王晨毕业设计.docx
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王晨毕业设计
分类号编号
烟台大学
毕业设计
2000Tcoldevaporatorandductsystemdesignandcalculation
申请学位:
学士
院系:
海洋学院
专业:
热能与动力工程
姓名:
王晨晨
学号:
201260504120
指导老师:
高兴奎
2016年4月20日
烟台大学海洋学院
2000T冷风库蒸发器及风道系统设计计算
姓名:
王晨晨
导师:
高兴奎
2016年4月20日
烟台大学海洋学院
烟台大学海洋学院毕业设计任务书
一、设计者:
王晨晨班级海124-1学号201260504120
二、原始命题:
2000T冷风库蒸发器及风道系统设计计算
三、设计内容:
1、选定冷风库储存货物的品种,确定进、出库和储存条件。
2、根据盛装容器和堆放方式、高度,确定单位面积的放货量、库房面积。
确定库房的几何尺寸,根据选定维护结构,计算库房耗冷量。
3、计算冷风机传热面积,选择冷风机型号。
4、根据冷风机风量计算静压箱的几何尺寸、风道的几何尺寸。
5、画出系统原理图、设备布置平面图、安装立面图,节点大样图。
四、设计依据:
1、冷藏库制冷工艺设计、气调库工艺设计。
五、设计时间及进度安排:
第一周:
选定气调库储存货物的品种,确定进、出库和储存条件。
第二周至第四周:
根据盛装容器和堆放方式、高度,确定单位面积的放货量、库房面积。
确定库房的几何尺寸,根据选定维护结构,计算库房耗冷量。
第五周至第六周:
计算冷风机传热面积,选择冷风机型号。
第七周至第九周:
根据冷风机风量计算静压箱的几何尺寸、风道的几何尺寸。
第十周至第十一周:
画出系统原理图、设备布置平面图、安装立面图。
第十二周:
完成毕业设计,检查、打印、装订。
六、指导教师(签字):
院系意见:
教学院长(主任)签字:
年月日
第一章设计基本资料
1.1设计题目
2000T冷风库蒸发器及风道系统设计计算
烟台地区某冷库,冷却物冷藏间储藏苹果,生产旺季为十月份。
1.2设计点室外参数
烟台地区十月份室外空气调节平均温度tw:
15℃
1.3冷库设计参数
冷却物冷藏间:
相对湿度90%
室内温度0℃
水蒸气分压力520pa
第二章冷库热工计算
2.1冷库有关特性
设计总库容量为2000吨,分配成10个冷藏间。
1号、2号、3号、4号、5号、6号、7号、8号、9号、10号冷间各200吨。
库号
库房名称
tn/℃
φn/%
进库温度/℃
出库温度/℃
冷加工时间/h
冷却设备
No.1
冷却物冷藏间
0
90
15
0
24
冷风机
No.2
冷却物冷藏间
0
90
15
0
24
冷风机
No.3
冷却物冷藏间
0
90
15
0
24
冷风机
No.4
冷却物冷藏间
0
90
15
0
24
冷风机
No.5
冷却物冷藏间
0
90
15
0
24
冷风机
No.6
冷却物冷藏间
0
90
15
0
24
冷风机
No.7
冷却物冷藏间
0
90
15
0
24
冷风机
No.8
冷却物冷藏间
0
90
15
0
24
冷风机
No.9
冷却物冷藏间
0
90
15
0
24
冷风机
No10
冷却物冷藏间
0
90
15
0
24
冷风机
2.2果品堆放形式的确定
此次冷藏库以苹果为例。
果品的堆放形式有散堆、纸箱堆码、木箱堆码,纸箱堆放不科学切容易压坏,而且高度有限制,故选用木箱堆码。
木箱尺寸长×宽×高=1m×1m×80cm。
每箱约300㎏,装货时用叉车从里往外装。
木箱上下之间放置12cm垫板。
2.3冷库尺寸计算
(1)冷藏间容量按下式计算
G=V·ρ·η/1000
式中G—冷库计算吨位(t);
V—冷藏间的公称体积(m3);
η—冷藏间的体积利用系数;
ρ—食品的计算密度(kg/m3);
根据资料查得:
箱装苹果的密度ρ=330kg/m3。
每个冷库的吨位为200T
查书得η为0.5
代入得:
V=1000×2000/330×0.5=12121.21m3
分10间每间1212m3
每间取长*宽=20*10=200m2
库房高度为6米,则每间1200m3
冷库的公称体积为1200m3冷间面积200m2
(2)冷藏间货物高度的确定
木箱高度:
80cm
冷藏库内垫板厚度:
10cm
木箱托板12cm
堆放6层,则堆放高度为92×5+90=5.5m
货物净高5.5m
每个冷藏间的库容量为200T
每箱苹果的重量为300㎏
可得每个冷藏间约放置200000/300≈667个木箱
且每个冷库堆放6层货物,所以每层放置约667/6≈111个木箱
由14×8≈111可得长向摆放那个14个木箱宽向摆放8个木箱
木相与木箱之间留出20cm的空隙便于摆放。
木箱与冷藏间的墙之间留出50cm的通风距离
冷藏间中间留出一条宽2m的走廊便于叉车操作
由上可得
冷藏间净长为:
14+13×0.2+0.5+0.5=17.6m
冷藏间净宽为:
8+7×0.2+2+0.5+0.5=12.4m
由上可得冷库的净面积为S净=17.6×12.4=218.24m2
且S净=218.24m2>计算面积可行
综上所述
每个冷藏间的尺寸:
长×宽×高=17.6m×12.4m×6m
2.4冷藏库建筑平面
2.4.1库址的选择
冷库地址应满足以下条件:
(1)冷库地址应该选在居民区分散的地方。
经当地相关部门批准可建在城镇适当地点;
(2)地址应选择在住宅区夏天风向的上侧;
(3)库址周围应有良好的卫生条件,必须避开和远离有害气体、灰沙烟
雾、粉状颗粒物还有其他一些有污染源的地方;
(4)冷库选择址应首选交通枢纽;
(5)冷库地址应该有可靠的水电设施;
(6)库址宜选在地势较高,干燥和地质条件良好的地方
2.42穿堂设置
冷藏库之间设穿堂,穿堂设计为常温穿堂,用叉车进出货物,本设计中,穿堂宽度设为6米,分上下两层,底层高3.5米.,顶层为技术走廊.
2.43公路站台设置
站台应符合下类规定:
(1)公称体积大于4500m3的冷库,其站台宽度为6~8m,公称体积小于
4500m3的冷库,其站台宽度为4~6m,本库设为8m;
(2)站台边沿顶面高出站台下低空面0.90~1.40m,,依据所需设高度调节板。
(3)站台边沿顶正面应有显著的黄、黑两色防撞标示色带。
(4)站台上设置罩棚,其顶板应高出站台边沿大于0.75m,,
(5)罩棚高应顺应车辆的高度,并且得安装组织排水。
。
综上所述,此果库为中型果库,因此用铲车进出货品,穿堂宽度定为6米,站台高度定为1米。
2.5冷库平面图
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
标尺寸
第三章库房围护结构的计算
3.1冷藏间围护结构
冷藏间四周及屋顶采用100mm厚聚氨酯泡沫的夹芯板。
地坪的构造如下表:
表1地坪构造表
名称
构造
厚度/mm
地坪(由上向下)
水泥砂浆抹面
20
钢筋混凝土保护层
60
聚氨酯泡沫塑料
150
1:
3水泥砂浆找平层.
15
120
C20素混凝土垫层
200
素土夯实
3.2围护结构传热系数
3.21外墙构造为钢架结构,采用夹芯板,其厚度、导热系数、热阻(铁皮导热系数忽略)等列表如下:
构造层
厚度(mm)
热导率λ[w/(m2·K)]
热阻R(m2·K/w)
聚氨酯泡沫塑料
100
0.031
3.2258
合计
冷藏间ΣR1=3.2258m2·K/W
冷藏间外墙
(1)北、西、东外墙
查资料得,无防风设施屋面、外墙的表面aw=23.2W/(m2·K)
冷却物冷藏间设有强有力通风设施an=17.45W/(m2·K)
围护结构总热阻R0=1/aw+ΣR1+1/an=1/23.2+3.2258+1/17.45=3.326(m2·K)/W
外墙传热系数K=1/R0=1/3.326=0.3W/(m2·K)
(2)南外墙
南外墙外部紧邻其他建筑物的外表面,查资料的aw=11.6W/(m2·K)
冷却物冷藏间设有强有力通风设施an=17.45W/(m2·K)
围护结构总热阻R0=1/aw+ΣR1+1/an=1/11.6+3.2258+1/17.45=3.369(m2·K)/W
外墙传热系数K=1/R0=1/3.369=0.296W/(m2·K)
3.22内墙构造及各层厚度、导热系数、热阻等列表如下:
构造层
厚度(mm)
热导率λ[w/(m2·K)]
热阻R(m2·K/w)
聚氨酯塑料泡沫
100
0.031
3.2258
合计
ΣR2=3.2258m2·K/W
aw=11.6W/(m2·K)an=17.45W/(m2·K)
围护结构总热阻R0=1/aw+ΣR2+1/an=1/11.6+3.2258+1/17.45=3.369(m2·K)/W
外墙传热系数K=1/R0=1/3.369=0.296W/(m2·K)
3.23屋顶构造及各层厚度、导热系数、热阻等列表如下:
构造层
厚度(mm)
热导率λ[w/(m2·K)]
热阻R(m2·K/w)
聚氨酯塑料泡沫塑料
100
0.031
3.2258
合计
ΣR3=3.2258m2·K/W
冷藏间屋顶
aw=23.2W/(m2·K)an=17.45W/(m2·K)
围护结构总热阻R0=1/aw+ΣR3+1/an=1/23.2+3.2258+1/17.45=3.326(m2·K)/W
外墙传热系数K=1/R0=1/3.326=0.3W/(m2·K)
3.24地坪构造及各层厚度、导热系数、热阻等列表如下:
构造层
厚度(mm)
热导率λ[w/(m2·K)]
热阻R(m2·K/w)
水泥砂浆抹面
20
0.93
0.0215
钢筋混凝土保护层
60
1.550
0.0387
聚氨酯泡沫塑料
150
0.031
4.8387
1:
3水泥砂浆找平层
15
0.93
0.0161
CO2素混凝土垫层
120
1.51
0.0795
地瓜石
200
1.51
0.0133
合计
ΣR4=5.0078m2·K/W
冷藏间地坪
aw不予计算an=17.45W/(m2·K)
围护结构总热阻R0=ΣR4+1/an=5.0078+1/17.45=5.065(m2·K)/W
外墙传热系数K=1/R0=1/5.065=0.1974W/(m2·K)
第四章各冷间耗冷量计算汇总
因为各个冷间库容量、容积、照明设备、冷却设备、操作人员都一致,所以各冷间只有围护结构耗冷量不同,其他耗冷量都相同。
4.1一号冷间
1、计算传热面积A
(1)南北墙
宽=12.4+0.1+0.05=12.55m
高=6+0.1=6.1m
A南北墙=宽×高=12.55×6.1=76.56m2
(2)东西墙
长=17.6+0.1+0.1=17.8m
高=6.+0.1=6.1m
A东西墙=长×高=17.8×6.1=108.58m2
(3)屋顶地坪
A屋顶地坪=12.55×17.8=223.39m2
2、计算围护结构耗冷量Q1
Q1=K·A·a·(tw-tn)
式中K—围护结构传热系数,单位W/m2·K
A—围护结构传热面积,单位m2
a—围护结构两侧温差修正系数
tw-tn—围护结构两侧温差,单位℃
参数和结果如下
参数位置
结果
K/(W/m2·K)
A/m2
a
tw-tn/℃
Q1/W
北墙
0.3
75.56
1.10
15
374
南墙
0.296
75.56
1.00
15
335.48
东墙
\
\
\
\
\
西墙
0.296
108.58
1.10
15
530.30
屋顶
0.3
223.39
1.3
15
1306.83
地坪
0.197
223.39
0.2
15
132.02
合计
ΣQ1=2678.63W
综上可得,围护结构耗冷量Q1=2678.63W
3、货物放热量Q2
有公式可知Q2=Q2a+Q2b+Q2c+Q2d
其中Q2a—食品放热量;
Q2b—包装材料和运载工具的热量;
Q2c—食品冷加工过程的呼吸热
Q2d—食品冷藏过程中的呼吸热
(1)已知Q2a=G'(h1-h2)×103/τ
其中G'—冷间每天进货量(kg)
冷却物冷藏间,存放果蔬不大于库容量的8%
h1、h2—货物进出冷间的焓值(kJ/kg)
τ—货品冷加工的时间(s)
由库容量G=200T可得G'=200×0.08=16T
按苹果计算表查的:
进货时货物的焓值h1=328.5kJ/kg
出货时货物的焓值h2=271.9kJ/kg
货品的冷加工时间τ=24h
Q2a=G'(h1-h2)×103/τ=16000×(328.5-271.9)/3.6×24
=10481.5W
(2)已知Q2b=G'·B·Cb(t1-t2)×103/τ
其中B—货物包装材料和运载工具的重量系数
Cb—包装材料和运载工具的比热,kJ/kg·K
t1—包装材料或运载工具进入冷间时的温度℃
t2—包装材料或运载工具进入冷间内降温终止时的温度℃
查表2-2-9得鲜水果用冷却物保鲜时的重量系数B=0.25
查表2-2-10得由于苹果的使用木箱保存的,可得Cb=2.51kJ/kg·K
查表2-2-11得十月份进入冷间时的温度修正系数为0.62
t1=15×0.62=9.3℃
由库房温度为0℃可得t2=0℃
Q2b=G'·B·Cb(t1-t2)×103/τ
=16000×0.25×2.51×(9.3-0)/24×3.6
=1080.7W
(3)已知Q2c=G'(q1+q2)/2
其中q1、q2—苹果冷却初始、终止温度时的呼吸热,W/kg
查表2-2-12得q1=0.058W/kgq2=0.01W/kg
Q2c=G'(q1+q2)/2=16000×(0.058+0.01)/2
=544W
(4)已知Q2d=(Gn-G')q2
其中Gn—冷却物冷藏间的冷藏量,kg
q2=0.01W/kg
Q2d=(Gn-G')q2=(200000-16000)×0.01
=1840W
综上可得Q2=Q2a+Q2b+Q2c+Q2d
=10481.5+1080.7+544+1840
=13946.2W
4、补气冷负荷Q3
Q3=Q3a+Q3b
其中Q3a—货物换气冷负荷;
Q3b—低温车间操作人员呼吸换气冷负荷(此项是指有操作人员
长期停留的冷间,如加工间、包装间,此处冷藏间可忽略)
Q3a=(hw-hn)·n·V·ρn×103/24×3600
其中hw、hn—室内外空气的焓值,kJ/kg
n—每日换气次数,一般取1次;
V—冷间的内净容积,m3;
ρn—冷间内空气密度,kg/m3;为方便起算,在工程上常用干空
气容重r代替。
查压焓图可得hw=33.746kJ/kg
hn=8.457kJ/kg
冷间净容积V=长×宽×高=17.6×12.4×6=1309.44m3
查表2-2-14可得r=1.293kg/m3
Q3a=(hw-hn)·n·V·ρn×103/24×3600
=(33.746-8.457)×1×1309.44×1.293/24×3.6
=495.57W
可得Q3=495.57W
5、电机运行热当量Q4
Q4=∑Ni·ξi·ρi·103
其中Ni—各电动机额定功率,kW
ξi—各热转化系数,电机在库内时取1,在库外时取0.75
ρi—各电机运转的时间系数,冷风机配用的电动机取1,
Q4=∑Ni·ξi·ρi·103=1.1×1×1×1000
=1100W
6、操作管理冷负荷Q5
操作管理冷负荷只取出入库房开启冷藏门的冷负荷
Q5b=V·n(hw-hn)M·rn×1000/24×3600
=435.48W
7、库房冷却设备负荷
Qq=Q1+PQ2+Q3+Q4+Q5
=2678.63+13946.2+495.57+1100+435.48
=18655.88w
4.2五号冷间
由于5号冷间和1号冷间相同,所以:
1、维护结构耗冷量Q1
Q1=2678.63W
2、货物放热量Q2
有公式可知Q2=Q2a+Q2b+Q2c+Q2d
=G'(h1-h2)×103/τ+G'·B·Cb(t1-t2)×103/τ+G'(q1+q2)/2+(Gn-G')q2
可得Q2=Q2a+Q2b+Q2c+Q2d
=10481.5+1080.7+544+1840
=13946.2W
3、补气冷负荷Q3
Q3=Q3a+Q3b
=(hw-hn)·n·V·ρn×103/24×3600
=495.57
4、电机运行热当量Q4
Q4=∑Ni·ξi·ρi·103
=1100W
5、操作管理冷负荷Q5
操作管理冷负荷只取出入库房开启冷藏门的冷负荷
Q5b=V·n(hw-hn)M·rn×1000/24×3600
=435.48W
6、库房冷却设备负荷
Qq=Q1+PQ2+Q3+Q4+Q5
=18655.88w
4.3六号冷间
1、维护结构耗冷量Q1
参数结果如下
参数位置
结果
K/(W/m2·K)
A/m2
a
tw-tn/℃
Q1/W
北墙
0.296
75.56
1.00
15
374
南墙
0.296
75.56
1.10
15
335.48
东墙
\
\
\
\
\
西墙
0.3
108.58
1.10
15
530.30
屋顶
0.3
223.39
1.3
15
1306.83
地坪
0.197
223.39
0.2
15
132.02
合计
ΣQ1=2678.63W
维护结构耗冷量Q1=2678.63W
2、货物放热量Q2
有公式可知Q2=Q2a+Q2b+Q2c+Q2d
=G'(h1-h2)×103/τ+G'·B·Cb(t1-t2)×103/τ+G'(q1+q2)/2+(Gn-G')q2
可得Q2=Q2a+Q2b+Q2c+Q2d
=10481.5+1080.7+544+1840
=13946.2W
3、补气冷负荷Q3
Q3=Q3a+Q3b
=(hw-hn)·n·V·ρn×103/24×3600
=495.57
4、电机运行热当量Q4
Q4=∑Ni·ξi·ρi·103
=1100W
5、操作管理冷负荷Q5
操作管理冷负荷只取出入库房开启冷藏门的冷负荷
Q5b=V·n(hw-hn)M·rn×1000/24×3600
=435.48W
6、库房冷却设备负荷
Qq=Q1+PQ2+Q3+Q4+Q5
=18655.88w
4.4十号冷间
1、维护结构耗冷量Q1
参数结果如下
参数位置
结果
K/(W/m2·K)
A/m2
a
tw-tn/℃
Q1/W
北墙
0.296
75.56
1.00
15
335.48
南墙
0.296
75.56
1.10
15
369.04
东墙
0.3
108.58
1.10
15
530.30
西墙
屋顶
0.3
223.39
1.3
15
1306.83
地坪
0.197
223.39
0.2
15
132.02
合计
ΣQ1=2678.63W
维护结构耗冷量Q1=2678.63W
2、货物放热量Q2
有公式可知Q2=Q2a+Q2b+Q2c+Q2d
=G'(h1-h2)×103/τ+G'·B·Cb(t1-t2)×103/τ+G'(q1+q2)/2+(Gn-G')q2
可得Q2=Q2a+Q2b+Q2c+Q2d
=10481.5+1080.7+544+1840
=13946.2W
3、通风换气冷负荷Q3
Q3=Q3a+Q3b
=(hw-hn)·n·V·ρn×103/24×3600
=495.57W
4、电机运行热当量Q4
Q4=∑Ni·ξi·ρi·103
=1100W
5、操作管理冷负荷Q5
操作管理冷负荷只取出入库房开启冷藏门的冷负荷
Q5b=V·n(hw-hn)M·rn×1000/24×3600
=435.48W
6、库房冷却设备负荷
Qq=Q1+PQ2+Q3+Q4+Q5
=18655.88w
4.5二、三、四号冷间
1、围护结构耗冷量Q1
参数和结果如下
参数位置
结果
K/(W/m2·K)
A/m2
a
tw-tn/℃
Q1/W
北墙
0.3
75.56
1.10
15
374
南墙
0.296
75.56
1.00
15
335.48
东墙
\
\
\
\
\
西墙
\
\
\
\
\
屋顶
0.3
223.39
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