四、制冷設(shè)備的選擇.第一頁，共三十五頁。第一講.制冷壓縮機的選型計算

第二講.冷分配設(shè)備的選型計算.................目錄第二頁，共三十五頁。制冷壓縮機猶如制冷裝置的心臟，它在整個制冷系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用，壓縮機的費用占全部設(shè)備費用的較大比重。而壓縮機的運轉(zhuǎn)費用（主要指電耗）又是冷庫經(jīng)營管理費用中最主要的一項。因此，如何合理的選配壓縮機的型號，臺數(shù)，將對整個制冷裝置的設(shè)備費和運轉(zhuǎn)費用有重大影響，甚至關(guān)系到冷庫的正常生產(chǎn)。back第一講第三頁，共三十五頁。1.一般原則所選用壓縮機的制冷量應(yīng)滿足對應(yīng)的不同蒸發(fā)溫度的壓縮機總負(fù)荷，以便確保冷間所要求的低溫環(huán)境。制冷壓縮機總負(fù)荷Q較大的冷庫盡量選用大型壓縮機，以減少機器臺數(shù)，簡化系統(tǒng)，便于操作。第四頁，共三十五頁。不同蒸發(fā)系統(tǒng)的壓縮機應(yīng)考慮到各系統(tǒng)之間相互代替的可能性，同一機器組內(nèi)宜采用同系列壓縮機，以便個零部件的互換使用。選用壓縮機應(yīng)按其制造廠規(guī)定的技術(shù)條件采用。制冷系統(tǒng)壓力比的選擇和運用（見課本舉例)第五頁，共三十五頁。2.計算中幾個主要參數(shù)的確定在壓縮機的選型計算中尚需要了解實際工作時的一些具體參數(shù)，這些參數(shù)確定得合理與否，將直接關(guān)系到所選配的壓縮機制冷量與制冷壓縮機總負(fù)荷是否相適應(yīng)。現(xiàn)將幾個主要參數(shù)確定過程介紹如下。第六頁，共三十五頁。（1）蒸發(fā)溫度t0的確定為了滿足制冷劑液體蒸發(fā)時所需的熱量，必須有一個恒定溫度的熱源向冷分配設(shè)備供熱。這一熱源是庫內(nèi)空氣或載冷劑，恒定溫度即指庫房溫度或載冷劑溫度。要保證氨液蒸發(fā)正常進行，蒸發(fā)溫度與庫溫或載冷劑溫度之間也必須要有溫差。在氨直接冷卻系統(tǒng)中，蒸發(fā)溫度一般比庫溫低10℃左右；在間接冷卻系統(tǒng)中，蒸發(fā)溫度比要求的載冷劑溫度低5℃.第七頁，共三十五頁。（2）冷凝溫度tk的確定制冷劑蒸汽的冷凝溫度不得超過規(guī)定的最高冷凝溫度，即小于等于40℃，設(shè)計時可控制在38-39℃以下。當(dāng)冷凝器型式及冷卻方法確定后，冷凝溫度主要取決于冷卻介質(zhì)的溫度。第八頁，共三十五頁。立式，臥式，淋澆式冷凝器tk的確定：立式，臥式，淋澆式冷凝器的冷卻介質(zhì)主要為冷卻水，考慮到冷卻水在流過冷凝器的整個過程中其溫度是變化的，可采用以下公式計算其對數(shù)平均溫度差△tm(℃)△tm=[(tk-t1)-(tk-t2)]/{2.31[lg(tk-t1)/(tk-t2)}式中:tk:冷凝溫度(℃)；t1：冷凝器進水溫度（可由當(dāng)?shù)厮馁Y料查得

℃）；t2：冷凝器出水溫度(℃)在水冷式氨系統(tǒng)中，△tm一般取5~7

℃.第九頁，共三十五頁。在水冷式冷凝器中，由于△tm較小，為了簡化計算，多采用算術(shù)平均溫度差△tm′(℃)△tm′=tk-(t1+t2)/2整理，得：tk=△tm′+(t1+t2)/2式中，△tm′：算術(shù)平均溫度差（一般為5~7℃，冷卻水進出口溫差較大時較大值）；t1：冷凝器進水溫度（可由當(dāng)?shù)厮馁Y料查得℃）；t2：冷凝器出水溫度(℃)

第十頁，共三十五頁。（3）吸氣溫度tk的確定由于吸入管受周圍氣溫的影響，壓縮機吸入氣體的溫度較蒸發(fā)溫度都有不同程度的提高（即氣體過熱），其幅度隨吸入管道的長短和環(huán)境溫度的高低而不同，且與系統(tǒng)的供液方式有關(guān)。在氨泵供液系統(tǒng)中，從冷分配設(shè)備至低壓循環(huán)桶的回氣管內(nèi)為氣液兩相流體，正常情況下是不會產(chǎn)生過熱的，只有在低壓循環(huán)桶至壓縮機的吸入管上才有可能產(chǎn)生過熱，吸入管短，過熱度就小。第十一頁，共三十五頁。在重力供液系統(tǒng)中，回氣管內(nèi)就有可能出現(xiàn)過熱，氨液分離器距壓縮機又較遠(yuǎn)，吸入管內(nèi)的過熱度相對較大。表6-57列出了氨壓縮機的允許吸氣溫度，一般情況下可參照表6-58確定吸氣溫度。表6-58氨壓縮機的允許吸氣溫度（℃）t00-5-10-15-20-25-28-30-33-40tx+1-4-7-10-13-16-18-19-21-25第十二頁，共三十五頁。（4）排氣溫度Tp的確定排氣溫度可由下式求得Tp=Tx(Pp/Px)(K-1)/K

式中，Tp：壓縮機排氣力學(xué)溫度（K）;Tx:壓縮機吸氣熱力學(xué)溫度（K）；Pp:壓縮機排氣壓力（Pa）;Px:壓縮機吸氣壓力（Pa）；K：制冷劑絕熱指數(shù)。上式中：tp=Tp-273（℃）實際上，排氣溫度還與壓縮機的性能和操作的合理與否有關(guān)，且與工況的變化有直接關(guān)系。第十三頁，共三十五頁。（5）最佳中間溫度tzj′的確定中間溫度是由中間壓力決定的，它與壓縮機的高低壓機的理論排氣量之比Vpg

、Vpd及蒸發(fā)溫度t0、

tk，冷凝溫度有關(guān)。在選配壓縮機時，希望兩級壓縮機所消耗的總功率最小，此時的中間溫度及中間壓力稱為最佳中間溫度和最佳中間壓力。最佳中間溫度可用下述幾種方法求得。第十四頁，共三十五頁。由中間壓力確定公式：pzj′=式中，pzj′：理想中間壓力（Pa）

p0:蒸發(fā)壓力（以絕對壓力計，Pa）;pk:冷凝壓力（以絕對壓力計，Pa）第十五頁，共三十五頁。②利用拉塞經(jīng)驗公式確定在溫度范圍為+40~-40℃以內(nèi)的氨制冷系統(tǒng)中，可用拉塞經(jīng)驗公式確定最佳中間溫度，公式為：tzj′=0.4tk+0.6t0+3確定最佳中間壓力、溫度的線圖第十六頁，共三十五頁。③圖解法：圖解法是根據(jù)t0和tk由圖6-38中查得tzj′。該圖的使用方法為：由已確定的t0、tk得出t0、tk兩條線的交點，從交點引垂線與圖中點畫和橫坐標(biāo)相交于兩點，與橫坐標(biāo)交點處的數(shù)值為tzj′，由點畫線上的交點引水平線與縱坐標(biāo)交點處的數(shù)值為最佳中間壓力。確定tzj′后可據(jù)此假定兩個中間溫度，求兩組高低壓機理論排氣量之比，并考慮其他因素來選定高低壓級壓縮機，然后再根據(jù)實際選定的高低壓機的理論排氣量之比，用圖解法求得中間溫度tzj.第十七頁，共三十五頁。（6）過冷溫度tg的確定在一些建造較早的冷藏庫中，為了提高制冷效果，使用過冷器對高壓制冷劑液體再冷卻，這時液體的過冷溫度比過冷器的進水溫度高3℃。近年來設(shè)計的冷藏庫中，由于受冷卻水溫，水質(zhì)，水量等條件的限制，為簡化系統(tǒng)和操作，一般已不再專設(shè)過冷器了。第十八頁，共三十五頁。3.選型計算選型計算是根據(jù)壓縮機總負(fù)荷為各蒸發(fā)系統(tǒng)選配壓縮機的集體計算方法。(1)單級壓縮機的選型計算：（p266）以壓縮機的理論排氣量選型第十九頁，共三十五頁。下圖為單級壓縮機的制冷裝置示意圖和該制冷循環(huán)在壓焓圖上的表示。圖6-39單級壓縮機的制冷裝置（左）及其壓焓圖（右）第二十頁，共三十五頁。在選配壓縮機時，壓縮機制冷量應(yīng)和計算所得的壓縮機總負(fù)荷Qj相匹配。因此，利用制冷和需冷的平衡關(guān)系，即可求得壓縮機理論排氣量Vp(m3/h),公式如下：Vp=Qj·v2/(i1-i5)q式中，Qj：該蒸發(fā)系統(tǒng)壓縮機總負(fù)荷（kJ/h）;v2:吸入氣體的比體積(m3/kg);i1:蒸發(fā)器出口處飽和蒸汽的焓值（kJ/kg）;i5:節(jié)流閥后制冷劑液體的焓值（kJ/kg）;q:壓縮機吸氣系數(shù)。第二十一頁，共三十五頁。以壓縮機的標(biāo)準(zhǔn)工況制冷量選型：壓縮機的制冷量隨工況的變化而不同，在標(biāo)準(zhǔn)工況（t=-15℃,tx=-10℃,tk=30℃,tg=25℃）下的制冷量即為標(biāo)準(zhǔn)工況制冷量Q標(biāo)。由耗冷量計算所求得的壓縮機總負(fù)荷Qj，是設(shè)計工況下所需的制冷量，不是Q標(biāo)，因此，不能用Qj直接選取壓縮機，而應(yīng)把Qj折算成標(biāo)準(zhǔn)工況下的制冷量Q標(biāo)。第二十二頁，共三十五頁。同一臺壓縮機在標(biāo)準(zhǔn)工況、設(shè)計工況下的制冷量可分別按Q標(biāo)=vpq標(biāo)qr標(biāo)和Q計=vpq計qr計求出。由于同一臺壓縮機的vp是一定的，因此，可得出設(shè)計制冷量與標(biāo)準(zhǔn)制冷量的換算公式；Q標(biāo)ˊ=q標(biāo)qr標(biāo)Q計/q計qr計式中，Q標(biāo)ˊ：折算成標(biāo)準(zhǔn)工況制冷量（kJ/h）；

Q計：設(shè)計工況制冷量（kJ/h）；q標(biāo)：標(biāo)準(zhǔn)工況下的吸氣系數(shù)：q計：設(shè)計工況下的吸氣系數(shù)：qr標(biāo)：標(biāo)準(zhǔn)工況下的單位容積制冷量（kJ/m3）；qr計：設(shè)計工況下的單位容積制冷量（kJ/m3）。第二十三頁，共三十五頁。

作為制冷換算，也可直接按下式進行：Q標(biāo)ˊ=Q計/A式中，A：制冷量換算系數(shù)。這樣，把設(shè)計工況下的制冷量換算成Q標(biāo)ˊ后，就可直接選配壓縮機。用上述兩種方法求得的壓縮機所需的理論排氣量和標(biāo)準(zhǔn)制冷量往往與壓縮機的基本參數(shù)不一致。因此，可從產(chǎn)品樣本、制冷設(shè)備手冊及有關(guān)資料中按與計算得到的理論排氣量或標(biāo)準(zhǔn)制冷量相近或稍大一些的原則選取壓縮機。如計算所得理論排氣量或標(biāo)準(zhǔn)制冷量較大，則可考慮有關(guān)原則要求，選用一臺或幾臺壓縮機。第二十四頁，共三十五頁。（2）雙級壓縮機的選型計算雙級壓縮機的選型計算也是利用雙級壓縮制冷循環(huán)圖，通過試計算求得中間溫度后，再結(jié)合蒸發(fā)溫度和冷凝溫度做出實際制冷循環(huán)圖，查出各有關(guān)狀態(tài)點的參數(shù)，以便復(fù)核雙級壓縮機的制冷量，進行雙級壓縮機的選型。第二十五頁，共三十五頁。（二）冷分配設(shè)備的選型計算冷分配設(shè)備室制冷系統(tǒng)中產(chǎn)生和輸出冷量的設(shè)備。如果冷分配設(shè)備配備不當(dāng)，即使壓縮機及其他輔助設(shè)備選配適宜，整個制冷裝置也難以收到應(yīng)有的效果。為此，冷分配設(shè)備的合理選配也應(yīng)予以重視。back第二講第二十六頁，共三十五頁。1.冷分配設(shè)備傳熱面積的確定冷風(fēng)機，排管，蒸發(fā)器等冷分配設(shè)備是冷庫的主要降溫設(shè)備。為維護食品冷加工所需的最低環(huán)境，冷分配設(shè)備的能力應(yīng)與庫房計算所得的總冷量負(fù)荷相匹配。其傳熱面積可由下式求得:F=Qk/K△t式中，F(xiàn)—冷分配設(shè)備傳熱面積（㎡）；

Qk——庫房冷分配設(shè)備總冷量負(fù)荷（KJ/h）;

K—冷分配設(shè)備傳熱系數(shù)[kJ/(㎡·h·℃)];

△t—蒸發(fā)溫度與庫房溫度差（℃）。第二十七頁，共三十五頁。2.冷分配設(shè)備傳熱系數(shù)k的確定冷分配設(shè)備傳熱系數(shù)k與很多因素有關(guān)，如管內(nèi)制冷劑流速，管外空氣流動狀態(tài)，蒸發(fā)溫度與庫房溫度差，設(shè)備型式，結(jié)霜及油污的影響等。在冷庫設(shè)計中，一般可從編制的表格中選用傳熱系數(shù)。第二十八頁，共三十五頁。3.蒸發(fā)溫度與庫溫之差△t的確定蒸發(fā)溫度與庫溫之差△t，是指冷分配溫度設(shè)備內(nèi)氨液平均蒸發(fā)溫度與庫內(nèi)空氣平均溫度之差。氨液的平均蒸發(fā)溫度因各種型式冷分配設(shè)備的流動阻力，液柱靜壓影響及供液方式的不同而異，而各類食品的冷加工對工藝條件的要求也不一樣，這就造成了△t的差異。第二十九頁，共三十五頁?！鱰的確定還要考慮以下因素的影響食品在冷加工過程中的干耗，除與庫內(nèi)空氣的相對濕度、空氣流速、加工方法、堆放形式等有關(guān)外，還與△t有關(guān)。對一些冷卻物冷藏間的分析測定表明，縮小△t有助于減少食品的干耗。第三十頁，共三十五頁。增大△t對冷分配設(shè)備的傳熱有利，傳熱系數(shù)隨之加大，而冷分配設(shè)備所需的冷卻面積則可因此減少，這樣可選用較小的冷分配設(shè)備，設(shè)備費用得以降低。第三十一頁，共三十五頁。庫溫由食品冷加工工藝要求所決定，是一個定值，所以要增大溫差就得降低蒸發(fā)溫度，這樣就使壓縮機的制冷量減少，功耗增加，制冷系數(shù)變小。因此從減少功耗來說，又希望適當(dāng)縮小△t。第三十二頁，共三十五頁。蒸發(fā)系統(tǒng)是由不同的蒸發(fā)溫度劃分的。一個蒸發(fā)系統(tǒng)同時滿足幾種蒸發(fā)溫度的工作要求，可以利用自控器件或采用其他控制方法來達到。但是，這將導(dǎo)致蒸發(fā)溫度較高的制冷系統(tǒng)能量損失。如果每種蒸發(fā)溫度的冷間都由各自的蒸發(fā)系統(tǒng)降溫，則將使整個制冷系統(tǒng)復(fù)雜化，不便操作管理。為此，有關(guān)部門根據(jù)保證食品質(zhì)量、簡化制冷系統(tǒng)和降低經(jīng)營管理費用的原則，對不同類型的冷庫做了這樣的原則規(guī)定：1000t以上的冷庫不超過3個蒸發(fā)系統(tǒng)，1000以下的冷庫允許采用兩個蒸發(fā)系統(tǒng)。因此，要使每個蒸發(fā)系統(tǒng)都以合適的溫差進行工作就不太可能，必然會出現(xiàn)兩個或多個不同的庫溫的冷間合用一個蒸發(fā)系統(tǒng)的情況，使一些蒸發(fā)系統(tǒng)的溫差偏離合適的溫差。第三十三頁，共三十五頁。4.冷分配設(shè)備的選型冷分配設(shè)備的選型主要是根據(jù)求出的冷卻面積F選擇冷分配