【正文】 問題和食品安全問題越來越引世界各國各界人士的關注。保護生態(tài)環(huán)境，節(jié)約自然資源，與自然和諧發(fā)展，是制冷行業(yè)面臨的嚴峻挑戰(zhàn)。采用新的制冷設備與技術工藝，對于提高制冷裝置的效率、節(jié)約能源、保護環(huán)境、實現(xiàn)行業(yè)的可持性續(xù)發(fā)展具有重要意義。 1. 制冷壓縮機技術 （1）應用變頻制冷壓縮機 用變頻控制器根據(jù)設計的溫度及熱負荷的變化，自動的控制制冷壓縮機的轉速，實現(xiàn)制冷系統(tǒng)的制冷量供需的基本平衡和制冷系統(tǒng)的高效率運行，具有高效、節(jié)能和控溫精度高等優(yōu)點，比不變頻制冷壓縮機可節(jié)能 30%以上，可以減輕制冷設備在非全負荷條件下工作及頻繁開停機對電網(wǎng)電壓造成的影響。 （2）應用并聯(lián)制冷壓縮機組 高效的油分離器和油位控制器的并聯(lián)壓縮機組，利用微電腦單片機控制器，可根據(jù)設計溫度及負荷的變化實現(xiàn)分級能量調節(jié)，最高地發(fā)揮單臺制冷壓縮機的效率，同時多臺并聯(lián)，如果其中一臺壓縮機出現(xiàn)故障時不影響其他的制冷壓縮機的正常工作，提高制冷壓縮機的可靠性，增強了制冷機組的制冷能力。 （3）應用回轉式制冷壓縮機 渦旋式和螺桿式制冷壓縮機由于沒有吸氣閥和排氣閥，具有吸、排氣連續(xù)，啟動力矩低以及抗液擊能力好的特性，將得到廣泛的應用。 制冷裝置的自動控制，已從單機自動安全保護。單機自動運行發(fā)展到多機組自動控制，利用計算機檢測和控制，有制冷壓縮機自動控制系統(tǒng)、冷凝壓力自動控制系統(tǒng)、供液自動控制系統(tǒng)、冷間溫度自動控制系統(tǒng)、融霜自動控制系統(tǒng)及計算機集中監(jiān)控系統(tǒng)組成的集散控制系統(tǒng)，實現(xiàn)運行工況最佳化，降低能源消耗。常規(guī)制冷裝置中使用的人工合成制冷工質 CFCs 和 HCFCs，引起的臭氧層破壞和全球溫暖化，已經(jīng)成為日益嚴峻的全球環(huán)境問題，對人類的生態(tài)環(huán)境造成去大的威脅。而 R134a 等若干人工合成的 HFC 機器混合物，大都有較高的溫室效應并存在某些安全缺陷，未能達到“長期”替代要求。從對環(huán)境的長期安全來看，起用自然工質是一種非常安全的選擇。（1）氨的應用 氨具有優(yōu)良的熱力性質，廣泛應用于帶載冷劑的中央空調系統(tǒng)和間接制冷系統(tǒng)中。（2）碳氫化合物的應用 目前作為制冷劑應用的碳氫化合物主要有丙烷（R290） 、丁烷（R600）和異丁烷（R600a）等，碳氫化合物的優(yōu)點是 ODP=0，GWP 很小，和所有帶用的工程材料和潤滑油都能兼容，且價格低廉，已廣泛用于冷藏箱和冷凍箱中。第二章 制冷負荷計算 島型開啟式冰凍柜的設計參數(shù) 冷藏陳列柜的總體布置是設計陳列柜的一個重要環(huán)節(jié)。必須認真考慮這個問題。本設計的總體布置是以國家標準 為依據(jù)?，F(xiàn)根據(jù)所提出的任務給出如下設計條件；1）使用環(huán)境條件；環(huán)境溫度 =25℃，相對濕度 =55177。5%。dt?2）箱內溫度：柜內的平均溫度 =—1℃。m3）箱內有效容積：總容積為 34）制冷系統(tǒng)為單級蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)，冷卻方式采用直冷式，冷藏室蒸發(fā)器采用單脊翅片式。冷凝器選用絲管式冷凝器，選用毛細管為節(jié)流元件。5）箱體結構：外形尺寸為 2022*1100*1180（寬*深*長） 。絕熱層用聚氨酯發(fā)泡，其厚度根據(jù)理論計算和冰箱廠家的實際經(jīng)驗選取。其值如表 21 所示。 表 箱面 側面 背面 底部冷臧室 45 45 50 開啟式冰凍柜的熱負荷計算熱負荷計算是冷臧陳列柜設計中的一個重要環(huán)節(jié),與其相關的因素有陳列柜的柜體結構、陳列柜的內容積、柜體隔熱層的厚度和隔熱材料的隔熱性能等。冷藏陳列柜的總熱負荷 包括：1）通過柜體支架結構的傳熱量 ；2）通過陳列柜敞開?QwQ口從外界滲入柜內的熱量 ；3）風幕熱負荷 ，由于風幕吹時柜內外的熱質交換k s引起的熱損失；4）柜內熱負荷 ，包括風機發(fā)熱量、柜內照明輻射熱量、融霜加n熱器熱量等。即 （21）nskw???式中， 為總熱量（W） ； 為通過柜體支架結構的傳熱量（W） ； 為通過陳列柜QwQkQ敞開口從外界滲入柜內的熱量（W） ； 為風幕熱負荷（W） ； 為柜內熱負荷（W） 。s n 通過柜體維護結構的傳熱量 w通過柜體圍護結構的傳熱量 ，大約占總熱量 的 10%～15%，可按式（21）作近似的計算，即 （22）??nwTKAQ??式中， 為圍護壁面?zhèn)鳠嵯禂?shù)[W/(㎡?k)]； 為圍護壁面外表面積（ ㎡） ； 為環(huán)境AwT溫度（K） ；為柜內溫度（K） ， =（ + ）/2； 、 為蒸發(fā)器進口溫度和出口空氣溫度nTn1212T（K） 。 表 22 冷凍室箱體各表面的傳熱 箱面計算值 側面 背面 底部面積 /㎡ 傳熱系數(shù) /K/(㎡?K) Q (23)WQw . ??? 通過陳列室冰凍柜敞開口從外界輻射進入的熱量 kQ 1．輻射熱量 k 通過陳列柜的敞開口從外界輻射進入的熱量 ，可由式（24）確定，即k （24） W????????????????????式中， 為柜內陳列食品的包裝材料以及柜內壁的黑度（一般可取 ～） ； 為? ?輻射系數(shù)； 為斯忒藩 波耳茲曼常量[W/(㎡?k4)] ， = (㎡?k 4)； 為開??sA口面積（m2） ，即照明面積； 為環(huán)境溫度（K） ； 為柜內最上層物品的表面溫度wT?nT或柜內側壁面表面溫度（K） 。 kQ由于輻射傳遞的熱量數(shù)值不大，故計算時可取 =1。輻射熱流強度 的?skAQq?數(shù)值，取決于室空氣內溫度 和柜內貨物表面溫度 。當 = = 時，雖然輻射傳wT0nT?1遞的熱量提高了柜內貨物的表面溫度，但由于貨物表面因導熱方式吸收的熱量 的d箱面計算值 側面 背面 底部傳熱溫差/℃ 29 29 10傳熱量 數(shù)值并不大，因而可以忽略不計。所以可以認為，所有的輻射熱量均由風幕帶走，則 （25) ??WTnQk174)1273(5290?????式中， 為風幕與貨物表面間的傳熱系數(shù)[W/(㎡?k)]； 為柜內空氣溫度（K） 。nT 風幕熱負荷 sQ環(huán)境熱空氣通過風幕滲入柜內的熱量 ，對于高溫陳列柜 約占總熱量的sQsQ60%～70%；對低溫陳列柜 約占總熱量的 50%～60%。假設：①風幕與環(huán)境存在的質s量交換，有環(huán)境空氣狀態(tài)變?yōu)楣駜瓤諝鉅顟B(tài)，并形成顯熱負荷 和潛熱負荷 ；1s2s②空氣風幕本身產(chǎn)生的熱量熱傳導負荷 完全傳遞到柜內。則風幕總的熱負荷3s為sQ （26）321ssQ??式中， 為風幕總的熱負荷（W） ； 為風幕的顯熱負荷（W） ； 為風幕潛熱負荷s 1s 2sQ（W） ； 為風幕的熱傳導負荷（W） 。3s1. 風幕同環(huán)境空氣質量交換量 （㎏/s）0G由于影響風幕同環(huán)境空氣質量交換量 的因素很多，不易于計算求取。通常根據(jù)經(jīng)驗值確定，各企業(yè)針對不同的產(chǎn)品有不同的經(jīng)驗值，也可以應用相應的參考材料進行估算。2. 空氣風幕的顯熱負荷 和潛熱負荷1sQ2s⑴空氣風幕的顯熱負荷 （27）??nwpasTcG??1式中， 為空氣比定壓比熱容[J/(kgK)]。pc⑵空氣風幕的潛熱負荷 （28）??????npffwpws TcrTcrQ?????2732732式中， 為水比定壓熱容[J/(kgK)]； 為融霜比定壓熱容[J/(kgK)]； 為pwc pfc wr水蒸發(fā)潛熱（J/kg） ； 為水凍結潛熱（J/kg） 。fr3．空氣風幕的熱傳導負荷 3sQ⑴空氣風幕單位面積換熱系數(shù) q （29）????????answq???13式中， 為空氣風幕同柜內貨物之間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)[W/(m 2K)]； 為空氣風幕n? w?同環(huán)境空氣之間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)[W/(m 2K)]； 為空氣風幕的厚度（m） ； 為空a?a?氣風幕的導熱率[W/(m 2K)]。⑵空氣風幕的熱傳導負荷 （210）??nwssTAqQ??3式中， 為空氣風幕的傳熱面積（m 2） 。s 由式（26）得風幕熱負荷，即 321ss?? =12+67+100 =179W 柜內熱負荷 nQ 冷臧陳列柜的柜內熱負荷 包括風機電動機的散熱量 、防結霜熱負荷 、融n rQbQ霜熱負荷 和照明熱負荷 等。即dc （211）fn??1. 風機電動機的散熱量 fQ由于強迫空氣循環(huán)的風機安裝在陳列柜中，因而風機電動機工作時散發(fā)的熱量是陳列柜的柜內熱負荷的一部分，可按式（211）計算，即 (212)WnPf16??式中， 為柜內風機電動機的數(shù)量； 為風機電動機消耗的功率（W） 。n，因此只要對它們進行露點校核即可。傳熱計算的溫度系數(shù)，空氣溫度箱，盒體外部空氣中的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) W／（m 2K） ，外表面溫度 （213）Ctktw ????????)([)(01?可見箱四側不會凝露。查 hd 濕空氣焓濕圖 得，環(huán)境溫度 ，相對濕度][ ?560%,其露點溫度為 ，因此不會凝露，也不必設計融霜設備。C?183．照明熱負荷 cQ (214)?????式中 為照明燈數(shù)量； 為照明燈功率（W） ； 為照明燈和鎮(zhèn)流器位置散入柜內的n1 1k熱量的影響系數(shù)。由式（211）得柜內總熱負荷等于各個部位的熱負荷的總和，即 (215)Qcrn40216?? 島型開啟式冰凍柜柜內總熱負荷計算 (217)W??第三章 制冷系統(tǒng)熱力計算 制冷工況的確定 確定制冷系統(tǒng)的額定工況 表 31 制冷系統(tǒng)額定工況工況參數(shù) 冷凝溫度 kt蒸發(fā)溫度 ?t回氣溫度 ht過冷溫度 gt設計值 35 6 25（80） 10參數(shù)來源=25+10kt環(huán)境溫度加上傳熱溫差=15?t冷凍室溫度減去傳熱溫差取為環(huán)境溫度括號值為實際吸入氣缸前的過熱蒸汽= 2515st環(huán)境溫度減去過冷度 運用壓焓圖求各參數(shù)根據(jù)設計冰箱確定的工況和選用的制冷劑，運用壓焓圖或熱力性質表或計算公式求取有關壓力、各點比焓值和過熱蒸氣比體積。計算時采用圖 31 的壓焓圖。=47℃ =6℃ =25(80) ℃ =10℃kt?thtgt 圖 31 R134a 壓焓圖 制冷系統(tǒng)的熱力計算 熱物性參數(shù)計算 表 32 熱物理性參數(shù)表參數(shù)名稱 符號 單位 參數(shù)來源 設計值冷凝壓力 kPa?查熱力性質表Ctk??蒸發(fā)壓力 ? 查熱力性質表?60 出蒸發(fā)器時飽和蒸汽比焓 1hkgJ查熱力性質表t? 2432進壓縮機前過熱蒸汽比焓 39。 查熱力性質圖C?35280進入壓縮機前過熱蒸汽比體積 39。1Vkgm3查熱力性質圖? 進入氣缸前過熱蒸汽比焓 39。hJ查熱力性質圖?80320進入氣缸前過熱蒸汽比體積 39。1kg3查熱力性質圖C? 排出過熱蒸汽溫度 st2℃ =(PK/P0)(k 1)2T/k(t1＇+273)155冷凝溫度下飽和蒸氣比焓 2hkgJ=35℃查熱力性質圖k 272制冷劑過冷至 10℃時比焓 3 =10℃kT90毛細管節(jié)流前液體比焓（10℃） 39。hkgJ=10℃ 60蒸發(fā)器入口制冷劑比焓 4 =4h39。360