8制冷機(jī)器設(shè)備的選型計算8.1《冷庫設(shè)計規(guī)范》中有關(guān)的技術(shù)要求(1)氨壓縮機(jī)應(yīng)根據(jù)各蒸發(fā)溫度機(jī)械負(fù)荷的計算分別選定，不另設(shè)備用機(jī)。(2)選用的活塞式氨壓縮機(jī)，當(dāng)冷凝壓力與蒸發(fā)壓力之比大于8時，應(yīng)采用雙級壓縮機(jī)；當(dāng)冷凝壓力與蒸發(fā)壓力之比小于或等于8時，應(yīng)采用單級壓縮機(jī)。(3)選配壓縮機(jī)時，其制冷量應(yīng)大小搭配。(4)氨壓縮機(jī)房內(nèi)壓縮機(jī)的系列不宜超過兩種。如果僅有兩臺機(jī)器時，應(yīng)選用同一系列。(5)選用壓縮機(jī)時，應(yīng)根據(jù)實(shí)際使用工況，對壓縮機(jī)所需功率進(jìn)行計算，由制造廠選配適宜的電機(jī)。8.2活塞式壓縮機(jī)的選型計算壓縮機(jī)是制冷裝置中最主要的設(shè)備之一，其設(shè)備費(fèi)在全部設(shè)備費(fèi)用中占據(jù)的比重較大，且運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用又是冷庫經(jīng)營管理費(fèi)用中最主要的一項。所以，正確合理地選擇壓縮機(jī)的型號和臺數(shù)，對整個制冷裝置的設(shè)備費(fèi)用、運(yùn)行費(fèi)用以及保證冷庫的正常生產(chǎn)有重大的影響。

8.2.1選型的一般原則

(1)型號

1)．盡可能選用大型壓縮機(jī)，因為大型壓縮機(jī)的容積效率比小型的要高；

2)．同一機(jī)房內(nèi)選配壓縮機(jī)的型號不宜超過兩個系列，便于零部件的互換，當(dāng)僅有兩臺機(jī)器時，則盡量選用同一系列。

3)．采用雙級壓縮循環(huán)時．應(yīng)優(yōu)先選用單機(jī)雙級壓縮機(jī)，因為它與配組式雙級機(jī)相比，具有單位功率制冷量高，初次投資費(fèi)用省，機(jī)器占地面積少等優(yōu)點(diǎn)。

(2)臺數(shù)

1)．為了簡化系統(tǒng)和便于操作，壓縮機(jī)配備臺數(shù)應(yīng)盡量少，但機(jī)器總臺數(shù)不宜少于2臺，以便適應(yīng)負(fù)荷變化調(diào)節(jié)容量和檢修之用。

2)．壓縮機(jī)總制冷量以滿足生產(chǎn)要求為準(zhǔn)，不考慮備用機(jī)。

3)．新系列壓縮機(jī)的能量調(diào)節(jié)裝置，只宜用作運(yùn)行中適應(yīng)負(fù)荷波動的調(diào)節(jié)，而不宜作季節(jié)性負(fù)荷變化的調(diào)節(jié)，“大馬拉小車”是不經(jīng)濟(jì)的，所以在確定臺數(shù)時應(yīng)注意這一點(diǎn)。

(3)選用壓縮機(jī)的工作條件不得超過制造廠規(guī)定的使用條件，新近制定的國產(chǎn)活塞式制冷壓縮機(jī)的極限工作條件見表3-1-1和表3-1-2。（1）蒸發(fā)溫度t0

確定蒸發(fā)溫度t0應(yīng)考慮減少食品干耗、提高制冷機(jī)效率、節(jié)約能源、降低投資的要求，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，制冷劑的蒸發(fā)溫度與冷間室內(nèi)溫度之間溫差可按下列規(guī)定采用：

1）墻排管、頂排管和擱架式排管的計算溫差可按算術(shù)平均溫差確定，并不宜大于10℃；

2）冷風(fēng)機(jī)的計算溫差按對數(shù)平均溫差確定。冷卻間、凍結(jié)間和凍結(jié)物冷藏間取10℃，冷卻物冷藏間取8～10℃；

3）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℃。不同類型的冷藏庫，要按生產(chǎn)工藝條件劃分蒸發(fā)溫度系統(tǒng)，一般庫容量<1000t的冷藏庫允許采用兩個蒸發(fā)溫度系統(tǒng)，庫容量>1000t的冷藏庫采用不超過三個蒸發(fā)溫度系統(tǒng)。8.3有關(guān)參數(shù)的確定(2)冷凝溫度tk

冷凝溫度tk與所用的冷凝器形式、冷卻方式及冷卻介質(zhì)的溫度有關(guān)。對于立式、臥式和淋水式冷凝器

t=(℃)

式中，t1、t2為冷凝器的進(jìn)、出水溫度，℃；對于蒸發(fā)式冷凝器

tk=ts+5~10(℃)對于風(fēng)冷式冷凝器tk=tw+10~15(℃)式中，ts為夏季空氣調(diào)節(jié)室外計算濕球溫度。tw為夏季空氣調(diào)節(jié)室外計算干球溫度。

(3)過冷溫度tu當(dāng)采用過冷器時，過冷溫度比過冷器的進(jìn)水溫度高3℃；在雙級制冷系統(tǒng)中，中間冷卻器蛇形盤管內(nèi)高壓液體的過冷溫度tu比中間溫度高5℃。(4)

吸氣溫度t1

制冷劑氣體經(jīng)吸氣管道進(jìn)入壓縮機(jī)時，由于吸收管道外的熱量，吸氣溫度t1將升高，排氣溫度也隨之升高。吸氣溫度的高低與制冷系統(tǒng)供液方式、吸氣管管道長短、吸氣管道的管徑大小、隔熱效果好壞、供液是否充足等因素有關(guān)。氨壓縮機(jī)允許吸氣溫度見表3-1-3(5)中間溫度tzj

在設(shè)計雙級壓縮制冷系統(tǒng)時，合理選定中間壓力(中間溫度)，可以獲得最佳的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。通常把雙級壓縮所消耗的功最小，制冷系數(shù)最高時的中間溫度或中間壓力稱為最佳中間溫度或最佳中間壓力。中間溫度與高、低壓級壓縮機(jī)的氣缸容積比有關(guān)，并隨蒸發(fā)溫度和冷凝溫度的變化而變化。最佳中間溫度可以由下列幾種方法確定：1）由拉塞經(jīng)驗公式確定

tzj=0.4tk+0.6t0+3(℃)2）由理想中間壓力確定Pzj=根據(jù)Pzj查出對應(yīng)的飽和溫度tzj。

2)圖解法

a．根據(jù)公式，計算出最佳中間溫度tzj；b．假定tzj+5(℃)和tzj－5(℃)兩個中間溫度，在壓焓圖上作出制冷循環(huán)過程線，查出有關(guān)狀態(tài)點(diǎn)參數(shù)；c．分別求出高、低壓級壓縮機(jī)在兩個假定中間溫度的容積效率ηv，高、低壓級氨循環(huán)量，理論排出量以及理論排氣量之比。d．以中間溫度為縱坐標(biāo)，以壓縮機(jī)理論排氣量之比為橫坐標(biāo)，根據(jù)計算所得的兩組數(shù)據(jù)(在假定中間溫度下的理論排氣量之比)，在坐標(biāo)圖中確定相應(yīng)的兩個點(diǎn)，并作兩點(diǎn)之間的直線；e．在坐標(biāo)圖上求出最佳中間溫度對應(yīng)的理論排氣量之比，由此選擇高、低壓級的壓縮機(jī)，再按選定的壓縮機(jī)理論排氣量之比在坐標(biāo)圖上求出相應(yīng)的中間溫度。8.4制冷壓縮機(jī)選型計算制冷壓縮機(jī)及其電動機(jī)的選型計算對于雙級壓縮制冷系統(tǒng)，采用圖解法求出最佳中間溫度的理論排氣量之比，參照計算的理論排氣量，選擇高、低壓壓縮機(jī)，并校核其制冷量和配用電動機(jī)的功率。所選用的氨壓縮機(jī)和輔助設(shè)備的使用條件和技術(shù)條件應(yīng)符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求。氨壓縮機(jī)的選擇應(yīng)符合下列要求.（一）單級壓縮機(jī)的選型計算1．選型(1)單位制冷量q0=h1

－

h3

(2)冷劑質(zhì)量流量

(3)壓縮機(jī)理論輸氣量式中：h1、v1——吸入氣體的焓和比容，kJ/kg，m3/kg；

h3——節(jié)流閥后制冷劑的焓值，kJ/kg；(二)雙級壓縮機(jī)的選型計算

雙級壓縮機(jī)的選型計算步驟與單級機(jī)差不多，但多了中間溫度的確定。為滿足實(shí)際設(shè)計中的選型計算需要分別介紹單機(jī)雙級壓縮機(jī)和配組式雙級壓縮機(jī)的選型計算。

1.單機(jī)雙級壓縮機(jī)的選型

由于設(shè)計制冷裝置為雙級壓縮的前提是：壓力比＞8，符合這個標(biāo)準(zhǔn)必須在蒸發(fā)溫度低于-25℃，冷凝溫度大于等于30℃。我國生產(chǎn)的系列單機(jī)雙級壓縮機(jī)的溫度范圍是，蒸發(fā)溫度在-25℃—-50℃，冷凝溫度在30℃—40℃。實(shí)際中，雖然設(shè)計條件不會完全與機(jī)器標(biāo)準(zhǔn)工況相同。但是，在目前條件下，設(shè)計采用雙級壓縮條件，不會超出機(jī)器工況范圍，因此單機(jī)雙級壓縮機(jī)的選型計算可以省略煩瑣的中間溫度計算，而直接根據(jù)Qj等條件，按照選機(jī)的原則，從產(chǎn)品樣本中直接查得合適的型號和臺數(shù)。目前國內(nèi)氨單機(jī)雙級制冷壓縮機(jī)的性能可參見表3-1-11，大部分廠家在產(chǎn)品樣本中給出了壓縮機(jī)在各種工況下的產(chǎn)冷量和軸功率的曲線圖(即壓縮機(jī)的性能曲線圖)。對配有性能曲線圖的機(jī)器，選型時，只要在圖上找到該機(jī)器在設(shè)計工況的產(chǎn)冷量，按計算的Qj與之比較，即可方便地確定出所需壓縮機(jī)的臺數(shù)，圖3-1-2是一種壓縮機(jī)性能曲線的示意圖。上部三條線分別為冷凝溫度30℃、35℃和40℃時的產(chǎn)冷量，其刻度在左邊縱坐標(biāo)。下部三線為壓縮機(jī)在各種工況下的軸功率，其刻度在右邊縱坐標(biāo)。例壓縮機(jī)機(jī)械負(fù)荷Qj=175KW，冷凝溫度tk=35℃，蒸發(fā)溫度：t0=-33℃，試為雙級壓縮制冷系統(tǒng)選配高、低壓級壓縮機(jī)。解(1)按公式(9.33)，求最佳中間溫度tzj

（2）假定兩個中間溫度(3)供液過冷溫度tu比中間溫度tzj高5℃；tu=-7.8+5=-2.8℃，tu2=2.2+5=7.2℃。低壓級吸氣溫度取-25℃，高壓級吸氣溫度取中間溫度。畫出制冷循環(huán)圖，見圖9.15，并查出各狀態(tài)點(diǎn)的參數(shù)：tk=35℃，查得Pk=1.351Mpa；t0=-33℃，查得P0=0.104MPa；tzj1=-7.8℃，查得Pzj1=0.318MPa；求得：ηVg

1=0.762，ηVd

1=0.805tzj2=2.2℃，查得Pzj2=0.467MPa；求得：ηVg

2=0.779ηVd

2=0.728。(5)試算結(jié)果見表9.188.5、冷凝器的選擇冷凝器的選擇主要是確定冷凝器的傳熱面積，選擇合適的冷凝器并計算冷凝器的冷卻水量。一、選型的一般原則冷凝器的選型，取決于建廠地區(qū)的水溫、水質(zhì)、水量、氣象條件、熱負(fù)荷大小以及機(jī)房的布置等因素。其選型原則如下：1.水源豐富，但水質(zhì)較差或水溫較高的地區(qū)，立式冷凝器2.水溫較低，水質(zhì)較好的地區(qū)，臥式冷凝器和分組式冷凝器；3.水源不足，水質(zhì)較差，而空氣相對濕度較低的地區(qū)，應(yīng)采用淋水式冷凝器；4.對于相對濕度較低，又缺水的地區(qū)，宜采用蒸發(fā)式冷凝器。5.采用循環(huán)水時，不受上述原則的限制。二、選型計算1.冷凝器熱負(fù)荷計算冷凝器的熱負(fù)荷就是使高溫高壓的制冷劑氣體在冷凝器中液化所必須取走的熱量。制冷劑蒸汽在冷凝器中放出的熱量包括制冷劑蒸汽在蒸發(fā)器中吸收的熱量Q0和在壓縮過程中由壓縮機(jī)轉(zhuǎn)化給制冷劑的熱量，即

Qk=Q0+Ni制冷壓縮機(jī)的指示功率Ni和制冷量Q0與壓縮機(jī)的運(yùn)行工況有關(guān)，因而制冷劑蒸汽在冷凝器中的放熱量Qk也可以按下式進(jìn)行計算，

Qk=ψQ0

式中，ψ為冷凝器的熱負(fù)荷系數(shù)，可以從圖4.8中查出。冷凝器的傳熱面積按下式計算

式中——冷凝器的傳熱系數(shù)，W/m2·K；

——熱流密度，W/m2。進(jìn)行冷凝器的選擇計算時，其傳熱系數(shù)和熱流密度可從表4.3選取。表4.3冷凝器的傳熱系數(shù)和熱流密度值

制冷劑種類冷凝器形式傳熱系數(shù)(W/m2·K)熱流密度(W/m2)q平均溫差

氨

立式殼管700-8004000-45004-6臥式殼管700-9004000-50004-6蒸發(fā)式580-7501400-18003淋激式700-10004000-58004-6

氟利昂臥式殼管（肋管）850-9004500-50005空氣冷卻式24-28240-2908-128.6、冷卻設(shè)備的選擇

冷卻沒備的選型應(yīng)根據(jù)食品冷加工或冷藏的要求確定，原則上應(yīng)有利于冷間的溫度場均勻；使設(shè)備費(fèi)用、安裝費(fèi)用低；便于安裝維修；使傳熱系數(shù)盡可能高，當(dāng)然，前提是保證冷加工對象的質(zhì)量，還要符合下列要求:

1.冷卻間、凍結(jié)間和冷卻物冷藏間的冷卻設(shè)備應(yīng)采用冷風(fēng)機(jī)；

2.凍結(jié)盤裝，箱裝或聽裝食品時，可采用擱架式排管或平板凍結(jié)設(shè)備；

3.凍結(jié)物冷藏間冷卻設(shè)備宜選用墻排管、頂排管，當(dāng)食品有良好包裝時，也可采用冷風(fēng)機(jī)；

4.包裝間的冷卻設(shè)備當(dāng)室溫低于-5℃應(yīng)選用排管；當(dāng)室溫高于-5℃時宜采用冷風(fēng)機(jī)。

二、冷卻面積計算

冷卻設(shè)備的傳熱面積應(yīng)按下式計算

F——冷卻設(shè)備的傳熱面積，m2；

K——冷卻設(shè)備的傳熱系數(shù)，w／m2·K

——冷卻設(shè)備的計算溫度差，℃；

Qq——冷卻設(shè)備負(fù)荷，w。

計算時注意，Qq按冷間匯總的，冷卻設(shè)備的選型是以每個冷間為單位進(jìn)行的。(—)傳熱系數(shù)k值的計算

1．光滑頂排管和光滑墻排管的傳熱系數(shù)2．氨擱架式排管的傳熱系數(shù)

氨擱架式排管的傳熱系數(shù)應(yīng)按表3-4-2規(guī)定采用

3.冷風(fēng)機(jī)的傳熱系數(shù)

冷風(fēng)機(jī)的傳熱系數(shù)，與冷風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)，空氣在內(nèi)部的流向及流速大小以及蒸發(fā)溫度等因素有關(guān)。一般應(yīng)按制造廠提供的產(chǎn)品性能表(或曲線)選用，在缺少資料或進(jìn)行非標(biāo)設(shè)計時，也可按表3-4-3和表3-4-4取值。4．冷卻載冷劑蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)

常用的冷卻載冷劑蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)以及單位面積熱負(fù)荷，可按表3-4-5中取用。

(二)計算溫差△t的確定冷卻設(shè)備的計算溫差應(yīng)根據(jù)減少食品干耗、提高制冷機(jī)效率、節(jié)省能源、降低投資的要求，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。一般可按下列規(guī)定采用：

1.墻排管、頂排管和擱架式排管的計算溫度差宜按算術(shù)平均溫度差采用，并不宜大于10℃。設(shè)冷卻設(shè)備進(jìn)口處空氣溫度為t1，出口處空氣溫度為t2，冷卻設(shè)備內(nèi)制冷劑的蒸發(fā)溫度tz近似認(rèn)為不變(tz＝tz1＝tz2)，則：2.冷風(fēng)機(jī)的計算溫度差應(yīng)按對數(shù)平均溫度差確定，冷卻間、凍結(jié)間和凍結(jié)物冷藏間宜取10℃，冷卻物冷藏間宜取8℃-10℃。

3．當(dāng)凍結(jié)物冷藏間與凍結(jié)間的冷卻設(shè)備為同一蒸發(fā)溫度回路時，凍結(jié)物冷藏間冷卻設(shè)備的計算溫度差不應(yīng)大于10℃。蒸發(fā)器的傳熱面積按下式計算

（m2）（4.27）

式中——蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)，W/m2·K；

——熱流密度，W/m2。常用蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)可參考表4.5

8.7、輔助設(shè)備的選擇中間冷卻器在氨雙級壓縮制冷循環(huán)系統(tǒng)中，起著冷卻低壓級排出的過熱制冷劑蒸汽和高壓液體制冷劑的作用。中間冷卻器的選型計算包括桶體直徑計算和盤管冷卻面積計算兩部分。

(一)桶徑的選型計算桶徑計算的目的是使中間冷卻器桶體內(nèi)制冷劑氣體的流速保持在0.5m／s，從而使低壓級排出的過熱氣體冷卻為飽和氣體，所挾帶的潤滑油得到分離，其計算公式為：一、中間冷卻器的選型計算(二)盤管面積的計算計算盤管面積的目的是為了確保高壓制冷劑在節(jié)流閥前具有一定的過冷度，冷卻面積計算公式為：

二、油分離器的選型計算

油分離器的選型計算，是確定油分離器的直徑，以保證器內(nèi)氣體制冷劑的流速符合要求

達(dá)到分油效果，計算公式為：三、貯液器的選型計算貯液器的容積，是根據(jù)系統(tǒng)制冷劑總循環(huán)量進(jìn)行計算的，其公式為：四、汽液分離器的選型計算液體分離器主要用于氨制冷系統(tǒng)，其作用主要是分離和收存回汽中夾帶的液滴和由于蒸發(fā)器負(fù)荷驟增而泛濫出來的液體，并使節(jié)流后產(chǎn)生閃氣直接回到壓縮機(jī)以提高蒸發(fā)器的傳熱效果，在重力供液系統(tǒng)中還起著保持液位和分配液體的作用。汽液分離器應(yīng)按蒸發(fā)溫度回路分別根據(jù)供液循環(huán)量進(jìn)行選型計算，其桶身直徑的計算公式為：五、低壓循環(huán)桶的選型計算低壓循環(huán)桶的選型計算，也應(yīng)按不同蒸發(fā)溫度回路分別進(jìn)行，其選型計算包括桶徑計算和容積計算。1.低壓循環(huán)桶徑計算公式為：對于“上進(jìn)下出”供液系統(tǒng)，當(dāng)氨泵停止運(yùn)行時，冷卻設(shè)備和回汽管內(nèi)的液體將全部流回低壓循環(huán)桶。低壓循環(huán)桶的下部應(yīng)具有儲存氨液，保證氨泵運(yùn)行時不斷液的容積。對于“上進(jìn)下出”供液系統(tǒng)，氨泵啟動時桶內(nèi)已有足夠的氨液供泵使用，這部分的容積只需考慮正常運(yùn)行時，保證低壓循環(huán)桶出液口處不產(chǎn)生汽化就可以了。對于“下進(jìn)上出”供液系統(tǒng)，由于停泵后排管內(nèi)的氨液不返回桶內(nèi)，所以需要計算氨泵運(yùn)行時保證不斷液所需的容積。對于“下進(jìn)上出”供液系統(tǒng)，由于回汽管一般高于排管，因此，氨泵停止運(yùn)行后，排管的液體不會流回低壓循環(huán)桶。而負(fù)荷波動引起的回液容積可按冷卻設(shè)備最大一間的排管容積的20％計算.5．氨泵