一种新型冷库压力平衡窗的制作方法

本发明属于冷库平衡窗
技术领域：
，涉及一种调节冷库内外压力的平衡窗，尤其涉及一种无机械运动部件、不耗电的平衡窗。
背景技术：
：对密闭的冷库库房而言，由理想气体状态方程可知：库内空气从32℃等容降至31℃，压力由101325Pa降至100992Pa，降压幅度332Pa；如进一步降至设计温度-18℃，则降压幅度高达84714Pa。尽管库房不可能完全密闭，不会有如此大的降压幅度，但库房保温围护结构能承受的压差有限，为此需要利用冷库平衡窗来平衡降温、除霜过程中因冷库内、外空气温度波动而导致的库内外压差，避免库房向外鼓胀或向内坍缩，是各类冷库、尤其低温库不可或缺的设备[1-3]。一间大型常规低温库的库体上常需安装多个平衡窗，小库也至少安装一个，尤其在冷库施工水平日益提高的情况下，库房的密闭性较好，平衡窗能否正常运行直接关系到库体和库内工作人员及物品的安全。目前的平衡窗主要由两部分组成：1百叶式转动通风结构，通常设计为双向对流，进出口通道彼此独立，以免换气时造成通道堵塞，失去平衡功能；2、防冻电热丝，目的是避免转动结构被冻结而无法动作。实际运行中，上述结构均有可能出现故障，导致库房在安全运行方面存在隐患。如转动结构被卡死或电源、电热丝失灵时，气流通道有可能因结霜而堵塞，失去平衡功能。这些故障与其它不利运行条件结合，已导致多起冷库围护结构破裂或库房坍塌的严重后果。除安全隐患外，百叶结构直接连通库内外气体，冷量损失较大，且平衡窗无保温隔热措施，依靠电加热防冻，增加冷库的运行能耗。常用电热线规格为：冷冻用每组至少40W，冷藏用每组至少25W，如库房内温度较低或库房容积较大，则需相应增加平衡窗的面积与数量，这将进一步增大能耗。目前，这方面的研究成果集中在机械结构的改进，着眼于改善机械转动结构的性能，尚无不耗电的产品问世，也未见相关科研论文和专利。目前还没有无机械运动部件、不耗电的平衡窗公开发表。技术实现要素：本发明针对现有的冷库平衡窗的现状，提出了一种新型冷库压力平衡窗。通过外框和多块隔板在平衡窗内构造一条或多条空气流道，直接连通库内外空气，达到平衡压力和保温的目的。具体的技术方案在于：一种新型冷库压力平衡窗高度为H，宽度为W，厚度为T；一种新型压力平衡窗包括端盖、纵向隔板、横向隔板、空气通道、硅胶片、排水板。厚度T为与组合冷库聚氨酯隔热夹芯板的厚度相同，尺寸为100mm。厚度T为与组合冷库聚氨酯隔热夹芯板的厚度相同，尺寸为150mm。厚度T为与组合冷库聚氨酯隔热夹芯板的厚度相同，尺寸为200mm。每两块纵向隔板之间交错排列的8-12块横向隔板。纵向隔板与外框之间交错排列的8-12块横向隔板。硅胶片在冷库的内外压差高于50Pa时开启，保持空气流通。排水板与平衡窗底部呈5-15度的夹角，内侧稍高、外侧稍低，便于流出可能形成的冷凝水。空气进出口配有防虫网及冷凝水收集管。本发明所述的一种新型冷库压力平衡窗由于摒弃了传统冷库压力平衡窗的电加热防冻方式，采用空气自身热阻进行保温隔热，产品整体保温性能与冷库库板相同。因其不需电加热，无任何能耗，故而节能效果显著。同时整体结构无机械运动部件，不存在因传动故障而失灵的可能性；采用畅通的气流通道使库内外压力始终处于平衡状态，因而工作运行可靠。附图说明图1是本发明一种新型冷库压力平衡窗的轴侧图；图1中，H、高度；W、宽度；T、厚度；图2是本发明一种新型压力平衡窗的俯视图；图2中，1、端盖；2、纵向隔板；3、横向隔板；4、空气通道；5、硅胶片；6、排水板图3是本发明一种新型压力平衡窗的主视图；图3中，5、硅胶片；图4是本发明一种新型压力平衡窗的左视图；图4中，6、排水板。具体实施方式为使本发明实现的操作流程与创作特征易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。一种新型冷库压力平衡窗高度为H，宽度为W，厚度为T；一种新型压力平衡窗包括端盖1、纵向隔板2、横向隔板3、空气通道4、硅胶片5、排水板6。厚度T为与组合冷库聚氨酯隔热夹芯板的厚度相同，尺寸为100mm。厚度T为与组合冷库聚氨酯隔热夹芯板的厚度相同，尺寸为150mm。厚度T为与组合冷库聚氨酯隔热夹芯板的厚度相同，尺寸为200mm。每两块纵向隔板之间交错排列的8-12块横向隔板。纵向隔板与外框之间交错排列的8-12块横向隔板。硅胶片在冷库的内外压差高于50Pa时开启，保持空气流通。排水板与平衡窗底部呈5-15度的夹角，内侧稍高、外侧稍低，便于流出可能形成的冷凝水。空气进出口配有防虫网及冷凝水收集管。一、平衡窗的空气流动阻力要求和保温要求1.1空气流动阻力要求冷库设计规范未规定冷库围护结构可以承受的内外压差，故参考了国内外多个气调库标准的气密性检测方法，各标准在检测气密性时施加在气调库内的正压各不相同，为100Pa～300Pa[8]。为提高设计结果可靠性，将库房围护结构能够承受的压差规定为100Pa，利用平衡窗使库内外压差不高于100Pa。该压差是库内外空气流通的动力，因此，平衡窗的结构应确保其空气流动阻力不高于100Pa。1.2保温要求为满足保温性能要求，平衡窗的整体传热系数K至少应与冷库库房的传热系数相当。参照《JB/T9061-1999组合冷库》之规定:冷冻冷藏低温库的传热系数K≤0.26W/(m2.K)[1]。平衡窗的结构应确保其整体传热系数满足这一要求。二、平衡窗的结构2.1结构概述平衡窗的横截面通常为正方形或长方形，截面尺寸取决于空气流量和设计使用温度；厚度T宜设计为与组合冷库聚氨酯隔热夹芯板的厚度相同，常见尺寸有100mm、150mm、200mm等。平衡窗由如下部件构成：1、外框；2、内部的一块或多块纵向隔板；3、每两块纵向隔板（或纵向隔板与外框）之间交错排列的多块横向隔板。这些部件在平衡窗内形成彼此独立的若干条连续S形空气流道。为便于流出可能形成的冷凝水，流道底面均有微小的倾斜度，内侧稍高、外侧稍低。空气进出口配有防虫网及冷凝水收集管。附图为具有两条独立流道的平衡窗示意图。2.2空气流动阻力要确定平衡窗空气流道内的流动阻力，需要知道其中的空气流速，为此又应先确定空气流通所需要的时间和空气流通的体积。为确保设计结果可靠，应选取空气流通量大且时间要求快的场合，为此参考了《JB/T9061-1999组合冷库》对空库降温时间（空冷库从环境温度降至设计温度所需的时间）的规定。实际运行时冷库非空库，且降温幅度远小于上述过程，所以该过程为不利工况，能保证设计结果的可靠性。空气流通体积与库内、外空气的初、终状态及库房容积有关，可通过计算得出，简化起见做如下假定：1、空气为理想气体；2、库体为刚性密闭结构，空气仅在平衡窗处流通；3、外界环境空气状态不变：大气压力为B，温度为T1；4、库内空气初始温度和压力与环境状态一致；5、忽略空气密度随压力和温度的变化。则，温度变化过程结束、且库内外压力再次平衡时，库内空气体积仍为V，压力恢复初始状态B，温度变为T2，质量变为（m+△m），则空气初、终状态满足（1）、（2）：(1)(2)联立（1）、（2）得△m为：(3)根据假定条件5，得流通空气的体积△V:(4)进而可得流道内的空气流速v：（5）应通过适当的结构保证流道内空气处于层流状态，故沿程阻力导致的空气压降可按公式（6）计算[9]：（6）局部阻力主要来自空气流道中的弯头，包括：1、空气进、出口处的两个90°弯头，每个弯头的局部阻力系数取1.15；2、平衡窗隔板总数（包括内外侧端盖）为n时，内部的（n-2）个180°弯头，每个弯头的局部阻力系数取4.5[9]。由局部阻力导致的压力降按（7）计算：（7）（6）、（7）相加得平衡窗内的空气压降：（8）以上公式中，B—环境大气压力，Pa；V—库房容积，m3；△V—空气流通体积，m3；△m—空气流通质量，kg；m—库内原有空气质量，kg；T1、T2—环境空气温度（库内空气初始温度）、库内空气终了温度，K；R—气体常数，287J/(kg·K）；v—空气流速，m/s；s—空气流道截面积，m2；d—空气流道当量直径，m；t—空气流通时间，h；△p—空气压降，Pa；l—空气流道长度，m；ρ—空气密度，简化起见取1.2kg/m3；Re—雷诺数；ξ1，ξ2—90°和180°弯头的局部阻力系数；n—平衡窗的隔板总数（含内外端盖）。2.3平衡窗的整体传热系数空气在平衡窗中流通时，即平衡窗处于工作状态时，空气在流道中的对流换热比非工作状态强，导致整体保温能力低于非工作状态，因此可只计算工作状态下的整体传热系数。以低温库用平衡窗为例，各部分对流换热系数的确定方法为：内侧端盖和库内空气之间的对流换热系数αi参照《GB50072-2010冷库设计规范》设有鼓风冻结装置的冻结物冷藏间，取12W/(m2.K)；外侧端盖和库外环境空气之间的对流换热系数αo参照无防风设施屋面、外墙的外表面，取23W/(m2.K)；内部隔板两侧的对流换热系数αm参照无鼓风装置的冷间，取8W/(m2.K)[3]。隔板材料是热导率λ为0.29W/(m.K)、厚度σ为1mm的聚四氟乙烯塑料板材，则将平衡窗作为一个整体看待，其传热系数K为：（9）另外，平衡窗在非工作状态下，虽然库内外空气的总压力平衡，但水蒸气分压不同，环境空气中的水蒸气将经由空气流道进入库内，会在平衡窗内某处温度低于露点温度。但水蒸气凝结所需冷量远大于导热传递的冷量，因此绝大部分水蒸气无法凝结，而是会逐渐渗入库内，少量凝露可沿倾斜的底面流向室外。三、设计实例根据上述原则设计了冷库平衡窗，设计所需参数见表1。表1平衡窗设计参数表参数单位数量库房容积Vm31000环境空气温度（库内空气初始温度）T1、℃32库内空气终了温度T2℃-18空气流通时间th4.5平衡窗宽度Wmm200平衡窗高度Hmm250平衡窗厚度Tmm150隔板厚度σmm1隔板数量（含两侧端盖）/17流道数量/490°弯头局部阻力系数/1.15180°弯头局部阻力系数/4.5内侧端盖和库内空气对流换热系数αiW/(m2.K)23外侧端盖和库外环境对流换热系数αoW/(m2.K)12内部隔板两侧对流换热系数αmW/(m2.K)8隔板材料的导热系数λW/(m.K)0.29按照上述公式得压力降为94Pa，整体传热系数为0.24W/(m2.K)，均能满足设计要求。本发明所述的一种新型冷库压力平衡窗由于摒弃了传统冷库压力平衡窗的电加热防冻方式，采用空气自身热阻进行保温隔热，产品整体保温性能与冷库库板相同。因其不需电加热，无任何能耗，故而节能效果显著。同时整体结构无机械运动部件，不存在因传动故障而失灵的可能性；采用畅通的气流通道使库内外压力始终处于平衡状态，因而工作运行可靠。当前第1页1 2 3