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1、IOoO吨果品冷藏库制冷系统的设计方案1.1制冷机房的设备布置1.1.1 冷冻站的设计要求根据资料7P156:1）氨冷冻站设置在厂房的一端，但需要用墙隔开，机器设备间不宜与厂直接连通，并且应尽量避免西晒；规模较大的冷冻站，特别是氨冷冻站，应单独修建。2）冷冻站应布置在全厂厂区夏季主导风向的下风向。3）冷冻站应布置在靠近水源和电源附近，以节省管线。4）氨冷冻站应远离人员密集的地方，以及有贵重设备的房间以免在发生事故时造成重大损失。大中型冷藏库机房的高度均不低于6米，设备台数少的冷藏库，压缩机间宽度不少于4.5m设置有两排压缩机的均需约79m（资料2P39）o5）冷冻站一般要求为单层建筑，采用二级
2、耐火材料或不燃材料建造，并设有两个不相邻的出入口，其中一个出入口应考虑设备间的安装要求的净面积。6）氨制冷压缩机配用的电动机必须采用防爆型，同时在机房设置消防和安全器材。7）氨冷冻站还应有每小时不少于7次换气的事故通风设备。1.1.2设备的布置原则根据资料7P156:1）机房内设备布置应保证操作、检修的方便，同时尽可能使设备布置紧凑；2）压缩机布置在室内应具有减震基础；一般情况不少于两台型号尽量统一。3）辅助设备的布置应符合工艺流程，贮液器的位置应靠近冷凝器，其安装高度应能保证制冷剂液体依靠重力从冷凝器自行流入贮液器。4）冷凝器的冷却水的水池离机房等建筑，一般不小于3米，以避免冷却水外溅损坏墙
3、体；5）制冷压缩机及其他的辅助设备的布置，必须符合流程顺序，并应尽可能使连接管路简短，流向通畅。6）设备布置净距离：主要通道和操作走道宽度不小于1.5m；压缩机与配电盘之间不小于1.5m；两台压缩机之间不小于1m；压缩机与设备之间不小于LOm；卧式冷凝器外壁与墙之间不小于0.3m；非主要通道和非操作走道宽度不小于Im01.2制冷系统管路的设计1.2.1 制冷剂管道的布置原则根据资料lP50,管道布置应符合下列要求：1）各种管道的挠度不应大于1/400；2）低压管道直线段超过100m,高压管道直线段超过50m时，应采用补偿装置，例如伸缩弯等；3）管道穿过建筑物的沉降缝、伸缩缝、墙及楼板时，应采取
4、相应的措施；4）排液桶、集油器和不凝性气体分离器等的降压管应接在气液分离装置的回气入口以前，不应直接接在压缩机的吸气管上;5）融霜用热氨管应连接在除油装置以后，其起端应装设截止阀和压力表；6）氨压缩机的吸气管、排气管应从上面与总管连接，这样可避免润滑油和氨液积聚在不工作的管道中；7）在管道系统中，应考虑能从任何一个设备（容器）中将氨抽走；8）连接氨压缩机的管道不应与建筑物结构刚性连接；9）连接氨压缩机和设备的管道应有足够补偿变形的弯头；10）供液管应避免气囊，吸气管应避免液囊；11）系统管道的坡度宜按文献1表L5.4的规定采用。1.2.2 管道的材料及连接方式根据资料7P161:氨制冷系统的管
5、道一律采用无缝钢管，制冷系统管道连接一般都采用焊接连接，在管道与设备或阀件之间可用法兰连接；为了避免泄露，应尽量减少连接管件。1.2.3 制冷系统管道的管径计算制冷剂管道直径的确定，应综合考虑经济，压力损失和回油等因素。比如从初投资来看，管径小则比较经济。但是,管径的减小将增加压力损失，从而引起压缩机的吸气压力降低，排气压力升高，导致压缩机制冷能力的降低和单位制冷量的耗电量增加。制冷剂管道的直径可按资料公式8-19计算：（6-1）式中：dn制冷剂管道的直径（m）；qm制冷剂的质量流量，（kg/s）；VR制冷剂的比体积，（m3kg）;口制冷剂在管道中的流速，（m/s）。制冷剂在管道中的允许流速和
6、压力降参考资料1表153-2及7和表8-4：表6-1制冷管道允许流速（ms）及压力降(kPa)类型允许流速允许压力降回气管或吸气管10-1620排气管15251522冷凝器至贮液器液体管0.650贮液器至节流阀液体管0.15-1.2550高压供液管1.0-1.5低压供液管0.8-1.0低压循环贮液器至氨泵的进液管0.40.5(1)排气管道管径计算排气管道以压缩机到冷凝器管段的支管为例说明计算的主要过程，其他管道的计算列于表6-3和6-4已知：压缩机到油分离器的管段支管的流量为:qm=O.131/2=0.066kg/s；制冷剂在管道中的流速取18ms(w=18ms);制冷剂的比体积：vR=v2,
7、=0.12m3kg/4x0.066 X 0.法V -3.14x18所以，压缩机到油分离器的管段支管的管径为:=0.0237m采用无缝钢管，查资料3表18-3,得支管的管径为:外径X壁厚二32X2.5mm,即dn=25mmo其他排气管段的管径计算见下表:表62排气管管径计算表管段名称质量比体积流速规格直径d11(m)qm(kgs)VR(m3/kg)W(ms)外径*壁厚(mm)压缩机到油分离器支管0.0660.121838*430压缩机到油分离器干管0.1310.121842*3.535油分离器到冷凝器干管0.1310.121842*3.535(2)吸气或回气管道管径计算本设计中的的吸气管道是从冷
8、风机经过气体调节站到低压循环贮液器，再从低压循环贮液器到压缩机吸气管段。在计算从冷风机到气体调节站的水力计算时，按最不利情况考虑，选择管径用到的流量为冷风机蒸发量的6倍氨泵的流量，而用到的比体积应该是气液两相的平均值。蒸发温度为-9,氨饱和蒸汽的比体积为：0.40063m3/kg；饱和氨液的比体积为：L53671Xl(3kg;汽化潜热r=1290.884KJkgoyV5 - 6+%1 - 6 -混合气体的比体积为：-0.40063+-1.5367110-3=0.068/kg66100t冷藏间的质量流量:.=6X20511661000/10001290.884=60.016=().095Zg/s
9、200t冷藏间的质量流量:qtn = 6qz =KXX)/N 35211 .66 X一 I(XX) 1290.884= 60.025 =0.151Zgs20Ot冷藏间的质量流量:= 6x0.028 =0.165/5%=6.2=6x?雪孕m1000/10001290.884流速选取G=I3ms所以它的管径为：100t冷藏间的管径：dn=m=4x0.5x0.068=0必2”,选择dn=30mm。20Ot冷藏间的管径：dn=4x0,151x0.068=(皿,选择dn=40mm.dn=05X0.068=00332m,选择d11=40mmo从气体调节站到低压循环贮液筒的管径计算:质量流量为：182372
10、qm=6q.=6-=6=().848版/s1000/10001290.884比体积为：vr=0.068(m3kg)流速选取0=13(ms)从气体调节站到低压循环贮液筒的管径为：dn=唐=产普普=0Q752(m)选择dn=80(mm)从低压循环贮液器到压缩机吸气管管径的确定:流量按冷风机蒸发量计算，即：KXX)/182372I(XX)1290.884=0.142Ag/s比体积为：Vfi=0.40063(m3kg)流速选取&=14(ms)从低压循环贮液器到压缩机干管吸气管管径为:d岳=x0.10.40063=(皿管径取为:dn=80(mm)从低压循环贮液器到压缩机支管吸气管管径为:dn=再=产需萼
11、=0.0509(m)管径取为：dn=60(mm)计算结果列于下表:表63吸气管管径计算列表管段名称质量流量比体积流速规格直径dn(m)qm(kgs)vR(m3/kg)W(ms)外径*壁厚(mm)冷风机到气体调节站O.095O.0681042*3.535O.165O.0681045*2.540调节站到低压贮液器O.848O.0681389*4.580低压贮液器到压缩机干管O.142O.400631489*4.580低压贮液器到压缩机支O.071O.400631457*3.550(4)吸气或回气管道管径计算计算方法与上述方法相同，结果见以下表格:表64氨液管管径计算列表管段名称质量流量比体积流速规
12、格直径dn(m)qm(kgs)vR(m3/kg)W(ms)外径*壁厚(mm)调节站到冷风机0.0950.00153670.932*3.5250.1650.00153670.932*3.525冷凝器到贮液器0.1310.001700.532*3.525贮液器到节流阀0.1310.001701.032*3.525节流阀到低压循环贮液器0.1310.001700.932*3.525氨泵进液总管0.8480.00153670.4576*370氨泵出液总管0.8480.00153670.957*3.550氨泵进液支管0.4240.0015370.4557*3.550氨泵出液支管0.4240.001537
13、0.945*535（4）其他管段管径的确定:热氨加压融霜管径：由资料2P368知“一般用于融霜的热氨量不能大于压BP qm =0.131 = 0.0437/4x002x0.而V 3.14x15缩机排气量的1/3J=0.02bndn=25mm;即取管径323.5查文献表8-10冷凝器与贮液器的平衡管的管径为:dn=20mm查文献3表10.66：得到：氨泵进液管道管径为：76X3.5氨泵出液管道管径为：57X3.0过滤器与氨泵之间的抽气管为：dn=25mm放油管、放空气管按设备接管管径。1.2.4 验证管段压力损失（1）排气管压力损失验证从压缩机到油分离器的管段支管涉及到的局部阻力构件有：2个直通
14、截止阀；1个两段焊成90。弯头；2个两段焊成外角45。的弯头。查资料表8-12:得到两个直通截止阀；两段焊成90弯头；两段焊成外角45。弯头的当量长度和管道直径的比值分别为：lddn=340;lddn=15;lddn=60o所以，两个直通截止阀的当量长度为：21d=2340dn=2340X30=20400(mm)两段焊成45。弯头的当量长度为：21d=215dn=21530=24900(mm)两段焊成90。弯头的当量长度为：21d=260dn=25030=3600(mm)从压缩机到油分离器的管段支管的管长为：1.73米查资料线图8-68,得到该管段的比摩阻为：fm=i5kgfm7m=159.8
15、=147Nm7m所以，该管段的总阻力为：p=fm(z+zJ=147X(1.73+24.9)=4649.61(Pa)和上述的管段计算方法相同，排气管的水力计算见下表：表6-5排气管管段的局部构件当量长度计算表管段名称管件名称个数L/dn管径(mm)Id!Id(m)压缩机到油分离器支管直通截止阀23403020.424.9三段焊成90。弯头2200.9两段焊成90。弯头2603.6压缩机到油分离器干管两段焊成90弯头160352.114.595扩径1170.595直通截止阀134011.9油分离到冷凝器干管缩径111350.38531.185三段焊成90。弯头1200.790弯头3601.3直通截
16、止阀234023.8表66排气管管阻力计算表管段名称Id(m)1(m)L1(ID)qm管径比摩阻总阻力(m3kg)dnmmfmPa/mpPa压缩机到油24.1.731.0.06301474649.分离器支管93666压缩机到油14.4.3190.13352354454.分离器干管595614油分离到冷31.11.42.0.133523510035凝器干管1855271.6总阻力：19.14kPa19.59kPa,满足压力损失要求，不用更换管径。(2)吸气管压力损失验证表6-7吸气管管段的局部构件当量长度计算表管段名称管件名称个数la/dn管径(mm)ld,Id(m)冷风机到调节站直通截止阀13
17、404013.630.4两段焊成90。弯头76011.8调节站到低压循环桶两段焊成90弯头260809.661.96扩径1171.36三段焊成901201.6弯头直通截止阀234054.4低压循缩径170.56环桶到两段焊成90160804.832.压缩机弯头56干管直通截止阀134027.2缩径1110.55低压循三段焊成902202环桶到弯头5042.压缩机两段焊成90260655支管弯头直通截止阀234034表6-8吸气管管段阻力计算表管段名称Id(m)1(m)Li+1流量管径比摩阻fm总阻力(m)qm(m3kg)dn(mm)Pa/mp/Pa冷风机到调节站30.44560.80.0954
18、053940640.6调节站到低压循环桶61.969.0480.1850.848801470111720低压循环桶到压缩机干管32.565.6738.230.1428014.7561.98低压循环桶到压缩机支管42.557.0758.130.0715029.41458.83总阻力：15.44kPa20kPa,满足压力损失要求，不用更换管径。（2）氨液管段压力损失验证氨液管段包括低压氨液和高压氨液管段，局部构件当量长度计算见下表:表6-9氨液管管段的局部构件当量长度计算表管段名称管件名称个数L/dn管径(mm)ld,L(m)冷凝器到贮液器直通截止阀2340251719.5扩径1200.5三段焊成
19、90。弯头1200.5两段焊成90。弯头1601.5贮液器到调节站两段焊成90。弯头360254.521.5直通截止阀234017调节站到节三段焊成90。120250.519流阀弯头两段焊成90。弯头1601.5直通截止阀234017节流阀到低压循环贮液器两段焊成90。弯头2602533氨泵进液总管四段焊成90弯头115701.0524.85角阀217023.8氨泵出液管止回阀28050859直通截止阀334051三段焊成90。弯头2202两段焊成90。弯头56015调节站到冷直通截止阀13408.520.风机两段焊成90。弯头86025125查资料线图8-67,确定管段的匕二摩阻为，计算出管
20、段的压力损失，计算过程与排气管相同。计算结果见下表。表6-10氨液管阻力计算表管段名称L(m)1(m)Li+1(m)流量qm管径比摩阻fm总阻力(m3/kg)dn(mm)Pa/mpPa冷凝器到贮液器19.52.1521.650.1312568.61485.19贮液器到调节站21.54.4325.930.1312568.61778.79调节站到节流阀199.5728.570.1312568.61959.90节流阀到低压贮液器30.853.850.1312568.6264.11氨泵进液总管24.850.825.650.848707.84201.096氨泵出液管768.6384.630.848506
21、8.65805.61氨液调节站到冷风机20.54553.3750.0952539.22567.6总阻力：1406kPa200吸水管道流速(ms)1-1.21.2-1.6出水管道流速(ms)1.5-22-2.5当管道不长，吸水高度不大时，吸水管中的流速可以采用1.62ms管径的选择和阻力的计算:选择管段1到管段7管段为最不利环路计算，以管段1(水池到水泵的吸水管)为例说明计算方法:G图67冷却水系统轴测图根据表6-7,管段1的流速取lL2ms0其流量有下面的计算可知为：1.=43.4(m3h)=12.1(Ls)查文献8表21.5-1查得它的管径为：DN=125(mm)；比摩阻为：R=95(Pam
22、)管段总长为：1.50m当量长度为：2个90。弯头：其当量长度为：2.502=5.00m；一个分流三通：7.62m所以，管段1的总阻力为：Ap=HMzh=95(1.50+12.62)=1811.4(Pa)其他管段计算见下表：表6-13冷却水系统水力计算表管段流速(ms流量(L/s管径(m比摩阻Rt日.3里管长折算长度压力损失编(Pa/号)m)长度(m)(m)P(Pa)1112.11259512.621.519.121811.42112.11259514.452.817.251638.831.612.110031317.641.619.246022.141.612.110031311.74.81
23、1.55164.551.89805153.810.54.312219.761.78.61804617.073.510.574872.871.78.61804617.073.6810.754955.881.898051510.641525.6413204.691.80.420101.80.420所以管段总阻力为:pz=p1+p6=39894.5(Pa)根据资料2P370,融霜排水管管径不小于100mm,本系统的排水管径取100mm。冲霜水管：容量为200吨的冷间冲霜回水回收到水池；100吨冷间的冲霜回水排入地沟。按最大一间的冲霜水两计算。冲霜水=12m3h=3.34Ls;由由资料3表2L5T得水
24、管流速为1.6ms,管径DN=50mm.1.3.5冷却水泵流量的计算冷却水系统包括冷凝器的冷却，压缩机缸套的冷却，水融霜系统三部分水泵的流量是这三部分之和：冲霜水量：按最大库房冲霜水量计算：1.L-300型冷风机的冲霜水量：12th=12m3h;由上述计算可知：Q=43.4(m3h)为了使得工作正常进行，水泵流量应在总流量的基础上乘以1.15的安全系数：参考文献供暖通风设计手册即：G=l.15Q=1.15X43.4=50(m3h)1.3.6冷却水泵扬程的计算根据文献12公式8-1计算水泵扬程：H=H1+H2+H3+H4(6-3)式中：Hl水泵吸水侧几何高度；H2水泵输水侧几何高度；H3吸水管总
25、水头损失；H4输水管总水头损失。有以上计算可知：管段总阻力为：39894.5(Pa)冷却塔的进塔水压：3米水柱，即29400(Pa)根据文献3公式3.33计算卧式壳管式冷凝器的水侧流动阻力:p=p1+p2（6-4）式中：p,冷却水在管内的摩擦阻力（Pa）;卸2冷却水在封头盖内的阻力（Pa）。其中：M=9.8zl土也dn2g（6-5）式中：Z冷却器中冷却水流程数，（根据壳径确定z=6）；1冷凝器传热管长度,m,由产品样本查得;l=2.523m;N摩擦阻力系数，有文献3表3-28查得0.0415；d11传热管内径，m；d11=0.020m;r水的重度，Nm3,取9800Nm3;W冷却水在管内流速m/s；根据资料13P105,w=l2ms,取1.4ms;g重力加速度，m/s2；p2=ZxI(6-6)I封头盖每一流程的局部阻力，Pa；由文献图3-81查得：1=3.43；由上述查表计算可知：所以冷却水在管内的摩擦阻力为：9.8X62.5230.041598001A常用的防腐方法：明露钢管：油漆；0.02210=296(kPa)冷却水在封头盖内的阻力为：p3=Z-/=6X4.40=26.4(Pa)所以，Pl+ZPZ=256+0.0264=291.0264(kPa)所以，水泵扬程为：H=H1+H2+H3+H4=12.740+29.400+39.895+2
