冷藏库冷库设计开题报告.docx
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冷藏库冷库设计开题报告
冷藏库（冷库）设计开题报告
一、本课题设计（研究）的目的：
近年来，世界工业发达国家的冷藏技术发展很快。
小型冷藏库在数量上不断增长同时食品冷链的建立、完善与发展，又与我国的社会环境、历史条件、国家经济政策等有着千丝万缕的联系。
全国因食品冷链不完善，加上食品经营机制上的多种因素，每年有几千万食品有待从变质中拯救出来，易腐货物每年要损失十多亿元。
通过毕业设计锻炼学生对所学知识的运用能力，为走上工作岗位后从事制冷与空调系统设计、运行管理等工作奠定必要的基础；提高综合利用所学知识、独立思考、进行创造性思维活动的能力；通过利用计算机辅助设计、锻炼计算机应用能力。
熟练使用工具软件的能力，为以后工作打下良好的基础。
二、设计（研究）现状和发展趋势（文献综述）：
1.国际冷库的发展现状
根据国际冷藏仓库协会（IARW）在华盛顿发布的全球冷库容量报告，2008年全球总体冷藏库容量大约是87.4997亿立方英尺。
报告显示，与2006年收集的数据比较来看，17个国家和地区的冷库容量有所上升，而在6个国家保持比较平稳水平。
其中增长幅度最大的地区分别为法国、德国、荷兰、西班牙和巴西。
国外冷库行业发展较快的国家主要有日本、美国、芬兰、加拿大等。
日本是亚洲最大的速冻食品生产国，-20℃以下的低温库占冷库总数的80%以上。
20世纪70年代以前国外冷库普遍采用以氨为制冷剂的集中式制冷系统，20世纪80年代以来，分散式制冷系统在国外发展很快。
在冷库建造方面，土建冷库正向预制装配化发展，自动化控制程度比较高，日本、意大利等发达国家已拥有10座世界级自动化冷库[1]。
2.国内冷库发张状况
1955年，我国开始建造第一座冷库，总容量4万t，1968年开始，北京建造第一座水果机械冷库，1978年由建造第一座气调库，截止1991年底，我国一间冷库容量达41315万t[2]。
果品蔬菜保鲜一般采用最低温度为-2℃的高温库，水产、肉类保鲜采用温度在-18℃以下的低温库[3]，而我国的贮藏冷库大多数为高温库。
大型冷库一般采用氨为制冷剂的集中式制冷系统，冷却设备多为排管，系统复杂，实现自动化控制难度大[4]。
小型冷库一般采用以氟利昂为制冷剂的分散式或集中式制冷系统[5]。
国内专业生产制冷设备及建造冷库的厂家很多，如开封空分集团制冷工程公司为国内第一家组装式冷库生产厂家，已形成从几立方米库容小型室内库到几万立方米的大型室外库；从高温库、低温库、冻结库到综合库；从全组装式冷库到土建结构内部贴板的混合式冷库；从普通冷库过渡到的多品种、多规格的气调冷库系列产品。
此外大连制冷设备厂、天津森罗科技发展有限责任公司等，其制冷设备在冷库行业领域中所占比重较大，天津森罗科技发展有限责任公司采用双面彩钢聚苯乙烯保温板建造的装配式冷库，在国内发展较快。
国家农产品保鲜工程技术研究中心（天津）研制开发的微型节能冷库在国内农村各地已广泛推广。
据统计我国生产企业已生产建设大中小型装配库约800座，室内装配式冷库约2.5万套（座），仅苏州市2004年全市新建保鲜冷库38座，占江苏省的40% 。
于中国水产冷库的今后发展，还需要提高现代物流技术的应用程度和水准，进一步降低各项指标，在市场导向下水产冷库将实现三个转变：
1、从贮藏型向物流型转变。
2、从冷冻型向低温物流型转变。
3、从数量增长向质量效益同步增长转变[6]
3.冷库的发展趋势
1、冷库的设计和建造
1.1 功能多样化
为确保冷库适应今后市场结构的不断变化，提高冷库的利用率，对冷库进行多功能化设计成为必然的趋势。
在美国和加拿大冷库中可以变换温度的冷库占了很大比例，我国对此也日益重视如土建围护结构按低温冷藏库设计，制冷工艺按高，低温制冷设备设计安装 发展变频技术，开发研究冻藏双效制冷装置等。
1.2 层高增加
传统的冷库设计每层高度一般在5m左右近年来有不断增高的趋势，文献[7]经过投资，库房利用率,物品质量及安全性,冷库自重和劳动强度的比较，证明了这一点。
而在美国50%-70%的单层冷库层高不断增加,九十年代平均层高达到10.8米[8]。
1.3 维护结构更加简便、有效
隔热防潮设计，隔热层材料由软木、稻壳、聚苯乙烯发展为聚氨酯。
而且对于地基土的冻胀问题，国内也采取了各种方法去减少这个问题带来的影响，如架空地坪法（架空通风法）、铺地坪法（通风管加热法、油管或水管加热法、电阻丝加热法、通电加热法）。
2、制冷工艺
2.1新型冷库发展迅速
2.1.1湿空气保鲜冷库
湿空气保鲜冷库起初只在美国用于名贵花的保鲜，由于其在绿色节能方面的突出表现,现在已经广泛用于欧美的各种蔬菜和瓜果的保鲜，如比利时的Mechelse Tuinboun Veiling公司，荷兰的NCB公司，日内瓦的Jacquenoud公司等。
在中国的应用才刚起步，由于它与传统的干空气冷藏法相比确有很多优点，值得我们进一步研究和利用[9]。
2.1.2气调库
气调库通过制冷设备保持低温，以气调设备人工控制冷间内的气体成分，使库内保持一定的低温、低氧、适宜的CO2浓度和一定的湿度，减少水分蒸发，抑制产品的呼吸强度，使得保鲜效果更好，保鲜期更长。
2.1.3装配式冷库
装配式冷库是一种工厂生产现场拼装的冷库，安装方便，建造工期短，适应强[10]。
2.1.4微型节能冷库群
这是一种适于我国国情的现代化经济型冷藏体系，正越来越多的应用于果蔬产地的贮藏保鲜[11]。
另外，有关文献提出的应用珀尔帖效应制冷的家用半导体冷热两用热泵技术，在船舶高、低温冷库中用喷射器代替蒸发压力调节阀技术等都值得借鉴
2.2制冷技术不断更新
我国以氨为主，美国和加拿大的冷库80%以上都使用R717，但随着CFC淘汰进程的加快，氨优良的热力性质和循环效率将更加以引起人们的重视[12]。
目前，国内许多学者开始低温冷库中压缩机的最佳选择以及低温冷库的节能等相关问题。
在低温冷库设计时，大多采用最大负荷来进行压缩机的选型[13]。
实际上，究竟那种压缩机更适合低温冷库的特定工况，目前的研究尚无定论[14]。
2.3管理维护
计算机和自动控制的应用日益广泛，同时安全问题备受重视，如制冷剂泄漏，压力安全，冷库门安全，蒸发器除霜冷凝器除垢，不凝性气体的排除等等。
而且冷库门的性能不良可能使能耗增加15%或者更多[15]。
3 我国食品冷藏冷库安全生产管理有待改进的几个问题
针对上面的分析及我国食品冷藏业冷库安全生产的现状，为缩小我们行业在安全生产管理方面同国内其他行业之间的差距特提出如下几方面的改进的建议。
3.1 健全和完善我国食品冷藏业冷库各级安全生产管理规章制度
目前从全国冷藏行业来看，还没有一份可供全行业共同执行的“冷库安全生产管理的规范”。
因此当务之急，是在广泛调研的基础上，以我国人大颁布的“安全生产法”为纲，紧密结合冷库安全生产这种特殊环境，组织行业内的标准化工作者，尽快编写出食品冷藏业“冷库氨制冷装置安全技术规程”，而各食品冷藏企业可结合本企业的生产特点，制定出本企业“冷库安全生产管理规程”、“制冷机安全操作规程”等，形成国家、行业、企业三级完善的安全生产管理规章制度体系。
3.2 在全国食品冷藏行业中广泛开展安全生产知识和相关法规的宣贯工作
可以以一个省（自治区）为单位，由食品冷藏行业组织出面，在各省安全生产主管部门的指导下，通过办培训班、搞知识竞赛等多种灵活的形式，对全体职工进行安全生产知识及相关法规的教育。
宣讲食品冷藏行业特别是有关冷库安全生产管理的相关规程，有关压力容器、压力管道的安全知识，车间火灾的防控安全捕救方法及遇险后逃生的方法。
必要是要注意纠正其习惯性违章作业。
当前有关国家及行业内安全生产法规的宣贯，其重点对象应是非公有制食品冷藏企业的经营者及乡、镇一级食品冷藏企业主。
3.3 在食品冷藏业大中型冷库中，为落实我国“安全生产法”的要求，应针对企业安全生产管理的需要设岗立责
我国《安全生产法》已对企业安全生产管理机构和人员设置做出了规定，企业的安全生产除企业人为本企业安全生产第一责任外，还应设有安全管理部门及专职人员。
这一要求对我国为数众多小型乡、镇食品冷藏企业来讲，一时还难以执行，但对大中型食品冷藏业冷库来讲，特别是对采用氨制冷系统的冷库来说，还是十分必要的。
应该设专职安全生产管理人员1人，负责企业安全生产管理制度的制订，安全生产状况的监督检查工作，以及安全生产知识和条令法规在企业内的宣贯工作。
因为在这些大中型食品冷藏冷库的氨制冷系统中，氨的充注量都在几吨到几十吨之多，一旦发生氨泄漏事故，不仅危及本企业职工的人身安全，对周围500米之内的人畜都会造成重大伤害，因此，大、中型冷库企业的安危已为影响社区安全的重大问题。
3.4 冷库的最优化设计与应用
目前,全国城镇居民和农村居民全年用于饮食的消费约为16140亿元人民币 ,到2000年底我国仅禽畜产量一项就达6000万吨以上,而蔬菜、水果等的产量也在逐年递增,使与之相配的食品加工、储藏的食品冷链体系,在全国范围内得到快速发展和完善。
冷库作为冷链体系的关键设备之一,自90年代以来,在全国各地兴建约4000余座,冷藏容量达450万吨/次。
3.5 降低能耗
冷库围护结构。
冷库通过围护结构的跑冷量与冷藏库围护结构单位热流量成正比。
因此，应多在减少冷库的冷藏库围护结构单位热流量指标方面下功夫。
要降低围护结构单位热流量，一是保温材料热导率要小，二是围护结构层要厚。
但厚度一般不宜太厚，否则会出现增加建造成本和浪费空间等问题。
因此，要在合适的厚度范围内选取保温材料。
通常情况下要求保温材料热导率小、吸水率低、耐低温性能好，成本不能过高等。
常用的冷库保温材料有聚氨酯硬质泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫塑料等。
聚氨酯硬质泡沫塑料热阻最大，保温性能最好，适用于低温冷库。
聚苯乙烯泡沫塑料生产厂家众多，购取方便，热阻较大，建造安装方便，适用于高、中温冷库。
冷库围护结构的防潮和隔汽。
对冷库围护结构采取防潮隔汽措施也是必要的，否则会使保温材料的保温性能变差。
这也就是冷库库体刚开始使用时保温性能不错，可是用一段时间以后保温效果变差的原因。
由于水蒸气是从高温侧向低温侧渗透，因此，防潮隔汽层应设在隔热层温度高的一侧。
冷库的蒸发压力和温度。
蒸发温度与蒸发压力是相对应的，知道了蒸发压力后，可通过查表得出蒸发温度。
在冷库库房温度一定的条件下，将温差（蒸发温度与库房温度的差）缩小，蒸发温度可以相应地提高，冷库制冷机的制冷量就会有所提高，也就是循环效率提高了，相应地也节省了电能。
冷库融霜操作。
一般来说，当蒸发器表面上的霜层对空气的阻力尚不显著，通过蒸发器空气的流量尚未减少之前，霜层的影响尚不严重，可不必融霜;当空气的流量明显减少时，应进行融霜。
空气的湿度越大、蒸发器温度与冷库的库温差越大，越容易在蒸发器上结霜，结合保鲜工艺，尽量采用包装化冷藏可以减少果蔬的干耗，减少蒸发器的融霜次数，实际也起到了冷库节能的作用。
冷库储藏温度和冷库库房利用率。
不同的产品储藏温度不同，每种产品也都有适合其储藏的温度范围。
在不影响产品品质的情况下，节能冷库应选用较高的储藏温度。
冷库库温高了，制冷系统的蒸发温度也相应的提高，制冷机的制冷量就会有所提高，循环效率也当然的提高了。
提高冷库库温更重要的是还可以减少通过库体向外的传热量。
节能冷库库房利用率是产品实占容积与库房有效容积的比值。
对于微型冷库的容积利用率一般不低于0.3,当然也不能太高，否则出现降温困难。
对于所要储藏的产品的容积变化较大时，应分隔成两个或更多的冷库冷藏间。
另外要选择合理的储藏周期，这对冷库的节能是不言而喻的。
鉴于冷库冷藏企业耗电量的80%是制冷系统,而制冷系统中压缩机的耗电量约占60%左右,所以压缩机所匹配电动机的节能意义更为重大。
4 发展趋势
从市场对冷库的需求趋势来看，我国现有的冷库容量还十分不足，今后冷库的发展趋势主要表现在以下几个方面
4.1 建设规模
果蔬产区应集中建设气调冷库，规模应以大、中、小型相结合，以发展中型为宜。
机械气调库的建设应择优推广预制生产，现场装配模式冷库工程化工业产品，果蔬产地适于建单层冷库和中小型冷库；尽快推广塑料薄膜、大棚、大帐、硅窗、塑料薄膜小包装等气调设施是我国近期发展的重点。
在经济较发达的城市，发展中型冷库，建立冷冻食品贮藏批发市场。
将中小型冷库向社会开放，提供有偿的仓库服务、信息服务、经营后勤服务。
4.2 冷链物流
我国完整独立的冷链系统尚未形成，市场化程度很低，冷冻冷藏企业有条件的可改造成连锁超市的配送中心，形成冷冻冷藏企业、超市和连锁经营企业联营经营模式。
建立食品冷藏供应链，将易腐、生鲜食品从产地收购、加工、贮藏、运输、销售，直到消费者的各个环节都处于标准的低温环境之中，以保证食品的质量，减少不必要的损耗，防止食品变质与污染。
4.3 制冷设备
制冷设备业应着力开发国际市场先进通用的60HP以下各档次分体式或一体化且配有电子技术的自动化机组，将计算机与自动化技术广泛地应用于整个制冷系统的自动控制中，目的是为冷冻冷藏行业升级换代，延长产业链，降低工程造价。
4.4 整体规划
冷库行业必须在有关部门的统一协调下，加强整体规划与协调，大力发展冷链物流体系建设。
同时，要防止盲目重复建设，以保证我国冷冻冷藏行业持续健康稳定的发展。
总之，从冷库的现状与发展趋势来看，果品恒温气调库发展迅速，低温库比例有所增加，适合农户建造使用的微型冷库异军突起，装配式冷库及以氟里昂为制冷剂的分散式制冷系统推广力度正在加大，冷库设计更加趋于优化，自动化控制程度逐步提高，政府安全生产和质量监督等管理部门对冷库的监管力度大大加强。
国内冷库行业正朝着采用发泡聚氨酯或聚苯乙烯板隔热材料的轻便预制装配化、低温大型化、管理及进出库货物装卸自动化、果蔬冷库恒温气调化、冷风机代替排管和广泛使用氟里昂制冷剂的操作方便、灵活多样、高效安全、环保节能的方向发展。
可以预言，随着我国科学技术的进步，综合国力的提高，一批新型的，科技含量较高的冷库制冷装置、空调制冷装置、冷藏运输制冷装置、低温实验制冷装置等必将展现在祖国各地，我国制冷空调业必将迎来一个繁荣的景象。
三、设计（研究）的重点与难点，拟采用的途径（研究手段）：
课题关键：
冷藏库总平面图的合理布置、制冷系统原理图。
课题难点：
氨系统制冷机房的设计；压缩机的选型；冷间内蒸发器的选型及布置，管道选型以及保温层厚度的确定。
拟采用途径：
1准备阶段：
开始设计之前应该做好充分的准备工作，主要是冷藏库设计的各个环节，了解冷藏库的设计规范，从整体上把握设计的主要步骤和方法。
2制冷负荷的计算：
根据查的的气象资料和所给数据，以此计算出设备负荷和机器负荷。
3制冷设备选型：
（1）比较几种常用的制冷系统，并根据实际情况选择合理的制冷统。
（2）制冷压缩机的选型。
（3）蒸发器冷凝器的选型。
（4）辅助设备的选型。
4制冷机房及设备的布置：
要严格按照冷藏库设计规范的要求合理布置制冷设备，使其既满足工艺需要，又便于维护管理，同时机房面积配置要经济合理。
5绘图及编写毕业设计说明书，完成图纸，并写出设计说明书及计算书。
四、设计（研究）进度计划：
开题报告、论文翻译第1～3周
制定设计方案第4周
毕业实习第5～7周
负荷、库房面积计算第8～9周
设备选型第10周
水利计算第11～12
绘图第13～14周
撰写说明书准备答辩第15～16周
毕业答辩第17周
五、参考文献：
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指导教师意见
签名：
月日
教研室（学术小组）意见
教研室主任（学术小组长）（签章）：
月日
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