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內容簡介

　　《工業製冷集成新技術與應用》圍繞著現代冷鏈物流冷庫，利用工業製冷技術新方法（工藝手段和優化設計方法），解決國內目前製冷係統設計遇到的各種問題。為使用氨或者是氟利昂的工業製冷係統設計提供瞭理論和實際的計算方法，並提供瞭大量的實用設計參數和圖錶。本書可供能源與動力工程專業製冷方嚮研究生參考；並可作為工程人員在製冷工程設計時的參考依據。

目錄

序 賀信 前言 第1章工業製冷1 1.1什麼是工業製冷1 1.2工業製冷的定義與範圍1 1.3工業製冷的理論基礎2 1.4轉型中的冷鏈物流冷庫與發展情況3 本章小結7 參考文獻7 第2章製冷循環的演變8 2.1閃發氣體的産生8 2.1.1作圖計算9 2.1.2理論計算10 2.2軟件計算工具11 2.2.1采用工程管道閥門的選型軟件 計算11 2.2.2質量流量13 2.3閃發氣體的去除14 2.3.1含有閃發氣體的製冷循環14 2.3.2去除部分閃發氣體的製冷循環14 2.3.3現代去除閃發氣體的方式18 2.4雙級壓縮係統24 2.4.1實現製冷循環的雙級係統運行的 幾種模式24 2.4.2雙級製冷係統壓縮的改進26 2.5壓縮機的吸氣壓力損失與排氣壓力 損失26 2.5.1壓縮機的吸氣壓力損失與吸氣 溫度過熱度26 2.5.2排氣壓力損失27 2.5.3不同工質的過熱度與能效比27 2.5.4壓縮機吸氣和排氣壓力損失對 壓縮功率的影響29 2.5.5雙級製冷壓縮的選型計算31 2.6復雜的混閤製冷係統34 2.6.1同時具有冷藏物冷藏間和凍結物 冷藏間的製冷係統設計34 2.6.2同時具有冷藏物冷藏間和凍結物 冷藏間、速凍係統的製冷係統 設計35 2.6.3高層凍結物冷藏間的製冷係統 設計優化35 本章小結36 參考文獻37 第3章壓縮機與製冷工藝相關的 技術39 3.1螺杆式壓縮機及油冷卻39 3.1.1螺杆壓縮機的産生與發展39 3.1.2螺杆壓縮機的油冷卻40 3.2油冷卻負荷的計算及虹吸冷卻係統43 3.2.1螺杆壓縮機的油冷卻負荷計算43 3.2.2螺杆壓縮機的熱虹吸冷卻及 計算43 3.2.3螺杆壓縮機的熱虹吸桶布置48 3.2.4熱虹吸與係統貯液器的閤並49 3.3螺杆壓縮機的補氣原理與中間壓力50 3.3.1螺杆壓縮機的補氣50 3.3.2螺杆壓縮機補氣旁路的吸氣壓力 與中間壓力51 3.3.3旁路負荷的應用概念55 3.3.4螺杆壓縮機補氣係統單嚮閥的 設置55 3.4並聯壓縮機組56 本章小結57 參考文獻57 第4章蒸發器的現代技術59 4.1蒸發器59 4.2冷風機的基本設計參數60 4.2.1冷風機60 4.2.2冷風機的基本計算62 4.2.3對數溫差的概念64 4.2.4製冷劑流動與進風對比的逆流與 順流64 4.2.5傳熱係數U值65 4.2.6換熱管的直徑以及布置65 4.2.7管的排列形式（順排與叉排）66 4.2.8管間距與位置66 4.2.9翅片材料和厚度對冷風機製冷量的 影響66 4.2.10翅片形狀的影響66 4.2.11翅片與換熱管的接觸67 4.2.12片距67 4.2.13冷風機迎風麵的流速67 4.2.14外部傳熱效率（製冷量的百分比） 與迎風麵速度67 4.2.15內部傳熱效率68 4.2.16顯熱率（SHR）68 4.2.17外部汙垢係數69 4.2.18相對濕度對冷風機的影響70 工業製冷集成新技術與應用目錄4.2.19供液過冷對直接膨脹的冷風機 換熱量的影響72 4.2.20霜層厚度對冷風機換熱量的 影響74 4.2.21射程的定義74 4.2.22計算冷風機的換熱麵積74 4.3不同類型的冷風機設計75 4.3.1冷風機的最佳蒸發迴路75 4.3.2泵供液盤管77 4.3.3垂直供液盤管78 4.3.4重力供液盤管78 4.3.5乙二醇盤管設計78 4.3.6冷風機的變片距設計79 4.3.7分液器的設計80 4.4冷風機的類型與特點80 4.4.1冷風機兩種典型送風形式80 4.4.2兩種吹風形式的製冷量比較81 4.4.3兩種吹風形式的相對濕度比較82 4.4.4風機的選擇82 4.4.5吊頂式冷風機84 4.4.6落地式冷風機84 4.4.7屋頂式冷風機84 4.4.8貨倉式冷風機85 4.4.9絕熱型冷風機85 4.5冷風機的循環風量和氣流組織86 4.5.1貯存冷庫風量選擇86 4.5.2速凍産品的風量以及風速的 選擇86 4.5.3冷風機風機參數之間的關係87 4.5.4冷風機在冷庫中的氣流組織88 4.6冷風機的融霜90 4.6.1霜層的估算91 4.6.2計算融霜所需的熱量92 4.6.3空氣融霜93 4.6.4電熱融霜94 4.6.5熱氣融霜94 4.6.6水融霜99 4.6.7乙二醇融霜100 4.6.8有利於融霜的附件101 4.6.9融霜溫度探頭在蒸發盤管的 位置102 4.7殼管式、闆式及闆殼式換熱器103 4.7.1殼管式換熱器103 4.7.2闆式換熱器104 4.7.3闆殼式換熱器106 本章小結107 參考文獻108 第5章冷凝器的發展109 5.1冷凝器概述109 5.2蒸發式冷凝器111 5.2.1冷凝過程111 5.2.2排熱比112 5.2.3管內冷凝112 5.2.4濕球溫度對蒸發式冷凝器排熱 能力的影響113 5.2.5蒸發式冷凝器的選型方法114 5.2.6蒸發式冷凝器的循環水參數116 5.2.7排熱量控製116 5.2.8蒸發式冷凝器的發展118 5.2.9蒸發式冷凝器的安裝位置121 5.2.10冷凝器的放空氣121 5.2.11蒸發式冷凝器管道連接的一些 要求124 5.2.12蒸發式冷凝器並聯運行時管道 的連接要求125 5.2.13蒸發式冷凝器的水處理128 5.3風冷式冷凝器130 本章小結132 參考文獻132 第6章供液方式與液體循環134 6.1供液方式134 6.1.1直接膨脹供液134 6.1.2滿液式供液135 6.2循環倍率138 6.3製冷劑泵141 6.3.1製冷劑泵的種類141 6.3.2淨正吸入壓頭141 6.3.3製冷劑泵的主要參數141 ……

前言/序言

　　前言　　筆者從事食品冷鏈冷藏的工作已經有三十四年瞭，1982年大學本科（製冷工藝專業）畢業後，從冷藏管理工作開始，到後來的冷鏈冷藏庫的設計、安裝、維護及調試工作，雖然有過一兩次的崗位變動，但一直都沒有離開這個行業。目前的崗位是廣州市粵聯水産製冷工程有限公司製冷高級工程師。 　　在這三十多年中，直接或間接參與設計、安裝及調試的冷凍冷藏庫已經接近九十萬噸。在這些完成的項目中，有全國最大的冷庫群之一的山東中凱公司17��5萬噸冷庫（位於山東濰坊），還有據說是全球單體最大的自動立體庫——深圳正中置業10萬噸冷庫。在這些冷凍加工食品冷藏企業中，除瞭常用的冷藏物冷藏間、凍結物冷藏間、肉類食品速凍庫、水産食品速凍庫以外，還有用於加工金昌魚的復疊速凍製冷係統及配套的超低溫冷庫(-50～-65℃)、食品加工間的低溫空調(含潔淨空調)(10～20℃)，國內常見的多層土建冷庫，單層組閤冷庫。這些經曆為筆者的職業生涯提供瞭比較豐富的經驗和充實的數據。 　　從1978年筆者學習製冷工藝專業開始，就一直關注這個行業的發展，包括這個行業在社會經濟中所占的位置，及應用技術的創新發展。在我國經濟高速發展的三十多年中，這個行業在社會經濟中所占的位置越來越重要，從原來的冷凍冷藏貯存型冷庫已經逐步嚮冷鏈物流配送型冷庫發展，即由原來的注重食品的加工保存以及如何延長食品的保存期嚮冷藏食品的保存和流通以及整個流通環節冷鏈形成轉變。由原來的農貿市場的經營模式逐步嚮超市經營模式過渡。 　　20世紀80年代初我國的冷藏庫保有量不足100萬噸，經過三十多年的發展，到2014年年底已經達到3320萬噸以上，在世界上冷藏庫的總庫容根據美國全球冷鏈聯盟（GCCA）2015年的統計，我國已經位於第三位（僅次於美國與印度）。我國冷藏行業的發展速度已經超過世界上所有的國傢，這種高速發展需要技術的支持。雖然這些年製冷技術經過我國技術人員的不斷努力，已經有瞭比較大的進步，但由於國內原來的製冷計算基礎是蘇聯的模式，隨著蘇聯的解體，這種技術隨著時代的變遷，已經顯得相當落伍瞭。而設計規範和設備選型計算仍然沿用原有的模式，以緻最近幾年冷庫及冷凍加工車間不斷地齣現不應有的安全事故，嚴重的還導緻人員死亡和傷殘。這除瞭施工質量的原因以外，製冷技術的落後是不爭的事實。 　　至於冷庫的能源消耗方麵（指保證同樣的溫度工況下），與發達國傢也有相當的差距。而且現在國內許多冷庫還在不斷地齣現由氨係統改為氟利昂係統的怪現象，根據2015巴黎世界氣候大會的要求，排放溫室氣體的市場會在21世紀的上半段結束。也就是說，大部分氟利昂製冷劑（包括環保型的氫氟烴製冷劑）會在這三十年內退齣市場，因為它們都是溫室氣體。 　　為瞭讓同行更好地瞭解歐美國傢這方麵的製冷技術，特彆是製冷工藝技術，筆者這些年一直努力收集歐美國傢已經公開的一些資料和文章，而這些收集到的資料和文章，基本上能滿足目前工業製冷通常使用的設備和工藝計算的應用。 　　2012年筆者參觀瞭歐洲製冷展，並同時參觀瞭德國與荷蘭的製冷設備廠、實驗室與冷庫及加工綫。2013年到丹麥參觀瞭丹佛斯總部與工廠以及相關的冷庫。2014年應美國貿易署的邀請，從美國的西岸到東岸，參觀瞭二十多傢冷庫與加工廠，並與他們進行瞭許多有益的對話。 　　工業製冷集成新技術與應用前言在這期間全球冷鏈聯盟陪同我們一起參觀的一位老專傢，嚮筆者推薦瞭他們國傢製冷界的一本經典《Industrial Refrigeration Handbook》（工業製冷手冊），在陪同參觀的十多天中，這本書他一直隨身帶著，有時間還在閱讀。通過參觀與交流，筆者帶迴瞭許多這方麵的資料。為瞭較全麵地介紹歐美國傢的製冷技術，從美國迴來後，筆者再次閱讀瞭《Industrial Refrigeration Handbook》（筆者是2008年第一次讀這本書的），經過十個月的閱讀和準備，為此還翻譯瞭近幾十萬字資料。 　　本書盡量以他們演繹的方式去介紹這些方麵的知識，並且盡量轉換為國際單位製（SI）。本書還對製冷循環係統演化到目前歐美國傢采用的主流製冷係統進行瞭介紹，並在理論上做瞭進一步的說明。 　　本書主要介紹的是以製冷工藝為主的製冷循環，而製冷設備的發展由於産品研究的日新月異，不同的生産廠傢有各種不同的優勢産品。筆者也無法得到他們的核心數據，因此在介紹這些産品時，隻能介紹與這些産品連接需要的製冷工藝數據以及這些産品原來設計的依據。 　　為瞭與目前的設計計算接軌，本書把這些問題作為重點進行介紹。我國目前的設計計算除瞭壓縮機的選擇采用不同的工況有不同的製冷量以外，其餘的選擇如蒸發器和冷凝器是以麵積來計算，管道是以圖錶來計算。由於外資的製冷設備廠傢為瞭使他們的産品更加容易選擇，他們根據自己的計算模式，不同的工況編製成不同的設備選型軟件。現在國內的設計已經幾乎沒有人再使用原來的設計手冊計算模式來選擇蒸發器、冷凝器、閥門與管道，而更多的是采用計算軟件進行選型。 　　相反，壓力容器由於國內基本限製引進，外資目前也隻有一傢有自己的産品目錄，而且他們的産品數據是保密的，給齣的容器尺寸也隻能適用於氨製冷劑，如果應用於氟利昂或者二氧化碳係統，需要修改相關的接管尺寸，因此沒有形成市場。如果他們把容器選型的數據做成産品目錄，相信在這個市場氛圍中，不需要兩個月，他們的優勢會蕩然無存。引進的蒸發式冷凝器生産就是一個例子。 　　在製冷劑的數據引用部分，氟利昂R22製冷劑由於保護臭氧層的原因，在我國已經屬於即將淘汰的品種，但為瞭引用數據的完整性以及作為基礎理論知識的補充對其進行介紹，目前允許使用環保型的氫氟烴製冷劑（氟利昂）許多數據仍然是由R22推導而來的。而且它們之間的特性有許多相似之處。因此提及氟利昂R22的數據可以作為環保型的氫氟烴製冷劑的參考依據。隻有具有良好的製冷基礎理論知識，纔能談得上在製冷方麵的創新和發展。 　　反思最近幾年國內的冷庫製冷係統經常齣現問題，甚至齣現重大安全事故。造成這種現象的原因有很多。氨這種在全球冷庫製冷係統占有率85%以上的製冷劑，在我國新建的冷庫中居然已經日漸式微。從深層次的方麵考慮，是製冷基礎知識薄弱以及技術落後的一種錶現。與我國冷庫的發展速度形成很大的反差。 　　本書引用瞭一些國外最近幾年完工的製冷項目，在參觀過程中拍攝瞭一些圖片、圖樣及技術資料，其中包括2012年在歐洲參觀的GEA公司的一些設計與安裝，包括剛剛完工的肉類速凍加工生産綫及冷庫。2014年在美國參觀的由Stellar（恒星）公司（美國最大的氨製冷工程公司）為Lineage公司(世界第二大冷鏈物流公司)設計與建造的冷庫（2014年完工）。雖然這些例子不能全麵反映歐美冷庫的全部，但可以代錶這些國傢製冷技術在冷鏈物流行業的應用主流。通過書中提供的公式與數據，利用現有生産廠傢的公開軟件完全可以把這些設計內容演繹齣來。本書會分彆列舉采用氨製冷劑及R507的工程實例的選型計算，這些工程已經順利投産3～5年瞭。運行的結果證明是節能和使用方便的。 　　本書主要適閤於工程人員在製冷工程設計時作為參考。並且可以利用書中的數據復核引進製冷項目。對目前通常使用的製冷劑的製冷係統（氨與氟利昂都有它們對應的數據與公式）有參考價值。由於筆者長期在基層從事技術應用工作，因此本書在製冷的理論方麵相對薄弱，有些地方可能會有偏差。 　　筆者作為工程公司的技術負責人，對於引進國外的技術，由於沒有人在前麵引路，許多問題和疑難需要自己與夥伴們一起去探索和承擔，筆者也曾經失敗過，走過一些彎路。但堅持下來，取得瞭一個比一個更好的工程成果。 　　筆者是實踐者，從事這個行業三十多年，大部分時間都是通過實踐學習。很多新的技術都是一邊學習一邊查找它的理論依據，因此這些理論可能不是一個完整的體係。書中許多內容是通過翻譯、整理和筆者的理解與推導編寫而成的。 　　筆者也曾經在高校兼任校外的一些工作，如華南理工大學食品科學與工程學院的碩士生校外導師、順德職業技術學院的兼職教師，對目前大學的專業教材還是有一些瞭解的，發現我國工業製冷技術的教材與歐美國傢在這些方麵有相當的距離。在歐美國傢，教材與一綫的技術差距一般在5～10年，而國內這方麵的教材，差距會更大一些。 　　筆者沒有在國外留學的經曆，也沒有當過訪問學者，更沒有得過什麼奬勵。幾次齣國參觀學習的纍積時間也沒有超過一個月。好在工業製冷這門學科是一門實踐性的學科，通過不斷的學習、實踐、與國外同行的交流，同樣可以達到很高的技術境界。書中有一些內容並不是新的技術，隻是國內在這一方麵沒有報道，可以作為理論基礎的一個補充材料，也讓學習這門學科的學生更多地瞭解歐美國傢這方麵的真正水平。 　　如果這本書能夠得到同行的認可，需要感謝許多對筆者在事業上有過很大幫助的人，首先感謝的是粵聯公司總經理吳少強先生和把筆者引入粵聯公司的何剛明先生，以及這個公司的股東們。沒有他們的全力支持，筆者不可能走到這一步。還有筆者的夥伴潘洪準、林良影、陳炳耀先生在筆者提齣新的製冷流程時對工程的實施，以及在工程調試中駱錦登先生和他的夥伴的全力配閤，及時把現場調試的結果反饋上來，並進行總結。正是他們的幫助，纔使本書介紹的這種製冷技術在工程上經過七年的磨煉從嘗試走嚮成熟。 　　另外，筆者更要感謝的是為本書引路和審核的張建一教授，他為本書的寫作、文字的處理提齣瞭不少意見和建議。莊友明老師為本書的書名提供重要的思路。還要感謝第一個支持筆者做這種嘗試的工程的老闆：粵泰冷鏈物流有限公司陳拱龍先生，以及給筆者最大實踐項目的物流先行者——福建名成水産實業有限公司的林香建先生（參與這傢公司的項目達38萬噸冷庫），還有為本書提供資料的約剋（中國）商貿有限公司、比澤爾壓縮機（北京）有限公司、丹佛斯中國公司、Kelvion熱交換設備有限公司、福建雪人股份有限公司、阿法拉伐（中國）公司、伐德魯斯換熱設備（張傢港）有限公司、路偉換熱器有限公司、上海漢鍾精機股份有限公司、銀海潔科技有限公司、優泰門業有限公司。 　　……

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京東自營，值得信賴！

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不錯，物流也很快

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很實用的一本書

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很好

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