8制冷機器設備的選型計算8.1《冷庫設計規范》中有關的技術要求(1)氨壓縮機應根據各蒸發溫度機械負荷的計算分別選定，不另設備用機。(2)選用的活塞式氨壓縮機，當冷凝壓力與蒸發壓力之比大于8時，應采用雙級壓縮機；當冷凝壓力與蒸發壓力之比小于或等于8時，應采用單級壓縮機。(3)選配壓縮機時，其制冷量應大小搭配。(4)氨壓縮機房內壓縮機的系列不宜超過兩種。如果僅有兩臺機器時，應選用同一系列。(5)選用壓縮機時，應根據實際使用工況，對壓縮機所需功率進行計算，由制造廠選配適宜的電機。8.2活塞式壓縮機的選型計算壓縮機是制冷裝置中最主要的設備之一，其設備費在全部設備費用中占據的比重較大，且運轉費用又是冷庫經營管理費用中最主要的一項。所以，正確合理地選擇壓縮機的型號和臺數，對整個制冷裝置的設備費用、運行費用以及保證冷庫的正常生產有重大的影響。

8.2.1選型的一般原則

(1)型號

1)．盡可能選用大型壓縮機，因為大型壓縮機的容積效率比小型的要高；

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

3)．采用雙級壓縮循環時．應優先選用單機雙級壓縮機，因為它與配組式雙級機相比，具有單位功率制冷量高，初次投資費用省，機器占地面積少等優點。

(2)臺數

1)．為了簡化系統和便于操作，壓縮機配備臺數應盡量少，但機器總臺數不宜少于2臺，以便適應負荷變化調節容量和檢修之用。

2)．壓縮機總制冷量以滿足生產要求為準，不考慮備用機。

3)．新系列壓縮機的能量調節裝置，只宜用作運行中適應負荷波動的調節，而不宜作季節性負荷變化的調節，“大馬拉小車”是不經濟的，所以在確定臺數時應注意這一點。

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

確定蒸發溫度t0應考慮減少食品干耗、提高制冷機效率、節約能源、降低投資的要求，通過技術經濟比較，制冷劑的蒸發溫度與冷間室內溫度之間溫差可按下列規定采用：

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

2）冷風機的計算溫差按對數平均溫差確定。冷卻間、凍結間和凍結物冷藏間取10℃，冷卻物冷藏間取8～10℃；

3）在間接冷卻系統中，蒸發溫度比要求的載冷劑溫度低5℃。不同類型的冷藏庫，要按生產工藝條件劃分蒸發溫度系統，一般庫容量<1000t的冷藏庫允許采用兩個蒸發溫度系統，庫容量>1000t的冷藏庫采用不超過三個蒸發溫度系統。8.3有關參數的確定(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的溫度有關。對于立式、臥式和淋水式冷凝器

t=(℃)

式中，t1、t2為冷凝器的進、出水溫度，℃；對于蒸發式冷凝器

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

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

吸氣溫度t1

制冷劑氣體經吸氣管道進入壓縮機時，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。氨壓縮機允許吸氣溫度見表3-1-3(5)中間溫度tzj

在設計雙級壓縮制冷系統時，合理選定中間壓力(中間溫度)，可以獲得最佳的運行經濟性。通常把雙級壓縮所消耗的功最小，制冷系數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、低壓級壓縮機的氣缸容積比有關，并隨蒸發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）由拉塞經驗公式確定

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

2)圖解法

a．根據公式，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過程線，查出有關狀態點參數；c．分別求出高、低壓級壓縮機在兩個假定中間溫度的容積效率ηv，高、低壓級氨循環量，理論排出量以及理論排氣量之比。d．以中間溫度為縱坐標，以壓縮機理論排氣量之比為橫坐標，根據計算所得的兩組數據(在假定中間溫度下的理論排氣量之比)，在坐標圖中確定相應的兩個點，并作兩點之間的直線；e．在坐標圖上求出最佳中間溫度對應的理論排氣量之比，由此選擇高、低壓級的壓縮機，再按選定的壓縮機理論排氣量之比在坐標圖上求出相應的中間溫度。8.4制冷壓縮機選型計算制冷壓縮機及其電動機的選型計算對于雙級壓縮制冷系統，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，并校核其制冷量和配用電動機的功率。所選用的氨壓縮機和輔助設備的使用條件和技術條件應符合現行標準要求。氨壓縮機的選擇應符合下列要求.（一）單級壓縮機的選型計算1．選型(1)單位制冷量q0=h1

－

h3

(2)冷劑質量流量

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

h3——節流閥后制冷劑的焓值，kJ/kg；(二)雙級壓縮機的選型計算

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

1.單機雙級壓縮機的選型

由于設計制冷裝置為雙級壓縮的前提是：壓力比＞8，符合這個標準必須在蒸發溫度低于-25℃，冷凝溫度大于等于30℃。我國生產的系列單機雙級壓縮機的溫度范圍是，蒸發溫度在-25℃—-50℃，冷凝溫度在30℃—40℃。實際中，雖然設計條件不會完全與機器標準工況相同。但是，在目前條件下，設計采用雙級壓縮條件，不會超出機器工況范圍，因此單機雙級壓縮機的選型計算可以省略煩瑣的中間溫度計算，而直接根據Qj等條件，按照選機的原則，從產品樣本中直接查得合適的型號和臺數。目前國內氨單機雙級制冷壓縮機的性能可參見表3-1-11，大部分廠家在產品樣本中給出了壓縮機在各種工況下的產冷量和軸功率的曲線圖(即壓縮機的性能曲線圖)。對配有性能曲線圖的機器，選型時，只要在圖上找到該機器在設計工況的產冷量，按計算的Qj與之比較，即可方便地確定出所需壓縮機的臺數，圖3-1-2是一種壓縮機性能曲線的示意圖。上部三條線分別為冷凝溫度30℃、35℃和40℃時的產冷量，其刻度在左邊縱坐標。下部三線為壓縮機在各種工況下的軸功率，其刻度在右邊縱坐標。例壓縮機機械負荷Qj=175KW，冷凝溫度tk=35℃，蒸發溫度：t0=-33℃，試為雙級壓縮制冷系統選配高、低壓級壓縮機。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。畫出制冷循環圖，見圖9.15，并查出各狀態點的參數：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，取決于建廠地區的水溫、水質、水量、氣象條件、熱負荷大小以及機房的布置等因素。其選型原則如下：1.水源豐富，但水質較差或水溫較高的地區，立式冷凝器2.水溫較低，水質較好的地區，臥式冷凝器和分組式冷凝器；3.水源不足，水質較差，而空氣相對濕度較低的地區，應采用淋水式冷凝器；4.對于相對濕度較低，又缺水的地區，宜采用蒸發式冷凝器。5.采用循環水時，不受上述原則的限制。二、選型計算1.冷凝器熱負荷計算冷凝器的熱負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器中吸收的熱量Q0和在壓縮過程中由壓縮機轉化給制冷劑的熱量，即

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

Qk=ψQ0

式中，ψ為冷凝器的熱負荷系數，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，W/m2·K；

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

制冷劑種類冷凝器形式傳熱系數(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、冷卻設備的選擇

冷卻沒備的選型應根據食品冷加工或冷藏的要求確定，原則上應有利于冷間的溫度場均勻；使設備費用、安裝費用低；便于安裝維修；使傳熱系數盡可能高，當然，前提是保證冷加工對象的質量，還要符合下列要求:

1.冷卻間、凍結間和冷卻物冷藏間的冷卻設備應采用冷風機；

2.凍結盤裝，箱裝或聽裝食品時，可采用擱架式排管或平板凍結設備；

3.凍結物冷藏間冷卻設備宜選用墻排管、頂排管，當食品有良好包裝時，也可采用冷風機；

4.包裝間的冷卻設備當室溫低于-5℃應選用排管；當室溫高于-5℃時宜采用冷風機。

二、冷卻面積計算

冷卻設備的傳熱面積應按下式計算

F——冷卻設備的傳熱面積，m2；

K——冷卻設備的傳熱系數，w／m2·K

——冷卻設備的計算溫度差，℃；

Qq——冷卻設備負荷，w。

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

1．光滑頂排管和光滑墻排管的傳熱系數2．氨擱架式排管的傳熱系數

氨擱架式排管的傳熱系數應按表3-4-2規定采用

3.冷風機的傳熱系數

冷風機的傳熱系數，與冷風機的結構，空氣在內部的流向及流速大小以及蒸發溫度等因素有關。一般應按制造廠提供的產品性能表(或曲線)選用，在缺少資料或進行非標設計時，也可按表3-4-3和表3-4-4取值。4．冷卻載冷劑蒸發器的傳熱系數

常用的冷卻載冷劑蒸發器的傳熱系數以及單位面積熱負荷，可按表3-4-5中取用。

(二)計算溫差△t的確定冷卻設備的計算溫差應根據減少食品干耗、提高制冷機效率、節省能源、降低投資的要求，通過技術經濟比較確定。一般可按下列規定采用：

1.墻排管、頂排管和擱架式排管的計算溫度差宜按算術平均溫度差采用，并不宜大于10℃。設冷卻設備進口處空氣溫度為t1，出口處空氣溫度為t2，冷卻設備內制冷劑的蒸發溫度tz近似認為不變(tz＝tz1＝tz2)，則：2.冷風機的計算溫度差應按對數平均溫度差確定，冷卻間、凍結間和凍結物冷藏間宜取10℃，冷卻物冷藏間宜取8℃-10℃。

3．當凍結物冷藏間與凍結間的冷卻設備為同一蒸發溫度回路時，凍結物冷藏間冷卻設備的計算溫度差不應大于10℃。蒸發器的傳熱面積按下式計算

（m2）（4.27）

式中——蒸發器的傳熱系數，W/m2·K；

——熱流密度，W/m2。常用蒸發器的傳熱系數可參考表4.5

8.7、輔助設備的選擇中間冷卻器在氨雙級壓縮制冷循環系統中，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，以保證器內氣體制冷劑的流速符合要求

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