冷 库 设 计第五讲 制冷压缩机和辅助设备选型计算 (2)
一、选型的一般原则
1、水源丰富，但水质较差或水温较高的地区，宜选用立式冷凝器；
2、水温较低，水质较好的地区，可采用卧式冷凝器和分组式冷凝器；
3、水源不足，水质较差，而空气相对湿度较低的地区，
应采用淋水式冷凝器；
4、对于相对湿度较低，又缺水的地区，宜采用蒸发式冷凝器；
5、采用循环水时，不受上述原则的限制。
第三节 冷凝器的选型计算二、选型计算
（一）冷凝器热负荷 Ql的计算冷凝器的热负荷就是使高温高压的制冷剂气体在冷凝器中液化所必须取走的热量。
1、单级压缩循环第二节 冷却设备选择
23()lQ G h h
45()lgQ G h h
2 3 4 5 3 315( ) [ ( ) ]l g CCQ G h h G h h
2、双级压缩循环
3、单、双级综合系统第三节 冷凝器选择二、选型计算
（二）冷凝面积的计算 ll
mf
QQF
K t q
冷凝器型式 K（ kW/m2?K) qf(kW/m2) 水温升△ t=t
2-t1
循环水量
（ m3/m2?h) 备 注立式卧式淋水式
0.7～ 0.81
0.81～ 0.93
0.7～ 1.04
2.90～ 3.5
3.4～ 4.0
2.0～ 2.5
2～ 3
4～ 6
2
1～ 1.7
0.5～ 0.9
0.8～ 1.0
△ tm=4～ 6
△ tm=4～ 6
△ tm=4～ 6
蒸发式 0.58～ 0.70 2.1～ 2.61.6～ 2.0 0.15～ 0.20
tm=2～ 3，需通风量 300～
340m3/h
风冷式 0.023～ 0.035 0.14～ 0.35
风速
W≈1.5～
2.5m/s
氨卧式（肋片） 0.87～ 0.93 4.65～ 5.23 △ tm=5℃
常用冷凝器的技术数据表第四节 冷却设备的选型计算一、选型原则
1、冷却间、冻结间和冷却物冷藏间的冷却设备应采用冷风机；
2、冻结盘装，箱装或听装食品时，可采用搁架式排管或平板冻结设备；
3、冻结物冷藏间冷却设备宜选用墙排管、顶排管，当食品有良好包装时，
也可采用冷风机；
4、包装间的冷却设备当室温低于 -5℃ 时应选用排管；当室温高于 -5℃ 时宜采用冷风机。
二、冷却面积计算
qQF
Kt
F—— 冷却设备的传热面积,m2;
K—— 冷却设备的传热系数,W/m2?K;
△ t—— 冷却设备的计算温度差,℃ ；
Qq—— 冷却设备负荷,W
计算时注意,Qq是按冷间汇总的，冷却设备的选型是以每个冷间为单位进行的。
第四节 冷却设备的选型计算
（一）传热系数 K值得计算
1、光滑顶排管和光滑墙排管的传热系数
1 2 3'K K C C C?
K—— 光滑管在设计条件下的传热系数,W/m2?K;
K`—— 光滑管在特定条件下的传热系数,W/m2?K;
C1—— 排管的构造换算系数，从表 3-4-1取值,C1=S/dw；
C2—— 管径换算系数，表 3-4-1；
C3—— 供液方式换算系数，表 3-4-1。
K‘按附表 3-4-0(a)～ 3-4-0(c)选用。特定条件为：管子外径 =38mm;
管间距 S与管外径 dw之比 =4；冷间相对湿度 ψ n=90%；霜层厚度
δ =6mm；非泵供液。
第四节 冷却设备的选型计算第四节 冷却设备的选型计算第四节 冷却设备的选型计算第四节 冷却设备的选型计算
2、搁架式排管的传热系数氨搁架式排管的传热系数应按表 3-4-2规定采用第四节 冷却设备的选型计算
3、冷风机的传热系数冷风机的传热系数，与冷风机的结构，空气在内部的流向及流速大小以及蒸发温度等因素有关。一般应按制造厂提供的产品性能表选用，
在缺少资料或进行非标设计时，也可按表 3-4-3和表 3-4-4取值。
第四节 冷却设备的选型计算
4、冷却载冷剂蒸发器的传热系数常用的冷却载冷剂蒸发器的传热系数以及单位面积热负荷，可按表 3-4-5中取用。
（二）计算温差△ t的确定第四节 冷却设备的选型计算冷却设备的计算温差应根据减少食品干耗、提高制冷机效率、节省能源、降低投资的要求，通过技术经济比较确定。一般可按下列规定采用：
1、墙排管、顶排管和搁架式排管的计算温度的计算温度差宜按算术平均温度差采用，并不宜大于 10℃.
设冷却设备进口处空气温度为 t1，出口处空气温度为 t2，冷却设备内制冷剂的蒸发温度 tz近似认为不变（ tz=tz1=tz2），则：
1 1 2 2
12
( ) ( )'"
22
10
2
zz
z n z
t t t ttt
t
tt
t t t C
其中，△ t’为大头温差,△ t”为小头温差。
第四节 冷却设备的选型计算
2、冷风机的计算温度差应按对数平均温度差确定，冷却间、冻结间和冻结物冷藏间宜取 10℃,冷却物冷藏间宜取 8～ 10℃ 。
直接蒸发式冷风机根据空气和制冷剂的流动方向，空气和制冷剂的温度变化主要有顺流、逆流和恒压蒸发时代流动三种类型。
' ''
'ln
''
m
tt
t
t
t
式中：
△ t’ —— 空气与制冷剂之间的最大温度差,℃ ；
△ t” —— 空气与制冷剂之间的最小温度差,℃ 。
必须指出：在相同的条件下，直接蒸发式冷风机的 △ tm，顺流工况比逆流工况要大，但这一结论对于间接冷却式冷风机则相反，其原因是：间接冷却式冷风机中载冷剂的温度从入口至出口的流程中是逐渐升高的。因此，对氨直接蒸发式冷风机，除非受特殊条件（如供液方式等）限制外，
应优先采用顺流流动。
第四节 冷却设备的选型计算
3、当冻结物冷藏间与冻结间的冷却设备为同一蒸发温度回路时，冻结物冷藏间冷却设备的计算温度差不应大于 10℃ 。
小型冷库常常在设计时将冻结物冷藏间与冻结间的负荷合并到同一蒸发温度回路（ -33℃ 回路）。这时，冻结物冷藏间库内平均温度 tn为 -18℃,不能采用第一条将 △ t计算为△ t=tn-tz=-18-(-33)=15℃,而应按△ t=10℃ 作为计算温差来配冷却设备面积，使 F足够大以减少库内食品的干耗，维持该冷间内 tz在 -28℃ 左右可采用恒压阀控制，或采取其他适当措施。
第五节 节流阀的选型计算作用：节流、降压、调节流量。
太小：不能满足制冷负荷要求；
太大：使调节困难分类：手动节流阀、浮球节流阀、热力膨胀阀一、流量计算对于具有 5℃ 过冷度左右的制冷剂液体，通过各节流阀阀门通道的流量，
可用下式计算：
式中：
G—— 流经节流阀的制冷剂流量,kg/s;
A—— 通道截面积,m2；
ρ l—— 节流阀前液体的密度,kg/m3；
△ Pv—— 节流阀前后的压力差,Pa；
CD—— 流量系数。
v2—— 阀出口处制冷剂比容（ m3/kg);
2 DlG C A P
20,0 2 0 0 5 0,6 3DlC
R12,R22:CD=0.6~0.8
R717:CD=0.35左右第五节 节流阀的选型计算节流阀在工作期间，是通过调节其通道截面积 A来调节制冷剂流量的，
当通道界面调到最大时，通过节流阀的制冷剂流量达到最大，此时：
2
m a x 4 nA A D
2
m a x 2 4D n lG C D P?
m a x 0 0 nG q Q?如果所选择的节流阀其内径应满足：
式中,Gmax为节流阀所能接受的最大制冷剂流量（ kg/s),
q0为每公斤工质在蒸发温度条件下的制冷量（ kJ/kg)，
Q0n为节流阀所对应的蒸发温度回路的总制冷量 (Kw);
选择 Dn 时，一般考虑使 Gmax?q0在 1.5～ 2.0Q0n 的范围内。
第五节 节流阀的选型计算二、选型为了方便设计人员的选型，大部份制造厂家在产品说明书或产品样本中提供了节流阀的工作特性。有的厂家给出了各种型号节流阀的容量随压差的变化特性，如表 3-5-1；有的给出了各种型号节流阀的最大流量或者是节流阀所适用的流量调节范围，如表 3-5-2。有的甚至提供了更详细的技术数据，如表 3-5-3至表 3-5-6。
第五节 节流阀的选型计算第五节 节流阀的选型计算第五节 节流阀的选型计算
一、选型的一般原则
1、水源丰富，但水质较差或水温较高的地区，宜选用立式冷凝器；
2、水温较低，水质较好的地区，可采用卧式冷凝器和分组式冷凝器；
3、水源不足，水质较差，而空气相对湿度较低的地区，
应采用淋水式冷凝器；
4、对于相对湿度较低，又缺水的地区，宜采用蒸发式冷凝器；
5、采用循环水时，不受上述原则的限制。
第三节 冷凝器的选型计算二、选型计算
（一）冷凝器热负荷 Ql的计算冷凝器的热负荷就是使高温高压的制冷剂气体在冷凝器中液化所必须取走的热量。
1、单级压缩循环第二节 冷却设备选择
23()lQ G h h
45()lgQ G h h
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2、双级压缩循环
3、单、双级综合系统第三节 冷凝器选择二、选型计算
（二）冷凝面积的计算 ll
mf
QQF
K t q
冷凝器型式 K（ kW/m2?K) qf(kW/m2) 水温升△ t=t
2-t1
循环水量
（ m3/m2?h) 备 注立式卧式淋水式
0.7～ 0.81
0.81～ 0.93
0.7～ 1.04
2.90～ 3.5
3.4～ 4.0
2.0～ 2.5
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1～ 1.7
0.5～ 0.9
0.8～ 1.0
△ tm=4～ 6
△ tm=4～ 6
△ tm=4～ 6
蒸发式 0.58～ 0.70 2.1～ 2.61.6～ 2.0 0.15～ 0.20
tm=2～ 3，需通风量 300～
340m3/h
风冷式 0.023～ 0.035 0.14～ 0.35
风速
W≈1.5～
2.5m/s
氨卧式（肋片） 0.87～ 0.93 4.65～ 5.23 △ tm=5℃
常用冷凝器的技术数据表第四节 冷却设备的选型计算一、选型原则
1、冷却间、冻结间和冷却物冷藏间的冷却设备应采用冷风机；
2、冻结盘装，箱装或听装食品时，可采用搁架式排管或平板冻结设备；
3、冻结物冷藏间冷却设备宜选用墙排管、顶排管，当食品有良好包装时，
也可采用冷风机；
4、包装间的冷却设备当室温低于 -5℃ 时应选用排管；当室温高于 -5℃ 时宜采用冷风机。
二、冷却面积计算
qQF
Kt
F—— 冷却设备的传热面积,m2;
K—— 冷却设备的传热系数,W/m2?K;
△ t—— 冷却设备的计算温度差,℃ ；
Qq—— 冷却设备负荷,W
计算时注意,Qq是按冷间汇总的，冷却设备的选型是以每个冷间为单位进行的。
第四节 冷却设备的选型计算
（一）传热系数 K值得计算
1、光滑顶排管和光滑墙排管的传热系数
1 2 3'K K C C C?
K—— 光滑管在设计条件下的传热系数,W/m2?K;
K`—— 光滑管在特定条件下的传热系数,W/m2?K;
C1—— 排管的构造换算系数，从表 3-4-1取值,C1=S/dw；
C2—— 管径换算系数，表 3-4-1；
C3—— 供液方式换算系数，表 3-4-1。
K‘按附表 3-4-0(a)～ 3-4-0(c)选用。特定条件为：管子外径 =38mm;
管间距 S与管外径 dw之比 =4；冷间相对湿度 ψ n=90%；霜层厚度
δ =6mm；非泵供液。
第四节 冷却设备的选型计算第四节 冷却设备的选型计算第四节 冷却设备的选型计算第四节 冷却设备的选型计算
2、搁架式排管的传热系数氨搁架式排管的传热系数应按表 3-4-2规定采用第四节 冷却设备的选型计算
3、冷风机的传热系数冷风机的传热系数，与冷风机的结构，空气在内部的流向及流速大小以及蒸发温度等因素有关。一般应按制造厂提供的产品性能表选用，
在缺少资料或进行非标设计时，也可按表 3-4-3和表 3-4-4取值。
第四节 冷却设备的选型计算
4、冷却载冷剂蒸发器的传热系数常用的冷却载冷剂蒸发器的传热系数以及单位面积热负荷，可按表 3-4-5中取用。
（二）计算温差△ t的确定第四节 冷却设备的选型计算冷却设备的计算温差应根据减少食品干耗、提高制冷机效率、节省能源、降低投资的要求，通过技术经济比较确定。一般可按下列规定采用：
1、墙排管、顶排管和搁架式排管的计算温度的计算温度差宜按算术平均温度差采用，并不宜大于 10℃.
设冷却设备进口处空气温度为 t1，出口处空气温度为 t2，冷却设备内制冷剂的蒸发温度 tz近似认为不变（ tz=tz1=tz2），则：
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其中，△ t’为大头温差,△ t”为小头温差。
第四节 冷却设备的选型计算
2、冷风机的计算温度差应按对数平均温度差确定，冷却间、冻结间和冻结物冷藏间宜取 10℃,冷却物冷藏间宜取 8～ 10℃ 。
直接蒸发式冷风机根据空气和制冷剂的流动方向，空气和制冷剂的温度变化主要有顺流、逆流和恒压蒸发时代流动三种类型。
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式中：
△ t’ —— 空气与制冷剂之间的最大温度差,℃ ；
△ t” —— 空气与制冷剂之间的最小温度差,℃ 。
必须指出：在相同的条件下，直接蒸发式冷风机的 △ tm，顺流工况比逆流工况要大，但这一结论对于间接冷却式冷风机则相反，其原因是：间接冷却式冷风机中载冷剂的温度从入口至出口的流程中是逐渐升高的。因此，对氨直接蒸发式冷风机，除非受特殊条件（如供液方式等）限制外，
应优先采用顺流流动。
第四节 冷却设备的选型计算
3、当冻结物冷藏间与冻结间的冷却设备为同一蒸发温度回路时，冻结物冷藏间冷却设备的计算温度差不应大于 10℃ 。
小型冷库常常在设计时将冻结物冷藏间与冻结间的负荷合并到同一蒸发温度回路（ -33℃ 回路）。这时，冻结物冷藏间库内平均温度 tn为 -18℃,不能采用第一条将 △ t计算为△ t=tn-tz=-18-(-33)=15℃,而应按△ t=10℃ 作为计算温差来配冷却设备面积，使 F足够大以减少库内食品的干耗，维持该冷间内 tz在 -28℃ 左右可采用恒压阀控制，或采取其他适当措施。
第五节 节流阀的选型计算作用：节流、降压、调节流量。
太小：不能满足制冷负荷要求；
太大：使调节困难分类：手动节流阀、浮球节流阀、热力膨胀阀一、流量计算对于具有 5℃ 过冷度左右的制冷剂液体，通过各节流阀阀门通道的流量，
可用下式计算：
式中：
G—— 流经节流阀的制冷剂流量,kg/s;
A—— 通道截面积,m2；
ρ l—— 节流阀前液体的密度,kg/m3；
△ Pv—— 节流阀前后的压力差,Pa；
CD—— 流量系数。
v2—— 阀出口处制冷剂比容（ m3/kg);
2 DlG C A P
20,0 2 0 0 5 0,6 3DlC
R12,R22:CD=0.6~0.8
R717:CD=0.35左右第五节 节流阀的选型计算节流阀在工作期间，是通过调节其通道截面积 A来调节制冷剂流量的，
当通道界面调到最大时，通过节流阀的制冷剂流量达到最大，此时：
2
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m a x 0 0 nG q Q?如果所选择的节流阀其内径应满足：
式中,Gmax为节流阀所能接受的最大制冷剂流量（ kg/s),
q0为每公斤工质在蒸发温度条件下的制冷量（ kJ/kg)，
Q0n为节流阀所对应的蒸发温度回路的总制冷量 (Kw);
选择 Dn 时，一般考虑使 Gmax?q0在 1.5～ 2.0Q0n 的范围内。
第五节 节流阀的选型计算二、选型为了方便设计人员的选型，大部份制造厂家在产品说明书或产品样本中提供了节流阀的工作特性。有的厂家给出了各种型号节流阀的容量随压差的变化特性，如表 3-5-1；有的给出了各种型号节流阀的最大流量或者是节流阀所适用的流量调节范围，如表 3-5-2。有的甚至提供了更详细的技术数据，如表 3-5-3至表 3-5-6。
第五节 节流阀的选型计算第五节 节流阀的选型计算第五节 节流阀的选型计算
