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时间:2020-09-03 12:32

  毕业设计 题目:冷库设计 1. 2. 3. 1) 2) 4. 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 冷库地址:广州 冷库容量:贮藏量:3 吨 库温: 冻结物冷冻间:-15 ?C 冷媒:R12 设计内容 冷库总体设计,绘制冷库平面图; 维护结构设计; 冷负荷计算; 设备选型计算; 制冷系统设计,绘制制冷系统原理图; 自动控制系统设计,绘制电器控制图; 机房工艺设计,绘制机房平面图,立体图,施工大样图; 前言 随着现代人生活水平的不断提高,人们对食物的要求不再停留在吃得饱的基础上了,吃得 好才是人们所追求.人们对食物的种类、质量和新鲜程度的要求日益提高,使得食物的冷藏和 保鲜工作显得越来越重要.冷库作为一种行之有效的冷藏工具,应用就越来越广泛了. 冷库,是以人工制冷方法建立起来的低温特种仓库,其功能是对易腐食品进行加工和贮存. 按照其使用性质分类可分为生产性冷库、分配性冷库、中转性冷库、混合性冷库和生活服务 性冷库;按其容量可分为小型冷库和大中型冷库。本设计是属于一个小型冷库,主要是机关、 学校、工厂、商店等部门用于临时储存食物的。它的特点是:库存量少,储存期短,品种多, 堆货效率低,冷间温度一般为-15 ?C 。 该冷库为土建式冷库,活塞式压缩机氟利昂制冷系统,故本设计采用的制冷工质是 R12, 并采用直接膨胀的供液方式。因为这种方式的系统比较简单,可减少设备和管道的投资,并 且易于实现现代化;同时本系统冷间内采用排管作冷却系统,而除霜系统则采电热除霜整个 系统实现了控制。 第一部分 主库设计 冷库一般分为机房和库房两部分,参考有关样板图,我所设计的冷库是一个冷冻间:用来 贮存猪肉.整个冷库设计使用一台压缩机组,采用排管式冷却方式。除机房和库房外,冷库还 设有常温穿堂、月台等作为货物进出库房的运输通道。 主库平面布置如下图: 冷库库容量的计算: (货物堆叠方式参看平面图) 参考书《中小型冷库技术》P143 公式(6—1) G= ? v ? r ?? 1000 3 ? 1000 =19 m 3 400 ? 0.4 式中:G——冷库贮藏吨位(t) = G=6t ?v ——冷冻间的公称容积 ( m 3 ) 查表 6—1 得 ? =0.40 查表 6—3 得 r=400Kg/ m 3 ,则宽 W=3m。 ? ——冷冻间的容积系数 r——食品的计算密度(Kg/ m 3 ) 设冷库高 H=3.0m ,堆货高度为 1.75m, 则底面积 A= 害通道设 1m,则长为 5m,宽为 4m。 19 =9.5 m 2 , 令长 L=4m 2 第二部分 维护结构设计计算 一、绝热材料的选择: 冷库建筑用的隔热材料种类很多,现在社会上应用最多的材料主要为软木、聚苯乙烯泡 沫塑料、聚胺酯泡沫塑料等。现在对以上的几种材料作分析,然后选择本设计的隔热材料。 1. 软木:软木很早就用于冷库隔热,是世界公认的优良材料。它的优点是抗压强度高, 无毒,容量小,导热系数小,富弹性,难燃,不易腐烂等。其缺点是可被虫蛀,价格较贵。 2. 聚苯乙烯泡沫塑料:冷库应采用自熄型可发性聚苯乙烯泡沫塑料,它离开火焰在一秒 种内可自行熄灭。这种泡沫塑料的特点是质轻、隔热性能好,耐低温性能好,能耐酸碱,有 一定的弹性,制品可以切割。但最近几年使用经验表明,聚苯乙烯泡沫塑料在冷库使用较容 易吸水,影响隔热效果、使用时应做好防潮和防水处理。聚苯乙烯泡沫塑料:它是由 聚氯乙 烯泡沫塑料加入发泡剂、稳定剂、和熔剂,经加热塑化发泡而制成,可作成开孔、闭孔及软 质、硬质多种。硬质聚氯乙烯泡沫塑料具有较好的抗压的强度(0.18MPa)和腐蚀性,不吸 水、不燃烧、隔热性能良好 ( ? ≯0.043W/m ? K) 3. 聚胺酯泡沫塑料:常用作隔热材料的是硬质聚胺酯泡沫塑料,可在现场发泡直接喷涂 或灌注成型使用。它的优点是容量和导热系数小、强度高、吸水率低、有自熄性、能用于较 低的温度(-100 ?C )它能在常温下发泡,设备简单、施工效率高,它本身就可以与金属、 非金属材料粘结(粘结强度 0.1-0.3MPa) ,而不需要其他粘结材料,而且所形成的隔热层没 有接缝,是一种很有发展前途的隔热材料。它的缺点是现场喷涂时溢出有毒的异氰酸酯蒸汽 (最大允许浓度是 0.02ppm) ,必须有完善的通风设施,以保护施工人员的安全。 根据以上资料及本设计的请况,本次设计选用软木为地坪的隔热材料,其他墙体的隔热 材料为聚胺酯泡沫塑料。 二. 外墙设计 1.外墙的构造设计 参考《冷库设计》采用上图的外墙构造。详细材料列于下表: 传热系数 ? 编号 材料 厚度 ? mm W/(m?K) 1 2 3 4 5 6 1:2 水泥沙浆 砖墙 1:3 水泥浆抹面 二毡三油防水层 聚胺酯泡沫塑料 镀锌铁板 20 240 20 9 20 4 0.928 0.81 0.928 0.22 0.031 热阻 R 2 m ?K/W 0.022 0.296 0.022 0.041 0.25 忽略不计 4. 隔热层材料的厚度计算 可查《制冷工程与设备》P316 有 (1) K 0 的确定 当室内温度在+10 ?C ~—30 ?C 范围内,可用经验公式: K 0 =(0.6—0.00714Δ t) ? 4.2 [W/( m 2 ? ?C )] =(0.6—0.00714 ? 55) ? 4.2=0.87066( m 2 ? ?C ) K 0 为外围多层结构的总传热系数, Δ t 为库内外的当量温差. 根据广州市气象局测算广州夏天室外最高温度为 Tw =40 ?C ,已知库内 TN = -15 ?C 所以 Δ t=55 ?C 。 (2) R 0 的确定 外围多层结构总热阻 R0 为: R0 = = 1 ( m 2 ? ?C /w) K0 1 ? 1.1486 0.87066 (3) R F 的确定 R F 为非隔热层的所有各层热阻之和: RF = = ? 1 1 ?? i ? aw ?i an ( m 2 ? ?C /w) 1 0.020 0.240 0.020 0.009 1 ?( ? ? ? )? 11.6 0.928 0.81 0.928 0.22 23.2 ? 0.086+(0.022+0.296+0.022+0.041)+0.043 ? 0.51 式中: a w —外墙壁放热系数,取 11.6 W/(m 2 ? ?C ) an —内墙面放热系数,取 23.2 W/(m 2 ? ?C ) , ? i —各层构造体厚度(m) i =1,2,3,… n ; ?i —各层构造体材料的导热系数 [W/( m 2 ? ?C )]; i =1,2,3,…, n 。 (4)隔热层的热阻 R 确定: R = R0 — R F =1.1486—0.51=0.6386 (5)隔热层厚度 ? 确定: ? = ? ? R (m) =0.031×0.6386 ? 0.0198 = 20mm 3.传热系数 K 的计算 K = 1 1 1 ??R ? aw an = 1/ R0 ? 0.65 0.02 ? 0.51 0.031 式中:aW—室内空气对外墙壁的放热系数 (W/(m·K) = 1 an—内墙壁对室内的放热系数 (W/(m·K) R—各层材料的热阻 m 2·K/W R0 —围护结构总热阻 m 2·K/W 第三部分 冷冻库的热负荷 冷冻库的热负荷主要由下述五个方面: (1)围护结构热负荷 Q1 ; (2)货物热负荷 Q 2 ; (3)通风换气热负荷 Q 3 ; (4)操作管理热负荷 Q 4 ; (5)电动机运转热负荷 Q 5 。 1、 围护结构热负荷 Q1 (1) 综合温度 t z t z = t w + ?t d ( ?C ) 式中: t w —室外空气计算温度( ?C ) ?t d —太阳辐射的当量温升( ?C ) 可查《制冷工程与设备》P320 表 9—4 t z东 = t z西 = 40+3.5= 43.5 ?C t z南 = 40+1.8= 41.8 ?C t z顶 = 40+7.6= 47.6 ?C t z北 = 40+1.9= 41.9 ?C (2)通过墙体、楼板及屋盖的传热量 q1 q1 = k0 ? A ? (t z ? t n ) ? n (w) 式中: k0 ——围护结构的传热系数 [W/( m 2 ? ?C )] A——围护结构的计算面积 ( m 2 ) k0 =1.3 t z ——室外空气的综合温度 ( 0 C ) t n ——库内空气的温度( 0 C ) n——对库内外温差( t z ? t n )的修正系数,可查表 9—5 n=1 A东 ? A西 = 4 ? 3 ? 12m 2 A南 ? A北 ? 5 ? 3 ? 15m2 A顶 ? A底 ? 5 ? 4 ? 20m2 q东 ? q西 ? 0.87?12? 58.5 ?1 ? 610.74W q南 ? 0.87?15? 56.8 ?1 ? 741.24W q顶 ? 0.87? 20? 62.6 ?1 ? 108924W . q北 ? 0.87?15? 56.9 ?1 ? 742.54W q1 = 610 .74 ? 2 ? 741 .24 ? 742 .54 ? 1089 .24 =3794.5W 土壤上有隔热层地坪 可查《制冷工程与设备》P325 表 9—10 得 R f ? 2.38? 0.862 ? 2.05 q2 ? 1 1 ? A ? (t w ? tn ) = ? 20 ? (40 ? 15) ? 536 .5W 2.05 ? RF Q1 ? q1 ? q2 ? 610.74? 2 ? 741.24 ? 742.54 ? 108924 ? 536.5 ? 4331 . W 2、 Q2 ? 货物热负荷 Q2 G (i1 ? i2 ) 3000 ? (79 .6 ? 2.9) ? 4.19 ? 1344 .91W = 3.6 ? 200 3.6Z 式中: G—库内货物的总量( k g /昼夜) ①分配性冷库冻结物冷冻间按冷冻间库容量的 3%~5%计算,远距离运输大批量入 库时可按库容量的 5%~10%计算。 ②生产性冷酷冻结物冷冻间以没昼夜接量按比例摊入各冷冻间。 ③冷却物冷冻间按冷冻间库容量 5%计算。 g—货物包装材料总量( k g )每个箱重 2 公斤,共 250 个纸箱。 C—包装材料比热容( kj / k g ? ℃) Z—货物冷加工周期(h)可查《制冷工程与设备》P329 表 9—12 Z=200h Gk —冷冻间总容量 ,可查 i1 ? i2 —货物加工前后的比焓 ( K J / K g ) 《制冷工程与设备》P327 表 9—11 i1 ? i2 —包装材料进出冷库温度 ℃ q1 ? q 2 —水果等食品进出库时相应呼吸热量平均值 [kj /(k g ? h)] ,可查 2 3、 通风换气热负荷 Q3 冷冻间不存在通风换气问题。故 Q3 =0。 4、 操作管理热负荷 Q4 (1)操作工人热负荷 q1 qn ? n (W) 3.6 1440 .35 ? 2 = =800.19(W) 3 .6 式中: n — 该库内同期操作人数 n=2 q1 = qr — 人体每小时平均散热量[KJ/(h·人)],可查阅《制冷工程与设备》 P332 表 9—15 得 (2)照明热负荷 q2 q 2 = n· qn ·A (W) = 0.35×3×20=21(W) 式中: A—冷间建筑面积 A=5×4=20 ㎡ n—照明灯同期使用系数,可查《制冷工程与设备》P333 表 9—16 ,可查《制冷工程与设备》P333 表 9—16 qn — 照明标准(W/㎡) n=0.35 qn=3 (3)开门热负荷 q3 (门洞有空气幕) = 1495.86×1×0.9=1345.5 (W) 式中: qn — 库门每天开启 1h 的热负荷(W) 查表 9—17 可估算 qm=1495.86 n=1 n — 库门使用系数,即每天允许库门开启时间,查表 9—18 具备几个条件时,电投咪牌, 总值为各 ? 值乘积, 查表 9—19 ? — 使用条件系数, ? ? = 0.9 (4)间歇运转电动设备热负荷 q4 全部为人工搬运,所以 q4 =0 通过以上各项分析计算,操作管理的热负荷 Q4 为: Q4 = q1 ? q2 ? q3 ? q 4 = 800.19+21+1345.5+0=2166.69(W) 5、电动机运转热负荷 Q5 无电动设备,故 Q5=0 6、冷间冷分配的设备负荷 Qk 和机器负荷 Q j 式中 P 为冷加工负荷系数,冷冻时 P 取 1.3 Qk ? Q1 ? P ? Q2 ? Q3 ? Q4 ? Q5 =4331+1.3×1344.91+2166.69+0=8246.07(W) Q j ? ?mQ ? Q2 ? Q3 ? n ? Q4 ? Q5 ? ? R 1 =(0.8×4331+1344.91+0+0.75×2166.69+0)×1.2 = 6434.72×1.2 = 7721.6(W) 式中:m—围护热的修正系数 m = 0.8 n—同期操作系数 n = 0.75 R—管道冷损系数 R = 1.2 查书《制冷工程与设备》P378 冷冻间冷却设备的设计 冷却面积:顶排管的传热系数 按 K=15W, ?t ? 10℃ Qk 8246 .07 A? ? ? 55m 2 K ? ?t 15 ? 10 A 55 L? ? ? 319 m ? ? D 3.14 ? 50 冷库每圈管长=4×2+5+4=17m 319 圈数= = 19 圈 17 2 .5 管距= = 114mm 22 第四部分 机械设备的选型 一.压缩机的选型计算 压缩机是制冷系统中最主要的设备之一,其设备费用在全部设备费用当中所占据的比例 较大,而且运行费用也是冷库经营管理运行费用中最主要的一项。因此,能否合理地选用压 缩机的型号及数量,对整个制冷系统的设备费用、运行费用以及保证冷冻食物的质量有重大 的影响。 在小型冷库的制冷系统设计中,比较常用的压缩机有活塞式压缩机和螺杆式压缩机,根 据各自的特点,活塞式压缩机一般用于冷量比较小(一般在 400kw 以下) ,而螺杆式压缩机则 一般用在冷量比较大(一般在 350kw 以上) 。本设计的冷库,机械负荷约 55kw,故采用单级 活塞式压缩机。 压缩机: [企业信息]:东威制冷压缩机有限公司 [型 号]:Q24.1F18.4-2.0Z [名义制冷量]:6.3W [其他参数]:电源(Power):1PH 220V 50Hz;额定电流 RLA(A):11.3;堵转电流 LRA(A):66; 排量(cm3/rev):49.8;冷冻油牌号:SR-32A;注入量(cm3):1200;重量(kg):29;制冷剂: R12;蒸发温度范围:-25-0℃;最高冷凝温度:55℃;电动机绕组温度:130℃;最高环境温 度:43℃; [备注]:中温系列 冷凝器: [企业信息]:常熟市银城冷气机有限公司 [型 号]:TE60F [名义制冷量]:6 KW [其他参数]:制热量 W:4000 风量 m3/h:2000 电源:380V 50Hz 压缩机:形式 蜗旋式全封 闭,名义功率 Hp 3.92 冷凝器风机:形式 轴流式,功率 kw 0.75 蒸发器风机:形式 离心式, 机外余压 Pa 100,功率 kw 0.3 空气过滤器:不锈钢网及绵特纶网保护装置:高压、低压、 各电机过电流、错相、断相、系统易熔塞制冷剂:R134a 重量 kg:室内机 200,室外机 120 外 形尺寸 mm:室内机(长 1200 宽 510 高 1250) ,室外机(长 1000 宽 800 高 850)室内外机连 接管 mm:液管 12,数量(根)1,气管 16*1.5,数量(根)1 [备注]:分体式 拼装式热力膨胀阀 [企业信息]:远东冷冻集团 [型 号]:TCLE1-1/2M [名义制冷量]:5.0 KW [种 类]:R12 [其他参数]:标准接头直角式钎焊/ODF:C501-5 3/8*5/8 总 结 回想起 02 年的入学那天,我只不过是一名初中刚毕业的学生。时光的流逝,不经不觉的 已到了技校的最后阶段,想到了就快要离开学校,心里不免有一番感慨。所以对这次的毕业 设计很重视,因为觉得在技校 5 年做的最后一件最重要的事情,所以我很认真和用心的去完 成这次的毕业设计。在这次设计中,让我在学校 5 年内学到的所有专业知识得到了综合的应 用,使我理论知或者是实践能力都得到很大的提高。 这次的设计中,需要综合运用本专业的几乎全部知识而且还要深入更加的具体,不像以 前做作业那样马虎了事,需要用很多的标准,很多的规范。这无疑要我更加深入地了解本专 业的知识,而且还有其他方面的知识,如冷库建筑方面的知识,这些都对我扩大了我的知识 面,学到了很多新的知识。 本次设计中给了我很多的体会,就是做的都是自己的东西,所有的东西都是要自己从零 开始,资料从最基本开始做起。要考虑很多问题,所以在这次的设计中遇到的很多的问题在 课堂上没讲过,这些问题大多数通过自己独立思考、翻查有关资料和书籍、和同学讨论或问 老师一齐解决,使我解决问题的能力得到了提高。 在本次的设计中, 收集资料和整理分析过程也大大培养了我的独立思考能力和工作能力, 还有运用软件的能力,通过这次的设计我学会了 CAD 画图的基本用法,office 办公软件更是 有质的飞越,还有检索找资料方面的能力也提高。 总之,这次的毕业设计让我有很大的收获,令我掌握设计冷库的步骤过程,思考能力和 工作能力有了大大的提高,这是一次很宝贵的经验。在这里我要感谢在设计过程中帮助过我 的老师和同学,特别是老师,他在如此忙的情况下悉心指导我,让我顺利的完成了本次的毕 业设计。 参 考 文 献 上海交通大学出版社, 《制冷工程与设备》