冷库设计讲义

1、 冷库制冷工艺设计讲义 PAGE 13第一章概述1.1冷库在食品冷藏链中的地位和作用1.1.1食品冷藏链冷链的定义： 在食品从原料供给、生产、冷加工、冷藏、运输、流通直至消耗的过程中保证各式各样易腐败食品的品质和质量的技术手段和技术过程的综合。冷链的系统构造和组成冷藏库，如生产性冷库、分布式冷库、中转冷库等商业、餐饮业所用的制冷装置以及家用冰箱等铁路冷藏车、冷藏汽车、冷藏船和冷藏集装箱等各式各样不直接参与食品冷加工和食品运输的关心装置、构造与设备对于冷却和冻结的肉、肉制品、黄油、奶酪和听装食品，可以承受冷链:生产性冷库PR铁路冷藏运输RRT安排性冷库DR汽车冷藏运输DRT商业制冷装置CR对于肉

2、类、黄油、奶酪和其它需要特别处理的食品出口贸易 ，可以承受冷链:生产性冷库铁路冷藏运输消费者，或者生产性冷库铁路冷藏运输中转性冷库海洋冷藏运输消费者或：海洋冷藏运输中转性冷库铁路冷藏运输安排性冷库汽车冷藏运输商业冷藏装置对于冷却和冻结鱼及海鲜产品的冷链:捕渔船冷藏母船海洋冷藏运输中转性冷库铁路冷藏运输安排性冷库汽车冷藏运输商业冷藏装置对于水果、蔬菜、蛋类的冷链:生产供给商收集性冷库铁路冷藏运输安排性冷库汽车冷藏运输商业冷藏装置蔬菜和水果承受内陆河流冷藏运输的冷链:内陆河流冷藏运输中转性冷库汽车冷藏运输安排性冷库汽车冷藏运输商业冷藏装置对于牛奶和乳制品，承受以下冷链:收集性冷库铁路或汽车冷藏运输

3、生产性冷库汽车冷藏运输商业冷藏装置冷链作用的原理影响冷链构造作用的一些条件：1 冷加工、冷藏和运输的条件统一；2 静止冷库和冷藏运输的容量要合理相对应；3 食品从生产到消费之间的运输打算应合理；4 适当观看各环节中对易腐败食品的最终各项指标；5 冷链各环节各自的吞吐量与企业生产力量相对应；6 食品从生产到消费过程的运输率和费用的最优化。冷链的特征与参数：1 运行的连续性 反映冷链各环节容量平衡。2 冷藏条件的连续性和稳定性 反映冷链各环节的全部商品都处于最正确冷藏条件。3 冷库或其它冷藏装置的冷藏空间的堆放密度 考虑食品的几何外形、允许堆放高度和堆放方式。4 本钱指标要求 考虑易腐败食品的各项

4、本钱。5 冷藏的最终时间 打算冷链各环节冷加工时间。1.1.2 国内冷库进呈现状 ：1955 年,建筑第一座冷库,总容量 4 万 t；1978 年，建筑第一座气调库；全国现有冷冻冷藏力量已达 500 多万 t。大、中型冷藏库以多层建筑为主，小型冷藏库均为单层建筑。土建工程模式占主导地位，局部中小型冷库，特别是小型冷库倾向承受装配式的，其优点是施工周期短，安装调试便利。国内冷库存在的问题：1设备技术落后,治理粗放。2局部冷库设计不尽标准,存在诸多安全隐患。3制冷方式落后。多以氨为制冷剂的集中式制冷系统。4冷却设备能耗大。5主要承受水冷式冷凝器。6冷库的隔热材料多承受软木、稻壳、聚苯乙烯等。7自控

5、水平落后。8除霜周期和除霜时间有很大的任凭性。9制冷系统修理措施不当。冷库的分类与组成冷库的分类土建冷库：主体一般为钢筋混凝土构造或砖混构造，用充填的稻壳等隔热，它的施工时间长。 装配性冷库：承受在工厂成套预制的彩钢-聚氨酯或聚苯乙烯 -彩钢的夹心保温板现场拼装而成。生产性冷库：建在食品原材料产地，用于原材料和成品的冷却、冻结和储存， 食品加工企业的组成局部。安排性冷库：建在消费中心区以保证当地人们的正常食品供给，批发贸易系统的组成局部。港口冷库：用于储存由海洋冷藏船运输来的食品，并由交通工具转运到其它地方，或者相反。中转性冷库：用于食品从一种运输工具转载到另一种运输工具的间歇期中的短期储存。

6、综合性冷库：同时具有多种功能，大城市里的生产性冷库和港口冷库同时也可作安排性冷库使用。气调库：具有空气成分可把握的库房如提高 CO2 的浓度，成为了水果、蔬菜基地和食品基地等的组成局部。高温冷库：-2以上主要用于冷却物的冷藏，低温冷库：-15以下主要用于冻结物的冷藏。冷库的组成主库包括冷却间、冻结间、冷却物冷藏、冻结物冷藏间、冰库以及穿堂、月台和楼电梯等。冷却间 冷却畜肉类或果品蔬菜等。冻结间 冻结畜肉类等。制冰间和冰库 库温4-10 。原料暂存间 用于贮藏季节性大量到货的商品，或者生产加工中的原料和半成品等。解冻间 对冻结物原料进展加热，使其温度升至 0-2，以便于分割加工。包装选择整理间

7、食品加工和包装一般需要在 615室温的车间内进展。冷却物冷藏间 库温范围为-520。冻结物冷藏间 库温范围为-18-35。肉类：-18-25；水产品：-20-30；冰淇淋：-23-30；某些特别出水产品：-40以下。穿堂 冷库货物进出的通道。月台 火车、汽车等装卸货物的台架。楼梯、电梯间 作为货物运输和人员上下用。附属建筑包括制冷机房、变配电间、电控间、制冰间、包装选择整理间、循环水池等。制冷机房 设有制冷压缩机和机组等。电控室和变、配电间 设有制冷压缩机和关心动力设备电气起动把握柜， 制冷系统的操作把握柜，并可配以模拟图或数据采集系统，以及主、辅机运行操作流程和安全报警系统。其他关心设施 充

8、电间、发电机房、锅炉房、氨库(存放制冷剂用)、化验室、办公室等。冷库的容量确定1.3.1冷却间、冻结间的生产力量计算设有吊轨的冷加工间的生产力量：G l g n/1000式中：G冷却间、冻结间冷加工力量，td；l吊轨有效总长度，m；g吊轨单位长度的净载质量，kgm； n每天冷却或冻结的周转次数。设有排管搁架的冷加工间的生产力量：n A g nG 式中：G冷却、冻结间冷加工a能 1力000，t/d；n搁架利用系数；A搁架各层水平面积之和， m2 ； a每件冻结食品容器所占面积， m2 ； g每件食品净质量，kg；n每天冷却或冻结的周转次数。3小车装载式的冷加工间的生产力量：a g nG 1000

9、式中： G冷却、冻结间冷加工力量，t/d；a冷间可容纳小车的数量；g每辆小车可装载食品的净质量，kg； n每天冷却或冻结的周转次数。1.3.2冷库冷藏容量计算冷库计算吨位 ： (V )G 1000式中G冷库计算吨位，t；V冷藏间、贮冰间的公称体积，m3；食品的计算密度，kgm3；冷藏间、贮冰间的体积利用系数。按实际堆货体积计算冷库实际吨位： (V )G 1000式中G冷库计算吨位，t；V冷藏间、贮冰间的实际堆货体积，m3；食品的计算密度，kgm3；按货架存放托盘数计算冷库实际吨位 ： ( a n g )G 1000式中：G冷库实际吨位，t；a每层货架的托盘数； n货架层数；g每托盘食品的净质量

10、，kg。制冷工艺设计的一般流程一、制冷系统的定义其次章制冷系统方案设计制冷系统的分类广义上来说：制冷系统包括制冷循环系统、冷却水循环系统、润滑油循环系统、载冷剂循环系统如：空调冷冻水，其中制冷循环最为简单和重要，通常制冷系统亦即制冷剂循环系统。在冷藏库制冷系统中，制冷循环的四个过程只有蒸发过程是在库内完成，膨胀过程大多数状况在机房或设备间内完成，压缩和冷凝过程则在机房内完成。设备间因建筑设计处理时将机房及设备间布置在库房绝热建筑以外，从这些状况动身，冷藏库制冷系统分为库房和机房系统来阐述，而冲霜热氨管路则单独介绍。二、机房系统和库房系统的划分机房系统：氨液分别器或低压循环桶后的吸气管道算起，包

11、括压缩机、中冷器、油分、冷凝器、贮液器、总调整站、节流阀及其间的全部管道。库房系统：从节流阀后算起，包括库房氨液分别器、低压循环桶、氨泵、液体分调、冷却设备、汽体分调、机房氨液分别器及其间的全部管道。不易划分的空分、集油器、排液桶列入机房系统。制冷系统的特点一、机房系统机房系统在整个制冷系统中的作用，是通过制冷压缩机把库房系统吸回的低压制冷剂蒸汽压缩为高压蒸汽，排入油分别器他离去除蒸汽所夹带的润滑油之 后，进入冷凝器双级压缩后，低压级制冷压缩机排汽先经中间冷却器冷却，再被高压级制冷压缩机吸入，压缩到冷凝压力，再经油分别器分别润滑油，然后进入冷凝器，将高压高温的制冷剂蒸汽冷凝为高压常温的液体，泄

12、入高压贮液器， 然后再经过节流阀送入库房系统，使制冷循环得以进展 。为了便于说明，把机房系统分为吸入管段，排汽管段和高压液体管段三个局部。制冷压缩机的吸入管段单独压缩机的吸入管段此时吸入管与压缩机的连接方案是比较简洁的2)多个蒸发系统的单级压缩机的吸入管段双级压缩机的吸入管段从每个蒸发系统引出来的吸入管和与其对应的低压级压缩机或单机双级压缩机的低压级连接即可 .2、压缩机的排气管路压缩机排气口至冷凝器汽体入口管段由于 TK 是由其冷却介质和冷却方式而定，因而只有一个，亦即可用一个总排气总管排气管上需装油分，(干式、洗涤式)安装位置:单级：冷凝器前 双级：高级压缩机排气管后，如图：25单级压缩机

13、的排气管段对不设油分别器的氟压机，当排气管上升在 2.5m 以上时，设存油弯，假设排气管相当长时，每隔 10m 设中间存油弯。双级压缩机的排汽管段氨系统多承受一次节流完全中间冷却的制冷循环，并且多用立式中间冷却器如图 2-8 所示单级双级压缩机和配组双级压缩机连接留意事项注：加装反向运转装置：作用： 冷凝器检修时，抽空 中冷器检修时，排完液抽空 倒循环融霜，热氨进入蒸发器当作冷凝器用方法：两根管加两个截止阀在压缩机的吸气管和排气管上应装截止阀机头操作阀除外以便在检修机器时能与系统切断在排气管上装上止回阀，使排气保持单向畅通，以防止压缩机停机时， 制冷剂蒸汽逆流，分散于车头，不利重启，假设洗涤式

14、油分，其装在油分前， 干式油分，可在油分的前或后;压缩机吸排气管与总管的连接空分连接留意事项：供液管的来液 ：高压贮液器或总调整站从冷凝器和贮液器的空气管会为一集管，连接到空气分别器。一制冷系统只须一个空分，两者的放空气管均装有截止阀回汽管减压管具减压、抽气的作用，其接到 T0 较低、负荷稳定的总回汽管上，如在蒸发器与低压循环桶间的回汽管上，不行接在吸入管上，以免液击放空气管用橡皮管接在水桶中温度随混合气氨气和空气中氨气比例的削减而降低，由于氨气多，冷凝时温度接近冷凝温度 TK较高当温度显著降低时，应放空气，放完后，含氨气的混合气体补充进来，温度上升，此时即停顿放空气卧式空气分别器：工作原理及

15、连接留意事项来自高压贮液桶并经节流降压后的氨夜，进入第一根和第三根钢管中，通过管壁吸取混合气体的热量而汽化，汽化后的氨汽经第三根钢管上的出气管被压缩机吸走。由于进入第一根和第三根管中氨液汽化的结果，使进入分别器的混合气体在第四根和其次根钢管内受到冷却，其中的氨汽冷凝为液体并进入第四根管的底部，分别出的空气通过其次根管上的放空气阀缓慢地排出。从器内放空气时，是将它排至另设的盛水容器中，以便从盛水容器中生成气泡的外形来推断放出空气是否还含有氨。安装此种空气分别器时，应使后半部稍低于前半部，使分散的氨夜能沉积在第四根钢管的后半部。当放空气完毕后，翻开旁通管上的节流阀，使冷凝的氨夜节流降压气化，并向第

16、三根钢管上的出气管由压缩机吸走。卧式冷凝器与高压贮液器的连接卧式冷凝器可布置在贮液器的上方，多台并联时，如图为使冷凝器排液顺畅，冷凝器出液管的截止阀应低于出液口至少 300 ， 使阀的上方有一段流程，能抑制阀门及弯头的阻力卧式冷凝器必需排液顺畅，假设冷凝器内积存氨液，将使冷凝面积削减，蒸发式冷凝器与贮液器的连接特点:氨通过盘管时有较大的压力损失淋水通风条件的变化，如损坏冷凝力量冷凝负荷小，压力损失小H 应大于冷凝器在冷凝效率最高，即 NH3 流量最大时的压力损失 H12001500 用液柱抑制压损用通过式贮液器时，装 U 型液封在排液立管和水平集管间排液出口与出液把握阀之距大于 300 与壳管

17、式并联使用时，壳管式的阻力约为零，蒸发器排液口比壳管式排液口高1500 用均压管联通蒸发式冷凝器的进口和贮液器的顶部冷凝器与贮液器的连接留意事项：贮液器应低于冷凝器，阀门、弯头应尽量少水平管要有肯定的坡度，其向贮液器倾斜 0.2冷凝器与贮液器直通式之间连接均压管，无论是何种冷凝器，平衡管应能与各个并联的冷凝器及贮液器相通因冷凝器和贮液器中会积集空气，所以要在两者上连接放空气管。因空气比 NH3 重，所以空气积聚在 NH3 液上，NH3 在下图 218放油管伸入容器底部的油包中多台贮液器并联，应在底部装连通管和截止阀，正常运行时，翻开截止阀，使每台贮液器相通，液体平衡当油分是洗涤式、填料式油分，

18、没有运动部件，氨气进出管上不装阀门，离心式油分可承受浮球的起落向集油器或压缩机排油，有运动部件，运动部件易损坏，全部接收应安装截止阀，以便检修从高压贮液器出来的高压制冷剂液体，一般先接至高压液体调整总站，也有经过再冷却器再接至高压液体调整总站再依据所承受的制冷系统不同，分别接到中间冷却器、直接供液的节流阀、重力供液的液体分别器进液节流阀或液泵强制循环供液的低压循环贮液桶进液节流阀，进入低压冷却系统制冷循环的低压局部。集油器的连接1)作用：用以收集凹凸压容器的油、回收 NH3，并使油在低压放出由于油分未能百分百地分别油，且直接在油分放油，压力高， 危急，所以油分再接到集油器因设备和管道中有油，所

19、以全部有可能积油的容器均应有放油接头及阀门，因氨、油的比重不同，放油接头在容器底部连接方式进油管：在一般状况下，高、低压容器宜分开，如两个集油器尤在大系统减压管：如空分一样，其接到 T0 较低、负荷稳定的总回汽管上，如在蒸发器与低压循环桶间的回汽管上，不行接在吸入管上，以免液击集油器的高度： 高中压容器的 P回汽压力，油可借压差流入，但低压容器 500300 底座上并将集油器置于温度较高处不包隔热层放油时，将集油器与系统切断，使其压力上升，到大气压力时，再放油排液桶的连接1)作用： 排液桶主要用于重力供液系统，容纳融霜的氨液、机房的总氨液分别器分别的氨液，及中冷器液位过高排出的氨夜氨泵供液可以

20、不设排液桶，由低压循环桶代替，但假设低压循环桶的有效容积不够，或融霜排液较频，这样对蒸发压力的稳定和降温速度有不良影响，才考虑桩排液桶一般以供压贮液桶作排液桶包隔热层所排的液如蒸发器、中冷器、氨液分别器分别出的液，较低温2.2.2库房系统1、库房的热交换方式对流换热接触传热强制对流适用于：冻结间、大风速冷藏间、微风速自然对流排管贮冰间食品冷却设备之间，是热传导的换热方式其 K 值比上述对流换热的大3混合换热4液化气体式冻结装置5)液态氮或液态氟利昂喷淋或浸滞，2、制冷装置的供液方式1手动膨胀直接供液方式 高压桶节流阀蒸发器压缩机 优点：设备简洁 缺点：供液调整困难2热力膨胀阀直接供液系统目前热

21、力膨胀阀直接供液系统，主要适用于氟利昂制冷系统，一个热力膨胀阀只宜用于单一通路的蒸发盘管供液。如图 221 所示：热力膨胀阀直接供液系统设计特点多用于氟利昂系统1 个热力膨胀阀向单一通道的蒸发盘管供液为实现自动化，在膨胀阀前装电磁阀，停机时自动切断供液可不设气液分别器，但压缩机吸入总管高于蒸发盘管最高处 200 300 ，以免突然停机，蒸发器内液体吸气管，一旦开机，产生液击重力供液系统氨液分别器要把握肯定的液面，与冷却设备保持肯定的高度差，利用净液柱向库房冷却设备供液，此净液柱 H1r1H2r2应足以抑制系统的摩擦和局部阻力。1 系统的工作液汽高压贮液桶浮球阀氨液分别器蒸发器氨液分别器的设置手

22、动节流阀闪发气体 压缩机多层冷库，应每层有其氨液分别器，且冷风机与排管的氨分应分开设置， 不同蒸发温度分而设之除小冷库冻结冷藏合并在多层冷库中，氨液分别器在其所供液的楼层的上一层，但液柱压力对T0 有影响对承受冷风机的系统和制冰系统，负荷波动较大，宜承受满液式供液系统优缺点优： 保证液面供液均匀 回汽经分别液滴，压缩机的运行工况得以改善缺： 保证静液柱较难静液柱小供液缺乏。静液柱大蒸发压力蒸发温度 需液面把握装置如浮球阀等增加投资 单层冷库假设承受重力供液，氨液分别器的放置需在机房顶部设一氨液分别器间，增加投资 由于液体流速慢，蒸发器和管道易积油设计重点高差H 要适宜，H 必需在抑制总阻力之后

23、，剩余压差对蒸发温度的影响不超过 1假设几个库房同用一氨液分别器，必需设液、气分调站一冷间应设一根供液管和回汽管。假设一冷间冷却设备多或设备形式多如：冷风机和排管或墙、顶排管则应分开供液，以使供液均匀。氨液分别器的数量分层而设，不同 T0 分设，冷风机与排管应分设，以及库间的间数等，与氨分中心的作用半径30m向冷间供液必需下进上出供液均匀从分调到冷却设备，液管不准有 汽囊 ，汽管不准有 液囊、油囊 ，防止阻 塞氨泵供液系统工作过程以数倍蒸发器流量高压贮液器节流阀低压循环桶氨泵蒸发器 压缩机混合体氨泵系统的主要优点与重力供液系统比a蒸发排管内外表能充分润湿，使蒸发排管发挥更大的制冷效能b。较高流

24、速的氨液能冲刷管内外表的润滑油油膜，提高传热，且油带至低压循环桶中集中排放，即便利，又安全c回汽过热度小，提高压缩机的效率，制冷系数d系统简化，以低循代替重力供液的氨液分别器和融霜排液桶等关心设备e便于监视，操作和修理，有利安全运行供液膨胀阀，液分把握装置，放油装置等均在机房设备间内f便于实现自动化供液方式和特点i上进下出式 aT0 不受蒸发器本身的高度所形成的液柱静压的影响 b停顿供液后，管内存氨和油很快排出，有利融霜在融霜前不必先排液及没有 冷惰性 作用。 c对蒸发排管供液量安排的要求比较严格d要求有较大的氨液再循环倍率少用下进上出式a易与均匀供液，所以可承受带集管的多通路式蒸发器，简化分

25、液装置， 节约调整流量的阀门 b氨液再循环倍率和氨泵小些，低循容积小些，但充液量大，到达蒸发器容积的 60 c融霜、排液、放油较麻烦d液柱静压对蒸发温度有影响e具有肯定的 冷惰性 ，但一般均在允许的波动幅差以内，反而对维持库的相对稳定反而有利，可以削减库温自控的动作频率，即使高温库，未觉察影响食品质量的例子多用设计要点a低压循环桶内正常液面与泵的相对高度 H 要适宜氨液靠 H 的静压来抑制阻力流入泵体，假设泵吸入口的压力低于氨液实际温度下的饱和压力，氨液即蒸发产生汽泡，破坏氨泵的正常工作，这种现象称 气蚀氨泵应保持液柱静压 净正吸入压头 即 NPSH，保证氨泵的入口有NPSH，那么设计的液柱静

26、压NPSHHLRZNPSH或1.3NPSH沿程局部合理选择氨液循环量再循环倍率氨泵供液系统中,供液总量以重量计对于蒸发总量之比打算其的依据：提高蒸发器的 K适宜的压力损耗在供液不均时，仍能保证蒸发器的每一通道有必需的供液量适宜的再循环倍率：稳定的状态，可选小些，如：下进上出上进下出稳定：冷藏间或承受排管波动：冻结间、冷风机设立分调站氨泵压头的选择是以满足阻力最大的冷却设备的供液为依据，对于 T0低或阻力较小的冷却设备，会引起 T0设立分调整站调整压力和流量，分调站型式见图 2-28 所示合理配管，布置科学i。选取适当管径，削减进液管流速，如书中表23 所示，同时尽量削减局部阻力ii氨泵入口过滤器尽量靠近氨泵，削减液体汽化iii为防止氨泵进液管的入口产生旋涡，将低循环桶上部的气体带近氨泵低压循环桶出液的三种方式如图 230 所示：vi为防气蚀设置抽气管v为氨泵能安全运行，还设： 氨泵压差把握器： 止回阀(出液管后) 旁通阀，其把握原理图如图 229 所示e：把握供液的每一通道压力，冷却设备的压力降相当饱和温度降 1f：氨泵出液管应依据 T0 不同包扎隔热层液泵溢流供液系统它是氨泵和重力相结合的供液方式。见图 2-31 所示热氨冲霜系统除霜的方法有人工扫霜、水冲霜、热氨冲霜、水冲