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果蔬保鲜冷库的湿度与制冷系统配置
   点击数:4447     更新时间:2011-7-28
                                                果蔬保鲜冷库的湿度与制冷系统配置   
    
     果蔬保鲜冷库建成后,验收往往以降温速度的快慢作为衡量标准,但是,在贮藏保鲜效果方面却大多不尽人意,其中主要的因素是湿度过低。大多数果蔬的推荐湿度条件是相对湿度为90%~95%,而库内湿度达到85%都很难,有些冷库主不得不增加加湿设备以提高湿度,往往效果不明显。采取包装箱内加薄膜袋的方法虽然可减少果蔬水分散失,却减缓了产品的降温速度,增加了小环境中有害气体的高浓度积累,也造成了产品贮藏寿命缩短和保鲜效果下降等问题。
     实际上,通过制冷系统的配置,也可达到增加和保持环境高湿度的效果。
    
    1蒸发温度与库内相对湿度的关系
     蒸发器,又称冷风机。是制冷系统中与冷库进行热交换,减低冷库温度的重要制冷部件。在制冷系统运行中,蒸发器的表面温度为蒸发温度,蒸发温度与库温的温差(△t)越大,冷库的降温速度越快,在同等换热量条件下,需要的蒸发器表面积(蒸发面积)越小。同时,加大冷风机的风速也可以加大换热量。
     那么,加大△t,减小蒸发面积,并加大冷风机风扇的风速是否可以在同样大小与贮存量条件的冷库中降低投资成本呢?答案是肯定的。目前,大多数冷库设计为迎合投资方的低造价要求和提高工程利润,工程商完全不考虑冷库的保鲜使用效果,一味地加大温差与风速,减少冷风机的蒸发面积,结果导致投资方在贮藏果蔬时受到严重的经济损失。
    其中的主要原因是冷库的相对湿度与△t以及风速有着直接的关系。
    
    
    表1 冷风机蒸发温度与库温的温差对应库内的相对湿度
    项 目 数值比较
    蒸发温度与库温的温差/℃ 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0
    库内的相对湿度/% 98 95 92 90 87 85 83 81 73 77 75 73 72 70
   
    
     一般冷库的△t大多为10 ℃,从表1 可以看出,此时的库内相对湿度仅有70%。要想将库内相对湿度提高到90%,则△t 应为5 ℃。这是由于温差越大,空气中的水分凝结在冷风机蒸发翅片上的机会越大。同时,大风速会使单位时间内库内空气接触翅片的次数增多,也会增加水分的凝结。所以,在大温差冷库实际应用中,则会发现冷风机的结霜速度很快,化霜次数增加。
     因此,大温差冷风机的冷库,在使用大的加湿器条件下,库内湿度也很难达到90%以上就是这个道理。再多的空气水分也会被冷风机凝结变成化霜水了。
    
    2 升高蒸发温度的配置
     按照果蔬保鲜的要求,库内温度的设置是一定的,那么,要想减少△t势必要提高冷风机的蒸发温度。如对于0 ℃冷库来说,蒸发温度应该从-10 ℃升高到-5 ℃才能保证库内的相对湿度达到90%。
     对于一个特定了的冷库来说,需求冷量是一定的。而冷风机在升高蒸发温度后换热量会大幅度减小,要想保证冷库的冷量需求,必须加大换热蒸发面积。
    
    表2 国产冷风机在不同温差条件下的换热量
    冷风机型号 蒸发面积/m3 风机风量/(m3. h-1) 换热量 /w
    △t=10 ℃ △t=9 ℃ △t=8 ℃ △t=7 ℃ △t=6 ℃ △t=5 ℃
    DD-7 7 1 700 1 700 1 500 1 320 1 155 980 792
    DD-12 12 3 400 2 527 2 230 1 962 1 717 1 457 1 177
    DD-15 15 3 400 3 162 2 790 2 455 2 148 1 823 1 473
    DD-22 22 5 100 4 216 3 720 3 274 2 864 2 430 1 963
    DD-30 30 6 000 6 369 5 620 4 946 4 327 3 672 2 966
    DD-40 40 6 000 8 432 7 440 6 547 5 729 4 861 3 927
    DD-60 60 12 000 13 283 11 720 10 314 9 024 7 657 6 186
    DD-80 80 12 000 17 997 15 880 13 974 12 228 10 375 8 381
    DD-100 100 18 000 21 080 18 600 16 368 14 322 12 152 9 817
    DD-120 120 18 000 26 475 23 360 20 557 17 987 15 262 12 329
    DD-140 140 24 000 30 906 27 270 23 998 20 998 17 816 14 393
    DD-160 160 24 000 35 292 31 140 27 403 23 978 20 345 16 435
    DD-200 200 24 000 42 409 37 420 32 930 28 813 24 448 19 749
   
    
     从表2可以看出,0 ℃库温,如果蒸发温度从-10 ℃(△t=10 ℃)升高为-5 ℃(△t=5℃),其蒸发面积需要扩大一倍。对于压缩机组来说,蒸发温度升高,相应的制冷量也将升高,参见表3。
    
    表3 比泽尔压缩机不同蒸发温度条件下的制冷量
    压缩机型号 名义功率 冷凝温度 R22制冷剂在不同蒸发温度的压缩机制冷量/w
    -10 ℃ -9 ℃ -8 ℃ -7 ℃ -6 ℃ -5 ℃
    2HC-2.2 2 45 ℃ 2 930 3 070 3 200 3 340 3 490 3 640
    3FC-3.2 3 4 220 4 400 4 590 4 790 4 990 5 200
    2CC-4.2 4 7 340 7 680 8 030 8 380 8 750 9 130
    4FC-5.2 5 8 360 8 750 9 150 9 570 10 000 10 440
    4DC-7.2 7 12 580 13 160 13 760 14 370 15 000 15 650
    4CC-9.2 9 15 220 15 910 16 630 17 360 18 110 18 890
    4TCS-12.2 12 20 300 21 200 22 100 23 000 24 000 25 000
    4PCS-15.2 15 24 200 25 200 26 300 27 500 28 600 29 800
    4NCS-20.2 20 28 000 29 200 30 500 31 800 33 200 34 600
   
    
     从表3可以看出,在同等制冷量条件下,蒸发温度升高,相应的制冷压缩机选型上可以减小一个型号,在这方面相应的投资也会减小。
    
    3 制冷设备投资与保鲜效果的分析
     在保证冷库冷量前提下,提高蒸发温度,相应的需要加大冷风机的型号,减小制冷压缩机的型号。总的投资情况介绍如下。
     以180m3,聚氨酯库板进行保温的果蔬库为例,贮藏量40 t,日进货量4 t,需求冷量为13 900 w。
     方案1 以△t=10 ℃的条件配置,R22制冷剂,风冷冷凝机组,制冷工况为-10/45 ℃。库内相对湿度70%。
     压缩机配置 4CC-9.2 制冷量15 220 w,余量1.09。 机组价格17 000元。
     冷风机配置 DD-80,换热量17 997 w,余量1.29。 冷风机价格5 200元。
     方案2 以△t=5 ℃的条件配置,R22制冷剂,风冷冷凝机组,制冷工况为-5/45 ℃。库 内相对湿度为90%。
     压缩机配置 4DC-7.2 制冷量15 650 w,余量1.13。 机组价格14 300元。
     冷风机配置 DD-160,换热量16 435 w,余量1.18。 冷风机价格10 100元。
     由于其它安装、控制费用相同,这里就不一一列举。
     比较上述两种方案可以发现方案1的造价比方案2减小2 200元。
     但是,如果以库内相对湿度为90%的方案2比方案1每月可减少果蔬失水2%计算,可减少失重损耗800 kg,以每公斤果蔬2.5元计算,就可减少损失2 000元。如果加上失水造成的品质下降,贮藏时间缩短等因素,使间接的经济损失会更大。同时,由于方案2可减少化霜次数,也减少了电热化霜耗电量和库温波动增加的压缩机耗电量,设备的运行费用也会更加节省。
    4 结 论
     提高保鲜冷库的蒸发温度,虽然在首次投资上有所加大,但是,在保鲜效果与节能方面意义更大。从上述的计算结果来看,1个月的运行就可将多投资的部分节省下来。
    对于单间冷库超过200 t贮存量的制冷设备,提高蒸发温度的方案虽然投资相应增加,其它的节能和保鲜效果更加明显。
     如果多间冷库采用并联压缩机组制冷系统,不但可在各间冷库冷量需求上自动精确调配,达到更加节能的效果,同时由于加大了冷风机的蒸发面积,在进货量加大或将冷库改为预冷库使用时,还可通过调节蒸发温度来满足已经大幅提高冷库的需冷量。
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