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4.庫房制冷設(shè)備的選擇計算
4.1冷風機冷卻面積的校核
按照《冷庫設(shè)計規(guī)范》P38頁6.2.8條的規(guī)定,冷卻設(shè)備傳熱面積應(yīng)該按照下式進行計算:
式中:As 一一,冷卻設(shè)備傳熱面積,m2;
φs 一一冷間冷卻設(shè)備負荷,W ;
ks 一一冷卻設(shè)備的傳熱系數(shù),W/m2.oC;
對于冷風機,根據(jù)《冷藏庫設(shè)計》,表8-4-16P259頁,對于下進上出的氨泵強制供液,ks查表求得。如果冷風機為上進下出,表中的系數(shù)乘以0.9。
根據(jù)《制冷技術(shù)問答》(上海水產(chǎn)學院,廈門水產(chǎn)學院編)P349頁,分析了“上進下出”以及“下進上出”的比較:
在氨泵供液的制冷系統(tǒng)中,來自泵的低壓氨液從蒸發(fā)器的上部進入,吸收熱量蒸發(fā)后,從蒸發(fā)器下部回氣,就叫做氨液的“上進下出”流向。如果從蒸發(fā)器的下部進入,吸收熱量蒸發(fā)后,從蒸發(fā)器頂部回氣,就叫做氨液的“下進上出”流向。
a.“下進上出”流向中的氨液,在管道中自始至終時受迫運動,對于低壓循環(huán)桶的安裝位置沒有特殊要求。只要滿足氨泵對進氨液端液柱的要求就可以,
“上進下出”流向的氨液,在進入蒸發(fā)器以后時靠液體的重力自然下流。所以,低壓循環(huán)桶的安裝高度,必須低于冷庫的最底一組蒸發(fā)器,才可使蒸發(fā)器中的液體自流到低壓循環(huán)桶。然后,經(jīng)過氨泵對蒸發(fā)器進行在循環(huán)。這樣,就對機房設(shè)備提出了要求,基建費用勢必增加。
b. “下進上出”流向,當庫房的溫度達到設(shè)定值,停止供液以后,蒸發(fā)器里的液體不可以自行流出,殘留的氨液要繼續(xù)蒸發(fā)吸熱,使得庫溫繼續(xù)下降,這樣給準確的控制庫溫帶來一定的困難,特別是使庫房的溫度招待會復(fù)雜化。
“上進下出”流向,在停止供液以后,蒸發(fā)器里的殘留液體可以自行流到低壓循環(huán)桶,不存在殘留液體繼續(xù)吸熱的問題。因此,可以比較準確的控制庫溫,便于實現(xiàn)自動化控制,并且自動化設(shè)備也可以簡化。
c. “下進上出”流向在進行熱氨沖霜時,必須先行排液,操作費時,麻煩;“上進下出”流向省略排液過程,一旦停止供液,即可以立刻開始融霜操作,省時省力。但是,必須設(shè)置較“下進上出”流向更大容積的低壓貯液桶,以容納氨泵停止運轉(zhuǎn)后從蒸發(fā)器回流的全部制冷劑液體。
d. “上進下出”流向比“下進上出”流向更容易把蒸發(fā)器內(nèi)的潤滑油沖刷出
來,減輕潤滑油對蒸發(fā)管內(nèi)表面的污染程度,降低了管壁傳熱阻。
e. “下進上出”流向的氨液,始終時壓力輸送,就是在并聯(lián)支路較多的情況下,也容易作到均勻配液?!吧线M下出”流向則不然,特別是并聯(lián)支路總斷面面積大大超過供液管道的面積時,不太容易作到均勻配液,有時要在各支路上裝上控制閥門進行調(diào)整。
f.在蒸發(fā)管排數(shù)多,縱向高度大的情況,“下進上出”流向會使蒸發(fā)管組下部排管承受較大的靜液壓力,這樣就造成蒸發(fā)壓力的升高;而“上進下出”流向的蒸發(fā)排管,其各處所承受的壓力大致相等。因此,蒸發(fā)壓力上下一致。
g.“上進下出”流向的制冷劑充液量比“下進上出”流向要少的多?!吧线M下出”流向的制冷劑充液量為蒸發(fā)排管容積的25---30%?!跋逻M上出” 充液量為蒸發(fā)排管容積的60%左右。
通過以上比較可以看出,“上進下出”流向較“下進上出”流向具有較多的優(yōu)點。但是由于均勻配液的困難,以及對低壓循環(huán)桶安裝位置的特殊要求等因素,防礙了對它的推廣使用。因此,在目前我國的冷庫系統(tǒng)中,基本都是采用“下進上出”流向。
根據(jù)《冷藏庫設(shè)計》P259頁表8-4-16推薦的通過冷風機中氣流速度,V=3~5 m/s ,必須校核通過冷卻設(shè)備的風速。
迎風面積:A1xB1 一般為翅片管,12xX排
計算空氣通道面積=A1xB1-nA投影
通過冷風機風速:V=L/3600S, m/s。
△θs一一冷間溫度與冷卻設(shè)備蒸發(fā)面積的計算溫度差,0C。按照《冷庫設(shè)計規(guī)范》6.2.11條第二款的規(guī)定,空氣冷卻器的計算溫度差,應(yīng)該取對數(shù)平均溫度差,可以取7~100C。冷卻物冷藏間也可以采用更大的溫度差。
注意:冷風機面積富裕率≤10%。
參考《熱浸鋅冷風機》樣本,
B1=0.906 m A1=1.747 m A投影=0.0285 m2/m
S=(A1B1一nA投影) L=24000 m3/h
風速不在3到5米范圍之內(nèi),故重新選擇冷風機。
101室及102室:選擇LFL一300型冷風機?! ≌舭l(fā)面積:300.5?。恚?
制冷量:42840 Kcal/h 軸流風機型號:LFF一7;每臺風量:13000 m3/h
總風量:26000 m3/h; 全壓:450 Pa;臺數(shù):2臺;配套電機:YLZ一4型;
每臺功率:3.0 KW; 總功率:6.0 KW; 沖霜水量:10 t/h; 重量:1.8t
主要尺寸:A12920 A3200 B1250 B1925 H2180 H11403 Φ38 Φ57
R378 Φ710。
201室及301室:選擇LFL一500型冷風機?! ≌舭l(fā)面積:501?。恚?
制冷量:71400 Kcal/h 軸流風機型號:LFF一7I;每臺風量:13000 m3/h
總風量:39000 m3/h; 全壓:450 Pa;臺數(shù):3臺;配套電機:YLZ一4型;
每臺功率:3.0 KW; 總功率:9.0 KW; 沖霜水量:18 t/h; 重量:1.8t
主要尺寸:A13760 B1956 H2350 Φ57 Φ76?。?78 Φ710。
該產(chǎn)品的特點:變片組合阻力小,沖霜次數(shù)少,專業(yè)大學專研究,冷卻效率高,風機專用防爆好,大量節(jié)省能耗。
通過冷風機的風速校核:對于LFL一300型冷風機:
S凈=A1xB1-nA投影=2.92x0.956-12x0.0286x2.92=1.79 m2
V=L/3600S凈=26000/3600x1.789=4 m/s
速度在3到5米的范圍內(nèi),冷風機選擇合適。
對于LFL一300型冷風機:
S凈=A1xB1-nA投影=3.76x0.956-12x0.0286x3.76=2.3 m2
V=L/3600S凈=39000/3600x2.3=4.71 m/s
速度在3到5米的范圍內(nèi),冷風機選擇合適。
冷風機面積的校核:
Ks查《冷藏庫設(shè)計》P260表8一4一16得到,Ks=13.5 千卡/m2.h.oC
根據(jù)《冷庫設(shè)計規(guī)范》,?。竜C.
m2
富裕率:(300.5-260.6)/300.5=13%≤15%
所選擇風機合適。
m2
富裕率:(300.5-272.42)/300.5=9.3%≤15%
所選擇風機合適。
m2
富裕率:(501-468)/501=13%≤15%
所選擇風機合適。
m2
富裕率:(501-450)/501=10%≤15%
所選擇風機合適。
4.2 冷風機風量的校核
按照黑龍江商學院編寫的《制冷工藝設(shè)計》P141指出,對于冷卻物冷藏間,1Kcal/h的冷量,應(yīng)該配備0.7~0.9 m3/h的風量。只有盡量接近時,庫房動力溫度場,速度場才會均勻。
?。盞cal/h的冷量應(yīng)該配備的冷風指標為Q0=0.8 m3/h, 對于101室:
風量滿足要求?!τ?02室:
風量滿足要求。 對于201室:
風量滿足要求?!τ?01室:
4.3 冷風機的壓力校核
對于高溫庫的冷風機,按照《冷庫設(shè)計規(guī)范》P39頁6.2.13條及6.2.15條的規(guī)定,應(yīng)該采用均勻送風道。在選擇空氣布置形式時,應(yīng)該著重注意以下幾點:
1).送風系統(tǒng)應(yīng)該采用均勻送風系統(tǒng),空氣分布器以采用圓錐型噴口較為簡單實用。
2.送風管道應(yīng)該布置在庫房中央走道的正上方,其好處是:
(1)使風管二側(cè)送風射程基本相當,可以簡化噴嘴設(shè)計;
(2)新鮮水果進庫帶進來的水氣,遇到風管被冷卻可能凝結(jié)下滴,中央走道上不
會存放貨物,即使有水也不會滴到貨物上。
(3)可以利用中央走道作為回風道。
3.送風噴嘴應(yīng)該均勻分布,但是應(yīng)該避開柱子。
4.冷風機應(yīng)該布置在靠近庫門的一側(cè),便于操作管理與維修,又可節(jié)省制冷系統(tǒng)供液與回氣管道,融霜水的給排水管和自動化控制系統(tǒng)及風機動力系統(tǒng)的管線。
安裝噴嘴的水平送風主管,可以視為噴口的集管,把集管看成為一個各斷面上靜壓分布基本相當?shù)撵o壓箱。根據(jù)這樣的要求來選擇送風主管的截面積,即:
使噴嘴出風口的流速大于空氣在總風管流速,使所有出風口的截面積之和小于總風管進口的截面積,
1. 總風管進口截面上的空氣流速不高于6m/s,總風管末端截面上的空氣流速不高于2m/s,用逐段降低流速法,降低動壓,以彌補總風管的沿程摩擦阻力的損失而消耗的靜壓,使整個風管靜壓分布基本相等。
2. 風管應(yīng)該采用矩形截面,沿長度方向的高度不變,宜采用統(tǒng)一尺寸,只改變寬度尺寸,這樣不論加工,制作和安裝都比較方便。
3. 一臺以上軸流風機的連接風管與總管的匯合處,每臺軸流風機的出風接管上要安裝起止逆作用的活動葉片,防治一臺風機損壞時形成氣流的短路循環(huán)。任何一臺風機都應(yīng)該有獨立的繼電保護,能夠隨時監(jiān)督其運行狀況是否正常。
4. 計算送風系統(tǒng)阻力損失時,空氣冷卻器的阻力損失按照無霜時的阻力損失加一倍進行計算,以保證空氣冷卻器結(jié)霜后阻力加大的需要。同時,在管理上應(yīng)該及時沖霜。
5. 出口應(yīng)該采用圓錐型噴口,對于庫房為無梁樓蓋結(jié)構(gòu)時,噴嘴軸心與水平面呈17oC的仰角。
6. 噴口各部位的尺寸,噴嘴射程及阻力損失可以參考《冷藏庫制冷工藝安裝通用圖》P76的標注。
根據(jù)以上原則,?。质祝? m/s V末=1.8 m/s
則F首=L/3600V首=26000/3600Χ6=1.2 m2
對于101,102室選擇炮型風口,管徑為3000x400 mm,見底層平面布置圖,風口總數(shù)為30個,采用雙側(cè)送風系統(tǒng)。
V首=L/3600F首=26000/36000x1.2=6≦6 m/s 校核結(jié)果冷風機合適。
采用雙側(cè)送風系統(tǒng),L末=2L/n=2x26000/30=1733.3 m3/h
F末=L末/V末x3600=1733.3/3600x1.8=0.267 m2
B末=F末/h=0.267/0.4=0.667?。?
圓整成為標準型號:400x630 mm
底層平面布置圖如下:
對于301,201室風口總數(shù)為38個,也選擇炮型風口。
F首=L/3600V首=39000/3600Χ6=1.8 m2
選擇4500x400的方型風管。
V首=L/3600F首=39000/36000x1.8=6≦6 m/s 校核結(jié)果冷風機合適。
采用雙側(cè)送風系統(tǒng),L末=2L/n=2x39000/38=2052 m3/h
F末=L末/V末x3600=2050/3600x1.8=0.31674 m2
B末=F末/h=0.31674/0.4=0.79?。?
圓整成為標準型號:400x800 mm。
二.三層風口,風道布置圖如下:
2).設(shè)計靜壓箱
對于101,102室,接管詳圖及靜壓箱的設(shè)計如下圖:
對于201,301室設(shè)計的靜壓箱如下圖所示:
3).風口
風口選擇炮口型。關(guān)于炮口型的規(guī)格,參見《冷庫工藝制作安裝通用圖》(上海民用建筑設(shè)計院編)P76頁。
對于101,102庫房,選擇4號A150xB300風口。噴口風量:888m3/h;射程:9到15米;流速:14m/s;過噴嘴的空氣阻力:13.7mmh2o。
對于201,301庫房,選擇5號A175xB350風口。噴口風量:1035m3/h;射程:10.5到17.5米;流速:13m/s;過噴嘴的空氣阻力:10.1mmh2o。
4)冷風系統(tǒng)的宗阻力
系統(tǒng)的簡化圖如下:
A:通過翅片管的阻力P1
根據(jù)《冷藏庫設(shè)計手冊》P316頁圖5-12,查得無霜的情況,增加1.5倍來計算。(?。概殴埽?,對于LFL-300型冷風機,
V=4m/s,查得P10=0.8mmh2o。
P1=1.5x8x0.8=9.6mmh2o。
對于LFL-500型冷風機,
V=4.71m/s,查得P10=1.0mmh2o。
P1=1.5x8x1=12mmh2o。
B.冷風機到靜壓箱的阻力P2
當有方型的風管時候,折合成為流量當量直徑。Dd=2ab/(a+b)
a。沿程阻力:
式中:k――摩擦阻力溫度系數(shù)修正;
參照《冷藏庫設(shè)計》P262頁?!霸O(shè)計表面式空氣冷卻器時,空氣進出口溫度的差值一般采用3到4度。當庫內(nèi)空氣要求維持的濕度較高,空氣的進出口溫度差一個采用2到3度?!?
據(jù)此,取溫度差為3度。由《通風工程》得到:
b。局部阻力
管道的局部阻力系數(shù)可以查《工業(yè)通風》附錄7得到。其局部阻力加上沿程阻
力,就可以得到冷風機到靜壓箱的阻力損失。
參考前面的計算簡圖,經(jīng)過計算得知:對于LFL-300型冷風機,P2=5.62mmh2o.對于LFL-500型冷風機,P2=6.63mmh2o.
C.均勻送風管道的阻力P3
參照《冷庫工藝制作安裝通用圖》(上海民用建筑設(shè)計院編)P74頁,第二鐘計算方法,送風口的全壓,即為其阻力。對于LFL-300型冷風機
首段空氣流速:V首=6m/s
出口平均風速:V0=14m/s
Vj=V0/u 式中:
u――孔口流量系數(shù),查《冷庫工藝制作安裝通用圖》(上海民用建筑設(shè)計院編)P75頁,u=0.7;
Vj――送風口名義出口速度,即靜壓流速。
Vj=V0/u=14/0.7=20m/s。
首段靜壓:
首段動壓:
P3=pj+pd=28.4mmh20.
對于LFL-500型冷風機,經(jīng)過一樣的計算得到P3=25.24mmh20.
E.總阻力P
對于LFL-300型冷風機,
對于LFL-500型冷風機,
5) 冷風機壓力的校核
標準狀況下所需要的壓力: P’=1.2/pxP
式中:p――工作狀態(tài)下空氣的密度,Kg/m3;
則 P’300=1.2x43.62x9.8/1.3=395Pa
P’500=1.2x43.87x9.8/1.3=400Pa
冷風機的壓頭:P’’=Kp P’
Kp――風壓附加安全系數(shù)。查《工業(yè)通風》137頁,得到Kp=1.1;
P’’最大=400x1.1=440 Pa≦450Pa
二種冷風機所配的風機均合理。
4.4 新風系統(tǒng)的配置
按照《冷庫設(shè)計規(guī)范》P40頁6.2.18條的規(guī)定,冷卻物冷藏間的通風換氣應(yīng)該滿足以下要求:
1) 冷卻物冷藏間應(yīng)該按照貨物的品種設(shè)置通風換氣換氣次數(shù)不少于2次/日。
2)面積對于150m2的冷卻物冷藏間,應(yīng)該采用機械通風換氣裝置。進入冷間的新鮮空氣應(yīng)該預(yù)先冷卻(或加熱處理)。
3)新鮮空氣的進風口,應(yīng)該設(shè)置便于操作的保溫啟閉裝置。
4)冷間內(nèi)的廢氣應(yīng)該直接排向室外,出風口應(yīng)該設(shè)置便于操作的保溫啟閉裝置。
5)新鮮空氣入口和廢氣出口不應(yīng)該在同一側(cè)開,如果在同側(cè)開時,排氣口應(yīng)該在新鮮空氣的下側(cè)。二者垂直距離不小于2m,水平距離不小于4m。
通風方式:每日換氣2次,在黎明時進行,由軸流風機引進室外新風,同時適當開啟冷庫門,排出廢氣。
通風簡圖如下:
對于201,301室,選擇30K4-11/3.5型的軸流通風機可以滿足要求,具體尺寸見耗冷量計算里的選擇。
對于101,102室,選擇30K4-11/2.5型的軸流通風機,直徑250毫米,當量面積,0.049m2。主軸轉(zhuǎn)速:2790 p.r.m。流量:2140 立方米/小時。所需功率:0.2KW.
每房間一臺。合計2臺。
4.4 空氣幕的選擇
按照《冷藏庫設(shè)計》P359頁表11-12的空氣幕規(guī)格表,選擇SSY-200型的空氣幕。噴口長度:200Cm??諝饽豢傞L度:2656Cm。門洞凈寬:1800Cm。電動機:0.37x2 KW。380V,2800r.p.m??傊亓浚?9.84公斤。
5.機房制冷設(shè)備的選擇
5.1冷間的機械負荷
按照《冷庫設(shè)計規(guī)范》P28頁6.1.3條,
式中:φj——機械負荷,(W);
n1——圍護結(jié)構(gòu)熱流量季節(jié)修正系數(shù),易取1.0;
n2——貨物熱流量折減系數(shù), n2=0.3~0.5;
n3——同期換氣次數(shù),易取0.5~1.0;
n4——冷間用的電動機同時運轉(zhuǎn)系數(shù),n4=1.0;
n5——冷間同時操作系數(shù),n5=0.5;
注:n4,n5,的選擇見《冷庫設(shè)計規(guī)范》P29頁表6.1.5。
R——制冷裝置和管道等冷損補償系數(shù),直接冷卻系統(tǒng)取1.07。
代入數(shù)據(jù),得到:
5.2 制冷壓縮機的校核
按照《冷庫設(shè)計規(guī)范》P41頁6.3.2條,對于單級壓縮機,用Vh法來校核。
Vh= V0X2=126.2X2=252.4≥163m3/h
故該壓縮機選擇滿足要求。
5.3 輔助設(shè)備的選擇
按照《冷庫設(shè)計規(guī)范》6.3.3條,制冷裝置中的油分離器,冷凝器,貯液桶等輔助設(shè)備的選擇,均應(yīng)該與設(shè)置的氨壓縮機制冷量相適應(yīng)。由于壓縮機的選擇沒有改變,因此一般設(shè)備的選擇亦不改變。
考慮到管路安裝上的簡單,油分離器可以僅選擇一臺。當只有一臺壓縮機工作時,油氣速度減慢,更有利于分油,因此,將方案設(shè)計中的二臺有分離器改變?yōu)橐慌_油分離器。根據(jù)《冷庫設(shè)計規(guī)范》P43頁6.3.9條的規(guī)定,油分離器的直徑應(yīng)該按照下式計算:
選擇YF—100型的油分離器。容器類別:SM—2;容積:0.201立方米。殼體直徑:
D500。重量:215公斤。
按照《冷庫設(shè)計規(guī)范》9.0.2條,制冷機房換氣用的軸流風機也要校核,經(jīng)過校核,可以滿足要求。