40吨高温冷藏库设计说明书

摘要

本文详细介绍了高温冷藏库的设计方法及设计过程。由于市场上对小型冷藏

库的需求，本文对高温冷藏库从理论设计计算到实际设备选型进行了详细介绍。

高温冷藏库里面，由于水果和蔬菜的呼吸作用，为了保持水果和蔬菜的新鲜：首先，温度不能太低，因为低温会把水果蔬菜冻伤从而直接影响水果蔬菜的品质，这对冷库的温度调节提出了更高的要求；其次，因为水果和蔬菜是鲜活的，要有呼吸作用，冷库里面要保持一定的氧含量，这要求冷库要有一定的通风换气量，而这部分通风换气，又要求冷库机组要有更高的制冷量，这就表示，高温冷藏库的制冷机组要有一定的制冷量调节范围，因此本文介绍用重力供液氨制冷循环。

本文先对冷库进行了平面设计，从吨位入手，考虑每个房间的作用及操作要求，对冷库进行了整体布局；而后对墙面的选型进行了校核计算，包括露点校核；然后对冷库各房间进行了耗冷量估算，在此基础上对冷风机进行了选型；然后进行机械负荷的计算，对各房间进行了汇总；然后选择循环工质及压缩级数；最后，在前面计算的基础上，对设备进行了选型。

本高温冷库适用于食堂和小型的市场，能根据不同的水果和蔬菜的要求对各房间进行调节，从而达到适用范围广，贮藏品种丰富的目的。

关键词：重力供液，高温冷藏库，单级压缩，氨制冷

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目录

摘要…………………………………………………………………………………2

第一章 绪论………………………………………………………………4 1.1设计概况………………………………………………………………………4 1.2设计内容及要求………………………………………………………………4 1.3设计背景资料…………………………………………………………………4 1.4设计的气象参数……………………………………………………………4 1.5 本文安排………………………………………………………………………5

第二章冷库的平面及材料选型……………………………………………………6 2.1冷库容积及平面设计…………………………………………………………6 2.2冷库工况、吨位及面积分配汇总……………………………………………7 2.3冷库围护结构及防潮隔热结构选取…………………………………………7 2.3.1冷库主体材料参数……………………………………………………7 2.3.2冷库隔热材料及防潮材料选取………………………………………8 2.3.3隔热材料厚度估算……………………………………………………9 2.3.5墙体、地坪及库顶设计总结…………………………………………13 2.3.6本章小结…………………………………………………………13

第三章 房间耗冷量计算…………………………………………………………14 3.1水果冷藏间A耗冷量…………………………………………………15 3.2水果冷藏间B耗冷量……………………………………………………21 3.3蔬菜冷藏间C耗冷量…………………………………………………24 3.4冷却间D耗冷量计算……………………………………………………28 3.5走道E耗冷量计算………………………………………………………31 3.6操作间F耗冷量计算……………………………………………………34

第四章 机械负荷计算……………………………………………………………37

第五章 循环系统选择……………………………………………………………38 5.1工质选择………………………………………………………………38 5.2压缩级数选择…………………………………………………………38

第六章 设备选型…………………………………………………………………40 6.1压缩机的选择…………………………………………………………40 6.2冷凝器的选择………………………………………………………43 6.3其他辅助设备选择……………………………………………………44

结束语………………………………………………………………………………49 参考文献……………………………………………………………………………50 文献翻译（附一）

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第一章绪论

1.1设计概况

本建筑为广州地区一个40吨高温冷藏库，一层，层高4.2米，总建筑面积295.43平方米，分为8个部分：操作间（3×5m），月台(19.06×5m)，走道(3m宽)，冷却间（4×6m），机房（3×7m），冷藏间（分为三个冷藏间，两个10吨水果冷藏间每个17.00平方米，一个20吨蔬菜冷藏间51.76平方米）。

1.2设计内容及要求

设计内容包括：冷库平面设计，冷负荷计算，机械负荷计算，制冷系统选型，制冷设备选型，制冷机组系统图、原理图，蒸发器布置图 设计要求：

1) 机房要求室温空调处理；

2) 操作间，走道要求空调温度处理；

3) 冷藏间设计温度0℃，相对湿度90%，墙面、地面、库顶要求绝热防潮处理； 4) 冷却间设计温度4℃；

5) 防潮隔热核算时，露点要落在防潮隔汽层外面（高温侧）。

1.3设计背景资料

（1）冷库的库温按0℃进行设计，相对湿度按90%计算。 （2）水果包装方式：以木箱装（木箱自重4kg,货重25kg），密度ρ=350㎏/m³； 蔬菜包装方式：固定货架存放，密度ρ=230㎏/m³。 （3）最大工作人数，3人。 （4）要求冷库门设置风幕。

（5）水果蔬菜进库温度按25℃算。

（6）冷却时间按24小时冷却到0℃计算。

（7）照明，通风换气按水果冷库常规进行设计选取。

1.4设计的气象参数

气象资料

广州：23°08’N,113°19’E 海拔：6.6米 大气压力： 冬季1019.5hbar 夏季1004.5 hbar

平均室外温度：31℃，平均室外相对湿度：85% 露点28.18℃

最热月室外平均风速： 1.8m/s

1.5本文安排

本文第二章，从设定吨位计算出冷库的平面参数，然后进行房间安排，再进行库身材料选择；接着，第三章进行冷库的耗冷量计算；第四章机械负荷的计算；在前面章节的基础上，第五章进行了系统循环的选择；第六章为设备选型章节。

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第二章冷库的平面及材料选型

2.1冷库容积及平面设计

冷藏库公称容积V1：

设计吨位为40t,分为三个冷藏间，两个10t水果冷藏间，一个20t蔬菜冷藏间。 按照《冷库设计规范》3.0.2条

GV1s1000

式中：G----冷库或冰库的计算吨位（t）； V1----冷藏间或冰库的公称容积（m³）； η----冷藏间或冰库的容积利用系数； 查《冷库设计规范》中表3.0.3，假设η=0.4；

ρs----食品的计算密度（㎏/m³）。

查《冷库设计规范》中表3.0.5，得到水果ρs=350㎏/m³、蔬菜的ρs=230㎏/m³

算得：V1=217.39m³ V2=V3=71.43m³

比照《冷库设计规范》中表3.0.3，得到假设的容积利用系数符合标准，假设成立。

冷藏间净面积：

按照《冷库设计规范》3.0.1条 V1=S×H

其中：S-----冷藏间或冰库的净面积（不扣除柱，门斗和制冷设备所占的面积）㎡；

H-----房间净高，m（这里取为4.2m） 冷藏库净面积S1=51.76㎡ S2=S3=17.00㎡ 站台和走道宽度：

按照《冷库设计规范》4.2.6条，站台宽度取5m； 走道根据冷库里面搬运设备宽度选3m。

2.2冷库工况、吨位及面积分配汇总

通过平面设计后冷库各部分如下： 库房名称 水果冷藏间A和B 蔬菜冷藏间C 冷却间

相对湿度 温度/℃ 90%~95% 0 90%~95% 90%~95% 0 4 4

吨位 10t/个 面积 17㎡/个 20t 51.76㎡ 4t/天（进货量24.00㎡ 操作间 走道 机房 -- -- -- 空调温度28 空调温度28 常温31 10%） -- -- -- 18.18㎡ --（宽度3m） 18.00㎡ 2.3冷库围护结构及防潮隔热结构选取

2.3.1冷库主体材料参数

冷库主体采用钢筋混凝土骨架加砖墙结构。

外墙：普通实心砖砌筑，厚度370mm,导热系数λ=1.53W/（㎡·℃）

两边抹1:2.5水泥砂浆，厚度20mm每边，导热系数λ=0.93 W/（㎡·℃） 地基：125mm的钢筋混凝土粘结层，导热系数λ=1.55 W/（㎡·℃） 顶层：钢筋混凝土结构，厚度125mm,导热系数λ=1.55 W/（㎡·℃）

2.3.2冷库隔热材料及防潮材料选取

外墙：由外到内依次取： 序号 名称 1 2 3 4 5 6 水泥砂浆抹面 普通实心砖砌墙 材料 水泥砂浆 砖，水泥砂浆 水泥砂浆 三毡四油 厚度mm 20 370 20 13 待求 20 导热系数W/(m·K) 0.93 1.53 0.93 -- 0.087 0.93 导热热阻㎡·K/W 0.0215 0.2418 0.0215 0.057 0.0215 水泥砂浆抹面 三毡四油隔气防潮层 膨胀珍珠岩隔热膨胀珍珠层 岩 水泥砂浆抹面（加水泥砂浆 钢丝网） 内墙①：由高温测到低温侧依次取： 序号 名称 1 材料 厚度mm 20 5

水泥砂浆抹面（加水泥砂浆 钢丝网） 导热系数W/(m·K) 0.93 导热热阻㎡·K/W 0.0215 2 3 4 5 6 7 普通实心砖砌墙 水泥砂浆抹面 一毡二油隔气防潮层 隔热层 一毡二油防潮层 水泥砂浆抹面 砖，水泥砂240 浆 水泥砂浆 20 一毡二油 5.5 膨胀珍珠岩 待求 一毡二油 5.5 水泥砂浆 20 1.53 0.93 -- 0.087 -- 0.93 0.1569 0.0215 0.026 0.026 0.0215 内墙②：因为高温冷库内冷藏间的设计温度均为0℃，冷却间设计温度为4℃，Δt<5℃，在房间之间的内墙可设计成如下： 序号 名称 1 2 3 水泥砂浆抹面 普通实心砖砌墙 水泥砂浆抹面 材料 厚度mm 导热系数W/(m·K) 0.93 1.53 0.93 导热热阻㎡·K/W 0.0215 0.1569 0.0215 水泥砂浆 20 砖，水泥砂240 浆 水泥砂浆 20 地坪：由下到上依次取： 序号 名称 1 2 3 4 5 6 钢筋混凝土地坪 二毡三油防潮隔气层 膨胀珍珠岩隔热层 一毡二油防水层 钢筋混凝土地坪 水泥砂浆抹面 材料 厚度mm 导热系数W/(m·K) 1.55 -- 0.087 -- 1.55 0.93 导热热阻㎡·K/W 0.0806 0.026 0.026 0.0516 0.0215 钢筋混凝土 125 二毡三油 9 膨胀珍珠岩 待求 一毡二油 5.5 钢筋混凝土 80 水泥砂浆 20 冷库顶：由上到下依次取： 序号 名称 1 2 3 4 5 面层 水泥砂浆抹面 防水层 钢筋混凝土屋盖 三毡四油防潮隔汽层 材料 水泥砂浆防水层 水泥砂浆 350号石油沥青油毡 钢筋混凝土 三毡四油 6

厚度mm 10 20 1.5 125 13 导热系数W/(m·K) 0.93 0.93 0.27 1.55 -- 导热热阻㎡·K/W 0.0108 0.0215 5.5×10-³ 0.0806 0.057 6 7 膨胀珍珠岩隔热层 钢筋混凝土库顶 膨胀珍珠岩 待求 钢筋混凝土 80 0.087 1.55 0.0516 2.3.3隔热材料厚度估算

隔热层厚度按照《冷库设计规范》4.3.2条：

1d[R0(awd11d22···dnn1an)]

式中：d----隔热材料的厚度（m）； λ----隔热材料的导热率[W/(m·℃)]； R0----围护结构总热阻（㎡·℃/W）;

aw----围护结构外表面传热系数[W/(㎡·℃)]; an----围护结构内表面传热系数[W/(㎡·℃)];

d1、d2···dn----围护结构出隔热层外各层材料的厚度（m）； λ1、λ2···λn----围护结构出隔热层外各层材料的导热系数[W/(m·℃)]；

隔热层热导率按照《冷库设计规范》4.3.3条：

·b’

式中：λ----设计采用的热导率[W/(m·℃)]； λ’----正常条件下测定的导热率[W/(m·℃)]；

b----导热率的修正系数可按表4.3.3的规定采用，本设计中采

用的隔热材料膨胀珍珠岩，经查表4.3.3得b=1.7。 热流密度计算式：

q=KΔt

传热系数计算式：

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K11a11122···nn

外墙：

设计温度冷藏间0℃和冷却间4℃，室外温度31℃，湿度85%，露点

28.18℃。

按照《冷库设计规范》4.3.3表：温差修正系数取a=1.10。因此温差为

Δt=1.10Δt0=34.1℃。

按照《冷库设计规范》4.3.10表：外表面传热系数aw=23W/(㎡·℃),冷

却间内表面传热系数an=29W/(㎡·℃)；冷藏间内表面传热系数an=18W/(㎡·℃)。

根据设计要求，设定防潮隔汽层外侧温度为该环境下露点温度；

冷却间外墙： 外侧热流密度： q1=K1Δt1

Δt1=34.1-28.18℃=5.92℃

1111230.02150.24180.021522K1aw112233W/(m·℃)3.046W/(m·℃)所以q1=18.032W/㎡

内侧热流密度： q2=K2Δt2

Δt2=28.18-4℃=24.18℃

1111290.0572K2an44556650.0871.7W/(m·℃)0.0215由q1= q2可计算出冷却间外墙防潮层的厚度：

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d=0.1815m 冷藏间外墙：

外侧热流密度：q1=K1Δt1，Δt1=34.1-28.18℃=5.92℃

1111230.02150.24180.0215K1aw112233W/(m·℃)3.046W/(m·℃)22所以q1=18.032W/㎡

内侧热流密度：q2=K2Δt2，Δt2=28.18-0℃=28.18℃

K211an44556611180.05750.0871.7W/(m·℃)0.02152由q1= q2可计算出冷却间外墙防潮层的厚度：d=0.211m

内墙①：

冷藏间和冷却间设计温度均为0℃，室内走道温度28℃，气压

p=100.45kpa,湿度85%，露点25.24℃。因此外墙温差Δt0=28℃,

按照《冷库设计规范》4.3.10表：热表面传热系数aw=23W/(㎡·℃),冷

却间内表面传热系数an=29W/(㎡·℃)；冷藏间内表面传热系数an=18W/(㎡·℃)；综合考虑，内表面传热系数计算值取冷却间内表面传热系数。 根据设计要求，设定防潮隔汽层外侧温度为该环境下露点温度； 外侧热流密度：q1=K1Δt1，Δt1=28-25.24℃=2.76℃

1111230.02150.15690.0215K1aw112233W/(m·℃)4.109W/(m·℃)22所以q1=11.340W/㎡

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内侧热流密度：q2=K2Δt2，Δt2=25.24-0℃=25.24℃

K211an4455667811290.02650.087W/(m·℃)0.0260.02152

由q1= q2可计算出内墙①防潮层的厚度：d=0.3319m

2.3.4墙体、地坪及库顶设计总结

由冷库房间上面露点的计算可知，绝热层越薄，露点位置越向高温侧移动，结合

计算结果，内外墙，房顶，地坪的隔热层厚度统一取为d=0.182m。

2.3.6 本章小结

材料的选择应该符合经济和方便的要求，而且，隔热材料在露点校核负荷的情况下应该取厚一点。但是，这也不能从一而论，因为不同的房间可能有不同的设计要求，而且材料还要考虑施工要求。

第三章 房间耗冷量计算

围护结构传热引起的耗冷量计算式：

Q1KAa(twtn)

式中：K----维护结构的传热系数[W/(㎡·℃)]； A----围护结构的计算传热面积（㎡）；

a----围护结构两侧温差修正系数，外墙取1.10，冷库顶选用1.20，内墙选用1.00，地坪选用0.2；

tw----围护结构外侧的计算温度（℃）； tn----围护结构内侧的计算温度（℃）。

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传热系数计算式：

11Kaw1122···nn1an

式中 aw、an----围护结构外表面和内表面的表面传热系数[W/(㎡·℃)]； δ1、δ2、···、δn----围护结构各构造层的厚度（m）；

λ1、λ2、···、λn----围护结构各构造层的热导率[W/(m·℃)]；

隔热层热导率按照《冷库设计规范》4.3.3条：

·b’

式中：λ----设计采用的热导率[W/(m·℃)]； λ’----正常条件下测定的导热率[W/(m·℃)]；

b----导热率的修正系数可按表4.3.3的规定采用，本设计中采

用的隔热材料膨胀珍珠岩，经查表4.3.3得b=1.7。

·b’0.0871.70.148W/(m·℃)

此时，隔热层

3.1水果冷藏间A耗冷量：

1）围护结构传热引起的耗冷量Q1：

①北外墙传热引起的耗冷量Q11：

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K111aw1231122···nn1an10.1820.148118W/（㎡·℃）0.02150.24180.02150.0570.02150.597W/（㎡·℃）Q11K1A1a(twtn)0.5974.54.21.10（310）W384.76W

②东外墙传热引起的耗冷量Q12：

11K2aw1231122···nn1an10.1820.148118W/（㎡·℃）0.02150.24180.02150.0570.02150.592W/（㎡·℃）Q12K2A2a(twtn)0.5923.784.21.10（310）W320.5W

③南内墙传热引起的耗冷量Q13：

Q13=0W（南内墙与水果冷藏间B相连，无温差，故传热量取0W）

④西内墙传热引起的耗冷量Q14：

11K4aw1231122···nn1an10.1820.148118W/（㎡·℃）0.02150.15690.02150.0260.0260.02150.625W/（㎡·℃）Q14K4A4a(twtn)0.6253.784.2（280）W277.96W

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⑤冷库顶传热引起的耗冷量Q15：

11K5aw1231122···nn1an10.1820.148118W/（㎡·℃）0.01080.02150.00550.08060.0570.05160.644W/（㎡·℃）Q15K5A5a(twtn)0.6443.784.51.20（310）W407.51W

⑥地平层传热引起的耗冷量Q16：

11K6aw1231122···nn1an10.1820.148W/（㎡·℃）0.05160.01080.02150.00550.08060.0570.667W/（㎡·℃）地底温度取为30℃：

Q16K6A6a(twtn)0.6673.784.50.2（300）W68.07W

综合上面计算，围护结构传热引起的耗冷量Q1：

Q1Q11Q12Q13Q14Q15Q161458.80W

2）水果冷藏间A食品储存耗冷量Q2：

Q2Q2aQ2bQ2cQ142dG(h1h2)GB(t1t2)CbG(q1q2)2(GnG)q2式中 G----食品每天的进货量（㎏），按5%算，G=0.5t；

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q1----货物冷却初始温度时的呼吸热（W/㎏）；

q2----货物冷却终止温度时的呼吸热（W/㎏）；

Gn----冷却物冷藏间的冷藏量㎏，Gn=10t。

算得：

Q2Q2aQ2bQ2cQ142d[500(287000271900)24360025000.25(40)2.512436000.5(4020)(100.5)20]W

282.40W3)通风换气耗冷量Q3：

Q3Q3aQ3b(hwhn)nVrn24360030nrrn(hwhn)3600

式中 Q3a----冷却物冷藏间有呼吸的食品换气热量（kW）；

Q3b----有操作人员长期停留的冷藏间，操作人员需要新鲜空气的热量（kW）；

hw----室外空气的比焓（kJ/kg）;

hn----室内空气的比焓（kJ/kg）;

V----冷藏间内净容积（m³）；

rn----冷藏间内空气的密度（kg/m³）；

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24----每日小时数（h）；

30----操作人员每小时需要的新鲜空气量（m³/h）;

nr----操作人员数。

Q3Q3aQ3b(hwhn)nVr243600n30nrrn(hwhn)36000]W（80.188.46）371.431.2931000[24360023.00W

4）电动机运行产生的耗冷量Q4：

Q4P

式中 P----电动机额定功率（KW）；

ζ----热转化系数，取为0.75；

ρ----电动机运转时间系数，取为1。

由于水果、蔬菜库、有包装的冷冻食品的冷库，要求库温均匀。因此按照《冷库设计规范》6.2.6条规定，冷却物冷藏间应该采用空气冷却器。

根据冷库采用空气冷却器的经验数据,本水果冷藏间采用大连冷冻设备厂的D040-65W/410-A-G|SL|L型冷风机，该机配有4台总功率为1.08kW的电机。

Q4P0.7511.081000W810W

5）经营操作耗冷量Q5：

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Q5Q5aQ5bQ5cqdAVn(hwhn)Mrn2436000.125nnqr

式中 Q5a----冷库照明耗冷量（W）；

Q5b----冷库门开启耗冷量（W）；

Q5c----库房操作人员耗冷量（W）；

qd----每平方米地板面积照明耗冷量（W/㎡），取2.00 W/㎡；

A----有效照明面积（㎡）；

V----冷间内净容积（㎡）；

n----每日开门换气次数，取为3；

hw----室外空气的比焓（kJ/kg）;

hn----室内空气的比焓（kJ/kg）;

M----有空气幕时的产率修正系数，取为0.5；

rn----冷空气的密度（㎏/m³）；

0.125----每日操作时间；

qr----每个工作人员产生的耗冷量（W），取279W；

nn----操作人员数，取1。

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Q5qdAVn(hwhn)Mrn2436000.125nnqr8460）0.51.2930.12512792.0017183.87W71.433（80180243600

综合上面计算，水果冷藏间A耗冷量QA：

QAQ1Q2Q3Q4Q52758.07W

3.2水果冷藏间B耗冷量：

1）围护结构传热引起的耗冷量Q1：

①北内墙传热引起的耗冷量Q11：

Q110W与水果冷藏间A相连，没有温差。

②东外墙传热引起的耗冷量Q12：

11K2aw1231122···nn11an0.1820.148118W/（㎡·℃）0.02150.24180.02150.0570.02150.592W/（㎡·℃）Q12K2A2a(twtn)0.5923.784.21.10（310）W320.5W

③南内墙传热引起的耗冷量Q13：

Q13=0W（南内墙与蔬菜冷藏间C相连，无温差，故传热量取0W）

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④西内墙传热引起的耗冷量Q14：

11K4aw1231122···nn1an10.1820.148118W/（㎡·℃）0.02150.15690.02150.0260.0260.02150.625W/（㎡·℃）Q14K4A4a(twtn)0.6253.784.2（280）W277.96W

⑤冷库顶传热引起的耗冷量Q15：

11K5aw1231122···nn1an10.1820.148118W/（㎡·℃）0.01080.02150.00550.08060.0570.05160.644W/（㎡·℃）Q15K5A5a(twtn)0.6443.784.51.20（310）W407.51W

⑥地平层传热引起的耗冷量Q16：

11K6aw1231122···nn1an10.1820.148W/（㎡·℃）0.05160.01080.02150.00550.08060.0570.667W/（㎡·℃）地底温度取为30℃：

Q16K6A6a(twtn)0.6673.784.50.2（300）W68.07W

18

综合上面计算，围护结构传热引起的耗冷量Q1：

Q1Q11Q12Q13Q14Q15Q161074.04W

2）水果冷藏间B食品储存耗冷量Q2：

Q2Q2aQ2bQ2cQ142d[500(287000271900)24360025000.25(40)2.512436000.5(4020)(100.5)20]W

282.40W3)通风换气耗冷量Q3：

Q3Q3aQ3b(hwhn)nVr243600n30nrrn(hwhn)36000]W（80.188.46）371.431.2931000[24360023.00W

4）电动机运行产生的耗冷量Q4：

由于水果、蔬菜库、有包装的冷冻食品的冷库，要求库温均匀。因此按照《冷库设计规范》6.2.6条规定，冷却物冷藏间应该采用空气冷却器。

根据冷库采用空气冷却器的经验数据,本水果冷藏间采用大连冷冻设备厂的D040-65W/410-A-G|SL|L型冷风机，该机配有4台总功率为1.08kW的电机。

Q4P0.7511.081000W810W

5）经营操作耗冷量Q5：

19

Q5qdAVn(hwhn)Mrn2436000.125nnqr8460）0.51.2930.12512792.0017183.87W71.433（80180243600

综合上面计算，水果冷藏间B耗冷量QB：

QBQ1Q2Q3Q4Q52373.31W

3.3蔬菜冷藏间C耗冷量

1）围护结构传热引起的耗冷量Q1：

①北内墙传热引起的耗冷量Q11：

Q110W，与水果冷藏间B相连，没有温差。

②东外墙传热引起的耗冷量Q12：

11K2aw1231122···nn11an0.1820.148118W/（㎡·℃）0.02150.24180.02150.0570.02150.592W/（㎡·℃）Q12K2A2a(twtn)0.59211.54.21.10（310）W975.04W

③南外墙传热引起的耗冷量Q13：

20

K311aw1231122···nn11an0.1820.148118W/（㎡·℃）0.02150.24180.02150.0570.02150.592W/（㎡·℃）Q13K3A3a(twtn)0.5924.54.21.10（310）W381.54W

④西内墙传热引起的耗冷量Q14：

11K4aw1231122···nn1an10.1820.148118W/（㎡·℃）0.02150.15690.02150.0260.0260.02150.625W/（㎡·℃）蔬菜冷藏间西内墙有4m与冷却间相连，温差4℃

K4‘11aw1231122···1nn1an118W/（㎡·℃）0.02150.15690.02153.378W/（㎡·℃）

Q14[0.625（11.54）4.2（280）3.37844.24]W778.25W⑤冷库顶传热引起的耗冷量Q15：

21

K511aw1231122···nn1an10.1820.148118W/（㎡·℃）0.01080.02150.00550.08060.0570.05160.644W/（㎡·℃）Q15K5A5a(twtn)0.64411.54.51.20（310）W1239.76W

⑥地平层传热引起的耗冷量Q16：

11K6aw1231122···nn1an10.1820.148W/（㎡·℃）0.05160.01080.02150.00550.08060.0570.667W/（㎡·℃）地底温度取为30℃：

Q16K6A6a(twtn)0.66711.54.50.2（300）W207.10W

综合上面计算，围护结构传热引起的耗冷量Q1：

Q1Q11Q12Q13Q14Q15Q163581.69W

2）蔬菜冷藏间C食品储存耗冷量Q2：

Q2Q2aQ2bQ2cQ142d[1000(261500247200)243600210000.35(40)2.512436001(2030)(201)20]W

570.55W22

3)通风换气耗冷量Q3：

Q3Q3aQ3b(hwhn)nVr243600n30nrrn(hwhn)36000]W（80.188.46）2217.391.2931000[243600466.65W

4）电动机运行产生的耗冷量Q4：

由于水果、蔬菜库、有包装的冷冻食品的冷库，要求库温均匀。因此按照《冷库设计规范》6.2.6条规定，冷却物冷藏间应该采用空气冷却器。

根据冷库采用空气冷却器的经验数据,本水果冷藏间采用大连冷冻设备厂的DDKLL-75型冷风机，该机配有2台总功率为2.2kW的电机。

Q4P0.7512.21000W1650W

5）经营操作耗冷量Q5：

Q5qdAVn(hwhn)Mrn2436000.125nnqr0.12512792.0051.76371.72W217.392（801808460）0.51.293243600综合上面计算，蔬菜冷藏间C耗冷量QC：

QCQ1Q2Q3Q4Q56640.61W

3.4冷却间D耗冷量计算

1）围护结构传热引起的耗冷量Q1：

23

①北内墙传热引起的耗冷量Q11：

11K1aw1231122···nn1an10.1820.148129W/（㎡·℃）0.02150.15690.02150.0260.0260.02150.631W/（㎡·℃）Q11K1A1a(twtn)0.63164.2（284）W381.63W

②东内墙传热引起的耗冷量Q12：

11K2aw1291122···1nn1an118W/（㎡·℃）0.02150.15690.0215

3.484W/（㎡·℃）Q12K2A2a(twtn)3.48444.2（04）W234.13W，负号表示

蔬菜冷藏间C向冷却间D输出冷量。

③南外墙传热引起的耗冷量Q13：

11K3aw1231122···nn1an10.1820.148129W/（㎡·℃）0.02150.24180.02150.0570.02150.606W/（㎡·℃）Q13K3A3a(twtn)0.60664.21.10（314）W453.55W

24

④西外墙传热引起的耗冷量Q14：

11K4aw1231122···nn1an10.1820.148129W/（㎡·℃）0.02150.24180.02150.0570.02150.598W/（㎡·℃）Q14K4A4a(twtn)0.59844.21.10（314）W298.38W

⑤冷库顶传热引起的耗冷量Q15：

11K5aw1231122···nn1an10.1820.148129W/（㎡·℃）0.01080.02150.00550.08060.0570.05160.652W/（㎡·℃）Q15K5A5a(twtn)0.652641.20（314）W507.00W

⑥地平层传热引起的耗冷量Q16：

11K6aw1291122···nn1an10.1820.148W/（㎡·℃）0.05160.01080.02150.00550.08060.0570.671W/（㎡·℃）地底温度取为30℃：

Q16K6A6a(twtn)0.671640.2（304）W83.69W

25

综合上面计算，围护结构传热引起的耗冷量Q1：

Q1Q11Q12Q13Q14Q15Q161490.12W

2）食品冷加工耗冷量Q2：

Q2Q2aQ2b[]W3667.52W4000(366200287000)24360040000.35(254)2.51243600

3)通风换气耗冷量Q3：

Q3Q3aQ3b(hwhn)nVr243600n30nrrn(hwhn)36003021.275（80180360015320）]W（80.1815.32）3241.2751000[2436001447.19W4）电动机运行产生的耗冷量Q4：

由于水果、蔬菜库、有包装的冷冻食品的冷库，要求库温均匀。因此按照《冷库设计规范》6.2.6条规定，冷却物冷藏间应该采用空气冷却器。

根据冷库采用空气冷却器的经验数据,本水果冷藏间采用大连冷冻设备厂的DDKLL-100型冷风机，该机配有1台总功率为2.2kW的电机。

Q4P0.7512.21000W1650W

5）经营操作耗冷量Q5：

26

Q5qdAVn(hwhn)Mrn2436000.125nnqr0.12522792.0024344.76W100.83（8018015320）0.51.275243600

综合上面计算，冷却间D耗冷量QD：

QAQ1Q2Q3Q4Q58599.59W

3.5走道E耗冷量计算

1）围护结构传热引起的耗冷量Q1：

①北墙传热引起的耗冷量Q11：

11K1aw1231122···1nn1an118W/（㎡·℃）0.02150.15690.0215

3.345W/（㎡·℃）Q11K1A1a(twtn)3.34534.21.10（3128）W139.09W

②东内墙传热引起的耗冷量Q12：

为水果冷藏间A，水果冷藏间B，蔬菜冷藏间C的西内墙，可按与其相反值计算。

Q12（551.25277.96277.96）W1107.17W，负号表示蔬菜冷藏间C

向冷却间D输出冷量。

③南内墙传热引起的耗冷量Q13：

27

为冷却间D的北内墙，可按与其相反的质计算。

Q13381.63W

④西外墙传热引起的耗冷量Q14：

11K4aw1231122···1nn1an118W/（㎡·℃）0.02150.15690.02153.35W/（㎡·℃）Q14K4A4a(twtn)3.3534.21.10（3128）W139.09W

⑤冷库顶传热引起的耗冷量Q15：

11K5aw1231122···1nn1an118W/（㎡·℃）0.01080.02150.08060.02154.28W/（㎡·℃）Q15K5A5a(twtn)4.28（33315.06）1.20（3128）W834.80W⑥地平层传热引起的耗冷量Q16：

28

K611aw1291122···nn1an10.1820.148W/（㎡·℃）0.05160.01080.02150.00550.08060.0570.671W/（㎡·℃）地底温度取为30℃：

Q16K6A6a(twtn)0.671（33315.06）0.2（3028）W15.54W综合上面计算，围护结构传热引起的耗冷量Q1：

Q1Q11Q12Q13Q14Q15Q16360.28W

2）经营操作耗冷量Q5：

Q5qdAVn(hwhn)Mrn2436000.125nnqr2.0054.18W108.36W

综合上面计算，走道E耗冷量QE：

QAQ1Q2Q3Q4Q5251.92W

耗冷量为负值，所以，走道只做通风换气处理。

3.6操作间F耗冷量计算

1）围护结构传热引起的耗冷量Q1：

①北内墙传热引起的耗冷量Q11：

29

K111aw1191122···1nn1an119W/（㎡·℃）0.02150.15690.0215

3.345W/（㎡·℃）Q11K1A1a(twtn)3.34534.21（3128）W139.09W

②东内墙传热引起的耗冷量Q12：

与走道相连，温差为0.Q120W

③南内墙传热引起的耗冷量Q13：

与走道相连，温差为0.Q130W

④西外墙传热引起的耗冷量Q14：

11K4aw1231122···1nn1an118W/（㎡·℃）0.02150.15690.02153.35W/（㎡·℃）Q14K4A4a(twtn)3.3534.21.10（3128）W139.09W

⑤冷库顶传热引起的耗冷量Q15：

30

K511aw1231122···1nn1an118W/（㎡·℃）0.01080.02150.08060.02154.28W/（㎡·℃）Q15K5A5a(twtn)4.2836.061.20（3128）W280.12W⑥地

平层传热引起的耗冷量Q16：

11K6aw1291122···nn1an10.1820.148W/（㎡·℃）0.05160.01080.02150.00550.08060.0570.671W/（㎡·℃）地底温度取为30℃：

Q16K6A6a(twtn)0.67136.060.2（3028）W4.88W

综合上面计算，围护结构传热引起的耗冷量Q1：

Q1Q11Q12Q13Q14Q15Q16563.18W

3)通风换气耗冷量Q3：

与走道相连。

Q3Q3aQ3b(hwhn)nVrn24360030nrrn(hwhn)36000W

31

4）经营操作耗冷量Q5：

Q5qdAVn(hwhn)Mrn2436000.125nnqr2.0018.1800.1252279106.11W

综合上面计算，冷却间D耗冷量QD：

QAQ1Q2Q3Q4Q5669.29W

第四章 机械负荷计算

机械负荷Qj: 类别 水果间A 水果间B 蔬菜间C 冷却间D Q1/w Q2/w p 1458.80 282.40 1 1074.04 282.40 1 3581.69 570.55 1 1490.12 3667.52 1.3 Q3/w 23 23 Q4/w 810 810 Q5/w Qq/w 183.87 2758.07 183.87 2373.31 371.72 6640.61 344.76 9699.93 466.65 1650 1447.19 1650 Qj(n1Q1n2Q2n3Q3n4Q4n5Q5)R18083.68W

第五章 循环系统选择

5.1工质选择

32

基于现在氟利昂制冷剂逐渐退出市场的现状，考虑制冷剂的环保特性，在经济性的基础上，选择GWP和ODP较小的制冷剂，本冷库采用氨作为系统的制冷工质。而且，氨具有价格低廉和单位容积制冷量大的特点。

5.2压缩级数选择

1）确定设计工况 蒸发温度：

①冷藏库蒸发温度：

tL1tL1tL1(03)℃3℃

②冷却间蒸发温度：

tL2tL2tL2(43)℃1℃，

因此系统的蒸发温度取为tL3℃

冷凝温度：

tHtft(315)℃36℃室外温度为31℃，，查氨的LgP-h图，得到：

tL对应蒸发压力为PL=3.83 Bar； tH对应冷凝压力为PH=13.9 Bar。

从冷凝器出口到冷凝器进口一个循环，1’-1-2-3-4-1’

33

t1’3℃，p1'3.83Bar,h1'1457.48kJ/kg,v1'0.32502mt12℃，p13.83Bar,h11471.09kJ/kg,v10.33326m33/kg;/kg;3t295℃，p213.9Bar,h21658.16kJ/kg,v20.12159mt395℃，p313.9Bar,h3363.95kJ/kg;t43℃，p43.83Bar,h2363.95kJ/kg./kg;

在本循环系统中，工质的压缩比PH/PL=13.9/3.83=3.63<8,根据《冷库设计规范》，可以采用单级蒸汽压缩式制冷循环。另，冷藏库各库库温相同，冷风机（即蒸发器）采用并联式系统，以便某些设备可以互为备用。

第六章 设备选型

6.1压缩机的选择

由前面的计算得出，压缩机的总负荷为：

Qj18083.68W

1）压缩机的理论排气量：

Qjv2(h1'h4)

qVP式中 qVP----压缩机的理论排气量（m³/s）；

Qj----压缩机的机械负荷（kW）；

V2----吸入气体的比体积（m³/㎏）；

h1----蒸发器出口干饱和气体的比焓（kJ/kg）； h5----节流阀出口制冷剂液体的比焓（kJ/kg）； λ----压缩机的输气系数，据蒸发温度和冷凝温度，取为0.73。

34

qVPQjv2(h1'h4)18.083680.33326（1457.48363.95）0.73m/s7.551033m/s3选

用大连冷冻设备厂出产的2AZ10型号立式氨制冷压缩机组，参数： 项目 制冷量/kW 总质量/kg 转速r/min 汽缸直径mm 进气管径 标准工况 空调工况 项目 26.7 54 轴功率/kW 575 603 电机 960 100 50mm 标准工况 8.12 空调工况 12 Y160L-6(13kW) Y180L-6(15kW) 活塞行程80 （mm） 排气管径 40mm 外形尺寸：1495×747×850 2）压缩机功率计算： ①指示功率：

G(h2h1)3600sPs

式中 ηs----指示效率；

h2、h1----压缩机吸气和排气的比焓（kJ/kg）；

G----通过压缩机的制冷剂的循环量（kg/h）。 指示效率： stbtz

式中 b-----系数，立式，取0.001；

λt----温度系数：

35

t10.025(pLpZ1)

式中 pZ、pL----蒸发压力和冷凝压力；

Gqvpv2

式中 qvp----压缩机的理论输气量：

qvp604DSnZ2

式中 D----压缩机汽缸的直径（m）；

S----活塞行程（m）；

n----压缩机的转速（r/min）；

Z----汽缸数（个）。

对于高速立式制冷压缩机（n≥720r/min）,余隙容积百分比C=3%~4%，λ的计算公式为：

10.940.085[(pLpZ)m1]

m取1.33。

计算得： λt=0.934 λ=0.801

qVP=72.35m³/h G=173.90kg/h s0.931

36

Ps9.72kW

②摩擦功率：

PmpmqVP3600

式中 pm----摩擦力换算成的压力值，立式氨压缩机，取60kpa；

qvP----压缩机理论输气量（m³/h）。

Pm1205.83W

③轴功率：

PePsPmqPyq

式中 Py----有效功率（kW）； ηq----驱动效率，取1。

9.721.2051PekW10.925kW

压缩机在设计工况下的制冷量：

Q0qVPqvQ0Qj72.3536000.8011457.48363.950.32502W34161.31W

，所选的压缩机制冷量大于系统机械负荷，满足设计要求。

6.2冷凝器的选择

1）冷凝器负荷QL的计算：

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QLG(h2h3)3600

式中 QL----冷凝器负荷（kW）；

G----压缩机制冷剂循环量（㎏/h）； h2----压缩机的排气比焓（kJ/kg）；

h3----冷凝压力下饱和液体的比焓（kJ/kg）。

G(h2h3)3600QL173.90（1658.16363.95）kW 360062.52kW2）冷凝面积F（㎡）的确定：

QLKtm

F式中 K----冷凝器的传热系数，采用卧式冷凝器，取800W/(㎡·K)； Δt----对数平均温差，取5℃。

选择卧式冷凝器的原因：卧式冷凝管内冷却水流速较高，因而传热系数较大；冷

却水进口温差较大，水循环量比立式冷凝器小；结构紧凑，占地面积及空间高度较小；操作方便。

QLKtm62.5210008005F㎡15.63㎡

根据上面计算，冷凝器选用大连冷冻设备厂出产的DWN-25型立式冷凝器。 参数： 型号 DWN-25

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换热面积㎡ 25 容器类别 重量kg EM-2 1280 底座尺寸mm 3530×710×1182 6.3其他辅助设备选择

1）节流机构的选型：

由节流前后压力差，Δp=10.07Bar，流量，及接口直径。采用大连冷冻设备厂出产的4J1-00型节流阀。 2）贮液器的选型计算： 贮液器的体积VZA：

1000VZAvG

式中 VZA----贮液器的容积（m³）；

ψ----贮液器的容量系数，由冷库的公称体积小于2000m³，ψ取1.2；

β----贮液器的氨液充满量，取70%；

v----冷凝温度下氨液的比体积（m³/kg）；

∑G----制冷装置中每小时制冷剂液体的总循环量（kg）。

VZAvG1.210000.70.12159173.90m30.1625m3

选用大连冷冻设备厂造ZA-0.25型氨液分离器，参数： 型号 ZA-0.25容积m³ 0.27 容器类别 CM-2 外形尺寸mm 筒体直径 长 高 273 2466 940 重量kg 230 3)油分离器的选型计算：

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dF4qv36000.0188qv

式中 dF----机房氨液分离器的直径（m）；

λ----压缩机输气系数；

qV----压缩机理论输气量（m³/h）；

ω----油分离器内气体流速（m/s），采用0.5m/s。

dF4qv36000.0188qv0.01880.80172.350.5m0.202m

选用大连冷冻设备厂造YF-40G型氨液分离器，参数： 型号 YF-40G 容积m³ 0.039 容器类别 SM-2 外形尺寸mm 壳体直径 高 273 1059 重量kg 75 4）氨液分离器的选型计算：

dF4qv36000.0188qv

式中 dF----机房氨液分离器的直径（m）；

λ----压缩机输气系数；

qV----压缩机理论输气量（m³/h）；

ω----氨液分离器内气体流速（m/s），一般采用0.5m/s。

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dF4qv36000.0188qv0.01880.80172.350.5m0.202m

选用大连冷冻设备厂造AF-50型氨液分离器，参数： 型号 AF-50 容器类别 SM-2 外形尺寸mm 壳体直径 高 325 1405 重量kg 152 5）排液桶的选型计算：

Z1VZ1V

式中 V----排液桶的体积（m³）；

θZ1----各冷间中冷却设备注氨量最大的一间蒸发器的注氨量体积的百分比（%），

取0.7。

VZ1----各冷间中冷却设备注氨量最大的一间蒸发器的总体积（m³）； β----排液桶液体充满度，取0.7。

Z1VZ10.70.250.7Vm30.25m3

选用PYA型排液桶，参数： 型号 PYA1 0.25m³ 容积 外形尺寸mm 壳体直径 400mm 6）集油器的选型计算：

选用大连冷冻设备厂造JY-150型集油器，参数：型号 JY-150

容器类别 CM-2 外形尺寸mm 壳体直径 高 159 647 41

重量kg 30 7）空气分离器的选型：

压缩机总的标准制冷量在1200kW以下，选用冷却面积为0.45㎡的空气分离器一台。

选用大连冷冻设备厂造KF-32型集油器，参数： 型号 KF-32 8）调节阀

根据管径，采用丹佛斯的148G3243，REG15型调节阀。 参数： 进口管径15mm，出口管径15mm。

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换热面积（㎡） 0.45 长 1593 外形尺寸mm 支座外延 240 重量kg 50 结束语

通过高温冷藏库设计计算可以看出，高温冷库耗能较大的地方为：冷却食品时的耗冷量，通过围护结构散失的冷量，操作人员耗冷量和通风换气的耗冷量。要提高冷库的节能，首先应该从库身的设计开始，因为其他因素的改变可能还比较难，但库身的科学选型关系到后期冷库的维护和运行，如果库身的设计不合理，将大大增加耗冷量，而且有时会增加操作难度。但，墙面的设计由关系到露点问题，而且据经济性考虑也不可能设计得太厚，这就要求墙身必须要有一个合理的厚度，使得经济性与节能性有一个平衡。

另外，设备的选型也很重要，因为选择一台合理设备将可以节省因设备不配套引起的耗能损失。设备选型首先要从系统循环入手，选好工质跟压缩级数才能对压缩机进行选型。压缩机要求在能带动系统运行的情况下还有一定的余量。 氨有GWP和ODP较小，价格低廉和单位容积制冷量大的特点，但同样也有毒性。选择的时候要保守一点，要备好预防措施和应急预案。

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参考文献

[1]《冷库制冷工艺设计》机械工业出版社,李敏 主编； [2]《传热学》高等教育出版社，杨世铭 陶文铨 主编；

[3]《空调制冷专业课程设计指南》化学工业出版社，路诗奎 姚寿广 主编； [4]《中小型冷库技术》上海交通大学出版社，李明忠 孙兆礼 主编； [5]《常用空调冷冻设备技术》华南理工大学出版社，康宁 吴霭 编著； [6]《空调设备》科学出版社，王天富 买宏金 编著； [7]《建筑空调负荷计算分析》科学出版社，谷波 主编； [8]《制冷原理与应用》机械工业出版社，王志远 主编；

[9]《实用制冷工程设计手册》中国建筑工业出版社，郭庆堂 主编； [10]《冷库制冷手册》农业出版社，商业部设计院 编著； [11]《建筑制图》电子工业出版社，莫正波 刘平 高丽燕 编著

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