1-商业冷冻制冷原理及提高冷库利用率

商业冷冻制冷原理及提高冷库利用率

正文：

制冷技术是一门研究低温的生产和应用，以及物质在低温条件下生物化学等机理变化的科学技术。冷藏库是提供低温条件的食品储藏仓库。它既有冷加工所需的机器设备，又不同于一般仓库的保温围护建筑结构。要了解冷库和提高其利用率，就必须了解人工制冷的基本原理，弄清其内在的规律性，才能科学地分析问题和解决问题。

人工制冷的方法有三种：一是利用物态的变化；二是利用气体膨胀产生冷效应；三是利用半导体的温差点特性制冷。目前商业冷冻广泛应用的是第一种方法。这里就商业冷藏库制冷的特点（顺德商业冷冻厂/ 单、双级制冷系统/制冷剂：R717(氨)），讨论蒸汽压缩式制冷的一般原理。

单级压缩式制冷系统的工作原理（图1）：它由制冷压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器组成，并用管道一次连接，构成一个封闭系统。制冷剂经膨胀阀时节流，其压力降低，进入蒸发器；低压的制冷剂液体吸取了蒸发器处周围介质的热量而汽化。制冷剂气体被压缩机吸入，经压缩后排到冷凝器，这时它的压力和温度都升高了。压力和温度较高的制冷剂蒸汽在冷凝器中与不断流过的冷却介质（水）进行热交换，被冷凝为液体。这样，制冷剂便在系统内作了一个循环（液→汽→液）。制冷剂不停地在系统内作循环，蒸发器周围热量不断被吸走，温度下降，这就是单级压缩式制冷系统的工作原理。

单级压缩式制冷循环所能达到的蒸发温度取决于冷凝压力和压力比。对于活塞式压缩机压力比不能过大，过大会出现以下缺点：

1.使活塞回行时汽缸内余隙容积中的蒸汽膨胀后所占体积过大，造成压缩机的容积效率下降，使压缩机的排气量减少，制冷量下降。

2.使排气温度升高，润滑油粘度降低，润滑条件恶化，加快部件磨损。

3.功耗增加、效率降低、经济指标下降。

所以，单级压缩时，如压力比增大，会使经济效率降低、运行情况恶化。因此，实际上单级压缩的压缩能力和经济效率是有限的。而应用双级压缩后，可避免上述不利影响，在低温的情况下改善运行条件，减少功耗，提高经济效果。双级压缩制冷循环的特点，在于压缩过程分两个阶段进行，并在高级与低级之间装设了中间冷却器。这就避免了单级压缩制冷所遇到的问题。但是双级压缩系统设备要复杂些，造作调整工作比单级繁重些，投资费用大些，所以，只要单级能解决的问题就不需要双级压缩。

冷库主要用于食品的冷冻加工冷藏，它通过人工制冷，使室内保持一定的低温。特殊的用途决定了特殊的构造。冷库的墙壁、地板及顶部都有一定厚度的隔热材料，并且表面都涂成浅颜色。冷库建筑要防止水蒸气的扩散和空气的渗透，要防止地基冻结膨胀而引起的地面破裂和建筑变形，要有很强的承载力和抗冻能力。

总的来说，冷库建筑就是以其严格的隔热性、密封性、坚固性和抗冻性来保证建筑物的质量。

根据实际的应用，顺德商业冷冻厂使用综合性单层冷库(图2：该厂1——5冷藏库简图)。这种形式的冷库便于货物的快速吞吐；建筑和构造比较简单，便于采用预制装配件，投产比较快；节省了电梯，楼梯等辅助设施，成本降低，能更好地利用土地资源；不受软地基的限制。但占地多，外表面积大，耗冷量大，食品干耗大。

为了提高冷库利用率，应该恰当给各种因素按重要性排队，还必须提高空间效率。

根据相关重要性来划分各种因素是很重要的，认识哪些因素是一般的，哪些因素是重要的。根据不同行为的行业，某些情况仓库的重要性是作为保障让公司各部门正常运转。而某些情况客户服务的印象比仓库的成本要重要得多，换句话说，这时仓库的相关成本与快速服务和配送质量相比重要性不可同日而语。而另外一些情况仓库的动作成本很重要，例如食品工业。

在提高空间利用率的同时要防止额外的搬运成本，比喻说混料的堆放，往往会使工作效率成倍降低。如果仓库里快速存取是一个目标，就不要把通道设计成绝对最小尺寸。有时在储存区或行驶通道增加一点额外的宽度会使整个作业周期缩短，从而提高作业效率。在更短的时间内满足操作的能力可能成为仓库布置的主要因素。

在充分利用空间的基础上布置仓库，必须认识到平衡和设置优先度。仓库储存的地方是立体的，而不是平面的。所以应充分利用您仓库的高度或争取更高的建筑。越能充分利用空间，则所付出的使用体积越大，单位体积的储存成本就越低。如果不能将托盘堆叠到两层以上的高度(在地面允许承重内)，那就考虑对每个托盘单元进行独立的存放。要避免无效空间的出现。货架的使用会提高空间的利用率达50%，并且能保护货物单元。对于小件则可使用阁楼式货架，可利用的空间会增加一倍。阁楼式货架的成本虽然较高，但作为设备会被很快抵税和折旧。把流通率高的货物放在低层，流通率低的放在高层。

充分利用空间还可以采用减少通道宽度的方法。但是也要考虑因此带来的搬运设备成本的增加。除了通道的宽度影响外，通道的布置方式对仓库空间的利用率有很大的影响。同样的通道宽度，同样的厂房，采取不同的通道设置，在空间利用率上有着很大的区别。主要是注意仓库开门的方位。同时要在保持空间利用率和作业方便性中间取得平衡。

设计的同时还应避免空利用，我们的目的不是储存空气，而是储存有用的货物。依据给定托盘的尺寸，最大限度地进行堆叠，并排列托盘的存放方式，可以避免空间的浪费。但不要使用过深的地板堆叠来储藏。这样会使空间周转变得非常缓慢并且它以另一种形式浪费了空间，现实中，仓库在不断地变。如果某单元空间都用完了，却没有再利用，那么更多的无效空间就会产生。

综上所述，要提高冷库的利用率，是在考虑运作因素的基础上加大空间利用率，同时应与作业方便性取得平衡。