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果蔬保鮮冷庫的濕度與制冷系統配置
   點擊數:5937     更新時間:2011-7-28
                                                果蔬保鮮冷庫的濕度與制冷系統配置   
    
     果蔬保鮮冷庫建成后,驗收往往以降溫速度的快慢作為衡量標準,但是,在貯藏保鮮效果方面卻大多不盡人意,其中主要的因素是濕度過低。大多數果蔬的推薦濕度條件是相對濕度為90%~95%,而庫內濕度達到85%都很難,有些冷庫主不得不增加加濕設備以提高濕度,往往效果不明顯。采取包裝箱內加薄膜袋的方法雖然可減少果蔬水分散失,卻減緩了產品的降溫速度,增加了小環境中有害氣體的高濃度積累,也造成了產品貯藏壽命縮短和保鮮效果下降等問題。
     實際上,通過制冷系統的配置,也可達到增加和保持環境高濕度的效果。
    
    1蒸發溫度與庫內相對濕度的關系
     蒸發器,又稱冷風機。是制冷系統中與冷庫進行熱交換,減低冷庫溫度的重要制冷部件。在制冷系統運行中,蒸發器的表面溫度為蒸發溫度,蒸發溫度與庫溫的溫差(△t)越大,冷庫的降溫速度越快,在同等換熱量條件下,需要的蒸發器表面積(蒸發面積)越小。同時,加大冷風機的風速也可以加大換熱量。
     那么,加大△t,減小蒸發面積,并加大冷風機風扇的風速是否可以在同樣大小與貯存量條件的冷庫中降低投資成本呢?答案是肯定的。目前,大多數冷庫設計為迎合投資方的低造價要求和提高工程利潤,工程商完全不考慮冷庫的保鮮使用效果,一味地加大溫差與風速,減少冷風機的蒸發面積,結果導致投資方在貯藏果蔬時受到嚴重的經濟損失。
    其中的主要原因是冷庫的相對濕度與△t以及風速有著直接的關系。
    
    
    表1 冷風機蒸發溫度與庫溫的溫差對應庫內的相對濕度
    項 目 數值比較
    蒸發溫度與庫溫的溫差/℃ 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
    庫內的相對濕度/% 98 95 92 90 87 85 83 81 73 77 75 73 72 70
   
    
     一般冷庫的△t大多為10 ℃,從表1 可以看出,此時的庫內相對濕度僅有70%。要想將庫內相對濕度提高到90%,則△t 應為5 ℃。這是由于溫差越大,空氣中的水分凝結在冷風機蒸發翅片上的機會越大。同時,大風速會使單位時間內庫內空氣接觸翅片的次數增多,也會增加水分的凝結。所以,在大溫差冷庫實際應用中,則會發現冷風機的結霜速度很快,化霜次數增加。
     因此,大溫差冷風機的冷庫,在使用大的加濕器條件下,庫內濕度也很難達到90%以上就是這個道理。再多的空氣水分也會被冷風機凝結變成化霜水了。
    
    2 升高蒸發溫度的配置
     按照果蔬保鮮的要求,庫內溫度的設置是一定的,那么,要想減少△t勢必要提高冷風機的蒸發溫度。如對于0 ℃冷庫來說,蒸發溫度應該從-10 ℃升高到-5 ℃才能保證庫內的相對濕度達到90%。
     對于一個特定了的冷庫來說,需求冷量是一定的。而冷風機在升高蒸發溫度后換熱量會大幅度減小,要想保證冷庫的冷量需求,必須加大換熱蒸發面積。
    
    表2 國產冷風機在不同溫差條件下的換熱量
    冷風機型號 蒸發面積/m3 風機風量/(m3. h-1) 換熱量 /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
   
    
     從表2可以看出,0 ℃庫溫,如果蒸發溫度從-10 ℃(△t=10 ℃)升高為-5 ℃(△t=5℃),其蒸發面積需要擴大一倍。對于壓縮機組來說,蒸發溫度升高,相應的制冷量也將升高,參見表3。
    
    表3 比澤爾壓縮機不同蒸發溫度條件下的制冷量
    壓縮機型號 名義功率 冷凝溫度 R22制冷劑在不同蒸發溫度的壓縮機制冷量/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
   
    
     從表3可以看出,在同等制冷量條件下,蒸發溫度升高,相應的制冷壓縮機選型上可以減小一個型號,在這方面相應的投資也會減小。
    
    3 制冷設備投資與保鮮效果的分析
     在保證冷庫冷量前提下,提高蒸發溫度,相應的需要加大冷風機的型號,減小制冷壓縮機的型號?偟耐顿Y情況介紹如下。
     以180m3,聚氨酯庫板進行保溫的果蔬庫為例,貯藏量40 t,日進貨量4 t,需求冷量為13 900 w。
     方案1 以△t=10 ℃的條件配置,R22制冷劑,風冷冷凝機組,制冷工況為-10/45 ℃。庫內相對濕度70%。
     壓縮機配置 4CC-9.2 制冷量15 220 w,余量1.09。 機組價格17 000元。
     冷風機配置 DD-80,換熱量17 997 w,余量1.29。 冷風機價格5 200元。
     方案2 以△t=5 ℃的條件配置,R22制冷劑,風冷冷凝機組,制冷工況為-5/45 ℃。庫 內相對濕度為90%。
     壓縮機配置 4DC-7.2 制冷量15 650 w,余量1.13。 機組價格14 300元。
     冷風機配置 DD-160,換熱量16 435 w,余量1.18。 冷風機價格10 100元。
     由于其它安裝、控制費用相同,這里就不一一列舉。
     比較上述兩種方案可以發現方案1的造價比方案2減小2 200元。
     但是,如果以庫內相對濕度為90%的方案2比方案1每月可減少果蔬失水2%計算,可減少失重損耗800 kg,以每公斤果蔬2.5元計算,就可減少損失2 000元。如果加上失水造成的品質下降,貯藏時間縮短等因素,使間接的經濟損失會更大。同時,由于方案2可減少化霜次數,也減少了電熱化霜耗電量和庫溫波動增加的壓縮機耗電量,設備的運行費用也會更加節省。
    4 結 論
     提高保鮮冷庫的蒸發溫度,雖然在首次投資上有所加大,但是,在保鮮效果與節能方面意義更大。從上述的計算結果來看,1個月的運行就可將多投資的部分節省下來。
    對于單間冷庫超過200 t貯存量的制冷設備,提高蒸發溫度的方案雖然投資相應增加,其它的節能和保鮮效果更加明顯。
     如果多間冷庫采用并聯壓縮機組制冷系統,不但可在各間冷庫冷量需求上自動精確調配,達到更加節能的效果,同時由于加大了冷風機的蒸發面積,在進貨量加大或將冷庫改為預冷庫使用時,還可通過調節蒸發溫度來滿足已經大幅提高冷庫的需冷量。
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