冷库的基本构造、工作原理及管理的技术措施都有哪些?
发布时间:2024-11-22
冷库是具有良好隔热保温性能并能机械制冷的特殊库房,可品的目的。冷库贮藏(冷藏)可以实现温度、湿度和通风的人为调节,不受季节的限制,摆脱了大自然的束缚,是现代化贮藏方式的标志。
(1)冷库的分类
①按结构分类可分为土建式冷库和组合板式冷库两种。土建式冷库是目前国内建造较多的一种冷库,可建成单层或多层。建筑物主体一般为砖混结构或者钢筋混凝土结构。其维护结构的热惰性大,受室外温度昼夜波动的影响较小,库温容易稳定,一次性投资较小,但建设周期较长,施工复杂。组合板式冷库为单层形式,库体为钢框架轻质预制隔热板装配结构,其承重构建多采用薄壁型钢材制作。库板为隔热良好的组合夹心保温板,其两面为彩色镀锌钢板,芯材为发泡硬质聚氨酯板或硬质聚苯乙烯泡沫板。除地面外,所有构建和库体由专业生产厂家制作,运至工地现场组装。因此,建设周期短,保温效果好,但造价大。
②按用途分类园艺产品冷库按用途可分为预冷性冷库、生产性冷库、周转性冷库、综合性冷库。预冷性冷库主要用于产品的预冷,设备的冷却能力较大,贮藏容量较小,预冷之后运输至销地,或作短期的贮藏。生产性冷库主要建造在产区,冷藏容量一般较大,贮藏期长,其生产特点是整进整出。周转性冷库主要用于中转地区和销售地的短期贮藏和周转,一般容量较大,周转快。综合性冷库兼备贮藏保鲜的生产性能和销售周转性能,是一种普遍应用的冷库。
③按冷库容量规模分类冷库的容量大小有两种表示方式,一种是用公称容积表示;另一种是用贮藏货物的吨位表示。目前,冷库容量划分没有统一标准,一般划分为大、中、小型。按吨位可分为:1OOOOt及以上为大型冷库,1000〜10000t为中型冷库,1000t以下为小型冷库。
④按冷库贮藏温度分类按冷库贮藏温度冷库可分为低温冷库(-15°c以下)、冰库(―10°C〜-4°C)、高温库(―2°C以上)。园艺产品贮藏一般用高温冷库。
(2)冷库的建筑组成
冷库由主体建筑和附属建筑组成。主体建筑包括冷藏间、预冷间。附属建筑包括穿堂、装卸货物用的月台以及制冷机房、变配电间、挑选包装间、循环水池、品质检验室等。
冷库的平面组合和布局是冷库设计的重要环节,在确保冷库设计的生产能力和库容量的同时,平面组合和布局应该做到生产工艺流程合理,分区明确,进出库装卸作业短捷,库内运输顺畅,方便生产管理,满足制冷系统合理布局要求,尽量缩小冷间外围护结构的传热面积。此外,还必须注重与厂区总平面布局、厂区消防、绿化环境等方面的相互衔接与协调。因此,须经多种方案比较,全面权衡各方面相互关系的利弊,才能获得较为满意的平面组合布局的效果。
冷库容量的规模,是综合产品的生产特点、市场需求预测、可供贮藏的产品数量、冷库的使用性质、经营者的经营规模和经济实力等诸因素,在调查研究的基础上,通过技术经济分析,对项目的经营前景和经营效果进行综合评价而合理确定的。
冷藏间的单间容量和间数,既要与冷库的规模相结合进行综合考虑,又要依据贮藏产品的种类、品种的不同,贮藏工艺参数的不同,冷库使用性质的不同,以及产品的日进货量、挑选能力、包装和堆垛形式,库内的运输方式等进行综合研究,合理确定。至于冷藏间的净高,一般说来,釆用机械堆码和运输,并在库内采取木箱包装的冷藏间净高可取6〜7m;如果是人工堆垛,冷藏间的净高不超过5m为宜。但这不是绝对的,若改进堆垛方式(如用可拆装的钢货架),有的净高也可为7m,但操作劳动强度要大一些。
(3)冷库的隔热系统
冷库的隔热是指冷藏间、冷却间、冻结间的墙体、屋面、地面等围护结构的隔热保温处理。隔热保温是冷库建筑中一项十分重要的技术措施。如果冷库保温性能不好,不但制冷运转费用高,库内温度不稳定,而且很难达到较高的相对湿度,对园艺产品的贮藏效果有很大的影响。库体的隔热性能与所用隔热材料的性能和厚度有关。
隔热材料应满足以下要求:
①热导率小热导率是衡量隔热材料热传导性能的指标,热导率越小,通过材料传导的热量就越少。选用热导率小的隔热材料,相应可以减小隔热层厚度。一般来说,材料的容重越轻,则热导率越小。多孔性材料的热导率随孔隙率而变,孔隙率大时热导率小;颗粒材料的热导率随颗粒直径的减小而减小;材料的含水量大时热导率增大。
②具有一定的机械强度这是为了保证隔热层在承受外力作用时不被破坏。其中地坪对隔热层的抗压强度要求较高,一般冷库的层高在4〜5m,水果的堆高会对地面产生较大的压力。
③经久耐用冷库的隔热层一般都铺设在库体的内侧,之上覆有水泥保护层,维修困难,故应具备较好的抗老化、抗腐蚀、不霉烂变质、经久耐用的性能。同时,在低温下长期使用不收缩、不变形。
④方便施工冷库建设现场的条件受到一定的限制,常用的隔热材料一般加工成一定的形状,便于施工。
此外,还要考虑隔热材料的吸水性、耐火性和毒害污染性,尽量避免选用吸水性大、耐火性差或对人体有害、对产品产生污染的材料。
目前,冷库最常用的隔热材料有两种:聚氨酯泡沫塑料和聚苯乙烯泡沫塑料。软木板是早期较好的隔热材料,现在应用已经很少。
在大多数情况下,冷库的温度都低于外界气温,外界的热量就不可避免地通过库体传入库内,造成库内温度的波动。因此,应尽可能地减少外界热量的传入,在冷库的库体内侧面设置隔热层。那么,隔热层的厚度多少为合适?隔热层的厚度直接关系到冷库的建筑投资、设备投资以及设备的运转费用。隔热层越厚,保温效果越好,但相应的建筑投资增大。相反,库体的热负荷增大,必须增大制冷能力,加大了设备的投资和运转费用。因此只有设置合理的隔热层厚度,才能使一次性建设费用和经常性的运转费用保持整体的经济合理性。这是确定隔热层厚度的一个重要原则。
根据经验,在温带地区,一般普通果蔬冷库以聚氨酯泡沫为保温层时,屋面、地面和外围墙用8cm厚,隔墙用4~6cm厚;以苯聚板做保温材料时,屋面、地面和外围墙用20cm厚,隔墙用10cm厚。
无论选用哪种材料,在墙体之间的接缝处及墙体和地坪的结茬处要做好连接,确保维护隔热层结构的连续性,使库内的隔热层形成一个整体,杜绝冷量的损失。
(4)冷库的隔气防潮
由于库体内外两侧的温度不一样,伴随着热量的传递,还要发生湿气流的移动。库内外两侧的温度差,会促成水蒸气的分压差,从而形成水蒸气渗透的动力。在这种动力的推动下,库外的水蒸气就会向库内渗透。当水蒸气渗透到库体的隔热层内部,遇冷若达到露点温度时,水蒸气就会在隔热材料的孔隙和缝隙中积聚凝结成水
珠或冻结成冰晶,使隔热材料受潮而降低隔热性能,严重时还会破坏隔热层。因此,为确保隔热材料良好的隔热性能,延长其使用寿命,保证冷藏库的正常使用,在隔热层的外表面设置防潮隔气层是至关重要的。
常用的防潮隔气材料有:
①石油沥青油毡用低软化点石油沥青浸渍原纸,然后用高软化点石油沥青涂盖表面,再撒以撒布材料(矿物粉末)而制成的一种纸胎防水卷材。
②石油沥青是一种原油炼制的副产品。具有良好的黏结性、塑性、不透水性和耐化学腐蚀性;温度敏感性小,大气稳定性好,老化慢,且无刺激性臭味。冷库建筑使用的石油沥青,依使用部位的不同,选用不同性能的型号。如外墙、内墙和地面宜用30号或用30号与60号配制的石油沥青,屋盖顶棚则宜用10号与60号或10号与30号配制的沥青。
③沥青胶又称玛蹄脂,是在沥青中掺加一些填充物、增韧剂和溶剂等,以提高沥青的耐热性,改善低温时的脆性,以及节约沥青的用量。冷库常用石油沥青玛蹄脂,代替沥青黏结隔热和防潮材料。根据使用温度不同,又分为热玛蹄脂和冷玛蹄脂。
④塑料薄膜聚乙烯塑料薄膜密度低,无毒性,透气性和吸
水性很低,较柔软、抗压(拉)性强、耐低温,施工简便。
近年来又涌现出一些新材料(如防水涂料)、复合型材料等隔气性能更好、施工更方便的新型材料。
隔气层必须设置在隔热层温度高的一侧,且隔气层具有足够的蒸气渗透阻力。这才能有效地减少水蒸气向隔热层的渗入量,避免水蒸气在隔热层内积聚凝結。
在冷侧经常会产生大量凝结水或相当潮湿的冷间,如预冷间、冻结间,还有冷间的楼面和地面等,往往在隔热层的两侧均设置隔气层。
(5)冷库的制冷系统
冷库制冷系统是冷库制冷降温工作部件的统称,它依靠机械
功,使制冷剂在密闭系统里进行循环,并通过制冷剂的相态变化,从库内温度较低的环境中吸收产品散发的热量,连同机械运动转化
的热量一起,转移给库外温度较高的环境介质(空气和水),从而使被冷藏的产品温度降低到或维持在设定的低温范围。
制冷系统工作原理:
果蔬冷库常是单机压缩制冷循环过程(图1-1),就是在一次制冷循环中对制冷剂只进行一次压缩。从冷凝器来的高压(乙)液体制冷剂,经节流阀(膨胀阀)节流降压膨胀,压力降至蒸发压
力(已),同时降温到蒸发温度(烏),变成气、液两相混合状态的制冷剂;然后进入冷风机(蒸发器),在低温下通过冷风机管壁吸
取冷藏间空气的热量,而蒸发成蒸气;这些制冷剂气体被压缩机吸入,并绝热压缩到冷凝压力(R)状态下的高温过热制冷剂气体;再进入冷凝器,在冷凝器中进行热交换,被常温的冷却水或空气冷却,而凝结成压力为n的高压饱和液体,这时制冷剂液体的温度为L(冷凝温度),从而继续进行制冷循环。制冷系统中,除前述四大部分设备外,还必须增设其他相关的设备。下面将它们的使用功能简述如下。
①压缩机在蒸汽压缩式制冷循环中,压缩机是关键设备。
制冷剂蒸汽从低压提高为高压,以及制冷剂液体和蒸汽在系统内的不断流动,都是借助于压缩机的工作完成的。
②油分离器因为压缩机压缩过程中,会将部分润滑油滴和油蒸气夹杂在被压缩的制冷剂气体中,一并进入制冷系统,如果让其进入冷凝器,污染了传热面,就会影响冷凝器的换热效果,这就须在进入冷凝器之前将油先分离出来。油分离器的功用就在于此。
③冷凝器经压缩后的气态制冷剂经过油分离器后再进入冷凝器,在冷凝器内通过管壁与冷却水进行热交换,由气态变为液态。液态制冷剂从器底的出液口自流至贮氨(液)器。容器上部还设有均压、放空气、安全阀等连接管口和相应的阀。
④贮氨(液)器贮氨器的功能是:一方面及时接收冷凝器来的液态制冷剂,避免冷却后的液体占据冷凝器的传热面积,影响换热效果;另一方面,调节制冷系统对液氨的供求和贮存,因为制冷系统热负荷的变化,供液需求量相应变化。同时,系统设备检修时,部分液氨也需在贮氨器中贮存。容器的底部还专设有集汕的地方,用来收集从液氨中沉淀下来的润滑油。此外,还设有均压、放空气、安全阀、放油等连接管口和相应的阀。
⑤节流阀主要起两方面的作用:一是将制冷剂的高压部分
同低压部分分开,防止高压蒸汽串流到蒸发器中;二是对蒸发器的供液量进行控制,保持适量,既要使蒸发器的令部传热面都能发挥作用,又要防止使制冷剂液体进入压缩机中引起液击事故。
⑥冷风机(蒸发器)冷风机供液管路上的电磁主阀和冷风机上的轴流风机是受设在冷间内的温度控制器控制的。当冷间温度到
达设定温度的上限时,温度控制器接通供液电磁主阀和冷风机上的度降低到设定的下限时,温度控制器则切断电磁主阀和轴流风机的电源,停止供液,冷风机停止运转。
冷风机(蒸发器)架设在冷库库房内,其余设备均在库房外,
以管道相通。制冷剂在这些设备和管道中往返流动,变换相态,重复利用,实现了对冷库库房的制冷作用。
⑦氨分离器其作用是将经蒸发器后还未完全汽化的液态氨(制冷剂)分离出去,防止它进入压缩机。
(6)制冷剂的基本性质
从前述可知,制冷系统的制冷是通过制冷剂的物态变化而实现的,因而制冷剂是制冷系统中的关键工作物质。从理论上讲,任何物质在一定条件下都有固态、液态和气态的相态变化,在相态变化的过程中,都要和周围介质发生能量交换,因而都有制冷的潜质。但实际上,并不是所有的物质都能够充当制冷剂,制冷剂应该满足如下基本要求:①在使用条件下,化学稳定性和热稳定性好,与润滑油、制冷设备材料不发生化学反应;②具有优良的热力性质,如制冷剂的标准沸点、饱和蒸气压力、临界温度和压力、绝热指数
等,以便在特定的温度范围内的制冷循环特性优良,如制冷系数高,制冷量大,排气温度适中等;③汽化潜热大,液体比热容小,气体比热容大;④传热性能和流动性好,具有高的导热系数和低的黏度;⑤对大气环境无公害,不破坏臭氧层,具有尽可能低的温室效应;⑥使用安全,不燃不爆或燃烧爆炸性很小,且无毒;⑦价格低廉,来源广泛。
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