果品冷庫制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)體會
（寧波市制冷學(xué)會 葉輝）
（寧波欣力冷鏈技術(shù)有限公司 李飚）
一、工程概況：
（一）工程名稱: 寧波市蔬菜有限公司果品分公司一期10000m3冷庫
（二）原勘察單位:寧波市建設(shè)工程設(shè)計(jì)院
（三）原鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單位: 寧波市建設(shè)工程設(shè)計(jì)院
（四）建設(shè)單位: 寧波市蔬菜有限公司果品分公司
（五）一期冷庫由二部分組成，分成1#冷卻物冷藏庫和2#冷卻物冷藏庫。1#冷卻物冷藏庫的建筑面積為888.70 m2（房屋東西寬25.65m，南北長34.65m）凈高為4.7m，1#冷卻物冷藏庫的公稱體積為4177m3；2#冷卻物冷藏庫的建筑面積為1338.61 m2（房屋東西寬34.65m，南北長46.40m）凈高為4.7m，2#冷卻物冷藏庫的公稱體積為6291m3；根據(jù)該冷庫的特點(diǎn)，在冷庫的發(fā)貨處設(shè)計(jì)了回籠間，回籠間的建筑面積為53 m2（房屋東西寬10.00m，南北長5.30m）凈高為3.5m，回籠間的公稱體積為186m3。冷庫公稱總體積為10654m3。
二、冷卻物冷藏庫制冷負(fù)荷的設(shè)計(jì)計(jì)算
（一）計(jì)算依據(jù)：
1、《冷庫設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50072--2001
2、《工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50316—2000
（二）計(jì)算參數(shù)：
1、室外計(jì)算溫度：32℃，濕球溫度：28.3℃，室外計(jì)算相對濕度：83%。
2、蒸發(fā)溫度：-5℃ ~ -10℃。
3、冷凝器的最高冷凝溫度：40℃。
4、高壓系統(tǒng)最高工作壓力：2.0Mpa（表壓），低壓系統(tǒng)最高工作壓力：1.2Mpa（表壓）。
5、管道設(shè)計(jì)壓力：2.5Mpa。
6、主要工作介質(zhì)：R-22。
（三）制冷系統(tǒng)的形式：
冷藏庫的冷卻方式。本冷庫只有一種冷卻方式，采用直接蒸發(fā)冷卻方式，即制冷劑在冷卻設(shè)備內(nèi)直接吸取設(shè)備外的熱量而蒸發(fā)制冷。制冷系統(tǒng)內(nèi)的蒸發(fā)溫度是根據(jù)冷藏庫的工藝要求而確定。冷卻物冷藏庫采用-5℃ ~ -10℃。蒸發(fā)溫度一般比冷藏庫內(nèi)溫度低5℃ ~ 8℃。
冷庫的制冷系統(tǒng)采用谷輪機(jī)組或并聯(lián)機(jī)組制冷系統(tǒng)。
四、制冷系統(tǒng)的供液方式：
冷庫制冷系統(tǒng)的供液方式采用直接膨脹循供液方式。
（五）冷卻設(shè)備負(fù)荷
冷庫庫板采用100厚的聚氨脂雙面夾心彩鋼板。地坪（自下向上）：①在原地坪的基礎(chǔ)上，做一道3mm厚的SBS，SBS與SBS之間必須有100mm的搭接；②然后再做150mm厚的XPS保溫板，氧指數(shù)必須≥28%；③再用2mm厚的石油油氈干鋪，油氈之間也必須有100mm的搭接；④最后用120mm厚c25的細(xì)石鋼筋混凝土面層，Φ8雙向配筋中—中150隨打隨抹光。
1、1#冷卻物冷藏庫冷卻設(shè)備負(fù)荷的設(shè)計(jì)計(jì)算
冷庫噸位的計(jì)算，根據(jù)G=V*ρs*η/1000=4177*230*0.65/1000=600噸
（1）圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱流量應(yīng)按下式計(jì)算：
Φ1=KwAwα（θw-θn）
式中：
Φ1——圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱流量(w)；
Kw——圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)[w/（㎡.℃）]；
因?yàn)?SPAN lang=EN-US>Rws=0.083+0.10/0.031+0.056=3.36㎡.℃/w，所以Kws=0.3[ w/（㎡.℃）]
因?yàn)?SPAN lang=EN-US>Rwd=0.083+0.12/1.55+0.15/0.047+0.056=3.41㎡.℃/w，所以Kwd=0.293[w/（㎡.℃）]
因?yàn)?SPAN lang=EN-US>Rww=0.083+0.10/0.031+0.056=3.36㎡.℃/w，所以Kww=0.3 [w/（㎡.℃）]
Aw——圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱面積（㎡）；
α——圍護(hù)結(jié)構(gòu)兩側(cè)溫差修正系數(shù)，可按規(guī)范附錄B表B.0.1-1采用；
θw——圍護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)的計(jì)算溫度（℃）；取32℃；
θn——圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)的計(jì)算溫度（℃）；取0℃。
冷庫圍護(hù)結(jié)構(gòu)（四周、地坪及屋頂）熱流量(w)按上式計(jì)算得出：
Φ1=19708w=19.7kw
（2）貨物熱流量應(yīng)按下式計(jì)算：
Φ2=Φ2a+Φ2b+Φ2c+Φ2d=1/3.6*[m（h1-h2）/t+mBbCb（θ1-θ2）/t]
+m（Φ′+Φ″）/2+（mz-m）Φ″
式中：
Φ2——貨物熱流量（w）；
Φ2a——食品熱流量（w）；
Φ2b——包裝材料和運(yùn)載工具熱流量（w）；
Φ2c——貨物冷卻時的呼吸熱流量（w）；
Φ2d——貨物冷藏時的呼吸熱流量（w）；
m——冷間的每日進(jìn)貨質(zhì)量（kg）；
h1——貨物進(jìn)入冷間初始溫度時的比焓（kj/kg），h1=392.32kj/kg；
h2——貨物在冷間內(nèi)終止降溫時的比焓（kj/kg），h2=271.74kj/kg；
t——貨物冷加工時間（h），對冷藏間取24 h；
Bb——貨物包裝材料或運(yùn)載工具質(zhì)量系數(shù)；取Bb=0.25
Cb——包裝材料或運(yùn)載工具的比熱容[kj/（kg.℃）]，取Cb=1.47kj/（kg.℃）；
θ1——包裝材料或運(yùn)載工具進(jìn)入冷間時的溫度（℃），取θ1=32℃；
θ2——包裝材料或運(yùn)載工具在冷間內(nèi)終止降溫時的溫度，宜為該冷間的設(shè)計(jì)溫度（℃）；取θ2=0℃；
Φ′——貨物冷卻初始溫度時單位質(zhì)量的呼吸熱流量（w/kg），取最大的蘋果呼吸熱流量為設(shè)計(jì)依據(jù)Φ′=0.188 w/kg；
Φ″——貨物冷卻終止溫度時單位質(zhì)量的呼吸熱流量（w/kg），取最大的蘋果呼吸熱流量為設(shè)計(jì)依據(jù)Φ′=0.008 w/kg；
mz——冷卻物冷藏間的冷藏質(zhì)量kg；mz=600000kg
1/3.6——1kj/h換成1/3.6w的數(shù)值。
①冷間的每日進(jìn)貨質(zhì)量m應(yīng)按下列規(guī)定取值。存放果蔬的冷卻物冷藏間，不應(yīng)大于該間計(jì)算噸位的8%計(jì)算；即m=600*8%=48噸=48000kg。
②貨物包裝材料或運(yùn)載工具質(zhì)量系數(shù)Bb按規(guī)定取值。Bb=0.25
③包裝材料或運(yùn)載工具進(jìn)入冷間時的溫度應(yīng)按規(guī)定取值。系數(shù)取最大為1。
④貨物進(jìn)入冷間時的溫度應(yīng)按下列規(guī)定計(jì)算：即水果的進(jìn)貨溫度，按當(dāng)?shù)厥称愤M(jìn)入冷間生產(chǎn)旺月的月平均溫度，取32℃。
貨物熱流量（w）按上式計(jì)算得出：
Φ2=82642w=82.6kw
（3）通風(fēng)換氣熱流量應(yīng)按下式計(jì)算：
Φ3=Φ3a+Φ3b=1/3.6*[（hw-hn）nVnρn/24+30nrρn（hw-hn）]
式中：
Φ3——通風(fēng)換氣熱流量（w）；
Φ3a——冷間換氣熱流量（w）；
Φ3b——操作人員需要的新鮮空氣熱流量（w），無此項(xiàng)；
hw——冷間外空氣的比焓（kj/kg），hw=101.33 kj/kg；
hn——冷間內(nèi)空氣的比焓（kj/kg），hn=9.21 kj/kg；
Vn——冷間內(nèi)凈體積（m3）；Vn=32.4*22*4.7=3350 m3；
n——每日換氣次數(shù)可采用2 ~ 3次，取2次；
ρn——冷間內(nèi)空氣密度（kg/ m3），取1.2 kg/ m3；
24——1d換成24h的數(shù)值。
通風(fēng)換氣熱流量（w）按上式計(jì)算得出：
Φ3=8572w=8.6kw
（4）電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)熱流量應(yīng)按下式計(jì)算：
Φ4=1000ΣΡdξb
式中：
Φ4——電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)熱流量（w）；
Ρd——電動機(jī)額定功率（kw）；
ξ——熱轉(zhuǎn)化系數(shù)，電動機(jī)在冷間內(nèi)時應(yīng)取1；
b——電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時間系數(shù)，對空氣冷卻器配用的電動機(jī)取1；
1000——1kw換成1000w的數(shù)值關(guān)系。
電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)熱流量（w）按上式計(jì)算得出：
Φ4=18400w=18.4kw
（5）操作熱流量應(yīng)按下式計(jì)算：
Φ5=Φ5a+Φ5b+Φ5c=ΦdAd+1/3.6* n k′nkVn（hw-hn）Μρn/24+3/24nrΦr
式中：
Φ5——操作熱流量（w）；
Φ5a——照明熱流量（w）；
Φ5b——每扇門的開門熱流量（w）；
Φ5c——操作人員熱流量（w）；
Φd——每平方米地板面積照明熱流量，冷卻間、凍結(jié)間、冷藏間、冰庫和冷間的內(nèi)穿堂可取2.3w/㎡；
Ad——冷間地面面積（㎡）；
n k′——冷庫門堂數(shù)；取2
nk——每日開門換氣次數(shù)，對需經(jīng)常開門的冷間，每日開門換氣次數(shù)可按實(shí)際情況采用，取2次；
Vn——冷間內(nèi)凈體積（m3），Vn=4177 m3；
hw——冷間外空氣的比焓（kj/kg）；hw=101.33 kj/kg；
hn——冷間內(nèi)空氣的比焓（kj/kg），hn=9.21 kj/kg；
Μ——空氣幕效率修正系數(shù)，可取0.5；
ρn——冷間內(nèi)空氣密度（kg/ m3）；取ρn=1.2 kg/ m3
3/24——每日操作時間系數(shù)，按每日操作3h計(jì)；
nr——操作人員數(shù)量；取10人
Φr——每個操作人員產(chǎn)生的熱流量（w），冷間設(shè)計(jì)溫度高于或等于-5℃時，宜取279w。
Φ5= 10531w=10.5kw
（6）1#冷卻物冷藏庫冷卻設(shè)備負(fù)荷應(yīng)按下式計(jì)算：
Φs=Φ1+РΦ2+Φ3+Φ4+Φ5
式中:
Φs——冷間冷卻設(shè)備負(fù)荷(w)；
Φ1——圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱流量(w)；
Φ2——貨物熱流量(w)；
Φ3——通風(fēng)換氣熱流量(w)；
Φ4——電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)熱流量(w)；
Φ5——操作熱流量(w)；
Р——貨物熱流量系數(shù)。（冷卻間、貨物不經(jīng)冷卻而進(jìn)入冷卻物冷藏間的貨物熱流量系數(shù)Р應(yīng)取1.3）
Φs=Φ1+РΦ2+Φ3+Φ4+Φ5=19.7+1.3*82.6+8.6+18.4+10.5
=164.6kw
(7)1#冷卻物冷藏庫冷卻設(shè)備的選擇應(yīng)下式計(jì)算：
As=Φs/ksΔθs
式中：
As——冷卻設(shè)備的傳熱面積（㎡）；
Φs——冷間冷卻設(shè)備負(fù)荷（w）；
ks——冷卻設(shè)備的傳熱系數(shù)[w/（m.℃）]，取ks=29w/（m.℃）；
Δθs——冷間溫度與冷卻設(shè)備蒸發(fā)溫度的計(jì)算溫度差�？諝饫鋮s器的計(jì)算溫度差，應(yīng)按對數(shù)平均溫度差確定�？扇�7~10℃，冷卻物冷藏間也可采用更小的溫度差，取7℃。
As=Φs/ksΔθs=164600/29/7=811㎡
應(yīng)選用DL-55/260型空氣冷卻器4臺（每臺的名義制冷量為54.6kw，冷卻面積為260㎡，風(fēng)機(jī)功率為1.15kw*4臺，風(fēng)量為350000m3/h）。
（二）2#冷卻物冷藏庫冷卻設(shè)備負(fù)荷的設(shè)計(jì)計(jì)算
冷庫噸位的計(jì)算，根據(jù)G=V*ρs*η/1000=6291*230*0.65/1000=1000噸。同理可以得出2#冷卻物冷藏庫冷卻設(shè)備的負(fù)荷。
（1）圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱流量（w）：
Φ1= 30.9kw
(2)貨物熱流量（w）：
Φ2=140617w=140.6kw
(3)通風(fēng)換氣熱流量(w)：
Φ3=15328w=15.3kw
(4)電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)熱流量(w)：
Φ4==27600w=27.6kw
(5)操作熱流量(w)：
Φ5= 17760w=17.8kw
(6)2#冷卻物冷藏庫冷卻設(shè)備負(fù)荷(w)：
Φs=274.4 kw
(7)2#冷卻物冷藏庫冷卻設(shè)備的選擇應(yīng)下式計(jì)算：
As=Φs/ksΔθs=274400/29/7=1352㎡
應(yīng)選用DL-55/260型空氣冷卻器6臺（每臺的名義制冷量為54.6kw，冷卻面積為260㎡，風(fēng)機(jī)功率為1.15kw*4臺，風(fēng)量為350000m3/h）。
（六）機(jī)械負(fù)荷應(yīng)分別根據(jù)不同蒸發(fā)溫度按下式計(jì)算：
Φj=（n1ΣΦ1+n2ΣΦ2+n3ΣΦ3+n4ΣΦ4+n5ΣΦ5）R
式中：
Φj——機(jī)械負(fù)荷(w)；
n1——圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱流量的季節(jié)修正系數(shù)，宜取1；
n2——貨物熱流量折減系數(shù)，冷卻物冷藏間宜取0.3~0.6，取0.6；
n3——同期換氣系數(shù)，宜取0.5~1.0，取1.0；
n4——冷間用的電動機(jī)同期運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)，取1.0；
n5——冷間同期操作系數(shù)，取1.0；
R——制冷裝置和管道等冷損失補(bǔ)償系數(shù)，直接冷卻系統(tǒng)宜取1.07。
1、1#卻物冷藏庫機(jī)械負(fù)荷
Φj=（n1ΣΦ1+n2ΣΦ2+n3ΣΦ3+n4ΣΦ4+n5ΣΦ5）R
=（1.0*19.7+0.6*82.6+1.0*8.6++1.0*18.4+1.0*10.5）*1.07
=114.2kw
應(yīng)選用谷輪40HP制冷機(jī)組2臺（在冷凝溫度為40℃，蒸發(fā)溫度為-10℃時，單臺制冷機(jī)組的制冷量為63kw)。
2、2#卻物冷藏庫機(jī)械負(fù)荷
Φj=（n1ΣΦ1+n2ΣΦ2+n3ΣΦ3+n4ΣΦ4+n5ΣΦ5）R
=（1.0*30.9+0.6*140.6+1.0*15.3+1.0*27.6+1.0*17.8）*1.07
=188.3kw
應(yīng)選用谷輪40HP制冷機(jī)組3臺（在冷凝溫度為40℃，蒸發(fā)溫度為-10℃時，單臺制冷機(jī)組的制冷量為63kw)。
該冷庫自2009年8月5日簽訂施工合同，至2009年9月23日2#冷卻物冷藏庫的制冷系統(tǒng)工程、電氣工程、給排水工程和加濕系統(tǒng)工程已經(jīng)安裝調(diào)試完畢，具備試生產(chǎn)條件，2009年9月24日2#冷卻物冷藏庫的溫度降至0~3℃并實(shí)現(xiàn)自動控制。至2009年10月4日1#冷卻物冷藏庫的制冷系統(tǒng)工程、電氣工程、給排水工程和加濕系統(tǒng)工程已經(jīng)安裝調(diào)試完畢，具備試生產(chǎn)條件。10月5日1#冷卻物冷藏庫的溫度降至0~3℃并實(shí)現(xiàn)自動控制。經(jīng)過了一年多的運(yùn)行，制冷系統(tǒng)制冷速度快，運(yùn)行穩(wěn)定。
( 寧波市制冷學(xué)會 供稿） |
