 150, 正常运行时一般在100- 130之间。 27 2、活塞式压缩机选型计算的一般步骤是: 汇总各蒸发系统的机械负荷。 确定工作

40、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计算出所需的理论输气量。 根据压缩机厂家提供的技术参数和性能,结合选机原则,最后确定压缩机的型号、 台数 下面介绍压缩机选型计算的具体方法。 A、单级压缩机的选型计算 1) 依据压缩机的理论输气量选型 a、单级活塞式压缩机制冷循环在压烙图上的表示。 b、利用压缩机理论输气量公式 选配压缩机时,压缩机制冷量应和计算所得的 机械负荷j相匹配 V = 3.6j2 /= 3.6j / qr c、求得理论输气量后,从产品样本选取压缩机的型号和台数。 2）根据压缩机的标准工况下制冷量选型 压缩机的制冷量随工况的变化而不同,步骤为： 将已知设

41、计工况下的机器负荷换算为标准工况下的机器负荷, 根据标准工况下的机器负荷，从产品样本中选择合适的压缩机型号并确定台数。 根据压缩机在不同工况下工作时,其理论排气量Vp等于定值的条28 件,有 c标 = (q标 c标qr标 / qqr ) j (4-2 ) 式中: 一 压缩机在标准工况下的制冷量(W) ;j一压缩机在设计工况下的机器负荷(W); qr标、qr一分别为标准工况下与设计工况下的氨单位容积制冷量(K)/m3) ,见表 q标、q分别为在标准工况下和设计工况下压缩机的输气系数,见表。 需要说明，常用的压缩机输气系数值一般按制造厂给定值选用。 例1已知某氨制冷系统,蒸发温度为- 10C,冷凝

42、温度为35C,机械负荷j =300000 W,试对制冷压缩机进行选型计算。 解(1)理论输气量法 1)确定设计工况下的qr和A值。根据蒸发 且度tz = - 10C,冷凝温度t1 = 35C,查表4-3和图4-4分别得 qr = 2588.2kJ/m3, = 0.75。 2)将已知数据代入式(4-1 ) ,得 v=3.6j/ qr = 3.6 300000 / (0.75 2588.2) m3/h = 556.37 m3 /h 3)确定压缩机的型号和台数。由表4-7查出, 一台4AVl2.5型制冷压缩机的理论输气量为 283.00 m3 /h, 结合选机原则,选两台29 4AVl2.5型制冷

43、压缩机可满足需要,即 v = 2 283.00 m3 /h = 566 m3 /h 第一节 制冷活塞式压缩机的选型计 .双级压缩机的选型计算 一、配组双级压缩机的选型计算 配组双级压缩机的选型计算原则：以中间冷却温度作为低压级的冷凝温度,对低压级制冷压缩机进行选型计算, 实际上是采用了单级压缩机的选型计算过程；低压级压缩机确定后再根据高、低压机的理论输气量之比,确定高压级压缩机。其步骤为: 1)确定高、低压机理论输气量之比。目前我国通常采用的 = 0.5 - 0.33 (即1/2 1/3)； 2）根据tz 、tl和,查图4-2确定中间冷却温度tzj； 3)根据中间冷却温度,确定过冷温度,一般采

44、用比中间冷却温度高3 - 5C; 4)根据蒸发温度和中间冷却温度, 查表4- 9确定低压级压缩机的输气系数,或根据产品样本 确定。 5)根据蒸发温度和过冷温度, 查表4 - 10确定低压级压缩机单位容积制冷量； 6)计算出低压级压缩机所需的理论输气量； 7)根据计算出的低压级压缩机理论输气量和压缩机的选型原则,30 从单级压缩机产品 样本中确定低压级压缩机的型号和台数; 8)根据选定的高低压机理论输气量之比= Vg / Vd， 确定高压级压缩机的理论输气量,再从制冷压缩机的产品样本中确定高压级压缩机的型号 和台数。 氟利昂双级压缩制冷系统压缩机的选型也可参照氨压缩机的选型方法。 例4-2氨制冷

45、系统蒸发温度tz tz = - 33C,冷凝温度tl t1 = 30C, 采用配组双级压缩,取 = 1/3,机械负荷。j=90000W,试进行压缩机选型。 解1)根据 tz = - 33C, t1 = 30C和 = 1/3,查图4-2得中间冷却温度与= - 3.4C。2)根据中间冷却温度,确定过冷温度tg = (- 3.4+4) C =0.6C; 3)根据蒸发温度 tz = - 33C和中间冷却温度tzj= -3.4C,查表4 - 9得低压级压缩机 的输气系数 =0.77; 4)根据蒸发温度 tz = - 33C和过冷温度tg = 0.6C,查表4 - 10得低压级压缩机单位容 积制冷量qr = 1011kJ/m3 ; 5)计算低压级压缩机的理论输气量: Vd = 3.6j / qr = (3.690000 / 0.771011) = 416.2 m3 /h 6)选择低压级压缩机。根据计算出的低压级压缩机理论输气量,31 从压缩机产品样本 中选出6AW-12.5压缩机一台作为低压级压缩机,其理论输气量Vd = 424. 5 m3 /h,可满足要