冷库设计及实例.pptx

冷库设计及实例第1页目录一、第2页冷库分类规模分：大型冷库 0m 中型冷库 50000m小型冷库 5000m库温分：冷却库（高温库） 0左右冻结库（低温冷库） -20-30冷藏库 果蔬 42 鱼、肉 -18-25 结构形式分：土建库、装配式冷库、覆土式冷库、气调式冷库。按使用性质分：生产型冷库、分配型冷库-调整淡旺季、零售型冷库、中转型冷库、综合型冷库第3页制冷技术单级蒸汽压缩式制冷制冷剂在一次循环中只经过一次压缩。最低蒸发温度可达-30-40。制冷剂在封闭制冷系统中，以流体状态循环，经过相变，连续不停地从蒸发器中吸收热量和在冷凝器中放出热量，从而实现制冷。蒸发器热交换装置-液态制冷剂气化吸热，被冷却对象降温；制冷压缩机抽吸蒸发器中制冷剂蒸汽；将低温低压制冷剂蒸汽压缩至高温高压，方便能用常温空气或水作冷却介质进行冷凝。冷凝器也是热交换设备。将高温高压蒸汽，冷凝为高压常温。节流装置冷凝器冷凝得到高压常温制冷剂不能直接送入低温低压蒸发器，利用饱和压力与饱和温度对应远离，降低压力，从而降低制冷剂液体温度。2.单级制冷局限为满足生产工艺，需要得到较低蒸发温度第4页制冷技术-制冷工作过程蒸发器内制冷剂在一定蒸发温度下气化，从被冷却对象中吸收热量Q0，实现制冷。气化后低温低压制冷剂蒸汽被压缩机及时抽出，并压缩至冷凝压力，送入冷凝器，压缩过程中，压缩机消耗功率P0。高温高压制冷剂蒸汽在冷凝器内把热量QK传递给环境冷却介质，首先被冷却，然后被冷凝为高压常温制冷剂液体。该液体经过节流降压装置，降压降温为湿蒸气进入蒸发器，准备再次吸热汽化，从而完成一个单级蒸汽压缩式制冷循环。第5页制冷技术-热力学第一公式第6页第7页制冷技术-单级蒸汽压缩局限第8页制冷技术-二级蒸汽压缩制冷循环一级节流中间完全冷却双级压缩制冷循环 一级节流中间不完全冷却双级压缩制冷循环氨制冷。蒸发器出来低温低压制冷剂蒸汽再低压级压缩机中由蒸发压力p0压缩至中间压力pm，低压级压缩机排出过热蒸汽再中间冷却器中与中间压力下该制冷剂饱和液体混合，被冷却成中间压力pm氟利昂制冷。地压力压缩机排气不是直接进入中间冷却器中冷却，而是与中间冷却器出来中温制冷剂蒸汽在管道中相互混合被冷却，然后进入高压级压缩机压缩第9页制冷技术-复叠式压缩式制冷由两个（或三个）部分组成：一部分为高温部分；另一部分为低温部分。每个部分都是完整单级或双级压缩系统。高温部分系统中制冷剂蒸发用于冷凝低温部分排气；低温部分系统中制冷剂用作蒸发器吸热制冷。高温部分用中温制冷剂，低温部分用低温制冷剂。两个部分用蒸发冷凝器联络起来，它即作高温部分蒸发器，又作低温部分冷凝器。高温部分惯用R22，低温部分当前多用CO2,蒸发温度可达-90-80。第10页制冷技术-复叠式压缩式制冷特点停顿后，低温部分制冷剂会全部气化成过热蒸气，压力会超出允许最高工作压力；环境温度40时，低温部分允许最高绝对压力位1.079MPa。为预防压力过高大型复叠式制冷装置，常采取定时使高温部分运行或将低温制冷剂抽出，装入高压储液器方法。中小型复叠式制冷装置，通常在低温部分系统中连接一个膨胀容器，停机后，低温部分制冷剂蒸汽可进入膨胀容器，以免系统压力过高。第11页制冷技术-复叠式压缩式制冷特点开启时，高温部分先开启。当高温部分蒸发温度降到足以确保低温部分冷凝压力不超出1.57MPa，才能够开启低温部分。（假如想使高、低温级同时开启，则膨胀容器不但与吸气管相连，还要与排气管相连，并在连接管上加装一个压力控制阀。一旦低温级压缩机排气压力过高时，压力控制阀便自动打开，使部分气体排入到膨胀容器中，压力降低。这种开启方式常被小型复叠式制冷机组所采取，高、低温级压缩机用同一台电动机带动。）复叠式输气系数和效率都有所提升，且系统内保持正压，运行稳定性好。缺点是冷凝蒸发器、膨胀容器等设备及多元制冷剂使系统复杂性提升。同时，因为蒸发冷凝器有传热温差存在，当传热温差过大时，会使复叠式制冷机消耗功比多级压缩单一制冷剂系统要大第12页制冷工艺-食品变质原因食品变质主要原因1、微生物：微生物分泌各种酶类物质，使食品中高分子物质分解为低分子物质（转变为维持其生长和繁殖所需营养），从而降低食品质量，使其发生编制和腐烂。微生物作用，是食品变质主要原因。0（低温）左右即可阻止微生物繁殖。嗜冷微生物，如霉菌或酵母菌，-8仍能看到孢子出芽。2、酶：食物本身含有酶。酶在适宜条件下，会促使食物中蛋白质、脂肪和碳水化合物等营养成份分解。肉类，蛋白酶作用下，蛋白质发生水解而自溶，造成质量下降。果蔬，氧化酶催化，促进了呼吸作用，发黄、枯萎；呼吸作用加强，温度升高，加速食品腐烂。霉菌、酵母、细菌等微生物也是其分泌酶引发食品破坏。 酶3035活性最强。低温时活性小，每升高10，可使反 应速率增加23倍。非酶引发变质：油脂氧化、维生素C氧化、天然色素氧化等第13页制冷工艺-食品冷加工机理植物性食品：活体，对外界微生物侵入有抵抗能力；要进行呼吸；不能再从母株上获取水分和营养。-对策，维持活体状态，减弱呼吸作用。方法，低温，靠近冰点，但又不使植物冻死温度。同时调整空气中成份。动物性食品：细胞死亡，无法抵抗微生物作用。-对策，冻结点以下低温保留。第14页制冷工艺-食品冷加工中改变冷却（冷藏）过程：冷却，降温到指定温度，不低于冻结点，针对植物性食品；动物性食品，冷却过程抑制微生物活动。促使肉成熟-柔软、芳香、易消化，但只能短期储备。1、水分蒸发-造成失去新鲜饱满外观，干耗、收缩、硬化肉色改变等-对策：控制湿度、温度、风速，表面积大小、表面形状、脂肪含量等；2、生理成熟果蔬体内成份、颜色、硬度改变 ；畜肉迟缓成熟-肉质软化，但过了就肉质品质下降。3、低温病害4、串味（移臭）-食品之间；冷藏库自有臭味，移给食品；5、其它脂质裂化、淀粉老化、严寒收缩、微生物增殖等第15页制冷工艺-食品冷加工中改变冻结过程中改变：降温到冰点以下，微生物无法进行生命活动，生物化学反应速度减慢，到达食品能在低温下长久储备目标。1、体积膨胀膨胀约8.7%。冻结从外向内，内部冻结膨胀时，受外部妨碍，外层破裂。肉类：冻结速度过快液氯冻结，产生龟裂，内脏酶类挤出、红细胞崩裂、脂肪向表层移动等，血球膜破坏，血红蛋白流出，加速了变色。2、干耗设计不好装置，5%7%，设计优良装置，0.5%1%。但冻结费用通常只有食品价值1%2%，所以干耗影响巨大。原因：相对湿度、风速和食品表面积等。对策：控制温度、风速，采取不透气外包装再冻结。3、生物和微生物改变生物（寄生虫、昆虫等），冻结会死亡。猪囊虫-18死亡；大马哈鱼中列头条虫幼虫-15下5天死亡。冻结对肉类所带寄生虫有杀灭作用。微生物包含，细菌、霉菌、酵母三种。细菌对人体危害最大，冻结能够杀灭。4、其它比热容、热导率等。第16页制冷工艺-食品冷加工中改变食品冻藏过程1、干耗-冰结晶升华。冻结食品表面温度、室内空气温度和空气冷却器蒸发管表面温度三者之间温差，形成蒸汽压差。食品表面冰结晶升华到空气，上升，蒸发管表面水蒸汽结霜。冷却减湿空气下沉，周而复始。围护隔热不好时，加剧干耗。表层冰晶升华-深部冰晶升华，造成食品脱水，细微空穴大大增加食品与空气接触面积。脂肪氧化酸败，表面褐变，外观损坏，味道及质地营养价值变差成为“冻结烧”。2、冰结晶长大。-18时，食品中90%以上水冻结。冰晶不稳、大小不一。温度改变，微细冰晶降低、消失，大冰晶逐步生长。这会造成细胞受到机械损伤，蛋白质发生变性，解冻汁液流失量增加，食品口感、风味变差，营养价值下降。3、化学改变。蛋白质变性、脂类水解和氧化、色泽改变等第17页制冷工艺-食品冷加工中改变食品升温和解冻过程1、食品升温过程：空气露点温度高过食品表面温度，会凝结成水珠，受潮（出汗），为微生物生长创造了有利条件。增加了食品被微生物污染可能，品质变坏。所以，冷却物出库时，必须经过升温-逐步将食品温度提升到靠近周围空气温度。（不是终极出库，就需要全程无断链，预防升温和温度波动过大）2、食品解冻。冻结逆过程，希望取得最大程度可逆性。完全恢复到冻结前状态是不可能-冰晶对纤维细胞损伤，造成保水能力减弱，蛋白质物理性质改变，汁液流失。微生物和酶活动能力趋于活化，食品芳香成份挥发及加速食品腐败。适当解冻方法-解冻时间尽可能短，解冻终温尽可能低，解冻品表面和中心部分温差尽可能小，汁液流失尽可能小，并有很好卫生条件。第18页制冷工艺-冷库制冷工艺设计标准1）满足食品冷加工要求，降低食品干耗，确保食品质量；2）采取先进制冷方法和制冷系统。制冷简化，便于施工和操作，又要完善，使其调整灵活、便于检修、运行安全可靠。防止制冷剂泄露、压缩机湿冲程和失油。防止制冷管道系统和设备过大压力损失，确保各个蒸发器得到合理、充分供液。尽可能系统自动化，采取合理工艺流程，减轻工人劳动强度，防止或降低低温环境下操作时间；3）冷库建设造价，运行管理费用兼筹。又要考虑技术经济发展趋势。制冷装置运转经济指标是：机器、设备投资，年度工作时数、机器设备折旧年限，电力消耗及食品干好率等指标。4）充分利用制冷系统各种能源，降低能耗，降低制冷成本。第19页1.5冷库布置-布置要求1. 符合制冷工艺要求和产品出、入库方便，尤其是冷却间、冻结间布置一定要服从生产流程，尽可能给生产操作流水作业创造方便条件。异味、残次品，可考虑设置专门库房分开布置。2.当有冷却物冷藏间和冻结物冷藏间时，要明确划分冷热区，即高温库区与低温库区；常温穿堂、中温穿堂与低温穿堂，方便制冷系统管道布置，降低耗冷量和隔热工程量，且能防止热货进库出现起雾。3.尽可能扩大使用面积，简化结构；4.分发间、穿堂、电梯等布置，门大小、位置、数量和月台连接，满足食品进出库需要和便利。5.考虑民族习惯，清真要求第20页适当人工堆垛高度为33.5m，最高可达4m。堆垛机本身长4m，前后各需要3m。堆垛机距离地面普通要在700mm以上。货运电梯载货量普通为3T，依据每小时最大货物吞吐量，决定电梯数量。运输效率：快速电梯（30m/min）为1020T/h；慢速电梯（18m/min）7.5T/h【名词】托盘位- SKU=Stock Keeping Unit（库存量单位）零担运输-Less-than-Truck-Load零担是相对于整车(Full-Truck-Load)而言。在实际市场操作中，对于零担和整车划分，基本上是以能否装满一车做为区分。1.5.3冷库布置-竖向设计第21页Chpt 2 冷库隔热与防潮隔热设计是冷库生命。冷库围护结构保温层传热量占冷库总热负荷20%35%，所以，降低围护结构热负荷能够到达节能目标。-降低围护结构单位热流量，一、选择热导率小保温材料；二、增加保温层厚度。聚氨酯泡沫聚苯乙烯泡沫（EPS）挤塑聚苯乙烯泡沫（XPS）聚氨酯泡沫塑料更适合于做冷库墙、顶保温热材料，保温性能及耐久性优于其它材料；挤塑聚苯乙烯泡沫塑料做冷库地面保温较理想，保温性和抗压性能更优。第22页围护结构特征系数第23页围护结构特征系数第24页围护结构特征系数第25页围护结构特征系数第26页围护结构特征系数第27页围护结构特征系数第28页围护结构特征系数第29页冷库防潮设计第30页防潮材料主要有：1、沥青、油毡；地坪防潮60号石油沥青，外墙及屋面选择1030号石油沥青。油毡选择359500g石油沥青油毡；2、塑料薄膜防潮隔汽材料：聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）。聚乙烯薄膜性能取决于树脂密度、熔体流动速率和成型方法。冷库用必须含有高拉伸强度、抗撕裂强度、冲击强度和优良气密性。聚乙烯（PE）薄膜普通食用聚氯乙烯黏合剂黏合。聚氯乙烯（PVC）薄膜是一个光泽、透明度、防异味穿透气密性优良防潮隔汽材料，通惯用0.2mm厚度。（PVC有毒）冷库防潮设计第31页冷库防潮设计-防潮层计算第32页冷库防潮设计-防潮层计算第33页围护厚度薄了，加大制冷量能填补。防潮层设计、施工不良，无法填补，且，外界空气中水蒸汽会源源不停侵入，产生后果：1、隔热材料霉烂和崩解；2、建筑材料锈蚀和腐朽；3、冷间和蒸发器表面结霜增多，增加融霜次数，影响库温稳定和储备商品质量；4、冷间温度上升加紧，增加电耗和制冷成本；5、最终，围护结构破坏，甚至整个冷库建筑报废。设置标准：1、南方地域，冷库应在外墙高温侧布置；2、冷热面可能发生改变时，两侧均设置；3、低温侧比较潮湿地方，两侧都要设置；4、地坪隔热层上下、四面均应设置防潮层。而且外墙隔汽层应与地坪上下隔汽层搭接。5、内隔墙隔热层底部应设置防潮层。冷库防潮设计-防潮层设置第34页土建库维护结构地坪危害：当0等温线越过隔热层侵入地基后，会引发土壤中水分冻结。办法：1）地下室设高温库防冻-大中型、地下水位较低区域；2）地坪架空3）通风防冻自然通风或机械通风；管径150300mm，管中距8001000mm，管长不宜超出30m，35排水坡度，进出风口应高于室外地坪，管口封以铅丝网。4）热油管防冻-进油温度14，回油温度5（油温高于10，不需加热可继续循环），油温过高，易使钢管锈蚀。5）电加热-耗电量大。仅用于局部或小型冷库。第35页Chp3-冷库制冷系统设计蒸汽压缩式制冷系统，由制冷压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器及分离、存放、安全防护作用辅助设备组成，并经过管道将制冷机器和设备及相关元件相互连接起来，组成一个封闭制冷回路，即制冷系统。广义：制冷系统包含制冷剂循环系统、冷却水系统和润滑油系统，间接冷却场所和包含载冷剂循环系统（氨、二氧化碳复叠制冷，即是）第36页Chp3-冷库制冷系统设计-制冷剂选择1、氨-R717，优点：正常蒸发温度低，冷凝压力和蒸发压力适中，单位容积制冷量大，热导率和汽化热大，节流损失小，能溶解于谁，泄漏时易被发觉，价格低廉适合于陆地上各类冷库制冷装置使用。首选。缺点：有毒性，有刺激性气味，在有水分存在情况下，对铜及铜合金（磷青铜除外）有腐蚀，与空气混合到达一定百分比后，有燃烧和爆炸危险，在高温下会分解。所以，氨制冷装置要确保密封性好。2、氟利昂-R*优点：无毒、无味，在制冷技术温度范围内不燃、不爆，热稳定好。分子量大，凝固温度低，对金属湿润性好。缺点：臭氧破坏作用。CFCs，全方面禁止；HCFCs，2030年全方面禁止。替换品稳定有待检验。价格昂贵。第37页Chp3-冷库制冷系统设计-压缩级数和制冷机组型式1、确定压缩级数 压缩级数依据冷凝压力和蒸发压力比值确定。氨活塞式，比值8；氟利昂制冷10是，采取单级压缩。双级压缩，氨系统采取中间完全冷却方式；氟利昂，中间不完全冷却方式。2、确定制冷机组型式 将制冷系统中部分设备或全部设备组装成一个整体。结构紧凑，使用灵活，管理方便，占地面积小，安装简便。压缩机组：由压缩机、电动机、控制台等组成，依据压缩机类型分为活塞式、螺杆式、离心式压缩机组。 活塞式压缩机：零件多、易损件多，管理维修比较麻烦； 螺杆式压缩机：容积回转式，运动没有往复惯性力，无进、排气阀，容积效率高，能量能够无级调整，使用温度范围大。广泛应用。 离心式压缩机：重量轻，结构紧凑可实现自动控制，无油压缩。精度高，难维护，单机制冷量大。使用制冷量在6301160kW大型制冷系统，用于空调。压缩-冷凝机组 由压缩机、油分离器、冷凝器等组成。适合用于小型冷库制冷系统第38页Chp3-冷库制冷系统设计-冷凝器选择1、水冷式 冷却水可一次使用，可循环。循环水是，必须配有冷却塔。 立式壳管式冷凝器 室外，利用冷凝器循环水池作为基础。安装位置较高，有利于氨液顺利流回高压储液器。冷却水所需压头低，水泵耗能少。传热管是直管，清洗水垢比较方便，水质要求不高。冷却水温升小（24），因而冷却水循环量大。适于水源充分，水质差地域大中型氨制冷系统； 卧式壳管式 室内。与储液器叠起来。用水量小。空间占用小。运行可靠。泄露不易被发觉，对水质要求高。水源丰富，水质好地域，操作狭窄场所（如船舶）2、空气冷却式 冷凝压力和温度收到环境温度影响大。用于水源匮乏地域，中小型氟利昂制冷系统。3、水和空气联合冷却式 主要利用冷却水汽化潜热来吸收制冷剂热量，因而冷却效果好，用水量远少于水冷却时冷凝器，适合用于缺水、干燥地域。蒸发式冷凝器应用最广。第39页Chp3-冷库制冷系统设计-供液方式制冷剂液体经节流后，供给各蒸发器方式，直接膨胀、重力和液泵供液三种方式。1、直接膨胀 利用冷凝压力和蒸发压力之间压力差，将液态制冷剂经节流阀膨胀后，直接供给给蒸发器。-适用单一节流、单一蒸发回路，负荷稳定小型氟利昂制冷系统系统简单，操作方便，工程费用低，可靠性差；多冷间，使用情况不均衡是，不易调整控制，会造成供液不均；缺乏气液分离器，回气中夹带液滴得不到分离，压缩机易出现液击现象；节流后由闪发气体，占用蒸发器内部空间，降低蒸发器传热系数。2、液泵供液 多用于氨制冷系统。制冷剂进出冷却设备流向不一样，分为：下进上出-供液均匀可靠，适用性强，应用最为广泛，普遍采取；上进下出适用对温度控制灵敏错层冷库，以高温库为主。第40页上进下出氨泵将制冷剂送至冷却排管最高层， 或未蒸发液体自上而下回流至低压循环罐。1）冷却设备中充氨量少，静液柱小，蒸发温度与冷却设备介质之间传热温差可对应提升；2）氨泵停顿工作后，冷却设备内存液和积液可自行排出，有利于融霜和利用自控元件实现库温自动控制。冷却设备排空存液后，库温随即停顿下降，有利于将温度控制在一个要求程度内；3）多组冷却设备，有供液不易均匀弊病，且冷却排管内表面润湿性差，对传热系数有影响；4）全部冷却设备必须安装在低压循环罐之上，且所需低压循环罐容积必须能够容纳全部回液。设备费用大。下进上出氨泵将制冷剂从冷却排管底层送入，并在管组内强迫流动，回气与余液由管组顶部经回气总管返回低压循环罐。1）冷却设备供液均匀，传热效果好；2）冷却设备与低压循环罐间安装位置不受限制；3）冷却设备内存氨量多、静压大、对蒸发温度有影响，积油不易排出；4）停顿供液后，冷却设备内存氨，机器不停，可继续降温，低温库相对有利，高温库有冻坏存放品危险。Chp3-冷库制冷系统设计-供液方式第41页Chp3-冷库制冷系统设计-供液方式3、重力供液蒸发器与节流阀之间增设气液分离器，使其中液面高于冷却设备工作液面，借助液柱静压力克服流动阻力，使液态制冷剂流入冷却设备。气液分离，节流后无效蒸汽分离，有利于提升冷却设备传热系数；进入液体调解站不是气液混合，对并联排管均匀供液有利；防止液击；为确保液柱高度，土建造价增加；液体自然流动流速小，随制冷剂进入蒸发器润滑油轻易积存，降低蒸发器传热系数。-适用500吨以下中小冷库，盐水制冰系统第42页制冷剂循环时所经历路径叫做回路。某种蒸发温度制冷剂所对应回路，叫做蒸发回路。蒸发回路，以蒸发温度来划分。当两个蒸发回路蒸发温度之差小于5，且负荷波动不大时，可合并成一个蒸发回路，为预防串气，必须在蒸发压力高回气管上设气体降压阀，在蒸发压力低回气管上设单向阀。食品冷库蒸发回路通常划分：1）冻结回路：-33或更低；2）冻藏回路：-33-28；3）制冷和冷却回路：-154）冷藏回路，-12-8Chp3-冷库制冷系统设计-蒸发回路确定第43页直接冷却制冷剂直接在蒸发器内吸收被冷却物体或冷间内热量而蒸发。依据空气流动形式，分为自然对流冷却和强迫对流冷却两种。特点：传热温差只有一次，能量损失小，系统简单、操作方便，初投资和运行费用均较低，因而应用广泛；注意防制冷剂泄露，做好安全防护办法。间接冷却冷间空气不直接与制冷剂进行热交换，而是与冷却设备中载冷剂进行热交换。带有热量载冷剂再与制冷剂进行热交换。特点：被冷却对象不与制冷剂直接接触，安全卫生、无污染、可蓄冷、实现冷量远距离运输等优点；丹，存在二次传热温差，增加了能量损失、热交换效率低。在不宜直接使用制冷剂地方使用较多-盐水制冰，空调系统。当前，氨-二氧化碳复叠制冷，就是该方式。Chp3-冷库制冷系统设计-冷却方式确定第44页霜直接影响冷却设备传热，传热系数下降，冷风机肋片管，结霜后，传热阻力增大，而且空气流动阻力也增加，严重时会造成风无法送出。融霜方式：1）热气融霜 压缩机排出过热蒸汽经油分离器后，送入蒸发器中，将蒸发器暂时当成“冷凝器”，利用热氨冷凝时所放出热量，将蒸发器表面霜层融化。热气融霜时间较长，对库温有一定影响，但除霜较为彻底，且融霜排液可冲刷蒸发器内积油和污物，是冷库主要融霜方式，应用时常辅以其它融霜方式。设计时注意：过热蒸汽不能直接从压缩机排气口出，应从油分离器后排气管接。融霜前，必须将蒸发器内剩下制冷剂液体排除，切断蒸发器制冷循环，进入融霜循环。系统需设置用于融霜和制冷转换分调整站。Chp3-冷库制冷系统设计-确定融霜第45页Chp3-冷库制冷系统设计-确定融霜2）水融霜 经过淋水装置向蒸发器表面淋水，使霜层被水流带来热量融化。融霜水和霜层融化水从排水管排走。融霜水温度以25左右为宜，过高产生 “雾气”，可能使冷库围护结构内表面上产生凝结水；过低则需要更多水量，或延长淋水时间。冬季或严寒地域，可采取冷凝器排出冷却水作为融霜用水。这种融霜方式效率高，库温波动小，操作程序简单，轻易实现自动控制。已经被广泛采取。普通用于上进下出供液冷风机融霜。3）人工扫霜 简单易行，对库温影响小，防止了融霜滴水影响冷藏品责问题。但，劳动强度大，除霜不彻底，普通与热气融霜方式相结合，用于冻结物冷藏间排管除霜。4）电热融霜 系统简单，操作方便，易于实现自动化，但耗电量大。所以只用于小型冷冻机组。排管，人工结合热气法。冷风机，水冲或热气法。结霜较多需频繁除霜，热气结合水融霜。冷却间温度高于0蒸发器，可考虑停顿降温，让霜层慢慢融化。第46页压力属于中低压范围，但有些制冷剂（如氨）含有毒性、易燃易爆，一旦泄露和其它事故，污染食品、危及人身和设备安全。安全防护办法：1）压力安全保护 在制冷设备上设置安全阀或压力继电器或压差继电器以及自动报警等压力保护安全设备。一旦超压出现，安全设备自动动作，把系统内气体排至大气一部分，或自动停机。A）氨压缩机高压侧、冷凝器、储氨器、排液桶、低压循环桶、低压储氨器、中间冷却器上，均配置安全阀。阀要压力适中，且排气能力足够；B）压力继电器，实现高压、中压、低压保护。在压缩机公安压侧，除设置安全阀外，还应增设压力继电器，当排气压力超出压力继电器、安全阀开启设定值时，他们依次动作，起到高压双重保护作用。低压保护是当制冷剂泄露、供液不足、吸气压力过低时，低压继电器动作，压缩机作故障停机。中压保护是指在双级压缩机中低压级排气压力超出继电器调定压力时，中压继电器动作，切断电源，压缩机作事故停机。Chp3-冷库制冷系统设计-制冷系统安全保护第47页1）压力安全保护保护 C）压差继电器保护油压，在压缩机运行时，确保一定油压。当油压低于某一定值时，压差继电器动作，压缩机必须停机。 压力继电器、压差继电器用于断水事故保护。当冷却水断水时，继电器动作，并发出断水警报信号，同时作事故停机。D）储液器和冷凝器上设置熔塞，当外部发生火灾或异常高温时，熔塞熔化，塞口打开，系统泄压，预防设备出现爆炸事故。2）液位安全保护 为预防气液分离器、中间冷却器等设备中液位过高带来安全问题，或液位过低造成运行故障，必须对这些设备中液位进行自动控制。浮球液位控制器时冷库制冷设备惯用液位自控装置，他能够自动检测液位，并依据监测结果指令电磁主阀开或关，以控制设备内液位高低。3）温度安全保护 压缩机排气温度、润滑油温度、冷却水进出口温度、电动机温度等，都是检验制冷系统安全运行主要参数，必须在设备上靠近热源地方设置温度计，便于日常管理监视。Chp3-冷库制冷系统设计-制冷系统安全保护第48页4）其它安全保护A）在氨制冷系统中应设置紧急泄氨器，在发生意外事故（如火灾等）时，将整个系统中氨液溶于水后，泄入下水道，预防制冷设备爆炸及氨液外逸，以保护设备和人身安全。B）在压缩机排气管道和氨泵出液管上应安装止回阀，预防制冷剂倒流。比如，安装在螺杆压缩机上止回阀，当压缩机突然停车时，可预防冷凝器内制冷剂回流到压缩机中，使螺杆机组内不会展现高压状态。C）在制冷系统中应设置紧急停车装置。Chp3-冷库制冷系统设计-制冷系统安全保护第49页Chp3.2-冷库冷负荷计算库房冷负荷计算，实际上是库房消耗冷量，计算冷负荷目标是依据它数值选配制冷压缩机、辅助设备和冷却设备。制冷装置运行制冷量只有同冷负荷相平衡时，冷库库房才能到达并维持稳定温度和相对湿度。计算冷负荷，必须有以下资料：1、建库地域气象、水文资料；2、库房坐落（朝向）平、剖面图；3、各冷间要求温度和湿度，对于冷却间和冷冻间，还需要进货量数据。第50页Chp3.2-冷库冷负荷计算第51页Chp3.2-冷库冷负荷计算第52页Chp3.2-冷库冷负荷计算第53页Chp3.2-冷库冷负荷计算第54页Chp3.2-冷库冷负荷计算第55页流入冷库热量有五种：1、因室内外温差，经过围护结构流入冷间热量，围护结构热流量Q12、货物（包含包装材料和运载工具）在库内降温及有呼吸作用货物在库内冷却和存放时释放热量，货物热流量Q23、存放有呼吸作用货物，冷间需要通风换气，有操作人员长时间停留冷间需要送入新鲜空气，这二者，通风换气热流量Q34、电动机或其它用电设备，带入库房热量，电动机运转热流量Q45、照明、开门和操作人员传入冷间热量，操作热流量Q5Chp3.2-冷库热负荷计算第56页Chp3.2-冷库热负荷计算第57页Chp3.2-冷库热负荷计算第58页Chp3.2-冷库热负荷计算第59页Chp3.2-冷库热负荷计算第60页Chp3.2-冷库热负荷计算第61页操作热流量Q5d -每平方米地板面积照明热流量，单位为W/；包装间，4.7；其它，2.3.Ad -冷间地面面积，单位为；nk - 门樘数。nk - 每日开门换气次数；M -空气幕效率修正系数，取0.5，不设空气幕时取1；3/24 - 每日操作时间系数，按每日操作3小时计；nr - 操作人员数量；r - 每个操作人员产生热流量，单位为W； hw 、hn 、Vn 、n -与Q3中相同。Chp3.2-冷库热负荷计算第62页冷间各项热流量算出之后，即可进行库房热流量汇总计算，以确定系统冷却设备负荷和机械负荷。冷却设备负荷是指，为维持冷间在某一温度，需从该冷间移走热流量值。机械负荷，是指为维持制冷系统正常运转，制冷压缩机所带走热流量值。冷却设备负荷是以冷间为单位进行汇总；机械负荷是以蒸发温度为单位进行汇总。前者是选择蒸发器依据，后者是选择压缩机依据。冷间冷却设备负荷QsQs=Q1+pQ2+Q3+Q4+Q5 p-冷冻间、冻结间和货物不经过冷却直接进入冷藏间货物，系数取1.3；其它冷间1.0.Chp3.2-冷却设备负荷和机械负荷计算第63页Chp3.2-冷却设备负荷和机械负荷计算冷间类别容积（m）取值冷间类别容积（m）取值冷却物冷藏间10000.6冻结物冷藏间70000.5100130000.45700100.6530010.310.8冷加工间及其它-1第64页冷加工方式冷间温度-肉类入库温度-出库温度-冷加工时间-h冷却设备负荷-W/t机械负荷-W/t冷却加工-23542030002300-7/-23541150004000-103512862005000-10351031300010000冷冻加工-234-152053004500-2312-151282006900-2335-152076005800-304-151194007500-30-10-181667005400冷冻加工时间不包含进出库搬运时间；-7/-2是指库温先为-7，表温降为0后，改用-2继续；红字-23，是不经过冷却，直接冷冻，蒸发温度需低于-33；本表已包含货物冷加工负荷系数P-1.3，及冷耗损赔偿系数7%。Chp3.2-制冷负荷估算第65页冷加工方式冷间温度-鱼体入库温度-出库温度-冷加工时间-h冷却设备负荷-W/t机械负荷-W/t准备间02041047003500冻结间1-254-151093007500冻结间2-2520-151670005600Chp3.2-制冷负荷估算冷间名称冷间温度-冷却设备负荷-W/t机械负荷-W/t普通冷却物冷藏间0、-28870250t以下冷库冻结物冷藏间-15、-1882705001000t冷库冻结物冷藏间-18534710003000t单层库冻结物冷藏间-18、-204147303515003500t多层库冻结物冷藏间-1841303545009000t多层库冻结物冷藏间-18303524第66页Chp3.2-制冷负荷估算制冰方式机械负荷（W/t）盐水制冰7000桶式快速制冰7800储冰间25冷加工食品冷间名称冷间温度冷却设备负荷（W/t）机械负荷（W/t）肉禽水产品-冷藏间50t以下-15-1819516050100t150130100200t120952003008270水果蔬菜-冷藏间100t以下02260230100300t230210鲜蛋冷藏间100t以下02140110100300t11590进货温度按照-15-12计算，进货量按5%计算，假如进货温度为-5，需要适当增大表中数值。机械负荷已包含总管道等冷耗损赔偿系数7%。第67页制冷压缩机选型标准1、制冷量满足旺季高峰负荷要求，大于或等于机械负荷。按照一年中最热季节冷却水温度（或气温）确定冷凝温度，由冷凝温度和蒸发温度确定压缩机运行工况。因为旺季与夏季不一定重合，需要考虑季节修正系数。2、较大容量冷库和较大冷加工能力冻结间，压缩机台数不宜少于两台，总制冷量以满足生产要求为准，普通不考虑备用。小冷库，压缩机可选取单台。3、选取相同系列压缩机，相互备用。4、不一样蒸发温度系统配置压缩机，也应相互备用可能。5、压缩机季节性负荷或生产能力改变负荷调整应另行配置与制冷能力相适应机器，才能取得很好节能效果。单机制冷量只适合用于运行中负荷波动调整。6、采取双级压缩制冷循环。氨制冷系统压力比pk/p0大于8时。7、制冷压缩机工作条件，不得超出制造厂家给定运行工况或国家标准要求压缩机使用条件。Chp3.3-制冷压缩机及设备选型计算第68页基本参数确定1、蒸发温度t0确定蒸发温度是指制冷剂在蒸发器中汽化温度。主要取决于被冷却对象温度要求、制冷剂与被冷却对象之间传热温差，而传热温差与所采取蒸发器形式及冷却方式相关。t0 =t-tt-冷媒温度；t-传热温差1）空气为冷媒，传热温差取8122）水或盐水为冷媒，传热温差普通取48为减小食品干耗，冷库趋向于小传热温差。国外，多取57（6.5摄氏度-谢晶教授）。Chp3.3-制冷压缩机及设备选型计算第69页基本参数确定2、冷凝温度tk确定冷凝温度是指制冷剂在冷凝器中液化温度。它取决于制冷剂系统所处地当地气象、水文条件，制冷剂与环境冷却介质之间传热温差以及冷凝器形式。tk =t+tt-冷却介质温度；t-温差1）水冷式： t=（t1+t2）/2； t1、t2为冷却水进、出口温度。立式， t2=t1+（1.53）、卧式46、淋激式23；t30取下限； t20取上限。2）风冷式： t-进口空气干球温度，； t-冷凝温度与冷却空气平均温度之差，取815；3）蒸发式冷凝器：t-进口空气湿球温度； t-冷凝温度与夏季空气调整室外计算湿球温度之差，普通取510。蒸发式冷凝器中，光滑管或翅片管湿润表面水分蒸发引发换热约占全部换热80%，所以水分蒸发快慢直接与冷凝温度相关。一定风速下，水分蒸发速度取决于室外空气相对湿度。所以以湿球温度为基准（高湿地域不宜采取）。Chp3.3-制冷压缩机及设备选型计算第70页3、吸气温度t1进入制冷压缩机温度，它取决于回气过热度，受影响原因以下：1）蒸发器到压缩机之间管道过程，过热。管道长度、蒸发温度；2）制冷供液方式相关。氨泵供液系统，从冷分配设备至低压循环回气管为气液两相流体，不会产生过热；只有低压循环桶至压缩机吸入管上才产生过热。氨重力供液系统中，冷分配设备至气液分离器回气管内可能会出现过热。3）直接膨胀供液对管道过热要求。在氟里昂制冷系统中，大多数采取内平衡热力膨胀阀，膨胀阀靠回气过热度调整其流量。所以，要求回气管有适当过热度，普通应有5以上过热度。外平衡热力膨胀阀要求过热度可小些。a）氨制冷系统，过热温度以下a）氟利昂，热力膨胀阀,蒸发器出口气体过热度38;单级氟利昂,小于15,但不能太低;回热器循环时,过热度可到达3040Chp3.3-制冷压缩机及设备选型计算蒸发温度t050-5-10-15-20-25-28-30-35-40-45吸气温度t1101-4-7-10-13-16-18-19-22-25-28第71页4、排气温度t2排气温度取决于制冷剂蒸发压力冷凝压力吸入气体干度压缩机性能和压缩机运行工况改变.排气温度同压缩比(吸入压力与排出压力之比)成正比,同吸气温度过热度成正比。通常，氨压缩机排气温度应低于150，正常运行时，普通在100130之间。设计时，可依据冷凝压力和过热度，经过压焓图近似确定。5、过冷温度t4制冷剂液体在冷凝压力下冷却到低于冷凝温度温度，过冷温度。制冷剂液体在节流阀前经过过冷后，其单位质量制冷量有所增加。普通情况下，应比冷凝温度低35，也即过冷度为35。6、中间压力Pm和中间温度tm双级压缩制冷循环中间压力Pm和温度tm，对循环制冷系数和压缩机制冷量、消耗功率及结构有直接影响，所以，合理选择它们是双级压缩制冷循环一个主要问题。Chp3.3-制冷压缩机及设备选型计算第72页Chp3.3-制冷压缩机及设备选型计算第73页Chp3.3-制冷压缩机及设备选型计算第74页双级制冷压缩机选型（不明白）配组双级压缩机选型，关键是确定双级压缩机在设计工况下运行时中间温度tm。前面提到中间温度是理想条件下求得数值。应依据高低压级压缩机理论排气量之比，用图解法求出中间温度。然后再依据中间温度确定高、低Chp3.3-制冷压缩机及设备选型计算第75页3）按照下表求解。4）中间温度为纵坐标，理论输气量之比为横坐标，作如右图。5）依据最正确中间温度tm ，找到对应理论输气量之比。参考输气量分别选择高低压级压缩机。由实际选型，再重算中间温度。Chp3.3-制冷压缩机及设备选型计算第76页冷凝器选型1、立式水冷却冷凝器适合用于水源丰富、水质较差、水温较高地域。布置在机房外。（用水量大）2、卧式水冷却冷凝器适合用于水量充分、水温较低、水质很好地域。中小型氨和氟利昂系统中，室内3、淋浇式冷凝器空气湿球温度较低、水源不足或水质较差地域，室外通风良好地方4、蒸发式冷凝器（节能，用水量小）空气相对湿度较低和缺水地域。室外通风良好地方。5、空气冷却式冷凝器水源担心，小型氟利昂制冷系统。氨制冷系统中普通不采取。Chp3.3-制冷压缩机及设备选型计算第77页Chp3.3-制冷压缩机及设备选型计算第78页型式传热系数K（W/.）单位面积热负荷qF（W/）应用条件立式冷凝器700900350040001.冷却水温升23；2.传热温差46；3.单位面积冷却水量11.7m/（.h）;4.传热采取光钢管卧式8001100400050001.冷却水温46；2.传热温差46；3.单位面积冷却水量0.50.9m/（.h）；4.传热用光钢管；5.水流速0.81.5m/s淋水式600750300035001.进口湿球温度24；2.补充水量为循环水量10%12%；3.单位面积冷却水量0.81.0m/（.h）；4.光钢管蒸发式600800180025001.传热温差23；2.补充水量为循环水量5%10%；3.单位面积冷却水量0.120.16m/（.h）；4.光钢管；5.单位面积通风量300340m/（.h）氨制冷剂Chp3.3-制冷压缩机及设备选型计算第79页Chp3.3-制冷压缩机及设备选型计算序号型号1立式冷凝器11.7（费水）232卧式冷凝器0.50.9463淋激式冷凝器0.81.0-4蒸发式冷凝器0.150.20（节水、节能）-第80页Chp3.3-制冷压缩机及设备选型计算第81页Chp3.3-制冷压缩机及设备选型计算冷凝温度进风温度进出风温差迎面风速m/S出口过冷度5035102323第82页二、冷却设备计算3、冷风机选型翅片式氨冷风机传热系数K值氟吊顶式冷风机在考评工况下传热系数K值Chp3.3-制冷压缩机及设备选型计算蒸发温度最小流通界面上空气流速（m/S）K值-403511.6-203512.8冷剂冷藏间冻藏间冻结间R12（R134a）222016R22、R502252218第83页Chp3.3-制冷压缩机及设备选型计算4、搁架排管选型氨搁架式排管传热系数K值三、辅助设施选型空气状态自然对流风速1.5m/S风速2.0m/S传热系数K17.52123.3第84页3.4 机房设计机房是冷库心脏，是设置、操作及运行冷库制冷设备或空调制冷设备场所。一、普通要求（国外倾向于分散，而非集中）1、机房宜为独立建筑，并布置在制冷负荷中心附近，靠近冷负荷最大冷间，但不宜紧靠库区主要交通干道。2、机房宜在夏季主导风向下风向（考虑泄漏可能造成危害）。但应在锅炉房、煤场等易发烟、灰尘大等场所上风向；同时，机房还应在冷却塔上风向，间距大于25m。3、机房四邻不宜靠近人员密集场所（如宿舍、幼稚园、食堂、俱乐部等），氨管道也不得经过上述房间，以免在发生重大事故时造成人身伤亡。4、机房面积主要考虑机器、设备布置及操作所需确定，普通可按冷库生产性建筑面积5%左右考虑。5、机房高度要求考虑到压缩机检修时起吊设备和抽出活塞连杆方便等原因，并应兼顾通风采光要求。大中型冷库机房（跨度13m）净高可取6.57m，中小型机房（跨度9m）净高可取55.5m。旧房改造或小型机组，也不应低于4m。务必有良好自然通风条件和天然采光条件。第85页3.4 机房设计机房是冷库心脏，是设置、操作及运行冷库制冷设备或空调制冷设备场所。一、普通要求（国外倾向于分散，而非集中）6、为确保操作人员安全和方便，机房内通道不宜超出12m；大机房要超出12m时，需设两个以上互不临近、直通向室外出入口，门洞宽度大于1.5m。其中一个门洞宽度应能确保进入最大设备。7、全部门窗均应设计成朝外开启，并应采取平开门，禁用侧拉门，方便出现紧急情况是人员避险逃脱。氨压缩机机房门不许直接通向生产性车间。机房必须有良好自然采光，其窗孔投光面积大于地板面积1/71/6，在酷热季节里应采取遮阳办法，防止阳光经常直射。8、为预防油浸，便于清洗，机房地面、墙裙和机器机座等表面普通应为先浇水磨石面层。油泵、液泵、低压集油器等设备基座四面，应设排水浅明沟。9、依据建筑设计防火规范，氨压缩机机房属于乙类危险性生产建筑，应按二级耐火等级建筑物进行设计。第86页3.4 库房设计库房，对食品进行冷加工和储备房间，主要由冷却间、冻结间、冷却物冷藏间冻结物冷藏间等组成。库房设计重点，是冷却设备布置和气流组织问题。一、冷却间设计 果蔬，要快速冷却，又不能产生冻害；水产品普通有碎冰降温至05，无需冷却；一）、肉类冷却间设计1、普通标准目标：快速排除肉体表面水分及内部热量，降低肉体深层温度和酶活性，延长肉保鲜时间，有利于肉体水分保持，确保肉安全卫生。1）肉类冷却大多数采取空气冷却方式，空气吸收肉体热量再传至蒸发器。冷却设备采取冷风机，使空气在室内强制循环，以加速冷却过程；2）屠宰后，肉胴体温度普通为3537，为了抑制微生物活动，必须将其冷却，普通冷却间温度采取0-2，肉在冷却间内能在20h左右时间内冷却至04。第87页3.4 库房设计一）、肉类冷却间设计冷却间内布置要求：a）肉胴体之间要有35间距，不能贴紧，方便使肉体收到良好吹风，散热快，空气速度保持适当、均匀；b）最大程度地利用冷却间有效容积；c）在肉最厚部位，大腿处附近要适当提升空气运动速度；d）尽可能使每一片肉在同一时间内到达同一温度；e）确保肉在冷却过程中质量。冷却终了，在大腿肌肉深处温度如到达04，既到达了冷却质量要求。两阶段冷却法：丹麦和欧洲国家提出，干耗降低40%50%，肉质好，表观好第一阶段：-10-15冷却间，空气速度1.53m/S ，经过24h后，肉表面温度为-2左右，内部温度1825；第二阶段：用普通冷却方法，或放在冷却物冷藏间内，即将肉体放在0-2下冷却1016h，肉体内部温度达36，即完成冷却。冷却设备：一个-连续输送吊轨冷却间，到普通冷间；第二种，同一冷间，前后两阶段所用风速和温度不一样。第88页3.4 库房设计一）、肉类冷却间设计2、冷却设备布置（1）第一个，风管吹风，如图3-30.落地式冷风机，在其上装配风管。第二种，吊顶冷风机、挡风板配风，在一端吸风，从另一端吹出，使空气沿着墙面和地面流动。如图3-31。第三种，开孔挡风板配风，设置吊顶冷风机，冷风从孔口吹出。这种配风方式能够得到均匀风速。后两种冷风机吊顶，不占用库房面积。第89页3.4 库房设计2、肉类冷却设备布置（2）如图，风管配风冷却间，冷风机设在库房一端长向，风在长向循环，射程不宜大于20m。常设计成长1218m、宽6m、高4.55m，面积72108，每间可容纳1520t猪白条。室内装设65X12mm扁钢制吊轨时，每米吊轨间距为7085，采取自动传动吊钩吊轨，其间距为95100。其中水盘架空在地坪上，不可直接在地面上，以利于排水和检修；轨道不宜超出5条。第90页3.4 库房设计3、肉类冷却间气流组织冷却间内空气循环次数普通为5060次/h，风速为0.51.5m/s。有些资料认为维持库内风速0.75m/s很好。大风速会增加干耗。据测定，相投温度条件下，白条肉后腿间风速从1.9m/s增大到3m/s，会引发附加重量损耗25%。二）、果蔬和蛋类冷却间设计1、普通标准a）冷却设备含有灵活调整库内温度、湿度能力；b）确保库内不一样位置上货堆各部分风速、温度和湿度均匀。普通最大温差小于0.5，湿度差4%；c）能够调整空气成份；d）果蔬冷却条件视果蔬品种不一样而异，普通要求在24h内将果蔬温度从室外温度降至4左右，设计室温普通在0，空气相对湿度保持在90%左右，空气流速采取0.51.5m/s。冷却间，普通采取交叉堆垛方法，以确保冷空气流通，加速果蔬冷却。第91页3.4 库房设计二）、果蔬和蛋类冷却间设计3、气流组织冷却间冷风机可按1.163kW耗冷量，配0.60.7m/h风量。冷却间内空气循环次数普通为5060次/h，空气流速12m/s。加大风量能加紧冷却速度，但干耗会对应增加，同时，因为翅片管间风速增加，对应地增加了空气阻力，也就增加了电耗。所以，过分地增加冷却间风速是不经济。第92页3.4 库房设计二、冻结间设计冻结间温度普通控制在-23，肉类冻结质量除本身在冻结前新鲜度外，还与冻结时间长短有很大关系。一）普通标准1、冻结间装置应力争简单，使用方便。普通有吊轨式、搁架式等；2、低温下要求冻结速度快吊轨式，冷风机，风速13m/h，冷却后肉类经过10h，肉内部温度降至-15（多是要求-18）；一次冻结肉类，1620h。采取箱装、盘装冷冻食品冻结间，冷却设备采取搁架式排管（可设置鼓风机，加速冻结）。空气流速为13m/h，相对湿度控制在90%以上。3、同一批食品整个表面上温度分布力争均匀。合理气流组织设计，才能在确保食品质量同时，缩短冻结时间。4、宜采取机械传送和操作自动化。第93页3.4 库房设计冻结间设备：强烈吹风式冷风机，搁架式排管。强烈吹风式冷风机，气流三种方式：纵向吹风、横向吹风和吊顶式吹风；搁架式排管，食品装盘或箱，直接冻结。劳动强度大，小库采