西谷制冷企业利用冷库节能和先进的工艺，把普通的高温冷库改造成低温冷库。客服：4000660810.我国冷库多、贮藏量大, 但国内的超低温冷库很少，本技术介绍了在原有冷库的基础上, 利用复叠式制冷方法将原有的部分冷库加装改造成超低温冷库, 从而达到降低成本和节能的目的。

3　设计举例

3.1　设计参数

深圳某冷冻厂一冷库改造为超低温库后, 贮量为200 t, 库容量为1000 立方 , 库温为- 50 ℃,每日进货量为5 t, 进货温度为- 25 ℃。因为原有R22冷库蒸发温度为- 33 ℃, 系统制冷量留有余量,略高于改造后复叠式系统蒸发冷凝器中低温制冷剂冷凝所需冷量, 完全可以满足要求。因此, 超低温冷库复叠式制冷系统中的高温级就是利用原R22制冷系统。制冷系统原理见图1。

3.2　绝热布置

绝热层采用硬脂聚胺酯发泡, 按每平方米传入热量为15W 设计, 厚度014 m。另外, 为了减少开门带来的冷量损失, 需在冷藏门内加设穿堂设计并同时使用软门帘。

3.3　负荷计算

3.3.1　围护结构耗冷量Q1 的估算　围护结构的体积为1 000 M³ (长×宽×高= 20 m ×10 m ×5 m) , 库房总表面积S 为700M ²，则围护结构的耗冷量为Q1 = S ×qs = 700 m2 ×15W /m2 = 10500W,式中: qs为单位面积传热量。31312　货物的耗冷量Q2[ 2 ] 　每日进货5 t, 温度从- 45 ℃降到- 50 ℃, 因此Δt = 5 ℃。如果每千克食品温度升高1 ℃, 散热量按6 W / ( ℃·kg)计算, 则货物的耗冷量为Q2 =M ×Δt ×qg / t= 5000 kg ×5 ℃ ×6W / ( ℃·kg) /24 h≈ 6250W,式中: M 为超低温冷库贮量; Δt为货物温升; qg为每千克食品温度升高1 ℃的散热量; t为食品冷加工时间。

3.3.3　其它冷损情况　其它冷损情况加20%, 则该超低温冷库总负荷为Q0 = (Q1 +Q2 ) ×(1 + 20% )= (10500 + 6250) ×112 = 20100 (W) 。

3.3.4　蒸发器面积F的计算　蒸发器传热温差Δt取10 ℃, 传热系数k取10W / (m2 ·℃) , 用Ф38×3钢管制作, 则蒸发器的面积为F =Q0 / ( kΔt) = 201 (m2 ) ,需Ф38钢管长度约为1 700 m。将蒸发器分为15通路蛇形管, 供液时, 为了减小流阻的影响而采用外平衡式热力膨胀阀, 用分液头进行供液, 每个分液头供5路, 共用3个外平衡式热力膨胀阀。

3.3.5　制冷压缩机的选择计算　根据理论输汽量选择压缩机。由于本设计库房温度为- 50 ℃, 蒸发温度一般比库房温度低10 ℃左右, 因此定为- 60 ℃。原有氨冷库蒸发温度为- 33 ℃, 取5 ℃传热温差, 则蒸发冷凝器中温度为- 28 ℃。根据R23压—焓图[ 3 ] , 查得当蒸发温度为- 60 ℃、冷凝温度为- 28 ℃时, 单位制冷量q0 = h1 - h4 = 180- 0 = 180 kJ /kg, 式中h4、h1 为制冷剂进、出蒸发器的比焓值。制冷系统取过冷度为10 ℃, 过热度为25 ℃,而Q0 = 20100W = 2011 ×85919 ×4119= 72419192 ( kJ /h) ,制冷剂流量qm =Q0 / q0 = 72419192 ÷180= 4021333 ( kg/h) ,压缩机吸气比容ν= 12 kg/m3 , 则压缩机理论输汽量[ 2 ] :Vh = qm / (ν×λ) ,其中λ为压缩机输气系数[ 4 ] ,λ =λy r [01985 - 01042 ( Pp /Pq ) 0191 ],λy r = Tz / Tl = 01869,式中: Tz为绝对蒸发温度, Tz = 273 + tz; Tl为绝对冷凝温度, Tl = 273 + tl; Pp为冷凝压力; Pq为蒸发压力。查压—焓图Pp、Pq 分别取为112 MPa和013MPa , 则λ = 01869 ×[ 01985 - 01042 (112 /013) 0191 ]= 01727,Vh = qm / (ν×λ) = 4021333 / (12 ×01727)= 46112 (m3 /h) ,由压缩机的理论输汽量可以进行选型。可采用半封

闭式压缩机2台, 以减少制冷剂泄漏。采用2台压缩机有利于负荷调节。

31316　蒸发冷凝器的设计及计算[ 5 ] 　冷凝负荷Qk = qm ×( h2 - h4 ) /316= 4021333 ×(195 - 0) /316= 21793104 (W ) ,式中: h2、h4分别为制冷剂进、出蒸发冷凝器时的比焓( kJ /kg) 。蒸发冷凝器冷凝传热面积A =Qk / ( k′·Δtd ) = 21793104 / (500 ×5)= 817172 (m2 ) ,其中: k′为蒸发冷凝器传热系数(W /m2 ·℃) ;Δtd为对数平均温差( ℃) 。蒸发冷凝器采用Ф38钢管, 则需总管长L =A / (3114 ×01038) = 73106(m) 。如果采用强化传热管, 则长度可大大减少。蒸发冷凝器设计成R23制冷剂在管内流动, R717制冷剂在管外壳内流动, 与R23通过管壁进行换热。

由于氟利昂23溶油性很小, 油一旦进入蒸发器会形成油冻, 造成传热障碍和蒸发器堵塞, 因此, 需要设计一台高效油分离器, 最大限度地把油分离出来, 防止油进入蒸发器。