冷库设计计算范例
目 录
1.设计基本资料
1.1设计目的…………………………………………………………………1
1.2设计项目…………………………………………………………………1
1.3冷库室内外设计参数……………………………………………………1
2.冷库热工负荷计算
2.1冷库整体设计要求………………………………………………………1
2.2冷库平剖立面图设计……………………………………………………1
2.3冷库尺寸计算……………………………………………………………6
2.4冷库的长宽计算…………………………………………………………7
2.5库板厚度计算……………………………………………………………7
2.6围护结构构造绝热层厚度………………………………………………7
3.库房冷负荷的计算
3.1冷间冷却设备负荷计算…………………………………………………8
3.2冷间机械负荷计算………………………………………………………8
3.3围护结构热流量计算……………………………………………………8
3.4货物热流量计算…………………………………………………………9
3.5通风换气热流量计算……………………………………………………10
3.6电动机运转热流量计算…………………………………………………11
3.7操作热流量计算…………………………………………………………11
4.设备选型的依据
4.1冷凝温度与蒸发温度的确定……………………………………………12
4.2蒸发器的选择……………………………………………………………13
4.3制冷机组的选择…………………………………………………………13
5.管道设备的保温
5.1 管道的保温………………………………………………………………13
结论 ……………………………………………………………………………14
谢辞 ……………………………………………………………………………14
参考文献 ………………………………………………………………………14
摘要:装配式冷库主要建设在大中城市、人口较多的水陆交通枢纽，专门贮藏食品，以供调节淡旺季节、保证市场供应、提供外贸出口和做长期贮备之用。其特点是冷库设计简单、运转周期快、操作方便等。在设计中关键是计算出冷库的冷负荷，接着就是设备选型计算，冷库的平剖立面图的设计等。
关键词：压缩机 冷库 过冷 中间冷却器
1 设计基本资料
1.1设计目的：通过本设计初步了解建筑与设备工程的设计内容，了解设计计算的步骤和方法，懂得识图和制图，学会查找设计规范和设计手
册。通过设计掌握有关冷库制冷工艺设计的内容、程序及基本原则和制冷工艺设计计算方法并提高绘制设计图纸的能力。
1.2设计项目：200吨水果冷库设计
1.3 冷库室内外设计参数
库房名称 相对湿度 温度
水果冷库 85% 0 oC
南宁室外 84% 30.3 oC
地坪 85% 25 oC
2 冷库热工负荷计算
2.1冷库的整体设计要求
设计一个200吨的水果冷库，产品为苹果，进库温度30 oC，出库温度2 oC，库温0 oC，日进货量为10吨/24小时，采用组合拼装式冷库，制冷系统为氟利昂制冷系统。
2.2冷库平、剖、立面图设计如下:
冷库冷风机剖面图
A-A剖面图
2.3冷库尺寸计算
根据公式： （2-1）
式中G—冷库计算吨位（t）；
V1—冷藏间的公称体积（m3）；
η—冷藏间的体积利用系数；
ρs—食品的计算密度（kg/m3）
根据《冷库设计规范》表3.0.5查得水果的密度为ρs=230 kg/m3
根据公式（2-1）得，
根据《冷库设计规范》表3.0.3初步估计其η=0.4得到冷库的公称体积V=2174
冷库高度的确定：净高为4.0m。
2.4冷库的长宽计算
因冷库库板采用彩钢板，维护库板的尺寸为1000*100*4000（mm），屋顶和地面库板尺寸为1000*100*7000（mm），因此，冷库的长为：21000m，宽为26000。
2.5库板厚度按下式计算
式中 ——隔热材料的厚度（m）
——隔热材料的热导率【W/（m2?℃）】
——围护结构总热阻【m2?℃/W】
——围护结构外表面传热系数【W/（m2?℃）】
——围护结构内表面传热系数【W/（m2?℃）】
——围护结构除隔热层外各层材料的厚度（m）
——围护结构除隔热层外各层材料的热导率【W/（m2?℃）】
经计算可得：库板的厚度 =100mm
2.6围护结构构造、绝热层厚度
因采用拼装式冷库，库板的金属层较薄，因此只计算保温层（聚氨酯），经计算各层的总热阻大于下限值，符合要求。
各层取值如下表：
外墙各层
0.012
聚氨酯 0.10 0.11 2.270
0.034
3 库房冷负荷计算
3.1 冷间冷却设备负荷按下式计算：
式中 -----冷间冷却设备负荷（W）
------围护结构热流量（W）
------货物热流量（W）
------通风换气热流量（W）
------电动机运转热流量（W）
------操作热流量（W）
P--------货物热流量系数
3.2 冷间机械负荷分别根据不同蒸发温度按下式计算：
式中 -------机械负荷（W）
---------围护结构热流量的季节修正系数，宜取1
--------货物热流量折减系数
--------同期换气
系数，宜取0.5-1.0（“同时最大换气量与全库每日总换气量的比数”大时取大值）
-------冷间用的电动机同期运转系数
-------冷间同期操作系数
R--------制冷装置和管道等冷损耗补偿系数，直接冷却系统宜取1.07，间接冷却系统宜取1.12。
3.3围护结构热流量
按照下式计算
式中 —围护结构热流量（kw）；
—围护结构传热系数[W/（m2?℃）]；
—围护结构传热面积（m2）；
—围护结构两侧温差修正系数；
—围护结构外侧的计算温度（℃）
—围护结构内侧的计算温度（℃）
3.4货物热流量计算公式如下：
式中 ---------货物热流量（W）
--------食品热流量（W）
--------包装材料和运载工具热流量（W）
--------货物冷却时的呼吸热流量（W）
--------货物冷藏时的呼吸热流量（W）
m----------冷间的每日进货质量（Kg）
---------货物进入冷间初始温度时的比焓（KJ/Kg）
---------货物在冷间内终止降温时的比焓（KJ/Kg）
t----------货物冷加工时间（h），对冷藏间取24h；对冷却间、冻结间取设计冷加工时间。
--------货物包装材料或运载工具质量系数
-------包装材料或运载工具的比热容[ ]
-------包装材料或运载工具进入冷间时的温度（ ）
------包装材料或运载工具在冷间内终止降温时的温度，宜为该冷间的设计温度（ ）
-----货物冷却初始温度时单位质量的呼吸热流量（W/Kg）
-----货物冷却终止温度时单位质量的呼吸热流量（W/Kg）
------冷却物冷藏间的冷藏质量（Kg）
-----1KJ/h换算成 W的数值
注：1、仅鲜水果、鲜蔬菜冷藏间计算 、
2、如冻结过程需加水时，应把水的热流量加入上式内
3.5 通风换气热流量按下式计算：
式中 ——通风换气热流量（W）
——冷间换气热流量（W）
——操作人员需要的新鲜空气热流量（W）
——冷间外空气的比焓（KJ/Kg）
——冷间内空气的比焓（KJ/Kg）
——每日换气次数可采用2-3次
——冷间内净体积（m3）
——冷间内空气密度（Kg/ m3）
24——1d换算成24h的数值
30——每个操作人员每小时需要的新鲜空气量（m3/h）
——操作人员数量
3.6电动机运转热流量按下式计算：
式中 --------电动机运转热流量（W）
---------电动机额定功率（W）
----------热转化系数，电动机在冷间内时应取1；电动机在冷间外时应取0.75.
b----------电动机运转时间系数，对空气冷
却器配用的电动机取1，对冷间内其他设备配用的电动机可按实际情况取值，如按每昼夜操作8h计，则 。
3.7 操作热流量按下式计算：
式中 -------操作热流量（W）
------照明热流量（W）
------每扇门的开门热流量（W）
------操作人员热流量（W）
-------每平方米地板面积照明热流量，冷却间、冻结间、冷藏间、冰库和冷间内穿堂可取2.3W/m2；操作人员长时间停留的加工间、包装间等可取4.7 W/m2。
-------冷间地面面积（m2）
------门樘楼
-------每日开门换气次数，可按《冷库设计规范》图6.1.16取值，对需经常开门的冷间，每日开门换气次数可按实际情况采用。
-------冷间内净体积（m3）
-------冷间外空气的比焓（KJ/Kg）
--------冷间内空气的比焓（KJ/Kg）
M---------空气幕效率修正系数，可取0.5；如不设空气幕时，应取1.
--------冷间内空气密度（KJ/m3）
-------每日操作时间系数，按每日操作3h计
--------操作人员数量
-------每个操作人员产生的热流量（W），冷间设计温度高于或等于-5 时，宜取279W；冷间设计温度低于-5 时，宜取395W。
注：冷却间、冻结间不计 这项热流量
冷库耗冷量及冷却设备负荷、机械负荷表
库房编号
库名 设备负荷（W） 机械负荷（W）
1 水果冷库 17061 16781 1645 2200 2216 45000 47000
4 设备选型的依据
4.1 冷凝温度与蒸发温度的确定
4.1.1冷库压缩机压缩比
冷凝温度、压力的确定:
冷凝温度30℃ 冷凝压力Pk=1.2MPa
蒸发温度、压力的确定
蒸发温度取－6℃ 蒸发压力P0=0.24MPa
压缩比Pk/p0=6<8
采用单级压缩式制冷系统
4.2蒸发器的选择
冷库蒸发器面积的计算（冷库设计规范 P38）
= 45000/15*10=285（m2 ）
---蒸发器的传热面积（m2）
----蒸发器的热负荷（W）
----蒸发器的传热系数[W/（m2?℃）]
---冷间温度与冷却设备蒸发温度的计算温度差（℃）
采用上海北峰制冷设备有限公司的风冷式蒸发器（2台），参数见下表：
表4.3.1 风冷式蒸发器的技术参数/台
型号 冷却面积 风量（台） 风机功率 供液管 外形尺寸（mm） 重量
DD-30 160m2 4×6000m3/h 4×550W
3520×715×680 340Kg/台
4.3 制冷机组的选择
4.3.1制冷机组的参数
根据水果冷库的耗冷量来选择制冷机组.根据上面计算的耗冷量为47KW,又根据实际的情况选择上海北峰制冷设备有限公司的风冷式制冷机组（2台），型号为150ZS6-FL.技术参数见下表
表4.4.1 制冷机组的技术参数/台
型号 制冷量 轴功率 吸气管 供液管 外形尺寸 重量
150ZS6-FL 24kw 10.5kw mm
1300×1140
×920 kg
管道设备的保温
5.1管道保温
由于制冷剂管道与空气直接接触，导致冷损耗，因此需对制冷剂管道进行保温处理。制冷系统管道和设备经排污、严密试验合格后，均采用PVC难燃橡塑保温材料（难燃B1级）进行保温。
关于氟利昂制冷系统常用设备选型的核算
分类： 暖通专业 2006-05-29 16:11
解证：
氟利昂制冷系统常用设备统计：
主件部分：压缩机、冷凝器、节流阀（常用热力膨胀阀）、蒸发器（常用冷风机亦称冷却器）
辅件部分：油分离器、贮液器、干燥过滤器、温度继电器、电磁阀、单向阀（适用于一机多库）、蒸发压力调节阀（适用于一机多用）、压力继电器、压差继电器（油压继电器）
本核算涉及的设备有：冷风机、压缩机、冷凝器、热力膨胀阀、电磁阀。
简述辅件有：温度继电器、压力继电器和压差继电器（油压继电器）。
参数说明：
a——库体净长（m）
b——库体净宽（m）
c——库体净高（m）
V——库体容积（m3）
φ——库内相对湿度
ψ——冷凝器热负荷系数
C——冷风机冷冻能力修正系数
tr——库温（℃）
ta——环境温度（℃）
te——蒸发温度（℃）
tc——冷凝温度（℃）
Δt——冷风机运行温度差（℃）
TDe——冷风机设定温度差TDe =7（℃）
TDc——冷凝器设定温度差TDc =15（℃）
Qf——冷风机的实际冷冻能力（即冷库的冷冻能力）（kW）
Qs——7℃TDe时冷风机的标准冷冻能力（名义制冷量）（kW）
Qc——15℃TDc时冷凝器的名义负荷（名义排热量）（kW）
Pc——既定工况下压缩机的额定功率（kW）
Qo——既定工况下压缩机的制冷量（kW）
已知条件：φ、tr、ta、a、b、c、V
求解参量：Qs、Qo、Qc
1.由已知条件a、b、c、V和tr并根据附录1“冷库配比估算表”计算既定工况下冷库的冷冻能力Qf。
2.先根据tr确定冷风机机种类型，然后根据附录2“φ-Δt图”（分2种：①DL、CLS-L；②DD、CLS-D、DJ）查得Δt，再根据附录3“表-2 能力修正系数”查得冷风机冷冻能力修正系数C，由公式
Qs = （Qf TDe）/（CΔt）
计算7℃TDe时冷风机的标准冷冻能力Qs，最后根据Qs并查阅附录4确定既定机种类型下的冷风机型号（如以R134a、R404A和R507等为制冷剂，须根据相关修正系数表对Qs进行修正）。
3.先根据tr确定压缩机机种类型，然后根据公式
te = tr –Δt
计算蒸发温度te，再根据公式
ta = tc - TDc
计算环境温度ta（一般取tc =40℃），最后根据te、ta、和Qs并查阅附录5确定既定机种类型下的压缩机型号。
4.先根据用户需要确定冷凝器机种类型，然后由已确定的压缩机型号查得既定工况下压缩机的制冷
量Qo，再根据te和tc并查阅附录6“风冷气缸φ与te、tc的关系”确定冷凝器热负荷系数ψ，由公式
Qc =ψQo
计算15℃TDc时冷凝器的名义负荷Qc，最后根据附录7查得定既定机种类型下的冷凝器型号。
5.本公司冷风机一般选用外平衡热力膨胀阀，本核算以“丹佛斯”热力膨胀阀为例并以R22为制冷剂。先根据附录8-4查得膨胀阀类型为TEX2，然后根据te±10（此处取过热度为10℃）选定膨胀阀系列，再根据Qs确定产品代码。此外，常用膨胀阀品牌还有香港“百年”和美国“艾高”。
6.电磁阀安装在膨胀阀前，受控于温度继电器，直接用于控制进入冷风机的制冷剂量。本核算以“卡士托”电磁阀为例。由于进入冷风机前的制冷剂为液相，所以对应于液体R22一栏在附录9-2“卡士托电磁阀基本资料”中进行查阅，根据Qs并参考制冷系统管径和控制线路电源（交流AC或直流DC）及电压选配适用型号。此外，须注意的是，氟利昂制冷系统一般选用铜质电磁阀（氨系统一定选用不锈钢电磁阀）。
7.温度继电器一般是由感温包、毛细管和波纹管组成的一个密闭容器，内充液体工质（如氟利昂），感温包置于温度受控部位（若受控温度是冷风机进液口的制冷剂温度，则感温包就安装在进液口处的蒸发盘管上），当感温包的感知温度高于设定值时，电控对象（如电磁阀）处于工作状态，反之则处于停机状态。
8.在制冷装置上安装压力继电器的主要目的是为了控制压缩机运行时的排气压力和吸气压力，压力继电器的高低压接管分别与压缩机的排气阀和吸气阀上的旁通孔（或阀）连接，接受排气和吸气压力信号，它的电器线路接入压缩机的控制线路，这样压力继电器就能根据接受到的吸、排气压力直接控制压缩机的停开。
9.在制冷装置上安装压差继电器（油压继电器）的主要目的是为了防止压缩机油泵因压差过小而影响油泵的供油量，使压缩机各摩擦偶合件不能得到充分润滑而产生“咬煞”等事故，所以使用压差继电器的目的就在于调节压缩机的供油量。
参考文献
[1] 采暖通风与空气调节设计规范
[2] 冷库设计规范
[3] 民用建筑暖通空调设计技术措施
[4] 冷库建筑
[5] 制冷设备空气分离器设备安装工程施工及验收规范
[6] 制冷空调设备产品样本
[7] 制冷工程设计实例图集
[8] 冷藏库制冷设备安装与试运转
[9] 简明空调用制冷设计手册
[10] 冷库及冷藏技术