小型冷库设计说明书

小型冷库设计说明书




















过程装备与控制工程0703
孙蝶华 梁佳光
2010.05






一．小型冷库作用：
冷冻冷藏装置是保证易腐蚀变质的食品在低温环境下进行加工和贮运的设备和运输工具，其任务是为食品的生产、贮藏、运输提供必要的温度和湿度等环境条件。设计装置选用分配性冷库，因为一般在大中城市、水陆交通枢纽和人口较多的工矿区，作为市场供应需要、出口计划的完成和长期储备中转运输之用。其特点是冻结量小，冷藏量大，而且要考虑多种食品的储藏，由于冷藏量大，进出货比较集中，零进整出，因此要求库内运输通畅，吞吐迅速，其具有冷藏能力大，吞吐量大，长期储藏等优点。
二．设计目标：
建成一个吨位为400t，低温为-25℃，高温为30℃（即库内为-25℃，库外为30℃）的室内装配式小型冷库，地址在北纬30°的杭州。
三．计算说明书
1.冷库结构
设计吨位 ，食品密度 ，由公式
，（其中 为容积利用系数，其取值见下表）
容积/
容积利用系数 500~1000 0.40
1001~2000 0.50
2001~10000 0.55
100001~15000 0.60
>15000 0.62
根据试算，取 ，
，圆整为2080 ，
所以冷库的尺寸设计为长×宽×高=26×16×5，分为容积相同的两个小间，其设计平面图如下：

坐北朝南放置冷库。
2. 库址选择及库区布置
此冷库主要是冷藏肉类 ，为防止异味扩散 ，冷库应布置在杭州夏季
主风向的下风侧 ； 但为确保冷藏食品干净卫生 ，冷库布置在厂内牲畜 、 家禽 、 鱼类等原料区和锅炉房 、 煤场 、污水处理站的上风侧。杭州夏季多吹东南风，相对某一建筑物， 东南方向为上风侧 ，西北方向为下风侧。库址选择在交通运输方便的地方， 并保证周围有良好的卫生条件， 避开产生有害气体 、烟雾 、粉尘等物质的工业企业及传染病医院等。库房屋面及外墙粉刷成白色减少吸热 ，库房屋面隔热层上宜设通风层保证肉类通风换气 。
3. 确定装配式冷库库板厚度
库体的库板采用彩钢PU 夹芯预制板，其性能参数可按工程使用的实
际情况选定如下：
(1).隔热材料导热系数：
(2).钢板厚度选取0.6mm，其导热系数：
(3).库房围护结构内表面和外表面换热系数:
对于内表面换热系数:
对于内表面换热系数:
(4).围护结构隔热层的校核计算可以按夹芯板的传热系数K考虑，按照JB/T9061-1999，从下表可知，该冷库属于低温J系列

各系列的传热系数取值列于下表：

由上表可知其传热系数 ，设计的隔热层厚度 为：
，选用
150mm厚的硬质聚氨酯泡沫塑料彩钢夹芯板库板或裸板加防潮隔气层加钢筋混凝土结构（库底部分），此时库

板选型设计的传热系数为：

(5).放置冷库库房的地坪处用普通水泥地笼或砖砌地笼水泥砂浆抹平或槽钢地笼找平即可，地笼的方向与库板的方向垂直，但要平整并垫实，避免库体地面受力不均或大面积悬空而使库房产生塑性变形。
(6).冷库库房一间设置一个外开铰链门，一间设置一个移动门，铰链门为右开门。
(7).库内除设置制冷机械设备外，应考虑照明设施，防撞护板和防滑通风地板及泄水地漏等。
(8).库体整体放置在地笼上，库体地板外表面为通风层。
4. 库房负荷及系统冷量的计算：
根据热量进入冷间的不同途径，可将冷负荷分为5个部分：围护结构传热量 ；货物热量 ；库房内通风换气热量 ；电机运行热量 ；操作热量 ，包括库内照明用电、操作设备（叉式堆垛机），操作工人等所散发的热量以及开门损失。
（1） 围护结构传热量
通过围护结构的传热量包括两部分：通过墙壁、楼板、屋顶及地坪的热量 ；太阳辐射产生的热量 。

其中围护结构面积(即冷库表面积)

围护结构的传热系数
围护结构外侧计算温度
围护结构内侧计算温度
所以

其中墙壁或屋顶的表面传热系数
F为太阳辐射的围护结构面积， 为受太阳辐射影响的昼夜平均当量
温差，将北纬30°下不同方位的的F和 列表如下（墙面材料选为混凝土砌砖，屋顶材料选为深色油毡类，沥青）：
方位 F
东 4.4 80 56.7
南 2.5 130 52.4
西 4.4 80 56.7
北 2.0 130 41.9
屋顶 10.5 416 703.7
所以

（2） 货物热量
货物进入冷库之前的温度按-10℃计算，进出货的温差 ；
货物及其包装材料的平均比热容 ；
冷库每日进货量m按该冷藏间吨位的30%计算：

（3） 库房内通风换气热量
对于室内装配式冷库，食品均为短期贮藏，通风换气热量可以忽略，故不做计算
（4） 电机运行热量
按照经验值取
（5） 操作热量
操作热量由操作热量 ，库门开启热量 ，操作人员产生热量 三部分组成。
操作热量 ：照明灯按2 计，则

库门开启热量 ：库房单位面积因库门开启热量 取值见下表：

冷间名称 库房面积
<50 50~100 >100
冷却间 14.0~28.0 7.0~14.0 5.8~9.3
冻结间 18.6 9.3 7.0
冷藏间 9.3~11.6 4.7~5.8 3.5
冻藏间 7.0 3.5 2.3
根据设计要求取 ，则

操作人员产生热量 ：
操作人员产生热量按430W/人计，人数为6名，则

则操作热量
冷负荷
热量 12004 39600 4000 4968

冷库负荷的计算分为冷却设备负荷和机械负荷。冷库选配冷却风机，冷却排管等冷却设备根据冷却设备负荷选配。根据机械负荷选配制冷压缩机和制冷系统，机械负荷一般小于冷

却负荷。
设备负荷 ， 为货物热流量系数，对于冷却间，冷冻间和货物不经冷却而直接进入冷藏间的冷却物冷藏间 ，对于其他冷间（包括冻结物冷藏间，冰库和部分冷却物冷藏间） 。
因而取 ，则
机械负荷 ，宜取围护结构传热负荷的季节修正系数 ，取货物热量的机械负荷折减系数 ，冷间电动机运转同期运转系数 和冷间同期操作系数 取为 ，R为制冷装置和管道等冷损耗补偿系数，直接冷却取1.07，则

制冷系统工作时间系数可取50%~75%，同时两间冷间独立提供相同的制冷设备，则制冷系统所需配置的制冷量：

5. 制冷剂选取
（1） 选用的R134a制冷剂简介：
R134a作为R12的替代制冷剂，它的许多特性与R12很相像
R134a的毒性非常低，在空气中不可燃，安全类别为A1，是很安全的制冷剂。
R134a的化学稳定性很好，然而由于它的溶水性比R22高，所以对制冷系统不利，即使有少量水分存在，在润滑油等的作用下，将会产生酸、二氧化碳或一氧化碳，将对金属产生腐蚀作用，或产生“镀铜”作用，所以R134a对系统的干燥和清洁要求更高。R134a对钢、铁、铜、铝等金属未发现有相互化学反应的现象，仅对锌有轻微的作用。
（2） R134a循环计算：

图中各状态点参数计算列表如下：
状态点 参数 单位 R134a

1 kPa 106.49
℃ -25
0.1818
383.4

2 ℃ 35
kPa 770.2
420

4 ℃ 30
kPa 770.2
241.72
循环性能指标计算如下：
项目 计算公式 单位 R134a
单位制冷量 141.68
单位容积制冷量 779.32
单位理论功 36.6
单位冷凝量热 173.28
制冷系数 3087
卡诺循环制冷系数 4.512
热力完善度 0.858
6. 压缩机选型计算
压缩机理论排气量 ，其中 ，制冷剂单位容积制冷量：
，
压缩机输气系数 ，则

根据《制冷技术与装置设计》表5.1选取溶剂型回转式旋转叶片式压
缩机，其容量范围在0.6~5.5k W，符合设计负荷
7. 冷凝器的选型计算
因杭州水量充足，水温较低，水质较好，所以选用卧式水冷却冷凝器。
（1） 冷凝器的负荷
采用单级压缩系统，冷凝器的负荷 ，其中 为单机压缩机制冷量，对2间冷藏间采用独立的压缩机制冷，所以 ，单机压缩冷凝负荷系数 由蒸发温度 和冷凝温度 由下图中按R12查得： ，所以


（2） 冷凝器面积计算
冷凝器面积
其中 为冷凝器负荷（W）， 为冷凝器的传热系数（W/㎡?℃）， 为对数平均温度（℃）

式中
取K=1000W/(㎡?℃)， 20℃，
所以对数平均温差

冷凝面积
（3）冷却水用量

其中 ,c为水的比热容（
为冷却水进出温差（℃）

（4） 肋管特性参数的计算
传热管采用紫铜肋管， ， ，
，肋片外径 ，肋片厚度 ，
，平均肋片厚度 ，肋片节距 。

肋管水平部分面积：

肋管垂直部分面积：

肋管总外表面积：

肋化系数：

肋片当量高度：

基管平均表面积：

则 ； ； 。
（6） 概算所需传热面积 ：
假设热流密度 ，则 。
（7） 初步规划冷凝器结构：
取管内水流速度v等于2m/s，则没流程肋管数m为

取 ，这样，管束总长（即流程数n与肋管有效长度的乘积）等于：

流程数n取2，则冷凝器传热管有效长度为2.055m；传热管总根数 根。
设计综述如下：低翅片管总数为28根，每根传热管的有效长度为2100mm，管板厚度取30mm，考虑传热与管板之间的胀管加工时两端各伸出3mm，传热管实际下料长度为2166mm。壳体长度为2100mm。冷却水流动的流程数为2，传热管总根数为28根。
8．蒸发器选型计算
蒸发器分为冷却空气型和冷却液体型。本设计冷库的冷藏间应选用冷风机（空气冷却器）。
（1） 传热面积：
冷却空气型蒸发器的传热面积

A．蒸发器的传热温差 ：

为载冷剂离开蒸发器的温度，
取 ， ，则

B．蒸发器传热系数K：

按氨单层光滑蛇形顶排管的设计选择，在冷间温度为-25℃，计算温度差为6.17℃的情况下， ，取管间距与外径之比为4，外径为38mm，则 ， ， ，则

C．蒸发器热负荷 ：

则

根据 选取沈阳大华制冷设备有限公司的冷却物冷藏用DL系列吊顶式冷风机的型号DL-185型冷风机6台，其额定传热面积为每台185 ，两间共12台。
9. 热力膨胀阀的选择
在冷风机为蒸发器的制冷系统中，为了提高整个系统的效率，一般选用外平衡型式的热力膨胀阀，且热力膨胀阀容量的选择可按同工况下计算所需的冷量大25%左右确定，由此得到每个独立的制冷系统其热力膨胀阀的容量为：

选取EMERSON(ALCO)公司TRAE系列的TRAE-30N热力膨胀阀2个，其额定制冷量为29.1k W
10. 融霜选择
因属于中小型系统，所以选取以电融霜或热力直接排入冷风机融霜，同时应对库内温度予以控制。
11. 电气控制
氟系统制冷剂的控制可用温控自动控制开停。
12. 安全设施
库内的防撞设施和反锁报警系统应按照相关标准予以统一设计施工



【参考资料】
1. 张小松主编，制冷技术与设计，重庆大学出版社，2008
2. 白世贞，周维主编，冷冻仓库设备安装与应用，中国物资出版社，2003
3. 彦启森主编，制冷技术及其应用，中国建筑工业出版社，2006