1800升超市风幕展示柜 ——毕业论文.doc

1、1800升超市风幕展示柜郑州轻工业学院本科毕业设计(论文)题 目 1800升超市风幕展示柜 学生姓名 专业班级 热能与动力工程 学 号 院 （系） 机电工程学院 指导教师(职称) 完成时间 1800升超市风幕展示柜目 录摘 要 .IABSTRACT.II1 绪论 .11.1 引言 .11.2 风幕展示柜简介 .11.3 风幕展示柜的工作原理 .21.4 风幕展示柜的特点 .31.5 风幕展示柜的研究现状和发展趋势 .31.6 制冷工质种类的选择 .42 风幕柜的设计 .62.1 风幕柜的总体设计 .62.2 展示柜的热负荷计算 .72.3 箱体外表面凝露校核 .103 制冷系统热力计算 .10

2、4 压缩机分类、选型及热力计算 .124.1 压缩机的分类和常见品牌 .124.2 各种压缩机的应用范围和制冷量大小 .144.3 热力计算 .165 冷凝器的设计计算 .195.1 强制通风空气冷却式冷凝器的整体结构 .205.2冷凝器的设计计算 .215.2.1有关温度参数的确定 .215.2.2翅片管簇结构参数选择及计算 .225.2.3空气侧传热系数计算 .221800升超市风幕展示柜5.2.4管内冷凝时表面传热系数计算 .245.2.5计算所需传热面积 .255.2.6风机的选择计算 .256 蒸发器的设计计算 .266.1蒸发器概述 .266.2选定蒸发器的结构参数 .277其他部

3、件的选择 .357.1热力膨胀阀的选型 .357.2压力控制器选择 .377.3干燥过滤器的选择 .377.4 气液分离器的选择 .397.5冷藏陈列柜的控制路40结 束 语 .41致 谢 .43参考文献 .441800升超市风幕展示柜I1800升超市风幕展示柜摘 要由于展示柜具有美观大方、方便消费者购物取货，因此为了满足市场对展示柜的强烈需求，就此对超市风幕展示柜进行详细的设计。本设计简要的介绍了展示柜的特点以及技术现状和发展趋势。为了提高展示柜的运行效率，首先对制冷剂和压缩机进行分析比较。经过比较分析制冷剂的发展现状，物性参数及其对环境的影响，从综合方面考虑，决定以R134a作为制冷工质。

4、根据展示柜的容量，对展示柜的外形结构进行设计。进行展示柜的负荷计算以及制冷系统的热力计算。压缩机方面，比较分析了各种类型压缩机的发展概况、应用范围及其制冷量的大小，确定选用活塞式压缩机为本设计压缩机，并对压缩机进行热力计算。根据所求的制冷量及热负荷对冷凝器和蒸发器进行全面的设计，提高产品的性能。在提高效率的基础上，根据设计参数选择合适的风机、节流机构和辅助设备。关键词 展示柜/冷凝器/蒸发器/风幕 1800升超市风幕展示柜II1800 LITERS SUPERMARKET AIRCURTAIN DISPLAY CASESABSTRACTDue to showcase a nice, conve

5、nient consumer shopping pick up, so in order to meet the strong market demand for the display cabinet, in this wind screen display cabinets for supermarkets detailed design. This design features as well as a brief introduction to the current situation and development trend of the technology show cas

6、e. In order to improve the efficiency of the display cabinet, and the first refrigerant compressor compared. After a comparative analysis of current development refrigerants, physical parameters and their impact on the environment, from the comprehensive considerations, decided to R134a as refrigera

7、nt. According to show case the capacity of the display cabinet shape structure design. On display cabinet refrigeration system load calculations and thermodynamic calculations .Compressor, the comparative analysis of the development situation, the scope of application and the size of the cooling cap

8、acity of the various types of compressors, piston compressors determine the selection of the design of the compressor, and the compressor thermodynamic calculations. Depending on the required cooling capacity and the heat load of the condenser and the evaporator of a comprehensive design, improve th

9、e performance of the product. Improving efficiency, based on the design parameters according to choose the right fan, throttle bodies and auxiliary equipment.KEYWORDS display cabinet / condenser / evaporator/air curtain1800升超市风幕展示柜11 绪论1.1 引言随着人民生活水平的提高，消费者对保鲜冷冻冷藏食品在数量、品种和质量上的要求越来越高，这为冷藏食品陈列柜的开发提供了市

10、场的需求。为了保证食品能以优良的品质供应给消费者，必须建立一条包括从生产到储藏、运输、销售等环节完整的冷藏冷冻网，应运而生的冷冻冷藏业因此得到了迅速的发展。近年来，国内冷冻冷藏业的发展非常快，而风幕展示柜由于其良好的展示效果和方便顾客选取货物、造型美观等优点，取代了原来的冷冻冷藏箱 1，在超市和大型零售商场中的应用日益普遍。水平低温冷风幕是低温展示柜的核心，它对展示柜的性能及节能有十分重要的影响。生产厂家及研究者提出了一系列改进展示柜性能的技术，如加夜间防护板、改进融霜技术、采用电子膨胀阀、高效压缩机和控频装置等等，但这些改进都是针对制冷系统，而在敞开式展示柜中，通过冷风幕的冷量损失约占总冷损

11、失的5080%，影响很大。因此，降低低温展示柜的能耗和维持柜内温度的稳定是众多学者关注的研究焦点， 其核心是对展示柜冷风幕的流动及换热的研究。1.2 风幕柜的简介风幕展示柜通常由柜体、制冷系统、风路系统以及放置食品的空间组成，其中一边制成开启式或完全敞开。陈列柜工作原理很简单，制冷系统产生冷量一部分用来冷却风路系统中的空气，另一部分冷却柜内的货物，其中前者占的比重较大。风幕系统中的冷空气一部分分流出来冷却货物，维持柜内低温，另一部分通过送风口吹出形成冷风幕，通过冷风幕将柜内的低温环境与外界的高温环境隔开，隔绝柜内与外界空气的传热传质，达到维持柜内货物温度和湿度的目的。冷风幕可为一层或者多层 2

12、。风幕展示柜根据结构形式可以分为卧式和立式，图1-1为一卧式陈列柜的示意图，图1-2为一立式陈列柜的示意图。如图1-1所示，敞开式展示柜的热负荷主要有以下来源：（1）风幕热负荷Q 1，这是由于内部冷空气与外界热空气的热质交换引起的；（2）开口辐射进人的热量Q 2，如柜外高温物体的辐射，灯光等；（3）柜体维护结构传热量Q 3；(4)柜内热负荷Q 4组成，如柜内照明辐射热量，风机发热量，融霜加热量等。据研究表明，敞开式陈列柜中701800升超市风幕展示柜2%3的冷量通过该冷风幕而损失掉，即风幕热负荷Q 1占得比例最大，引起能耗增高。由于在食品销售过程中大量采用了敞开式食品展示柜，因而这部分能量损失

13、非常大，另外，敞开式展示柜柜内温度和湿度很难保持稳定。因此，降低敞开式食品陈列柜的能耗和维持柜内温度的稳定是目前研究的重点。图1-1 卧式陈列柜结构示意 图1-2 立式陈列柜结构简图1.3 风幕柜的工作原理展示柜系统主要由制冷系统和风系统组成，制冷系统用来提供冷藏食品所需冷量，风系统将冷量送至陈列柜内冷藏空间，并形成风幕 4。工作原理如图1-3所示：风幕的回风在风机作用下，分为两路，一路经过蒸发器进行减湿降温，另一路通过后部小通道形成外层风幕，主要用来隔离陈列柜外热湿环境。经过蒸发器的回风减湿降温后又分为两部分：一部分由陈列柜后部挡板上的送风小孔送入陈列柜内冷藏食品；第二部分形成内层风幕，用来

14、隔离陈列柜内外环境，同时冷却柜内前排食品。当蒸发器需要融霜时，制冷系统不运行，风系统仍然循环，利用回风的热量对其进行融霜。1800升超市风幕展示柜3图1-3 立式风幕柜截面示意图1.4 风幕柜的特点风幕柜通常也被叫做立风柜，它属于制冷设备的一种，是为产品保鲜而专门设计的一种柜子，它的制冷原理是利用冷气从背部吹出，让冷气均匀的覆盖到风幕柜的各个角落达到产品保鲜的效果。风幕展示柜有以下特点：（1） 双重制冷技术，解决了单一制冷方式难以克服的技术问题，使柜内无制冷盲区；（2） 一体式发泡及坚固牢靠的钢架结构基础，使得柜体保温性能更好，结构更加坚固耐用；（3） 耐腐蚀性强的彩钢板柜体内胆增加了柜体的使

15、用寿命；（4） 配有夜间节能帘，专供夜晚和其他非营业时间使用。进一步的节约电能，降低使用成本。（5） 人性化设计，增加了商品的展示性。产品美观大方，对使用场合起到一定的装饰作用；同时使得顾客在购物取货时方便快捷；（6） 微电脑控制的数字温控器，使柜内物品温度更精确，系统更节能；（7） 递增层流优化风幕，高效节能；优先的背部制冷系统，柜温均匀；精确的融霜自动控制，性能稳定；采用自然空气融霜，降低了电能消耗；（8） 加大蒸发器的设计，提高了换热效率。使柜内降温更快、温度更低，同时更加节能。1.5 风幕柜的研究现状与发展趋势近年来，国内已成功地将数值计算与实验研究结合起来，为陈列柜的优化设计提供了可

16、靠的依据。刘东毓等 5以敞开式陈列柜为研究对象，模拟陈列柜内的二位稳态气流流动状况，在考虑了自然对流对空气流场影响的基础上，利用SIMPLE算法对陈列柜内的混合对流进行了数值计算，揭示了陈列柜内混合对流的流型和传热机理，并进一步研究了出口风速、载货高度对陈列柜内空气流型的影响，得出了陈列柜的冷风幕对陈列柜的性能有很大影响的结论，但并未对冷风幕的流型作更深入的研究。晏刚等 6以卧式开式陈列柜为研究对象，研究冷风幕的射流速度对冷柜耗能的影响，认为卧式陈列柜射流出口速度太大会增加冷量损失，太小会导致环境中的空气侵入与柜内空气混合，同样增加冷量损失。穆景阳等 7采用有限元法，建立了卧式陈列柜风幕系统的

17、CFD 模型，并进行了数值计算与试验验证。曹晓林等 8利用Ti1800升超市风幕展示柜4Cl4烟雾使柜内空气流动可视化对敞开式食品陈列柜风幕进行了可视化研究，分析了冷风幕与周围空气的换热机理，也是一种比较直观的研究。孟祥兆等 9建立了立式多搁架陈列柜风幕及柜内空气流动和换热的二维数学模型，运用SIMPLER算法进行了数值计算，并试验验证了模型的正确性。管天等 10试验研究了立式开式陈列柜风幕送风速度对其温度分布的影响。结果表明， 降低其内风幕的送风速度或提高其外风幕的送风速度均可使风幕向柜内侧偏移， 减少冷风幕的外溢， 提高风幕封闭敞口的能力， 改善陈列柜的性能。前人对敞开式食品陈列柜冷风幕的

18、研究主要集中在机理研究与数值计算上， 目前还有许多问题尚未解决 11。例如: 多层风幕(二层或三层) 的速度、温度如何配比使能耗最低； 如何用CFD方法模拟多层风幕； 如何界定冷风幕射流速度的最佳值以及它与柜内温度、环境温度、送风口结构等的关冷风幕发展方向系； 货物堆放形式和高度不同对柜内空气流动及换热的影响。此外， 从先前的研究中可以看出， 数值计算时的模型比较简单， 不能对更加接近实际的复杂情况进行研究。今后还需要进一步改进研究手段与试验方案， 以获得更实际的研究成果来指导设计。1.6 制冷工质种类的选择(一) 制冷剂的分类制冷剂又称制冷工质，是制冷循环的工作介质，利用制冷剂的相变来传递热

19、量，既制冷剂在蒸发器中汽化时吸热，在冷凝器中凝结时放热。当前能用作制冷剂的物质有80多种，最常用的是氨、氟里昂类、水和少数碳氢化合物等。制冷剂主要有以下几类：在压缩式制冷剂中广泛使用的制冷剂是氨、氟里昂和烃类。按照化学成分，制冷剂可分为五类：无机化合物制冷剂、氟里昂、饱和碳氢化合物制冷剂、不饱和碳氢化合物制冷剂和共沸混合物制冷剂。根据冷凝压力，制冷剂可分为三类：高温（低压）制冷剂、中温（中压）制冷剂和低温（高压）制冷剂。 无机化合物制冷剂：这类制冷剂使用得比较早，如氨（NH 3）、水（H 2O）、空气、二氧化碳（CO 2）和二氧化硫（SO 2）等。对于无机化合物制冷剂，国际上规定的代号为R 及

20、后面的三位数字，其中第一位为“7”后两位数字为分子量。如水R718等。 1800升超市风幕展示柜5氟里昂（卤碳化合物制冷剂）：氟里昂是饱和碳氢化合物中全部或部分氢元素（CL）、氟（F ）和溴（ Br）代替后衍生物的总称。国际规定用“R”作为这类制冷剂的代号，如R22等。 （1）饱和碳氢化合物：这类制冷剂中主要有甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和环状有机化合物等。代号与氟里昂一样采用“R”，这类制冷剂易燃易爆，安全性很差。如R50、R170 、R290等。 （2）不饱和碳氢化合物制冷剂：这类制冷剂中主要是乙烯（C 2H4）、丙烯（C 3H6）和它们的卤族元素衍生物，它们的R后的数字多为 “1”，如R113

21、、R1150等。 （3）共沸混合物制冷剂：这类制冷剂是由两种以上不同制冷剂以一定比例混合而成的共沸混合物，这类制冷剂在一定压力下能保持一定的蒸发温度，其气相或液相始终保持组成比例不变，但它们的热力性质却不同于混合前的物质，利用共沸混合物可以改善制冷剂的特性。如R500、R502等。(二) 选择制冷剂的要求制冷剂是制冷机中的工作介质，称为制冷剂或制冷工质，它在制冷系统内部循环流动，制冷剂在循环流动中，通过自己的热力状态的变化与外界发生能量交换，从而实现制取冷量的目的。制冷剂的选择应该按照安全、可靠、易得、价廉原则。具体要求 12如下：(1) 临界温度较高，在常温或制冷温度下能够液化。(2) 在蒸发器和冷凝器内制冷剂的压力要适中。即要求在蒸发器内制冷剂的压力最好和大气压力相近并稍高于大气压力。而在冷凝器中制冷剂的压力不应过高，这样能减少制冷设备承受的压力，同时可降低对冷凝器密封性的要求，从而减少金属消耗量和降低制冷剂渗透的可能性。(3) 单位容积制冷量要大。对于一台压缩机在一定的工况下，如果所用的制冷剂的单位容积制冷量大，则其制冷量也就大；而要求产生同样的制冷量时，若制冷剂的单位容积制冷量大，其制冷剂的循环量就小，所以其压缩机和系统的尺寸就可以大大减小。(4) 凝固温度要低。以避免制冷剂在蒸发温度下凝固。(5) 粘度和密度要小，以保证制冷剂在系统中的流动阻力损失小。