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文檔簡介
制冷與人工環(huán)境之制冷基礎(chǔ)知識(shí)
第一章概述廣義的人工環(huán)境:是指為了滿足人類的需要,在自然物質(zhì)的基礎(chǔ)上,通過人類長期有意識(shí)的社會(huì)勞動(dòng),加工和改造自然物質(zhì),創(chuàng)造物質(zhì)生產(chǎn)體系,積累物質(zhì)文化等所形成的環(huán)境體系。狹義的人工環(huán)境:是指由人為設(shè)置邊界面圍合成的空間環(huán)境。包括房屋圍護(hù)結(jié)構(gòu)圍合成的民用建筑環(huán)境、生產(chǎn)環(huán)境和交通運(yùn)輸外殼圍合成的交通運(yùn)輸環(huán)境(車廂環(huán)境、船艙環(huán)境、飛行器環(huán)境)等1.人工環(huán)境人工環(huán)境的意義:人體健康,提高生活質(zhì)量;工作效率,安全操作和生產(chǎn);食品保鮮貯運(yùn)等。。人工環(huán)境指標(biāo):溫度、濕度、風(fēng)速、污染氣體、懸浮顆粒物、氣體成份與氣壓等。營造人工環(huán)境所需要的設(shè)備:各類熱泵、制冷機(jī)、空調(diào)機(jī)、各類換熱設(shè)備、熱能蓄存裝置、空氣凈化設(shè)備、以及氣調(diào)所需要的制氮機(jī)、降氧機(jī)等。2.制冷制冷的定義:作為一門科學(xué)是指用人工的方法在一定時(shí)間和一定空間內(nèi)將某物體冷卻,使其溫度降低到環(huán)境溫度以下,并保持這個(gè)低溫。制冷就是從物體中取出熱量,將其排放到環(huán)境介質(zhì)中,以產(chǎn)生低于環(huán)境溫度的過程。
制冷機(jī):實(shí)現(xiàn)制冷所需的機(jī)器和設(shè)備。制冷劑:制冷機(jī)中把熱量從被冷卻介質(zhì)傳給環(huán)境介質(zhì)的內(nèi)部循環(huán)流動(dòng)的工作介質(zhì)。制冷循環(huán):在制冷機(jī)中,制冷劑周而復(fù)始吸熱、放熱的流動(dòng)循環(huán)。按照制取低溫范圍,制冷技術(shù)劃分為以下領(lǐng)域:
120k以上,普通制冷
120~20k,深度制冷
20~0.3k,低溫制冷;低溫制冷
0.3k以下,超低溫制冷制冷技術(shù)的研究內(nèi)容研究獲得低溫的方法和有關(guān)的機(jī)理以及與此相應(yīng)的制冷循環(huán),并對制冷循環(huán)進(jìn)行熱力學(xué)分析和計(jì)算。研究制冷劑的性質(zhì),為制冷機(jī)提高滿意的工作介質(zhì)。研究實(shí)現(xiàn)制冷循環(huán)所需的各種機(jī)械和技術(shù)設(shè)備。
制冷的主要理論基礎(chǔ)是熱力學(xué)制冷量性能系數(shù):制取的冷量比消耗的功熱力完善度3.制冷技術(shù)在人工環(huán)境中的應(yīng)用商業(yè)及人民生活
食品的冷凍冷藏
舒適性空調(diào)
體育項(xiàng)目國家歌劇院工業(yè)生產(chǎn)及農(nóng)牧業(yè)
生產(chǎn)性空氣調(diào)節(jié)機(jī)械制造氣體液化化工行業(yè)農(nóng)、牧業(yè),人工育種等紡織溫度溫度棉花準(zhǔn)備20-25°C50-60%梳棉20-25°C65-70%精梳20-25°C55-65%紡紗20-25°C40-65%織布20-25°C70-85%整理20-25°C65%羊毛梳毛/精梳20-25°C65-80%預(yù)防20-25°C60-65%環(huán)鍵紡紗20-25°C55-60%織20-25°C55-65%亞麻準(zhǔn)備20-25°C50-60%梳麻20-25°C50-60%紡20-25°C60-70%織20-25°C70-75%絲綢紡22-25°C65-70%織22-25°C60-70%化纖紡20-22°C80-90%加捻20-22°C70-80%
空氣的相對濕度變化,對纖維的回潮率、強(qiáng)度和柔軟性會(huì)有很大影響。
建筑工程
凍土開采大型水泥構(gòu)件隧道工程
科實(shí)驗(yàn)研究、國防工業(yè)
實(shí)驗(yàn)環(huán)境精密儀器的工作溫度醫(yī)療衛(wèi)生
疫苗、藥劑、干細(xì)胞等的冷藏器官保存以及移植腫瘤等的冷凍治療4.制冷技術(shù)的發(fā)展史古代采冰、儲(chǔ)冰已有5000年歷史(不能算作制冷)。現(xiàn)代制冷技術(shù)是19世紀(jì)中后期發(fā)展起來的。1755年Cullen利用乙醚蒸發(fā)使水結(jié)冰,為液體汽化制冷打下基礎(chǔ)。1834年美國人Perkins試制成功了第一臺(tái)以乙醚為工質(zhì)、閉式循環(huán)的蒸汽壓縮式制冷機(jī)。1875Carre和Linde采用氨作為制冷劑,蒸汽壓縮式制冷開始占統(tǒng)治地位。期間CO2和SO2都曾作為制冷劑使用。CO2至今仍有使用,現(xiàn)在研究CO2的超臨界循環(huán)。1930之后,全封閉式壓縮機(jī)的制造成功以及氟利昂制冷劑的發(fā)現(xiàn)和使用,使制冷技術(shù)得到了快速的發(fā)展。
第二章制冷方法1.各種制冷方法液體汽化制冷蒸汽壓縮式制冷蒸汽吸收式制冷蒸汽噴射式制冷吸附制冷熱電制冷渦流管制冷空氣膨脹制冷2.液體汽化制冷物質(zhì)有三種集態(tài):氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)。物質(zhì)集態(tài)的改變稱為相變。相變過程中,由于物質(zhì)分子重新排列和分子熱運(yùn)動(dòng)速度的改變,會(huì)吸收或放出熱量,這種熱量稱作潛熱。物質(zhì)發(fā)生從質(zhì)密態(tài)到質(zhì)稀態(tài)的相變時(shí),將吸收潛熱;反之,當(dāng)它發(fā)生由質(zhì)稀態(tài)向質(zhì)密態(tài)的相變時(shí),放出潛熱。相變制冷就是利用前者的吸熱效應(yīng)而實(shí)現(xiàn)的。利用液體相變的,是液體汽化制冷;①制冷劑液體在低壓(低溫)下蒸發(fā),成為低壓蒸氣②將該低壓蒸氣提高壓力成為高壓蒸氣③將高壓蒸氣冷凝,使之成為高壓液體④高壓液體降低壓力重新變?yōu)榈蛪阂后w,返回到①,從而完成循環(huán)。3.蒸汽壓縮式制冷
制冷劑液體在蒸發(fā)器內(nèi)吸收被冷卻對象的熱量并氣化,產(chǎn)生的低壓蒸汽經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后以高壓排出。壓縮機(jī)排出的高壓氣態(tài)制冷劑進(jìn)冷凝器,被常溫的冷卻水或空氣冷卻,凝結(jié)成高壓液體。高壓液體流經(jīng)膨脹閥時(shí)節(jié)流,變成低壓低溫的氣液兩相混合物,進(jìn)入蒸發(fā)器,其中的液態(tài)制冷劑在蒸發(fā)器中蒸發(fā)制冷,產(chǎn)生的低壓蒸汽再次被壓縮機(jī)吸入。如此周而復(fù)始,不斷循環(huán)。壓縮制冷劑蒸氣,提高壓力和溫度放熱,使高壓高溫制冷劑蒸氣冷卻、冷凝成高壓常溫的制冷劑液體得到低溫低壓制冷劑制冷劑液體吸熱、蒸發(fā)、制冷蒸汽吸收式制冷蒸汽噴射式制冷蒸汽噴射式制冷系統(tǒng)的原理A噴射器B冷凝器C蒸發(fā)器D節(jié)流閥E鍋爐F水泵G熱交換器噴射器吸附制冷
一定的固體吸附劑對某種制冷劑氣體具有吸附作用。吸附能力隨吸附溫度的不同而不同。周期性地冷卻和加熱吸附劑,使之交替吸附和解析。解析時(shí),釋放出制冷劑氣體,并使之凝為液體;吸附時(shí),制冷級(jí)液體蒸發(fā),產(chǎn)生制冷作用。工質(zhì):吸附劑-制冷劑工質(zhì)對4.熱電制冷
熱電制冷又稱溫差電制冷——是利用熱電效應(yīng)(即帕爾貼效應(yīng))的一種制冷方法。帕爾貼效應(yīng):電流通過不同導(dǎo)體的界面時(shí)將從外界吸熱或放熱。珀?duì)柼?yīng)基本原理
熱電偶對
三級(jí)復(fù)疊式熱電堆
不需要明顯的工質(zhì)來實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)移。整個(gè)裝置沒有任何機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件。但熱電制冷的效率很低,半導(dǎo)體器件的價(jià)格又很高,而且必須使用直流電源,不宜大規(guī)模使用。一般用于微型制冷領(lǐng)域或有特殊要求的用冷場合。5.渦流管制冷
經(jīng)過壓縮并冷卻到室溫的氣體(通常是用空氣)進(jìn)入噴嘴內(nèi)膨脹以后以很高的速度切線方向進(jìn)入渦流室,形成自由渦流,經(jīng)過動(dòng)能的交換并分離成溫度不相同的兩部分,中心部分的氣流經(jīng)孔板流出,即冷氣流;邊緣部分的氣體從另一端經(jīng)控制閥流出,即熱氣流。
所以常用在有高壓氣源或可以廉價(jià)獲得高壓氣體的場合。
6.空氣膨脹制冷
高壓氣體絕熱膨脹時(shí),對膨脹機(jī)作功,同時(shí)氣體的溫度降低。用這種方法可以獲得低溫。與液體汽化式制冷相比,空氣膨脹制冷是一種沒有相變的制冷方式。
7.熱泵熱泵:逆向循環(huán)不僅可以用來制冷,還可以把熱能釋放給某物體或空間,使之溫度升高。用作后一種用途的逆向循環(huán)系統(tǒng)稱作熱泵。
熱泵的性能系數(shù)COP:又叫供熱系數(shù)或泵熱系數(shù),它等于供熱量與補(bǔ)償能之比。熱泵的性能系數(shù)恒大于1
第三章制冷劑1.制冷劑的定義:
是制冷機(jī)中的工作流體,它在制冷機(jī)中循環(huán)流動(dòng),通過自身熱力狀態(tài)的變化不斷與外界發(fā)生能量交換,達(dá)到制冷的目的。也稱制冷循環(huán)的工作介質(zhì),或制冷工質(zhì),或簡稱工質(zhì)。2.什么物質(zhì)可以做制冷劑
液體汽化制冷中,制冷劑從低溫?zé)嵩粗形崃?,在低溫下氣化,再在高溫下凝結(jié),向高溫?zé)嵩磁欧艧崃?。因此,只有在工作溫度范圍?nèi)能夠氣化和凝結(jié)的物質(zhì)才有可能作為制冷劑使用。乙醚1834年查爾斯·泰勒(CharlesTellier)二甲基乙醚
拉烏爾·皮克特(RaulPictel)SO2
1874年混合制冷劑二十世紀(jì)五六十年代
卡特·林德(CarlLinde)NH3
1870年
威德豪森(Windhausen)CO2
1866年
湯姆斯·米杰里(ThomasMidgley)鹵代烴1929-1930年
3.制冷劑的發(fā)展史綠色環(huán)保制冷劑
4.氟利昂制冷劑氟利昂是飽和碳?xì)浠衔锏姆?、氯、溴衍生物的總稱。最早使用的是R12;不同的氟里昂物質(zhì)在熱力性質(zhì)上各不相同,能適應(yīng)不同制冷溫度和容量的要求;尤其是氯氟烴在物理、化學(xué)性質(zhì)上又有許多共向的優(yōu)點(diǎn)(如無毒、無燃爆危險(xiǎn)、不腐蝕金屬、熱穩(wěn)定性與化學(xué)穩(wěn)定性好等),便于實(shí)用。成熟使用的氟里昂制冷劑以氯氟烴類物質(zhì)為主,如R11,R12,R114,R115等;還有某些不完全鹵化烴,如R22;還有氟里昂制冷劑的混合物,R500,R502,R503等。
1974年美國加利福尼亞大學(xué)的羅蘭(SherwoodRowland)教授和他的博士后莫利納(MarioMolina)在“自然”雜志上發(fā)表文章,指出鹵代烴在紫外線作用下會(huì)釋放出氯離子,而氯離子會(huì)消耗地球周圍熱成層(Stratosphere,原名平流層)中的臭氧(Ozone,O3),而使過量的太陽紫外線照射到地面,給地球上的生物和人類帶來一系列的危害。為此,瑞典皇家科學(xué)院將1995年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予這兩位和一名德國的化學(xué)家,以表彰他們在大氣化學(xué)特別是臭氧的形成和分解研究方面作出的杰出貢獻(xiàn)。CF2Cl2------CF2Cl+Cl;Cl+O3----ClO+O2
;氯氟烴CFC:R12,CF2Cl2氫氯氟烴HCFC:R22,CHF2Cl氫氟烴HFC:R134a,C2H2F4CF2Cl2------CF2Cl+Cl;Cl+O3----ClO+O2
;《蒙特利爾議定書》
1.對CFCs,包括CFC11、CFCl2,CFCll3、CFCll4、CFCll5等氯氟烴物質(zhì):(1)對發(fā)達(dá)國家,規(guī)定從1996年1月1日起完全停止生產(chǎn)與消費(fèi);(2)對發(fā)展中國家(CFCs人均消耗量小于0.3kg/年),最后停用的日期是2010年。2.對HCFCs,包括HCHC22、HCFCl42b、HCFCl23等:(1)對發(fā)達(dá)國家,從1996年起凍結(jié)生產(chǎn)量,2004年開始削減,至2020年完全停用;(2)對發(fā)展中國家,從2016年開始凍結(jié)生產(chǎn)量,2040年完全停用。
純質(zhì)制冷劑混合制冷劑5.制冷劑的種類和符號(hào)表示制冷劑的分類和符號(hào)表示
按組分
按化學(xué)成分無機(jī)物:NH3,
CO2
,H2O等氟利昂和烷烴類:R11,R12,R22等碳?xì)浠衔铮篊H4,C2H6等共沸混合制冷劑非共沸混合制冷劑(1)無機(jī)化合物。無機(jī)化合物的簡寫符號(hào)規(guī)定為R7()。括號(hào)代表一組數(shù)字,數(shù)字是該無機(jī)物分子量的整數(shù)部分。如:R717,R718,R744。(2)氟利昂和烷烴類。烷烴類化合物的分子通式為CmH2m+2;鹵代烴的分子通式為CmHnFxClyBrz(2m+2=n+x+y+z),它們的簡寫符號(hào)規(guī)定為R(m-1)(n+1)(x)B(z)。例如:CHF2ClR22
國際符號(hào)表示:以R(Refrigerant)開頭(3)共沸(azeotropic)混合制冷劑。共沸混合制冷劑的簡寫符號(hào)為R5()。括號(hào)代表一組數(shù)字,這組數(shù)字為該制冷劑命名的先后順序號(hào),從00開始。(4)非共沸(zeotropic)混合制冷劑。非共沸混合制冷劑的簡寫符號(hào)為R4()。括號(hào)代表一組數(shù)字,這組數(shù)字為該制冷劑命名的先后順序號(hào),從00開始。(5)環(huán)烷烴、鏈烯烴以及它們的鹵代物。其簡寫符號(hào)規(guī)定:環(huán)烷烴及環(huán)烷烴的鹵代物用字母“RC”開頭,鏈烯烴及鏈烯烴的鹵代物用字母“R1”開頭。氟里昂類物質(zhì)的新表示方法
在大氣臭氧層問題提出來以后,為了能較簡單地定性判別不同種類制冷劑對大氣臭氧層的破壞能力,氯氟烴(chlorofluorocarbons)類物質(zhì)代號(hào)中的R可表示為CFC,氫氯氟烴類物質(zhì)(hydrochlorofluorocarbons)代號(hào)中的R可表示為HCFC,氫氟烴(hydrofluorocarbons)類物質(zhì)代號(hào)中的R可表示為HFC,碳?xì)浠衔?hydrocarbons)代號(hào)中的R可表示為HC,而數(shù)字編號(hào)不變。例如,R12可表示為CFCl2,R22可表示為HCFC22,R134a可表示為HFCl34a。制冷劑環(huán)境可接受性O(shè)DP(OzoneDepletionPotential)值:ODP值表示對大氣臭氧層消耗的潛能值,通常用來描述對臭氧的消耗特征及其強(qiáng)度分布。GWP(GlobalWarmingPotential)值:全球變暖潛能值。具有全球變暖效應(yīng)的氣體稱為溫室氣體。臭氧衰減指數(shù)ODP
和溫室效應(yīng)指數(shù)GWP值要盡量小壓縮機(jī)分類
第四章制冷壓縮機(jī)活塞式制冷壓縮機(jī)往復(fù)活塞式壓縮機(jī)A—AAA活塞氣缸斜盤主軸斜盤式制冷壓縮機(jī)示意圖
滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)工作過程模擬b.壓縮過程結(jié)束排氣過程開始
理論最大吸入容積
c.排氣過程結(jié)束
a.壓縮過程開始
單螺桿式壓縮機(jī)工作過程滑片式壓縮機(jī)工作過程螺桿式制冷壓縮機(jī)渦旋式制冷壓縮機(jī)離心式壓縮機(jī)下一級(jí)第五章常用制冷裝置1.電冰箱2.空調(diào)器窗式空調(diào)器壁掛式空調(diào)器落地式空調(diào)機(jī)中央空調(diào)系統(tǒng)除濕機(jī)4.地源熱泵地下埋管太陽能熱泵4.水源熱泵圖1-11化工、造紙、印染等廢熱工業(yè)余熱第六章潔凈空調(diào)特點(diǎn):用于良好的過濾系統(tǒng)風(fēng)量大風(fēng)機(jī)的壓頭高溫濕度控制精度高正負(fù)壓控制嚴(yán)格空氣調(diào)節(jié)韓吉田制冷與低溫工程研究所電話:88399060-mail:jthan@制冷與空調(diào)學(xué)科與技術(shù)重要性、作用、地位?GreatestEngineeringAchievementsofthe20thCenturyHowmanyofthe20thcentury'sgreatestengineeringachievementswillyouusetoday?Acar?Computer?Telephone?Achievements
1.Electrification,2.Automobile,3.Airplane4.Watersupplyanddistribution,5.Electronics6.RadioandTelevision,7.AgriculturalMechanization8.Computers,9.Telephone10.Air-conditioningandRefrigeration11.Highways,12.Spacecraft13.Internet14.Imaging,15.HouseholdAppliances16.Healthtechnologies17.PetroleumandPetrochemicalTechnologies18.LaserandfiberOptics19.NuclearTechnologies20.High-performanceMaterials.空調(diào)制冷技術(shù)被是20世紀(jì)的偉大工程成就之一(The20thcentury’sgreatestengineeringachievements)
AirConditioningandRefrigeration,Whichoftheappliancesinyourhomewouldbethehardesttolivewithout?Themostfrequentanswertothatquestioninarecentsurveywastherefrigerator.Overthecourseofthe20thcentury,thisonetimeluxurybecameanindispensablefeatureoftheAmericanhome,amainstayinmorethan99.5percentofthenation'sfamilykitchensbycentury'send.3E問題:能源、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境人工環(huán)境、環(huán)境工程:舒適健康?安全:生活、飲食、交通(如車輛)科研生產(chǎn)、冷藏、食品鏈、醫(yī)藥緒論空氣調(diào)節(jié)是依據(jù)熱物理與流體力學(xué)、綜合建筑、機(jī)電等工程學(xué)科的發(fā)展成果而形成的獨(dú)立學(xué)科分文,專門研究和解決各類內(nèi)部工作、居住、生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)所要求的空氣環(huán)境??諝庹{(diào)節(jié)的任務(wù):工作、生活、生產(chǎn)過程和科學(xué)實(shí)驗(yàn)等所要求控制的空氣環(huán)境,一般是指在某一特定空間內(nèi)對其空氣溫度、濕度、清潔度和空氣流動(dòng)速度進(jìn)行調(diào)節(jié),達(dá)到并保持滿足人體舒適和工藝過程以要求。在現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展的條件下,有時(shí)還需對空氣的壓力、成分、氣味和噪聲等進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。總之,采用技術(shù)手段,創(chuàng)造和保持滿足一定要求的空氣環(huán)境——空氣調(diào)節(jié)的任務(wù)。一、定義一種技術(shù),保證室內(nèi)(局部)環(huán)境符合要求控制對象:室內(nèi)空氣控制手段:加熱、加濕、降溫、降濕、過濾、通風(fēng)、減振、噪音控制等控制范圍:特定的空間(如室內(nèi))
控制對象:室內(nèi)空氣
控制手段:加熱、加濕、降溫、降濕、過濾、通風(fēng)、減振、噪音控制等采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)的含義通風(fēng)(Ventilating):用自然或機(jī)械的方法向某一房間或空間送入室外空氣,或由某一房間或空間排出空氣的過程。空氣調(diào)節(jié)(Air-Conditioning):實(shí)現(xiàn)對某一房間或空間內(nèi)的溫度、濕度、潔凈度和空氣流動(dòng)速度等進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制,并提供足夠量的新鮮空氣。采暖、通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)間的主要不同是調(diào)節(jié)的參數(shù)與精度不同。采暖(Heating):又稱供暖,是指向建筑等供給熱量,保持室內(nèi)一定溫度。人工環(huán)境保證某一特定空間(房間、廠房、載人航天器、潛艇、飛機(jī)等)的空氣參數(shù)達(dá)到所要求的狀態(tài)。本課程的任務(wù)本課程主要閘述溫濕環(huán)境工程的原理和設(shè)計(jì)方法,也涉及了空氣凈化技術(shù)。從空間空氣質(zhì)量控制的角度而言,這還是不夠的,需要進(jìn)一步發(fā)展??諝庹{(diào)節(jié)的發(fā)展前景非常廣闊,有一些新的領(lǐng)域還需要我們?nèi)ヌ剿靼l(fā)展??諝庹{(diào)節(jié)的功能加熱或降溫,能夠調(diào)節(jié)空氣溫度;加濕或減濕,能夠調(diào)節(jié)空氣濕度;能夠使空氣具有一定的流動(dòng)速度;能夠使空氣具有一定的潔凈程度;使空氣具有一定的新鮮程度。二、分類1、舒適性空調(diào)目的:為人服務(wù),使人舒適、滿意、健康;
范圍:住宅、辦公樓、商店、旅館、餐館(茶室、酒吧)、醫(yī)院、客用火車、汽車、飛機(jī)等;
特點(diǎn):控制精度不高,主要是溫度濕度調(diào)節(jié);2、工藝性空調(diào)目的:為生產(chǎn)、科研等特定對象服務(wù);范圍:車間、特定用途的空間(貨用的運(yùn)輸工具、核研究和實(shí)驗(yàn)、軍事等);特點(diǎn):控制精度一般比較高,嚴(yán)格按照工藝要求。1、溫度2、濕度3、潔凈度4、風(fēng)速5、噪音6、壓力7、成分8、氣味9、背景(光、音樂、風(fēng)景、顏色等)10、細(xì)菌、微生物等三、控制參數(shù)SARS的教訓(xùn)!空調(diào)處理單元
空調(diào)的歷史及現(xiàn)狀國內(nèi)最早的記載:《藝文志》記載:“大秦國有五宮殿,以水晶為柱拱,稱水晶宮,內(nèi)實(shí)以冰,遇夏開放。”真正意義上的空調(diào)始于20世紀(jì)初,1902年美國開利博士發(fā)明了世界上第一部科學(xué)空調(diào)系統(tǒng);1904年在紐約建成斯托克斯交易所空調(diào)系統(tǒng),同一時(shí)間在德國一劇院建成類似的空調(diào)系統(tǒng)。四、發(fā)展與未來發(fā)展:迅速,滲透到生活、工作的每個(gè)角落未來發(fā)展方向:人與環(huán)境的高度協(xié)調(diào)發(fā)展能源:節(jié)能減排室內(nèi)空氣品質(zhì)室外地球環(huán)境(溫室效應(yīng)、臭氧層問題)系統(tǒng)與設(shè)備的更新國內(nèi)外空調(diào)界研究的三大主題
熱舒適節(jié)能IAQ空調(diào)帶來的主要問題1、能源的巨大消耗2、大氣環(huán)境的污染3、病態(tài)建筑綜合癥能源的巨大消耗在發(fā)達(dá)國家里,用于空氣調(diào)節(jié)的電能占全國總消耗電能的20%~30%。我國1995年建筑采暖能耗已占總能耗的10.7%,一些寒冷地區(qū)采暖能耗甚至占當(dāng)?shù)乜偰芎牡囊话胍陨稀=ㄖ芎牡拇蟛糠帜芰慷加糜诓膳?、通風(fēng)與空調(diào)。城市熱島城市熱島指城市中心區(qū)的氣溫比郊區(qū)高。由“熱島”引起了稱作“城市風(fēng)”的循環(huán)風(fēng),將周圍工廠散發(fā)的污染空氣吹入市區(qū)?!盁釐u”還導(dǎo)致夏季空調(diào)負(fù)荷的增加,據(jù)測算,每升高1?C,空調(diào)容量約增加6%。
灰塵等污染物的向風(fēng)性?病態(tài)建筑綜合癥的產(chǎn)生原因1、通風(fēng)不良2、空氣過濾不佳3、系統(tǒng)污染嚴(yán)重4、人體、裝修材料等的污染推薦空調(diào)網(wǎng)站主要參考書
1.趙崇義等,空氣調(diào)節(jié),(第三版)
2.本村建一著,單寄平譯,空氣調(diào)節(jié)的科學(xué)基礎(chǔ)
3.進(jìn)上宇市著,范存養(yǎng)譯,空氣調(diào)節(jié)手冊
4.彥啟森,建筑熱過程冷庫技術(shù)王美霞第一章冷庫總述第二章土建式冷庫的建筑構(gòu)造裝配式冷庫第三章冷庫圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱與防潮第四章氣調(diào)式冷庫第五章氨制冷系統(tǒng)第六章氟利昂制冷系統(tǒng)第七章冷庫制冷設(shè)備的選型1.1冷庫的分類
食品冷藏庫是用人工制冷的方法對易腐食品進(jìn)行加工和貯藏,以保持食品食用價(jià)值的建筑物,是冷藏鏈的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。冷藏庫對食品的加工和貯藏,調(diào)節(jié)市場供求,改善人民生活等都發(fā)揮著重要的作用。
冷庫(Coldstore)是指用于在低溫條件下保藏貨物的建筑群,包括庫房、壓縮機(jī)房、配電室及其附屬建筑物。第1章冷庫總述食品冷凍冷藏原理食品冷加工:利用低溫保藏食品。優(yōu)點(diǎn):使食品在較長時(shí)間的保藏過程中,能基本保持原有的營養(yǎng)成分、味道和色澤。三個(gè)過程:食品的冷卻、凍結(jié)和冷藏。1.1冷庫的分類冷卻:是指將食品的溫度快速降低到指定的溫度,但應(yīng)高于食品汁液的凍結(jié)點(diǎn)?!?-0℃。在這樣的溫度下,既能延長食品的保藏期限,又能最大限度的保持食品的新鮮狀態(tài)。微生物仍能生長繁殖,只能作短期保藏。凍結(jié):是將食品中所含的水分大部分凍結(jié)成冰,即將食品的溫度快速降低到低于食品汁液的凍結(jié)點(diǎn),并達(dá)到某一指定溫度。凍結(jié)后,由于低溫和缺水,部分微生物被殺死,其余微生物活動(dòng)微弱,所以經(jīng)過凍結(jié)的食品能夠作較長時(shí)間保藏。冷藏:是在維持食品冷加工最終溫度的條件下,將食品作不同期限的保藏。高溫冷藏和低溫冷藏。1.1冷庫的分類食品變質(zhì)的主要原因微生物的作用引起的變質(zhì)大量微生物在生長過程中分泌各種酶類物質(zhì),促使食品發(fā)生分解,由高分子物質(zhì)分解為低分子物質(zhì),首先降低食品的質(zhì)量,進(jìn)而發(fā)生變質(zhì)和腐爛。是變質(zhì)的主要原因。酶的作用引起的變質(zhì)
0℃以下的低溫,酶的活性很小。非酶引起的變質(zhì)1.1冷庫的分類食品低溫貯存原理
無論是有微生物的作用引起的變質(zhì)還是酶或非酶引起的變質(zhì),在低溫環(huán)境下,都可以延緩、減弱其作用,但是低溫并不能完全阻止它們的作用,即使在凍結(jié)點(diǎn)以下的低溫,食品進(jìn)行長期貯藏時(shí),其質(zhì)量也會(huì)降低。因此,各類食品都規(guī)定有合理的冷藏期限。
1.1冷庫的分類
已經(jīng)變質(zhì)的食品,在低溫條件下也不能改變它的狀態(tài)。1.1.1按使用性質(zhì)分類(1)生產(chǎn)性冷庫:建在食品生產(chǎn)地附近、貨源比較集中的地區(qū)和漁業(yè)基地。通常作為魚類、肉類、禽蛋等加工廠的重要組成部分。主要任務(wù):進(jìn)行食品的冷卻和凍結(jié),并作短期貯存。因此其冷卻、凍結(jié)能力比較大。要求:交通運(yùn)輸比較方便。(2)分配性冷庫:建在人口集中的地區(qū)和水陸交通樞紐地區(qū)。主要任務(wù):貯藏已經(jīng)冷卻或凍結(jié)的食品,用以短、長期備用。所以貯藏能力大,冷卻、凍結(jié)能力小。生產(chǎn)特點(diǎn):整進(jìn)零出或整進(jìn)整出。因?yàn)檫M(jìn)出貨比較集中,要求能與鐵路公路、碼頭相通,做到運(yùn)輸流暢,吞吐迅速。1.1冷庫的分類(3)中轉(zhuǎn)性冷庫:主要指建在漁業(yè)基地的水產(chǎn)冷庫。特點(diǎn):能夠進(jìn)行大批量的冷加工,并可在冷藏車、船的配合下起到中間轉(zhuǎn)運(yùn)作用,向外調(diào)撥或者提供出口。(4)零售性冷庫:主要建在大型商店或者菜場內(nèi),供臨時(shí)貯存零售食品用。特點(diǎn):庫容量小、貯存期短。(5)綜合性冷庫:庫容量比較大,并且能夠具有一定的冷卻和凍結(jié)等冷加工能力,起到生產(chǎn)性冷庫和分配性冷庫的雙重作用,在我國應(yīng)用比較普遍。1.1冷庫的分類1.1.2按建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分類(1)土建式冷庫:這類冷庫的主體結(jié)構(gòu)(柱梁樓板屋頂)和地下荷重結(jié)構(gòu)都用鋼筋混凝土,圍護(hù)結(jié)構(gòu)的墻體都采用磚砌而成,隔熱材料大都用稻殼、軟木等。(2)裝配式冷庫:主體結(jié)構(gòu)采用輕鋼結(jié)構(gòu),圍護(hù)結(jié)構(gòu)的墻體是用預(yù)制的復(fù)合隔熱板組裝而成。隔熱材料:硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料或者硬質(zhì)聚苯乙烯泡沫塑料等。1.1冷庫的分類1.按冷庫容量進(jìn)行分類1.1.3其他分類法1.1冷庫的分類表1-2冷庫的分類規(guī)模分類冷藏容量/t凍結(jié)能力(t/d)生產(chǎn)性冷藏庫分配性冷藏庫大型冷庫10000及以上120~16040~80大中型冷庫5000以上~10000以下80~12040~60中小型冷庫1000~500040~8020~40小型冷庫<100020~40<201.1.3按冷庫溫度分級(jí)進(jìn)行分類表1-4日本冷庫的分級(jí)
1.1冷庫的分類1.2.1主庫冷庫是一建筑群,主要由主體建筑(主庫)、制冷壓縮機(jī)房和附屬建筑組成。一、主體建筑即主庫、庫房,主要指各種冷加工間及冷藏間。冷卻間:用途冷卻或者預(yù)冷,室溫:0~-2℃。產(chǎn)品預(yù)冷后溫度一般為4℃。凍結(jié)間:將需要長期貯存的食品由常溫或者冷卻狀態(tài)快速降至-15℃~-18℃。室溫:-23℃~-30℃。冷卻物冷藏間(高溫冷藏間):貯藏鮮蛋、水果等。室溫:4℃~-2℃;濕度:85~95%,視品種不同而不同。1.2冷庫的組成制冰間:鹽水制冰(-4℃)、快速制冰(-10℃)。位置一般靠近設(shè)備間。要求考慮冰塊運(yùn)輸方便,并且排水方便,以免室內(nèi)積水和過分潮濕。冰庫:貯冰用。靠近制冰間和出冰站臺(tái)。
各種冷間的設(shè)計(jì)溫度和相對濕度應(yīng)當(dāng)根據(jù)食品冷藏工藝要求確定,一般可以按照下表選取。
GB50072-2001冷庫設(shè)計(jì)規(guī)范凍結(jié)物冷藏間(低溫冷藏間):貯藏冷加工過的食品。室溫:-18℃~-25℃;濕度:95~98%1.2冷庫的組成穿堂:食品進(jìn)出的通道,并起到溝通各冷間、便于裝卸周轉(zhuǎn)的作用。1.2冷庫的組成低溫穿堂:布置在冷庫內(nèi),墻體作隔熱處理,并設(shè)置冷卻設(shè)備,保持穿堂內(nèi)溫度在-10℃以下的稱為低溫穿堂。中溫穿堂:只作隔熱處理而不設(shè)冷卻設(shè)備,穿堂內(nèi)溫度在0℃以上的稱為中溫穿堂。常溫穿堂:穿堂布置在主庫之外,不設(shè)置隔熱措施和冷卻設(shè)備,保持穿堂內(nèi)溫度接近于外界大氣溫度,稱為常溫穿堂。1.2.2制冷壓縮機(jī)房和設(shè)備間制冷壓縮機(jī)房冷庫的動(dòng)力車間,安裝有壓縮機(jī)、中間冷卻器、調(diào)節(jié)站、儀表屏及配用設(shè)備等。制冷壓縮機(jī)房主要設(shè)置在主庫附近單獨(dú)建造,一般采用單層建筑。設(shè)備間安裝冷凝器、貯氨器、汽液分離器、循環(huán)貯液桶、氨泵等制冷設(shè)備,緊靠制冷壓縮機(jī)房。通常壓縮機(jī)房和設(shè)備間合為一間。變配電間根據(jù)電氣工藝要求而定。包括變壓器間、高壓配電間、低壓配電間。一般應(yīng)盡量靠近負(fù)荷大的房間;也可單獨(dú)建筑,高度不得小于5m,通風(fēng)好。鍋爐房設(shè)置在全年主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向。1.2冷庫的組成1.2.3生產(chǎn)廠房屠宰車間任務(wù):宰殺生豬加工成白條肉。根據(jù)冷庫加工對象的不同,還可以設(shè)清真車間、宰雞車間。理魚間或整理間供水產(chǎn)品凍結(jié)前進(jìn)行清洗、分類、分級(jí)、處理、裝盤、過磅等工序的場所。10~15m2/t,地面便于排水。加工車間進(jìn)行食品二次加工的車間。腌臘肉、熟食、附產(chǎn)品、腸衣;腌制、魚粉等車間。其他如化驗(yàn)室、倉庫和車庫、一般倉庫、汽車庫、污水處理廠等。1.2冷庫的組成1.2.4辦公和生活用房辦公樓、醫(yī)務(wù)室、職工宿舍、俱樂部、托兒所、廁所、浴室、食堂等。1.2.4其他危險(xiǎn)品倉庫:單獨(dú)建筑的專貯汽油、酒精、丙酮、制冷劑等易燃易爆物品的庫房。應(yīng)距離其他建筑20m以上。還有傳達(dá),圍墻,綠化設(shè)施等。1.2冷庫的組成1.3.1庫址的選擇經(jīng)濟(jì)依據(jù)根據(jù)使用性質(zhì)在產(chǎn)地或主要消費(fèi)區(qū)選址。交通運(yùn)輸沿鐵路專用線或靠近水運(yùn)碼頭布置。區(qū)域環(huán)境遠(yuǎn)離產(chǎn)生有害氣體、煙霧等企業(yè),盡量選擇在工業(yè)區(qū)的上風(fēng)側(cè)及污水處理場排出口的上游。地形地質(zhì)基地面積應(yīng)滿足要求并適當(dāng)考慮擴(kuò)建。水源庫址附近應(yīng)保證有充足的水源。電源屬于第二類負(fù)荷,不采用自設(shè)發(fā)電設(shè)備供電。其他熱源方便,居住、生活、交通方便等。1.3冷庫的總體布局1.3.2冷庫廠區(qū)總平面布置一般原則:冷庫廠區(qū)總平面布置首先必須滿足生產(chǎn)工藝的要求,保證生產(chǎn)流程的連續(xù)性,應(yīng)將所有建筑物、道路、管線等按生產(chǎn)工藝流程進(jìn)行聯(lián)系和組合,盡量避免作業(yè)線的交叉和迂回運(yùn)輸。即從滿足食品冷凍冷藏工藝要求和便利產(chǎn)品運(yùn)輸出發(fā),布置各車間和庫房的相互位置。1.3冷庫的總體布局六個(gè)方面:(1)滿足生產(chǎn)工藝的要求(2)力求布置緊湊,盡可能少占地。(3)按使用功能進(jìn)行分區(qū)。(溫度)(4)滿足衛(wèi)生防護(hù)要求。(5)應(yīng)當(dāng)將近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)展相結(jié)合。(6)動(dòng)力區(qū)應(yīng)靠近負(fù)荷中心。1.3冷庫的總體布局1.3冷庫的總體布局(1)冷庫平面的幾何形狀(2)冷藏間的凈高(3)使用的冷分配設(shè)備1.影響冷庫容量的因素1.4.1冷庫建筑面積的確定1.4冷庫的平面布置(1)冷庫平面的幾何形狀冷庫食品貯藏原則:先進(jìn)先出。因此必須設(shè)置通道,以便貨物的分垛裝卸。庫房寬度:手工搬運(yùn)為1.2m,機(jī)械搬運(yùn):1.8m。
10m以內(nèi):一側(cè)留通道;
10~20m:庫中央留通道;超過20m:每10m寬加一條通道。1.影響冷庫容量的因素1.4冷庫的平面布置(2)冷藏間的凈高有效堆貨高度:冷藏間凈高減去平頂與頂管的距離、頂管的高度、貨垛與頂管的距離及墊木高度而得。目前國內(nèi)冷庫堆碼高度:
30t以下1.8m~2.0m300t以下2.5m~4.0m500t~1500t3.3m~4.2m1500t以上3.8m~4.5m1.影響冷庫容量的因素1.4冷庫的平面布置(3)使用的冷分配設(shè)備有效堆貨高度:冷藏間凈高減去平頂與頂管的距離、頂管的高度、貨垛與頂管的距離及墊木高度而得。
相同的冷藏間選不同的冷分配設(shè)備,它們的有效容積不同。一般情況下對于凍結(jié)物冷藏間:采用集中或滿鋪布置的頂管,容積使用率最高。對于冷卻物冷藏間:采用帶均勻送風(fēng)道的冷風(fēng)機(jī),容積效率最高。1.影響冷庫容量的因素1.4冷庫的平面布置冷庫的設(shè)計(jì)規(guī)模應(yīng)以冷藏間或冰庫的公稱容積為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)。
公稱容積——冷藏間或冰庫的凈面積(不扣除柱、門斗和制冷設(shè)備所占的面積)乘以房間凈高確定。冷庫的計(jì)算噸位可按下式計(jì)算:(1-1a)2.按照生產(chǎn)指標(biāo)計(jì)算庫房面積1000-一噸換算成千克的數(shù)值1.4冷庫的平面布置冷藏間體積利用系數(shù)公稱體積(m3)體積利用系數(shù)η500~10000.401001~20000.502001~100000.5510001~150000.60>150000.62注:蔬菜冷庫的體積利用系數(shù)應(yīng)當(dāng)按照上表中的數(shù)值乘以0.8的修正系數(shù)。冰庫體積利用系數(shù)冰庫凈高(m)體積利用系數(shù)η≤4.20.404.21~5.000.505.01~6.000.60>6.000.65表1-19表1-201.4冷庫的平面布置表1-21食品計(jì)算密度(kg/m3)食品類別密度凍肉400凍魚470鮮蛋260鮮蔬菜230鮮水果230冰蛋600機(jī)制冰750其他按實(shí)際密度采用注:同一冷庫同時(shí)存放豬、牛、羊肉時(shí),其密度均按400kg/m3計(jì);只存凍羊腔時(shí),密度按250kg/m3計(jì)算;只存凍牛、羊肉時(shí),密度按330kg/m3計(jì)。1.4冷庫的平面布置補(bǔ)例1-1預(yù)建設(shè)貯存500t鮮水果的冷藏間,已知:貨物計(jì)算重度,求庫房容積。1.4冷庫的平面布置表1-19冷藏間體積利用系數(shù)公稱體積(m3)體積利用系數(shù)η500~10000.401001~20000.502001~100000.5510001~150000.60>150000.623.庫房凈高與堆碼高度確定庫房公稱容積后,如果能確定庫房凈高,則可確定庫房面積。庫房凈高與貨物堆碼高度有關(guān),而堆碼高度由貨物種類和堆碼方式?jīng)Q定。1.4冷庫的平面布置補(bǔ)表1-14.分間由于進(jìn)入冷庫的食品種類不同、特性不同,所需要的冷藏溫度、相對濕度也不同,冷藏間必須分間。分間多少主要取決于貨物種類的多少和進(jìn)出貨的頻率,根據(jù)投資方的要求進(jìn)行。冷藏間的分間應(yīng)符合下列規(guī)定:(1)按食品的特性及冷藏要求分間;(2)有異味的食品應(yīng)單間儲(chǔ)存;(3)凍結(jié)物冷藏間宜采用大房間;儲(chǔ)存水果、蔬菜和鮮蛋的冷卻物冷藏間宜適當(dāng)采用較小房間。1.4冷庫的平面布置1.4.2凍結(jié)量計(jì)算
凍結(jié)量主要用于凍結(jié)間的設(shè)計(jì),凍結(jié)間設(shè)計(jì)主要是確定其面積和高度。
凍結(jié)間freezingroom
凍結(jié)間:用大流量低溫空氣循環(huán)來凍結(jié)產(chǎn)品的冷房間。凍結(jié)設(shè)備不同分為:吊軌式吹風(fēng)凍結(jié)間和擱架排管凍結(jié)間。其幾何尺寸主要取決于冷加工能力和采用的凍結(jié)設(shè)備。1.4冷庫的平面布置(一)吊軌式吹風(fēng)凍結(jié)間冷加工能力:公式(1-2a)吊軌單位長度凈載貨量應(yīng)按下列規(guī)定取值:1.肉類:豬胴體人工推動(dòng)g=210~230kg/m
機(jī)械傳動(dòng)g=170~210kg/m2.魚類:20kg盤:g=540kg/m15kg盤:g=400kg/m3.蝦類:2kg盤g=270kg/m牛胴體:人工推動(dòng)1/2
g=195~400kg/m?;g=130~265kg/m羊胴體:人工推動(dòng)g=170~240kg/m1.4冷庫的平面布置1.4冷庫的平面布置補(bǔ)例1-21.4冷庫的平面布置(二)設(shè)有擱架式凍結(jié)設(shè)備的凍結(jié)間冷加工能力應(yīng)按下式計(jì)算:1.4冷庫的平面布置1.4冷庫的平面布置補(bǔ)例1-31.4冷庫的平面布置本章小結(jié):(1)冷庫(2)食品冷加工(3)冷庫的分類(4)冷庫庫容量的計(jì)算第1章冷庫總述GB50072-2001冷庫設(shè)計(jì)規(guī)范
在建筑物中支撐外荷載的構(gòu)件或者構(gòu)架,例如:屋架、梁、板、墻、柱、基礎(chǔ)等組成的體系,叫做建筑結(jié)構(gòu)。冷庫建筑一般由圍護(hù)結(jié)構(gòu)和承重結(jié)構(gòu)組成。冷庫的圍護(hù)結(jié)構(gòu)除了遮蔽風(fēng)沙、雨雪的侵襲外,還起到隔熱防潮的作用。承重結(jié)構(gòu)則起到承重的作用。冷庫是低溫倉儲(chǔ)建筑,對建筑結(jié)構(gòu)有特殊要求。第二章土建式冷庫的建筑構(gòu)造荷載方面,恒荷載和活荷載都較大,還有動(dòng)荷載。常溫下施工和安裝,低溫下運(yùn)行。溫度應(yīng)力較大。冷庫內(nèi)部構(gòu)件長期處于低溫環(huán)境下,甚至低溫高濕、溫濕度變化頻繁。隔熱要求高,避免形成“冷橋”。低溫庫地坪要采取合理防凍措施。2.1.1冷庫的建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2.1建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2.1建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)冷橋:當(dāng)導(dǎo)熱系數(shù)大的構(gòu)件,例如柱、梁、板、管道等,穿過或者嵌入冷庫圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱層時(shí),便形成了導(dǎo)熱的通道——冷橋。危害:冷橋的存在不僅破壞了圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱效果,更嚴(yán)重的是冷橋表面容易凝水或結(jié)霜,甚至凍結(jié)。將影響冷庫的使用和安全。凍融循環(huán):結(jié)構(gòu)件表面和內(nèi)部所含水分的凍結(jié)和融化的交替出現(xiàn),就是凍融循環(huán)。2.1建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2.2基礎(chǔ)2.2基礎(chǔ)基礎(chǔ):直接承受冷庫建筑物的自重及其荷載,并將它傳遞給地基的構(gòu)筑物,基礎(chǔ)是建筑物的地下部分。地基:是指基礎(chǔ)下面承受冷庫全部荷載的那部分土層。作用:外墻具有隔絕風(fēng)雨的侵襲,防止溫度變化和太陽輻射等的影響,具有較高的隔熱和防潮性能。內(nèi)墻:保護(hù)隔熱體和分隔房間的作用。冷庫外墻為自承重結(jié)構(gòu),只承受自重和風(fēng)力的影響,不擔(dān)負(fù)冷庫的其他荷載。2.3墻體
冷庫隔熱外墻由圍護(hù)墻體、隔汽防潮鋼層、隔熱層和內(nèi)保護(hù)層組成。2.3.2冷庫隔熱外墻的構(gòu)造2.3.1冷庫墻體的作用2.3墻體外墻結(jié)構(gòu)圖1.20毫米水泥砂漿抹面2.磚墻3.20毫米水泥砂漿抹面4.二氈三油5.軟木隔熱層6.30毫米鋼絲網(wǎng)砂漿面層不設(shè)隔熱層的內(nèi)墻在同溫樓層及同溫庫內(nèi),或相鄰兩個(gè)冷間的溫差<5℃時(shí),可以采用不敷設(shè)隔熱材料的內(nèi)墻。一般采用240或420mm厚的磚墻,兩面用水泥砂漿抹面;也可采用須制鋼筋混凝土小柱插板或預(yù)制混凝土塊砌體。隔熱的內(nèi)墻與外墻結(jié)構(gòu)相似,但是較簡單,一般不采用磚襯墻,最好用木板做襯墻。有的只設(shè)隔熱層和隔汽防潮層。2.3墻體2.3.3冷庫內(nèi)墻的構(gòu)造高溫庫低溫庫2.3墻體圖2-10內(nèi)隔墻墻體構(gòu)造樓面樓面是水平的承重結(jié)構(gòu),需要將上面的豎向載荷及樓板自身的自重,通過梁或柱傳給基礎(chǔ),并且對墻體還有一個(gè)水平支撐的作用。因此要求樓板有足夠的強(qiáng)度和剛度。
上下庫房同溫,樓面不需要做隔熱處理。若上下兩層庫房溫差≥5℃時(shí),要做成隔熱樓板。
上鋪法:將隔熱材料鋪設(shè)在樓板上。下貼法:將隔熱材料反貼在樓板的下面。防潮層一般采用一氈二油或二氈三油的做法。2.4樓板和地坪65102
地坪是指冷庫底層的地面。一般分為兩類:高溫庫地坪和低溫庫地坪。高溫庫地坪:非絕熱地坪和絕熱地坪非絕熱地坪2.4樓板和地坪絕熱地坪2.4樓板和地坪低溫庫地坪:
在庫溫較低的情況下,地坪的隔熱層不足以防止地坪下土壤的凍結(jié),只能延長土壤被凍結(jié)的時(shí)間。地面下土壤凍脹,可以把墻、柱的基礎(chǔ)抬高,使地面凍臌開裂,導(dǎo)致建筑物的破壞而不能使用。因此,如何采取經(jīng)濟(jì)合理的地坪防凍措施是設(shè)計(jì)凍結(jié)物冷藏間和凍結(jié)間地坪必須考慮的問題。目前,冷庫地坪防凍的措施主要有以下幾種:架空防凍:一般用鋼筋混凝土柱或磚柱將地坪架空,架空層的通風(fēng)可以靠溫差形成的空氣自然對流來完成,也可以使用通風(fēng)機(jī)通風(fēng)。防凍效果好,且便于檢修和清掃。造價(jià)較高。地坪架空分為:矮架空(0.8~1.8m)和高架空(2~2.8m)兩種。2.4樓板和地坪圖2-20架空地坪2.4樓板和地坪地面埋設(shè)通風(fēng)管防凍:水泥管或缸瓦管(管徑300mm,長30m以內(nèi))自然通風(fēng),造價(jià)低通風(fēng)管與夏季主導(dǎo)風(fēng)向一致圖2-21自然通風(fēng)管地坪地面埋設(shè)加熱蛇形油管防凍利用氨壓縮機(jī)排氣的熱量來加熱柴油或廢冷凍機(jī)油(14-5℃),再用油泵將熱油輸入地坪的油管內(nèi)循環(huán)流動(dòng),對地坪加熱防凍。造價(jià)低,防凍效果好,耗用無縫鋼管多,泄漏難維修。油管選用直徑25或38的無縫鋼管,中心距不大于1.5m。0.5MPa空氣2.5MPa水壓試漏電熱防凍:地坪隔熱層下的混凝土層內(nèi)埋設(shè)電熱鋼筋網(wǎng)加熱防凍。缺點(diǎn):耗電量大,并需要防止短路。2.4樓板和地坪
屋蓋屋蓋是冷庫頂部的外圍護(hù)結(jié)構(gòu),除了避免日曬和防止風(fēng)沙、雨雪對冷庫的侵襲外,還要起到隔熱和穩(wěn)定墻身的作用。冷庫屋蓋需要滿足下面的要求:(1)結(jié)構(gòu)堅(jiān)固耐用,自重較輕;(2)耐火、防水,能長期抵抗自然侵蝕;(3)施工方便,適于工業(yè)化施工;(4)取材容易,造價(jià)經(jīng)濟(jì),構(gòu)造簡單,便于維修;(5)屋面的排水良好;(6)具有合乎要求的隔熱性能;(7)造型美觀。兩類:整體式隔熱屋蓋和閣樓式隔熱屋蓋。2.5屋蓋和閣樓層2.5屋蓋和閣樓層整體式絕熱屋蓋:將屋面防水構(gòu)造與絕熱層的隔汽構(gòu)造結(jié)合起來的屋蓋。整體式絕熱屋蓋:根據(jù)絕熱層的鋪設(shè)位置:上鋪法和下貼法優(yōu)點(diǎn):施工方便簡單,適用于所有絕熱材料。缺點(diǎn):防水隔汽層容易老化,不宜翻修,在屋頂與墻身交界處容易形成冷橋。需要有防雨設(shè)施,增加費(fèi)用。上鋪法:在鋼筋混凝土屋面板上直接鋪砌絕熱材料。2.5屋蓋和閣樓層下貼法:這種構(gòu)造就是在鋼筋混凝土屋面板底層貼絕熱層。優(yōu)點(diǎn):有利于絕熱材料層干燥;屋蓋的絕熱層與外墻的絕熱層易連成整體,避免冷橋;絕熱材料層易于翻修。缺點(diǎn):施工困難。對絕熱材料的要求比較高,宜用質(zhì)輕及導(dǎo)熱系數(shù)小的材料,因而造價(jià)高。2.5屋蓋和閣樓層閣樓式絕熱屋蓋:將防水構(gòu)造和隔汽構(gòu)造分開,上面是普通的防水屋面,下面作一個(gè)閣樓,在閣樓層樓板上鋪設(shè)絕熱材料的屋蓋。全封閉式閣樓、半封閉式閣樓、開敞式(大開敞小封閉)閣樓全封閉式閣樓(即封閉式閣樓):用隔氣層把閣樓封閉起來,僅設(shè)密閉采光窗(或不設(shè)窗)和密閉門,使不能通風(fēng),以杜絕外界空氣和水蒸氣的滲入。這種做法,按理說稻殼層就應(yīng)能保持干燥,但事實(shí)并非如此,由干施工及使用的實(shí)際情況,兼之閣樓的面積又很大,要做到整個(gè)閣樓空間的完全密閉幾乎是不可能的。因此,這種閣樓中的稻殼層往往受潮反而嚴(yán)重,同時(shí),閣樓層內(nèi)不通風(fēng),溫度也高。現(xiàn)基本不用。2.5屋蓋和閣樓層半封閉式閣樓:閣樓層上部空間可以通風(fēng)對流,只在絕熱層的上表面整個(gè)鋪設(shè)防潮隔氣層密封。上部空間開敞,能對流通風(fēng),在夏季可以降低閣樓內(nèi)的溫差,減少耗冷量;同時(shí),空氣及水蒸氣也難于向閣樓和墻身的絕熱層內(nèi)部滲透。這種閣樓的構(gòu)造方法,如果設(shè)計(jì)及施工得當(dāng),效果是好的。當(dāng)閣樓上的絕熱層是采用松散材料時(shí),欲在其上面直接敷設(shè)隔汽層則很困難。2.5屋蓋和閣樓層開敞式閣樓(大開敞小封閉):僅在墻身與閣樓交接處設(shè)置防氣帶(即密封帶),使空氣及水蒸氣不能進(jìn)入墻身,其余地方均為開敞通風(fēng)。這種閣樓是從半封閉式閣樓發(fā)展而來,吸收了它的優(yōu)點(diǎn),避免其缺點(diǎn)。簡易可行又經(jīng)濟(jì)節(jié)約的辦法。2.5屋蓋和閣樓層本章小結(jié):(1)冷庫的建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(2)墻體的作用和構(gòu)造(3)地坪的分類和構(gòu)造(4)屋蓋的構(gòu)造第2章土建式冷庫的建筑構(gòu)造第三章冷庫圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱與防潮3.1.1隔熱材料的種類冷庫建筑中的隔熱材料的種類很多,按其組成可以分為有機(jī)和無機(jī)兩大類。(一)有機(jī)隔熱材料(1).炭化軟木及制品優(yōu)點(diǎn):抗壓強(qiáng)度高、無毒、密度小、導(dǎo)熱系數(shù)小、彈性大、難燃、不易腐爛。缺點(diǎn):會(huì)被蟲蛀鼠咬,產(chǎn)量少,價(jià)格高。3.1冷庫中常用的隔熱材料3.1冷庫中常用的隔熱材料(2).稻殼產(chǎn)地廣,價(jià)格便宜。比容大,運(yùn)輸不便,容易腐爛。(3).聚苯乙烯泡沫塑料(易燃不用)(4).聚氨酯泡沫塑料(廣泛使用)可以直接發(fā)泡和噴涂,使用方便。(5).聚氯乙烯泡沫塑料(6).鋁箔波形紙板3.1冷庫中常用的隔熱材料(二)無機(jī)隔熱材料無機(jī)隔熱材料的特點(diǎn)是不腐爛、不燃燒、機(jī)械強(qiáng)度大、經(jīng)久耐用,但是密度和導(dǎo)熱系數(shù)一般都較大。(1).礦渣棉及其制品鐵礦渣,主要成分為:SiO2、CaO、Al2O3、MgO
多加工成各種規(guī)格的板、氈等礦棉制品。(2).玻璃棉及制品玻璃棉是把融化的玻璃液用壓縮空氣(或蒸氣)以極高的速度噴吹而成。導(dǎo)熱系數(shù)小,不燃燒,不霉?fàn)€,價(jià)格便宜。目前多制成隔熱板或管殼,使用方便,抗凍性好。3.1冷庫中常用的隔熱材料(3).火山巖棉及制品(4).防水膨脹珍珠巖(5).加氣混凝土(6).爐渣(7).泡沫玻璃(8).泡沫混凝土3.1冷庫中常用的隔熱材料3.1.2影響隔熱材料導(dǎo)熱性能的因素導(dǎo)熱系數(shù)≤0.2W/(m﹒K)的材料。(1)導(dǎo)熱系數(shù)??;(2)不散發(fā)有毒物質(zhì)或異味,不易變質(zhì);(3)塊狀材料應(yīng)溫度變形系數(shù)小,易于切割加工,并便于與基層粘結(jié);(4)地面、樓板采用的隔熱材料,其抗壓強(qiáng)度不應(yīng)小于
0.25MPa。3.1冷庫中常用的隔熱材料影響隔熱材料導(dǎo)熱性能的因素:(1)隔熱材料的濕度(含濕率)水分增加,導(dǎo)熱系數(shù)將顯著增大。原因:空氣導(dǎo)熱系數(shù):0.039W/(m.℃)
水:0.55W/(m.℃);冰:2.32W/(m.℃)含水率有兩種方法:①質(zhì)量含水率隔熱材料中水的質(zhì)量與烘干后隔熱材料質(zhì)量的比值。②體積含水率隔熱材料中液態(tài)水的體積與隔熱材料體積之比。3.2冷庫中常用的隔熱材料(2)隔熱材料密度(kg/m3)
密度是指單位體積的材料的重量,用表示。隔熱材料內(nèi)部都存在一定的孔隙,它們由材料骨架和孔隙中的空氣組成。材料骨架的導(dǎo)熱系數(shù)比靜止空氣的要大得多,所以孔隙率大即密度小的材料,導(dǎo)熱系數(shù)小。(3)工作溫度導(dǎo)熱系數(shù)與使用溫度之間是線性關(guān)系:3.1冷庫中常用的隔熱材料
此外,導(dǎo)熱性能也與孔隙的大小和形狀有關(guān)。優(yōu)良的隔熱材料不但應(yīng)當(dāng)具有較大的孔隙率,而且其中的氣孔應(yīng)直徑細(xì)小,分布均勻和各自封閉。一般導(dǎo)熱材料具有最佳密度。這是因?yàn)楫?dāng)密度低于某一個(gè)極限時(shí),材料的孔隙過大甚至互相串通而使對流換熱加強(qiáng)的緣故。聚苯乙烯泡沫塑料的最佳密度為27kg/m3。3.1冷庫中常用的隔熱材料3.2.1蒸汽滲透的概念
一般來講,空氣中的水蒸氣分壓力隨著溫度的升高而增大。在圍護(hù)結(jié)構(gòu)得高溫側(cè)和低溫側(cè),將有水蒸氣分壓力差。水蒸氣將從分壓力高的一側(cè)通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)向分壓力低的一側(cè)滲透。
在滲透過程中,當(dāng)水蒸氣通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)遇到結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度達(dá)到或者低于露點(diǎn)的某個(gè)冷區(qū)時(shí),水蒸氣就在該處凝結(jié)或結(jié)冰。3.2冷庫圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔汽防潮3.2冷庫用隔汽防潮材料
冷庫用防潮隔氣材料要求蒸汽滲透系數(shù)較小,并要有足夠的粘結(jié)性,能牢固地粘合在隔熱結(jié)構(gòu)上。(1)石油瀝青及其制品(2)塑料薄膜(3)其他水泥砂漿、聚氯乙烯膠泥、過氯乙烯水泥地面涂料、聚氨酯粘結(jié)劑第六章冷庫庫容量及制冷負(fù)荷的計(jì)算
冷負(fù)荷:耗冷量,需冷量;冷庫耗冷量的總稱。冷卻設(shè)備負(fù)荷:coolingequipmentload
為維持室內(nèi)在某一溫度,須從室內(nèi)帶走的熱流量。據(jù)此來選擇冷間內(nèi)制冷蒸發(fā)器的蒸發(fā)表面積。冷卻設(shè)備:coolingequipment
制冷系統(tǒng)中的排管、空氣冷卻器和其他類型蒸發(fā)器的總稱。機(jī)械負(fù)荷:mechanicalload
為維持氨制冷系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn),氨壓縮機(jī)需帶走的熱流量。冷庫的設(shè)計(jì)規(guī)模應(yīng)以冷藏間或冰庫的公稱容積為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)。
公稱容積——冷藏間或冰庫的凈面積(不扣除柱、門斗和制冷設(shè)備所占的面積)乘以房間凈高確定。冷庫的計(jì)算噸位可按下式計(jì)算:6.1冷庫庫容量的計(jì)算1000-一噸換算成千克的數(shù)值6.2.1冷藏庫制冷工藝基礎(chǔ)資料表6-56.2.2食品的主要物理特性和生物特性
1.食品的主要物理特性表6-6~6-82.食品的主要生物特性表6-96.2制冷負(fù)荷計(jì)算的基礎(chǔ)資料6.3冷間耗冷量的計(jì)算6.3.1室外計(jì)算參數(shù)的確定室外計(jì)算參數(shù)除應(yīng)采用現(xiàn)行的《采暖通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定外,還應(yīng)符合下列規(guī)定:(1)冷間圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳入熱量計(jì)算的室外計(jì)算溫度,應(yīng)采用夏季空氣調(diào)節(jié)日平均溫度。計(jì)算冷間圍護(hù)結(jié)構(gòu)最小總熱阻時(shí)的室外計(jì)算相對濕度,應(yīng)采用最熱月的月平均相對濕度。(2)開門熱量和冷間換氣熱量計(jì)算的室外溫度,應(yīng)采用夏季通風(fēng)溫度,室外相對濕度應(yīng)采用夏季通風(fēng)室外計(jì)算的相對濕度。(3)蒸發(fā)式冷凝器計(jì)算的濕球溫度應(yīng)采用夏季室外平均每年不保證50h的濕球溫度。6.3冷間耗冷量的計(jì)算(4)鮮蛋、水果、蔬菜及其包裝材料的進(jìn)貨溫度以及計(jì)算水果蔬菜冷卻時(shí)呼吸熱量的初始溫度,均按當(dāng)?shù)剡M(jìn)貨旺月的月平均溫度計(jì)算。如建設(shè)單位未提供確切的旺月的月平均溫度時(shí),可按夏季空氣調(diào)節(jié)平均溫度乘以季節(jié)修正系數(shù)n1采用。季節(jié)修正系數(shù)n1見表6-10。
表6-116.3.2冷間設(shè)計(jì)溫度和相對濕度冷間設(shè)計(jì)溫度和相對濕度應(yīng)根據(jù)各類食品冷藏工藝要求確定。
表6-12第七章冷庫制冷設(shè)備的選型
設(shè)備選型制冷壓縮機(jī)選型冷卻設(shè)備選型計(jì)算冷凝器選型計(jì)算節(jié)流閥選型計(jì)算輔助設(shè)備選型設(shè)計(jì)1.壓縮機(jī)類型2.壓縮機(jī)數(shù)量3.壓縮機(jī)級(jí)數(shù)4.壓縮機(jī)制冷量1.冷凝器類型2.冷凝器傳熱面積3.冷凝器數(shù)量1.蒸發(fā)器類型2.蒸發(fā)器傳熱面積1.節(jié)流閥的類型:①手動(dòng)節(jié)流閥②浮球節(jié)流閥③熱力膨脹閥④熱電膨脹閥1.中間冷卻器2.高壓貯氨器3.氣液分離器4.低壓循環(huán)桶5.排液桶6
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