象山设备安装有限公司
象山华安压力管道设计有限公司
随着经济的迅猛发展和生活质量的提高，近年来我省冷藏事业在飞速发展。人们对冷冻食品的需求快速增强。我公司几年来每年有近20座大小冷库设计、安装。下面我们从设计、安装和操作等方面所碰到对搁架式冻结间的改进和单冻机管系响声现象进行分析。
一、 搁架式冻结室
搁架式冻结室是将蒸发管组做成架子状，其上放冻结盘，盘中盛放被冻食品。为了加速空气循环，在冻结室的上部或蒸发管组的两侧装有风机，强制空气循环。搁架式冻结室主要优点是结构简单、设备投资低、较早用于水产冷库。主要问题是进、出货时工作在低温下作业劳动强度大，机械化程度低、室内风速不易获得均匀，蒸发管组融霜时间长，融化的霜处理麻烦等。但其速冻后冻品干耗损失比冷风机冻结室少，冻品外观比冷风机冻结好，且每吨冻品耗电量比冷风机冻结省，而被用户广泛选用。
以往大多数冷库搁架排管是采用φ38或φ57无缝钢管圆管制成。冻品托盘在管子圆弧面上的接触面很小，未能充分发挥排管的传热能力。现在我们设计搁架排管改成D形管（半圆形），托盘在管子上的接触为平面接触，接触面积比圆管大大增加，热量以最快的速度从托盘传至排管并由管内的冷剂蒸发带走。
用D形无缝钢管制作的排管，实际上就是一张制冷平板，其制冷效果可达到铝质平板。与圆管搁架式蒸发器相比，在同样的机组情况下，物品冻结时间缩短，压缩机的电耗减少。且在新建速冻间，可收到投资少、收益大的效果。
D形管技术参数：
规格：宽度×高度×厚度--52.5×25×3（mm）
D形管与传统圆管各项技术参数对比表
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项 目 |
φ38圆管 |
D形管 |
使用效果 |
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液氨用量（截面积） |
8.04㎝2 |
6.50㎝2 |
减少23% |
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管内传热面积（每米） |
1004.8㎝2 |
1130.4㎝2 |
增加13% |
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速冻直接接触面积（每米） |
10㎝2 |
525㎝2 |
增加52倍 |
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冻品存放量（高度降低） |
38㎜ |
25mm |
增加20% |
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每平米空间面积耗用材料（长度） |
25.51m |
18.62m |
减少27% |
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每平米空间面积耗用材料（重量） |
66.07kg |
53.62kg |
减少23% |
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冻结时间 |
4.5/9/12h |
2.5/4.5/5.5h |
减少½～⅔ |
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产 量 |
12h出库1次 |
12h出库2次 |
增加1倍 |
从以上技术参数可以看出，采用D形管后与传统圆管比较：平均节约电能约50%，减少排管材料消耗23%，减少冻品干耗2%以上，缩短冻结时间，同样机组的情况下提高产量1倍。且平面接触托盘安放更稳固，延长排管使用寿命。
二、单冻机管系响声
目前冷库的加工车间安装隧道式单冻机、螺旋式单冻机数量增加。有的加工车间安装十几台也有，而且单台冻结能力趋大，有的业主甚至要求单台产量6T/H，这样制冷工艺管道管径的设计务必扩大，通常一个低压循环桶连接几台单冻机，并选用大流量氨泵供液。去年我公司安装的浙江润丰冷食有限公司冷库，冰淇淋生产车间-45℃系统：1个DXZ-12.0低压循环桶共连接8条单冻生产线，其中3台挤压线，2台2T/H冰淇淋速冻隧道和3台1T/H冰淇淋速冻隧道。调节站在机房集中控制，调节站至单冻机末端单条管道长度各110m～180m，回气管径为φ133～φ219。-40℃系统：1个DXZ-10.0低压循环桶共连接6条雪糕线和1条2T/H速冻隧道，单条管道长度各80m～130m，回气管径为φ133～φ219。冷库试生产时，第一次正常，第二次开机，当第二、三条生产线投入生产时，管道突发轰隆声，而且声响有时大得惊人。这种现象别的冷库也有发生，苏州有个冷库，单冻机试生产时响声大得在生产车间工作400多名工人往外跑。
（一）原因分析：
几个管道发生响声的冷库制冷工艺上有个共同特点：
1、1个低压循环桶连接多台单冻机，且单冻机产量都在1T/H以上。
2、低压调节站至冷机末端管道较长，且管径都≥φ133。
3、低压调节站至冷机的管道都是倾斜冷机（蒸发器）。
响声产生的原因：第一次生产结束时，单冻机上的蒸发器内存有一定量的饱和氨液和氨气。蒸发温度越低，液氨存量也越多，再加上停机后，回气管上的冷凝氨液流向了蒸发器。停机时这些饱和的氨液和氨气两相流，随着温度变化会缓慢变化平衡。待再次生产时，热负荷进去，蒸发器内所存的饱和氨液、氨气吸热蒸发，热量传递的时候就会出现相变。受热氨液态部分流体汽化，散热则气态部分流体液化。这时流体的体积发生突然的变化，流体的流动状态也受到扰动，均可对管道起激发振动作用。这时温差、压差越大，振动越大，也就响声越大。
有关两相流术语：世界上的物质从宏观上可以分为气、液、固和等离子四种状态。气、液、等离子三态形的缓慢变化不需要施加外力就能完成，又被统称为流体。许多工程问题中存在不同态的物质混合的流动问题，这些体系被称为多相体系。由两种态的物质组成的两相体系的流动问题就称为两相流。如氨液态和氨汽态组成的体系，对这些两相流问题的研究工作已经有很长时间了，但是将两相流的问题作为一个科学体系来研究还是近一二十年，至今尚不能说已形成一个独立完整的学科。对管道内的两相流的研究重点也是物质的热力学性质和动力学特性，还有是传热问题。虽然不少工程师都发现有些管道的振动与两相流有关，也进行了一些研究，并解决了不少工程问量，但至今没有能形成一套完整的理论分析体系。对一些工程问题的研究尚处于定性结合定量分析的阶段，往往是定性分析占主导，这方面还有很多工作要做。
（二）预防措施：
1、低压调节站至冷冻末端的管道设计坡向低压循环桶，尽量减少下垂去蒸发器管道。
2、增加低压循环桶台数，避免一桶连接多台单冻机，以减少生产时互相干扰。
3、单冻机蒸发器液管最低端接排液口，以便生产结束排净蒸发器内液体。
4、生产操作两台以上单冻机时，待要生产单冻机温度相差不多时，才可同时开机。一般实践经验在-20℃以下，响声基本没有。
5、生产操作结束前尽量抽净单冻机内氨液。 |
