制冷技术课件 第12 章冷库设计基础

第12章冷库设计基础>1、冷库概述2、冷库制冷系统设计要点3、冷库制冷负荷计算冷库设计基础4、冷库制冷系统设计5、冷库安全运行与节能1、冷库的分类2、冷库的组成冷库概述12.1冷库概述食品的保鲜、贮存方法中冷藏技术是应用最为广泛的方法，同时，要求建立一个完善、高质量的食品冷链物流系统。在食品的低温贮藏中，贮藏温度高于0℃(通常为1~10℃)时称为冷藏，低于0℃(通常为-18℃以下)称为冷冻。食品冷链物流体系是指包含易腐食

品的冷却与冻结加工、贮藏、运输、分配、销售的各种冷藏工具和冷藏作业过程的总和。冷库除了主要用作贮藏食品外，花卉、药物或生物制品、中药材、高档家具和服装等商品，也都要求采用冷库进行低温贮藏，因而，冷库的广泛使用，冷藏链的不断发展和完善，是国家实现现代化的一个标志。当前，我国的冷冻冷藏能力已逾2400万吨,为适应市场经济的需求和人民日益增长的生活需求，加快冷藏业的发展已成为人们的共识和现实的选项。12.1.1冷库的分类分

类

方

式类

型按冷库建筑围护的结构形式土建式冷库、装配式冷库(组合式冷库)按冷库的库温范围和要求高温冷库(冷却物冷藏库)、低温冷库(冻结物冷藏库)、变温冷库按冷加工功能冷却库、冷却物冷藏库、冻结库、冻结物冷藏库、解冻库、制冰间、贮冰库、气调库按贮藏的商品畜肉类库、蛋品库、水产库、果蔬库、药物或生物制品库、冷饮品库、茶叶库和花卉库等按冷库的用途原料冷库、生产性冷库、分配性冷库、销售环节的商业用冷库(包括冷藏柜、制冷陈列柜)等12.1.2冷库的组成

土建式冷库多以库房为中心，加上生产设施和附属建筑，共同组成了一个低温条件下加工或保藏货物的建筑群。1、主库：冷却间；冻结间；制冰间和冷库；原料暂存间；解冻间；低温加工或包装间；冷却物冷藏间；冻结物冷藏间；穿堂；站台；门斗；楼梯、电梯间；理、配货间冷藏间建筑耐火等级最多允许层数冷藏间最大允许占地面积和防火分区最大允许建筑面积

单层、多层高层

冷藏间占地防火分区冷藏间占地防火分区一、二级不限7000350050002500三级31200400—冷藏间建筑的耐火等级、层数和面积㎡12.1.2冷库的组成2.生产设施生产工艺决定生产设施，属于制冷冷藏范围的生产设施，除上述的1～8项外，还有工艺冷却水、快速冷却和冷却去皮机等设施。3.附属建筑附属建筑主要有：制冷机房、电控室和变配电间、充电间、发电机房、锅炉房、氨库、化验室、办公及生活设施等。4.库址选择和总平面布置《冷库设计规范》(GB50072—2010)中对冷库的库址选择和总平面图布置的要求是：12.1.2冷库的组成1)库址应位于周围集中居住区夏季最大频率风向的下风侧。使用氨制冷剂的冷库，与其下风侧居住区的防护距离不宜小于300m,与其他方位居住区的防护距离不宜小于150m。2)库址周围应有良好的卫生条件，且必须避开和远离有害气体、灰沙、烟雾、粉尘及其他有污染源的地段。3)肉类、水产类等加工厂的冷库应布置在该加工厂洁净区内，并应在其污染区夏季最大频率风向的上风侧。4)在库区显著位置应设风向标。5)制冷机房或制冷机组应靠近用冷负荷最大的冷间布置，并应有良好的自然通风条件。6)变配电所应靠近制冷机房布置。7)两座一、二级耐火等级的库房贴邻布置时，贴邻布置的库房总长度不应大于150m,总占地面积不应大于1000m²。库房应设置环形消防车道。贴邻库房的外墙均应为防火墙，屋顶的耐火极限不应低于1.00h。8)库房与制冷机房、变配电所和控制室贴邻布置时，相邻侧的墙体，应至少有一面为防火墙，屋顶的耐火极限不应低于1.00h。1）食品贮藏的温湿度要求、贮藏期限及物理性质2）冷库的公称容积与库容量的计算3）冷却间和冻结间的冷加工能力计算4）气调贮藏5)冷库围护结构的隔汽、防潮及隔热6)冷库围护结构的热工计算冷库制冷系统设计要点食品贮藏的温湿度要求、贮藏期限及物理性质12.2.11、食品冷冻工艺食品冷冻工艺主要包括食品冷却、冻结、冷藏、解冻的方法，根据上述过程中食品发生的物理、化学和组织细胞学的变化，确定出应采用的最佳低温保存食品和加工食品的方法。食品可分新鲜食品和加工食品两大类。新鲜食品包括植物性食品(蔬菜、水果等农产品)、动物性食品(猪肉、牛肉、羊肉等畜产品、家禽肉、乳及乳制品、蛋及鱼贝类、虾、蟹、甲壳类等水产品)。食品贮藏的温湿度要求、贮藏期限及物理性质12.2.1(1)食品冷冻工艺1)食品的冷却：将食品的温度降低到指定的温度，但不低于食品汁液的冻结点。冷却的温度带通常是10℃以下，下限是-2~4℃。食品的冷却保存可延长其贮藏期，并能保持其新鲜状态。但由于在冷却温度下，细菌、霉菌等微生物仍能生长繁殖，故冷却的鱼、肉类等动物性食品只能做短期贮藏。2)食品的冻结：将食品的温度降低到冻结点以下，使食品中的大部分水分冻结成冰。冻结温度带国际上推荐为-18℃以下，冻结食品中，微生物的生命活动及酶的生化作用均受到抑制，水分活性下降，因此，冻结食品可做长期贮藏。食品贮藏的温湿度要求、贮藏期限及物理性质12.2.13)食品的冷藏：在维持食品冷却或冻结最终温度的条件下，将食品进行不同期限的低温贮藏。根据食品冷却或冻结最终温度的不同，冷藏又可分为冷却物冷藏和冻结物冷藏两种。冷却物冷藏温度一般在0℃以上，冻结物冷藏温度一般在-18℃以下。4)食品的解冻：将冻品中的冰结晶融化成水，恢复冻前的新鲜状态。解冻是冻结的逆过程。作为食品加工原料的冻结品，通常只需要升温至半解冻状态即可。食品解冻的方法有空气解冻法、水解冻法、水蒸气减压解冻法和电解冻法等，都有相应的装置。5)食品的真空冷冻干燥：一般是先将食品低温冻结，然后进行真空处理，去除食品中的水分使其干燥。常用工艺流程是：优选原料→冻干预处理(必要的物理或化学处理)→冷冻干燥(包括冻结、升华干燥和解吸干燥)→包装贮藏，由专门的食品干燥设备完成。食品贮藏的温湿度要求、贮藏期限及物理性质12.2.1(2)冰温冷藏和微冻冷藏冰温冷藏和微冻冷藏是近年来开发的在食品冻结点附近保存食品的新方法。1)冰温冷藏：将食品贮藏在0℃以下至各自冻结点的范围内，属于非冻结保存。冰温贮藏可延长食品贮藏期，但可利用的温度范围狭小，一般为-2～-0.5℃,故温度带的设定十分困难。2)微冻冷藏：主要是将水产品放在-3℃的空气或食盐水中保存的方法，由于在略低于冻结点以下的微冻温度下贮藏，鱼体内部分水分发生冻结，对微生物的抑制作用尤为显著,使鱼体能在较长时间内保持其新鲜度而不发生腐败变质，贮藏期比冰温冷藏法长1.5~2倍。3)速冻技术：速冻技术是指食品在-40～-35℃的环境中，于30min内快速通过-5～-1℃的最大冰结晶生成带，在40min内将食品95%以上的水分冻结成冰，即使食品中心温度达到-18℃以下。食品贮藏的温湿度要求、贮藏期限及物理性质12.2.12.食品贮藏的室温、湿度要求、贮藏期限及热物理性质(1)食品贮藏的室温、湿度要求、贮藏期限食品贮藏的室温、湿度要求、贮藏期限因不同的食品而异，因同一食品的不同形态、品质和包装而异。食品贮藏的室温和食品贮藏的湿度指的是贮藏环境空气的温、湿度，而贮藏期限则是符合食品保鲜期所要求的时间。食品贮藏的温湿度要求、贮藏期限及物理性质12.2.1食品名称室温/℃相对湿度(%)贮藏期限

猪肉新鲜(平均胴体(47%瘦肉)腹部(35%瘦肉)脊背部肥肉(100%肥肉)肩膀肉(67%瘦肉)冻猪肉0~10~10~10~10~1-2085~9085~9085858590~953~7天3~5天3~5天3~7天3

~

5

天4~8个月香肠散装烟熏0~1085851~7天1~3周

牛肉新鲜(平均)牛肝小牛肉(瘦)冻牛肉-2～-10-2～-1-2088~959085~9090～951

周5天3周6~12个月

禽类家禽(新鲜)鸡肉、鸭肉冷冻家禽-2~0-2~0-2095～10095~10090~951

~

3

周1~4周12个月

蛋类带壳蛋带壳蛋(冷却过)冷冻蛋-1.5~010～13-2080~9070~75—5~6个月2

~

3

周12个月以上食品贮藏的温湿度要求、贮藏期限及物理性质12.2.1(2)食品的热物理性质食品冷冻(冷却、冻结、冷藏、解冻)与食品的热物理性质密切相关。食品的热物理性质主要包括：食品的含水率、冻结点、比热容、比焓等参数，它们是计算冷负荷、确定冷冻或冻结时间，选择制冷设备的基础资料。1)食品的比热容。食品的温度在冻结点以上时，其比热容可按下式求出：

食品贮藏的温湿度要求、贮藏期限及物理性质12.2.1

食品贮藏的温湿度要求、贮藏期限及物理性质12.2.12)食品的比焓。食品的比焓是一个相对值，多取温度为-40℃时食品冻结状态的比焓值作为计算零点。食品的比焓一般按食品的冻结潜热、水分冻结率和比热容的数据计算得出，食品在冻结前和冻结后的比焓，可按下式近似计算。食品在初始冻结前的比焓计算公式为：食品贮藏的温湿度要求、贮藏期限及物理性质12.2.1食品在初始冻结点以下的比焓计算公式为食品中结合水，是指食品中与固形物结合的水分，在冻结过程中不会冻结，其含量与食品中的蛋白质含量有关，可按下式近似计算：食品贮藏的温湿度要求、贮藏期限及物理性质12.2.1(3)果蔬的呼吸热与蒸发作用1)果蔬的呼吸热。果蔬在采摘以后，仍然有呼吸作用，呼吸作用会释放出热量，称为呼吸热。呼吸热与果蔬的品种和贮藏温度有关，呼吸热的数值应是冷却负荷计算时的组成部分。可通过有关资料查出不同温度时部分果蔬的呼吸热，计算选用时，视果蔬的采摘时间分别取值。果蔬采摘后1~2天时，可取高值；时间长则取低值。2)果蔬的蒸发作用与蒸发系数。果蔬由于呼吸作用和环境条件(温度、湿度、风速、包装等因素)的影响，逐渐蒸发失水的现象称为蒸发作用。显然，在贮藏过程中，蒸发作用的强弱会直接影响到贮藏果蔬的品质和损耗(干耗)。贮藏果蔬的水分蒸发的途径有两个：一是果蔬自身的呼吸作用，但所带来的失水量不大；二是果蔬自身的水蒸气分压力大于所处环境的空气中水蒸气分压力，形成的压差使得果蔬的水分源源不断地蒸发，造成了果蔬大量失水。食品发生干耗时不仅重量损失，表面还会出现干燥现象，食品的品质也会下降。例如水果、蔬菜的干耗达到5%,就会失去新鲜饱满的外观而出现明显的凋萎现象。食品贮藏的温湿度要求、贮藏期限及物理性质12.2.13)食品冻结时间的计算。食品冷却或冻结过程结束时，在食品内部的最高温度点称为食品的热中心。食品冻结时间则是指从食品的冻结点温度，降温至所规定的食品热中心点的温度所需的时间。同一食品冻结时间与冻结方法和冻结装置相关。据日本资料介绍，按食品的形状、食品表面传热系数、食品的热导率等参数，可近似计算食品的冻结时间。食品的冻结点按-1℃计算，冻结终了热中心点的温度为-15℃,对不同形状食品的冻结时间可按下式计算：食品贮藏的温湿度要求、贮藏期限及物理性质12.2.1冷库的公称容积与库容量的计算12.2.21.设计规范的规定《冷库设计规范》(GB50072—2010)中对冷库的公称容积与库容量的计算做出了如下规定：1)冷库的设计规模应以冷藏间或冰库的公称容积为计算标准。公称容积应按冷藏间或冰库的室内净面积(不扣除柱、门斗和制冷设备所占面积)乘以房间净高确定。2)冷库或冰库的计算吨位可按下式计算冷库的公称容积与库容量的计算12.2.23)冷藏间容积利用系数不应小于下表的规定值。公称容积/m³体积利用系数η500～10000.401001～20000.502001～100000.55100001～150000.60>15000.624)贮藏块冰冰库的容积利用系数不应小于下表的规定值。冰库净高/m体积利用系数η≤4.200.404.21～5.000.505.01~6.000.60>6:000.65冷库的公称容积与库容量的计算12.2.22.库容量的计算1)按冷库计算吨位计算。冷库计算吨位按上式计算，式中的食品计算密度见下表食品类别密度/(kg/m³)食品类别密度/(kg/m³)冻肉400篓装、箱装鲜水果350冻分割肉650冰蛋700冻鱼470机制冰750篓装、箱装鲜蛋260其他按实际密度采用鲜蔬菜230

2)按实际堆货体积计算冷库实际吨位计算。3)按货架存放托盘数计算冷库实际吨位计算。冷却间和冻结间的冷加工能力计算12.2.3冷却间和冻结间的日生产能力即是冷却间和冻结间的冷加工能力，按加工方式与作业时间确定。1.吊挂式设有吊轨的冷却间和冻结间的冷加工能力可按下式计算：式中：Gd——设有吊轨的冷却间、冻结间每日冷加工能力(t);l——

冷间内吊轨的有效总长度

(m);g——吊轨单位长度净载货质量(kg/m);T——

冷间货物冷加工时间

(h)。冷却间和冻结间的冷加工能力计算12.2.32.搁架排管式来用搁架排管式冻结设备冻结间的冷加工能力可按式(12-13)计算：式中G₄——搁架排管式冻结间每日冷加工能力(t);N——搁架排管式冻结设备设计摆放冻结食品容器的件数；Gg——每件食品的净质量(kg);T——货物冷加工时间(h)。12.2.4气体贮藏气调贮藏是指在特定气体环境中的冷藏方法。气调贮藏目前主要用于果蔬的保鲜。1.气调贮藏的分类(1)按调节方法分类气调贮藏的特定气体环境应控制各种气体的含量，最普遍使用的是降氧和升高二氧化碳。(2)按不同气调设备分类塑料薄膜帐气调、硅窗气调、催化燃烧降氧气调、充氮降氧气调2.气调贮藏的气调设备催化燃烧降氧机、碳分子筛制氮机、中空纤维制氮机、二氧化碳脱除机、乙烯脱除机3.气调库的气密性气调库处于密封状态，因而气调库的气密性直接关系到它的保鲜效果。(1)气调库的气密性要求主要体现在采用气密性检测的标准方面，世界各国有所不同；(2)采用保证气调库气密性的措施保证气调库气密性。12.2.5冷库围护结构的隔汽、防潮及隔热1.冷库围护结构氨冷库围护结构的形式有土建式冷库和装配式冷库(组合式冷库)两大类。传统意义上的土建式冷库多为钢筋混凝土框架结构。随着钢结构在建筑工程中的广泛应用，围护结构采用钢结构形式的冷库因具有良好的隔汽、防潮及隔热构造、建设周期短、性价比高等诸多特点，将在土建式冷库中占有重要的地位。而装配式冷库则都是钢结构冷库。为了保证冷间的食品贮藏条件，冷库围护结构应具有符合要求的隔汽、防潮及隔热能力，因而，在具体的围护结构材料选择、构造做法方面较常规建筑有更加严格的要求和更为复杂的做法和施工规范。12.2.5冷库围护结构的隔汽、防潮及隔热2.冷库围护结构的隔汽、防潮及隔热(1)冷库围护结构的隔汽、防潮优良的冷库围护结构的隔汽、防潮构造是保证冷库正常节能运行、实现运转费用低廉的基础。冷库外部空气中水蒸气的分压力往往大于低温冷间内空气中水蒸气的分压力(在炎热的夏季则更为显著),在水蒸气分压力差的作用之下，水蒸气将通过围护结构向冷间迁移，隔热材料中一旦有相当的水蒸气量进入，并冷凝成水，进而由于低温结成冰，将会造成隔热材料的保冷性能丧失，甚至造成冷库围护结构的破坏。因而，设计并施工出优良的冷库围护结构的隔汽、防潮构造是建设冷库的一项十分重要的任务。(2)冷库围护结构的隔汽、防潮设计1)隔汽、防潮材料的选择。冷库围护结构常用的隔汽、防潮材料有沥青隔汽防潮材料和聚乙烯(PE)或聚氯乙烯(PVC)薄膜隔汽防潮材料两大类。2)围护结构蒸汽渗透的计算。目前围护结构蒸汽渗透的计算有两个假定：一是蒸汽渗透过程均以气态形式进行；二是蒸汽渗透过程均处于稳定状态。即在稳定条件下，通过围护结构的蒸汽渗透量与室内外的水蒸气分压力差成正比，与渗透过程中受到的渗透阻力成反比。12.2.5冷库围护结构的隔汽、防潮及隔热(3)冷库围护结构的隔热材料及选择冷库围护结构的隔热材料传统选择多为稻壳、软木板、膨胀珍珠岩和聚苯乙烯泡沫塑料等，现已获得广泛采用的材料有硬质聚氨酯泡沫塑料、聚乙烯发泡体、泡沫玻璃及挤压型聚苯乙烯泡沫塑料等。隔热材料应是不散发有毒或异味等对食品有污染的物质；难燃或不燃烧，且不易变质。(4)冷库地面防止冻胀的措施1)规范中规定：当冷库底层冷间设计温度低于0℃时，地面应采取防止冻胀的措施。当地面下为岩层或砂砾层，且地下水位较低时，可不做防止冻胀处理。2)冷库地面防止冻胀的措施。乙二醇循环系统、低压电加热法、架空地坪法、自然通风或机械通风12.2.5冷库围护结构的隔汽、防潮及隔热12.2.6冷库围护结构的热工计算1.《冷库设计规范》(GB50072—2010)的有关规定1)计算冷间围护结构热流量时，室外计算温度应采用夏季空气调节室外计算日平均温度。计算冷间围护结构最小总热阻时，室外计算相对湿度应采用最热月的平均相对湿度。2)计算内墙和楼面，围护结构外侧的计算温度应取其邻室的室温。当邻室为冷却间或冻结间时，应取该类冷间空库保温温度。空库保温温度，冷却间应按10℃计算，冻结间应按-10℃计算。3)冷间地面隔热层下设有加热装置时，其外测温度按1～2℃计算；若地面下部无加热装置或地面隔热层下为自然通风架空层时，其外侧的计算温度应采用夏季空气调节日平均温度。2.冷库围护结构总热阻R₀的确定方法(1)冷间外墙、屋面或顶棚的总热阻R₀、冷间外墙、屋面或顶棚的总热阻R₀,根据设计采用的室内外两侧温差查表选用。(2)冷间隔墙、楼面和地面的总热阻可查表选用。(3)冷间隔热材料热导率的修正λ=Ab式中A——材料在正常条件下测定的热导率[W/(m·℃)];b——热导率修正系数12.2.6冷库围护结构的热工计算3.冷库围护结构热流量的计算1)根据《冷库设计规范》(GB50072—2010)选用规定的冷间设计温度和相对湿度；2)确定库房围护结构外面表和内表面传热系数和热阻；3)冷库围护结构的总传热系数计算公式与供暖围护结构的传热系数计算公式相同。对于各层隔热材料的设计用热导率，一般讲正常条件下测定的热导率乘以大于1的修正系数；4)冷间围护结构热流量的计算12.2.6冷库围护结构的热工计算冷库的冷负荷应计算“冷却设备负荷”和“机械负荷”。前者是为了选择冷间的冷却设备；后者则是为了选择冷库的制冷设备。“冷却设备负荷”计算是对所有冷间逐间计算，分别将各个冷间的各项“计算热流量”(各个冷间的冷却设备负荷)汇总。“机械负荷”计算是分别将相同蒸发温度所属冷间的各项“计算热流量”乘以系数后汇总，即得出各个蒸发温度系统的“机械负荷”值。冷间的“计算热流量”由五种基本的热流量构成：冷间围护结构热流量；冷间内货物热流量；冷间通风换气热流量；冷间内电动机运转热流量；照明、开门和操作人员形成的冷间操作热流量。冷库负荷计算12.3冷库制冷负荷计算1.计算热流量(1)计算冷间围护结构的热流量；(2)计算冷间内货物热流量；1)冷间内货物热流量按下式计算（各符号意义见教材）：2)冷间的每日进货质量m：①冷却间或冻结间应按设计冷加工能力计算。②存放果蔬的冷却物冷藏间，不应大于该间计算吨位的10%。③存放鲜蛋的冷却物冷藏间，不应大于该间计算吨位的5%。④有从外库调入货物的冷库，其冻结物冷藏间宜按该间计算吨位的5%～15%计算。⑤无外库调入货物的冷库，其每间冻结物冷藏间一般宜按该库每日冻结质量计算；若该进货的热流量大于按该冷藏间吨位5%计算的进货热流量时，则可按④计算。⑥冻结质量大的水产冷库，其冻结物冷藏间的每日进货质量可按具体情况确定。3)确定货物包装材料或运载工具质量系数B；4)确定包装材料或运载材料的比热容c₁；5)确定包装材料或运载工具进入冷间时的温度：在本库包装的货物，其包装材料或运载工具温度的取值应按夏季空调调节日平均温度乘以生产旺月的温度修正系数；6)确定货物进入冷间时的温度：①未经冷却的鲜肉温度按39℃计算，一经冷却的鲜肉温度按4℃计算。②自外库调入的冻结货物按-15～-10℃计算。③无外库调人的冷库，进入冻结物冷藏间的货物温度按该冷库冻结间终止降温时或包冰衣后或包装后货物的温度计算，一般可取-15℃。④冰鲜鱼虾整理后的温度按15℃计算。⑤鲜鱼虾整理后进入冷加工间的温度，按整理鱼虾用水的水温计算。⑥鲜蛋、水果、蔬菜的进货温度，按当地食品进入冷间生产旺月的月平均温度计算。12.3冷库制冷负荷计算(3)冷间通风换气热流量12.3冷库制冷负荷计算(4)冷间内电动机运转热流量(5)冷间操作热流量12.3冷库制冷负荷计算2.冷间冷却设备负荷12.3冷库制冷负荷计算3.冷间机械负荷冷间机械负荷应分别根据不同蒸发温度按下式计算：4.各类冷间负荷的经验数据综合对众多已经建成的冷库实际数据归纳统计的结果，这些经验数据可供设计时参考，也可作为评价已建成冷库的参照指标12.3冷库制冷负荷计算1）制冷系统形式及其选择2）制冷压缩机及辅助设备的选择计算3）冷间冷却设备的选型4）冷库冷间冷却设备的除霜5)冷库制冷剂管道系统的设计冷库制冷机房设计及设备布置原则装配式冷库冷库制冷系统设计12.4.1制冷系统形式及其选择按制冷剂划分按冷却方式划分按供冷方式划分按制冷剂供液方式划分氨制冷系统直接冷却集中供冷直接膨胀供液制冷系统氟利昂制冷系统

分散供冷重力供液制冷系统新型制冷剂系统间接冷却

液泵供液制冷系统按制冷剂划分按冷却方式划分按供冷方式划分按制冷剂供液方式划分

氨制冷系统：常用，单位

制冷量大，制冷剂价低，易燃易爆，对人体有害大、中型氨制冷系统采用间接冷却，有载冷剂(盐水)循环系统和制冷剂(氨)循环系统

大、中型氨制冷系统均

采用集中供冷系统直接膨胀供液制冷系统：多用于氟利昂制冷系统和小型氨制冷系统氟利昂制冷系统：用于中、

小型冷库，受CFC工质禁用限制中、小型氨制冷系统，氟利昂制冷系统多采用直接冷却系统氟利昂制冷系统采用分散供冷系统重力供液制冷系统：用于氨制冷系统

液泵供液制冷系统：用于

大、中型氨制冷系统冷库制冷系统形式冷库制冷系统的选择12.4.2制冷压缩机及辅助设备的选择计算1.制冷压缩机的选择计算(1)制冷压缩机的选择依据制冷压缩机的选择依据是冷间机械负荷Q;压缩机的选择应结合压缩机的设计运行工况确定，根据压缩机的类型可有以下考虑：1)活塞式压缩机。影响活塞式压缩机设计运行工况的选择要素：蒸发温度、冷凝温度、过冷温度、吸气温度、二级压缩的中间、温度与中间压力。2)螺杆式制冷压缩机。螺杆式制冷压缩机的内容积比会随外界温度的变化而变化，我国规定有2.6、3.6和5.0三种内容积比的无级调节。(2)氨制冷压缩机的选择要求1)压缩机应根据对应各蒸发温度机械负荷的计算值分别选定，不另设置备用机。2)选用的活塞式氨压缩机，当冷凝压力与蒸发压力之比大于8时，应采用双级压缩；当冷凝压力与蒸发压力之比小于或等于8时，应采用单级压缩。3)选配压缩机时，其制冷量宜大小搭配。4)制冷压缩机的系列不宜超过两种。若仅有两台机器时，应选用同一系列。5)应根据实际使用工况，对压缩机所需的驱动功率进行核算，并通过其制造厂选配适宜的驱动电动机。12.4.3冷库制冷负荷计算2.换热设备的选择计算(1)冷凝器的选择计算1)冷凝器的选型。水冷式、空气冷却式、水和空气联合冷却式2)确定冷凝器的传热系数K和热流密度q₁；采用水冷式冷凝器时，其冷凝温度不应超过39℃;采用蒸发式冷凝器时，其冷凝温度不应超过36℃。3)冷凝器的计算。①冷凝器的热负荷：②冷凝器的传热系数：按表中各种冷凝器的传热系数和热流密度的推荐值选取，或按厂家商品规定和参考投产后产生水垢和油污等的影响确定。③冷凝器的传热温差：采用对数平均温差。④冷凝器的传热面积A(m²):计算出的冷凝器的传热面积需选择大于或等于该值的标准冷凝器。⑤冷凝器的冷却水量或空气流量：按热平衡式计算或依据设备样本的数据选择。⑥冷凝器冷却水的阻力：立式冷凝器和淋水式冷凝器冷却水的流动依靠的是重力，无须计算冷却水的阻力。强制对流空气冷却式冷凝器和蒸发式冷凝器均由厂家将冷凝器、风机和水泵成套提供,因此也不计算冷却水的阻力。卧式壳管式冷凝器的冷却水水泵应在设计中选配，冷凝器冷却水的阻力通常可由厂家的样本获得。12.4.3冷库制冷负荷计算(2)蒸发器的选择计算1)蒸发器的选型。冷却液体载冷剂的蒸发器的选型有：水箱型、卧式壳管式、板式蒸发器、螺旋板式蒸发器、套管式蒸发器；2)确定蒸发器的传热系数K和热流密度q₁；3)蒸发器的计算。①蒸发器的制冷量：综合制冷工艺负荷、设备与管路的冷损耗和制冷量的裕度等因素确定。②蒸发器的传热系数：按各种蒸发器的传热系数和热流密度的推荐值选取，或按厂家产品规定和参考投产后产生水垢和油污等的影响确定。③蒸发器的传热温差：采用对数平均温差。④蒸发器的传热面积A(m²):计算出的蒸发器的传热面积需选择大于或等于该值的标准蒸发器。⑤蒸发器的载冷剂流量：按热平衡式计算或依据设备样本的数据确定。12.4.3冷库制冷负荷计算3.辅助设备的选择计算(1)中间冷却器的选择计算中间冷却器用于两级或多级压缩制冷系统，通过中间冷却器冷却低压级压缩机的排气，对进入蒸发器的制冷剂液体进行过冷，以提高压缩机的制冷量、减少节流损失，同时又对低压级压缩机的排气产生油分离作用。中间冷却器分为氨中间冷却器和氟利昂中间冷却器两种(2)油分离器的选择计算油分离器的常用结构有洗涤式、离心式、填料式及过滤式四种形式(3)贮液器的选择计算贮液器的作用是贮存、调节和补充制冷系统各部分设备的液体循环量，以适应制冷工况变化的需要；同时也起到液封的作用，防止高压气体流向系统的低压部分。贮液器多为卧式结构，氟利昂制冷装置也有采用立式结构的贮液器。在氨制冷系统中，可分为贮液器(高压)和低压贮液器，低压贮液器用于重力供液的氨制冷系统，贮存循环使用的低压液氨，同时也起到气液分离的作用；排液桶则是专供蒸发器融霜或检修排液之用12.4.3冷库制冷负荷计算(4)气液分离器的选择气液分离器分为机房用气液分离器和库房用气液分离器两种。机房用气液分离器与压缩机的总回风管路相连接，分离回气中的液滴，防止压缩机产生液击。库房用气液分离器，一般在氨重力供液系统中，设置在各个库房，分离出节流后的低压制冷剂中夹带的蒸气，以及来自各冷间分配设备回气中夹带的液滴，并借助其设置的高度(0.5～2.0m)向各冷间设备供液，其上设有供液机构——浮球阀或液位控制器配供液电磁阀、手动节流阀等。(5)制冷剂的净化设备1)空气分离器：用于分离并排除系统中的空气及其他不凝性气体。小型系统一般在冷凝器上部设置放空气阀，但会带来制冷剂的外排，造成制冷剂损失，甚至污染环境。故大、中型制冷装置均设置专门的放空气阀，如氨制冷系统中常用卧式四套管式空气分离器。2)制冷剂过滤干燥器：用于清除制冷剂液体或气体中的水分、机械杂质等。氨制冷系统一般只装过滤器，氟利昂系统则必须装过滤干燥器。气体过滤器一般装在压缩机的吸入口；液体过滤干燥器则装于节流阀、热气膨胀阀、浮球调节阀、供液电磁阀或液泵之前的液体管路上。(6)液泵的选择计算制冷系统的供液常用齿轮泵或离心式屏蔽泵，以立式屏蔽泵使用居多。液泵的体积流量应按下式计算12.4.3冷库制冷负荷计算1.冷间内冷却设备的选型冷间名称冷却设备的选型冷却间和冷却物冷藏间应采用空气冷却器冻结物冷藏间宜选用空气冷却器。当食品无良好的包装时，可采用顶排管、墙排管包装间宜采用空气冷却器食品冻结加工间选用合适的冻结设备2.冷间内冷却设备的设计计算冷间内冷却设备的传热面积应通过校核计算确定。(1)冷却设备的传热面积的计算(2)冷却设备传热系数的计算12.4.3冷库制冷负荷计算12.4.4冷库冷间冷却设备的除霜除霜：为了保证冷库冷间冷却设备的正常工作，具有良好的传热效果，必须定期将冷库冷间冷却设备(蒸发器)的表面霜层清除。除霜方法取决于蒸发器的形式和工作条件。光滑墙排管以扫霜为主，结合热氨融霜。1.空气冷却器的除霜方法空气冷却器的除霜方法主要有四种：热电除霜、热气(氮)除霜、反向循环除霜、水除霜2.热氨除霜系统的设计要求1)融霜用热氨管应连接在除油装置之后，以防止制冷压缩机润滑油进入系统。其起端应装设截止阀，以便不冲霜时关闭排气管。2)每个需要热氨冲霜的库房，必须设置单独的热氨阀和排液阀。3)热氨总管及热氨分配站应设有压力表，热氨融霜时，系统压力一般控制在0.6～0.8MPa。4)空气冷却器宜设人工指令自动除霜装置。3.水除霜系统的设计要求1)空气冷却器的冲霜水量按产品样本规定，冲霜淋水延续时间按每次15～20min计算，冲霜水宜回收利用。2)空气冷却器冲霜配水装置前的自由水头应满足冷风机要求，但进水压力不应小于49kPa。3)冲霜给水管应有坡度，坡向空气冷却器。管道上应设泄空装置并应有防结露措施。4)冷库冲霜水系统调节站宜集中设置，并应设置泄空装置。当环境温度低于0℃时，应采取防冻措施。有自控要求的冷间，冲霜水电动阀前后段应设泄空装置，并应采取防冻措施。5)速冻装置及对卫生有特殊要求冷间的冷风机冲霜水宜采用一次性用水。12.4.5冷库制冷剂管道系统的设计1.冷库制冷剂管道系统的设计资格冷库制冷剂管道系统属于《压力管道规范工业管道第1部分：总则》中规定的工业管道GC类，氨制冷剂管道系统中的氨气又属于《建筑设计防火规范》中规定的火灾危险性为乙类可燃气体，当设计压力p<4.0MPa时，氨制冷剂气体管道系统中公称直径大于或等于50mm的管道属于GC1级，管道系统的设计人员和单位都应遵循设计单位资格许可制度，取得设计许可证，并按批准的类别、级别从事设计。2.冷库制冷剂管道系统的设计冷库制冷剂管道系统属于压力管道，涉及管道的耐压强度、柔性和热补偿、材质、焊接、管道的组成件、管道的支吊架、管道的绝热与防腐、管道施工与验收等方面，应遵循国家有关的标准与规范。12.4.6冷库制冷机房设计及设备布置原则1.冷库制冷机房设计冷库制冷机房设计应符合下列要求：1)氨压缩机房宜单独设置，不应设置在地下或半地下；制冷机房应靠近用冷负荷最大的冷间，并应有良好的自然通风条件。变配电所应靠近制冷机房布置。2)氨压缩机房泄压设施的设置和防火要求，应按《建筑设计防火规范》(GB50016—2014)执行。3)制冷机房的净高，应根据设备情况和供暖通风的要求确定。4)制冷机房宜与辅助设备间和水泵间隔开，并应根据具体情况，在机房内设置值班室、维修间、贮藏室以及卫生间等生活设施。5)氨制冷机房和变配电所的门应采用平开门并向外开启。6)氨制冷机房应设置氨气浓度报警装置，当空气中氨气浓度达到0.01%或0.015%时，应自动发出警报信号，并应自动开启制冷机房内的事故排风机。氨气浓度传感器应安装在氨制冷机组及贮氨容器上方的机房顶板上。7)氨制冷机房应设控制室，控制室可位于机房一侧。氨制冷机组启动控制柜，冷凝器水泵及风机、机房排风机控制柜，氨气浓度报警装置，机房照明配电箱等，宜集中布置在控制室内。………………12.4.5冷库制冷剂管道系统的设计2.冷库制冷机房设备的布置原则制冷机房的设备布置和管道连接，应符合工艺流程，连接管道要短，并便于安装、操作与维修。(1)制冷机1)制冷机房内主要操作通道的宽度不应大于1.3m,压缩机凸出部位到其他设备或分配站之间的距离不应小于1.0m。两台压缩机凸出部位之间的距离不应小于1.0m,并留有检修的空间，制冷机与墙壁以及非主要通道之间的距离不小于0.8m。主要通道的宽度应为1.2m。2)制冷机的仪表均应设置在操作时便于观察的位置。(2)中间冷却器1)中间冷却器宜布置在室内，并靠近高压级和低压级压缩机。2)中间冷却器必须装有超高液位报警装置、液位指示器、安全阀、压力表。(3)冷凝器1)立式冷凝器一般均安装在室外，其距外墙的距离不宜超过5m,冷凝器的水池壁与机房外墙面应有不少于3m的间距。冷凝器的安装高度应保证液体制冷剂能够借助重力顺畅地流入高压贮液器内。对于夏季通风温度高于32℃的地区，安装在室外的冷凝器应有遮阳设施。2)卧式或分组式冷凝器一般均安装在室内，应考虑检修时能够留有抽出管束的空间。3)淋水式冷凝器均安装在室外，并且尽量将其排管垂直于该地夏季的主导风向。4)站房内布置两台以上冷凝器时，其间通道应有0.8～1.0m的宽度，其外壁与墙的距离不应小于0.3m,5)冷凝器上必须装设安全阀、压力表。12.4.5冷库制冷剂管道系统的设计(4)过冷器1)过冷器通常布置在冷凝器与贮液器之间，并应靠近贮液器。2)过冷器最低点处必须设置放水阀门，以便冬季停止运行时排出余水，避免冻裂设备。3)过冷器上应设置有冷却水进水、排水管的温度测量点。(5)贮液器1)高压贮液器应布置在冷凝器附近，其标高必须保证冷凝器的液体制冷剂借助液位差流入高压贮液器内。2)布置两台以上高压贮液器时，两台间的通道应有0.8～1.0m的宽度，应在每个贮液器顶部和底部设均压管并相互连接，在各容器的均压管上应装设截止阀。3)高压贮液器上必须装设安全阀、压力表，并应在显著位置装设液面指示器。4)低压循环贮液器是专为氨泵系统设置的，应将其靠近氨泵布置。其设置高度应高于氨泵1.5～3.0m。(6)排液桶1)排液桶一般布置在设备间内，并应尽量靠近蒸发器的一侧。2)排液桶的进液口必须低于氨液分离器的排液口，且进液口不得靠近该容器降压用的抽气管。3)排液桶应设有安全阀、压力表、液面指示器、高压加压管和降低压力用的抽气管。(7)机房内氨液分离器1)氨液分离器应设排液装置，并须保证其液体借助液位差流入排液桶内。氨液分离器与排液桶之间应设有气体均压管。2)禁止在液氨分离器的进出管上另设旁通管。3)氨液分离器上应设有压力表。(8)蒸发器1)蒸发器的位置应尽可能靠近制冷压缩机，以减少压降。2)立管式或螺旋盘管式蒸发器一般均安装在室内，可有一长边靠墙，其距墙的距离不少于0.2m;其两端距墙应留有不少于1.2m宽的操作场地。3)立管式或螺旋盘管式蒸发器上应装设液面自动控制装置。4)卧式蒸发器一般均安装在室内，对其要求同上。5)蒸发器与基础之间应避免发生“冷桥”。(9)氨油分离器1)氨油分离器布置在室内外均可，当制冷压缩机总产冷量大于233kW时，系统宜采用立式冷凝器，不带自动回油装置的氨油分离器宜设置在室外。2)专供冷库内用的冷分配设备(如冷风机、墙管、顶管等)融霜用热氨的氨油分离器可设置在制冷压缩机机房内。12.4.5冷库制冷剂管道系统的设计12.4.7装配式冷库1.装配式冷库的优点装配式冷库与传统土建式冷库相比有以下优点：1)隔热层为聚氨酯时，热导率A=0.023W/(m·K);隔热层为聚苯乙烯时，热导率λ=0.040W/(m·K)。这类材料的防水性能好，吸水率低，外面覆以涂塑面板，使得其蒸汽渗透阻力值很大。因此，具有良好的保温隔热和防潮防水性能，使用范围可在-50～+100℃。2)整个冷库的结构均为工厂化生产预制，现场组装，质量稳定，工期短。3)采用不锈钢板或喷塑钢板材料，可满足食品贮藏的卫生要求。4)重量轻，不易霉烂，阻燃性能好。5)抗压强度高，抗震性能好。6)组合灵活，安装方便，可根据用户需求配置制冷机组和自控元件。2.装配式冷库的分类目前市场上销售的装配式冷库一般按以下方式分类：按适用场所分，有室内型和室外型两种(室外型由室内型加装饰面板组成);按冷却方式分，有水冷式和风冷式；按冷分配形式分，有冷风式和排管式；按库房结构分，有单间型和分隔型；按面板材料分，有不锈钢板装配式冷库、彩钢板装配式冷库和玻璃钢板装配式冷库。3.装配式冷库的隔汽、防潮装配式冷库围护结构的库板是工厂化生产、现场组装的，目前市场上销售的装配式冷库，生产厂家在制作时均采用聚氨酯保温预制板，内外均具有良好的封装，隔汽、防潮的重点是处理好板材之间的拼接，对装配式冷库的隔汽、防潮构造则应采用以下做法：1)应选择性能良好的密封材料，具有优良的防蒸汽渗透性、良好的承受板材变形应力的能力以及与板材表面有极强的黏接力。2)采用密封材料密封处的薄弱环节应便于实现定期检查和维护。4.装配式冷库的选用条件目前市面上销售的装配式冷库分为室内型和室外型两大类，其选用条件如下：1)冷库外的环境温度及湿度：温度为35℃;相对湿度为80%。2)冷库的库级与库内设定温度：L级冷库(保鲜库)为-5～5℃;D级冷库(冷藏库)为-18～-10℃;J级冷库(低温库)为-28～-23℃。3)进货温度：L级冷库≤30℃;D级冷库，熟货≤15℃、冻货≤-10℃;J