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冷库制冷量怎么计算?(完整详细介绍)

2016-10-26 14:45      点击:
很多做制冷的朋友都想了解冷库的制冷量是怎么计算的。这既是对制冷知识的了解,也是对制冷设备选型有重要的参考作用和价值,下面就以某个冷库为例来进行介绍。
概述:库温0℃,库内容积324立方,筐装新鲜水果,容积系数0.44,贮藏吨位31.3吨,进货量8.0%,冷却加工时间24.0小时
 对容量为100吨以下的小型冷库,冷却加工时间X运转率(压缩机的每昼夜实际运行时间)可考虑采用12-16小时(即小于24小时X运转率的值)
 
一、冷库计算说明:
1.此冷库为鲜果蔬类冷库,冷库负荷热量计算时应包括鲜果蔬呼吸热和鲜果蔬通风换气热!
2.库外温度26.0℃,库外相对湿度71.0%,库外空气密度1.139kg/m3,库外露点温度20.3℃,库板防结露厚度23mm<地点-陕西榆林>
3.库内温度0.0℃,库内相对湿度90.0%,库内冷空气密度1.288kg/m3,库内外传热温差26.0℃
4.库体尺寸:长X宽X高=10.000 X 12.000 X 3.000米,库板厚度100毫米,库内容积324立方,库体外表面积372平方,净面积115.6平方,净高2.80米,地面无通风加热设备,无空气幕
5.库板保温材料:聚氨酯泡沫,密度40.0公斤/立方,热传导率0.030w/m℃,传热系数0.300w/m2℃
6.货物种类:筐装新鲜水果,容积系数0.44,货物密度220公斤/立方,贮藏吨位31.3吨,进货量8.0%=2.5吨,冷却加工时间24.0小时
7.货物参数:苹果,冻前比热3.85kj/kg℃,冻后比热2.09kj/kg℃,含水率85.0%(实际冻结水分0.0%),冰点温度-2.0℃,冻结率0.0%
  货物入库温度14.0℃,终了温度2.0℃,入库焓热355.04kj/kg,终了焓热308.84kj/kg,货物放热量46.00kj/kg
8.热量方面:
  ①库体漏热=库体外表面积X传热温差X传热系数X库底面温度修正系数=372X26.0X0.300X0.74=2152W
  ②货物热量=进货量X货物放热量/冷却加工时间=2.5X1000X46.00/24.0/3.6=1331W (X1000/3.6为单位转换常数以下同)
  ③其它材料热=(包装工具<瓦愣纸>比热X进货量X工具占货比例+铝比热X铝重量+钢比热X钢重量+铜比热X铜重量)X(货入库温度-库内温度)/冷却加工时间
            =(1.47X2.5X1000X0.25+0.46X0.00+0.88X0.00+0.39X0.00)X(14.0-0.0)/24.0/3.6=149W
  ④总操作热=开门热量+照明热量+人工操作热=1598+276+923=2797W
    其中开门热量=开门换气次数X库内容积X库内外的空气热量差/24小时=4.0X324X29.59/24=1598W
    照明热量=库内面积X单位面积照明=120X2.3=276W
    人工操作热=工作人数X工作时间/24小时X人均热量+新风热=1X3.0/24X280+888=923W
    注:新风热由原来的24小时平均计算改为每小时最大值(比原来算法要大),加工间、包装间等有操作人员长期停留的需要新风,其余冷间可不计。
  ⑤冷风机热=冷风机功率X冷风机台数+电加热除霜=1.50X1000X3+0=4500W
    排管间电机热=排管间功率=0.00X1000=0W
  ★注意:冷风机的最终功率必须和计算得出的冷风机面积相匹配,否则需要不断调整功率以保持和面积一致
         排管间如果有风机功率,请注意是否为排管+风机形式(搁架排管有时配风机),一般情况下没有风机
         一般电动机的功率因数为0.86,即实际运行功率为额定装机功率的0.86,同时考虑到冷间的空气密度比常温状态下要大
         风机输送流体的功率也将增加,所以长期工作的冷风机可按装机功率计算,如有确定的实际工作功率的直接输入实际功率计算
  ⑥鲜果蔬呼吸热=进货量X(入库呼吸热+出库呼吸热)/2+库存货物呼吸热=2.5X(53.0+14.0)/2+402=486W
  ⑦和鲜果蔬通风换气热=鲜果蔬换气次数X库内容积X库内外的空气热量差/24小时=2.0X324X29.56/24=798W
 
9. 排管冷负荷=①+P×②+P×③+④+⑤+⑥+⑦=2152+1.3X1331+1.3X149+2797+0+486+798=8.157KW               (平均冷负荷按吨位为261W/t,按内容积为25W/m3)
   采用光滑U形顶排管,φ38排管传热系数=8.61w/m2℃,设计计算温差 8℃,单位面积传热量=68.88w/m2=59KCal/m2,排管面积=159m2  (按霜层6mm时)
   一对一的小制冷系统压缩机选用负荷=排管冷负荷X1.07=8.157X1.07=8.728KW
 
   ☆采用φ38光滑铝排管时传热系数=8.61w/m2℃,设计计算温差 8℃,单位面积传热量=68.91w/m2=59KCal/m2,排管面积=159m2  (按霜层6mm时)
   ☆光滑钢管φ38壁厚2.2时光管壁传热系数=43.2*1000/2.2*38/50=14923.64w/m2℃,其余霜层和制冷剂蒸发的传热系数=14923.64*8.61/(14923.64-8.61)=8.61w/m2℃
   ☆光滑铝管φ38壁厚2.2时光管壁传热系数=236*1000/2.2*38/50=81363.63w/m2℃,加上其余霜层和制冷剂蒸发的传热系数,总传热系数=81363.63*8.61/(81363.63+8.61)=8.61w/m2℃
   ☆霜层6mm时,采用光滑排管时由于铝管和钢管不是主要热阻,主要热阻在于霜层和制冷剂蒸发传热,所以铝管和钢管的传热系数相差很小,实际中应按相同面积来估算。
   ☆不像铝管翅片管中因为除了管壁外,还有翅片的径向大面积的传热,对应热阻比重会增加,比相应的钢管钢翅片传热系数会有所提高,一般冷风机参考增加10-20%左右。
 
10.冷风机冷负荷=①+P×②+P×③+④+⑤+⑥+⑦=2152+1.3X1331+1.3X149+2797+4500+486+798=12.657KW          (平均冷负荷按吨位为404W/t,按内容积为39W/m3)
   采用钢管冷风机,传热系数=13.90w/m2℃,冷风机设计计算温差 8℃,单位面积传热量=111.20w/m2=96KCal/m2,冷风机面积=139m2
   一对一的小制冷系统压缩机选用负荷=冷风机冷负荷X1.07=12.657X1.07=13.543KW
 
   冷风机的传热系数和单位面积传热量应根据厂家提供的数据做最终确定!无相关资料时宜取设计计算温差8℃,材料:钢管,作保守估计
   以上公式中货物热流量系数P取值为:货物不经冷却进入冷藏--产量负荷系数P=1.3
   一般取值:冷却加工间-P=1.3,冻结间-P=1.3,货物不经冷却进入冷藏-P=1.3,速冻机-P=1.0,其它冷间-P=1.0,请校对!
 
11.该库库内温度为0.0℃,参照下面的其它说明,应采用冷风机作为冷却设备
 
12.若为单个小冷库时可考虑各冷负荷和压缩机选用负荷再乘系数1.1 ,最终排管面积=175m2(压缩机选用负荷=9.601KW),钢管冷风机面积=153m2(压缩机选用负荷=14.897KW)
 
13.考虑安全系数为1.10,运转率0.9时,各冷负荷和压缩机选用负荷再乘系数1.222,最终排管面积=194m2(压缩机选用负荷=9.698KW),钢管冷风机面积=170m2(压缩机选用负荷=15.048KW)
   考虑安全系数为1.10,运转率0.8时,各冷负荷和压缩机选用负荷再乘系数1.375,最终排管面积=219m2(压缩机选用负荷=10.910KW),钢管冷风机面积=191m2(压缩机选用负荷=16.929KW)
   此处数值:排管和冷风机在原来的面积上X安全系数/运转率,压缩机只除了运转率没考虑安全系数,压缩机选用负荷数值指一对一的制冷系统而言,大中型分散式制冷系统约80%左右,
   具体按机械负荷公式计算或参照经验数据,对负荷系数P在冷却加工和冻结间中同时也是考虑了实际存在的跑冷部份,所以在机械负荷中应计算在内比较合理。
   按公式QJ=(n1Q1+ n2Q2+ n3Q3+ n4Q4+ n5Q5 +n6Q6+ n7Q7)X R/RT (RT-压缩机运转时间系数) 请确认已选中多冷间共用制冷系统等各参数选项并进行了机械负荷运算
   Q排  管=(①+ n2×P×②+ n3×P×③+ n4×④+ n5×⑤ +⑥+ n7×⑦)×R/RT 
          =(2152+0.60×1.3×1331+0.60×1.3×149+0.50×2797+1.00×0+486+1.00×798)×1.07/1.00/1000=10.7KW
   Q冷风机=(①+ n2×P×②+ n3×P×③+ n4×④+ n5×⑤ +⑥+ n7×⑦)×R/RT 
          =(2152+0.60×1.3×1331+0.60×1.3×149+0.50×2797+1.00×4500+486+1.00×798)×1.07/1.00/1000=15.0KW
冷库设备
 
二、其它说明:
1.冷库负荷一般按四季库7-8月份的最大负荷计算,其它月份使用可再X月份修正系数(查相关资料)或改变库外的设计温度、湿度和夏季空调温度重新计算
2.同理对包装工具其它月份使用可再X月份修正系数(查相关资料)或改变货物的入库温度重新计算
3.货物放热量如与其它参考资料有较大出入的可通过改变含水率和冰点温度来做调整
4.库体漏热方面只考虑了库底面温度修正系数,其它东西南北方方位未做修正,如在多层库等各冷间温度和负荷相差较大时应查相关资料修正,
  或者按库内各冷间设定不同的平均环境温度、湿度分别计算然后综合起来考虑
5.频繁操作核算时应适当增加库门的开门换气次数/天(这里次数是指库内容积的倍数)和工作人数、工作时间,
  或者总冷负荷乘以一定系数估算 ,冷库容积<30 m3的可乘系数1.2,30 ~100 m3的可乘系数1.1
6.一般来讲,冷藏容量在10000吨以上的为大型冷库,中型冷库的冷藏容量在1000-10000吨,小型冷库的冷藏容量在1000吨以下
7.冷库容积小于100m3的小型库日进货量可考虑为其它库日进货量的1-2倍左右,容积系数从0.4提高到0.5以上,并相应增加冷库负荷以满足用户实际使用要求
8.一般设计计算温差:①光滑排管     -  冷却间( -------)   冻结间(10~12℃)   冷却物冷藏间( -------) 冻结物冷藏间( 8~10℃)   贮冰间(10℃)
                    ②翅片排管     -  冷却间( -------)   冻结间(--------)   冷却物冷藏间( -------) 冻结物冷藏间(10~12℃)   贮冰间(----)
                    ③光滑管冷风机 -  冷却间( 8~10℃)   冻结间( 8~10℃)   冷却物冷藏间( 6~ 8℃) 冻结物冷藏间( -------)   贮冰间(----)
                    ④翅片管冷风机 -  冷却间(10~12℃)   冻结间( 8~10℃)   冷却物冷藏间( 8~10℃) 冻结物冷藏间( 8~10℃)   贮冰间(10℃)
                    ⑤搁架排管     -  全  部(12~15℃) 
  冷藏间蒸发温度一般比冷藏间低10℃。(用中间载冷剂如盐水、乙二醇等温度取5℃)
  当冷藏间相对湿度要求较严时可按下列设计计算温差选用:
  相对湿度在90左右时,温差:5-6℃
  相对湿度在80左右时,温差:6-7℃
  相对湿度在75左右时,温差:7-9℃
  包装良好时可考虑    温差: 10℃
  冷风机当设计温差在8-10℃时湿度相对较小,容易引起干耗,多用于包装良好或湿度要求不高的地方
 
  冷却物冷藏间         0℃  相对湿度85-90 适用:冷却后的肉、禽
  冷却物冷藏间    -2~ 0℃  相对湿度80-85 适用:鲜蛋
  冷却物冷藏间    -1~ 1℃  相对湿度90-95 适用:冰鲜鱼
  冷却物冷藏间     0~ 2℃  相对湿度85-90 适用:苹果鸭犁等
  冷却物冷藏间    -1~ 1℃  相对湿度90-95 适用:大白菜、蒜、葱头、菠菜、香菜、胡萝卜、橄榄、芹菜、莴苣等
  冷却物冷藏间     2~ 4℃  相对湿度85-90 适用:土豆、橘子、荔枝等
  冷却物冷藏间     7~13℃  相对湿度85-95 适用:柿子青椒、菜豆、黄瓜、番茄、菠萝、柑等
  冻结物物冷藏间-15~-20℃  相对湿度85-90 适用:冻肉、禽、兔、副产、冰蛋、冻蔬菜、冰棒等
  冻结物物冷藏间-18~- 6℃  相对湿度90-95 适用:冻鱼、虾等
 
9.冷却设备的选型应根据食品冷加工或冷藏的要求确定。一般应符合下列要求:
  ①冷却间、冻结间和冷却物冷藏间的冷却设备应采用冷风机;
  ②冻结盘装、箱装或听装食品时,可采用搁架式排管或平板冻结器等冻结设备;
  ③冻结物冷藏间冷却设备宜选用墙排管、顶排管。当食品有良好的包装时,也可采用冷风机;
  ④包装间的冷却设备当室温低于一5℃时应选用排管;当室温高于-5℃时宜采用冷风机。
 
10.小冷库冷风机匹配经验数据     ①0℃库:75W/m3    ②-18℃库:70W/m3    ③10-15℃加工间:110W/m3  小库如实际跑冷较多建议按无空气幕计算
11.该库计算的平均冷风机负荷       0℃库:39W/m3     库内容积324立方(无空气幕)
冷库制冷量
 
三、经验数据说明:
1.安全系数,考虑到各种不可预见的冷量损耗和物料在实际冷却过程中初期的耗冷量较大,还有通风换气热和总操作热这里按24小时平均计算,通风换气一般在早晚时间内集中排放,
  虽然这时库外温度有所降低,但排放量将大于24小时的平均值,总体负荷会上升,同样操作热也可能存在短时间内集中操作现象,负荷大于24小时的平均值,
  安全系数一般可取1.1,即增加10%的排管和冷风机面积和冷却设备负荷,以保证库内温度的稳定。
  取1.0不做修正,对成熟定型的压缩机因为各项参数都比较准确,同时每天的总体冷量并没有增加,多冷间供冷时冷量可以相互补偿、自动调节,可以不用考虑安全系数。
2.运转率(运转时间系数0.8-0.9),考虑到机器有检修保养,冷却设备有冲霜等中间停顿不工作的时间,比如加工时间按24h计算
  的冷间,X0.9后,设备实际加工时间为21.6小时, 冷却设备和压缩机负荷相应加大,原来值除以0.9。
3.冷却加工间、冻结间加工时间不包括货物进冷间、出冷间的搬运时间,速冻机另外考虑
  冷却加工间、冻结间和货物不经冷却而进入冷藏间的冷却设备负荷应包括食品冷冻加工产量的负荷系数1.3的数值(货物热流量系数)
  考虑到货物的波动即货物的最大进出流量在平均产量的数值上X1.3,进货量按130%计算,类似于按产量增加30%计算
  冷却间、冻结间一般为封闭式加工模式,不计算操作热量,即开门、人工数量为0。
4.对经验数据最后的速冻机食品冷冻加工产量的负荷系数1.0(进货量100%),这种物料快速流动的库,容积系数要调到相当小,
  不能按常规冷藏库经验算,结果是调到产量=进货量 ,另外由于忽略了进出口跑冷,最终结果应按实际情况再适当增加冷量。
  由于速冻机已精确到按小时产量来计算设备负荷,不必再增加安全系数和运转率(运转时间系数)的修正。
5.-7/-2℃指冷间温度先为-7℃,待肉体表面温度降到0℃时,改用冷间温度-2℃,继续降温。
6.-15~-18℃冷藏间进货温度按-12~-15℃,进货量按5%计算,外地调入的冻肉进货温度按-8~-10℃,冰鲜鱼虾整理后的温度按15℃。
  未经冷却的鲜肉温度按35℃计算,已经冷却的鲜肉温度按4℃计算,鲜鱼虾整理后进入冷加工间的温度按整理鱼虾用水的水温计算。
7.贮藏鲜蛋、果蔬装配式冷库室内计算温度0℃,相对湿度90%,蒸发温度-10℃ 。
  鲜蛋每天进货量按5% ,果蔬按8%,进货温度均按25℃,加工时间按24h计算。
  果蔬冷库通风换气按2次/天计算,隔热板为聚氨酯泡沫塑料,厚度100mm。
8.对容量为100吨以下的小型冷库,压缩机的每昼夜实际运行时间可采用12-16小时(即小于24小时X运转率的值)
9.空库降温时间应该加入固定不动,不随货物进出的材料钢铁铝铜重量(包括排管和冷风机自身,库体已自动加入)单独核算,冷库或速冻机连续工作时不用考虑可设为0
  对较小的冷库也可考虑将空库降温时间这个指标作为一个设计参数
10机械负荷管道等冷损耗补偿系数取R=1.07,间接冷却系统取R=1.12(用中间载冷剂如盐水、乙二醇等,同时因为二次制冷最终冷源蒸发温度再降低5℃左右)
  机械负荷指的是压缩机制冷负荷,对于一对一的小制冷系统,由于设备和管道等冷损耗原因,其机械负荷大于冷却设备负荷,取设备负荷X1.07
  多冷间综合性冷库由于对象越多、系统越大,差时交错操作(不是全负荷同时运行),所以总机械负荷会小于各冷却设备负荷之和(大中型库约80%左右)
  同时机械负荷应按同一蒸发温度且用途相同的冷间来计算,不同蒸发温度确实要一起共用时,应按最低蒸发温度来确定压缩机
  具体应按相应公式QJ=(n1Q1+ n2Q2+ n3Q3+ n4Q4+ n5Q5 +n6Q6+ n7Q7)X R/RT (RT-压缩机运转时间系数)对各项热量进行修正。
  Q1-库体漏热,Q2-货物热量,Q3-其它材料热,Q4-总操作热,Q5-冷风机电机热,Q6-鲜果蔬呼吸热,Q7-鲜果蔬通风换气热
  n1-季节系数(取1),n2,n3-货物热流量折减系数,n4-同期操作系数,n5-电机同期运转系数,n6-呼吸热系数(取1),n7-同期换气系数(因为Q7已采用了24小时平均热,系数宜取1)
  所以采用有些经验数据介绍时,有机械负荷 > 冷却设备负荷(一般指小系统),也有机械负荷 < 冷却设备负荷的。
11新风热由原来的24小时平均计算改为每小时最大值(比原来算法要大),加工间、包装间等有操作人员长期停留的需要新风,其余冷间可不计。