冷库的设计共20页.docx
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冷库的设计共20页
采后生物学课程设计
班级（bānjí）：
食品102
姓名（xìngmíng）
指导（zhǐdǎo）教师
时间（shíjiān）：
一、设计方案简介（jiǎnjiè）…………………………………………3
二、主要设备的设计（shèjì）计算…………………………………4
三、库房（kùfáng）的隔汽层的设置………………………………7
四、冷却（lěngquè）设备负荷的计算
和机械负荷的计算……………………………………9
五、冷库平面布置图和围
护结构剖面图…………………………………………15
六、设计结果汇总表………………………………………16
七、设计评述………………………………………………16
八、主要参考资料…………………………………………17
九、主要符号说明…………………………………………17
十、致谢……………………………………………………19
一、设计方案简介（jiǎnjiè）
1、1概述（ɡàishù）
冷库是在有良好隔热性能的库房内，用机械制冷的方法，将库内温度、湿度等环境条件稳定地控制在产品贮藏（zhùcáng）的最适状态，从而保持产品的商品品质的建筑物。
冷库的建筑不同于一般建筑，它有一些独特的要求。
1、2冷库（lěngkù）分类
（1）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。
其围护结构的热惰性较大，受室外温度的昼夜波动影响较小，库温容易稳定。
土建式冷库建设周期较长，施工复杂，保温效果好，一次性投资较小。
（2）组合板式冷库这种冷库为单层形势，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，所有构件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，但造价较高。
（3）覆土冷库又称土窑洞冷库，洞体多为拱形结构，洞内衬砖多为砖石砌体，洞外用相当厚度的黄土覆盖作为隔热层。
这种冷库由于降温热负荷大，降温时间长，所以有的在洞体衬砌内侧做了隔热层处理。
覆土冷库因地制宜，就地取材，结构简单，造价低廉，但规模有限，货物进出不便，运转费用高。
1、3冷库建筑的结构
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。
1、3、1预冷间和冷藏间
（1）预冷间也称为冷却间，用于消除园艺产品的田间热，时间一般在12——24h。
（2）冻结间是将需要冻结的食品由常温或冷却状态快速降至-20——-15摄氏度，时间一般在12——24h。
（3）冷却物冷藏间主要用于新鲜产品的贮藏。
（4）冻结物冷藏间主要用于经冻结加工后的产品的贮藏，如速冻（sùdònɡ）果蔬等。
冷藏间的温度和相对湿度，应根据各类产品（chǎnpǐn）冷加工或冷藏工艺的要求确定。
1、3、2生产（shēngchǎn）附属建筑
生产附属建筑主要是指与冷库主体建筑有密切联系的生产建筑，主要包括制冷机房、变配电间、电控室、水泵房和循环水池、挑选包装（bāozhuāng）间、品质检验室等。
1、3、3生产辅助建筑
生产辅助建筑主要有月台、穿堂、楼梯间、过磅间、工作人员办公室、休息室和更衣室等。
冷库的构成随生产性质、建设规模、贮藏产品的种类及品种对工艺要求的不同而有所区别。
1、4冷库选择
本次的设计任务是在广东佛山地区建造一座贮藏龙眼的冷库，考虑到其地理环境，所以选择建造组合板式冷库，方便快捷，保温效果好，并采用直接蒸发的冷却方式，以氨作为制冷剂。
1、5龙眼简介
龙眼俗称“桂圆”，是我国南亚热带名贵特产，历史上南方“桂圆”北“人参”之称。
龙眼果实富含营养，自古受人们喜爱，更视为珍贵补品，其滋补功能显而易见。
鲜龙眼可食用部分50%。
每100g中含能量293kJ、水分81.4g、蛋白质1.2g、脂肪0.1g,膳食纤维0.4g、碳水化合物16.2g、胡萝卜素20μg、视黄醇当量3μg、硫胺素0.01mg、核黄素0.14mg、尼克酸1.3mg、维生素C43mg、钾248mg、钠3.9mg、钙6mg,镁10mg、铁0.2mg,锰0.07mg、锌0.4mg、铜0.1mg、磷30mg、硒0.83μg。
二、主要设备的设计计算
2、1冷库容量及吨位的计算
表1、冷藏间体积（tǐjī）利用系数
表2、食品计算（jìsuàn）密度
已知该冷库（lěngkù）的容量为800m3，经查表可知，新鲜蔬水果（shuǐguǒ）的密度为230Kg/m3，体积利用系数η为0.4，修正系数为0.4*0.8=0.32
G=∑Vρη/1000
G——冷库贮藏吨位，t；
V——冷藏间、冰库的公称体积，m3；
ρ——食品的计算密度，kg/m3
η——冷藏间、冰库的体积利用系数，
1000—一吨换算成千克的数值，kg/t
将数据（shùjù）代入公式，得
G=800*230*0.32/1000=58.88t
冷库内设有4个隔间，每个隔间的储存吨位（dūnwèi）为14.72t，设计每个储存间长为9m,宽为6m，高为5m。
2、2围护结构、隔热材料选择（xuǎnzé）及厚度计算
2、2、1围护结构
围护结构就是建筑物及房间各面的围挡物，冷库的围护结构起到维护库内温度等指标稳定性的作用。
冷库的隔热是指冷间即冷藏间、冷却间、冻结间的墙体、屋面、地面等围护结构的隔热处理。
隔热保温是冷库建筑中一份十分重要的技术措施。
如果保温性能不好，不但运转（yùnzhuǎn）费用高，温度不稳定，而且冷间很难达到较高的相对湿度，这对产品的保鲜效果和腐烂率都有很大影响。
保温就意味着库体具有良好的隔热性能，库体的隔热性能与所用隔热材料的性能和厚度有关。
2、2、2常用的隔热材料
（1）聚氨酯泡沫冷库和气调库常用硬质聚氨酯泡沫（polyurethanefoam）塑料板材，也可在施工现场直接喷涂发泡或灌注发泡成型。
它的优点是容重和热导率小，强度较高，吸水率低，有自熄功能，能与金属盒非金属材料黏结，施工方便。
缺点是在施工现场发泡时，产生有毒的异氰酸酯蒸汽，当浓度大于等于0.02mg/L时对人体有害，故施工现场喷涂时，应有完善的通风设施。
价格较昂贵。
（2）聚苯乙烯泡沫它具有质轻，热导率小，耐低温，耐酸碱，离开火焰后立即自行熄灭的特点。
聚苯乙烯泡沫（polystyrenefoam）塑料出厂前已压制成板材（俗称苯板）。
缺点是吸水性大，并有冷缩现象。
近年来发展的挤压型聚苯乙烯具有坚硬紧密的晶体结构，因此，有优良的机械性能和很高的蒸汽渗透阻，克服了发泡型聚苯乙烯吸水性强、压缩易变形的缺点。
2、3围护结构总热阻Ｒ0的计算
该冷库所选取的隔热材料为聚氨酯泡沫。
表3、隔热材料热导率的修正系数b值
冷库（lěngkù）隔热材料设计采用的热导率值：
λ=λ’·b
式中：
λ----设计（shèjì）采用的热导率W／（m·℃）
λ’---正常条件（tiáojiàn）下测定的热导率W／（m·℃）
b----热导率的修正（xiūzhèng）系数
查表3可知，b=1.4，λ’=0.024
所以，λ=0.024*1.4=0.0336W／（m·℃）
冷间外墙屋面或顶棚总热阻，可根据夏季空气调节日平均温度与室内温度的温差乘以表B.0.1-1中修正系数a值进行修正，再按表B.0.1-2选用。
D>4时冷却物冷藏间外墙，a=1.00,顶棚a=1.30。
由于冷库所处的地理位置为广东佛山，其夏季气温可达35度，而龙眼的最适贮藏温度为1.5度，因此，
a*△t值为（35-1.5）*1.1=36.85℃
（35-1.5）*1.3=43.55℃
根据国标《冷库设计规范》附录B的规定，取面积热流量为8W/m2，计算出总的热阻Ｒ0=3.75+5+4.77=13.52（m2·℃）/w
2、4隔热材料厚度计算
表4、库房围护结构外表面和内表面传热系数aw、an和热阻Rw、Rn
d=λ［Ｒ0-（1/aw+d1/λ1+d2/λ2+……dn/λn+1/an）]
式中
d-----隔热材料的厚度（hòudù）（m）
λ----隔热材料的热导率W／（m·℃）
Ｒ0---围护结构总热阻（m2·℃）/W
aw---围护结构外表面（biǎomiàn）传热系数W／（m2·℃）
an----围护结构内表面（biǎomiàn）传热系数W／（m2·℃）
d1,d2……dn围护结构除隔热层外各层材料（cáiliào）的厚度（m）
λ1,λ2……λn围护结构除隔热层外各层材料的热导率W／（m·℃）
2、4、1地面隔热材料厚度
地面所选取的隔热材料为炉渣
通过查表4可知，aw可忽略，an=18W／（m2·℃），隔热层的两侧分别为混凝土层，混凝土的热导率为1.55W／（m·℃）。
代入数据得，
d=0.0336*（13.52-2*1/1.55-1/18）=0.40m
2、4、2墙体及屋顶隔热材料的厚度
由于墙体和屋顶的结构均为组合锌板，中间所用的隔热材料均为聚氨酯泡沫，因此，两者的厚度一样。
d=0.0336*（2.50-0.18/0.41+1/18）=0.07m
因此，墙体和屋顶隔热材料的厚度均为0.07m的聚氨酯泡沫，防水层材料为聚苯乙烯塑料薄膜。
三、库房的隔汽层的设置
3.1防潮隔汽层的作用
由于冷库的室内外存在温度差，大多数情况下外界空气的水蒸气分压力高于室内空气的水蒸气分压力，在此压力差的作用下，水蒸气将从分压力较高的室外侧通过围护结构向分压力较低的室内侧迁移。
在围护结构中，隔热层的温度梯度相当大，但水蒸气分压力梯度较小，当围护结构的某一结构层内的温度达到水蒸气在该层内部的分压力所对应的露点温度时，就会产生凝露；当温度低于0℃时，就会产生结冰。
如果凝露和结冰产生于承重结构中，有可能造成建筑被破坏；如果凝思和结冰产生于隔热层中，会使隔热材料受潮，造成隔热性能降低。
此外，扩散进冷间内过多的水蒸气还会给冷间带来较大的湿热负荷，使蒸发器表面结霜增多，增加了融霜次数，影响库温的稳定和食品的质量；也增大了制冷机负荷，使制冷成本提高。
为了减少水蒸气渗透，在围护结构中应加设防潮隔汽层。
通过围护结构的水蒸气渗透，一般是由外侧向内侧进行的，防潮隔汽层主要应设于隔热层高温侧，产生一个（yīɡè）较大的水蒸气分压力梯度，降低围护结构内部的水蒸气分压力。
当围护结构两侧设计温差为5℃及其以上时，在温度（wēndù）较高的一侧须有防潮隔汽层。
在地坪隔热层和较潮湿的墙体两侧须有防潮隔汽层。
3、2库房防潮（fángcháo）隔汽层的设置
库房隔汽层和防潮层的构造应符合（fúhé）下列规定：
（1）砖外墙外侧应抹面；
（2）外墙的隔汽层应与地面隔热层上下的隔汽层或防潮层搭接；
（3）冷却间或冻结间隔墙的隔热层两侧均宜设置防潮层；
（4）隔墙隔热层底部应设防潮层；
（5）楼面、地面的隔热层上、下、四周应作防潮层或隔汽层。
对冷库所用防潮隔汽材料，一般应满足以下几个方面的要求：
（1）蒸汽渗透系数小
（2）吸水率低且耐水性好
（3）力学性能好防潮隔汽材料要有足够的强度和延展性，耐冲击性能要好。
（4）物理、化学性能好应无毒、不燃或难燃、耐腐蚀、耐老化，材料应遇冷不易脆裂、遇热不易软化。
（5）施工性能好应不飞散、对施工人员大损害、可用较低成本进行施上。
此外应有好的粘接性，能固的粘合在隔热层或墙上。
不能有裂缝，以防水蒸气由此侵入隔热层或库内。
3.3库房防潮隔汽层的选用
墙体的防潮隔汽层选用为二毡三油。
四、冷却设备负荷的计算和机械负荷的计算
4、1冷却设备负荷（fùhè）的计算
该库外形尺寸为9m*6m*5m
已知设计（shèjì）条件：
库外设计干球温度tw=35℃、库内空气（kōngqì）温度tn=1.5℃，墙体及屋顶的隔热板外侧（wàicè）空气自由对流换热系数aw=11.6W/（m2·℃）、隔热板内侧空气对流换热系数an=29.1W/（m2·℃），隔热材料为硬质聚氨酯泡沫塑料、导热系数为0.024W/（m·℃）、修正后为0.034W/（m·℃）、厚度为0.10m，除隔热材料外围护结构其他各层热阻可以忽略不计，则墙体及屋顶围护结构的传热系数K1：
4.1.1围护结构热流量的计算
式中：
Ф1----围护结构热流量，W；
Kw----围护结构的传热系数，W/（m2·℃）；
Aw----围护结构的传热面积，m2；
a--------围护结构两侧温差修正系数，可按表7-10采用。
θw----围护结构外侧的计算温度，℃；
θn-----围护结构内侧的计算温度，℃；
围护结构两侧温差修正系数a值
传热系数
墙体及屋顶：
Kw1=0.28W/（m2.℃）
门板：
Kw2=0.28W/（m2.℃）
地面：
Kw3=2.4W/（m2.℃）
传热面积Aw1=432m2Aw2=360m2Aw3=240m2
围护结构外侧计算温度θw=35℃内侧计算温度θn=1.5℃
查表得围护结构两侧温差修正系数为A1=1.30,A2=1.20,A3=0.20
表5围护结构两侧（liǎnɡcè）温差修正系数a值
序号
维护结构部位
a值
11
12
冷间地面隔热层下为通风架空层时
两侧均为冷间时
0.70
1.00
注：
1、D为围护结构热惰性指标
2、序号9~12两侧温度的取值应符合本规范6.1.8条
3、负温穿堂可按冻结物冷藏间选用a值
4、表内未列的其他室温等于或高于0℃的冷间可参照各项中冷却间的a值选用
4.1.2货物（huòwù）热流量的计算
式中：
Φ2--货物（huòwù）热流量（W）
Φ2a--食品（shípǐn）热流量（W）
Φ2b--包装材料和运载工具热流量（W）
Φ2c--货物冷却时的呼吸热流量（W/Kg）
Φ2d--货物冷藏时的呼吸热流量（W/Kg）
注：
因为果蔬的日进货量不能大于计算吨位的8%，所以设计此冷库的总日允许进货量m=4.71t，冷藏间T=24h；H1=19.31KJ/Kg;H2=13.66KJ/Kg
仅新鲜水果、蔬菜冷藏间计算φ2cφ2d，
C6H12O6+6O26CO2+6H2O+674kcal
已知龙眼在35℃时的呼吸强度为3mgCO2/kg/h，计算它的呼吸热流量：
1mol葡萄糖能产生6mol（264g）CO2-----每释放1mgCO2应同时释放2.55cal的能量。
每吨龙眼每天放出的呼吸热为：
3mgCO2/kg/h×24×2.55×1000=183.6kcal
将呼吸（hūxī）热转换成呼吸热流量：
1cal=4.1868J----1W=1J/s
每吨龙眼（lóngyǎn）呼吸（hūxī）热流量=（183.6×1000）/（24×3600）=2.125W
所以（suǒyǐ）Φ’=2.125W/Kg，同理可得1.5℃时的Φ’’=0.303W/Kg
即：
=4710×（2.125+0.303）/2+（5888—4710）×0.303=6.075KW
Φ2--货物热流量（W）
M----冷间的每日进货质量（Kg）
H1--货物进入冷间初始温度时的比焓（KJ/Kg）
H2--货物在冷间内终止降温时的比焓（KJ/Kg）
T----货物冷加工时间（h），对冷藏间取24h，对冷却间、冻结间取
设计冷加工时间；
Bb--货物包装材料或运载工具质量系数
Cb--包装材料或运载工具的比热容KJ/（Kg℃）
θ1--包装材料或运载工具进入冷间时的温度（℃）
θ2--该冷间的设计温度（℃）
Φ’--货物冷却初始温度时单位质量的呼吸热流量（W/Kg）
Φ’’--货物冷却终止温度时单位质量的呼吸热流量（W/Kg）
Mz--冷却物冷藏间的冷藏质量（Kg）
1/3.6---1KJ/h换算成1/3.6W的数值
4.1.3通风换气热流量的计算
设定每天换气5次，每个隔间（ɡéjiān）体积为200m3，需要（xūyào）1个操作人员，共需要4个操作人员；冷间内空气密度为1.293kg/m3，hw=97.52KJ/Kg,hn=91.82KJ/Kg.
Φ3--通风（tōngfēng）换气热流量（KW）
Φ3a--冷间换气（huànqì）热流量（W）
Φ3b--操作人员需要的新鲜空气热流量（W）
hw--冷间外空气的比焓（KJ/Kg）
hn--冷间内空气的比焓（KJ/Kg）
n--每日换气次数可采用4~5次
Vn--冷间内净体积
ρn--冷间内空气密度
24--1d换算成24h的数值
30--每个操作人员每小时需要的新鲜空气量
nr--操作人员（rényuán）数量
注：
1、只适用于贮存有呼吸（hūxī）的食品的冷间
2、有操作人员长期停留（tíngliú）的冷间如加工间、包装间等，应计算操作人员需要新鲜空气（kōngqì）的热流量，其余冷间可不计。
4.1.4电动机运转热流量
根据冷库的设计规格，电动机设定在冷间外，故ξ=0.75，b=1
得功率Pd=1500×（35－1.5）/0.23=218.48KW
Ф4=1000×218.48×0.75×1=163.86KW
式中：
Ф4--电动机运转热流量，W；
Pd--电动机额定功率，kW；
ξ--热转化系数，电动机在冷间内时应取1；电动机在冷间外时应取0.75；
b--电动机运转时间系数，对空气冷却器配用的电动机取1，对冷间内其他设备配用的电动机可按实际情况取值，如按每昼夜操作8h计，则等于8/24。
4.1.5操作热流量
Φ5操作热流量（W）
Φ5a照明热流量（W）
Φ5b每扇门的开门热流量（W）
Φ5c操作人员热流量（W）
即：
每天换气的次数设定为5次。
φd=2.3W/m2，冷间地面面积Ad=216m2，n’k=1，nk=2，hw=95.91Kcal/Kg,hn=91.82Kcal/Kg，ρn=1.293kg/m3，得
Φ5----操作热流量（W）
Φd----每平方米地板面积照明热流量，冷却间、冻结间、冷藏（lěngcáng）间、冰库和冷
间内穿堂（chuāntánɡ）可取2.3W/m2；操作人员（rényuán）长期停留的加工间、包装间等可
4.7W/m2
Ad----冷间地面（dìmiàn）面积（m2）
n’k----门樘楼
nk-----每日开门换气次数，可按图6.1.16取值。
对经常开门的冷间，每日开
门换气次数可按实际情况采用
hw-----冷间外空气的比焓（KJ/Kg）
hn-----冷间内空气的比焓（KJ/Kg）
n-----每日换气次数可采用5次
Vn----冷间内净体积m3
ρn----冷间内空气密度Kg/m3
3/24--每日操作时间系数，按每日操作3h计
nr-----操作人员数量
Φr---每个操作人员产生的热流量，冷间设计温度高于或低于-5℃时，宜取
279W；冷间设计温度低于-5℃时，宜取395W
注：
冷却间、冻结间不计Φr这项热流量
4、1、6冷间冷却设备负荷的计算
式中：
Фs----冷间冷却设备负荷，W；
Ф1----围护结构热流量，W；
Ф2----货物热流量，W；
Ф3----通风换气热流量，W；
Ф4----电动机运转热流量，W；
Ф5----操作热流量，W；
P-----货物（huòwù）热流量系数
4.2冷间机械（jīxiè）负荷
=（1.32+0.5×6.075+0.5×0.271+0.5×163.86+0.5×0.759）×1.07=92.88KW
式中：
Фj----机械（jīxiè）负荷，W；
n1----围护结构热流量的季节（jìjié）修正系数，宜取1；
n2----货物热流量折减系数；
n3----同期换气系数，宜取0.5-1.0（“同时最大换气量与全库每日总换气量的比数”大时取大值）；
n4----冷间用的电动机同期运转系数；
n5----冷间同期操作系数；
R----制冷装置和管道等冷损耗补偿系数，直接冷却系统宜取1.07，间接冷却系统宜取1.12。
五、冷库平面布置图和围护结构剖面图
六、设计（shèjì）结果汇总表
设计（shèjì）结果汇总表
冷库吨位（t）
58.88
贮藏果蔬
龙眼
贮藏地点
广东佛山
果蔬计算密度（kg/m3）
230
极端温度（℃）
最高温
35
露点温度（℃）
27.5
最低温
1.5
贮藏温度（℃）
1.5
冷库容量
公称体积V（m3）
800
间隔间数
4
体积利用系数
0.32
每间门个数
1
墙体、屋顶
门板
地面
材料
厚度（cm）
材料
厚度（cm）
材料
厚度（cm）
隔热层
硬质聚氨酯泡沫塑料
7
隔热层
硬质聚氨酯泡沫塑料
7
隔热层
炉渣
40
最里、外层
组合锌板
2
最里、外层
钢板
0.5
最里、外层
混凝土
20
冷库设备负荷和机械负荷
围护结构热流量Φ1（KW）
1.32
货物热流量Φ2（KW）
6.075
通风换气热流量Φ3（KW）
0.271
电动机运转热流量Φ4（KW）
163.86
操作热流量Φ5（KW）
0.759
冷却设备负荷Φs（KW）
174.11
机械负荷Φj（KW）
92.88
七、设计（shèjì）评述
通过此次冷藏库设计，初步了解了食品本身生理生化特性以及冷藏库的设计内容、程序和基本原则。
不仅对冷藏库的原理（yuánlǐ）、组成、构造等有了更深入的了解，还学习总结并掌握了冷藏库设计一般流程和方法。
但设计中仍存在许多不足之处。
例如，在进行冷库建筑设计时，由于本人缺乏实践经验，虽然参考了相关设计资料（zīliào），但还是只能对冷库最基本的建筑设计，设计出的建筑功能仍有很大不足缺陷。
八、主要（zhǔyào）参考资料
[1]冷库设计规范GB50072-2001[S].国家质检总局（SBTS）,2001.
[2]饶景萍.园艺产品贮运学[J].农产品加工,2008,（04）:
61-65.
[3]罗云波.蔡同一.园艺产品贮藏加工学贮藏篇.中国农业大学出版社.2008:
214.
[4]李振伟,潘士彬,黄翔,黄清华.果蔬气调冷库设计探讨[J].冷藏技术,1997,（03）61-65.
九、主要符号说明
G——冷库贮藏吨位，t；
V——冷藏间、冰库的公称体积，m3；
η——冷藏间、冰库的体积利用系数；
ρ——食品的计算密度，kg/m
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