擱架排管主要用于速凍冷庫,目前主要使用鋁合金,較普通的冷庫鋁排管有一些不同。
隨著生活水平的提高,人們對冷加工食品的需求趨向精細(xì)化和小量包裝。如過去凍結(jié)牛、羊、豬肉多以白條為主,現(xiàn)在大多分割好以后再凍結(jié)。過去雞、鴨等禽類及魚、蝦等海鮮類食品生產(chǎn)量較少,現(xiàn)在這些食品的冷加工規(guī)模越來越大,且進(jìn)行精細(xì)化分類和小數(shù)量包裝。對這些精細(xì)化和小數(shù)量包裝食品的凍結(jié)加工,擱架式排管突顯其優(yōu)勢。一方面它承擔(dān)制冷蒸發(fā)器的作用,并因接觸式凍結(jié),故凍結(jié)效果好;另一方面它承擔(dān)了貨物托架的作用,且可根據(jù)貨件尺寸設(shè)計(jì)不同的擱架形式。但是目前教科書及有關(guān)制冷技術(shù)資料上介紹的擱架排管形式多數(shù)只適用于凍結(jié)量小的冷庫,個(gè)別設(shè)計(jì)放貨量加大的高層擱架,其制冷效果差,單位制冷量耗電量加大。如何設(shè)計(jì)一種新型的擱架排管,既能放貨量大,又使單位制冷量耗電量不增加?我們經(jīng)過多年的實(shí)踐、研究,終于成功解決了這一難題。使冷庫建設(shè)企業(yè)十分受益,大大節(jié)約了土地、節(jié)約了投資、節(jié)約了用電。
擱架式排管一般采用φ38*2.2或φ57*3.5無縫鋼管制作,每層管子的水平中心距一般為100~120毫米。每層管子的垂直中心距一般采用250~400毫米。最低一層距地坪的高度不宜小于250毫米;最高一層距地坪的高度不宜大于1800毫米。擱架排管的寬度,當(dāng)為單面走道時(shí),可為800~1000毫米,雙面走道時(shí),可為1500~2000毫米,擱架排管的層數(shù)宜為偶數(shù),以使進(jìn)液和回汽集管位于擱架的同一側(cè),便于安裝和操作。排管總層數(shù)為6層。單層排管長度最長設(shè)計(jì)為11.28米。
這種結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)點(diǎn)是:蒸發(fā)器中制冷劑進(jìn)口到出口之間的壓力降能控制在允許值之內(nèi),使排管中的平均蒸發(fā)溫度不至于升高,不至于影響蒸發(fā)排管的傳熱,制冷效果好,節(jié)能。
這種結(jié)構(gòu)形式的主要缺點(diǎn)是:浪費(fèi)庫房空間,放貨量少。單面走道時(shí),一組擱架存放豬、牛、羊、海鮮等產(chǎn)品,一般在4噸以下;存放雞、鴨、兔等產(chǎn)品,一般在3噸以下。也有將擱架總層數(shù)設(shè)置為8層、10層、11層、12層、14層的,這樣雖不浪費(fèi)(少浪費(fèi))庫房空間,存貨量加大了,但因是下供上回一路供回液,使蒸發(fā)器中制冷劑進(jìn)出口之間的壓力降增大了(且層數(shù)越多,壓力降越大),制冷效果差,耗電量增大。
我們經(jīng)過多年的實(shí)踐、研究,設(shè)計(jì)出了新型的大凍結(jié)量的擱架排管。這種擱架排管不僅適用于大凍結(jié)量的凍結(jié)間,而且使蒸發(fā)器中制冷劑進(jìn)出口壓力降在允許值范圍內(nèi),不至于使制冷效果差、耗電量增大。其結(jié)構(gòu)形式如圖(1)。將擱架排管設(shè)置為8~12層,放貨量大。將總層數(shù)為8~12層的擱架排管分為上下兩小組,每小組單設(shè)供液回汽集管,每小組排管層數(shù)即為4~6層。每層管子的水平中心距、下一小組最底一層距地坪的高度可按教科書上介紹的去做。每層管子的垂直中心距則視盛放凍結(jié)食品或貨物的高度而定,對于雞、鴨、兔的分割產(chǎn)品,有時(shí)可采用200毫米。擱架排管的寬度,當(dāng)為單面走道時(shí),可取1000~1600毫米,另外擱架排管一般選用西38*2.5或中38*3.0(壁厚為2.2毫米的不易采購、西57不易制作)無縫鋼管制作。現(xiàn)行凍結(jié)問多設(shè)計(jì)為中間一個(gè)走道,兩邊為靠墻的擱架,如圖(2)所示。將每一大組的上面兩個(gè)小組擱架并聯(lián)起來,下面兩個(gè)小組的擱架也并聯(lián)起來,這樣從調(diào)節(jié)站來的每一路供回液的擱架層數(shù)最多為6層,其制冷劑通過排管進(jìn)出口的壓力降不變,排管的制冷效果好,單位制冷量耗電量不增加。這種形式的擱架排管其缺點(diǎn)是工人勞動(dòng)強(qiáng)度大,但因其放貨量大、節(jié)約土地、充分利用庫內(nèi)空間等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛采用。
擱架排管的設(shè)計(jì)要達(dá)到兩個(gè)要求:一是要有足夠的冷卻面積;二是滿足一次人貨量的貨物托架需要。但以滿足托架面積要求為主。
2,1貨物托架設(shè)計(jì)
2,1,1
根據(jù)一次入貨量與食品容器尺寸,計(jì)算出所需貨架的總有效面積A
A一(G/g·Af)1/n(m2)
式中,A—各層托架有效面積之和(m2)(不包括
彎頭部分)
G—一次人貨量(kg)
g——每件食品凈重(kg)
Af——每件盛裝食品容器的面積(m2)
n——擱架利用系數(shù)。
可按下列規(guī)定取值:
冷加工盤裝食品n=0.85~0.90
冷加工聽裝食品n=0.70~0.75
冷加工箱裝食品n=0.70~0.85
2,1,2確定擱架每層的有效面積A。
As=L·B(m2)式中,L—擱架的有效長度(m)(不包括彎頭部分),根據(jù)冷間長度確定;
B——擱架寬度(m),根據(jù)冷間寬度與容器尺寸而定。一般在800~1600mm。
2,1,3計(jì)算擱架層數(shù)z
z=A/A。(層)
2,1,4計(jì)算擱架高度H
H=Z·h(m)
式中,h—層高,一般在200~400mm之間。
2,2計(jì)算排管冷卻面積
2,2,1計(jì)算每層排管冷卻面積f
F=(L+R)·(B/S+1)·fm(m2)
式中,R——擱架兩端彎頭部分長度(m)
s——排管水平間距,一般為100~120mm;
fm——每米管長的外表面積(m2/m)其他代號同前式。
2,2,2計(jì)算擱架排管總冷卻面積
F=f(Z+1)(m2)
2,2,3計(jì)算擱架排管能承擔(dān)的負(fù)荷Q
Q=FKAt(W)
式中,K——擱架排管傳熱系數(shù)(w/m2·℃),空氣
自然對流取17(W/m2·℃)。風(fēng)速為
1.5m/s,取21(w/m2·℃);風(fēng)速為
2m/s,取23(W/m2·℃)。
t——傳熱溫差(℃),可從表1中選取。如果計(jì)算的結(jié)果是擱架排管所能承擔(dān)的負(fù)荷Q大于冷間設(shè)備負(fù)荷Q時(shí),說明冷卻面積是足夠用的,如擱架排管負(fù)荷小于冷間設(shè)備負(fù)荷時(shí)應(yīng)增加冷卻面積。將Q-Q之差,設(shè)計(jì)一組頂排管或增加冷風(fēng)機(jī)。