冷库的毕业设计

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摘要、关键词

本次课题是以呼和浩特某冷库为样板进行设计。呼和浩特是我国最大的羊肉产地，为保证羊肉质量需建设相应的冷藏设施。

冷藏间储藏吨位为300t，冷间设计温度为-18℃；冻结间生产能力为30t24h。室外空气温、湿度根据你建库确定。

这次设计在运用所学知识计算出冷间负荷之后，根据合理利用能源的原则，因地制宜，在比较各种方案的可行性后，选择一个技术可靠、经济合理、管理方便的设计方案。最终确定方案为：氨系统活塞式制冷压缩机双级压缩。根据负荷计算的结果依次选择冷风机、贮液器等辅助设备。在完成设备选型后进行管道布置、机房布置、设备保温等。

【关键词】方案确定负荷计算管道设计压缩机冷凝器结束语

前言

随着社会的进步和人们生活水平的不断提高，制冷与空调的应用几乎遍及生产、生活的各个方面。冷库是利用人工制冷的方法，使库房内温度低于外界环境温度而有利于易腐食品的加工、储藏，以保证食品食用价值的构筑物；它包括保温维护系统、冷冻系统、电控网络系统等。用以最大限度保持食品原有质量、适应淡旺季食品供应和长期储存之用。

冷库可按结构特点、使用性质、规模大小和使用库温等各种不同形式进行分类。按结构特点可分为土建式冷库和装配式冷库；按使用性质可分为生产性冷库、分配性冷库和零售性冷库；按规模大小可分为大型冷库、中型冷库和小型冷库；按使用库温可分为冷却库、冻结库和冷藏库。此外，还可以按制冷剂的种类进行划分。

冷库建筑群通常由主库、制冷压缩机间、设备间、生产厂房以及办公、生活用房等组成，主库是冷库建筑群中的主体建筑。主库包括冷却间、冻结间、冷却物冷藏间、冻结物冷藏间、制冰间和冰库、气调保鲜间，穿堂以及站台。制冷压缩机房和设备间包括制冷压缩机房、设备间以及变、配电间。生产工艺用房包括屠宰车间、整理车间、加工车间以及其他车间。办公、生活用房包括办公楼、医务室、职工宿舍、俱乐部、托儿所、厕所、浴室、食堂等。其他包括各种库房及围墙、出入口等。

呼和浩特作为我国最大的生羊产地，对羊肉的各项生产指标要求比较高，因此需要建立相应的冷藏设施来确保质量。此次，我们欲拟建一个加工量为30吨日，冷藏量为300吨的低温冷库，对当地屠宰羊进行冷加工。

冷库的相关规格及平面布置都需要进行合理的考量，下面我们将作进一步的介绍。制冷方案的确定、冷却设备的选型、系统管道的设计，以及各工间的布置等。

设计任务书

一．冷库的规格：

1. 冷藏间的储藏吨位为300t，冷间的设计温度为-18℃，相对湿度为95%；

2. 冻结间生产能力为30t24h,冷间设计温度为-23℃。

二．库房的平面布置：

1. 库房平面布置见平面图

图中1＃、2＃、3＃为冷藏间，4＃、5＃、6＃为冻结间，它们通过常温穿堂组

合成整体；

2. 机房平面见布置图

在冻结间东侧，通过隔墙与冻结间相连。

三．气象水文条件：

1. 室外空气温、湿度根据拟建库所在地查《制冷工艺设计》教材附录Ⅶ；

2. 冷却水温度，按循环水考虑，冷凝器进水温度为30℃。

四．设计要求：

1. 制冷方案的确定；

2. 库房冷负荷计算；

3. 压缩机及制冷设备的选型；

4. 制冷系统管道的计算；

5. 制冷系统制冷剂注入量计算。

五．图纸部分：

1. 制冷系统原理图1张；

2. 制冷系统透视图1张；

3. 制冷机房平面图1张。

制冷方案的确定

制冷方案是设计单位依据设计任务书而提出的初步设想，冷库的使用效果与所选用的制冷方案有着密切的联系。如果确定的制冷方案不当，会给冷库建设造成不应有的经济损失和操作管理的不便，关系到机器设备先进性及经常运转费用的高低等。因此在确定方案时，应从先进、使用、发展、经济等诸多方面出发，同时考虑几个不同方案，进行分析比较，权衡利弊，选择最佳的设计方案。

确定冷库制冷方案的内容包括制冷系统压缩级数及压缩机类型的确定，制冷剂种类及冷凝器类型的确定，自动化方案的确定，制冷系统供液方式的确定，冷间冷却方式的确定，冷间冷却设备和融霜方式的确定。

制冷方案确定的依据如下：1.冷库的使用性质；2.建设规模和投资限额；3.生产工艺要求；4.当地水文气象条件；5.制冷装置所处环境。

一. 制冷系统压缩级数及压缩机类型的确定

制冷系统的压缩形式包括单级压缩和双级压缩。单级压缩形式就是在制冷系统中将压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器四大部件，一次用管道连接起来，形成一个最基本的单级压缩系统。制冷剂在系统中经过压缩、冷凝、节流、蒸发四个过程，即可完成一个制冷循环。双级压缩形式又可分为单机双级压缩和配组式双级压缩。单机双级压缩形式就是采用一台制冷压缩机进行双级压缩，具有占地面积小、系统管道简单、施工周期短、操作管理方便等优点，用于大、中型冷库中，但不能根据工作条件变化灵活调整。配组式双击压缩是由几台单级压缩机配合来完成高、低压级压缩。用来配组的制冷压缩机应尽量选择相同系列的，这样便于零部件互换。确定系统压缩级数的主要依据是压力比值，

即一定工况下，系统冷凝压力与蒸发压力的比值。当压力比值小于或等于8时，氨系统应采用单级压缩；压力比值小于或等于10时，氟系统采用单级压缩。当压力比值大于8时，氨系统应采用双级压缩；当压力比值大于10时，氟系统采用双级压缩。

根据相关计算，我们此次设计的冷库应该采用双级压缩形式。

制冷压缩机包括活塞式压缩机、螺杆式压缩机和离心式压缩机。活塞式制冷压缩机工艺成熟，热力性能好，目前在制冷系统中应用广泛。但是这种类型的压缩机，易损部件多，零部件也多，管理和维修比较麻烦。螺杆式制冷压缩机是一种容积型回转式压缩机，结构简单，体积小，易损部件少，检修周期长，运转平稳可靠，维修方便，因而在各种制冷装置中得到较为广泛的应用；尤其在空间有限、需要移动的制冷系统。但是由于加工精度较高，制造比较复杂，噪声大，效率稍低，在使用上受到一定的限制。离心式制冷压缩机是无油压缩，机械磨损小，重量轻，并能实现自动控制，用于制冷量较大的制冷装置上；由于单机制冷量不能过小，限制了使用范围，离心式压缩机制造加工精度较高，维护困难较大。

综合各项因素，我们此次设计的冷库应该采用活塞式制冷压缩机。

二. 制冷剂种类及冷凝器类型的确定

压缩机制冷剂的选用对于提高制冷系统的热力完善度，降低制冷装置的造价以及确保安全运转具有重要意义。确定制冷剂的种类，通常从以下几个方面进行考虑：货源和冷库造价；安全性能；蒸发系统压缩级数。氨的单位制冷量较大，且价格便宜，易溶于水但不溶于润滑油。氟利昂的单位制冷量较小，且价格昂贵，与油互溶性较好，但容易泄漏。

通过对比特点，我们此次设计的冷库应该采用氨作为制冷剂。

冷凝器类型有多种，应该根据制冷装置所处的环境、冷却水水质、水温和水量来进行确定。在具有充足水源、是指较差的地区，采用立式壳管式冷凝器；若水温低，水质较好，船舶制冷装置应采用卧式壳管式冷凝器；对水质差、大气湿度比较低的地区应采用淋浇式冷凝器；对水缺乏地区，耗水量小，应采用蒸发式冷凝器；对于小型氟利昂制冷装置，应采用空气冷却式冷凝器。

呼和浩特地处内蒙，水资源比较充足，所以冷库应该采用立式壳管式冷凝器。三. 制冷系统供液方式的确定

制冷系统的供液方式可分为直接膨胀供液、重力供液和液泵供液三种。直接膨胀供液适用于小型氨制冷装置、负荷稳定的系统及氟制冷装置。该方式的特点是系统简单、工程费用低，但制冷效率较低且操作调节困难；目前国内氨制冷系统中较少采用这种供液方式。重力供液适用于中、小型氨冷库制冷装置，该方式的特点是供液稳定，能提高蒸发器的热交换效果，防止压缩机“液击”，但提高了土建的造价。目前，在中、小型氨冷库制冷装置中已少用。液泵供液比上述两者的优点多，在国内外制冷装置中已得到日益广泛的应用，是国内大中型冷库制冷装置应用最多的供液方式。该方式的特点是

蒸发器的热交换效率高，便于集中控制，但相应的投资也加大，

液泵供液方式，其优点突出，因此适合我们此次设计的冷库。

四. 冷间冷却方式的确定

冷间冷却方式是冷库制冷方案的一个组成部分，从制冷产生冷效应的角度，可分为间接冷却方式和直接冷却方式，这两者各有其特点和使用场合。间接冷却方式的特点是初投资和经常运转费用较高，能连损失较大，需要经常维护修理。目前在各制冷装置中，间接冷却系统应用不太多，仅在特定情况下及不宜使用直接冷却系统的场所应用。直接冷却方式的特点是能量损失较小，操作管理方便，初投资及运转费用较低。由于这些优点而被广泛应用。

直接供液方式，使用年限较长，所以冷库应该采用此种冷却方式。

五. 冷间冷却设备和融霜方式的确定

目前冷间常采用冷却排管、冷风机和搁架式排管等冷却设备。其选用是否合理直接关系到产品的冷加工质量和生产效率，以及经费性费用。影响因素应考虑产品冷加工工艺要求和储藏条件，库房的占用面积等。冷间类型不同，所选用冷间冷却设备也有区别。

冷却间一般选干式落地式冷风机作为冷却设备；冻结间一般选用落地式或吊顶式冷风机作为冷却设备；冷却物冷藏间通常选用冷风机冷却设备；冻结物冷藏间通常选用冷却排管作为冷却设备；产品包装间，选用冷却设备应根据包装间温度而定。

融霜方式的确定根据系统内部自身因素进行选择，我们此次设计的冷库应该采用热氨融霜方式。

库房负荷计算

维护结构的传热系数：

1.外墙

一.库房围护结构传入热量计算Q 1

计算公式为：Q 1=K*A*a(t w -t n ) Q 1——围护结构传入热量（w ） K ——围护结构的传热系数。（wm 2℃） A ——传热面积（m 2）

a ——维护结构两侧温差修正系数 t w ——围护结构外侧计算温度（℃） t n ——围护结构内侧计算温度（℃）相关计算如下：

二.货物热量计算Q2

计算公式为：Q2=Q2a+Q2b

Q2——货物热

Q2a——食品热量

Q2b——包装材料和运载工具热量

（=-16.077 KJkg,M=0.5,ρ

n =1.39㎏ m3,n

=3,q

=410W个 ,n=2

Q 5a = Aq

=144.14×2=288.28W

=0.2778Vn（）MP24=0.2778×720.7×2×（76.3＋16.077）×0.5×1.3924=1071.2 W

Q 5c =3 n

24=3×3×41024=154 W

Q 5= Q

＋Q

=288.28＋1071.2＋154=1513.44 W

NO.2库:

A=150.5㎡，V=752.7 m3

Q 5a = Aq

=150.5×2=301 W

Q 5b =0.2778Vn（）MP24=0.2778×752.7×2×（76.3＋16.077）×0.5× 1.3924=1118.72

Q 5c =3n r q r 24=3×3×41024=154 W

Q 5= Q 5a ＋Q 5b ＋Q 5c =301＋1118.72＋154=1573.72 W NO.3库同NO.1库：Q 5=1513.44W 2、冻结间不计算Q 5的热量。

六.库房热量汇总Q q

计算公式为：Qq=Q 1+PQ 2+Q 3+Q 4+Q 5 (冷藏间P=1；冻结间P=1.3)

七.机械负荷计算

计算公式为：Q j =(n 1∑Q 1＋n 2∑Q 2＋n 3∑Q 3＋n 4∑Q 4＋n 5∑Q 5)R

n 1=1,n2=1,n 3=0,n 4=0.5,n 5=0.5,R=1.07

蒸发温度相同，

Q j =(18073.88+88268.8+3850+2300.3)×1.07=124486.99

冷却设备的选型计算

一.压缩机

（1）根据t z =-33℃，t l =30℃和，查图3-1得中间冷却温度t zj =-5.6 （2）根据中间冷却温度，确定中间冷却器盘管出液温度t c =-5.6+5.6=0℃

（3）根据蒸发温度t z =-33℃和中间冷却器温度t zj =-5.6查表3-7得低压机的输气系数（4）根据蒸发温度t z 3℃和中间冷盘管t c =0℃,查表3-8得低压机单位容积制冷量

q r =1015.4kjkg

（5）根据式（3-3）计算低压机的理论输气量：

V dp ===551.695 （6）选择低压机：

根据计算出的低压机理论输气量。可从单级压缩机产品样本或表3-4中，选出两台

6AW-12.5

型压缩机一台，作为低压机，其理论排气量

V p =424.54m3=6,Q

=150889.7W,V=1.4674Lkg,r=1364.23KJkg

m3=5,Q

=121.63kw,V=1.5337Lkg,r=1295.17KJkg

d=0.0188=0.693m

（2）低压循环桶容积的计算:

本设计采用立式低压循贮液桶,采用下进上出式供液。容积计算如下：

回气管容积:

冻结间回气管φ76×3.5,共长约50米,每米容积为0.00374 m3

50×0.00374=0.187 m3

冷藏间回气管D57x3.5,共长约70米,每米容积为0.00196 m3

70×0.00196=0.1372 m3

V=0.1372+0.187=0.3242m3

（3）=0.2h ，q=4 m3，管径为Dg50，采用D57管子。

五.制冷设备和管道的保温

设备和管道导致冷量损失的部位，以及产生冷凝水的部位，均应设置保温层。

中间冷却器隔热材料采用聚氨酯，厚度为50mm。低压循环桶隔热材料采用聚氨酯，厚度为50mm。低温回气管采用泡沫塑料，厚度为90mm。低压供液管采用泡沫塑料，厚度为60mm。

制冷剂注入量

结束语

通过此次冷库的设计，基本掌握了这个过程中需要注意的环节。制冷方案的确定，冷库负荷的计算，系统设备的选型，每一项都需要进行合理的考量。而且进一步了解了相关系数的选择，以及针对的环境。这是一个难得的学习机会，把自己掌握的课本知识通过设计表达出来，提高了自己的实践能力。在设计过程中，也会遇到许多难解的问题，经过查阅相关书籍，发现自己还有很多不知道的东西。这个过程同样锻炼了自己严谨的态度，任何环节都要认真。

虽然毕业设计内容繁多，但过程的繁琐却使我的收获更加丰富。各种系统的适用条件，各种设备的选用标准，各种管道的布置方式，我都是随着设计的不断深入而不断熟悉并学会应用的。至于本系统的设计方案，也只能以合理来形容，因为受自身思维和知识水平的限制，导致设计中很少有创新之处。虽然成果并不是很令人满意，但终究是自己动脑动手一步一步做出来的，这点使我在遗憾之余感到些许欣慰。在设计中的每一步，我都做了认真的考虑，在这样点滴考虑与思量过程中，我摸索到空调设计要点，更清晰了解整个设计过程。

这次毕业设计，在老师的指导下，就要画上一个句号了。可是对我来说，这次设计的本身所产生的影响，还远远没有结束。我从这次设计中学到了许多课本上没有的知识。从设计任务书的下达到今天基本实现任务书中的设计要求，时间已整整过去了一个多月。在这一个月多中，通过自己的努力和各位老师的指导，使我不仅在知识水平和解决实际问题的能力上有了很大的提高，而且还从思想上的深深的体会到，要把自己的所学变成现实时所面对的种种难题。

任务只是对学习的检验罢了，过程却提高了一个人的能力，在对待具体情况时需要作出的合理分析。

马上就要参加工作了，此次设计也算对自己动手能力的一个检验。不仅将课本的知识运用到其中，而且学到了很多课本以外的东西。当然，在这个过程中也提高了自己的相关能力。

致谢

毕业设计是对我三年学习尤其是专业知识的掌握程度的一次全面检验，在这次毕业设计的过程中，我得到了一些同学的帮助，我们经过多次设计思考课程才得以完成。虽然说由于初次设计冷库，还有很多问题没有考虑，但是在这期间老师以严谨的治学态度、丰富的实践经验及渊博的学识让我获益良多。

设计过程中老师给予了我很大的支持，感谢陈武老师在这个过程中的关注，以及三

年大学生活的谆谆教诲。这对于我以后的生活、学习、工作，都会产生深远的影响。希望陈老师在以后教学生活中工作愉快！

最后感谢设计过程中各位老师的悉心教导，学校领导对设计进度的关注。敬请各位老师和读者指正并提出宝贵意见。

此致

敬礼

参考书目

1. 张萍，制冷工艺设计，第三版，北京：中国商业出版社，2001

2. 田怀璋，制冷工程设计手册，第三版，西安：交通大学出版社，2001

3. 吴业正，冷冻空调设备大全，第二版，上海：同济大学出版社，2003

4. 吴建生，冷库的设计，第五版，北京：工业出版社，1999

5. 姜守正，制冷原理，第三版，北京：中国商业出版社，2001

6. 李媛英，冷藏库及制冷设备，第五版，上海：高等教育出版社，1999

7.匡弈珍，制冷压缩机，第三版，北京：中国商业出版社，2001

8.缪道平，活塞式制冷压缩机，第七版，上海：机械工业出版社，1995

9.李松寿，制冷原理及设备，第六版，北京：中国建筑出版社，2000