第七章小型冷库制冷工艺设计

第七章小型冷库制冷工艺设计第一节冷藏库概述一、小型冷库建筑的组成小型冷库一般由冻结间、高温冷藏间、低温冷藏间、常温穿堂、值班室、机房等组成。图7-1为冷藏容量30吨的生产性小型冷库建筑平面图；图7-2为冷藏容量为100吨的生活供应性小型冷库建筑平面图。图7-130t冷库建筑平面图1—冻结间2—冷藏库3—脱盘走道4—值班5—机房图7-2100t冷库建筑平面图1—高温冷藏间2—冻结物冷藏间3—冻结间4—机房5—常温穿堂6—休息间7—站台（一）冻结间冻结间也称急冻间、速冻间,冻结间的室内设计温度为-23℃～-30℃。（二）高温冷藏间高温冷藏间的室内设计温度一般为0～2℃。（三）低温冷藏间低温冷藏间也称冻结物冷藏间，室内温度一般在-12℃以下，贮存肉类时室温为-18℃～-20℃。（四）穿堂穿堂是食品进出库的通道，并起到沟通各冷间、便于装卸周转的作用。目前冷库设计中较多采用库外常温穿堂，将穿堂布置在冷库主体建筑之外。（五）机房压缩机间、设备间、水泵房、配电间、工人值班室组合在一起的部分称为机房。第一节冷藏库概述二、冷库容量的确定（一）冻结间冻结量的计算小型冷库的冻结间一般以搁架式排管作为冷分配设备兼货架，搁架式排管冻结间的每昼夜冻结量按下式计算ηAg24G=——·———·——（7-1）a1000T式中G——冻结间每昼夜冻结能力（t）；η——搁架利用系数，取值为：盘装食品η=0.85～0.90；听装食品η=0.7～0.85；箱装食品η=0.7～0.85；A——搁架各层有效载货面积之和（不包括弯头部分）（m2）;a——每件冻结食品容器所占面积（m2）;g——每件食品净重（kg）;T——冻结一次周转的时间（h）;24——每昼夜小时数（h）;1000——吨和千克之间的数值变换。第一节冷藏库概述（二）冷库冷藏间的容量计算冷库冷藏间的容量以冷藏间的公称容积为计算标准，其贮藏吨位G可按下式求得ΣVρηG=————（7-2）1000式中G——冷藏间贮藏吨位（t）；V——冷藏间公称容积（m3）；ρ——食品的计算密度（kg/m3），见表7-1；η——冷藏间容积利用系数；见表7-2；1000——吨与千克间的数值变换。第一节冷藏库概述表7-1食品的计算密度表序号食品名称密度/（kg/m3）序号食品名称密度/（kg/m3）1冻猪白条肉40015纸箱冻蛇4502冻牛白条肉33016木箱鲜鸡蛋3003冻羊腔25017篓装鲜鸡蛋2304块装冻剔骨肉或副产品60018篓装鸭蛋2505块装冻鱼47019篓装蔬菜250（170～340）6块装冻冰蛋63020筐装新鲜水果200（200～230）7听装冻冰蛋60021箱装新鲜水果300（270～330）8冻猪油（冻动物油）65022托板式活动货担存菜2509盘冻鸡35023木杆塔固定货架存蔬菜（不包括架间距离）22010盘冻鸭45011盘冻蛇70024机制冰75012纸箱冻家禽55025食品罐头60013纸箱冻兔(带骨)50026其他按实际密度采用14纸箱冻兔(去骨)650注：同一座冷藏库如同时存放猪、牛、羊肉、禽类、水产品等，其密度均按400kg/m3计。当只存羊腔时，密度按250kg/m3；只存冻牛、羊肉时，密度按330kg/m3计算。表7-2小型冷库容积利用系数公称容积/m3501～1000101～50051～100≤50容积利用系数0．410．350．300．25注：蔬菜冷库的容积利用系数应按表7-2数值乘以0.8的修正系数。第一节冷藏库概述冷藏库耗冷量计算包括围护结构耗冷量φ1、货物耗冷量φ2、通风换气耗冷量φ3、连续运行的电动设备耗冷量φ4和操作管理耗冷量φ5五个部分。一、围护结构耗冷量的计算围护结构耗冷量按稳定传热公式计算φ1=KA（tW–tn）a（7-3）式中K——围护结构的传热系数[W/（m2·℃）]；A——围护结构传热面积（m2）；tW——围护结构外侧计算温度（℃）；tn——围护结构内侧计算温度（℃）；a——围护结构两侧温差修正系数。第二节冷藏库耗冷量计算（一）围护结构传热面积A的尺寸丈量1．地面、屋面的面积：内墙的中到中或外墙的外表面到内墙中。2．墙高度1）中间层：由该层楼板面至上层楼板面。2）最高层：由该层楼板面至屋盖外表面或阁楼绝热层的上表面。3）首层：①土壤上无绝热层的地坪：由该层地坪表面至上层楼板面；②土壤上有绝热层的地坪：由绝热层下表面至上层楼板面；③有架空通风的地坪：由架空板的下表面至上层楼板面；④埋设通风管的地坪：由通风管顶表面至上层楼板面。3．外墙长度1）有拐角的外墙：由端部外表面至内隔墙中线。2）没有拐角的外墙：由内隔墙的中到中。第二节冷藏库耗冷量计算4．内墙长度1）两端连接外墙的：两外墙内表面的距离。2）一端连接外墙的：由外墙内表面至内隔墙中。3）两端内墙：由两内墙中到中。（二）围护结构传热系数K的确定在计算耗冷量时，围护结构已经确定，故传热系数可根据围护结构的材料和具体构造按下式进行计算：(7-4)式中αw、αn——围护结构外、内表面的放热系数[W/（m2·℃）]，见表7-3；δ1、δ2——围护结构各构造层厚度（m）；λ1、λ2——围护结构各构造层的导热系数[W/（m·℃）]，查有关设计手册。地面的传热系数可查表7-4和表7-5。nwK1112211第二节冷藏库耗冷量计算表7-3冷藏库围护结构外表面和内表面放热系数围护结构部位及环境条件αW/[W/（m2·℃）]αn/[W/（m2·℃）]无防风设施的屋面、外墙的外表面23顶棚上为阁楼或有房屋和外墙外部紧邻其它建筑物的外表面12外墙和顶棚的内表面、内墙和楼板的表面、地面的上表面：1）冻结间、冷却间设有强力鼓风装置时2）冷却物冷藏间设有强力鼓风装置时3）冻结物冷藏间设有鼓风的冷却设备时4）冷间无机械鼓风装置时————2918128地面下为通风架空层8—注：地面下为通风加热管道和直接铺设于土壤上的地面以及半地下室外墙埋入地下的部位，外表面传热系数均可不计。第二节冷藏库耗冷量计算库房设计温度/℃0～-2-5～-10-15～-20-23～-28-35K/[W/（m2·℃）]0.580.390.310.260.21冷间设计温度/℃0～-2-5～-10-15～-20-23～-28-35K/[（W/m2·℃）]0.470.370.290.240.21表7-4直接铺设在土壤上的地面传热系数K表7-5铺设在架空层上的地面传热系数K第二节冷藏库耗冷量计算（三）围护结构内外侧计算温度的确定1、围护结构外侧计算温度围护结构外侧的计算温度应按下列规定取：1）计算外墙、屋面、顶棚时，tW应采用夏季空气调节室外计算日平均温度。2）计算内墙和楼面时，tW应取其邻室的室温。当邻室为冷却间或冷冻间时，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，冷冻间应按-10℃计算。3）冷间地面隔热层下设有通风加热装置时，其外侧温度按1～2℃计算；如地面下部无通风等加热装置或地面隔热层下为通风架空层时，其外侧的计算温度应采用夏季空气调节日平均温度。2、围护结构内侧计算温度围护结构内侧计算温度即库房室内设计温度，见表7-6。第二节冷藏库耗冷量计算（四）围护结构两侧温差修正系数a值围护结构两侧温差修正系数a值见表7-7。表7-6库房设计温度和相对湿度序号库房名称室温/℃相对湿度/%贮藏食品种类1冷却间0肉、蛋等2冻结间-18～-23-23～-30肉、禽、免、冰蛋、蔬菜等鱼、虾等3冷却物冷藏间0-2～0-1～10～2-1～12～47～1311～1685～9080～8590～9585～9090～9585～9085～9585～90冷却后的肉、禽鲜蛋冰鲜鱼苹果、鸭梨等大白菜、蒜苔、葱头、菠菜、胡罗卜、甘蓝、芹菜、莴苣等大豆、桔子、荔枝等柿子椒、菜豆、黄瓜、蕃茄、菠萝、柑等香蕉等4冻结物冷藏间-15～-20-18～-2385～9090～95冻肉、禽、兔和副产品、冻蛋、冻蔬菜等冻鱼、虾等5储冰间-4～-6盐水制冰的冰块第二节冷藏库耗冷量计算表7-7围护结构两侧温差修正系数a值序号围护结构部分a1D4的外墙：冻结间、冻结物冷藏间、冷却间、冷却物冷藏间、储冰间1.051.102D4相邻有常温房间的外墙：冻结间、冻结物冷藏间冷却间、冷却物冷藏间、储冰间1.001.003D4的冷间顶棚,其上为通风阁楼,屋面有隔热层或通风层：冻结间、冻结物冷藏间冷却间、冷却物冷藏间、储冰间1.151.204D4的冷间顶棚，其上为不通风阁楼、屋面有隔热层或通风层：冻结间、冻结物冷藏间冷却间、冷却物冷藏间、储冰间1.201.305D4的无阁楼屋面，屋面有通风层：冻结间、冻结物冷藏间、冷却间、冷却物冷藏间、储冰间1.201.306D≤4的外墙：冻结物冷藏间1.307D≤4的无阁楼屋面：冻结物冷藏间1.608半地下室外墙外侧为土壤时0.209冷间地面下部无通风等加热设备时0.2010冷间地面隔热层下有通风等加热设备时0.6011冷间地面隔热层下为通风架空层时0.7012两侧均为冷间时1.00注：1．D为围护结构热惰性指标，材料层热绝缘系数M（传热阻R）与蓄热系数S的乘积，即D=M[m2/（℃·w）]·S（m/m2·℃）；重型结构的外围护结构总热惰性指标D6（不常用）；中型结构的外围护结构总热惰性指标D≥4（不常用）；轻型结构的外围护结构总热惰性指标D≤4（常用）。2．负温穿堂可参照冻结物冷藏间选用a值；3．表内未列的其它库温等于或高于0℃的库房可参照各项中冷却间的a值选用。二、货物耗冷量的计算一般食品进库时的温度都高于库房温度，食品温度与库房温度之差会导致食品向库内放热。生鲜食品当其为活体时，还要进行呼吸，吸进氧气与体内糖类进行氧化分解，这种生理作用也是放热反应；带包装的食品，由于进出库温差的存在，包装材料还会有显热放出等等。这些放出的热量就构成了一项货物耗冷量φ2。货物耗冷量按下式计算φ2=φ2a+φ2b+φ2C+φ2d1G(h1–h2)(t1–t2)CbG(ｑ1+ｑ2)=——［—————+GB—————］+—————+(Gn–G)ｑ2（7-5）3.6TT2式中：φ2a——食品热量（W）;φ2b——包装材料和运载工具热量（W）；第二节冷藏库耗冷量计算φ2C——食品冷却时的呼吸热量（W）；φ2d——食品冷藏时的呼吸热量（W）；1——1KJ/h换算成W的数值;3.6G——库房的每日进货量（Kg）;h1、h2——食品进入库房初始温度和终止降温时的焓值（KJ/kg），见表7-8；T——货物冷却时间（h）；对于冷藏间取24h，对于冷却间、冻结间取设计冷加工时间；B——货物包装材料或运载工具重量系数，见表7-9；Cb——包装材料或运载工具的比热容[KJ/（k·℃）]，见表7-10；t1、t2——包装材料或运载工具进入库房时和终止降温时的温度（℃）;ｑ1、ｑ2——食品冷却初始温度时和终止温度时的呼吸热量（W/kg），见表7-12；Gn——冷却物冷藏间的冷藏量（Kg）。第二节冷藏库耗冷量计算使用以上公式时应注意以下几点：1、当冷库仅有鲜水果和鲜蔬菜的冷藏间时，只需计算φ2C和φ2d。2、如冻结过程中需加水时，应把水的热量加入公式值内。3、库房每日的进货量G应按下列规定取值：1）冷却间或冷冻间应按设计冷加工能力计算；2）存放果蔬的冷却物冷藏间应按不大于该间冷藏吨位的8%计算；存放鲜蛋的冷却物冷藏间，应按不大于该间冷藏吨位的5%计算；3）有从外地调入货物的冷藏库，其冻结物冷藏间每间每日进货量应按该间冷藏吨位的5%计算；4）无外地调入货物的冷藏库，其冻结物冷藏间每间每日进货量一般宜按该库每日冻结量计算；如该进货量大于按该冷藏间吨位5%计算的进货量时，则应按冷间冷藏吨位的5%计算。第二节冷藏库耗冷量计算4、货物进入冷间时的温度，应按下列规定来计算1）未经冷却的鲜肉温度应按35℃计算，已冷却的鲜肉温度按4℃计算。2）从外地调入的冻肉温度按-8～-10℃计算。3）无外地调入货物的冷库，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的货物温度计算。4）鲜蛋、水果、蔬菜的进货温度按当地货