冷库制冷工艺设计第五章-冷库制冷工艺设计课件.ppt

1、第第5 5章章 库房冷却设备的选型和布置设计库房冷却设备的选型和布置设计 5 51 1 库房冷却设备的类型库房冷却设备的类型一、冷却管组的类型和结构一、冷却管组的类型和结构 接管组的形式： 立管式 管架式 横管式 内部循环式 蛇形盘管式 层流式 排管型式的分类排管型式的分类图5-1 立管式冷却管组 只适用于重力供液系统，下进上出，下部一端放油只适用于重力供液系统，下进上出，下部一端放油优点：易由立管中排出形成的气体或气液混合物，以及由优点：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：排管的存氨

2、量较大，约为排管容积的缺点：排管的存氨量较大，约为排管容积的60608080（为（为5050即可以满意工作）即可以满意工作） 排管高度较大时，液柱静压作用使排管下部管中的排管高度较大时，液柱静压作用使排管下部管中的氨液饱和蒸发温度增高，使氨液饱和蒸发温度增高，使t t 传热传热，尤在，尤在t tZ Z低时明显，低时明显，所以时所以时t tZ Z-33-33不宜采用不宜采用 只适用重力供液只适用重力供液墙管（图）墙管（图）图5-2 盘管式墙管C11011011011011011011010050300030003000 制作 1外表面F 无缝钢管382.28.38m重16.3 管材节约37，存氨

3、量 无缝钢管573.55.58m重25.8 K稍，但外形大7 宜采用382.2的无缝钢管 翅片管 图5-3 盘管式顶管18030050200200100120120120120100100AB30003000大样大样乙甲100乙甲50200100100100300200100120100AB30003000图5-4 四层光滑顶管 图5-5 氨内部循环的翅片式管组层 流 式 可 分 无 液 柱 作 用 横 管 层 流 式 小 液 柱 作 用 横 管 层 流 式 1、氨液进口；2、氨液出口；3、从分叉段来的氨蒸汽分离管；4、用以引出蒸汽的集管；5、级联式除汽管；6、把剩余的氨液引入贮液桶的液管图5

4、-6 层流式的墙管组543A654326 6 管架式冷却管组管架式冷却管组 适用：设置于冻结间或小型冷藏库冷藏间，对鱼类、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家禽、兔子和小水产，以及棒冰和冰淇淋进行冻结特点：传热特点：传热K K 装载量大，耗电小，冻结时间较短装载量大，耗电小，冻结时间较短（强制对（强制对 流后）流后） 液柱作用较大，劳动量大，钢材耗液柱作用较大，劳动量大，钢材耗量大，不利实现自动化量大，不利实现自动化 除霜麻烦，一般采用扫霜法，油靠除霜麻烦，一般采用扫霜法，油靠放，对冻结物适应性差放，对冻结物适应性差6 6 管架式冷却管组

5、（图）管架式冷却管组（图）7 7 翅片管翅片管除不宜作立管式管组外，适于其它型式除不宜作立管式管组外，适于其它型式优点：节约钢材、制冷剂，造价 结构紧凑，体积小，耗材量少 二、冷风机的类别和结构二、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 在热湿负荷较大的冷加工库房： 冷却间、冻结间中适用 在冷却空气同时又要求去湿的干燥冷却过程， 其表面T较翅片管低，水蒸汽易从湿空气中凝析出来 直接蒸发式 干式（表面式） （蒸发器、制冷剂） 翅片管 多采用 冷风机 间接冷却式 （空气冷却器） （载冷剂：水或盐水）光滑管 少采用 湿式（接触式）（喷嘴喷淋式、 ，膜态接触式、喷淋填料层式） 混合

6、式 系统和设备复杂，制冷剂效率低，现很少用 冷风机的结构：冷风机的结构： 1管径2管子的形状 圆形无缝钢管 优点：耐压性能好，安全可靠，易于购买 缺点：单位容积的表面积Fv小，气流涡流区比较大在满足 制冷剂均匀分配 应尽量选取较小管径的管子 每根管制冷剂压降不太大 椭圆管 优点：截面积一定时，椭圆形F大15 近风面积小，背面涡流区小，在相同的下，w25% 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 因涡流区小，空气动力性能，压力降减小39，动力消耗 湿润周边比圆管大21，w3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

7、排列 顺排 叉排形 状 圆 形 矩 形 风机 6风量 经验1。 冻结间：每1kcalh配11.2m2h 冷却间、冷却物冷藏间：1kcalh配0.60.7 m2h 经验2。 冻结间或冷却间：100140m3m2h 翅片管冷风机概略的 单位冷却面积的风量 冻结物冷藏间或冷却物冷藏间：80100 m3m2h 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 L3600F 3.55ms )(24.0)(2121ttQttCQGxPx 或 21iiQG 容积风量 LG 冷风机中通风机布置 压出式电机发热，

8、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，若TZ不变，将加大空气和制冷剂的对数平均温差Qk空气的吸湿量使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吸入式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，但可能出现水流冻结导致堵塞。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空气冷却器其中的风速较均匀适用：吸 入 式 需 补 充 新 风 的 冷 却 物 冷 藏 间 （ 风 速 较

9、 均 匀 ） 压 出 式 自 由 射 流 射 程 短 的 冷 加 工 库 房 （ 如 冻 结 间 ） 射 程 较 长 的 冷 加 工 库 房 （ 如 冻 结 物 冷 藏 间 ） ： 在 空 气 冷 却 器 后 加 设 空 气 分 布 装 置 （ 如 ： 分 配 风 道 ， 或 集 流 变 形 变 径 管 、 喷 嘴 ） 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 三、食品冷冻装置三、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、

10、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。家禽、分割肉、畜类内脏、某些品种蔬菜加工。 1.1.平板冻结器平板冻结器 卧式卧式 立式立式 2 2、隧道传送带式速冻装置、隧道传送带式速冻装置 3 3、螺旋式冻结装置、螺旋式冻结装置 4 4、流态化冻结装置、流态化冻结装置 5 5、升降式冻结装置、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、上层水平输送机平输送机构、上升输送机构、上层水平输送机

11、构、下降输送机构。冻品在被下层水平输送机构、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。下送回下层水平被送出速冻装置。6 6、最新冻结方法与设备、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（Dnamic Disperse Medium）冻结法在吹风式冻结装置的基础上，利用运动微粒作为

12、冷媒的速冻装置 .3）三路速冻装置（Triple-pass freezer）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 5.2 5.2 库房冷却设备的选型和布置设计库房冷却设备的选型和布置设计一、冷却间一、冷却间（1）肉类冷却间 （）常法：（）快速冷却（两阶段） 优点：外观好，色味美，减少47h，干耗率1，比（1）减少40502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

13、冷藏库 注： 现果蔬、蛋可直接进入冷藏间，逐步降温 家禽：直接冻结 鱼类、海鲜在捕捞现场进行快速冷却 鱼类冷却保鲜方法： a。冰冷却（我国） b冷却海水保鲜：浸滞 0-1海水 c微冻保鲜：i。冰盐混合微冻 ii低温盐水微冻 iii吹风冷却微冻 （二）冷却间冷却设备的型式和布置设计（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 二、冻结间二、冻结间（一）冻结间的类别及特点（一）冻结间的类别及特点1 1按食品冻结工艺分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

14、肉间设有冷风机一次冻结间 冷加工时间短， 约1620 小时， 干耗1.11.2， 耗电少， 60 度T，劳动量小 二次冻结 3240 1.81.9， 80 度T 现普遍采用一次， 2 2按按空气介质循环方式介质循环方式 空气自然循环冻结间0.050.15ms， 冻结速度慢，干耗 空气强制循环冻结间2 ms ， 冻结速度快，干耗（肉、鱼、家禽类冷库，大多采用这种） 先用光滑墙、顶排管，扫霜为主，兼热氨融霜，先用光滑墙、顶排管，扫霜为主，兼热氨融霜， 已少采用已少采用1 1、空气自然循环冻结间、空气自然循环冻结间图5-19 空气自然循环冻结间2 2、搁架式排管冻结间、搁架式排管冻结间3 3、强制空

15、气循环冻结间、强制空气循环冻结间1 1纵向吹风冻结间纵向吹风冻结间特点特点优点：气流阻力小，冷风机台数少，耗电小，优点：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、温度不均匀空气流通距离长，风速、温度不均匀2 2横向吹风冻结间横向吹风冻结间 （1）布置及技术参数A冻结间宽37米，长不限，室温-23-30B冻结时间 820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）1 1落地式冷风机横吹风式落地式冷风机横吹风

16、式 a a用于冻结白条肉，或设置临时货架吊笼，故实用于冻结白条肉，或设置临时货架吊笼，故实用性强用性强 b b宽度宽度6 6m m，冷风机靠长度方向，不设走道，但，冷风机靠长度方向，不设走道，但冷风机与最近一根吊轨冷风机与最近一根吊轨1.21.21.51.5m m，使肉不处于回流，使肉不处于回流区区 c c如图如图5 5-25-25，导风板开长孔，（沿轨道方向），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，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，需设导风板缺点：冷风机台数多，耗电大，系统复

17、杂，需设导风板d d导风板、档风棚的作用导风板、档风棚的作用 e e要求冻结装置的气流型于冻品外形相一致要求冻结装置的气流型于冻品外形相一致 f f冻结区有效断面水平流速冻结区有效断面水平流速3m3ms s 2 2落地式冷风机下吹式（直吹下吸式）落地式冷风机下吹式（直吹下吸式） 适用：盘装水产品、盘装家禽66米柱网，放置两列吊笼，风机直吹吊笼，风机的风压 可稍低，但风量要大些， 使吊笼距风机的距离大些， 以减少涡流 使风机接近吊笼中心高度，以使吊笼上下布风均匀Tn=-23，设计冻结时间1018h 特点：风量大，冻结速度快，但冻结速度不均，需改 善气流组织3 3上吹风式盘装食品冻结间上吹风式盘装

18、食品冻结间 适用：水产品适用：水产品特点：特点： T Tn n=-23=-23-30-30，设计冻结时间，设计冻结时间8 810h10h（时（时间短）间短） 气流平行于鱼盘，上、下流速均匀，冻结速度均气流平行于鱼盘，上、下流速均匀，冻结速度均匀，冻结效果好匀，冻结效果好. .3 3吊顶式冷风机冻结间吊顶式冷风机冻结间 （1 1）适用：盘装水产品、家禽等块装食品，白条肉）适用：盘装水产品、家禽等块装食品，白条肉（2 2）布置与技术参数）布置与技术参数a aT Tn n=-23=-23-30-30，设计冻结时间，设计冻结时间101020h20hb b宽宽3 36 6米，长不限米，长不限c c优点：

19、不占建筑面积，风压小，气流均匀优点：不占建筑面积，风压小，气流均匀缺点：冷风机台数多，系统复杂，维修不便，融霜溅水难处缺点：冷风机台数多，系统复杂，维修不便，融霜溅水难处理；在夹层的通风机，运行情况难以经常直观检查理；在夹层的通风机，运行情况难以经常直观检查三、冷却物冷藏间三、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 =8590% 货间空气流速0.30.5ms恒温恒湿：t0.5，4 3定期进行换气4融霜、滴水现象 （二）冷却物冷藏间冷却设备的型式和布置设计（二）冷却物冷藏间冷却设备的型式和布置设计 冷风机冷风机 、顶排管、墙排管、顶排管、墙排管

20、 1风机布置：采用冷风机，并配置均匀送风道和喷咀。 1 1空气分布及风道布置空气分布及风道布置 （1 1）送风系统：均匀送风系统，空气分布器：圆锥）送风系统：均匀送风系统，空气分布器：圆锥形喷嘴形喷嘴（2 2）送风管道宜布置在库房中央走道的正上方，其）送风管道宜布置在库房中央走道的正上方，其好处：好处： 使风管两侧管道送风射程基本相等，可以简化喷嘴使风管两侧管道送风射程基本相等，可以简化喷嘴设计设计热鲜进库后带进的水汽遇到风管的冷表面可能冷凝热鲜进库后带进的水汽遇到风管的冷表面可能冷凝下滴，走道无货物下滴，走道无货物可利用中央走到作回风道可利用中央走到作回风道（3 3）送风喷嘴应均匀布置，但应

21、避开柱子）送风喷嘴应均匀布置，但应避开柱子（4 4）冷风机宜布置在靠近库门的一侧，便于）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：操作管理与维修，又可缩短管路：（5 5）目前，冷却物冷藏间大都采用单风道小）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喷嘴送风，但也有三面条缝形送风道2 2风管和喷嘴风管和喷嘴 （1 1）使喷嘴出风口的流速大于总风管进口的流速（即）使喷嘴出风口的流速大于总风管进口的流速（即首段首段6 68 8m ms s）, ,使所有出风口截面积之和小于总风管使所有出风口截面积之和小于总风管进口的截面积进口的截面积风道：风道：风道不要太

22、长，一般风道不要太长，一般25253030m m风道截面积：风道截面积：0.50.50.70.7矩形截面，沿长度方向的高度相等，只改变宽度尺寸，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头部和尾部的宽度比为2 2：1 1（7）喷嘴射程（及阻力损失）参考 空气131m3 压 力 损 失 （ 毫 米 水 柱 ） 出 风 口 风 速 （ m s） 有 效 射 程 （ m） 静 压 动 压 全 压 6.63 11.3 2.7 3.1 5.8 7.13 11.9 3.1 3.6 6.7 7.65 12.8 3.6 4.1 7.7 8.15 13.7 4.1 4.6 8.7 喷嘴

23、（圆锥形）喷嘴（圆锥形）喷嘴中心距约喷嘴中心距约1 1m m喷嘴的轴心线喷嘴的轴心线 应与无梁板平顶成应与无梁板平顶成1717倾角倾角 有梁结构，出风口气流方向应与梁的走向平行有梁结构，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，如果是主梁次梁纵横交错的库房时，喷嘴应水平安装，气流与主梁水平气流与主梁水平喷嘴各部分尺寸喷嘴各部分尺寸 （2 2）风道一般首段（进口截面）的）风道一般首段（进口截面）的6 68m8ms s，末端末端1 12m2ms s（3 3）风管宜采用矩形截面，高度是同一尺寸，只改）风管宜采用矩形截面，高度是同一尺寸，只改变宽度，变宽度，（4

24、4）一台以上轴流风机的连接风管与总送风口管汇）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，用的活动的叶片， （5 5）计算送风系统阻力损失时，空气冷却器的阻力）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损失按无霜时的阻力损失加一倍进行计算 （6 6）出风口宜采用圆锥形喷嘴）出风口宜采用圆锥形喷嘴四、冻结物冷藏间四、冻结物冷藏间 （一）特点 Tn-18，95，t=1 空气自然循环冷却排管 同设顶排、墙排 只设顶排：货物贮存期不长的小冷库 空气强制循环冷风机 （

25、二）采用排管的冻结物冷藏间（二）采用排管的冻结物冷藏间 1 1排管设计布置上的考虑因素排管设计布置上的考虑因素 （1 1）能有效地阻挡外界侵入的热量对食品的侵袭）能有效地阻挡外界侵入的热量对食品的侵袭 （2 2）便于除霜）便于除霜 顶排管布置在走道上方顶排管布置在走道上方 （3 3）有利于安全生产）有利于安全生产 墙排管布置在库房墙排管布置在库房2 23 3高度以上高度以上 顶排高于机械堆垛顶排高于机械堆垛200200300300 （4 4）便于施工安装）便于施工安装 加工厂预制加工厂预制运至现场安装运至现场安装缩短周期，保质缩短周期，保质量量 （5 5）适当减少通路数量和控制通路允许长度）适

26、当减少通路数量和控制通路允许长度 （6 6）简化支架，吊架预埋件的布置）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）必须在土建施工时预埋（管道、设备的支架、吊架） 2 2冷却排管的布置要求冷却排管的布置要求 （1 1）顶、墙排的布置位置，见）顶、墙排的布置位置，见P211P211，（2 2）多组顶排管的连接，）多组顶排管的连接， 先进后出，使其压降一致先进后出，使其压降一致 （3 3）顶、墙管的供液管与回气管的合用与分设）顶、墙管的供液管与回气管的合用与分设 库房面积库房面积200200，合用，合用200200450450，供液分设，回汽合用，供液分设，回汽合用5

27、00500，分设，分设（4 4）排管的安装：）排管的安装： （三）采用冷风机的冻结物冷藏间（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，易于实现自动化理，易于实现自动化 关键问题：干耗关键问题：干耗 1 1包装，镀冰衣，加覆盖物包装，镀冰衣，加覆盖物 2 2冷风机运行参数冷风机运行参数 T TZ Z与进出风平均温度的温差与进出风平均温度的温差6 68 8 冷风机进出风温差冷风机进出风温差2 24 4 使冷风机送出的空气沿平顶及外墙形成贴附射流，使冷风机送出的空气沿平顶及外墙形成贴附射流，货物则处于回流区货物则处于回流

28、区 0.5m0.5ms s设备：均匀送风管道设备：均匀送风管道 带风管的冷风机带风管的冷风机五、贮冰间（冰库）五、贮冰间（冰库） 贮盐水制冰：贮盐水制冰：t tn n=-4 =-4 贮快速制冰：贮快速制冰：t tn n=-10 =-10 冷却设备布置：冷却设备布置： A A排管：排管： 1 1. .净高净高H H6, 6, 不设墙排，不设墙排， 净高净高H6 ,H6 ,墙管安装在垛冰高度以上墙管安装在垛冰高度以上 , ,同时，同时，顶排顶排 2 2不用翅片管不用翅片管 B B冷风机冷风机+ +高墙管高墙管 优点：库温均匀，管材减少，方便操作管理优点：库温均匀，管材减少，方便操作管理 人工扫霜人工扫霜六、包装间六、包装间 t tn n00，对建筑寿命有利，若，对建筑寿命有利，若00，在无任务，在无任务时，亦应保持低温状态，以免冻融循环，破坏围护时，亦应保持低温状态，以免冻融循环，破坏围护结构。结构。 t tn n -5-5，冷风机，工作区风速，冷风机，工作区风速0.40.4m/sm/s，以免影，以免影响工人健康响工人健康t tn n -5-5，排管，排管