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杏彩体育合法吗:冷库设计及实例pdf

冷库设计及实例pdf

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  冷库设计及实例 目录 2 ·一、 冷库分类 3 ·规模分: 大型冷库 20000m3 中型冷库 5000~20000m3 小型冷库 5000m3 ·库温分: 冷却库(高温库) 0℃左右 冻结库(低温冷库) -20~-30℃ 冷藏库 果蔬 4~2 ℃ 鱼、肉 -18~-25℃ ·结构形式分:土建库、装配式冷库、覆土式冷库、气调 式冷库。 ·按使用性质分:生产型冷库、分配型冷库-调节淡旺季、 零售型冷库、中转型冷库、综合型冷库 制冷技术 1. 单级蒸汽压缩式制冷 制冷剂在一次循环中只经过一次压缩。最低蒸发温度可达-30~-40℃。 制冷剂在封闭的制冷系统中,以流体状态循环,通过相变,连续不断地 从蒸发器中吸取热量和在冷凝器中放出热量,以此来实现制冷。 蒸发器一热交换装置-液态制冷剂气化吸热,被冷却对象降温; 制冷压缩机一抽吸蒸发器中的制冷剂蒸汽;将低温低压制冷剂蒸汽压缩 至高温度高压力,以便能用常温的空气或水作冷却介质进行冷凝。 冷凝器一也是热交换设备。将高温度高压力蒸汽,冷凝为高压常温。 节流装置-冷凝器冷凝得到的高压常温制冷剂不能直接送入低温低压的 蒸发器,利用饱和压力与饱和温度对应远离,降低压力,从而降冷 剂液体温度。 2.单级制冷局限 为满足生产的基本工艺,需要得到较低的蒸发温度 制冷技术-制冷工作过程 蒸发器内制冷剂在一定的蒸发温度下 冷凝器 气化,从被冷却对象中吸取热量Q0, 2 冷却水 实现制冷。气化后的低温低压的制冷 剂蒸汽被压缩机及时抽出,并压缩至 制冷剂 Qo Qk 3 冷凝压力,送入冷凝器,压缩过程中 4 压缩机消耗功率P0。高温度高压力制冷剂 膨胀阀 蒸汽在冷凝器内把热量QK传递给环境 冷却介质,首先被冷却,然后被冷凝 为高压常温的制冷剂液体。该液体通 蒸发器 压缩机 电动机 过节流降压装置,降压降温为湿蒸气 图1-5蒸气压缩式制冷装置 进入蒸发器,准备再次吸热汽化,从 而完成一个单级蒸汽压缩式制冷循环。 制冷技术-热力学第一公式 理论制冷循环包括性能指标: ·单位制冷量qo ·单位理论功wo ·单位冷凝器负荷qk 热力学第一定律公式: Q+P=9m(hout-hin) · Q-单位时间内外界加给系统的热量,kW · P-单位时间内外界加给系统的功率,kW · 9m-质量流量,单位时间内循环的制冷剂质量,kg/s 临界点c lgp PIp等压线 等温线 h;=h? h?h? h 图1-6压-焓图(p-h图)图1-7理论制冷循环在lgp-h图上的表示 制冷技术-单级蒸汽压缩的局限 蒸发温度由t?降至t时: lgp 2 2 1.压缩机排气温度由2增至2 .过高的排气 3 温度会使润滑油碳化,而且会降低黏度, 这一些因素均可能会影响压缩机的寿命和正常 运行。 。 1 2.压力比增大。压缩机的排气压力与吸气 4 压力之比,成为压缩机的压力比(pk/po)。 t。 当蒸发温度下降时,压力比增大。压力比 4 是压缩机的重要运行参数,当压力比增大 17 时,压缩机的容积效率下降,实际吸入气 量减少(即制冷剂的循环质量减少),制 冷量下降。 9。 h 3.节流损失增加。制冷剂单位质量压缩功 增大,进入蒸发器的制冷剂蒸汽,干度增 9。 W。 加,意味着进入蒸发器中的制冷量和制冷 系数均相应下降。 图1-12蒸发气温变化对制冷循环的影响 因此,当蒸发温度不高于-30℃时,采用 双级制冷循环能使上述不利影响得到一定的改善。 制冷技术-二级蒸汽压缩制冷循环 ·一级节流中间完全冷却的双级压缩制冷循环 氨制冷。蒸发器出来低温低压 高压级 低压级 制冷剂蒸汽再低压级压缩机中 压缩机 压缩机 5/ 4 由蒸发压力p0压缩至中间压力 2 pm,低压级压缩机排出的过热 蒸发器 6 3 一 蒸汽再中间冷却器中与中间压 8. 8 力下的该制冷剂饱和液体混合, 冷凝器 7 阀2 h 被冷却成中间压力pm 中间冷却器 (b) ·一级节流中间不完全冷却的双级压缩制冷循环 氟利昂制冷。地压力压缩机的排气 低压级 不是立即进入中间冷却器中冷却, 而是与中间冷却器出来的中温制冷 剂蒸汽在管道中相互混合被冷却, 然后进入高压级压缩机压缩 中间冷却器 制冷技术-复叠式压缩式制冷 10 · 由两个(或三个)部分所组成:一部分为高温部分;另一部分为低温部分。每 个部分都是完整的单级或双级压缩系统。高温部分系统中制冷剂的蒸发用于 冷凝低温部分的排气;低温部分系统中的制冷剂用作蒸发器的吸热制冷。高 温部分用中温制冷剂,低温部分用低温制冷剂。两个部分用蒸发冷凝器联系 起来,它即作高温部分的蒸发器,又作低温部分的冷凝器。 ·高温部分常用R22,低温部分目前多用CO?,蒸发温度可达-90℃~-80℃。 制冷技术-复叠式压缩式制冷 11 特点 · 停止后,低温部分制冷剂会全部气化成过热蒸 R22 R22 R22压缩机 气,压力会超出允许最高工作所承受的压力;环境和温度 冷凝器 R22 高温部分 a 回热器 40℃时,低温部分允许的最高绝对压力位 5 节流阀 6 1.079MPa。 45 R22 · 为防止压力过高大型复叠式制冷装置,常采用 蒸发冷凝器;2 R13 R13 定期使高温部分运行或将低温制冷剂抽出,装 入高压储液器的办法。 R13 R13压缩机 低温部分 回热器 膨胀容器 · 中小型复叠式制冷装置,通常在低温部分的系 5 1 统中连接一个膨胀容器,停机后,低温部分的 节流阀 6 QR13蒸发器 制冷剂蒸汽可进入膨胀容器,以免系统压力过 图1-17复叠式制冷循环工作原理 高。 制冷技术-复叠式压缩式制冷 12 特点 · 启动时,高温部分先启动。当高温部分的蒸发温度降到足以保证低温部分的 冷凝压力不超过1.57MPa,才可以启动低温部分。(如果想使高、低温级同 时启动,则膨胀容器不仅与吸气管相连,还要与排气管相连,并在连接管上 加装一个压力控制阀。一旦低温级压缩机的排气压力过高时,压力控制阀便 自动打开,使部分气体排入到膨胀容器中,压力降低。这种启动方式常被小 型复叠式制冷机组所采用,高、低温级的压缩机用同一台电动机带动。) ·复叠式输气系数和效率都有所提高,且系统内保持正压,运行稳定性高。缺 点是冷凝蒸发器、膨胀容器等设备及多元制冷剂使系统复杂性提高。同时, 由于蒸发冷凝器有传热温差存在,当传热温差过大时,会使复叠式制冷机消 耗的功比多级压缩单一制冷剂的系统要大 制冷工艺-食品变质因素 13 · 食品变质的根本原因 1、微生物:微生物分泌各种酶类物质,使食品中的高分子物质分解为低分子物质 (转变为维持其生长和繁殖所需的营养),以此来降低食品的质量,使其发生编制和腐 烂。微生物的作用,是食品变质的根本原因。0℃(低温)左右即可阻止微生物繁殖。 嗜冷微生物,如霉菌或酵母菌,-8℃仍能看到孢子出芽。 2、酶:食物本身含有酶。酶在适宜条件下,会促使食物中的蛋白质、脂肪和碳水化 合物等营养成分分解。肉类,蛋白酶作用下,蛋白质发生水解而自溶,导致质量下降。 果蔬,氧化酶催化,促进了呼吸作用,发黄、枯萎;呼吸作用加强,温度上升,加速 食品腐烂。霉菌、酵母、细菌等微生物也是其分泌的酶引起食品破坏。 酶30~35℃活性最强。低温时活性小,每升高10℃,可使反应速率增加2~3倍。 非酶引起变质:油脂氧化、维生素C氧化、天然色素氧化等 制冷工艺-食品冷加工机理 14 ·植物性食品:活体,对外界微生物侵入有抵抗能力;要进行呼吸;不能再从 母株上获取水分和营养。--对策,维持活体状态,减弱呼吸作用。方法,低 温,接近冰点,但又不使植物冻死的温度。同时调节空气中的成分。 · 动物性食品:细胞死亡,无法抵抗微生物作用。--对策,冻结点以下低温保 存。 制冷工艺-食品冷加工中的变化 15 · 冷却(冷藏)过程:冷却,降温到指定温度,不低于冻结点,针对植物性食品; 动物性食品,冷却过程抑制微生物活动。促使肉成熟-柔软、芳香、易消化, 但只能短期储藏。 1、水分蒸发--导致失去新鲜饱满外观,干耗、收缩、硬化肉色变化等-对策:控 制湿度、温度、风速,表面积大小、表面形状、脂肪含量等; 2、生理成熟—果蔬体内成分、颜色、硬度变化;畜肉缓慢成熟-肉质软化,但过 了就肉质品质下降。 3、低温病害— 4、串味(移臭)--食品之间;冷藏库自有臭味,移给食品; 5、其他—脂质裂化、淀粉老化、寒冷收缩、微生物增殖等 制冷工艺-食品冷加工中的变化 ·冻结过程中的变化:降温到冰点以下,微生物没有办法进行生命活动,生物化学反 应速度减慢,达到食品能在低温下长期储藏的目的。 1、体积膨胀—膨胀约8.7??冻结从外向内,内部冻结膨胀时,受外部阻碍,外层 破裂。肉类:冻结速度过快的液氯冻结,产生龟裂,内脏酶类挤出、红细胞崩裂、 脂肪向表层移动等,血球膜的破坏,血红蛋白流出,加速了变色。 2、干耗—设计不好的装置,5?设计优良的装置,0.5?但冻结费用 通常只有食品价值的1?因此干耗的影响巨大。因素:相对湿度、风速和食 品表面积等。对策:控制温度、风速,采用不透气外包装再冻结。 3、生物和微生物的变化一生物(寄生虫、昆虫等),冻结会死亡。猪囊虫-18℃死 亡;大马哈鱼中的列头条虫幼虫-15℃下5天死亡。冻结对肉类所带寄生虫有杀灭作 用。 微生物包含,细菌、霉菌、酵母三种。细菌对人体危害最大,冻结可以杀灭。 4、其他一比热容、热导率等。 制冷工艺-食品冷加工中的变化 · 食品冻藏过程 1、干耗-冰结晶升华。冻结食品表面的温度、室内空气温度和空气冷却器蒸发管表面 温度三者之间的温差,形成蒸汽压差。食品表面冰结晶升华到空气,上升,蒸发管表 面水蒸汽结霜。冷却减湿的空气下沉,周而复始。 围护隔热不好时,加剧干耗。表层冰晶升华-深部冰晶升华,导致食品脱水,细微空 穴大幅度提升食品与空气的接触面积。脂肪氧化酸败,表面褐变,外观损坏,味道及质 地营养价值变差—成为“冻结烧”。 2、冰结晶的长大。-18℃时,食品中90??上的水冻结。冰晶不稳、大小不一。温度 变化,微细冰晶减少、消失,大冰晶逐渐生长。 这会导致细胞受到机械损伤,蛋白质发生变性,解冻汁液流失量增加,食品口感、风 味变差,营养价值下降。 3、化学变化。蛋白质变性、脂类水解和氧化、色泽的变化等 制冷工艺-食品冷加工中的变化 18 ·食品升温和解冻过程 1、食品升温过程:空气露点温度高过食品表面温度,会凝结成水珠,受潮(出 汗),为微生物生长创造了有利条件。增加了食品被微生物污染的可能,品质变 坏。因此,冷却物出库时,必须经过升温-逐渐将食品温度提高到接近周围空气 的温度。(不是终极出库,就需要全程无断链,防止升温和温度波动过大) 2、食品解冻。冻结的逆过程,希望获得最大程度的可逆性。完全恢复到冻结前 的状态是不可能的-冰晶对纤维细胞的损伤,导致保水能力减弱,蛋白质物理性 质变化,汁液流失。微生物和酶活动能力趋于活化,食品的芳香成分挥发及加速 食品的腐败。 适当的解冻方法-解冻时间尽可能短,解冻终温尽可能低,解冻品表面和中心部 分的温差尽可能小,汁液流失尽可能小,并有较好的卫生条件。 制冷工艺-冷库制冷工艺设计原则 19 ·1)满足食品冷加工要求,降低食品的干耗,保证食品质量; · 2)采用先进的制冷方法和制冷系统。制冷简化,便于施工和操作,又要完善,使 其调整灵活、便于检修、运行安全可靠。避免制冷剂泄露、压缩机湿冲程和失油。 · 避免制冷管道系统和设备过大的压力损失,保证各个蒸发器得到合理、充分的供 液。 · 尽可能系统自动化,采用合理的工艺流程,减轻工人的劳动强度,避免或减少低 温环境下的操作时间; · 3)冷库建设造价,运行管理费用兼筹。又要考虑技术经济发展趋势。制冷装置运 转的经济指标是:机器、设备的投资,年度工作时数、机器设备折旧年限,电力 消耗及食品干好率等指标。 · 4)充分利用制冷系统的各种能源,降低能耗,减少制冷成本。 1.5冷库布置-布置要求 20 ·1.符合制冷工艺的要求和产品出、入库方便,特别是冷却间、冻结间布置一 定要服从生产流程,尽量给生产操作流水作业创造方便条件。异味、残次品, 可考虑设置专门库房分开布置。 · 2.当有冷却物冷藏间和冻结物冷藏间时,要明确划分冷热区,即高温库区与 低温库区;常温穿堂、中温穿堂与低温穿堂,方便制冷系统管道布置,减少 耗冷量和隔热工程量,且能避免热货进库出现起雾。 · 3.尽量扩大使用面积,简化结构; · 4.分发间、穿堂、电梯等布置,门大小、位置、数量和月台的连接,满足食 品进出库需要和便利。 · 5.考虑民族习惯,清线 ·合适的人工堆垛高度为3~3.5m,最高可达4m。堆垛机自身长4m,前后各 需要3m。堆垛机距离地面一般要在700mm以上。 ·货运电梯载货量一般为3T,根据每小时最大货物吞吐量,决定电梯数量。 7.5T/h · 【名词】 ·托盘位- SKU=Stock Keeping Unit(库存量单位) · 零担运输--Less-than-Truck-Load 和整车的划分,基本上是以能否装满一车做为区别。 Chpt 2冷库隔热与防潮 22 · 隔热设计是冷库的生命。冷库围护结构保温层的传热量占冷库总热负荷的 20?5所以,减少围护结构的热负荷可以达到节能的目的。--降低围 护结构单位热流量,一、选择热导率小的保温材料;二、增加保温层的厚度。 · 聚氨酯泡沫 · 聚苯乙烯泡沫(EPS) · 挤塑聚苯乙烯泡沫(XPS) 聚氨酯泡沫塑料更适合于做冷库的墙、顶保温热材料,保温性能及耐久性优于其 他材料;挤塑聚苯乙烯泡沫塑料做冷库地面保温较理想,保温性和抗压性能更优。 围护结构特性系数 23 · 热扩散系数 λ α= (m/S) cp α-热扩散系数,m/S λ-材料的热导率,(W/m.℃) c-材料的比热容,J/(kg.℃) p-材料密度,kg/m3 热扩散系数是不稳定传热时材料热工特性指标。α值越大,表明材料的气温变化速度 越快,热稳定性越差。故,围护结构的构造材料宜选用入和α都小的材料。 [网络释义:热导率,又称“导热系数”。是物质导热能力的量度。符号为λ或K。 时,单位时间内通过单位水平截面积所传递的热量。 其具体定义为:在物体内部垂线平方米的平 行平面,若两个平面的温度相差1K则在1秒内从一个平面传导至另一个平面的 热量就规定为该物质的热导率,其单位为(W/m·K)。] 围护结构特性系数 24 · 蓄热系数 在建筑物中,许多热现象都带有一定的周期波动性。当围护结构一侧受到周期波 动热作用时,表面所接收或放出的热量将按同一周期波动,随之引起围护结构外 表面温度,以致内部和表面温度的波动,其被动的程度随着向围护结构内部的深 入而逐渐减弱。围护结构表层温度波动的剧烈程度以及温度波在围护结构内部的 衰减程度,与构造材料的蓄热系数S有关。当采用24小时为一个波动周期时,材 料的蓄热系数为 λ Sz?=0.51√λcp=0.51 va 围护结构特性系数 25 · 热惰性 热惰性是指围护结构对外界温度被动作用的抵抗能力,在同样的室外波动热作 用下,围护结构热惰性越大,其内表面温度的波动越小。围护结构的热惰性是材 料的热阻R与蓄热系数S的乘积,用D来表示。它是无量纲的。 单层 D=RS 多层 D=ZR?S; D≥6 重型结构一土建库 6D≥4 中型结构 D4 轻型结构--装配式冷库为轻型 围护结构特性系数 26 ·围护结构传热量 F△t F(tw-tn)F(tw-tn) =kF△t = = ·φ=1 d1 Rw+ZRi+Rn +2+ Ro awλi an φ-围护结构传热量,W F-围护结构传热面积,m3 aw-围护结构外侧传热系数,W/(m.℃) λ-各层建筑材料的热导率,W/(m.℃) △t-围护结构外侧与内侧计算温度差,℃ Ro-总热阻,m2.℃/W △t=k△t ·其中,q= --围护结构热流量 Ro (W/m2) 围护结构特性系数 △t=k△t q= Ro q-围护结构热流量,W/m2 · 围护结构K值是冷库建筑的重要技术经济指标之一。确定K值应根据围护结构 隔热层费用和制冷设备费用和库内外温差等因素做综合分析,选择出一 个最经济合理的K值。 · 精确计算这个K值工作很复杂、费时。简便方法就是规定出单位表面积热流量 控制指标来确定K值。 ·过去国外一般q(=k△t)定在11.6W/m左右,如今,为了节能,取值趋小。 (值越小,保温隔热能力越好,造价越高)。室内外温差越大,相应的传热 系数越小,室内外温差每差7摄氏度,K值可递增或递减0.058W/(m2.℃)。 拟合出公式: · K=0.638-0.00816 △t 围护结构特性系数 28 由K=1/Ro,K已知,总热阻R,便已知。总热阻为围护结构各层的热阻与围护结构 内外侧表面传热热阻的总和。 Ro=Rw+ZRi+Rn 隔热层热阻为,总热阻(查表确定)减去除隔热层以外的其他各层的热阻: 1 d+1) R= Ro-( +2 aw λ αn 围护结构特性系数 29 · 隔热层厚度: d=Rλb λ--正常条件下测定的热导率,W/(m.℃) 1.2加气混凝土1.3) · 围护结构最小热阻 为防止围护结构外表面结露,总热阻大于或等于最小热阻Rmin b(tw-tn) Rmin= Rw tw-ti t@1—高温侧空气露点温度(查表) Rw--围护结构高温侧表面的放热热阻(查表),m2.℃/W 冷库防潮设计 30 · 空气相对湿度 空气是由干空气与水蒸汽的混合物。大气压力是干空气分压力和水蒸汽分压力 (p)之和。 φ=? X100% E E-水蒸汽饱和压力; · 空气中水蒸汽分压力随气温升高而增大,因此冷库围护两侧存在水蒸汽分压 力差。此时,水蒸汽将从高压侧向低压侧渗透。对冷库而言,是水蒸汽想冷 库内渗透。当水蒸汽通过围护结构,遇到结构内部温度达到或低于露点的某 个冷区时,水蒸汽就在该处凝结或结冰。 冷库防潮设计 31 · 防潮材料主要有: 1、沥青、油毡;地坪防潮60号石油沥青,外墙及屋面选择10~30号石油沥青。 油毡选择359~500g的石油沥青油毡; 2、塑料薄膜防潮隔汽材料:聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)。聚乙烯薄膜性 能取决于树脂密度、熔体流动速率和成型方法。冷库用一定要有高的拉伸强度、 抗撕裂强度、冲击强度和优良的气密性。聚乙烯(PE)薄膜一般食用聚氯乙烯黏 合剂黏合。聚氯乙烯(PVC)薄膜是一种光泽、透明度、防异味穿透气密性优良 的防潮隔汽材料,通常用0.2mm厚度。(PVC有毒) 冷库防潮设计--防潮层计算 32 · 蒸汽渗透量计算 1 G=(Psw-Psn) Ho G—水蒸汽渗透量,g/(m2.h) Ho=ZH?--围护结构的总蒸汽渗透阻(m.h.Pa/g) Psw、P一高、低温侧空气水蒸汽分压力,Pa 冷库防潮设计--防潮层计算 33 ·围护结构表面积内部水蒸汽分压力计算 Psw-Psn Psx=Psw-(Hw+Zx-1H) Ho 计算出围护结构各层表面分压力之后,再根据φ=pX100??算各层表面相对湿 E 度。若湿度大于或等于100,说明内部会出现凝结现象。反之则不会。 · 隔汽层设置标准 ·冷库围护结构隔热层高温侧各层材料(隔热层以外)的蒸汽渗透阻之和 Hw≥Hmin=1.6(Pw-Psn) ·注意:凡符合上式,且隔汽层布置在隔热结构的高温侧,即使围护结构内部 出现凝结区,也属于符合标准要求! 冷库防潮设计--防潮层设置 ·围护厚度薄了,加大制冷量能弥补。防潮层设计、施工不良,没有办法弥补,且, 外界空气中的水蒸汽会源源不断侵入,产生后果: 1、隔热材料的霉烂和崩解; 2、建筑材料的锈蚀和腐朽; 3、冷间和蒸发器表面结霜增多,增加融霜次数,影响库温稳定和储藏商品的质 量; 4、冷间温度上升加快,增加电耗和制冷成本; 5、最终,围护结构的破坏,甚至整个冷库建筑报废。 ·设置原则: 1、南方地区,冷库应在外墙高温侧布置; 2、冷热面有几率发生变化时,两侧均设置; 3、低温侧比较潮湿的地方,两侧都要设置; 4、地坪隔热层的上下、四周均应设置防潮层。并且外墙的隔汽层应与地坪的上 下隔汽层搭接。 5、内隔墙隔热层底部应设置防潮层。 土建库维护结构一地坪 35 ·危害:当0℃等温线越过隔热层侵入地基后,会引起土壤中水分冻结。 ·措施: 1)地下室设高温库防冻-大中型、地下水位较低区域; 2)地坪架空 3)通风防冻一自然通风或机械通风;管径150~300mm,管中距 外地坪,管口封以铅丝网。 4)热油管防冻-进油温度14℃,回油温度5℃(油温高于10℃,不需加热可继续 循环),油温过高,易使钢管锈蚀。 5)电加热-耗电量大。仅用于局部或小型冷库。 Chp3-冷库制冷系统的设计 36 ·蒸汽压缩式制冷系统,由制冷压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器及分离、存 储、安全防护作用的辅助设备组成,并通过管道将制冷机器和设备及相关元 件相互连接起来,组成一个封闭的制冷回路,即制冷系统。 · 广义:制冷系统包括制冷剂循环系统、冷却水系统和润滑油系统,间接冷却 的场合和包括载冷剂循环系统(氨、二氧化碳复叠制冷,即是) Chp3-冷库制冷系统的设计-制冷剂选择 · 1、氨-R717, 优点:正常蒸发温度低,冷凝压力和蒸发压力适中,单位容积制冷量大,热导率 和汽化热大,节流损失小,能溶解于谁,泄漏时易被发现,价格低适合于陆地 上各类冷库制冷装置使用。首选。 缺点:有毒性,有刺激性气味,在有水分存在情况下,对铜及铜合金(磷青铜除 外)有腐蚀,与空气混合达到一定的比例后,有燃烧和爆炸的危险,在高温下会 分解。因此,氨制冷装置要保证密封性好。 · 2、氟利昂-R** 优点:无毒、无味,在制冷技术的温度范围内不燃、不爆,热稳定好。分子量大, 凝固温度低,对金属的湿润性好。 代品稳定有待检验。价格昂贵。 Chp3-冷库制冷系统的设计-压缩级数和制冷 机组型式 · 1、确定压缩级数 压缩级数根据冷凝压力和蒸发压力的比值确定。氨活塞式,比值≤8;氟利昂制 冷≤10是,采用单级压缩。 双级压缩,氨系统采用中间完全冷却方式;氟利昂,中间不完全冷却方式。 · 2、确定制冷机组型式 将制冷系统中的部分设备或全部设备组装成一个整体。 结构紧密相连,使用灵活,管理方便,占地面积小,安装简易便捷。 压缩机组:由压缩机、电动机、控制台等组成,根据压缩机类型分为活塞式、 螺杆式、离心式压缩机组。 活塞式压缩机:零件多、易损件多,管理维修挺麻烦; 螺杆式压缩机:容积回转式,运动没有往复惯性力,无进、排气阀,容积效 率高,能量可以无级调节,使用温度范围大。大范围的应用。 离心式压缩机:重量轻,结构紧凑可实现自动控制,无油压缩。精度高,难 维护,单机制冷量大。使用制冷量在630~1160kW的大型制冷系统,用在空调。 压缩-冷凝机组由压缩机、油分离器、冷凝器等组成。适用于小型冷库制冷 系统 Chp3-冷库制冷系统的设计-冷凝器选择 ·1、水冷式冷却水可一次使用,可循环。循环水是,必须配有冷却塔。 立式壳管式冷凝器室外,利用冷凝器的循环水池作为基础。安装的地方较 高,有利于氨液顺利流回高压储液器。冷却水所需压头低,水泵耗能少。传 热管是直管,清洗水垢较为方便,水质要求不高。冷却水温升小(2~4℃), 因而冷却水循环量大。适于水源充足,水质差地区大中型氨制冷系统; 卧式壳管式 室内。与储液器叠起来。用水量小。空间占用小。运行可靠。 泄露不易被发现,对水质要求高。水源丰富,水质好地区,操作狭窄场所 (如船舶) · 2、空气冷却式 冷凝压力和温度收到环境和温度影响大。用于水源匮乏地区,中小型氟利昂制冷 系统。 · 3、水和空气联合冷却式 主要利用冷却水的汽化潜热来吸收制冷剂的热量,因而冷却效果好,用水量远 少于水冷却时冷凝器,适用于缺水、干燥地区。蒸发式冷凝器应用最广。 Chp3-冷库制冷系统的设计-供液方式 · 制冷剂液体经节流后,供给各蒸发器的方式,直接膨胀、重力和液泵供液三 种方式。 · 1、直接膨胀利用冷凝压力和蒸发压力之间的压力差,将液态制冷剂经节流 阀膨胀后,直接供给给蒸发器。--适用单一节流、单一蒸发回路,负荷稳定 的小型氟利昂制冷系统 系统简单,操作便捷,工程费用低,可靠性差; 多冷间,使用情况不均衡是,不易调节控制,会导致供液不均; 缺少气液分离器,回气中夹带的液滴得不到分离,压缩机易出现液击现象; 节流后由闪发气体,占用蒸发器内部空间,降低蒸发器的传热系数。 · 2、液泵供液多用于氨制冷系统。 · 制冷剂进出冷却设备的流向不同,分为: 下进上出--供液均匀可靠,适用性很强,应用最为广泛,普遍采用; 上进下出—适用对温度控制灵敏的错层冷库,以高温库为主。 Chp3-冷库制冷系统的设计-供液方式 上进下出一氨泵将制冷剂送至冷却排管最高层,或未蒸发的液体自上而下回流至低压循环 罐。 1)冷却设备中充氨量少,静液柱小,蒸发温度与冷却设备介质之间的传热温差可相应提高; 2)氨泵停止工作后,冷却设备内的存液和积液可自行排出,有利于融霜和利用自控元件实现 库温自动控制。冷却设备排空存液后,库温随即停止下降,有利于将温度控制在一个规定的限 度内; 3)多组冷却设备,有供液不易均匀的弊病,且冷却排管内表面润湿性差,对传热系数有影响; 4)所有冷却设备一定得安装在低压循环罐之上,且所需低压循环罐的容积一定要能容纳所有回 液。设备费用大。 下进上出一氨泵将制冷剂从冷却排管底层送入,并在管组内强迫流动,回气与余液由管组 顶部经回气总管返回低压循环罐。 1)冷却设备供液均匀,传热效果好; 2)冷却设备与低压循环罐间的安装的地方不受限制; 3)冷却设备内存氨量多、静压大、对蒸发温度有影响,积油不易排出; 4)停止供液后,冷却设备内存氨,机器不停,可继续降温,低温库相对有利,高温库有冻坏 存储品的危险。 Chp3-冷库制冷系统的设计-供液方式 3、重力供液 · 蒸发器与节流阀之间增设气液分离器, 使其中的液面高于冷却设备的工作液 面,借助液柱的静压力克服流动阻力, 使液态制冷剂流入冷却设备。 · 气液分离,节流后的无效蒸汽分离, 8 有利于提高冷却设备的传热系数; ·进入液体调解站的不是气液混合,对 并联排管的均匀供液有利; · 避免液击; 2 ·为保证液柱高度,土建造价增加; 图3-2 重力供液示意 · 液体自然流动流速小,随制冷剂进入 1一气液分离器;2—蒸发器;3—液体调节站; 蒸发器的润滑油容易积存,降低蒸发 4—气体调节站;5一供液管;6—回气管; 器的传热系数。 7一热氨管;8—排液管 --适用500吨以下中小冷库,盐水制冰系 统 Chp3-冷库制冷系统的设计-蒸发回路确定 43 ·制冷剂循环时所经历的路径叫做回路。某种蒸发温度的制冷剂所对应的回路, 叫做蒸发回路。蒸发回路,以蒸发温度来划分。 · 当两个蒸发回路的蒸发温度之差不大于5℃,且负荷波动不大时,可合并成一 个蒸发回路,为防止串气,必须在蒸发压力高的回气管上设气体降压阀,在 蒸发压力低的回气管上设单向阀。 ·食品冷库的蒸发回路通常划分:1)冻结回路:-33℃或更低;2)冻藏回路: Chp3-冷库制冷系统的设计-冷却方式确定 · 直接冷却 制冷剂直接在蒸发器内吸收被冷却物体或冷间内热量而蒸发。根据空气流动形式, 分为自然对流冷却和强迫对流冷却两种。 特点:传热温差只有一次,能量损失小,系统简单、操作便捷,初投资和运行费 用均较低,因而应用广泛;注意防制冷剂泄露,做好安全保护措施。 · 间接冷却 冷间的空气不直接与制冷剂进行热交换,而是与冷却设备中的载冷剂进行热交换。 带有热量的载冷剂再与制冷剂进行热交换。 特点:被冷却对象不与制冷剂非间接接触,安全卫生、无污染、可蓄冷、实现冷量 的远距离运输等优点;丹,存在二次传热温差,增加了能量损失、热交换效率低。 在不宜直接用制冷剂的地方使用较多-盐水制冰,空调系统。 目前,氨-二氧化碳复叠制冷,就是该方式。 Chp3-冷库制冷系统的设计-确定融霜 ·霜直接影响冷却设备传热,传热系数下降,冷风机的肋片管,结霜后,传热 阻力增大,而且空气的流动阻力也增加,严重时会导致风无法送出。 · 融霜方式: 1)热气融霜 压缩机排出的过热蒸汽经油分离器后,送入蒸发器中,将蒸发器 暂时当成“冷凝器”,利用热氨冷凝时所放出的热量,将蒸发器表面的霜层融化。 热气融霜时间比较久,对库温有一定影响,但除霜较为彻底,且融霜排液可冲刷蒸 发器内的积油和污物,是冷库的主要融霜方式,应用时常辅以其他融霜方式。 设计时注意: 过热蒸汽不能直接从压缩机排气口出,应从油分离器后的排气管接。 融霜前,必须将蒸发器内剩余的制冷剂液体排除,切断蒸发器的制冷循环, 进入融霜循环。 系统需设置用于融霜和制冷转换的分调节站。 Chp3-冷库制冷系统的设计-确定融霜 ·2)水融霜通过淋水装置向蒸发器表面淋水,使霜层被水流带来的热量融化。 融霜水和霜层融化水从排水管排走。融霜水温度以25℃左右为宜,过高产生 “雾气”,可能使冷库围护结构内表面上产生凝结水;过低则需要更加多水量, 或延长淋水时间。冬季或寒冷地区,可采用冷凝器排出的冷却水作为融霜用 水。 这种融霜方式效率高,库温波动小,操作程序简单,容易实现自动控制。已 经被广泛采用。通常用于上进下出供液的冷风机融霜。 · 3)人工扫霜简单易行,对库温影响小,避免了融霜滴水影响冷藏品质问题。 但,劳动强度大,除霜不彻底,一般与热气融霜方式相结合,用于冻结物冷 藏间排管的除霜。 4)电热融霜系统简单,操作便捷,易于实现自动化,但耗电量大。因此只 用于小型冷冻机组。 排管,人工结合热气法。冷风机,水冲或热气法。结霜较多需频繁除霜的, 热气结合水融霜。冷却间温度高于0℃的蒸发器,可考虑停止降温,让霜层慢 慢融化。 Chp3-冷库制冷系统模块设计-制冷系统安全保护 ·压力属于中低压范畴,但有些制冷剂(如氨)具有毒性、易燃易爆,一旦泄 露和其他事故,污染食品、危及人身和设备安全。 · 安全保护措施: 1)压力安全保护在制冷设备上设置安全阀或压力继电器或压差继电器以及自动 报警等压力保护安全设备。一旦超压出现,安全设备自动动作,把系统内的气体 排至大气一部分,或自动停机。 A)氨压缩机高压侧、冷凝器、储氨器、排液桶、低压循环桶、低压储氨器、 中间冷却器上,均配置安全阀。阀要压力适中,且排气能力足够; B)压力继电器,实现高压、中压、低压保护。在压缩机公安压侧,除设置安 全阀外,还应增设压力继电器,当排气压力超过压力继电器、安全阀的开启 设定值时,他们依次动作,起到高压双重保护作用。低压保护是当制冷剂泄 露、供液不足、吸气压力过低时,低压继电器动作,压缩机作故障停机。中 压保护是指在双级压缩机中低压级排气压力超过继电器调定压力时,中压继 电器动作,断电,压缩机作事故停机。 Chp3-冷库制冷系统模块设计-制冷系统安全保护 1)压力安全保护保护 C)压差继电器保护油压,在压缩机运行时,确保一定的油压。当油压低于某 一定值时,压差继电器动作,压缩机必须停机。 压力继电器、压差继电器用于断水事故保护。当冷却水断水时,继电器动作, 并发出断水警报信号,同时作事故停机。 D)储液器和冷凝器上设置熔塞,当外部发生火灾或异常高温时,熔塞熔化, 塞口打开,系统泄压,防止设备出现爆炸事故。 2)液位安全保护为防止气液分离器、中间冷却器等设备中液位过高带来的安 全问题,或液位过低造成的运行故障,必须对这些设备中的液位进行自动控制。 浮球液位控制器时冷库制冷设备常用的液位自控装置,他可以自动检验测试液位,并 根据监测结果指令电磁主阀开或关,以控制设备内液位高低。 3)温度安全保护压缩机的排气温度、润滑油温度、冷却水的进出口温度、电 动机温度等,都是检查制冷系统安全运作重要参数,必须在设备上靠近热源的地 方设置温度计,便于日常管理监视。 Chp3-冷库制冷系统模块设计-制冷系统安全保护 49 4)其他安全保护 A)在氨制冷系统中应设置紧急泄氨器,在发生意外事故(如火灾等)时,将整 个系统中的氨液溶于水后,泄入下水道,防止制冷设备爆炸及氨液外逸,以保护 设备和人身安全。 B)在压缩机排气管道和氨泵出液管上应安装止回阀,防止制冷剂倒流。例如, 安装在螺杆压缩机上的止回阀,当压缩机突然停车时,可防止冷凝器内的制冷剂 回流到压缩机中,使螺杆机组内不会呈现高压状态。 C)在制冷系统中应设置紧急停车装置。 Chp3.2-冷库冷负荷计算 50 ·库房的冷负荷计算,其实就是库房消耗的冷量,计算冷负荷的目的是根据它 的数值选配制冷压缩机、辅助设备和冷却设备。制冷装置运行的制冷量只有 同冷负荷相平衡时,冷库库房才可以做到并维持稳定的温度和相对湿度。 · 计算冷负荷,必须有以下资料: 1、建库地区的气象、水文资料; 2、库房的坐落(朝向)平、剖面图; 3、各冷间要求的温度和湿度,对于冷却间和冷冻间,还需要进货量数据。 Chp3.2-冷库冷负荷计算 51 · 设计参数 1、室外计算温度tw 原则:考虑最不利环境条件; 冷库是从室外向室内传热的房间,室外计算温度应考虑炎热季节的环境 条件。 设计计算时,室外计算温度tw为“夏季空气调节日平均温度”,各主要 城市数据可直接从《采暖通风与空气调节设计规范》中查得。 在计算开门热流量和冷间通风换气热流量时,对室外计算温度的确定应 采用夏季通风室外计算温度tw。(比tw大概高5~6℃) 对于直接与室外大气相邻的冷间,室外温度按照上述方法选取。若对两 个冷间之间或冷间与其他建筑物之间进行传热计算时,则应以临室计算 温度来替代室外计算温度。 Chp3.2-冷库冷负荷计算 ·室外相对湿度w 室外空气计算相对湿度是为了计算冷间通风换气热流量和开门热流量时需要 确定的参数。 计算库房围护结构最小总热阻时的室外相对湿度,可按《采暖通风与空气调 节设计规范》中规定的最热月月平均相对湿度选用。 计算开门热流量和冷间通风换气热流量时,应采用夏季通风室外相对湿度, 由附表查取。 · 室内温度和相对湿度 · 室内温度和室内相对湿度,即冷间的设计温度和相对湿度,是由食品冷加工 条件、被储存食品的特质、储存期限及技术经济分析等综合经济指标确定。 序号 冷间名称 温度/℃ 相对湿度/x 适用食品范围 冷却物冷戴间 0~285~90率果,鸭架等 表3-2冷间的设计温度和相对温 -1~190~95大白菜、蒜窭、葱头、鼓桨、香菜.胡萝卜、甘蓝、芹囊、葛苜等 序号 冷间名称 2~485~90 温度/℃ 相对湿度/× 土豆、橘子、荔枝等 柿子椒、菜豆,黄爪、番茄、蔽萝,橘子等 冷却间 0~4 肉,蛋等 7~1385~95 85~90 2 冻结间 -23~-18 肉、离、免、冰蛋,蔬菜等 11~16 香蕉等 冻肉,禽,删产品、冰蛋、冻蔬菜、冰棒等 85~90 -30~-23 鱼、虾等 冻结物冷藏间 -20~-15 -25~—18 冻鱼、虾、冷冻饮品等 D 85~90诊却后的肉,商 90~95 -2~0 5 -6~-4 盐水制冰的冰块 80~85鲜蛋 冰库 -1~190~95 冰鲜鱼 注:冷却物冷藏向设计温度宜取O亡,储藏过程中应按照食品的产地、品种、成热度和降温时间等再节其验度与相堆 0~2 85-90 制物冷业间 苹果、鸦梨等 Chp3.2-冷库冷负荷计算 53 ·冷库生产能力和库容量计算 · 冷库生产能力计算 1、设有吊轨的冷却间和冻结间 每日冷加工能力 lg×24 Ga= 1000 T Ga-每日加工能力,T l -冷间内吊轨的有效总长度,m g-吊轨单位长度净载货量,kg/m t-冷间货物冷加工时间,h 表3-3吊轨单位长度净载货量 货物名称 输送方式 吊轨单位长度净载货量/(kg/m) 人工推送 200~265 猪朋体 机械传送 170~210 人工推送(1/2删体) 195~400 牛朋体 人工推送(1/4朋体) 130~265 羊朋体 人工推送 170~~240 生:水产品可按照加工公司的习惯装载方式确定。 Chp3.2-冷库冷负荷计算 54 ·冷库生产能力和库容量计算 · 冷库生产能力计算 2、设有搁架式冻结设备的冻结间 NGg24 每日冷加工能力 Gg=× 1000 T Gg-搁架式冻结间每日加工能力,T N-搁架式冻结设备设计摆放冷冻食品容器的件数 G?-每件食品的净质量,kg t-货物冷加工时间,h Chp3.2-冷库冷负荷计算 55 · 冷库生产能力和库容量计算 · 库容量计算 冷库的库容量,按冷藏间或冰库的室内净面积(不扣除柱、门斗和制冷设备所占 的面积)乘以房间净高确定。 ∑V?PsI 冷库计算吨位 G= 1000 G -冷库的计算吨位,T V?-冷藏间的公称容积,m3 Ps-食品的计算密度,kg/m3 n -冷藏间的容积利用系数 注:该算式为直接码冻算式,会取消。目前多为货架式,托盘位。 Chp3.2-冷库热负荷计算 56 ·流入冷库的热量有五种: 1、因室内外温差,通过围护结构流入冷间的热量,围护结构热流量Q1 2、货物(包括包装材料和运载工具)在库内降温及有呼吸作用的货物在库内冷 却和存储时释放的热量,货物热流量Q2 3、存储有呼吸作用的货物,冷间需要通风换气,有操作人员长时间停留的冷间 需要送入新鲜空气,这两者,通风换气热流量Q3 4、电动机或其他用电设备,带入库房的热量,电动机运转热流量Q4 5、照明、开门和操作人员传入冷间的热量,操作热流量Q5 Chp3.2-冷库热负荷计算 57 ·围护结构热流量Q1 Q=KwAwα(tw-tn) 1 Kw= 1 di1 +2+ aw λi αn · Aw--围护结构传热面积,m2,长度-外墙,外到外,或内墙的中到中;内墙, 内到内;高度-地坪保温层底到顶保温层顶。不扣除门斗,及门面积。 热层下为通风架空层0.7,无通风加热地面0.2,两侧均为冷间1.0. · (100mX50mX20冷库,Q1大约为80kW左右) Chp3.2-冷库热负荷计算 58 ·货物热流量Q? ·食品热流量Q?a、包装材料和运输工具热流量Q?b、货物冷却时的呼吸热流量 Q?c、货物冷藏时的呼吸热流量Q?d,组成货物热流量 1 G(h?-h?) G(q?+q?) Cb(t?-t?) × [ +GB.+ Q?= T 2 +(Gn-G)q? 3.6 T · G-冷间的每日进货量,kg · h?-货物进冷间初始温度比焓(单位质量的物质所含的全部热能,H=U+pV) · h?-货物在冷间终止降温时比焓(kJ/kg) ·t-货物冷却时间,h;冷藏间取24h,冷却间、冻结间去设计冷加工时间 ·Bb-货物包装材料或运输工具重量系数,查表 · Co-包装材料或运输工具的比热容,kJ/(kg.℃),查表 ·t1-包装材料或运输工具进入冷间时的温度,℃ ·t?-包装材料或运输工具在冷间终止降温时的温度,去该冷间的设计温度 Chp3.2-冷库热负荷计算 59 ·货物热流量Q? ·食品热流量Q?a、包装材料和运输工具热流量Q?b、货物冷却时的呼吸热流量 Q?c、货物冷藏时的呼吸热流量Q?d,组成货物热流量 1 G(h?-h?) G(q1+q2) Cb(t?-t?) ×[ 1+ +(Gn-G)q? Q?= T +GB 2 3.6 T · 91-货物冷却初始温度时单位质量呼吸热流量,W/kg,查表 · q?-货物冷却终止温度时单位质量呼吸热流量,W/kg,查表 · Gn-冷却物冷藏间的冷藏质量,kg · 仅鲜水果、蔬菜冷藏间计算后两项。冻结过程如加水,应把水的热量加上去。 Chp3.2-冷库热负荷计算 60 ·通风换气热流量Q? ·冷间换气热流量Q?a、操作人需要的新鲜空气热流量Q?b 1×[(hw-hn)nVnPn Q?= +30nPn(hw-hn)] 3.6 24 · hw--冷间外空气比焓,kJ/kg · hn--冷间内空气比焓,kJ/kg · n--每日换气次数,可采用2~3次 · Vn-冷间内净体积,m3 · Pn--冷间内空气密度,kg/m3 · nq--操作人员数量,人、 · 注:只适用于存储有呼吸的食品冷间;有操作人员长期停留的冷间,如加工 间、包装间等,应计算操作人需要新鲜空气热量,其余冷间不计。室外计 算温度取夏季通风室外计算温度,相对湿度取夏季通风室外计算相对湿度。 Chp3.2-冷库热负荷计算 61 ·电动机在冷间内运转热流量Q4 · Q?=1000ZPa.5.b · Q4--电动机运转热流量,W · Pa--电动机额定功率,kW · 5--热转化系数,电动机在冷间内,取1;在冷间外,取0.75 ·b-电动机运转时间系数,冷风机配用的电动机,取1;冷间内别的设备配用 的电动机可按真实的情况取值,每周也操作8h,则,b=8/24。 · 注:由于计算时,电机尚未选型,故应参照估算;定型后,再计算。 · 操作热流量Q5 · 明显错误,已经不能够契合当下! Chp3.2-冷库热负荷计算 62 ·操作热流量Q5 φs=φsa+φsb+φs。 1 3 ×n.n;V,(h-h,)Mp =φaAa+ + n,φ, 3.6 24 24 · Aa-冷间地面面积,单位为m2; · -门樘数。 · nk-每日开门换气次数; · M-空气幕效率修正系数,取0.5,不设空气幕时取1; · 3/24-每日操作时间系数,按每日操作3小时计; · n-操作人员数量; · 中-每个操作人员产生的热流量,单位为W; hw、h、V、Pn-与Q3中相同。 Chp3.2-冷却设备负荷和机械负荷的计算 63 · 冷间各项热流量算出之后,即可进行库房热流量汇总计算,以确定系统的冷 却设备负荷和机械负荷。 · 冷却设备负荷是指,为维持冷间在某一温度,需从该冷间移走的热流量值。 ·机械负荷,是指为维持制冷系统正常运作,制冷压缩机所带走的热流量值。 · 冷却设备负荷是以冷间为单位做汇总;机械负荷是以蒸发温度为单位做 汇总。前者是选择蒸发器的依据,后者是选择压缩机的依据。 ·冷间冷却设备负荷Qs · Qs=Q?+pQ?+Q?+Q?+Q? p-冷冻间、冻结间和货物不经过冷却立即进入冷藏间的货物,系数取1.3; 其他冷间1.0. Chp3.2-冷却设备负荷和机械负荷的计算 64 ·冷间机械负荷Q R-制冷装置和管道等冷损耗补偿系数,直接冷却系统宜取1.07,间接冷却系统宜 取1.12. n1-冷间围护结构热流量季节修正系数,根据冷库生产旺季出现的月份查表采用, 全年无明显淡旺季区别,取1; n2-冷间货物热流量折减系数; 取值 取值 冷间类别 容积(m3) 冷间类别 容积(m3) ≤1000 0.6 7000 0.5 0.45 1001~3000 7001~20000 冷却物冷藏间 冻结物冷藏间 0.65 3001 0.3 20001 0.8 冷加工间及其他 1 n3-同期换气系数,取0.5~1; Chp3.2-制冷负荷估算 65 冷加工方 冷间温度- 肉类入库 出库温度- 冷加工时 冷却设备 机械负荷 式 ℃ 温度-℃ ℃ 间-h 负荷-W/t-W/t -2 35 4 20 -7/-235 4 11 冷却加工 -10 35 12 8 13000 -10 35 10 3 10000 -23 4 -15 20 -23 12 -15 12 冷冻加工 -23 35 -15 20 -30 4 -15 11 -30 -10 -18 16 冷冻加工时间不包括进出库搬运时间;-7/-2是指库温先为-7,表温降为0℃后, 改用-2继续;红字-23,是不经过冷却,直接冷冻,蒸发温度需低于-33℃;本 表已包含货物冷加工负荷系数P-1.3,及冷耗损补偿系数7?? Chp3.2-制冷负荷估算 66 冷加工方 冷间温度 鱼体入库 出库温度- 冷加工时 冷却设备 机械负荷 式 -℃ 温度-℃ ℃ 间-h 负荷-W/t-W/t 准备间 0 20 4 10 冻结间1 -25 4 -15 10 冻结间2 -25 20 -15 16 冷间名称 冷间温度 冷却设备负荷 机械负荷 ℃ -W/t -W/t 一般冷却物冷藏间 ±0、-2 88 70 250t以下冷库冻结物冷藏间 -15、-18 70 82 500~1000t冷库冻结物冷藏间-18 53 47 -18、-2041~47 30~35 1000~3000t单层库冻结物冷藏间 1500~3500t多层库冻结物冷藏间 41 30~3

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