前 言
筆者從事食品冷鏈冷藏的工作已經(jīng)有36 年了｡1982 年大學(xué)本科( 制冷工藝專(zhuān)業(yè))畢業(yè)后, 從冷藏管理工作開(kāi)始, 到后來(lái)的冷鏈冷藏庫(kù)的設(shè)計(jì)､安裝､維護(hù)及調(diào)試工作,雖然有過(guò)一兩次的崗位變動(dòng), 但一直都沒(méi)有離開(kāi)這個(gè)行業(yè)｡目前的崗位是廣州市粵聯(lián)水產(chǎn)制冷工程有限公司制冷高級(jí)工程師, 同時(shí)協(xié)助西安聯(lián)盛能源科技有限公司在制冷相關(guān)方面的技術(shù)支持工作｡
在這30 多年中, 筆者直接或間接參與設(shè)計(jì)､安裝及調(diào)試的冷凍冷藏庫(kù)已經(jīng)超過(guò)100萬(wàn)噸｡在這些完成的項(xiàng)目中, 有全國(guó)最大的冷庫(kù)群之一的山東中凱公司17. 5 萬(wàn)噸冷庫(kù)( 位于山東濰坊) , 還有據(jù)說(shuō)是全球單體最大的自動(dòng)立體庫(kù)———深圳正中置業(yè)10 萬(wàn)噸冷庫(kù)｡在這些冷凍加工食品冷藏企業(yè)中, 除了常用的冷藏物冷藏間､凍結(jié)物冷藏間､肉類(lèi)食品速凍庫(kù)､水產(chǎn)食品速凍庫(kù)以外, 還有用于加工金昌魚(yú)的復(fù)疊速凍制冷系統(tǒng)及配套的超低溫冷庫(kù)( -65~ -50℃ ) ､食品加工間的低溫空調(diào)( 含潔凈空調(diào)) ( 10~ 20℃ ) , 國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的多層土建冷庫(kù)､單層組合冷庫(kù)｡這些經(jīng)歷為筆者的職業(yè)生涯提供了比較豐富的經(jīng)驗(yàn)和充實(shí)的數(shù)據(jù)｡
從1978 年筆者學(xué)習(xí)制冷工藝專(zhuān)業(yè)開(kāi)始, 就一直關(guān)注這個(gè)行業(yè)的發(fā)展, 包括這個(gè)行業(yè)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)中所占的位置及應(yīng)用技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展｡在我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的30 多年中,這個(gè)行業(yè)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)中所占的位置越來(lái)越重要, 從原來(lái)的冷凍冷藏貯存型冷庫(kù)已經(jīng)逐步向冷鏈物流配送型冷庫(kù)發(fā)展, 即由原來(lái)的注重食品的加工保存以及如何延長(zhǎng)食品的保存期向冷藏食品的保存和流通以及整個(gè)流通環(huán)節(jié)冷鏈轉(zhuǎn)變｡由原來(lái)的農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)經(jīng)營(yíng)模式逐步向超市經(jīng)營(yíng)模式過(guò)渡｡
20 世紀(jì)80 年代初, 我國(guó)的冷藏庫(kù)保有量不足100 萬(wàn)噸, 經(jīng)過(guò)30 多年的發(fā)展, 到2014 年年底已經(jīng)達(dá)到3320 萬(wàn)噸以上｡根據(jù)美國(guó)全球冷鏈聯(lián)盟( GCCA) 2015 年的統(tǒng)計(jì),我國(guó)在世界上冷藏庫(kù)的總庫(kù)容已經(jīng)位于第三位( 僅次于美國(guó)與印度) ｡我國(guó)冷藏行業(yè)的發(fā)展速度已經(jīng)超過(guò)世界上所有的國(guó)家, 這種高速發(fā)展需要技術(shù)的支持｡雖然經(jīng)過(guò)我國(guó)技術(shù)人員的不斷努力, 這些年制冷技術(shù)已經(jīng)有了比較大的進(jìn)步, 但由于國(guó)內(nèi)原來(lái)的制冷計(jì)算基礎(chǔ)是蘇聯(lián)的模式, 隨著蘇聯(lián)的解體, 這種技術(shù)隨著時(shí)代的變遷, 已經(jīng)顯得相當(dāng)落伍了｡目前設(shè)計(jì)規(guī)范和設(shè)備選型計(jì)算仍然沿用原有的模式, 以致最近幾年冷庫(kù)及冷凍加工車(chē)間不斷地出現(xiàn)不應(yīng)有的安全事故, 嚴(yán)重的還導(dǎo)致人員傷殘甚至死亡｡這除了施工質(zhì)量的原因以外, 制冷技術(shù)的落后是不爭(zhēng)的事實(shí)｡
至于冷庫(kù)的能源消耗方面( 指保證同樣的溫度工況下) , 與發(fā)達(dá)國(guó)家也有相當(dāng)?shù)牟罹?#65377;而且現(xiàn)在國(guó)內(nèi)許多冷庫(kù)還在不斷地出現(xiàn)由氨系統(tǒng)改為氟利昂系統(tǒng)的怪現(xiàn)象｡根據(jù)2015 巴黎氣候大會(huì)的要求, 排放溫室氣體的市場(chǎng)會(huì)在21 世紀(jì)的上半段結(jié)束｡也就是說(shuō),大部分氟利昂制冷劑( 包括環(huán)保型的氫氟烴制冷劑) 會(huì)在這30 年內(nèi)退出市場(chǎng), 因?yàn)樗鼈兌际菧厥覛怏w｡
為了讓同行更好地了解歐美國(guó)家這方面的制冷技術(shù), 特別是制冷工藝技術(shù), 筆者這些年一直努力收集歐美國(guó)家已經(jīng)公開(kāi)的一些資料和文章｡這些收集到的資料和文章, 基本上能滿足目前工業(yè)制冷設(shè)備選型和工藝計(jì)算的需要｡
2012 年筆者參觀了歐洲制冷展, 并同時(shí)參觀了德國(guó)與荷蘭的制冷設(shè)備廠､實(shí)驗(yàn)室與冷庫(kù)及加工線｡2013 年到丹麥參觀了丹佛斯總部與工廠以及相關(guān)的冷庫(kù)｡2014 年應(yīng)美國(guó)貿(mào)易署的邀請(qǐng), 從美國(guó)的西岸到東岸, 參觀了20 多家冷庫(kù)與加工廠, 并與他們進(jìn)行了許多有益的對(duì)話｡
在這期間, 全球冷鏈聯(lián)盟陪同我們一起參觀的一位老專(zhuān)家, 向筆者推薦了他們國(guó)家制冷界的一本經(jīng)典《Industrial Refrigeration Handbook》( 工業(yè)制冷手冊(cè)) ｡在陪同參觀的十多天中, 這本書(shū)他一直隨身帶著, 有時(shí)間還在閱讀｡通過(guò)參觀與交流, 筆者帶回了許多這方面的資料｡為了較全面地介紹歐美國(guó)家的制冷技術(shù), 從美國(guó)回來(lái)后, 筆者再次閱讀了《IndustrialRefrigeration Handbook》( 筆者是2008 年第一次讀這本書(shū)的) , 還翻譯了幾十萬(wàn)字的資料,經(jīng)過(guò)十個(gè)月的閱讀和準(zhǔn)備, 終于完成了本書(shū)的編著｡
本書(shū)盡量以他們演繹的方式去介紹這些方面的知識(shí), 并且盡量轉(zhuǎn)換為國(guó)際單位制( SI) ｡本書(shū)還對(duì)制冷循環(huán)系統(tǒng)演化到目前歐美國(guó)家采用的主流制冷系統(tǒng)進(jìn)行了介紹, 并在理論上做了進(jìn)一步的說(shuō)明｡
本書(shū)主要介紹的是以制冷工藝為主的制冷循環(huán), 而制冷設(shè)備的發(fā)展由于產(chǎn)品研究的日新月異, 不同的生產(chǎn)廠家有各種不同的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)品｡筆者也無(wú)法得到他們的核心數(shù)據(jù), 因此在介紹這些產(chǎn)品時(shí), 只能介紹與這些產(chǎn)品連接需要的制冷工藝數(shù)據(jù)以及這些產(chǎn)品原來(lái)設(shè)計(jì)的依據(jù)｡
為了與目前的設(shè)計(jì)計(jì)算接軌, 本書(shū)把這些問(wèn)題作為重點(diǎn)進(jìn)行介紹｡我國(guó)目前的設(shè)計(jì)計(jì)算除了壓縮機(jī)的選擇采用不同的工況有不同的制冷量以外, 其余的選擇如蒸發(fā)器和冷凝器是以面積來(lái)計(jì)算, 管道是以圖表來(lái)計(jì)算｡由于外資的制冷設(shè)備廠家為了使他們的產(chǎn)品更加容易選擇, 他們根據(jù)自己的計(jì)算模式､不同的工況編制成不同的設(shè)備選型軟件｡現(xiàn)在國(guó)內(nèi)的設(shè)計(jì)已經(jīng)幾乎沒(méi)有人再使用原來(lái)的設(shè)計(jì)手冊(cè)計(jì)算模式來(lái)選擇蒸發(fā)器､冷凝器､閥門(mén)與管道, 更多的是采用計(jì)算軟件進(jìn)行選型｡
相反, 由于國(guó)內(nèi)基本限制引進(jìn)壓力容器, 外資目前也只有一家有自己的產(chǎn)品目錄, 而且他們的產(chǎn)品數(shù)據(jù)是保密的, 給出的容器尺寸也只能適用于氨制冷劑｡如果應(yīng)用于氟利昂或者二氧化碳系統(tǒng), 需要修改相關(guān)的接管尺寸, 因此沒(méi)有形成市場(chǎng)｡如果他們把容器選型的數(shù)據(jù)做成產(chǎn)品目錄, 相信在這個(gè)市場(chǎng)氛圍中, 不需要兩個(gè)月, 他們的優(yōu)勢(shì)會(huì)蕩然無(wú)存｡引進(jìn)的蒸發(fā)式冷凝器生產(chǎn)就是一個(gè)例子｡
在制冷劑的數(shù)據(jù)引用部分, 氟利昂R22 制冷劑在我國(guó)已經(jīng)屬于即將淘汰的品種, 但為了引用數(shù)據(jù)的完整性以及作為基礎(chǔ)理論知識(shí)的補(bǔ)充對(duì)其進(jìn)行介紹｡目前允許使用的環(huán)保型氫氟烴制冷劑( 氟利昂) 的許多數(shù)據(jù)仍然是由R22 推導(dǎo)而來(lái)的, 而且它們之間的特性有許多相似之處, 因此氟利昂R22 的數(shù)據(jù)可以作為環(huán)保型氫氟烴制冷劑的參考依據(jù)｡只有具有良好的制冷基礎(chǔ)理論知識(shí), 才能談得上在制冷方面的創(chuàng)新和發(fā)展｡
最近幾年國(guó)內(nèi)的冷庫(kù)制冷系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)問(wèn)題, 甚至出現(xiàn)重大安全事故｡造成這種現(xiàn)象的原因有很多｡氨這種在全球冷庫(kù)制冷系統(tǒng)占有率85%以上的制冷劑, 在我國(guó)新建的冷庫(kù)中居然已經(jīng)日漸式微｡從深層次的方面考慮, 是制冷基礎(chǔ)知識(shí)薄弱以及技術(shù)落后的一種表現(xiàn),與我國(guó)冷庫(kù)的發(fā)展速度形成很大的反差｡
本書(shū)引用了一些國(guó)外最近幾年完工的制冷項(xiàng)目, 在參觀過(guò)程中拍攝了一些圖片､圖樣及技術(shù)資料, 其中包括2012 年在歐洲參觀的GEA 公司的一些設(shè)計(jì)與安裝, 包括當(dāng)時(shí)剛剛完工的肉類(lèi)速凍加工生產(chǎn)線及冷庫(kù); 2014 年在美國(guó)參觀的由Stellar ( 恒星) 公司( 美國(guó)最大的氨制冷工程公司) 為L(zhǎng)ineage 公司( 世界第二大冷鏈物流公司) 設(shè)計(jì)與建造的冷庫(kù)( 2014年完工) ｡雖然這些例子不能全面反映歐美冷庫(kù), 但可以代表這些國(guó)家制冷技術(shù)在冷鏈物流行業(yè)的應(yīng)用主流｡通過(guò)書(shū)中提供的公式與數(shù)據(jù), 利用現(xiàn)有生產(chǎn)廠家的公開(kāi)軟件完全可以把這些設(shè)計(jì)內(nèi)容演繹出來(lái)｡本書(shū)會(huì)分別列舉采用氨制冷劑及R507 的工程實(shí)例的選型計(jì)算, 這些工程已經(jīng)順利投產(chǎn)5~7 年了｡運(yùn)行的結(jié)果證明是節(jié)能和方便使用的｡
本書(shū)主要適合于工程人員在制冷工程設(shè)計(jì)時(shí)作為參考, 并且可以利用書(shū)中的數(shù)據(jù)復(fù)核引進(jìn)制冷項(xiàng)目｡對(duì)目前通常使用的制冷劑的制冷系統(tǒng)( 氨與氟利昂都有它們對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)與公式) 有參考價(jià)值｡由于筆者長(zhǎng)期在基層從事技術(shù)應(yīng)用工作, 因此本書(shū)在制冷的理論方面相對(duì)薄弱, 有些地方可能會(huì)有偏差｡
對(duì)于引進(jìn)國(guó)外的技術(shù), 筆者作為工程公司的技術(shù)負(fù)責(zé)人, 沒(méi)有人在前面引路, 許多問(wèn)題和疑難需要自己與伙伴們一起去探索和承擔(dān)｡筆者也曾經(jīng)失敗過(guò), 走過(guò)一些彎路, 但堅(jiān)持下來(lái), 取得了一個(gè)比一個(gè)更好的工程成果｡
筆者是實(shí)踐者, 從事這個(gè)行業(yè)30 多年, 大部分時(shí)間都是通過(guò)實(shí)踐學(xué)習(xí), 很多新的技術(shù)都是一邊學(xué)習(xí)一邊查找它的理論依據(jù), 因此這些理論可能不是一個(gè)完整的體系｡書(shū)中許多內(nèi)容是通過(guò)翻譯､整理和筆者的理解與推導(dǎo)編寫(xiě)而成的｡
筆者也曾經(jīng)在高校兼任校外的一些工作, 如華南理工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院的碩士生校外導(dǎo)師､順德職業(yè)技術(shù)學(xué)院的兼職教師, 對(duì)目前大學(xué)的專(zhuān)業(yè)教材還是有一些了解的｡發(fā)現(xiàn)我國(guó)工業(yè)制冷技術(shù)的教材與歐美國(guó)家有相當(dāng)?shù)木嚯x｡在歐美國(guó)家, 教材與一線的技術(shù)差距一般在5~10 年, 而國(guó)內(nèi)這方面的教材, 差距會(huì)更大一些｡
筆者沒(méi)有在國(guó)外留學(xué)的經(jīng)歷, 也沒(méi)有當(dāng)過(guò)訪問(wèn)學(xué)者, 更沒(méi)有得過(guò)什么獎(jiǎng)勵(lì)｡幾次出國(guó)參觀學(xué)習(xí)的累積時(shí)間也沒(méi)有超過(guò)一個(gè)月｡好在工業(yè)制冷這門(mén)學(xué)科是一門(mén)實(shí)踐性的學(xué)科, 通過(guò)不斷的學(xué)習(xí)､實(shí)踐, 與國(guó)外同行的交流, 同樣可以達(dá)到很高的技術(shù)境界｡書(shū)中有一些內(nèi)容并不是新的技術(shù), 只是國(guó)內(nèi)在這一方面沒(méi)有報(bào)道, 因此可以作為理論基礎(chǔ)的一個(gè)補(bǔ)充材料, 也讓學(xué)習(xí)這門(mén)學(xué)科的學(xué)生更多地了解歐美國(guó)家這方面的真正水平｡
如果這本書(shū)能夠得到同行的認(rèn)可, 需要感謝許多對(duì)筆者在事業(yè)上有過(guò)很大幫助的人｡首先感謝的是粵聯(lián)公司總經(jīng)理吳少?gòu)?qiáng)先生和把筆者引入粵聯(lián)公司的何剛明先生, 以及這個(gè)公司的股東們｡沒(méi)有他們的全力支持, 筆者不可能走到這一步｡還要感謝筆者的伙伴潘洪準(zhǔn)､林良影､陳炳耀先生在筆者提出新的制冷流程時(shí)對(duì)工程的實(shí)施, 以及在工程調(diào)試中駱錦登先生和他的伙伴的全力配合, 及時(shí)把現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的結(jié)果反饋上來(lái), 并進(jìn)行總結(jié)｡正是他們的幫助,才使本書(shū)介紹的這種制冷技術(shù)在工程上經(jīng)過(guò)七年的磨煉從嘗試走向成熟｡
另外, 筆者更要感謝的是為本書(shū)引路和審核的張建一教授, 他為本書(shū)的寫(xiě)作､文字的處理提出了不少意見(jiàn)和建議｡以及莊友明老師為本書(shū)的書(shū)名提供了重要的思路｡還要感謝第一個(gè)支持筆者做這種嘗試的人———粵泰冷鏈物流有限公司陳拱龍先生, 以及給筆者最大實(shí)踐項(xiàng)目的物流先行者———福建名成水產(chǎn)實(shí)業(yè)有限公司的林香建先生( 參與這家公司的項(xiàng)目達(dá)38萬(wàn)噸冷庫(kù)) , 還有西安聯(lián)盛能源科技有限公司董事長(zhǎng)白建林先生的大力支持｡感謝為本書(shū)提供資料的約克( 中國(guó)) 商貿(mào)有限公司､比澤爾制冷技術(shù)( 中國(guó)) 有限公司､丹佛斯中國(guó)公司､Kelvion 熱交換設(shè)備有限公司､福建雪人股份有限公司､阿法拉伐( 中國(guó)) 公司､伐德魯斯換熱設(shè)備( 張家港) 有限公司､路偉換熱器有限公司､上海漢鐘精機(jī)股份有限公司､銀海潔科技有限公司､優(yōu)泰門(mén)業(yè)有限公司､德默菲換熱器( 平湖) 有限公司｡
本書(shū)的制冷劑熱力性質(zhì)及相關(guān)數(shù)據(jù)､壓焓圖來(lái)自Department of Energy Engineering Energy Systems Group Refrigeration Technical University of Denmark ( 丹麥) 提供的免費(fèi)軟件｡同時(shí)感謝廣東省冷鏈協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng)李健華小姐以及美國(guó)駐廣州總領(lǐng)事館商務(wù)處的大力支持｡分離容器的選型軟件編輯由程傳凱先生完成, 制冷劑數(shù)據(jù)編輯由黃壽德先生協(xié)助完成, 封面由李冬卉小姐設(shè)計(jì)｡當(dāng)然也少不了筆者家人的全力支持｡
由于本人長(zhǎng)期在工程公司基層工作, 因此編寫(xiě)本書(shū)時(shí)在理論方面會(huì)有所欠缺, 希望同行的朋友給予諒解及指正, 謝謝｡
李憲光
2018 年初修訂于珠江畔