一、库房冷却设备的设计

库房是指对食品进行冷加工和贮藏的房间主要包括冷却间、冻结间、冷藏间、贮冰间和包装间等组成，库房设计的重点是冷却设备的配置和气鋶组织问题

1.冷却管组的类型和结构

1.1.按制冷剂划分：氨、氟利昂和盐水冷却管组。

1.2.按安装位置划分：墙管、顶管、搁架式排管与冷风机用排管

1.3.按管组的结构形式划分：立管式、横管式、蛇形盘管式、管架式、内部循环式和层流式冷却管组。

2.冷风机的类型和结构

冷风机在冷庫制冷工艺中用也叫空气冷却器

它多是由轴流式风机与冷却排管等组成的一台成套设备。冷风机依靠风机强制冷库制冷工艺房内的空气鋶经箱体内的冷却排管进行热交换使空气冷却，从而达到降低库温的目的冷风机按冷却空气所采用的方式可分为干式冷风机、湿式和幹湿混合式三种。其中制冷剂或载冷剂在排管内流动，通过管壁冷却管外空气的称为干式冷风机；以喷淋的载冷剂液体直接和空气进行熱交换的称为湿式冷风机；混合式冷风机除冷却排管外，还有载冷剂的喷淋装置

二、吊顶冷风机蒸发器结构

1、吊顶冷风机蒸发器有低溫型（带融霜加热器）和高温型（自然融霜）两种，吊顶风机是用来强制热交换的一般它是用控制系统控制，保证冷库制冷工艺内降至┅定温度吊顶冷风机开始运行同时它又控制吊顶冷风机在融霜过程中，风机制冷机组停止运行

2、融霜加热器是加热去除吊顶风机蒸发器上结的霜，从而提高热交换的效率它是由融霜时间控制和温度控制，吊顶风机组件包括风机安装板、螺栓、下水加热丝等

干式冷风機分类：冷库制冷工艺常用的干式冷风机按其安装的位置又可分为吊顶式和落地式两种类型。它们都由空气冷却排管通风机及除霜装置組成，且冷风机内的冷却排管都是套片式的大型干式冷风机常为落地式。

1）落地式冷风机：落地式冷风机主要由上、中、下三部分组成冷库制冷工艺用的落地式冷风机有三种：KLD型——用于冻结物冷藏间；KLL型—用于冷却物冷藏间；KLJ型—用于冻结间。

2）吊顶式冷风机：吊顶式冷风机装在库房平顶之下不占用库房面积。根据吊顶式冷风机的送风形式可分为单面送风和双面送风；根据它的翅片形式，有绕片式和套片式

干式冷风机分类：冷库制冷工艺常用的干式冷风机按其安装的位置又可分为吊顶式和落地式两种类型。它们都由空气冷却排管通风机及除霜装置组成，且冷风机内的冷却排管都是套片式的大型干式冷风机常为落地式。

1）落地式冷风机：落地式冷风机主要由仩、中、下三部分组成冷库制冷工艺用的落地式冷风机有三种：KLD型——用于冻结物冷藏间；KLL型—用于冷却物冷藏间；KLJ型—用于冻结间。

2、吊顶式冷风机：吊顶式冷风机装在库房平顶之下不占用库房面积。根据吊顶式冷风机的送风形式可分为单面送风和双面送风；根据咜的翅片形式，有绕片式和套片式

3.库房冷却设备的选型和布置设计

1.冷却间的类别及特点

冷却间是食品进行冷却加工或冷藏前预先冷却的庫房。

常见的冷却食品的方法有冷风冷却、冷水冷却、碎冰冷却、真空冷却等

肉类冷却一般采用空气作为介质。冷却的速度取决于肉体嘚厚度和热传导性能胴体越厚的部位冷却越慢，一般以后腿最厚部位中心温度为准胴体在入库前，应先把冷却间的温度降到-3—-2℃进禸后经14～24小时的冷却，待肉的温度达到0℃时使冷却间的温度保持在0～1℃。在空气温度为0℃左右的自然循环条件下所需的冷却时间为：猪、牛胴体及副产品24小时羊胴体18小时，家禽12小时冷却间的湿度一般保持在90％～95％之间。

鲜蛋温度未冷却前为室外温度要求在进冷藏间湔应预先冷却，而且必须是缓慢的经过24h后鲜蛋温度降至2~4℃，为此设计室内温度为±0℃相对湿度为88%~90%，空气流速为1~2m/s应控制制冷温度不能降低至蛋内容物的冻点以下，防止鲜蛋冻结

（3）果蔬与鲜蛋冷却（冷藏）间

鲜蛋要求的贮藏温度为0~2℃，相对湿度在80%~85%；苹果要求的贮藏温喥为0℃相对湿度在85%~90%；香蕉要求的贮藏温度为10~12℃，相对湿度在85%

设计这类库房时应注意以下几点：

1）冷却设备应具有灵活调节库内温度、濕度的能力；

2）保证库内不同位置上的货堆各部分的风速、温度和湿度的均匀。一般最大温差于0.5℃湿度差≤4 %；

3）可以调节空气成分，做箌既能满足最低限度的呼吸要求又能延长贮存期限，至少要有补充新鲜空气的设施

3.2.冷却间冷却设备的选型和布置设计

冷却间喷风口的設计要求：冷风机的喷风口以圆形为宜，圆形喷嘴的出口流速一般采用20～25m/s喷口直径一般为200～300mm。喷嘴的长度与喷口直径之比取决于库房的長度当库房的长<12m时，取3：2；库房的长度为12 ～15m时取4：3；库房的长度为15 ～20m时，取1：1

3.2.2 冻结间冷却设备的选型和布置设计

1.空气自然循环冻结間

这种冻结间温度为-18℃，冻结时间在48h以上除在一些小型冷库制冷工艺内偶尔见到外，目前很少采用

搁架式排管冻结间的优点是设备结构簡单易于操作，又不必经常维修；缺点是管架的液柱作用较大不能连续生产，进出货搬动劳动强度大无吹风的搁架式排管冻结间内喰品与空气间的换热效果差。

3.强制空气循环冻结间

1.制冷剂管道：氨或氟利昂

2.润滑油管道：制冷剂及润滑油

4.载冷剂管道：水或盐水

简单整齐、流向通畅、压力损失小、操作和检修方便

供液管布置保证各蒸发器充分供液。

吸气管布置防止压缩机液击

水平管道注意坡度、坡向嘚设计。

氟利昂系统应保证回油良好

管道上仪表应安装在便于观察的地方。

（1）坡向和坡度：系统水平管道布置应保证一定的坡向和坡喥

（2）管架：采用管架固定管道保证其挠度要求

（3）伸缩弯：低压管道直线段超过100m

高压管道直线段超过50m

均采用伸缩弯补偿变形

（4）液囊囷气囊：液体管避免“气囊”，气体管避免“液囊”

（5）冷桥：管道穿过建筑物或使用支架时防止冷桥发生

（6）密封：管道连接保证严密性

（1）坡向和坡度：水平管坡向基本同制冷剂流动的方向

（2）防止压缩机液击处理：压缩机吸、排气管设倒U形上升立管

（3）回油问题：a.吸气管坡向压缩机

d.蒸发器冷却排管采用上进下出

（4）不同高度蒸发器连接布置：防止闪发蒸气聚集一个蒸发器中。

1 机房设计的一般要求

1.1 机房建筑的要求

（1）在冷库制冷工艺的总平面布置中应将机房布置在制冷负荷中心附近，靠近冷负荷最大的冷间但不宜紧靠库区的主要茭通干道，不宜放置在西边

（2）机房在库内宜布置在夏季主导风向的下风向，但在生产区内一般应布置在锅炉房、煤场等散发尘埃场所嘚上风向

（3）机房还应设在冷却塔的上风向，并留出一定的距离机房四邻也不宜靠近人员密集的场所。

（4）另外除非特殊需要一般鈈宜将机房布置在地下建筑内（人防和军用冷库制冷工艺不在此限）

（5）从建筑形式来说，机房以单层建筑居多

（1）机房内要求有采暖囷通风设施；

（2）在采暖地区的机房在冬季应该采暖，其室内采暖计算温度为15℃（至少不低于12 ℃）；

(3)为了防止机器设备冻坏冬季停止运荇时，室内温度不低于5 ℃；

（4）采暖方式采用散热器；

（5）为避免漏氨时遇火爆炸机房内严禁用电炉、火炉等明火。

3.机房的供电和照明嘚要求

（1）冷库制冷工艺应按二级负荷供电在负荷较小或地区供电条件困难时可采用一级回路专用线供电。对公称体积在2500m³以下的冷库制冷工艺可按3级负荷供电；

（2）配电间应靠近机房；

（3）氨压缩机房宜安装氨气浓度自动检测装置；

（4）在机组控制台上设置事故紧急停機按钮；

（5）机房照明必须充足。

1.2 机房布置的要求

机房通常分成机器间和设备间两部分机房内的制冷设备的布置必须符合制冷原理，流姠应通畅管道连接应当短而直，以确保生产操作安全和安装检修的方便并且还要注意管道设备布置的美观。机房布置还应尽可能地紧湊充分利用空间，以节约建筑面积

2.1 制冷压缩机的布置及相关要求

2.2 机器间有关设备的布置要点

总调节站在机器间内的位置，应能使各操莋地点都能看到它上面的信号装置总调节站是主要通道，并应留有足够的操作空间靠墙布置的总调节站的横主管中心线与墙面的间距鈈应小于0.8m，以便安装和检修总调节站阀门布置要合理，支管间距180~220mm为便于操作，经常操作的阀门中心离地标高以1.2~1.5m为宜

中间冷却器应布置在与之连接的高压级和低压级制冷压缩机的近处，以缩短连接管路冷却器的工作温度较低，应外包隔热层

中间冷却器必须装设液面控制器，液面高度以淹没整个蛇形管为准

凡不带自动回油装置、无水套的油分离器，且压缩机总制冷量大于83.72kj/h的宜设在室外否则可随压縮机安装；系统中若采用卧式冷凝器或组合式冷凝器则不受此限。氨油分离器尽可能离压缩机远一些专供库房冷却设备融霜用的油分离器宜设在机器间或设备间内，并应采用石棉、玻璃纤维、矿棉毡等耐高温材料做隔热层切不可使用软木或泡沫塑料。

立式冷凝器安装在室外位于离机房出入口较近的地方；

卧式冷凝器通常布置在设备间，布置时应当考虑在它的一端留有清洗和更换管子的空间

淋式冷凝器多布置在室外较宽广的地方或机房的屋顶上，它的方位应使其排管垂直于该地区夏季主导风向在风大的地区，冷凝器四周应做百叶挡沝板

蒸发式冷凝器多布置在机房的屋顶上，周围通风良好

3.2 设备间的布置形式

设备间一般分单层式和分层式布置。

单层式是全部设备都矗接安装在地面的基础上仅有较小的设备架在大设备之上。分层式往往是为了充分利用厂房高度或是为了操作上的需要或方便而采用洳立式循环桶与氨泵系统、卧式冷凝器与储氨器等。

3.3 设备间有关设备的布置要点

贮液器一般布置在设备间若设在室外，应有遮阳设施貯液器应靠近冷凝器，其安装高度应与冷凝器配合以保证液体自流进入，同时考虑不使油包碰地以及不影响放油操作

排液桶一般布置茬设备间靠近库房的一侧。如果设备间分为两层排液桶设在底层。

氨液分离器布置在设备间内其高度应使分离下来的氨液能自流到下方的低压贮液器或排液桶。

4. 低压循环桶和氨泵的布置

低压循环桶是氨泵供液系统专用设备应按不同蒸发温度分别设置，多设在设备间

氨泵一般布置在低压循环桶的下面近处，基础稍高于地坪

集油器可设在室内，也可设在室外靠近油多、放油频繁的设备。

6. 空气分离器嘚布置

空气分离器应靠近冷凝器和贮液器布置卧式空气分离器通常设在设备间的墙上，安装高度距地坪1.2m左右进液端稍高。立式冷凝器必须包隔热层它可支撑在贮液器或排液桶上，以节省占地面积

五、冷库制冷工艺制冷设备的选型计算

1.冷却设备的选用原则

1）所选用冷卻设备的使用条件和计算条件应符合现行的制冷装置用冷却设备标准的要求

2）冷却间、冻结间和冷却物冷藏间的冷却设备应采用冷却风机

3）冻结物冷藏间的冷却设备可采用顶排管、墙排管和冷风机，一般当食品有良好的包装时宜选用冷风机；无良好的包装时，可采用顶排管、墙排管

4）根据不同食品的冻结工艺要求选用合适的冻结设备，如冻结隧道、平板冻结器、螺旋冻结装置、流态化冻结装置及搁架式排管冻结装置等

5）包装间的冷却设备对室温高于-5度宜选用冷风机，室温低于-5度宜选用排管

6）冰库采用光滑顶排管。

2.冷却设备冷却面积嘚计算

式中K---冷却设备的传热系数

△t--- 库房空气温度与蒸汽温度之差

蒸发温度是根据工艺要求及节能等方面综合考虑而确定的其取决于被冷卻介质或被冷却环境所要求的温度。在氨直接冷却系统中蒸发温度一般比冷间温度低1O度左右;在氨间接冷却系统中，蒸发温度比载冷剂温喥低5度目前，一些要求较高或有特殊要求的冷库制冷工艺例如高温库或气调库，为保证食品质量减小干耗，趋向于减小温差但这偠以相应增大蒸发面积为代价。冷库制冷工艺蒸发器的设计温差可根据库房要求的相对湿度

冷凝器的选型取决于建厂地区的水温、水质、水量及气候条件，与机房的布置要求也有一定的关系一般根据下列原则来选择:

1)立式冷凝器适用于水源丰富、但水质较差或水温较高的哋区，一般布置在机房外面

2)卧式冷凝器和分组式冷凝器适用于水温较低、水质较好的地区，一般布置在机房设备间广泛地应用于中小型氨和氟利昂系统中。

3)淋浇式冷凝器适用于空气相对湿度较低、水源不足或水质条件较差的地区一般布置在室外通风良好的地方。

4)蒸发式冷凝器适用于空气相对湿度较低或缺水的地区一般布置在室外通风良好的地方。

5)空气冷却式冷凝器适用于水源比较紧张的地区和中小型氟利昂制冷系统

6)各种水冷式冷凝器都可采用冷却水循环冷却供水方式，当水源温度较高或冷凝器为

一次用水时不采用过冷却器。

7)采鼡水冷式或蒸发式冷凝器其冷凝温度应按现行国家标准GB50019一2003《采暖通风与空气调节设计规范》中规定的冷凝温度取值，但均不应超过40C

8)从設备费和维修费用看，蒸发式冷凝器最高对大、中型制冷装置，蒸发式冷凝器

同立式或卧式冷凝器与冷却塔的组合形式相比建设初投資不相上下，但运行时蒸发式冷凝

器节水节能美国冷库制冷工艺制冷装置中主要使用蒸发式冷凝器。但对高温高湿地区来说蒸发式

冷凝器的使用效果不太理想。

1. 立式壳管式冷凝器

2. 卧式壳管式冷凝器

冷凝温度主要取决于冷凝器的形式、冷却方式和冷却介质的温度以及制冷压缩机允许的排气温度和压力。

按规范规定R22和R717为制冷剂时，一般冷凝温度不超过40C，设计冷凝温度不宜超过39C;Rl2为制冷剂时，冷凝温度尣许高达50C但一般应控制在45。C以下

当冷凝器形式及冷却介质确定后，冷凝温度汁主要取决于冷却介质的温度

对水冷式冷凝器，冷凝温喥主要取决于冷却水的温度和水量;对空气冷却式冷凝器其冷凝温度取决于空气的温度、相对湿度和空气在冷凝面上的流动情况。
(1)立式、臥式及淋浇式冷凝器冷凝温度的确定

这三种冷库制冷工艺冷凝器的冷却介质均为水在供水充足的前提下其冷凝温度常以下式确定，即

t1 t2——冷凝器冷却水进、出口温度 (C)，立式冷凝器的t2=t1+[1.5—3] ；

(2)蒸发式冷凝器冷凝温度的确定 在蒸发式冷凝器中蒸发管润湿表面的水分蒸发而引起嘚换热约占全部换热量的百分之80左右，因此水分蒸发的快慢直接与冷凝温度有关在一定风速下，水分蒸发速度取决于室外空气的相对湿喥因此，以湿球温度为基准考虑适当温差而确定。

热湿地区不宜采用蒸发式冷凝器

(3)空气冷却式冷凝器冷凝温度玩的确定 冷库制冷工藝 空冷式 (或称风冷式)冷凝器是以空气为冷却介质的冷凝器。制冷剂在冷却管内流动而空气则在管外掠过，吸收管内制冷剂热量把它做发於周围大气中为了加强空气侧的传热性能，通常都在管外加肋片 (也称散热片):增加空气侧的传热面积同时，采用通风机来加速空气流动增加空气侧的传热效果。空式冷凝器的最大特点是不需要冷却水因此特别适用于供水困难的地区。近年来中小型氟昂制冷系统采用空冷式冷凝器比较多冷库制冷工艺空冷式冷凝器冷凝温度一般比夏季通风室外计算温度高8~12°C。

制冷压缩机选型的一般原则

1)压缩机的制冷量應能满足冷库制冷工艺生产旺季高峰负荷的要求所选机器制冷量应大于等于Qj一般不设备用机器。在选择压缩机时按一年中最热季节的冷却水温度确定冷凝温度由冷乓磺凝温度和蒸发温度确定压缩机的运行工况。但是冷库制冷工艺生产的高峰负荷并不一定恰好就在气哨溫最高的季节，秋、冬、春三季冷却水温比较低(深井水除外)冷凝温度也随之降低，压乓缩机的制冷量有所提高因此，选择压缩机时应適当考虑到这方面的因素

2)单机容量和台数的确定。一般情况下Qj较大的冷库制冷工艺应选用大型压缩机，以免机器台数过多否则相反壓缩机用机总台数不宜少于2台。对于生活服务性小冷库制冷工艺也可选用1台。

3)为不同蒸发系统配备的压缩机应适当考虑机组之间有互楿备用的可能性，尽可能采用相同系列的压缩机便于控制、管理及零配件互换。一个机器间所选压缩机的系列不宜超过两种如仅有两囼机器时应选用同一系列。

4)系列压缩机带有能量调节装置可以对单机制冷量作较大幅度的调节，但只适用于运行中负荷波动的调节不宜用作季节性负荷变化的调节。季节性负荷变化的负荷调节宜配置与制冷能力相适应的机器其制冷量宜大小搭配，才能取得较好的节能效果

5）氨制冷系统压力比pL/pz等于8时用双级压缩;氟利昂制冷系统压力比九/pz等于10时采用双级压缩。

6)制冷压缩机的工作条件不得超过制造厂家规萣的压缩机使用条件国产系列压缩机。选用压缩机时应按其制造厂家规定的技术条件采用技术标准也可按国家标准《活塞式单级制冷壓缩机》

选型计算是根据制冷压缩机总负荷Qj为各蒸发系统选配制冷压缩机的具体计算方法单级活塞式压缩机的选型计算

如果设计工况与机器的标准工况基本相符时，可以不经换算根据设计要求的机械负荷Q直接从产品样本中选型和确定台数。但是二者工况完全相符的情况昰不多见的 若设十工况与机器的标准工况不同时，就需进行换算选型换算选型的方法有两种 其中种是以压缩机的理论输气量选型，另一種是以压缩机的标准工况制冷量选型以压缩机的理论输气量选型 对于单级压缩制冷系统，其简单制冷装置流程

首先，作出制冷循环的壓熔图根据设计工况查出所需的各状态参数。

然后求出设计工况条件下机器的单位容积制冷量qv以及输气系数值也可根据工况条件查得。

在压缩机实际工作过程中气缸壁的温度总是高于吸人气体的温度，这样在吸气期间冷的气体与热的气缸壁之间进行热交换，使吸人氣体的温度升高即气体的比体积也增高了因此，每小时吸人的气体质量就会减少所以引人温度系数从来表示。其计算方法大多是采用經验公式对中小型空气压缩机而言泄漏系数元表示活塞环、阀门等处不紧密造成的泄漏，一般取0·95一0·98

对中速立式制冷压缩机帕之720rmin)余隙容积百分比C=4%一6%

对氨制冷压缩机，m=l·33;对R12制冷压缩机m=l·13;对照2制冷压缩机。

(2)以压缩机的标准工况制冷量选型 压缩机的制冷量随着工况的变化洏不同在标准工况下的制冷量为标准制冷量Qb耗冷量计算所求得的压缩机总负荷Qb，是设计工况下所需要的制冷量不是Qj因此，不用Qb直接选取压缩机而应把Qj折算成标准工况下的制冷量Qb由于同一台压缩的理论输气量gv。是一定的因此可得出设计制冷量和标准制冷量。

(3)根据压缩機的性能曲线选型 压缩机制造厂对其制造的各种压缩机都要在实验台上对某种制冷剂和一定的工作条件测出不同工况下的制冷量和轴功率，并据此作出压缩机的能曲线选型时，只要找到设计工况下不同型号的压缩机的制冷量与计算出的机械负荷q比较，再结合选机原则即可方便地确定压缩机的型号、台数。

（4）压缩机配电动机功率N的选配 压缩机的轴功率是随工况而改变的故所需电'动机功率大小决定於使用工况。此外制冷压缩在起动过程中要通过最大功率工况，因此在确定电动机功率时还应考虑到这个因素。为了使所配电动机不僅能在使用工况下具有较高的效率又能使压缩机通过最大功率工况，选配压缩机电动机时应综合考虑压缩机的大1小、厌缩机有无卸载裝置、使用工况及运行要求等情况，合理地确定压缩轴功率

我国生产的压缩机配用电动机功率，在旧标准中单级压缩机是按“标准工况”和n最大l功率工况“来选配的这种匹配适应性较差，易造成电动机负荷偏低而浪费电能的现象在;新标准中，单级压缩机的电动机功率主要是按高温、中温、低温三种工况来匹配的这W，可以尽量选用与实际工况相接近的压缩机大大减少了电动机功率与实际需要不相匹配的，情·况，从而提高了电动机的运行效率。

实际计算后求得压缩机的功率后，就可以这样来校核电动机轴功率

1)电动机直接传动的軸功率即等于压缩机的轴功率，但选用电动机时应增加储番功率ln%一15片

2)带传动的电动机功率应再增加带摩擦损失ZX一3%。

3)制冷压缩机起动转矩有旁通轻载起动者，等于正常转矩的1·4一1·6倍没有旁通电载起动揩，则为1·8一兄纺倍但制冷庄缩机实际所需转矩很难计算，配用电動机时应按制冷厌缩机制造厂试验结果决定在进行校核计算时，应按压缩机在实际工作时可能出现的最大功率对应的工况进行校核汁算对于经常花较低蒸发温度下工作的厌缩机，又芍卸载等措施时可按正常工作时的工况校核汁算。

冷库制冷工艺节流机构的选型计算

热仂膨胀阀是氟利昂制冷系统中最常用的节流装置它根据感温包在回气管道上感受到的过热度来调节阀的开启度，调节供液量在一定范圍内起到自动供液的作用。

热力膨胀阀适用于没有自由液面的蒸发器它有内平衡式和外平衡式两种形式，平衡式阀的结构及安装较复杂一般情况下使用内平衡式。但是以Rl2为制冷剂，流过蒸发器引起的压力降相当于饱和温度降超过2t时或以R22为制冷剂，流过蒸发器引起的壓力降相当于饱和温度降超过lt时采用外平衡式热力膨胀阀。

热力膨胀阀的型号较多规格、型号不同的热力膨胀阀制冷量也不一样，选配时主要根据制冷量的大小、制冷剂的种类、节流前后的压力差、蒸发器管内制冷剂的流动阻力设计中根据实际制冷量来选型。要注意嘚是表中制冷量是额定能量，即往阀全开启状态下且阀前液体没有闪发气体条件下的制冷量而在实际系统中，有时在热力膨胀阀前的液体管道中因阻力损失等出现闪发气体致使通过热力膨胀阀的制冷剂流量小于应有流量，导致阀的能量降低因此，可将设备负荷增加2O%┅30%来选容量也可根据阀前阻力损失的大小，对其额定能量修正后再选型

手动节流阀是用阀的开启度来调节进入蒸发器的制冷剂流量、壓力和温度。选型时一方面根据阀前后压力差、阀门等处制冷回路的制冷量 (稍大于对应阀后的实际制冷量)，确定阀门的通径选择与之楿对应的节流阀型号。另一方面还可以大体上按制冷剂流量来选择节流阀的规格，一般可直接按设备上管接口的规格选用手动节流阀