冷库制冷工艺设计第五章 冷库制冷工艺设计

机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏第5章库房冷却设备的选型和布置设计 5．1库房冷却设备的类型 一、冷却管组的类型和结构 机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏排管型式的分类机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏1立式墙管(图)1）立式墙管的结构示意图机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏2）立式墙管的特点 只适用于重力供液系统，下进上出，下部一端放油 优点：①易由立管中排出形成的气体或气液混合物，以及由氨液带入排管的压缩机润滑油，从而改善了排管的传热 缺点：①排管的存氨量较大，约为排管容积的60～80％（为50％即可以满意工作）②排管高度较大时，液柱静压作用使排管下部管中的氨液饱和蒸发温度增高，使△t↘传热↘，尤在tZ低时明显，所以时tZ<-33℃不宜采用③只适用重力供液机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏2横管式冷却管组 缺点：要求充氨量80～90％才能满意工作，否则上部管子不结霜， 3蛇形盘管式1）墙管优点：①适用于多种供液方式②构造简单，制作方便，存氨量小（排管容积的50％）缺点：①排管下部管段中形成的气泡经盘管全长才能由上部接口排出 机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏墙管（图）机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏确定管子的行程和管径： ①高度或宽度的管子数多为双数 ②高度方向多，有利库内空气的自然对流 ③长度的确定 不同管径的光滑盘管及光滑管与翅片管的比较 现场加工困难，质量不保证，需经常维修，且除霜操作困难，在使用上受到限制机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏2）顶管 （集管式顶排管）单排、双排两种（如图） 在冷藏库上应用较广泛，适用于氨泵下进上出和重力供液 一般是Ø38或Ø57的无缝钢管制作 优点：结霜较均匀，制作、安装较方便，存氨量50％机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏4、内循环式管组 特点：①存氨量少，正常工作时只需充满下部管，约占总容积的33％②K值较单排翅片管盘管式墙管的高25％ 机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏5层流式 适用于上进下出的氨泵系统中 优点：①无液柱、小液柱作用，适用于t0<-40℃或t0=- 33℃，但排管高度较大（如搁架） ②可以用浮球调节阀或液位计控制电磁阀进行 调节供液 缺点：机构复杂，安装要求高，蒸发面积可能利用不 足机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏6管架式冷却管组 适用：设置于冻结间或小型冷藏库冷藏间，对鱼类、家禽、兔子和小水产，以及棒冰和冰淇淋进行冻结 特点：①传热K↗ ②装载量大，耗电小，冻结时间较短（强制对流后） ③液柱作用较大，劳动量大，钢材耗量大，不利实现自动化 ④除霜麻烦，一般采用扫霜法，油靠放，对冻结物适应性差机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏6管架式冷却管组（图）机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏7翅片管 除不宜作立管式管组外，适于其它型式机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏二、冷风机的类别和结构 冷风机的主要组成部件是空气冷却器和通风机机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏冷风机的结构： 1．管径 2．管子的形状 ①圆形无缝钢管 优点：耐压性能好，安全可靠，易于购买 缺点：单位容积的 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面积F／v小，气流涡流区比较大 机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏②椭圆管 优点：①截面积一定时，椭圆形F大15％ ②近风面积小，背面涡流区小，在相同的ω下，αw↗25% ③椭圆管翅片的空气动力性能好，具有较高的流速和翅根的涡流边界层翅片效率比圆高3％ ④因涡流区小，空气动力性能↗，压力降减小39％，动力消耗↘ ⑤湿润周边比圆管大21％，αw↗机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏3．翅片（铜片，铝片） 与管子连接： 套片式 绕片式 滚扎式 4．蒸发盘管的防锈 5．蒸发管排列 顺排 叉排 机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏风机 6．风量 机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏 方法三：为了移去库房内给定的全热和显热负荷，所需的冷风机风量G： 方法四：按最小流通截面积和其上的风速 F＝迎风面积—断面所占面积—断面内翅片面积—型钢所占面积 L＝3600·F·ω ω＝3.5～5m／s 机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏冷风机中通风机布置 压出式 ①电机发热，使空气冷却器进风温度↗，所以在给定空气和制冷剂温差时，TZ↗，ε↗，若TZ不变，将加大空气和制冷剂的对数平均温差Qk↗ ②空气的吸湿量↘使φ↗③ ③若空气冷却器后不连接空气分配管道，则其出口处风速小，所以出口的动压小，能充分利用通风机的全压 机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏吸入式 ①通风机出风速度较高，在库房可直接应用无管道的自由射流送风 ②由于空气冷却器处于负压端，放在冷却器进口处可直接采入新风而不需要另设新风系统，若在冷却器出口处也导入新风，则易于维持库内较高的φ，但可能出现水流冻结导致堵塞。 ③输送空气温度较低，故同一型号的通风机以重量计的风量和全压较前者高 ④空气冷却器其中的风速较均匀机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏适用： 机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏2．风压 全压＝静压＋动压 静压：空气作用于内管道壁上的垂直力 动压：空气具有的动能 3．风机的选型和排列 机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏三、食品冷冻装置 食品冻结装置的种类很多，有平板冻结装置，螺旋带式冻结装置、流态化冻结装置和连续冻结隧道等，可用于鱼虾、家禽、分割肉、畜类内脏、某些品种蔬菜加工。机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏 1.平板冻结器 卧式 立式机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏2、隧道传送带式速冻装置机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏3、螺旋式冻结装置机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏4、流态化冻结装置机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏5、升降式冻结装置 主要由围护结构、低温换热器和一组升降式传送装置而成，其中传送装置包含有一个下层水平输送机构、上升输送机构、上层水平输送机构、下降输送机构。冻品在被下层水平输送机送入冻结装置以后，先由上升输送机构垂直向上输送，再由上层水平输送机构水平输送到冻结装置的另一侧，其后由下降输送机构垂直向下送回下层水平被送出速冻装置。机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏6、最新冻结方法与设备 1）冰被膜冻结法 冻品经反复速冻、慢冻在其表面形成冰膜的冻结方法。 2）DDM（DnamicDisperseMedium）冻结法 在吹风式冻结装置的基础上，利用运动微粒作为冷媒的速冻装置. 3）三路速冻装置（Triple-passfreezer） 由美国宾西尼亚化工公司开发的三路速冻装置，首先将冻品送入-196℃的液氮槽，然后输送到两个独立的传送带用低温氮气冷冻. 4）双向垂直气流冻结法 美国约克公司开发的双向垂直气流快速冻结装置利用双风道喷嘴从上下两侧垂直对冻品喷射机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏5.2库房冷却设备的选型和布置设计 一、冷却间 （1）肉类冷却间 （ⅰ）常法： （ⅱ）快速冷却（两阶段） 优点：外观好，色味美，τ减少4～7h，干耗率＝1％，比（1）减少40～50％ 2．鲜蛋冷却间 A．冷藏前先冷却： B．也可直接进入冷藏库 3．果蔬冷却间 A．冷藏前先冷却： B．也可直接进入冷藏库机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏※注：机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏（二）冷却间冷却设备的型式和布置设计 冷风机，配集中送风型的大口径喷嘴 配风形式：风管吹风、挡风板配风、开孔挡风板配风机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏二、冻结间 （一）冻结间的类别及特点 1．按食品冻结工艺分 一次冻结间缺点： 热湿交换剧烈，加上波动大（Tz波动）， ∴先预冷，肉类冷库并配以晾肉间，南方晾肉间设有冷风机机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏2．按空气介质循环方式 机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏先用光滑墙、顶排管，扫霜为主，兼热氨融霜，已少采用 1、空气自然循环冻结间机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏2、搁架式排管冻结间机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏3、强制空气循环冻结间 〈1〉纵向吹风冻结间机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏特点 优点：①气流阻力小，冷风机台数少，耗电小，系统简单，适宜冻结吊挂白条肉 缺点：局限性较大，不宜冻结盘装食品 空气流通距离长，风速、温度不均匀 机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏〈2〉．横向吹风冻结间 （1）布置及技术参数 A．冻结间宽3～7米，长不限，室温-23～-30℃ B．冻结时间8～20小时 C．采用轴流式风机，改善气流状况，确保风量、风压满足要求∵阻力大了（比较：冷却间采用离心式风机）机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏〈1〉落地式冷风机横吹风式a．用于冻结白条肉，或设置临时货架吊笼，故实用性强b．宽度＝6m，冷风机靠长度方向，不设走道，但冷风机与最近一根吊轨1.2～1.5m，使肉不处于回流区c．如图5-25，导风板开长孔，（沿轨道方向），气流由导风板向下吹，空气流通距离短，库温均匀，冻结速度较快,缺点：冷风机台数多，耗电大，系统复杂，需设导风板 d．导风板、档风棚的作用 e．要求冻结装置的气流型于冻品外形相一致 f．冻结区有效断面水平流速ω＝3m／s机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏〈2〉落地式冷风机下吹式（直吹下吸式）①适用：盘装水产品、盘装家禽 ②6×6米柱网，放置两列吊笼， ③风机直吹吊笼，风机的风压 可稍低，但风量要大些， ④使吊笼距风机的距离大些， 以减少涡流 ⑤使风机接近吊笼中心高度，以使吊笼上下布风均匀 ⑥Tn=-23℃，设计冻结时间τ＝10～18h 特点：风量大，冻结速度快，但冻结速度不均，需改 善气流组织机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏〈3〉上吹风式盘装食品冻结间 适用：水产品 特点：①Tn=-23℃～-30℃，设计冻结时间τ＝8～10h（时间短） ②气流平行于鱼盘，上、下流速均匀，冻结速度均匀，冻结效果好.机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏3．吊顶式冷风机冻结间 （1）适用：盘装水产品、家禽等块装食品，白条肉 （2）布置与技术参数 a．Tn=-23℃～-30℃，设计冻结时间τ＝10～20h b．宽3～6米，长不限 c．优点：不占建筑面积，风压小，气流均匀缺点：①冷风机台数多，系统复杂，维修不便，融霜溅水难处理；②在夹层的通风机，运行情况难以经常直观检查 机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏三、冷却物冷藏间 （一）冷却物冷藏间特点 1．主要用于果蔬、鲜蛋 2．库内设计参数tn=+5～-2℃φ=85～90%货间空气流速0.3～0.5m／s 恒温恒湿：△t≯0.5℃，△φ＜4％ 3．定期进行换气 4．融霜、滴水现象机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏（二）冷却物冷藏间冷却设备的型式和布置设计 冷风机、顶排管、墙排管 〖1〗．风机布置：采用冷风机，并配置均匀送风道和喷咀。机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏1．空气分布及风道布置 （1）送风系统：均匀送风系统，空气分布器：圆锥形喷嘴 （2）送风管道宜布置在库房中央走道的正上方，其好处： ①使风管两侧管道送风射程基本相等，可以简化喷嘴设计 ②热鲜进库后带进的水汽遇到风管的冷表面可能冷凝下滴，走道无货物机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏 ③可利用中央走到作回风道 （3）送风喷嘴应均匀布置，但应避开柱子 （4）冷风机宜布置在靠近库门的一侧，便于操作管理与维修，又可缩短管路： （5）目前，冷却物冷藏间大都采用单风道小喷嘴送风，但也有三面条缝形送风道机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏2．风管和喷嘴 （1）使喷嘴出风口的流速大于总风管进口的流速（即首段6～8m／s）,使所有出风口截面积之和小于总风管进口的截面积 风道： 风道不要太长，一般25～30m 风道截面积：0.5～0.7㎡ 矩形截面，沿长度方向的高度相等，只改变宽度尺寸，头部和尾部的宽度比为2：1机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏 （7）喷嘴射程（及阻力损失）参考 空气ρ＝131㎏／m3 机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏喷嘴（圆锥形） 喷嘴中心距约1m 喷嘴的轴心线 应与无梁板平顶成α＝17°倾角 有梁结构，出风口气流方向应与梁的走向平行 如果是主梁次梁纵横交错的库房时，喷嘴应水平安装，气流与主梁水平 喷嘴各部分尺寸 机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏 （2）风道一般首段（进口截面）的ω＝6～8m／s，末端ω＝1～2m／s （3）风管宜采用矩形截面，高度是同一尺寸，只改变宽度， （4）一台以上轴流风机的连接风管与总送风口管汇合时，每台轴流风机的出风口接管上，装配起止逆作用的活动的叶片， （5）计算送风系统阻力损失时，空气冷却器的阻力损失按无霜时的阻力损失加一倍进行计算 （6）出风口宜采用圆锥形喷嘴机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏四、冻结物冷藏间 （一）特点 Tn＜-18℃，φ＝95％，△t=±1℃ 机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏（二）采用排管的冻结物冷藏间 1．排管设计布置上的考虑因素 （1）能有效地阻挡外界侵入的热量对食品的侵袭 （2）便于除霜 ∴顶排管布置在走道上方 （3）有利于安全生产 ∴墙排管布置在库房2／3高度以上 顶排高于机械堆垛200～300㎜ （4）便于施工安装 加工厂预制→运至现场安装→缩短周期，保质量 （5）适当减少通路数量和控制通路允许长度 （6）简化支架，吊架预埋件的布置 ∴必须在土建施工时预埋（管道、设备的支架、吊架）机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏2．冷却排管的布置要求 （1）顶、墙排的布置位置，见P211， （2）多组顶排管的连接， 先进后出，使其压降一致 （3）顶、墙管的供液管与回气管的合用与分设 库房面积＜200㎡，合用 200～450㎡，供液分设，回汽合用 ＞500㎡，分设 （4）排管的安装：机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏（三）采用冷风机的冻结物冷藏间 冷风机的优点：节省钢材，便于安装，简化操作管理，易于实现自动化 关键问题：干耗 1．包装，镀冰衣，加覆盖物 2．冷风机运行参数 ①TZ与进出风平均温度的温差＝6～8℃ ②冷风机进出风温差＝2～4℃ ③使冷风机送出的空气沿平顶及外墙形成贴附射流，货物则处于回流区ω＜0.5m／s机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏 设备：均匀送风管道 带风管的冷风机 机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏五、贮冰间（冰库） 贮盐水制冰：tn=-4℃ 贮快速制冰：tn=-10℃ 冷却设备布置： A．排管： 1.净高H＜6,不设墙排， 净高H≥6,墙管安装在垛冰高度以上,同时，顶排 2．不用翅片管 B．冷风机+高墙管 优点：库温均匀，管材减少，方便操作管理 人工扫霜机械工业出版社冷库制冷工艺设计主编：李敏六、包装间 tn≮±0℃，对建筑寿命有利，若＜0℃，在无任务时，亦应保持低温状态，以免冻融循环，破坏围护结构。 tn＞-5℃，冷风机，工作区风速≯0.4m/s，以免影响工人健康 tn＜-5℃，排管