(完整word版)冷库课程设计

《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：***
学号：0712****
指导教师：***
目录
目录 (1)
摘要 (2)
主要符号、单位说明 (3)
工程概况及原始材料 (4)
确定各围护结构层 (6)
制冷负荷计算 (8)
设备选型 (14)
制冷系统原理图 (20)
总结 (22)
参考文献 (23)
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。

主要符号、单位说明
符号 名称 国际单位 常用单位
冷（热）负荷 W /kCal h K 传热系数 2/()w m k 2/()kCal m h k N 功率 w
p 压差 Pa
G 流量 /kg h t 温度 C 流速 /m s
动力粘滞系数 3/kg m
导热率 /o w m C 密度 3/kg m
d 直径 m L 长度 m g 重力加速度 2/m s C 比热 /kj kg C
相对湿度 % A
面积 2m
效率
h 焓值 /kj kg 厚度 m
围护结构温度修正系数
比容 3/m h
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:
根据公式：1000
1∑=
ηρS
V G
式中G —冷库计算吨位（t ）；
V 1—冷藏间的公称体积（m 3）； η—冷藏间的体积利用系数； ρs —食品的计算密度（kg/m 3）
根据《冷库设计规范》表3.0.5查得冻肉的密度为ρs =400 kg/m 3 根据公式（2-1）得， 冷却间η
⋅⨯=
230500
1000V 根据《冷库设计规范》表3.0.3初步估计其η=0.5
得到V=4347 m 3
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
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'
︒,海拔110.4m
11939
︒,东经'
3443
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
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）
K 0=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=0.43922/()W m K
二、围护结构构造及其i
i
δλ∑ 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λ＝1.547/()W m K (2)6mm 厚一毡二油，导热系数λ＝0.024/()W m K (3)20mm 砂浆，λ=0.93/()W m K (4) 200mm 厚聚氨脂，λ=0.029/()W m K ) (5) 9mm 二毡三油，λ=0.04/()W m K (6)100mm 厚钢筋混凝土，λ=0.83 /()W m K (7)架空层
183.7024.004.0)83.0100
09.020093.020547.1125(001.0=+++++=∑i
i λδ
299.71
1
==∑
R K =0.137（W/㎡·℃）
b.屋面
结构右图所示，各层结构如下
(1)6mmSBS 防水卷材，λ=0.37 w/(㎡*K) (2)20mm 水泥砂浆，λ=0.93 w/(㎡*K) (3)150mm 厚钢筋混凝土，λ=1.543 w/(㎡*K) (4)9mm 二毡三油，λ=0.04 w/(㎡*K) (5) 20mm 水泥砂浆，λ=0.93 w/(㎡*K)
369.504.0)93.02009.0150543.115093.02037.06(001.0=+++++=∑i i λ
δ
4644.511
==∑
R K =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，λ=0.93/(㎡*K)
(2)370mm 厚普通粘土砖砌墙体，λ=0.81 w/(㎡*K) (3) 9mm 二毡三油，λ=0.04 w/(㎡*K) (4)厚聚氨酯泡沫塑料，λ=0.029 w/(㎡*K) (5)20mm 水泥砂浆，λ=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
⎥⎦⎤
⎢⎣
⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++⋅⋅⋅+++-=n n n w a d d d a R d 1122110λλλ
冷藏间总热阻4392
.01100==
K R =2.277（㎡·℃/W ） 绝热层厚度⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+++++-⨯=93.002.004.009.081.037.093.002.0231
277.2029.01d
=0.142m 取其厚度为150㎜ 根据《冷库设计规范》公式4.4.7得：
()w g d g R t t t t b R 1
min
--⋅=
式中 R min —围护结构最小总热阻（㎡·℃/W ）； t g —围护结构高温侧的气温（℃）； t d —围护结
t 1—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t 1=27.1℃
围护结构最小总热阻： ()043.01
.2730301m in ⨯--⋅=
d t R =0.3418（㎡·℃/W ）
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。

西外墙传热系数81
.51
1
==∑R
K =0.172（W/㎡·℃） 南外墙传热系数81
.51
1
==∑R
K =0.172（W/㎡·℃） 北外墙传热系数81
.51
1
=
=
∑R
K =0.172（W/㎡·℃）
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1Q 、货物放热量2Q 、通风换气冷负荷3Q 、电机运行热当量4Q 以及操作管理冷负荷5Q 。

一 冷藏间围护结构传热量1Q 1计算基础资料 计算公式
1Q ＝()w n K F a t t -，
1K R =
，011i w i n R a a δλ=++∑ 式中：K ——围护结构传热系数，单位2/()W m K F ——围护结构传热面积，单位2m
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
w t ，n t ——室外（内）计算温度，℃ 0R ——围护结构总热阻，2/m K W
w a ，n a ——围护结构内外表面放热系数，2/()W m K i δ——围护结构各层材料厚度，m 2各冷间围护结构传热量1Q
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1Q
二、货物放热量2Q
一计算基础资料 计算公式
货物放热量2Q 包括四项内容：食品放热量2a Q ，食品的包装材料和承载工具放热量
2b Q ，食品冷加工过程的呼吸热2c Q 以及食品冷藏过程的呼吸热2d Q 。

d c b a Q Q Q Q Q 22222+++=
=()()()
()''''6.31'2121φφφm m t m t t t C mBb t h h m z b -+++⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+-⨯ =
()()''2412
.1347.125.040002494.27136.32140006.31φm m z -+⨯⨯⨯+⎥⎦
⎤⎢⎣⎡-⨯ =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3Q
计算公式
c c 333Φ+Φ=Φ
= ()()n w n n w n h h nP h h vP n -+-⨯3024
6.31 =
()()457.8565.6520293.13024457.8565.65293.1500036.31-⨯⨯⨯+-⨯⨯⨯ =25126.3 w 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4Q
1.计算公式
b P d ⋅⋅=Φ∑ξ1000
式中 Φ—电动机运转热流量（W ）； P d —电动机额定功率（KW ）；
ξ—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1 2．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
b P d ⋅⋅=Φ∑ξ1000
=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5Q
冷藏间操作热流量 操作热流量计算公式如下： ()r r n n w n k k
d d n M h h V n n A Φ+-'⨯+
⋅Φ=Φ24
3246.31ρ 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/㎡；
n k —每日开门换气次数； V n —冷间内净体积（m 3）； h w —冷间外空气的比焓（kJ/kg ）； h n —冷间内空气的比焓（kJ/kg ）； M —空气幕效率修正系数，可取0.5； n ρ—冷间内空气密度（kg/m 3）；
24
3
—每日操作时间系数，按每日操作3小时计算； n r —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 。

()r r n n w n k k d d n M h h V n n A Φ+-'⨯+
⋅Φ=Φ24
3246.31ρ =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
5
Q =10268.2 W
六．库房冷却设备冷负荷
冷却设备负荷计算公式为：
4321Φ+Φ+Φ+Φ=ΦP s
式中 s Φ—冷间冷却设备负荷（W ）；
1Φ—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。

4321Φ+Φ+Φ+Φ=ΦP s
=22024+1.3X68297.6+50252.6+30800+10268.2 =200 KW
七．冷间机械负荷
冷间机械负荷计算式如下：
()R n n n n j ∑∑∑∑Φ+Φ+Φ+Φ=Φ44332211
式中 1Φ—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 ）； n 1—围护结构热流量修正系数； n 2—货物流量折减系数； n 3—冷间电动机同期运转系数; n 4—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。

()R n n n n j ∑∑∑∑Φ+Φ+Φ+Φ=Φ44332211
=（22024+0.5X68297.6+50252.6X0.8+30800+0.5X 10268.2）X1.07 =139 KW
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0
t
蒸发温度0
t 与库温温差取10℃。

， 0
t ＝－10℃回路为冷藏间的蒸
发温度。

2．冷凝温度
k
t
因该系统选用的是蒸发式冷凝器，故冷凝温度k t
可由下式求得： (510)k s t t C
=+︒
式中：s t
——夏季室外计算湿球温度，由郑州地区气象资料可查
得s t
值为27.9℃。

故k t
＝27.9＋7.1＝35℃
3．吸入温度x t
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
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g t 过冷度取5℃。

5．查R717 lgp-h 图可知
根据0t =-10℃，k t =35℃，吸t =-5℃，过冷t =30℃，可得：
1h =1770.96 kJ/kg 1v =0.41632 m 3/Kg 1h ′=1789.43kJ/kg λ1=0.743 2h =1982.13 kJ/kg h 4 =662.675 kJ/kg
h 4′=662.675 kJ/kg h 5 =633.43 kJ/kg .单位质量制冷量：0q =1h - h 5=1770.96-633.43=1137.53 kJ/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。

制冷剂流量：1222.053
.1137139
0===
q Q q kg/s=439.9kg/h 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
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=161 KW
修正后，Q1=QＸ1.35=217 Kw
查《制冷工艺设计》，P58，表1 CXV标准排热量，根据冷凝器负荷Q
，
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/KΔt m
=200000/(10X16.5)=1212 m2
其中：Q---蒸发器热负荷，W
K---传热系数w/(m2.k)
Δt m—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=606 m2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2.2 KW
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
通道面积：100/ m m2，制冷量：320—640KW。

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。

高压贮液器在制冷系统中的作用是：
（1）贮存冷凝器流出的制冷剂液体，使冷凝器的传热面积充分发挥作用。

（2）保证供应和调节制冷系统中有关设备需要的制冷剂液体循环量。

（3）起到液封作用，即防止高压制冷剂蒸气窜至低压系统管路中去。

2、选型：
V
ZA
=ΣGνφ/β
=（1.7024X103-）X598.138X1.0/0.7
=1.455m2.
其中：ΣG——制冷装置中每小时氨液体的总循环量（Kg/h）.
φ——贮液器的容积系数，查《制冷工艺设计》表3—15中取0.4。

β——氨液体充满度，一般宜取70%。

ν——冷凝温度下液R717的比容。

（m2/Kg）.
根据以上所得数据，查《制冷设备大全》，选一台型号为ZA—2型一台.可满足设计要求。

六、油分离器的选型：
1、作用：
油分离器在制冷系统中位于压缩机和冷凝器之间，它是一种汽液分离设备。

压缩机在工作中，汽化的润滑油蒸汽和飞溅的微小油滴会与制冷剂蒸汽混合在一起排出，在蒸发器或冷凝器的换热表面上被冷却而形成油膜，从而降低换热器的传热效果。

油分离器的作用就是把压缩机排出的过热蒸汽中夹带的润滑油再进入冷凝器之前将其分离出来。

2、选型：
D=0.0188
ϖ
λVp
=0.0188
5.0598
72 .0X
=0.018m
其中：D ——油分离器的直径。

λ——氨压缩机的输汽系数，查《制冷工艺设计》表3—6中得λ=0.72。

ω——油分离器内的气体流速，取0.5m/s.
根据以上所得数据，查《制冷设备大全》中表3—7可选大冷冷冻机厂生产的YFA-50TL 型油分器一台。

七、氨液分离器的选型：
2、 作用：
氨液分离器进行气液分离，防止压缩机防止液击现象，在冷库中还兼有给冷库配液的作用。

2、选型：
D=0.0188
πϖ
λ3600m
Vq
=0.01885
.0598
72.0X =0.018m
其中：D ——氨液分离器的直径。

λ——氨压缩机的输汽系数，查《制冷工艺设计》表3—6中得λ=0.72。

ω——氨液分离器内的气体流速，取0.5m/s.
根据以上所得数据，查《制冷设备大全》选用AF －60型氨液分离器一台。

八、集油器选型
冷冻机油是由压缩机工作时带入其它设备的，因此集油器的选配以压缩机的装机容量为依据。

装机容量即机房内所有单双级压缩机的标准制冷量之和。

当总装机容量小于232.6KW 时，选配集油器桶径D=0.195m 一台；当总装机容量232.6～1163KW 时，选配集油器桶径D=0.325m 一台; 当总装机容量大于1163KW 时，选配集油器桶径D=0.325m 两台或选配集油器桶径
桶径D=0.5m 一台 。

由于该系统总装机容量小于232.6KW, 所以选配桶径D=0.195m 集油器,即集油器JYA －325一台。

九、氨泵选型计算
氨泵流量
'
q b Q v q q β=
=
53
.1137416
.01615.5⨯⨯
=0.3238m3/h
式中：β——氨泵的供液倍率，对下进上出供液采用6~5倍，取5.5倍
q Q ——氨泵蒸发回路的冷却设备负荷，Kw
'v ——该蒸发温度下液体制冷剂的比容，3m /kg 0q ——制冷剂单位制冷量，kj/kg
选用32P-40X2B 型屏蔽氨泵两台（一用一备），流量2.553m /kg,扬程53.5m ，满足要求。

总结
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。

在设计的初级阶段，我从图书馆借阅了大量的关于土建库的相关资料，进行翻阅、查找和记录。

在此之前我们进行了课程实习，对制冷系统有了深入的了解，这些为我能够顺利完成课程设计打下了理论和实践基础。

在这一阶段里，我还参考了大量的相关文献及网上资料。

最后根据所学的专业知识以及在这段时间里查阅的设计资料和参考文献，在这些基础上我制定了切实可行的制冷系统设计方案。

在整个设计中，我进行了确定冷库容积及尺寸计算，确定各围护结构层，冷负荷计算，各设备选型，画库房平面图及制冷系统原理图。

这些计算是相当复杂的。

通过详细手算而非电脑软件计算，使我又学到和了解到很多知识。

在这次设计中，我绘制了制冷系统原理图。

在绘制图纸的过程中，我对制冷系统的原理，流程，各部件及相关的阀门，以及制图符号有了全方面的了解。

通过运用AutoCAD绘图，使我又巩固和熟悉了应用计算机绘图的各种操作，但是同时我也发现我还有许多不足之处，没有达到得心应手，熟能生巧的程度。

去会在以后的学习、工作中继续学习，不断加强训练。

课程设计已接近尾声，虽然时间是短暂的，但对这次设计我的感触很深。

我觉得要想把课程设计做得相当好并不是一件容易的事，课程设计不同于以往的课程设计。

它需要各方面的知识。

课程设计相当于模拟训练，实战演习，我们每一位同学也转而变成了研究院里的一名设计师，承包了一项大工程，从实地考察到确定设计方案，从设计计算到施工绘图每个过程我们都要认认真真，实事求是，本着负责谨慎的态度，使我们的设计合理实用，经济舒适。

尽管如此，由于理论知识储备不足和实践经验的严重缺乏，设计中不可避免地出现了各种错误。

还好我们有所认识，有所领悟，我们会在以后的工作中加以改正，补充不足。

不管怎样，课程设计还算顺利，能够按时完成，其中和老师的悉心指导，同学们的热心帮助也是分不开的，在这里再次表示感谢。

通过这次课程设计，我对所学的专业知识和专业相关知识有了更系统的掌握，而且我从设计中也学习到了很多新知识。

现在我已经基本掌握了冷库中制冷
系统设计的基本程序和设计构思，同时也锻炼了我绘图的基本功，这次设计将为我们以后的工作奠定一定的基础。

当然在设计中也走了不少弯路。

现在想一想，这是非常值得的。

俗话说：实践出真知。

失败是成功之母。

从错误中吸取经验和教训，保证以后不再犯类似错误。

经验丰富了，知识也就成熟了。

随着课程设计的不断深入，我也逐渐发现自己所学的专业知识不够用，对制冷系统、制冷系统的了解并不透彻，总之有许多不足。

通过这次设计，我确实提高了各方面的能力，增长了许多知识，积累了丰富的经验，也增强了我对以后工作的信心和决心。

设计参考资料：
1.《小型制冷装置设计指导》机械工业出版社吴业正主编
2.《冷库设计》机械工业出版社李建华主编
3.《冷库制冷工艺》机械工业出版社王春主编
4. 《制冷装置》化学工业出版社金文主编
5.《制冷原理与设备》高等教育出版社姜守忠主编6冷库设计规范GB50072-2001（电子版）。