制冷空调工程设计27701.pptx
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1、制冷与空调工程设计冷库制冷工艺设计部分主讲主讲 叶彪叶彪制冷装置定义制冷装置(制冷设备和耗冷设备总和)冷藏用制冷装置,空调用与降温用制冷装置 工业用制冷装置(制啤酒、氧气、气体分离等)试验用制冷装置(科研)建筑与其它工程用的制冷装置 生活用制冷装置其中冷库最典型,最复杂,最具代表性绪论一、本课程的主要目的和任务以制冷原理、制冷压缩机、热力学、流体力学为基础的一门专业课,了解和掌握冷库设计的主要内容与程序懂原理、计算、选型、平面布置。与其它专业相互配合(建筑、电气仪表、给排水等)总体设备布置 单独提出自己的设计方案,单独完成所需要工艺管道 设计内容 以文件与图纸表达二、本课程的主要内容(略)三、
2、本课程的特点与学习方法注重实际,注意使用,理论生产实习理论分析毕业实习毕业设计特点:专业技术课,理论基础不多重复,注重应用参考书:冷藏库设计 湖北 冷库制冷设计手册商业部 冷库制冷技术商业部 制冷工程设计手册 制冷设备 手册 制冷装置与自动化华中工学院四、我国食品冷藏业的发展概况(一)发展简史1、大约100年的历史天然冷源(冰、雪、地下水)防暑降温及保藏新鲜食品(古时代)春秋时代的诗经“幽风七月篇”凿冰储于冰窑汉朝周礼“天官篇”管冰的人称为“凌人”2、16世纪冰盐混合物制冷效应保鲜饮料和保存新鲜食品即化学制冷(应用于短期保藏如简易小冷库、冷藏列车、鱼船等)存在缺点:温度受限制,难于调节和控制,
3、受季节和地区限制3、19世纪中业人工制冷1834年英国人波尔金斯:乙醚制冷剂的制冷机(第一台)现代制冷机的雏形1844年美国人约翰高里:空气制冷剂制冰和冷却空气1862年法国人卡尔里:吸收式制冷机1874年瑞士人皮克:二氧化硫制冷剂;德国人林杰:氨蒸汽压缩制冷1881年林杰和文德豪津:二氧化碳制冷机(曾获得广泛流行)1890年蒸汽喷射制冷机(温度0度以上,容量较大)近100多年以来,蒸汽压缩式制冷始终处于领先位置,进入二十世纪以后,压缩机类型增多,机器转速提高了,设备紧凑,向低温、多品种、自动化方向发展(如氟利昂制冷剂、共沸溶液制冷剂、非共沸溶液制冷剂、半导体制冷)(二)发展状况1、经营分工
4、1)商业部冷库:猪、牛、羊、禽、蛋、蔬 2)水产局:水产品 3)轻工部:乳制品、罐头、冰淇淋 4)供销合作社:水果2、各部门发展状况:1)商业部:屠宰场、冻结间、冷藏间 722)水产库:123)轻工部:乳制品、罐头、冰淇淋4)供销社:果 5)外贸部:负责出口 6)交通部:海上交通 )铁道部:陆地运输3、建筑形式:2000吨以下:单层冷库3000吨以上:多层冷库(层高4.2米-4.8米,钢筋混凝土结构,楼板为无梁板,承载能力2T/M24、存在的问题:冷藏容量不足、制冷设备笨重、工艺管道复杂、建设周期长、自动化水平低、劳动强度大。第一章 概述第一节 冷库的分类与组成1.冷库的分类 生产性:食品产地
5、附近、货源丰富(如鱼类加工厂,肉类联合加工厂、蔬菜加工厂等,具有相应的屠宰间,理鱼间,整理间,较大的冷却、冻结能力和一定的储藏能力 分配中转性:大中城市,人口较多和工矿企业和交通枢纽,储藏能力大,调节淡旺季节,保证市场供应,和长期储备 零售性:大型副食品店、菜场、供临时储存和零售。特点是库容量较小,储存期短,但其库温随使用要求而不同。2.冷库的组成 冷却间 冷却物冷藏间 冷间 冻结间 冻结物冷藏间 冰库 主体建筑 辅助用房 川堂 门冷库组成 电梯间 机器间 设备间 附属建筑 变配电间 月台 休息室等一、冷却间1.作用 冷却加工 食品温度接近于或稍高于食品 本身液汁的冰点.2.类别与特点 肉类冷
6、却间 被屠宰后肉酮体温度 35 +4-2.(肉汁冻点-0.6-1.2)室温 +0-2 风速 12 m/s 相对温度 90%现正在淘汰,进行一次冻结鲜蛋冷却间 室外温度 缓慢2448h冻点 -0.5,室温 0,风速0.51.5m/s 相对湿度 8890%每次进货量不超过冷藏量的5%时,可不必预冷果蔬冷却间:交叉堆放二、冷却物冷藏间(高温间)1、作用:果、蔬、蛋2、条件:温度:接近或稍高于食品本身液汁的冰点温度 湿度:90%风速:0.30.5m/s(冷风机)设通风换气装置三、冻结间1、作用:对食品进行冷冻加工,使食品内部绝大部分都冻结至-152、条件:温度:室温-23,蒸发温度-33 湿度:90%
7、风速:3-5m/s四、冻结物冷藏间1、作用:冷藏冻结物2、条件:温度:室温-18,蒸发温度-28 湿度:95%以上 风速:微风速0.3m/s五、川堂1、作用:通往各冷间的通道,专供给装卸货物用2、分类:1)常温川堂:不设冷却设备,墙体不进行隔热处理,敞开 式,温度接近外界温度 2)低温川堂:有冷却设备,墙体进行隔热处理,川堂温度低 于0 3)中温川堂:墙体进行隔热处理,不设冷却设备,介于常低温 之间3、为什么多用常温川堂而不用低(中)温川堂?1)常温川堂的优点:操作条件好造价低只要处理好,就不滴水,不结霜 2)低温川堂的缺点:工作条件差造价高冻热循环频繁,造成墙体破坏。六、门斗(回笼间)1、作
8、用:将外界热空气对库房的影响控制在最小限度2、类别:1)按其位置分:内门斗 外门斗 2)按其结构分:有、无隔热墙体3、常见的门斗:无隔热墙体的内门斗 优点:1)定期清除冰霜 2)作成活动形式,以利更新检修 3)造价低七、机房(机器间、设备间宜分开,以利监听)第二节 冷库容量的确定一、冷藏容量的计算(一)含义:规模大小的标志 所储存食品的数量或冷库冷藏公称容积的大小。包括冷却物冷藏间和冻结物冷藏间的总和(不包括储冰间,另计算)如:双500吨储冰100吨(二)冷藏容量的计算1、以吨位表示的计算方法:1)计算公式:冷藏容量=库内有效使用面积(堆货的实际占地面积)堆货的有效高度食品的平均容量(公斤/米
9、3)G=FH/1000(吨)2)计算公式的分析:A库内有效使用面积:建筑面积建筑物外墙体所包围的所有楼层的水平面积内净面积(有效面积)建筑面积-墙体所占的面积剩下的面积库内有效使用面积内净面积-库房内柱子所占面积-走道所占面积-货堆与墙体或设备之间距离所占面积-货堆与货堆之间必须留有的距离所占的面积B、F的计算:F=F1-F2-F3-F4C、H的计算与H有关的因素:库房高度、堆码方式、食品品种等库房高度:距离平顶、顶管:0.3米 距离地坪:0.1米堆码方式:人工:以3米为依据 机械:库高为6米,可堆高4.8米主要讲究稳定性,便于装卸(食品包装耐压情况)冷藏库设计中,30吨以下生活服务性冷库1.
10、82.0米 300吨以下小型冷库 2.02.5米 500吨以下 3.33.8米 走道宽度:人工堆码:1.2米 机械堆码:23米 宽度在10米以内:在一侧留走道 宽度在1020米以内:在库房中央留走道 宽度在20米以上:每隔10米留一走道冻结物的堆高:稳定性果蛋的堆高:纸箱310380高,67层 箩筐:口大底小,23层木版条 67层D、平均容重的计算:含义:食品所占体积的食物重量注意:箱体体积/食物重量=?包括走道体积/食物重量=平均容重3)G的计算:由设计任务书确定 由货源确定 以工艺为主,与土建专业共同磋商,由土建最后决定,工艺验证。G F F(内净)F(建筑)2、以容积表示的计算方法 国际
11、上:内净容积*容积使用系数 互换公式:G=V*/1000 吨二、冻结能力的计算(一)含义:每昼夜所能冻结加工食品的重量与冻结加工(周转时间)有关周转时间=加工时间+进出货时间进出货时间:5吨以下,以2小时计 5吨以上,以4小时计算加工时间:见书(二)冻结能力的计算1、吊轨式冻结间G=L*g*N/1000 吨(L:有效长度,g:单位吊轨荷载2、搁架冻结间(冷却管组)第六章第六章 机房设计机房设计 第一节 机房设计的一般要求 一、机房在冷库总图上的位置1、机房宜于单独建筑(冷热交换)2、机房要靠近主体建筑(缩短管道)3、机房要位于夏季主导风向的下风向(噪音、氨有毒)4、机房位于锅炉房、堆煤场、猪舍
12、等有尘埃场合的上风向5、机房远离凉水塔,一般要求25米,还应远离人口密集的场所以及有精密仪器的场所,氨管道不得从这些场合中穿过。二、机房门、窗的一般要求1、安装检修2、机房高度:大型不得低于6米,小型不得低于5米3、窗户面积:与地面面积之比不小于1:64、所有门窗向外开放,至少有两个不相邻向外开放的门 三、地板、墙裙、地沟的要求1、地板面最好为水磨石,以利清洗油污2、机座、集油器的周围应设置明沟,以利排油污3、管沟要设置盖板,注意有一定的坡度和排水地漏四、采暖和通风室内通风:单面窗户要设置事故通风装置;降温通风采暖:用蒸汽或热水,严禁用明火五、照明1、不小于50流克斯,有精密仪器,采用局部照明
13、2、开关继电器、照明用密闭式、隔离式3、事故照明:在机房内外,主要通道口,设置开关六、给排水(略)七、机房设置(组成)1、机器间(声音监听,泵房另建)2、设备间(分开,以免影响监听)3、变配电间4、注意远景规划 第二节压缩机、辅助设备的布置一、布置原则1、符合工艺流程,流向要顺,连接管路要短,布置紧凑,利于操作和检修,占地要少,还要注意整齐和美观2、压缩机间和设备间分开3、主要操作通道不小于1.52.0米,非主要通道0.8米为好,压缩机与墙面不小于0.5米4、压缩机间不小于1米5、设备应尽量靠墙,(在不影响窗户开关与采光通风的前提下)设备外壁(含保温)离墙不小于0。2米6、要留有检修吊装的空间
14、7、要留有扩建的余地。二、压缩机的布置(一)布置要求1、排气和吸气阀应位于或接近于操作通道2、控制阀的安装高度以1.21.5米为好3、压力表与其它仪器应面向操作通道4、压缩机曲轴箱检查孔下边缘距地坪不小于400毫米(二)布置形式单列和双列两种形式1、单列式1)特点:压缩机成一条线排列,辅助设备安排在周围2)优点:操作、管理方便3)不足:占地大,只用于小型冷库2、双列式1)特点:压缩机房内两个长度方向排列,机房中央作为主要操作通道,吸入、排气管集中排列在走道上方2)适用于台数较多的冷库。3)优点:布置紧凑,占地面积少双列横向排列双列竖向排列三、设备的布置(一)中间冷却器1、中间冷却器布置在压缩机
15、间2、应靠近双级压缩机3、不影响采光和通风前提下,应尽量靠墙4、为避免产生“冷桥”在底脚垫以经过防腐处理后的50毫米厚的木块5、应装设液位控制器(二)油分离器(三)冷凝器1、立式冷凝器1)布置在室外2)基础以水池作为基础,水池壁面距离墙不小于3米原因:以防止水珠溅湿墙面 水池出故障不影响机房3)平台:检查水面分布情况、检修2、卧式冷凝器1)布置在室内时,一端要留有检修或更换管子的空间,距离墙要有1.6倍冷凝器长度(或对着门或窗口)2)两端头留有装卸顶盖的空间3、淋水式冷凝器1)布置在室外或房顶通风良好地方,排管与当地夏季主导风向垂直2)在风大的地方冷凝器四周装上百叶窗挡板4、高压储液器1)一般
16、布置在设备间内2)装在室外时,要避免太阳直接照射,要有遮阳装置3)当有两台储液器时,应装均液管4)如两个高压储液器的直径不同时,应将直径小的储液器抬高,使两个桶顶部标高相同5、氨液分离器 库房氨液分离器 分离氨气和液体,将液体均匀分布在蒸发管道 机房氨液分离器 分离氨气和液体避免液体进压缩机,以免液击冲缸 高度:液面高出最高层冷却排管0.2米,取1.5米 注意:机房的氨分的出气管等于或低于回气总管(原因?)第三节 制冷管道的选择和布置一、工业常用管道(一)无缝钢管1、特点:质地均匀,强度高,壁薄普通无缝钢管 热轧管(直径较大,不经退火处理)冷拔管(直径较小,退火处理)特殊用途钢管 普通碳钢 A
17、3 A4 优质钢A10 A20(-40475)2、材质:冷库材质:氨铜反应,所以严禁在氨系统中用铜金属3、规格:见书4、公称直径 参数:内径;外径;壁厚 主要用于配件:弯头、法兰、阀门,不一定等于内径、外径,同一种公称直径的弯头、法兰、阀门一定相配。(二)水煤气管(有缝钢管)1、特点:扁钢弯成管型对缝焊接而成 按壁厚:普通级:工作压力10Kg/cm2 加强级:工作压力16 Kg/cm2 最大特点:与管螺纹尺寸相对应 镀锌管(白铁管)黑铁管(非镀锌管)2、规格:见书 3:表示方法 Dg15表示公称直径为15(或)外径21.25,与圆柱管螺纹 G对应,ZG圆锥螺纹,M普通螺纹 4、材质:低碳钢(三
18、)铸铁管:焊接性能差,常承插连接(四)水泥管(五)有色金属管二、常见管道的连接方法 1、法兰连接 铸铁法兰:与管道焊接在一起,法兰带螺纹 钢法兰:平焊法兰,凹凸法兰 冷库常用法兰:A3镇静碳素钢制成凹凸法兰 氟利昂严禁用橡胶垫圈!多用中压石棉橡胶板,厚23mm 2、丝扣连接 1)公称直径在25以下的管道、设备连接多用丝扣连接 公称直径在32以上多用法兰连接 2)密封材料 水系统:白铅油加麻丝 制冷系统:黄铅粉(氧化铝)+甘油调和(传统)聚氟乙烯密封带薄膜(现代常用,面对管子顺时针)3、焊接 气焊(壁厚小于3毫米)电焊(壁厚大于3毫米)1)焊条与管材相对应 2)焊接次数不得超过2次 3)焊接一般
19、在0以上环境中进行(否则有气泡,易有缺陷;冷热太 快,拉裂焊缝,不得已加热)4)当两管直线连接,管径不同时,应将大管均匀滚缩到与小管同径再焊接 5)当两管直角焊接时,顺制冷剂流动方向,拐弯后再焊接(35倍管直径)6)三通流动,拐弯后与支管连接再焊接4、承插连接(填料连接)加经防腐处理后的麻绳二、制冷系统管道的选择 内容:管材、管长、管厚、管径(一)管材 1、氨系统一律用无缝钢管,不准用铜管、铜合金管,管内不准镀锌 2、氟利昂系统可用紫铜管或无缝钢管 公称直径25以下用紫铜管,25以上用无缝钢管,管内不准镀锌 3、润滑油同制冷剂管 4、冷却水管用镀锌钢管 5、盐水管用有缝钢管或无缝钢管(二)管长
20、 根据平面和立面布置来确定(三)管厚 与管内工作压力、管径大小、管材应力有关 一般均能满足要求,不用校核(四)管径 D大,流速小,耗能小,安装维修难,一次投资大 D小,流速大,耗能大,安装维修易,一次投资小(1)根据连续性流量方程式和管内最佳流速来进行计算 计算公式:(G:总流量)应用分析 为最佳流速(书中230页为允许流速,D大用大值,D小用小值 不考虑压力降 1)允许压力降的确定(表2、考虑有压力降的计算方法6-4)2)管道内压力降的计算(略)(2)查表法(3)查线图法三、氨系统管道的布置(一)布置原则(略)(二)布置形式1、架空布置 1)尽量沿墙、柱、梁进行布置 为什么?支架支撑重量(保
21、温层、流体本身重量、流体摩擦力、震动力,可用墙、柱、梁支撑一部分重量)2)注意事项 尽量沿主梁布置 沿垂直面布置时:大管径在上,小管径在下 排气管在上,吸气管在下 气体管在上,液体管在下 为什么?1)大管子挠度小,减少简化吊架或支架数量,并可在大管子吊小管2)传热方面:如不按以上布置,排气管对吸气管加热,使吸气管温度上升,此外,房顶温度高,避免传热 3)安装方面:排气管不用保温,小 吸气管保温,大 4)可能产生滴水现象:吸气管在上,可能产生滴水现象 5)气体管从上接支管,液体管从下接支管,可避免交叉沿水平面进行布置 大管在内,小管在外 支管少在内,支管多在外 拆修少在内,拆修多在外2、吸、排气
22、管、总管沿机房主要操作通道上方布置 (内用吊架,外用支架)3、地下敷设 1)注意地下水位,管底比地下水位高。2)地下敷设的几种形式 可通行管沟、半通行管沟、不可通行管沟、埋地敷设 (1)可通行管沟:高度不低于1.8米,宽不少于0.60.7米设有照明、通风措施,保持一定温度、湿度(2)半通行管沟:高度不低于1.2米 (3)不可通行管沟:管子与沟底距离不少于0.2米 (4)埋地敷设:防腐防湿,深度:主要通行道 0.5米 非主要通行道:0.3米 非通行道:无要求(三)管道的布置(略)(四)管架的布置和设计内容:管架的形式,大小,距离,固定方式,予留孔、洞或预埋件依据:受力分析(管重、保温层重量、热胀
23、冷缩引起的推力、摩 擦力、震动力)1、选择管架的形式 2、选择管架间距(见书)3、决定管道固定方式 采用管架加固,管支架结构形式中制冷常用半固定支架形式(五)、管道设备的保温 需隔热的设备:氨液分离器、低压循环桶、低压贮液桶、排液桶、中冷、低压集油器 需隔热的管道:供液、回汽管(冷间、调节站、中冷至)压缩机的吸入管、排液管、热氨融霜管、辅助设备的低压管(六)管道的伸缩与补偿 伸缩的长管(L几十米),因管线的伸缩拉断管子 伸缩长度与管长、材料、温度变化有关系 补偿器 第七章第七章 氟利昂制冷系统的简单介绍氟利昂制冷系统的简单介绍一、制冷系统 与氨制冷系统相比,具有特点(一)常采用回热循环式制冷循
24、环(为什么?)由于氟利昂系统的节流损失较大作用:以提高制冷剂在节流前的过冷度和吸气的过热度,增加系统的制冷能力 对常用的三种制冷剂,采用回热循环后,R12理想,R22稍差,对于NH3,在采用回热循环后,反而使单位容积产冷量和制冷系数大大降低,所以NH3不采用回热。采用回热(代替中冷)大中型:回热式热交换器 如图 小型:毛细管和回气管并联或吸气管与高压液管并列敷设在一起 回热循环在R22系统中 每过冷1,制冷量增加0.15左右 R12 每过冷1,制冷量增加0.8-1左右(二)氟利昂不溶于水 如有水存在 在T00,膨胀阀冰堵,水与氟反应,分解,引起金属的腐蚀和镀铜现象 在膨胀阀前加装干燥器(三)氟
25、利昂与油相溶或部分相溶 一般装有油分,减少润滑油带进系统 为使油能顺利回到压缩机,多采用满液式蒸发器 曲轴箱的润滑油溶于氟利昂 在低温低压下,气态制冷剂与油分离 补充问题:为什么氨蒸发盘管大多使用补充问题:为什么氨蒸发盘管大多使用“下进上出下进上出”供液?而氟利昂供液?而氟利昂蒸发盘管通常采用蒸发盘管通常采用“上进下出上进下出”供液?供液?A氨蒸发盘管大多使用氨蒸发盘管大多使用“下进上出下进上出”供液的主要原因是考虑到这种供供液的主要原因是考虑到这种供液是压力输送,对蒸发器供液量的分配比较易于均匀,这样就可以采液是压力输送,对蒸发器供液量的分配比较易于均匀,这样就可以采用通常的带集管的多通路式
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