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《制冷工艺设计》
课程设计说明书
系别：
机电工程系
班级：
制冷071
姓名：
郭大虾
学号：
0712****
指导教师：
李建雄
目⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1
摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2
主要符号、位明⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3
工程概况及原始材料⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4
确定各构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6
制冷荷算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8
型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯14
制冷系统原理图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯20
总结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯22
参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯23
-1-
郑州某土建冷库制冷系统设计
摘要
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。
本次课程设计我的设计题目为郑州某地1000t土建库制冷系统，主要用于
贮藏苹果，冷藏量为1000t，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-
主要符号、单位说明
符号
名称
F
冷（热）负荷
W
K
传热系数
N
功率
w
Dp
压差
Pa
G
流量
t
温度
w
流速
e
动力粘滞系数
l
导热率
r
密度
d
直径
m
L
长度
m
g
重力加速度
C
比热
f
相对湿度
%
A
面积
h
效率
h
焓值
s
厚度
m
a
围护结构温度修正系数
u
比容
国际单位常用单位
kCal/h
w/（m2×k）kCal/（m2鬃hk）
kg/h
C
m/s
3
kg/m
o
w/（m×C）
kg/m3
m/s2
kj/kg×C
m2
kj/kg
m3/h
-3-
第一章工程概况及原始材料
一、工程概况
该工程为郑州市某1000t土建冷库的设计。
该冷库是一个小型的冷藏库，主要用于冷藏苹果，货物纸箱包装。
二、冷库的容积及尺寸
容积确定：
由题意将冷库分为两个冷藏间，均为500吨。
尺寸计算:
V1
根据公式：
GS
1000
式中G—冷库计算吨位（t）；
3
V1—冷藏间的公称体积（m）；
η—冷藏间的体积利用系数；
ρs—食品的计算密度（kg/m3）
根据《冷库设计规范》表3.0.5查得冻肉的密度为ρs=400kg/m3
根据公式（2-1）得，
冷却间V
1000500根据《冷库设计规范》表
3.0.3初步估计其η=0.5
230
3
得到V=4347m
其公称体积为：
长×宽×高=40×25×5
2号冷库与1号库相同三、库房平面图设计如下
依据以上计算及结论，画出冷库平面图，长度单位为米
-4-
建筑总平面简图
四、气象资料
郑州地区气象资料如下：
地理位置：
北纬3443',东经11939',海拔110.4m
夏季通风室外计算温度32℃
夏季空气调节日平均室外计算温度31℃
夏季室外平均每年不保证50小时湿球温度27.9℃最热月月平均室外计算相对湿度75%
夏季通风室外计算相对湿度44%
极端最低温度-17.9℃
极端最高温度44℃
最大冻土深度18cm
冬季大气压力101.325kpa
夏季大气压力99.192kpa
-5-
第二章确定各围护结构层
一、维护结构换热系数的的确定
根据《冷藏库设计》P49公式（2-1-2）
K0=0.6－0.00714·Δt千卡/米2·时·℃（此公式适用于+10~－30℃的温
度范围）
1.1冷藏间温度
设计温度0℃
室外计算温度31℃
温差△t=31℃
维护结构传热系数K=0.6-0.0714X31=0.4392W/（m2K）
二、围护结构构造及其i
i
a．地面
结构如右图所示，各层结构如下：
（1）125mm厚钢筋混凝土，导热系数＝1.547W/（mK）
（2）6mm厚一毡二油，导热系数＝0.024W/（mK）
（3）20mm砂浆，=0.93W/（mK）
（4）200mm厚聚氨脂，=0.029W/（mK））
（5）9mm二毡三油，=0.04W/（mK）
（6）100mm厚钢筋混凝土，=0.83W/（mK）
（7）架空层
i
i
0.001（125
20
200
100）0.040.0247.183
1.547
0.93
0.09
0.83
1
1
K
7.299=0.137（W/㎡·℃）
R
b.屋面
结构右图所示，各层结构如下
-6-
（1）6mmSBS防水卷材，=0.37w/（㎡*K）
（2）20mm水泥砂浆，=0.93w/（㎡*K）
（3）150mm厚钢筋混凝土，=1.543w/（㎡*K）
（4）9mm二毡三油，=0.04w/（㎡*K）
（5）20mm水泥砂浆，=0.93w/（㎡*K）
i
i
0.001（6
20
150
150
20）0.045.369
0.37
0.93
1.543
0.09
0.93
11
KR5.4644=0.183（W/㎡·℃）
c．外墙
1.结构右图所示，各层结构如下
（1）20mm水泥砂浆，
=0.93/（
㎡*K）
（2）370mm厚普通粘土砖砌墙体，
=0.81w/（㎡*K）
（3）9mm二毡三油，
=0.04w/（
㎡*K）
（4）厚聚氨酯泡沫塑料，
=0.029w/（㎡*K）
（5）20mm水泥砂浆，
=0.93/（
㎡*K）
2.根据已定的围护结构系数确定各库房外墙绝热层材料的厚度：
根据《冷库设计规范》公式4.4.2得
dR0
1
d1
d2
dn
1
aw
an
1
2
n
冷藏间总热阻R0
1
1
K0
=2.277（㎡·℃/W）
0.4392
绝热层厚度d10.029
1
0.02
0.37
0.09
0.02
2.277
0.93
0.81
0.04
0.93
23
=0.142m
取其厚度为150㎜
根据《冷库设计规范》公式
4.4.7得：
R
btg
td
R
min
tg
t1
w
-7-
式中Rmin—围护结构最小总热阻（㎡·℃/W）；
tg—围护结构高温侧的气温（℃）；
td—围护结
t1—围护结构高温侧空气的露点温度（℃）；
b－热阻的修正系数，取b=1.0。
查表知高温侧空气的露点温度为t1=27.1℃
围护结构最小总热阻：
Rmin
130
td
0.043=0.3418
（㎡·℃/W）
30
27.1
计算所的库房热阻为2.277（㎡·℃/W）大于最小热阻，所选墙体材料及厚度合
适。
1
1
西外墙传热系数K
=0.172（W/㎡·℃）
R
5.81
1
1
南外墙传热系数K
=0.172（W/㎡·℃）
R
5.81
1
1
北外墙传热系数K
5.81=0.172（W/㎡·℃）
R
-8-
第三章制冷负荷计算
冷库的制冷负荷有五大部分：
围护结构传入热Q1、货物放热量Q2、通风换
气冷负荷Q3、电机运行热当量Q4以及操作管理冷负荷Q5。
一冷藏间围护结构传热量Q1
1计算基础资料计算公式
Q1＝KFa（tw
tn），
K
1，R0
1
i
1
R0
aw
i
an
式中：
K——围护结构传热系数，单位W/（m2K）
F——围护结构传热面积，单位m2
a——围护结构两侧温差修正系数，可根据围护结构外侧环境条件，热特性指标以及库房特性查取
tw，tn——室外（内）计算温度，℃
R0——围护结构总热阻，m2K/W
aw，an——围护结构内外表面放热系数，W/（m2K）
i——围护结构各层材料厚度，m
2各冷间围护结构传热量Q1
各冷间围护结构传热量用Excel列表编入公式算出，如下表所示：
各冷间围护结构传热量Q1
冷间名称
围护结构名
长
宽（高）
面积
传热系数
温差修
温差tw-tn
围护结构冷
称
（m）
（m）
F（m2）
K（w/m2.k）
正系数a
（℃）
负荷Q1（w）
西外墙
40
5
200
0.172
1.10
32
1210.88
1号冷藏间
北外墙
25
5
125
0.172
1.10
32
756.8
-9-
南外墙
25
5
125
0.172
1.10
32
756.8
地坪
40
25
1000
0.137
0.7
32
3068.8
屋面
40
25
1000
0.83
1.10
32
6441.6
合计
11024
东外墙
40
5
200
0.172
1.10
32
1210.88
北外墙
25
5
125
0.172
1.10
32
756.8
南外墙
25
5
125
0.172
1.10
32
756.8
2号冷藏间
地坪
40
25
1000
0.137
0.7
32
3068.8
屋面
40
25
1000
0.83
1.10
32
6441.6
合计
11024
总计
22048
二、货物放热量Q2
一计算基础资料
计算公式
货物放热量Q2包括四项内容：
食品放热量Q2a，食品的包装材料和承载工具放热量
Q2b，食品冷加工过程的呼吸热Q2c以及食品冷藏过程的呼吸热Q2d。
Q2Q2aQ2bQ2cQ2d
=
1
mh1
h2
Cbt1
t2m'
''
mzm
''
3.6
t
mBb
t
t
=1
4000321.36
271.94
40000.25
1.47
13.12
mzm''
3.6
24
24
=34148.81
Ｗ
2号冷藏库与
1号相同，所以电机运行当量共计
68297.62W
三、通风换气冷负荷Q3
计算公式
33c3c
-10-
=
1
nvPnhwhn
hn
3.6
24
30nPnhw
=
1
3
5000
1.29365.565
8.457
30
1.293
20
65.565
8.457
3.6
24
=25126.3w
2号冷藏库与1号相同，所以电机运行当量共计
5052.6W
四、电机运行热当量Q4
1.计算公式
1000Pdb
式中Φ—电动机运转热流量（W）；
Pd—电动机额定功率（KW）；
—热转化系数，电动机在冷间内时取1；
b—电动机运转时间系数，对空气冷却器陪用的电动机取12．基本参数
在计算该项负荷时，因为冷风机型号尚未选定，所以也不知道其具体功率，这就需要先假设一个电动机功率，求得总耗冷量选出冷风机后在根据实际功率进行校核。
冷藏间每小间用DDJ150吊顶式冷风机7台，每台功率2.2kw
1000Pdb
=1000X2.2X1X7X1
=15400W
2号冷藏库与1号相同，所以电机运行当量共计30800W
五．操作管理冷负荷Q5
冷藏间操作热流量
操作热流量计算公式如下：
dAd
1nknkVnhwhnMn
3nrr
3.6
24
24
式中Φ—操作热流量（W）；
Φd—每平方米照明热流量，冷却间、冻结间、冷藏间和冷间内穿堂可取2.3W/㎡；
-11-
n
k—每日开门换气次数；
V
3
n—冷间内净体积（m）；
h
w—冷间外空气的比焓（kJ/kg）；
h
—冷间内空气的比焓（kJ/kg）；
n
M—空气幕效率修正系数，可取0.5；
n—冷间内空气密度（kg/m3）；
3—每日操作时间系数，按每日操作3小时计算；
24
nr—操作人员数量；
Φr—每个操作人员产生的热流量（W）冷间设计温度高于或等与-5℃
时，宜取279W；冷间设计温度低于-5℃时，宜取395W。
dAd
1nknkVnhwhnMn
3nrr
3.6
24
24
=2.3×1000﹢1/3.6
×（1×1×5000×（65.565-8.45）×0.5×1.293）
/24+3/24×20×279+697.5
=5134.1
2号冷藏库与1号相同，所以操作管理冷负荷Q5=10268.2W
六．库房冷却设备冷负荷
冷却设备负荷计算公式为：
s
1P23
4
式中s—冷间冷却设备负荷（W）；
1—围护结构热流量（W）；
Φ2—货物热流量（W）；
Φ3—电动机运转热流量（W）；
Φ4—操作热流量（W）；
P—货物热流系数。
s
1P2
3
4
=22024+1.3X68297.6+50252.6+30800+10268.2
=200KW
-12-
七．冷间机械负荷
冷间机械负荷计算式如下：
jn1
1n2
2n3
3n4
4R
式中1—围护结构热流量（W）；
Φ2—货物热流量（W）；
Φ3—电动机运转热流量（W）；
Φ4—操作热流量（W）；
n1—围护结构热流量修正系数；
n2—货物流量折减系数；
n3—冷间电动机同期运转系数;
n4—冷间同期操作系数;
R—制冷装置和管道冷耗补偿系数，直接冷却取1.07。
jn1
1n2
2n3
3n4
4R
=（22024+0.5X68297.6+50252.6X0.8+30800+0.5X10268.2）X1.07=139KW
-13-
第四章制冷机器设备的选型计算
本章主要介绍如何根据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。
一压缩机的选型计算
计算基础资料
1．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，但机器总台数不宜少于2台；
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。
2．基本参数
1．蒸发温度t0
蒸发温度t0与库温温差取10℃。
，t0＝－10℃回路为冷藏间的蒸发温度。
2．冷凝温度tk
因该系统选用的是蒸发式冷凝器，故冷凝温度tk可由下式求得：
tkts（510）C
式中：
ts——夏季室外计算湿球温度，由郑州地区气象资料可查
得ts值为27.9℃。
故tk＝27.9＋7.1＝35℃
3．吸入温度tx
由于吸入管收周围空气温度的影响，压缩机吸入气体的温度都高
-14-
于制冷剂的蒸发温度，这称为回气过热度。
由于该系统采用氨泵供液，过热度不大，取5℃，故回路的吸气温度－5℃。
4．过冷温度tg
过冷度取5℃。
5．查R717lgp-h图可知
根据t0=-10℃，tk=35℃，t吸=-5℃，t过冷=30℃，可得：
h1
=1770.96kJ/kg
v1=0.41632m3/Kg
h1
′=1789.43kJ/kg
1=0.743
h2
1982.13kJ/kg
4=662.675kJ/kg
h
h4′=662.675kJ/kg
h5=633.43kJ/kg
单位质量制冷量：
q0=h1
h
5=1770.96633.43=1137.53kJ/kg
.
根据机械负荷139KW，可查《制冷工艺设计》P47，活塞式制冷机基本参数表，可选2台型6AW10压缩机，其标准制冷量81.224KW，轴功率23.8KW。
符合设计要求。
Q
139
0.1222kg/s=439.9kg/h
制冷剂流量：
q
1137.53
q0
二、冷凝器的选型：
1、作用：
冷凝器是制冷装置中主要的热交换设备之一。
冷凝器的作用是将制冷机
升压排出的制冷剂过热蒸汽冷却冷凝成制冷剂液体，并放热于冷却介质（水
-15-
或空气）中。
2、选型：
本冷库系统中选用蒸发式冷凝器，冷凝器负荷为
Q=h2-h4=1982.13-662.675=161KW
修正后，Q1=QＸ1.35=217Kw
根据冷凝器负荷Q，查《制冷工艺设计》，P58，表1CXV标准排热量，
。
可选一台CXV—74蒸发式冷凝器一台。
制冷量为319KW可满足要求。
三、蒸发器的选型
根据冷库的作用，在本系统中，蒸发设备选用冷风机
（1）蒸发器的面积计算
A=Q/Ktm
2
=200000/（10X16.5）=1212m
其中：
Q---蒸发器热负荷，W
K---传热系数w/（m2.k）
tm—传热温差，℃
由于1号和2号冷库负荷相同，所以每个冷库的蒸发面积为
1212/2=606m2的翅片管
（2）蒸发器选型
根据面积A，查《系列制冷设备》P5，给每个冷库分别配GFD100型吊顶式冷风机7台，配套电机YLZ-4，总功率2.2KW
四、节流阀的选型
1、作用：
用于具有自由液面的蒸发器的自动调节，根据制冷量的大小选型。
2、选型：
采用浮球阀节流。
根据制冷量125KW，查《制冷工艺设计》P64，表2-29
选型FQ-20
2
通道面积：
100/mm，制冷量：
320—640KW。
-16-
五、高压贮液器选型：
1、作用：
一般位于冷凝器后，安装位置必须保证冷凝器内液体能借助其液位差而顺畅流入高压贮液器中。
高压贮
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