制冷技术与应用讲义 冷库6-7学习资料

6.1、制冷系统供液方式6.1.1、直接供液系统

6.1.2、重力供液系统6.1.3、氨泵供液系统6.2、库房的冷却方式6.2.1、冷却间6.2.2、冷冻间6.2.3、冷藏间6、制冷系统供液和冷却方式6.1、制冷系统供液方式

按向冷却设备供液方式的不同，冷藏库制冷系统可以分为直接膨胀供液系统、重力供液系统和氨泵供液系统。

6.1.1、直接供液系统

6.1.2、重力供液系统6.1.3、氨泵供液系统这种供液方式使用动力泵将制冷剂液体输送至库房的蒸发器中。与重力供液系统相比较，氨泵供液系统的主要优点是：(1)蒸发排管内表面能得到充分的润湿，由于氨液吸热蒸发而生成的气泡，将被流速较高的、数倍于蒸发量的制冷剂液迅速带走，不致粘附在蒸发排管的内表面，因而能使蒸发排管发挥更大的制冷效能。

(2)较大流量的氨液，以较高的流速流过蒸发排管，能冲刷排管内表面的润滑油油膜，提高蒸发排管的传热效率，又能将润滑油带至低压循环贮液桶集中排放，既方便，又安全。(3)回气过热度小，可以提高压缩机的效率，提高制冷循环的制冷系数。(4)融霜装置以及融霜操作比较简单、方便，融霜效率也较高。(5)重力供液系统常用的气液分离器、融霜排液桶等辅助设备，均为低压循环贮液桶所取代，可以简化系统，节省设备和安装费用，节省设备间的建筑面积，操作也简化了。(6)供液膨胀阀、气液液位控制装置、放油装置等均集中在机房设备间内，便于监视、操作和维修，有利于安全运行。

(7)便于实现自动化。

氨液进入冷却设备的形式：在氨泵供液系统中，氨液进入冷却设备的形式有两种：氨液从冷却设备的下部进入，回气从上部排出的“下进上出”式氨液从冷却设备的上部进入，回气从下部排出的“上进下出”式，

其主要的优缺点如下：“下进上出”式

1、氨液在管道中始终是受迫运动，对低压循环桶的安装位置无特殊的要求。

2、容易做到均匀供液。

3、准确控制库温较难。

4、热氨融霜时，必须先排液。

5、排管承受较大的静液柱压力，造成蒸发压力升高。“上进下出”式

1、需要考虑保证融霜时排管中的液体的重力自然下流到低压循环桶，而使最低的排管安装高度高于低压循环桶，增加了基建费用。

2、停止供液后，氨液自行流至低压循环桶，因此可以较准确的控制库温。

3、需热氨融霜时，省去排液过程，且易将润滑油带走。

4、并联支路多时，不易做到配液均匀。

5、充液量较少。由此可见，“上进下出”式供液比“下进上出”式具有许多的优点。但是，由于均匀配液困难，对低压循环桶的安装位置有特殊要求等原因，妨碍了它的广泛应用。目前，在我国冷藏库制冷系统中，基本上采用“下进上出”式的供液方式。6.2、库房的冷却方式6.2.1、冷却间

冷却间是将常温食品迅速降温。使其温度接近冰点但不冻结的库房。一般，肉类、果蔬和蛋品冷库可设冷却间。以便将新鲜食品在运销市场或进行加工之前迅速降温、抑制微生物生长，以保证食品质量。同时可作为常温食品进入冷却物冷藏间之前预先冷却降温的设施，以免引起冷藏间内库温波动而影响原有库存货物的质量。合理的布置冷却设备及合理的组织冷却间内的气流组织，是最为重要的一步。

1）肉类冷却间冷却设备：冷风机气流组织：风速：1~2m/s;空气循环次数：50~60次/小时

2）蔬果、鲜蛋冷却间冷却设备：冷风机气流组织：风速：0.5m/s6.2.2、冷冻间冻结间是食品进行冻结加工的库房。食品在冻结间内冻结时，其温度被迅速降至冰点以下。由于食品内部极大部分水分被冻结成冰，因而很大程度地抑制了微生物的话动，所以冻结食品的贮藏期较长。冻结间通常采用的冷却设备为强烈吹风式冷风机和搁架式排管两种。

（1）强烈吹风式冻结间按照空气流向和冷风机形式的不同，强烈吹风式冻结间可分为纵向吹风、横向吹风和吊顶式吹冷风机三种。1）纵向吹风冻结间宽度为6m长度为12~18m

库温-23℃

冻结能力15~20t/d

冻结时间10~20小时2)横向吹风冻结间

冻结温度-23~-30℃

冻结时间10~20小时

3）吊顶式冷风机冻结间

宽度3~6m,库温-23℃~-30℃

冻结时间10~20小时

（2）搁架式排管冻结间

.搁架式排管冻结间有空气自然对流循环式和吹风式两种冷却方式。搁架式排管由于进出货的搬运强度大，冻结时间较长，所以搁架式排管冻结间只在冻结较小的冷藏库中采用。6.2.3、冷藏间（1）冷却物冷藏间:鲜蛋，水果，蔬菜等品种多，对温湿度要求各异。冷风机（2）冻结物冷藏间库温-18℃

冷却设备：墙排管和顶排管库内空气采用自然对流循环6.2.4、储冰间库温-4℃

冷却设备：光滑顶排管

7、制冷负荷计算计算制冷负荷的目的，是为正确地选择制冷机器、设备和管道提供可靠的依据，它是设计冷库制冷装置的最初工作之一。计算制冷负荷，首先应根据必要的基础资料和设计参数，求出在最不利条件下，各库房在单位时间内所必须取走的热量，即库房耗冷量。然后再根据不同的因素对库房的各类耗冷量进行适当的修正，从而确定出冷库的制冷负荷，即冷却设备负荷和压缩机负荷。7.1计算的基础资料和一般规定7.2设计参数的确定7.3冷间内各项冷负荷的确定7.4制冰负荷计算7.5冷却设备负荷和机械负荷7.6冷库制冷系统的自动控制7.1

计算的基础资料和一般规定（1）建库地区的气象资料；包括气温、相对湿度、水文、风向、潮位等等。（2）注明座向、尺寸和围护结构构造的库房平面图和剖面图，以便确定库房承受太阳辐射的方向，围护结构的面积,传热系数的大小等。

（3）各冷间的进货量。（4）冷间设计温度和相对湿度要求，这主要是由食品冷加工工艺条件，贮藏食品的性质．贮藏期限以及技术经济分析所决定的，可参见表2—1—1。7.2、设计参数的确定7.2.1室外计算温度(tw)的确定确定室外计算温度的原则是：既要考虑冷库不利的工作条件，又要忽略室外热作用中的短期不稳定因素，以保证库房的隔热层在合理的经济厚度下能达到工况稳定。因此，要确定室外计算温度，就必须以当地较长一段时间(近10一20年)的气象资料为依据，从中确定出有代表性的某个室外温度值，用此值来计算库房热量与实际热量相仿，具体方法按《冷库设计规范》规定。具体方法按《冷库设计规范》规定。（1）．计算围护结构传热量时，应取历年(近10一20年)平均每年不保五天的日平均温度(称夏季空气调节室外计算日平均温度)为室外计算温度；（2）．计算通风换气耗冷量时，应以每年最热月下午2点的月平均温度的历年平均值(即夏季通风室外计算温度)为室外计算温度；7.2.2邻室计算温度(tl)的确定若对两个库房之间或库房与其它建筑物之间进行传热计算时，则应以邻室计算温度代替室外计算温度。若邻间是冷藏间时，则按其设计库温来计算,若邻间为冷却间或冻结间时，则应取该冷间空库保温的温度，即：冷却间按10℃，冻结间按-10℃计算；若该冷间地坪下设有通风加热装置时，其外侧温度按1~2℃计算。对于两用间的计算温度可这样确定，进行本房间热量计算时，室内温度取低库温值；作为其它库房的邻室时，则取高库温值。7.2.3室外计算相对湿度的确定

在校核库房外围结构高温侧是否会结露以及根据两侧空气水蒸汽分压力计算隔汽层时需用的室外相对湿度，选用“最热月月平均相对湿度”，可查附录一。7.2.4货物进出库时温度的确定（1）货物进库时的温度（2）货物出库时的温度根据冷库规模、产品品种和产品冷加工工艺来确定。

7.2.5货物冷加工时间的确定7.3冷间内各项冷负荷的确定库房耗冷量，即在单位时间里必须从库房内取走的热量，根据产生的热源不同，库房耗冷量可分为五类。

Q1——围护结构传入热

Q2——货物放热量

Q3——通风换气耗冷量

Q4——电机运转热当量

Q5——操作管理耗冷量但由于不同库房的作用不同，所以每间库房不一定会同时出现这五项热量，以下分别介绍各项热量的计算方法。一、围护结构传入热Q1二、货物放热量Q2三、通风换气冷负荷Q3(一)货物换气冷负荷(二)低温车间操作人员呼吸换气冷负荷四、电机运行热当量Q4五、操作管理冷负荷Q5这部分热量主要包括：库房内照明热量，出入库房时开启冷藏门冷负荷以及操作人员散发热量等三部分，即：7.4、制冰负荷计算

一、盐水制冰《冷库设计规范》中推荐，当制冰原料水初温在25℃--30℃时，日产一吨冰的热量，宜取7kW/t。二、桶式快速制冰(以ATB-15/24快速制冰机为例)三、沉箱管组式快速制冰7.5、冷却设备负荷和机械负荷7.5.1．库房冷却设备负荷对于某一库房的冷却设备负荷一般是由上述五部分组成的。由于食品在冷却加工过程中货物耗冷量是随时间变化的，有时货物耗冷量会大于整个冷加工过程的平均耗冷量，因此，对货物耗冷量加以修正。

Qq＝Q1十PQ2十Q3十Q4十Q5（kW）式中Qq——冷间冷却设备负荷(kW)P——负荷系数（对冷却间、冻结间及货物不经冷却而进入冷却冷藏间的货物热流量，P=1.3；对其他冷间，P=1.0）。注意：各库房的冷却设备的配备是以各自的冷却设备负荷为依据的，所以，要按每一冷间计算冷却设备负荷。由于冷间冷却设备的配置都是以各自的制冷负荷为依据，所以在计算Qq时要逐间分别进行．由于各冷间的作用不同，所以各冷间冷却设备负荷的内容也不一样，计算时要按表2-4-1的形式分间汇总。

对于制冰的蒸发器负荷，则不必考虑制冰过程水放热的不均衡因素，因为盐水的蓄热量很大，而且全池冰桶中的水也不是在同一刻结冰(因冰桶入池有先后)，就是水在结冰过程放出的潜热没有及时取走，也不会影响冰块的质量，所以其蒸发器负荷就等于制冰各类耗冷量之和，即：7.5.2．机械负荷机械负荷是合理配备制冷压缩机及辅助设备的依据。因为冷间各部分的耗冷量是按不利的生产条件计算的，而实际生产过程中各种最不利条件的因素不一定在同一时期出现，因此，计算机械负荷时，应对部分耗冷量加以修正。

式中n1——围护结构传热量的季节修正系数。应根据所在地区地理纬度和生产旺季出现的月份，从表2-4-2里取值，当全年生产无明显淡旺季区别时，宜取1；

n2——机械负荷折减系数、与库房的性质以及同类库房的间数有关，冷却间和冻结间取n2＝1；冷却物冷藏间宜取n2＝0.3-0.6；冻结物冷藏间宜取n2＝0.5-0.8；n3——同期换气次数，一般取0.5-1.0，当同期最大换气量与全库每日换气量的比值较大时．应取大值；n4——冷间电动设备的同期运转系数；对冷却间、冻结间的冷风机，取n4＝1；其余从表2-4-3中取值；n5——冷间同期操作系数，与库房间数有关，见表2-4-3。

R——制冷装置管道和设备等的冷损耗补偿系数，对直接冷却系统取R=1.07，间接冷却系统取R=1.127.6冷库制冷系统的自动控制7.6.1《冷库设计规范》制冷工艺自动控制的说明(1)配合制冷工艺设计，冷库应有安全保护装置及局部自控线路。(2)对具有投资能力和一定技术水平的冷库，制冷工艺自控系统的设计，可根据实际的情况要求设计成制冷工艺系统半自动运行或全自动运行。(3)对于有条件地区的冷库，应采用冷库微机管理及微机控制新技术。7.6.2制冷系统自动控制程度的确定(1)手动式机器、设备及工艺流程的控制全部采用手动控制。(2)半自动式1）制冷系统的安全保护2）局部回路自控（液泵、冻结间、冷藏间回路等）3）压缩机指令开、停机，库房内冷却设备在机房遥控及库温遥测。（3）全自动式在半自动的基础上，加：1）压缩机自动开停机和能量调节2）辅助设备控制3）采用电脑进行最佳工况控制4）冷加工工艺流程自控5）库房管理自控7.6.3冷库制冷系统的常用自控元件的分类（1）流通控制类流通控制类包括电磁阀，恒压阀，主阀，组合式主阀，水电阀，止回阀，自动旁通阀，氨（氟里昂）热力膨胀阀等。主要是控制制冷剂在管道中的通与断，以及控制压力与调节流量。（2）压力控制类这类元件主要是控制系统相应点的高、低压力，压差。

（3）温度控制类系统的温度控制压力式温度控制器和TDW-12型温度调节器（4）液位控制控制系统的相应器件的液位，常用的元件是浮球液位控制器。（5）时间控制类这类元件主要适用于冷风机的自动融霜。（6）能量调节类当前已经定型的多为分级逐步调节（TDF-01，TDF-02），这种分级逐步调节器可对制冷机群的产冷量进行定点延时分级调节，以适应冷库耗冷量的变化。常用的元件例子如下：7.6.4应用方案冷藏库制冷系统自动控制可以分为库房回路、供液回路及机房回路三个部分组成。7.6.4.1库房回路的自控方案(1)冻结物冷藏间的自动控制冻结物冷藏间目前多数用光滑排管，以人工扫霜为主，库温自控装置采用只控制供液，不控制回气，热氨融霜仍以手动操作的方案，如图所示：供液管上装有电磁主阀液用常闭型，其电磁阀受库温控制。当库温达到调定的上限时，供液主阀开；当库温达到下限时，供液主阀关闭。(2)冻结间的自动控制方案1）库温自控冻结间库温自控除控制库房的空气温度外，还必须保证被冷冻食品达到冻结加工工艺的要求的温度。因此，冻结间的库温控制应该和各种食品在特定条件下的所必需的冻结加工时间结合，同时满足两者的要求。采用温度控制元件控制主供液阀和轴流风机电路的通断。冻结时间控制器在冻结开始时工作，在调定的时间内，使供液主阀和轴流风机照常工作，只有当冻结完成，冻结控制器断路后，供液主阀才受库温控制。常用的自动控制方案见下图：2）融霜控制图示的系统中反恒型电磁阀是为了控制阀后的热氨压力而设定的。也可以采用水冲霜，在蒸发器不排液的条件下淋水冲霜。(3)冷却物冷藏间的自动控制储存鲜蛋、水果等冷却物的冷藏间，对于温度和湿度的要求都比较严格，因此除了控制库房空气温度外，还需对蒸发温度进行控制。这样有利于保证库房内应有的湿度，也有利于保证食品因温度过低而冻伤。方案1中回气管路加上电磁恒压阀，为了简化装置，热氨融霜和排液才用手动操作，热氨和排液主阀可以省略。如果冷风机蒸发器的供液方式为上进下出式，而蒸发器的安装位置又高于低压循环桶，则装置可大大简化。7.6.4.2供液回路自动控制供液回路主要是为了保护压缩机和氨泵，属于安全保护装置。如图所示氨泵回路有六个元件组成：供液主阀由浮球液位控制器控制，警戒液位由液位控制器发出光信号或者同时切断压缩机电源。压差控制器保护氨泵的正常运行，当氨泵不上液，压差不足时，自动切断电源或延时自动切断电源。这几个器件有电器路线组成整体氨泵回路。自动旁通阀是当氨泵输液管内的压力超高时自动旁部分氨液到低压循环桶中。止回阀是为了防止氨泵停止输液时管内的液体倒流。7.6.4.3机房回路的自动控制(1)压缩机的回路控制主要包括能量调节和安全保护两个方面。1）压缩机的能量调节进行压缩机能量调节的目的是：a.为了制冷系统的经济合理运行b.实现压缩机的轻载或空载启动。2)能量调节装置的调节参数为：a.回气压力以回气压力作为能量调节参数，此种控制方法称为压力调节法，其优点是反应迅速，其缺点是静态偏差较大，对于蒸发温度低的工况，负荷变化引起的相应的压力差较小，因此精度较低。b.蒸发温度控制以蒸发温度作为能量调节参数，此种控制方法为温度控制法。其优点是在蒸发温度较低的工况下，热负荷变化引起的温度变化较大，因此静态偏差小，控制精度较高。缺点是反应时间较慢，滞后时间较长。压缩机的能量调节除了单机的停开外，还有台数的控制、缸数的控制等。

a、台数控制如果一个制冷系统的负荷由数台压缩机所承担可由改变压缩机的台数来改变系统的能量。见图

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