冷却设备负荷的计算

知识点：冷却设备负荷

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该库外形尺寸为9m*6m*5m

已知设计条件：库外设计干球温度t_w=35℃、库内空气温度t_n=1.5℃，墙体及屋顶的隔热板外侧空气自由对流换热系数a_w=11.6W/(m²·℃)、隔热板内侧空气对流换热系数a_n=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0.034 W/(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；

K_w ----围护结构的传热系数，W/(m²·℃)；

    A_w ----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。

    θ_w ----围护结构外侧的计算温度，℃；

    θ_n -----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：K_w1=0.28 W/(m².℃)

门板：K_w2=0.28W/(m².℃)

地面：K_w3=2.4W/(m².℃)

传热面积 A_w1=432m²  A_w2= 360m² A_w3=240m²

围护结构外侧计算温度θ_w=35℃  内侧计算温度θ_n=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货物热流量的计算

式中：

Φ2  --货物热流量（W）

Φ2a --食品热流量（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φ2c φ2d ，

C₆H₁₂O₆+6O₂       6CO₂+6H₂O+674 kcal

   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2.55 cal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

将呼吸热转换成呼吸热流量：

1cal=4.1868 J---- 1W =1 J/s

每吨龙眼呼吸热流量=（183.6×1000)/(24×3600)= 2.125W

所以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；

B_b--货物包装材料或运载工具质量系数

C_b--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1/3.6 W的数值

4.1.3 通风换气热流量的计算

设定每天换气5次，每个隔间体积为200 m³，需要1个操作人员，共需要4个操作人员；冷间内空气密度为1.293 kg/ m³ ，h_w=97.52KJ/Kg, h_n=91.82KJ/Kg.

Φ₃ --通风换气热流量（KW）

Φ_3a--冷间换气热流量（W）

Φ_3b--操作人员需要的新鲜空气热流量（W）

h_w -- 冷间外空气的比焓(KJ/ Kg)

h_n -- 冷间内空气的比焓(KJ/ Kg)

n --每日换气次数可采用4~5次

V_n --冷间内净体积

ρ_n-- 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

n_r-- 操作人员数量

注：

1、只适用于贮存有呼吸的食品的冷间

2、有操作人员长期停留的冷间如加工间、包装间等，应计算操作人员需要新鲜空气的热流量，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。φ_d=2.3W/m²，冷间地面面积A_d=216m²，n’_k=1，n_k=2，h_w=95.91 Kcal/ Kg, h_n=91.82Kcal/ Kg， ρ_n=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、冷藏间、冰库和冷

间内穿堂可取2.3W/m²；操作人员长期停留的加工间、包装间等可

4.7W/m²

A_d ----冷间地面面积（m²）

n’_k----门樘楼

n_k-----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

h_w-----冷间外空气的比焓(KJ/ Kg)

h_n -----冷间内空气的比焓(KJ/ Kg)

n-----每日换气次数可采用5次

V_n ----冷间内净体积m³

ρ_n----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

Φ_r---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 -----货物热流量系数

4.2冷间机械负荷

=（1.32+0.5×6.075+0.5×0.271+0.5×163.86+0.5×0.759）×1.07=92.88KW

式中：

    Ф_j ----机械负荷，W；

    n₁ ----围护结构热流量的季节修正系数，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。

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