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1、第五节 冷库制冷自控部分方案介绍（补充）,压缩机安全保护回路必须采用。制冷装置自动控制分为局部自控，如：氨泵自控回路、中冷自控回路、压缩机安全保护回路、库温自动巡检遥测回路等已十分成熟。一、库房回路自控方案控制参数：温度、湿度、融霜控制。,库温到达上限,回汽电磁阀开,供液电磁阀开,库温到达下限,供液电磁阀关,延时,回汽电磁阀关,融霜回路自控,问题：冷间可以不设置回汽自控阀门吗？回汽阀为什么要采取比供液阀延迟关闭？考虑到回汽阀全开时有压力损失14KPa,蒸发温度越低，会使制冷机吸入压力产生温降23，致使系统的产冷量下降较多，可选用常开式电磁汽用阀门，压力损失较少。当控温要求不严格时，也可取消回汽
2、电磁阀，使系统减少了自控元件，系统更加可靠，投资又省。这种方案国内较多的采用。,讨论：对回汽不设自控电磁主阀能有什么问题出现？,电磁阀正常使用是阀前压力应小于阀后压力，当阀前压力大于阀后的压力会使电磁阀自行打开，产生误动作。全自动融霜回路应增加相关的阀件,冻结间降温自控回路为什么要采取温度和时间两者双控制？,二、氨泵系统超倍供液系统的能耗分析,供液液位自动控制分析：循环桶内液位约在桶体的30%处，有浮球液位控制器检测控制供液电磁阀的开、关。当液位由正常液位下降6cm后，电磁阀开；液位升至上限时，电磁阀则关闭。,液位下降速度为:dh/dt=Gzf+xGzf/(1-x),压缩机吸入量=G吸入,氨液
3、比重；F桶体截面,供液电磁阀关闭的时间长短 t 关=h F/G吸入 h=6cm=0.06m 供液电磁阀开启时，液位升高的速度dh/dt=（G打开-G吸入）/F G打开：表示电磁阀供液量供液电磁阀供液时间 t开=dhF/（G打开-G 吸入）当G打开=G吸入 供液电磁阀常开；当G打开=2G吸入 供液电磁阀开=关的时间电磁阀后面设有节流阀可以起到调节流量的作用，控制电磁阀的开和关。一般调整在20分钟一个开关周期，防止电磁阀的频繁启动。,P42页,三、氨泵的自动控制及流量旁通对传热的影响,氨泵按照最大负荷选用，实际负荷又是变化的，当大部分用冷的地方关闭了供液阀后，泵的供液压力过高，使蒸发温度上升，降温
4、更慢。此时应使氨液旁通，多余的氨液回到循环桶去。自动旁通阀调整动作压差为0.240.2Mpa）。氨泵保护的控制齿轮氨泵：输液量不变，设计上对阻力估计不足，也能满足需要的输液量。抗气蚀能力比离心泵好，要求氨液纯净，不带杂质。泵本身带有安全阀，调节压力为额定排出压力的150%，齿轮泵出口应加设止回阀，防止液体倒流。离心泵（屏蔽泵）用氨液进行冷却电机和轴承，泵不能断液，泵本身不带自动保护装置，必须设压差控制器（CWK-11)用于泵的进出口压差检测，当气蚀时，泵得出液量迅速下降，压差低于某一调定值时，报警，15s后停泵，压差控制器调定值（5060KPa).液泵运行使制冷系统增加了能耗，对屏蔽泵取液泵所
5、配的电机功率作为余热负荷，计入到系统的冷负荷总值中。（P35中内容仅作为参考）,第二章 制冷负荷计算,制冷负荷正确计算以后，才能恰当地选用、设计配备制冷主机、辅机，蒸发器等一系列的制冷设备。计算冷负荷要有基础资料和设计参数，求的不利情况下的用冷（冷间）耗冷量（冷负荷），为冷间设计制冷设备提供依据，对各冷间耗冷进行汇总又可以提供整个制冷装置的制冷负荷和压缩机负荷。第一节 计算参数,一、基础资料室外计算温度采用当地历年平均每年不保证五天的日平均温度“夏季空气调节日平均温度”.（济南tw=32，P66页）冷间邻室计算温度的确定：对于冻结间、冷却间按照 10、+10计算，其他冷间按其使用温度计算。,第
6、一节 计算参数,一、基础资料3.计算通风换气时室外计算温度的确定：采用每年最热月14点的月平均温度的历年平均值“夏季通风温度”。（济南 t=31）4.室外计算相对湿度：用于计算冷间围护结构最小总传热组时使用，采用“最热月的月平均相对湿度”“室外计算相对湿度%”.(济南=73%，历年最热月的相对湿度)用于计算开门热量和通风换气热时，室外计算相对湿度采用“夏季通风室外计算相对湿度”。(济南=56%，历年最热月14时的月平均相对湿度的平均值。)5.用于计算循环冷却水使用的湿球温度采用夏季室外平均每年不保证50小时的湿球温度。（济南ts=26.8）,库房热量的计算,(一)库房热量有五部分组成：1.围护
7、结构传入热Q12.冷间进入的货物热Q23.通风换气热Q34.电机运行热Q45.操作人员热Q5（二）货物进出货时的温度计算：1.未经冷却的屠宰的鲜肉按+35 计；从外库调入的冻结物品温度按-8-10 计；鲜蛋、果蔬进货温度按当地食品进库旺季的月平均温度，或按（Pg64）表2-3-2“生产旺季的温度修正系数”进行修正。2.机制冰按 0 计算，进入冰库贮存。3.肉类从冷却间出库时按+4 计；肉、鱼经冻结后的出库温度15 计；冷却物冷藏间按 0 出库温度计；冻结物冷藏间按-18 计。,（三）货物冷加工所需要的时间计算,冷却间 肉 室温 2 出货温度+4 冷间加工时间20h/10h 冻结间 肉 室温 2
8、3 出货温度 15 冷间加工时间20h/10h 鱼 室温 23 出货温度 15 冷间加工时间12h/8h 禽、兔 室温-23 出货温度 15 冷间加工时间20h/10h 冷却物冷藏间果、蔬 室温 0 出货温度0 冷间加工时间24h72h 冻结物冷藏间 室温 18 出货温度-18 冷间加工时间24h48h 冰库 室温 4 出货温度-4 冷间加工时间24h,第二节 冷间各项冷负荷的确定,库房耗冷量：即单位时间内必须从库房内取走的热量，也称为库房冷负荷，它有五部分组成。1.Q1 围护结构耗冷量2.Q2 货物放热量3.Q3 通风换气耗冷量4.Q4 电机运转热当量5.Q5 操作管理耗冷量一、库房围护结构
9、传入热 Q1 Q1=K A a(tw-tn)=1/R0 A a(tw-tn)a：围护结构温度差修正系数，考虑到太阳辐射影响对不同的部位，对于室外气温 tw 具有不同的修正。使得围护结构的传热计算方便和简化。（P51页）R0；围护结构的总传热阻 R0=Rn+Ni=1 Ri+Rw,二、货物热量Q2（货物热量有四项内容）,1.Q2a 食品放热量2.Q2b 食品包装材料，如筐、箱、盒等。3.Q2c 食品冷加工过程中呼吸热(鲜活食品由高温降到低温时间段这一过 程 发生的呼吸热）4.Q2d 食品冷藏过程中的呼吸热如在冻结生产过程中有加水作业时，应将加水量计入Q2a中。Q2=Q2a+Q2b+Q2c+Q2d=
10、1/3.6 G(h1-h2)/T+GB(t1-t2)Cb/T+G(q1+q2)/2+(Gn-G)q2=1/3.6 T G(h1-h2)/+GB(t1-t2)Cb+G(q1+q2)/2+(Gn-G)q2 G:冷间每日的进货量(Kg);（按设计冷加工能力计，果蔬类应不大于每间总冷藏吨位的8%；鲜蛋类应不大于每间总冷藏吨位的5%）T:冷却或冻结一次的时间（h）;h1、h2:分别是食品加工进货及出货时具有的热焓值（Kj/Kg）(p55)。q1、q2:鲜活食品冷却初始温度的呼吸热及冷却结束时的呼吸热(W/t)（P58）.B:包装材料的重量系数,冷间贮藏吨位 G 的计算,G=V/1000 V=A H A：
11、冷间净面积m2(相同温度的房间可合并计算V,对冷间容积系数进行查表取值（表2-1-3 P49页）。：食品的计算密度（kg/m3）（表2-1-4 P49页）。,三、通风换气热 Q3,对于果蔬类食品储存时间稍常，库内的CO2 过多，影响到正常生理活动而产生病害。因此，定期要进行通风换气。（Q3a）对于在低温车间（加工车间、包装间）工作人员要进行呼吸，同样要进行通风换气。(Q3b)通风换气这部分冷负荷同样由冷间内的制冷设备负担，称为通风换气热 Q3。Q3=Q3a+Q3b=,n:冷间换气次数（23次/日）V：冷间内容积m3 nr:操作人员数30：指每一操作人员需要的新鲜空气量m3/h。,四、电机运转热
12、 Q4,冷间内的风机运转消耗了电能转换成为热量，由冷间的制冷设备承担，冷间中的这部分电机热 计算公式：Q4=1000 N:热转化系数，电机在冷间内取1；电机在冷间外取0.75。:电机运转时间系数。（p61）,五、操作管理冷负荷Q5（p61),操作管理冷负荷Q5，包括：冷间照明冷负荷Q5a；出入冷间开门冷负荷Q5b；操作人员耗冷量Q5c.Q5=Q5a+Q5b+Q5c=,qd:冷间单位面积照明热量指标（w/m2）V:冷间容积（m3）n:每日开门换气次数，见图22-3M:空气幕修正系数nr:操作人员数qr；操作人员的发热量（W/人）.3/24：表示每日工作3h.,第三节 冷却设备负荷与机械负荷计算,
13、冷却设备负荷 QZ 即 冷间蒸发器所担负的负荷。每冷间都需要单独设有蒸发器。所以，蒸发器负荷应以各冷间为单位，逐间进行计算。QZ=Q1+PQ2+Q3+Q4+Q5 P:加工负荷系数，考虑食品放热的不均衡性，对冷却间、冻结间P=1.3；其他冷间P=1。计算得出 QZ 作为配置冷间 蒸 发 器 大小的依据。机械负荷 Qj 是特指某一蒸发系统（又称蒸发温度回路）所产生的制冷机的负荷。Qj=n1Q1+n2Q2+n3Q3+n4Q4+n5Q5R n1:围护结构传热季节修正系数（表216）n2:货物热量的机械负荷折减系数，与冷间的间数有关。n3:同期换气系数 n4:电机同期运转系数 n5:同期操作系数（P10
14、1）R:为管道和设备的冷量损耗补偿系数,思考题-6,1.为什么要对冷间设备负荷中的 Q2项进行修正？2.为什么要对制冷机器负荷分蒸发回路单独进行计算？3.为什么冷间设备负荷比制冷机器负荷计算的大？,三、制冷负荷的估算,制冷负荷的估算常用于项目建设的初步设计或对于项目的筹划、咨询便于快速做出概算，并对项目的占地、用水量、用电量等作出相应的估计，用于可行性的研究或方案的评估等。表2-4-1 2-4-4 的数据可以进行参考。,第三章 制冷机器和设备的选择计算,制冷设备的选型将以工程中的实际做法进行介绍，对于制冷机、制冷辅助设备的台数和型号进行选择和匹配，确保制冷装置的运行安全、经济、可靠正常运行。第
15、一节 制冷压缩机的选型计算（P70）制冷压缩机是制冷装置的心脏，能否正确选型关系到一次投资和运转费用的多少，同时也关系到生产操作的方便性。,一、氨压缩机的选型原则 1.压缩机的制冷量 应按照不同的蒸发温度回路（系统）分别选用制冷压缩机，使每台制冷机分别负责一种蒸发温度系统，不设置备用机（可考虑不同系统的制冷压缩机互为备用）。2.型式 压缩机的型式不宜超过两种系列，尽可能采用同一系列的制冷压缩机3.台数 制冷机的台数应适应于系统负荷变化的需要，台数太多，操作不方便，制冷机的效率低；台数过少，系统简化，但对于低负荷时出现大马拉小车的情况，使得制冷机的效率低下。,4.压缩级数 Pk/Pz 8 应采双
16、机压缩。5.电动机匹配 对于制冷压缩机工作工况是变化的情况，应按照轴功率最大需要选配电动机，如：配组式的双级压缩机，在环境温度低时，高压级、低压级制冷机都可在（PkPz）同一工况下作单级制冷运行。但配组式的双级压缩系统中作为高压级运行的压缩机应按照空调工况进行配置，防止电机功率不足。6.选用制冷机时要注意工作条件不应超过制造厂规定的使用条件。,思考题-7,制冷机以满足系统负荷为准，不设备用机。如果制冷系统是两个蒸发系统所组成，负荷均不大，如何选用制冷机，每个回路选两台？还是整个系统选用一台或两台还是三台？（考虑有两种情况，一种均是单级运行；一种是双机运行。）2.为什么对配组式的双机压缩机高压机
17、按照空调工况配备电动机？3.为什么低温工况使用的压缩机不能用于空调工况？反之，是否可以，有什么问题吗？,二、几个主要计算参数的确定(P70),1.蒸发温度 tz 的确定；一般蒸发器蒸发温度比库温低10；采用间接冷却时蒸发温度比液体载冷剂低5，如制冰生产的制冰池内盐水温度-10，蒸发器蒸发温度是-15。2.冷凝温度 tl 确定：冷凝器采用循环水冷却，进入冷凝器的冷却水等于冷却塔的出水温度。冷却塔的出水温度，应当比当地夏季室外平均每年不保证50h的湿球温度，高出 35。t出水-t湿球温=35（称为冷却幅高，见P71倒第6行）注：冷却幅高取得越大，冷却塔的处理后的出水温度就越高，同一冷却塔处理的水量
18、就能加大。为了降低冷凝温度，一般取冷却幅高t=3 较好。,冷却塔进水即为冷凝器的出水温度。t 进水=ts2冷却塔出水即为冷凝器的进水温度。t 出水=ts1冷凝器温升也就是冷却塔处理水的温降，其值应相同。t塔进水 t塔出水=t s2 t s1=t,1.对于立式冷凝器，冷凝温度 tl：（P89表3-3-1）tl=ts2+(46)=27+2+（46）=（3638）济南 2.对于卧式冷凝器，冷凝温度 tl：tl=ts2+(46)=27+(+4)+（46）=38 40 济南,立式、卧式冷凝器的冷凝温度，可按照冷凝器的冷却出水温度+（tm=46）进行确定。,3.对于蒸发式冷凝器，冷凝温度tl：tl=t湿球
19、温度+(510)=27+8=35济南 4.对于风冷式冷凝器，冷凝温度tl：tl=t干球温度+(10 15）=34.8+（10 15）=45 50 济南*,3.制冷压缩机吸气温度tx的确定,压缩机的吸气温度与供液形式、回汽管的长度、管道的隔热均有关系。循环桶回汽，吸气管很短，过热度很小；重力式供液当回气管较长，会有较大的过热。压缩机的允许吸气温度值见表31-3,（P72页）4.过冷温度tg 的确定（P98到第一行）过冷温度 tg是指通过中间冷却器的蛇形盘管内高压氨液，过冷后的出液温度，tg 取比中冷器中间温度高 57。,5.名义工况及名义制冷量（P73）,为了衡量压缩机的工作性能，技术优劣，规定
20、某一个工况条件下制冷机的产冷量称为该制冷机的名义产冷量；这个工况条件又称为名义工况。通常制冷机制造厂在产品铭牌上注明了规定的名义工况有：“空调工况”+5/30、“标准工况”-15/30、“低温工况”-23/35、“单机双级制冷机专用工况条件”-40/35,制冷机在实际工况条件下的制冷量Q0 换算到标准工况条件对应的制冷量 Q标准,式中：V排量=Q0/(qv)是在实际工况条件下的制冷量 Q0，换算出所需要的制冷机的理论排汽量V排量。用V排量 乘以标准工况下的输汽系数 表、单位容积制冷量qv标 得到了对应的 Q标。,三、压缩机选型计算,1.单机活塞式压缩机选型计算，有两种方法。(P74)方法1：由
21、实际工况条件和所计算出的机械负荷Qj值，求所需要的制冷机的排气量Vp,再由Vp去选择合适排量的压缩机，最后再校核实际的产冷量Q0和所需的电机功率。q0=h1 h4 G=Qj/q0（Kg/S）,制冷机排气量 Vp=G v2/(m3/s)=0.940.085(Pk/Pz)1/1.28 1 查相关制冷压缩机的产品目录，选择合适的机型，使压缩 机的输气量Vp Vp计算 校核，实际的制冷量 Qc=Gcq0 Qj,电机功率校核（P75）,1.理论功率 Nl=Gc(h2h1)2.指示功率 Nzs=Gc(h2h1)/s 指示效率s=Tz/Tl=b tz b:系数，tz：蒸发温度 3.摩擦功率 Nm=Vp Pm
22、 摩擦压力 Pm=5080KPa4.压缩机有效功率Ny=(Nzs+Nm)5.压缩机电机轴功率Nz=Ny/c 驱（传）动效率c，直联c取16.选配压缩机的电机功率 N=(1.11.15)N z,方法二：把制冷机的实际需要的制冷量Q0换算至该制冷机的标准工况下的制冷量Q标，进行选型计算。（不常使用）,2.配组双级活塞式制冷压缩机选型计算 P76,确定中间压力和中间温度，对于双机制冷循环的经济性和制冷量有直接影响，因此合理确定中间压力十分重要。(事实上就是要对中间温度的压力值确定，目的是求出制冷机的低、高压级的输汽系数)确定中间压力的原则是：1.使循环制冷系数最大。2.使制冷机容量最小，即高压机与低
23、压机理论吸气量之和最小。,设计、制造双级制冷压缩机通常是按照制冷循环的制冷系数最大，求得中间压力和对应的高压、低压级理论容积比=Vg/Vd,此时的中间压力称为最佳中间压力，其容积比称为最佳容积比。理论上，在流量相同的情况下，高、低压级压力比相同时，压缩机消耗的功最少，即：Pzj=(PlPz)0.5 但实际上高、低压级的循环流量是不相同的，上式用于双级制冷循环存在偏差。由拉塞公式确定最佳中间温度：tzj=0.4tl+0.6tz+3也可以较好地用于最佳中间压力的确定。,按照制冷系数最大原则来确定中间压力Pzj和中间温度tzj,例：冻结间冷负荷Q0=12000（kcal/h）,tl=+40;tz=4
24、0;（th=-25）中冷器的蛇管出液温度比中冷器温度高3。由：对应的中间温度 tzj=-6.5,取-6.5附近几个tzj（-2；-4；-6；-8；-10）进行计算，求：=？,由上表可知，运行经济性最好（max=2.4），tzj=2,按照 tzj=2,就可以对 Vpd,Vpg进行计算：Vpd=Q0V1/q0d Vpg=GgV3/g最佳=Vpg/Vpd=0.28制冷机的设计制造是有系列的，高低压配比难以制造出（0.28）这一任意值。工程上采用按照最佳中间压力（温度），计算出最佳后，使实际选定的高、低压气缸排量比()尽可能接近于最佳，即：实际 最佳。,例：冷凝温度tl=+35,Pl=13.765Kg
25、/cm2 蒸发温度tz=-40,Pz=0.7318Kg/cm2 Q0=100000 Kcal/h求：双级压缩机的高压机、低压级的型号及电机功率。解:1.由拉塞公式：tzj=0.4tl+0.6tz+3=0.435+0.6(40)+3=7 Gd=Qj/(i1 i7)Vdp=Gdv1/d 选择低压级的型号及台数，得到 V实际低压级排量。由 Vgp=Ggv3 g 确定出高压机的型号及 台数 V实际高压级排量,实际=Vgp实际/Vdp实际 此时，中间温度不同于拉塞公式得出的tzj,中间温度实际是多少？（如要确定中间温度，则要进行试算后才能确定。）,2.假定中间温度 tzj,=tzj-5=-7-5=-12
26、 pzj,=2.732Kg/cm2 tzj,=tzj+5=-7+5=-2 pzj,=2.732Kg/cm2 3.假定中间温度tzj,、tzj,下，求出d,g的值。,4.计算tzj，=-12 时，高、低压气缸输气量比=0.4。Vg=283m3/h,Vd=703m3/h5.计算tzj=-2 时，高、低压气缸输气量比=022。Vg=182m3/h,Vd=818m3/h,5.作坐标图,最佳中间温度tzj=-7时，由坐标图示=0.313 低压缸输气量在 703818m3/h 之间。7.选择二台6AW12.5型压缩机,一台4AV12.5型压缩机Vpd=2425m3/h=850m3/h Vgp=283m3/
27、h。=0.333，tzj=-8.3,8.对选定的制冷机进行制冷量的校核（tzj=8.3）。,9.低压级电机功率计算：低压级每台氨工质循环量Gd=Vdpd/v1=4250.756/1.635=196.5Kg/h理论功率;N=GdAld/860=12.1KW 指示 效率：zs=Tz/Tl+btz=0.84,指示功率Nzs=N/zs=12.1/0.84=14.4KW.摩擦功率 Nm=PmVp/3600=60425/3600=7.1KW电机轴功率：Nz=(Nzs+Nm)/q=21.5KW配用功率 N=(1.11.15)Nz=2425KW,高压级压缩机功率计算,1.高压级氨循环量Gg=VPgg/v4=2
28、830.754/0.4028=529Kg/h2.理论功率Nl=GgAlg/860=529.5(451-399)/860=32KW3.指示效率zs=Tz/Tl+btz=(273-8.3)/(273+35)+0.001(-8.3)=0.854.指示功率Nzs=Nl/zs=32/0.85=37.6KW5.摩擦功率Nm=PmVpg=60283/3600=4.72KW6.有效功率Ny=NZs+Nm=37.6+4.72=42.3KW7.电机轴功率Nz=Ny/c=42.3KW8.配用功率 N=(1.11.15)Nz=4648KW 低压级两台装机功率值 25/台2=50KW 高压级一台装机功率值 4648KW
29、.,工程上常采用查图表方式进行中间温度的计算,有=0.33；=0.50 tz=-28;-30；-35；-40中间温度tzj的值，可以直接采用。,本教材采用了tzj=0.24tl+2.054tz+0.0087tz2-(74.4+1.2tz)+A(P79 3-1-22)先采用拉塞公式（3-1-18），把最佳中间温度tzj 0确定后，由上式3-1-22得出最佳 0值。由VPd0=Qj 1/（h1-h7）d VPg0=VPd0 0 分别选用高低压制冷压缩机后，在对计算并再由（3-1-22）确定出实际中间温度tzj（p79）,3.螺杆式制冷压缩机的选型计算,螺杆式制冷压缩机理论排量 Vp（m3/h）Vp
30、=60CaLnD2 Ca:齿形系数 D:主动转子的直径（m）L:转子工作长度（m）n:主动转子的转速（r/min）螺杆压缩机所需要的理论输气量 VP=v1 Qj/(q0）m/s:压缩机输气系数（0.750.9）q0:设计工况下的单位质量工质产冷量螺杆压缩机轴功率：N=Vp(h3-h2)/v1(3-2-3)螺杆压缩机产冷量及装机功率也可采用查产品样本的方法确定。,冷库技术期中测验题（先抄题后答题）1.为什么要对冷间设备负荷中的 Q2项进行修正？（20分）2.什么叫重力供液？重力供液有缺点有哪些？（20分）3.为什么低温工况使用的压缩机不能用于空调工 况？反之是否可以，有什么问题吗？（20分）4.回气桶既机房氨液分离器与库房氨液分离器作 用有哪些是相同的？不同点在哪？（20分）5.如何确定冷凝温度？（20分）6.选择制冷辅助设备是按计算的负荷选用，还是按照确定的制冷主机进行匹配？（可以选作）按照学生成绩确定的规定：考勤5%;作业10%;其中测验10%；期末卷面成绩75%,
