食品工厂机械与设备第十三章01课件.ppt

1、食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备食品工厂机械与设备第十三章第十三章 冷冻机械设备冷冻机械设备食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备第十三章 冷冻机械设备l冷冻机械与设备在食品工业中应用冷冻机械与设备在食品工业中应用n 冷冻食品、冷却食品、冷食食品等都直接利用冷冻冷冻食品、冷却食品、冷食食品等都直接利用冷冻设备生产。设备生产。n 冷库及其冷链的各个环节都离不开冷冻设备。冷库及其冷链的各个环节都离不开冷冻设备。n 冷冻机械在一些重要食品操作中，如真空冷却、冷冷冻机械在一些重要食品操作中，如真空冷却、冷冻浓缩、冷冻干燥和冷冻粉碎也是关键设备。冻浓缩、冷冻干燥和冷冻粉碎也是关键设备。食品工厂

2、机械与设备第十三章 冷冻机械设备第十三章 冷冻机械设备l冷冻机械与设备在食品工业中应用冷冻机械与设备在食品工业中应用n其它食品加工条件工艺过程，如车间空调、工艺其它食品加工条件工艺过程，如车间空调、工艺用水冷却以及需要较低温度冷却的加工操作也需用水冷却以及需要较低温度冷却的加工操作也需要利用制冷设备。要利用制冷设备。n 除商业冷库及速冻食品厂以外，罐头厂、肉联除商业冷库及速冻食品厂以外，罐头厂、肉联厂、乳品厂、蛋品厂、糖果冷饮厂等，几乎都有厂、乳品厂、蛋品厂、糖果冷饮厂等，几乎都有冷冻机房及冷藏库设置。冷冻机房及冷藏库设置。n 冷链已经成为现代食品工业终产品的主要流通冷链已经成为现代食品工业终

3、产品的主要流通途径之一，冷链所涉及的贮运和展示设备均需配途径之一，冷链所涉及的贮运和展示设备均需配备制冷机械设备。备制冷机械设备。食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备l 食品工业食品工业中应用的冷冻机械设备的两大部分中应用的冷冻机械设备的两大部分n 第一部分是产生冷源的制冷机械与设备，即所谓的制冷第一部分是产生冷源的制冷机械与设备，即所谓的制冷机。机。n 第二部分是利用冷源的机械设备。主体实质上是以各种第二部分是利用冷源的机械设备。主体实质上是以各种型式出现的制冷循环中的蒸发器。例如，速冻机、冷风型式出现的制冷循环中的蒸发器。例如，速冻机、冷风机等，其核心就是蒸发器。机等，其核心就是蒸发器

4、。n 后者必须与前者配套才能发挥作用后者必须与前者配套才能发挥作用。第十三章 冷冻机械设备食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备第十三章 冷冻机械设备第一节第一节 制冷概念与机械设备制冷概念与机械设备第二节第二节 食品冷冻冷却设备食品冷冻冷却设备第三节第三节 食品冷藏链设备食品冷藏链设备l 本章小结本章小结 l 思考题思考题 l 自测题自测题食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备第一节 制冷概念与机械设备l 制冷是指利用物体相变或状态变化产生冷制冷是指利用物体相变或状态变化产生冷效应的过程。效应的过程。l 机械压缩蒸发制冷目前应用最多。涉及一机械压缩蒸发制冷目前应用最多。涉及一系列的设备装

5、置，这些设备装置均按照制系列的设备装置，这些设备装置均按照制冷循环理论配置，以使制冷机系统获得良冷循环理论配置，以使制冷机系统获得良好的制冷效果。好的制冷效果。食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备第一节 制冷概念与机械设备一、一、制冷基本概念制冷基本概念二、二、制冷系统构成及主要设备制冷系统构成及主要设备三、三、制冷系统的附属设备制冷系统的附属设备食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备一、制冷基本概念n现代食品工业中所用冷源均由人工制冷得到。现代食品工业中所用冷源均由人工制冷得到。n按制冷剂状态变化，可分为三类制冷方式按制冷剂状态变化，可分为三类制冷方式:液化制冷、液化制冷、升华制冷升华

6、制冷 和和 蒸发制冷。蒸发制冷。n机械制冷机械制冷:利用压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器等实利用压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器等实现的蒸发式制冷现的蒸发式制冷n非机械制冷非机械制冷:机械制冷以外的其它制冷方式。机械制冷以外的其它制冷方式。n食品工业中应用最广的是机械制冷系统，但非机械制冷食品工业中应用最广的是机械制冷系统，但非机械制冷方式也有一定的应用。方式也有一定的应用。食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备一、制冷基本概念（一）机械压缩制冷（一）机械压缩制冷n即机械蒸气压缩制冷。即机械蒸气压缩制冷。n是一种以制冷剂为工质，通过是一种以制冷剂为工质，通过压缩机对制冷剂压缩做功为补压缩机对制冷

7、剂压缩做功为补偿，利用制冷剂状态变化产生偿，利用制冷剂状态变化产生的吸热和放热效应达到制冷目的吸热和放热效应达到制冷目的的循环过程。的的循环过程。n如图如图13.1所示，最基本机械所示，最基本机械压缩制冷系统由压缩制冷系统由四部分组成。四部分组成。压缩机膨胀阀蒸 发 器冷凝器123图图13.1 压缩制冷循环原理压缩制冷循环原理4食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备一、制冷基本概念（一）机械压缩制冷（一）机械压缩制冷1.制冷循环制冷循环等熵过程等熵过程 在循环过程中：制冷剂在循环过程中：制冷剂经过蒸发器后，其低压低温经过蒸发器后，其低压低温蒸气被压缩机吸入，经压缩蒸气被压缩机吸入，经压缩提高

8、压力以及温度，成为高提高压力以及温度，成为高压高温的过热蒸气，此为等压高温的过热蒸气，此为等熵过程熵过程(图图13.1中中 12）。）。等熵膨胀阀蒸发器冷凝器123图图13.1 压缩制冷循环原理压缩制冷循环原理4高 温高 压气 体低 温低 压气 体压缩机食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备一、制冷基本概念（一）机械压缩制冷（一）机械压缩制冷1.制冷循环制冷循环等压过程等压过程 过热蒸气的温度高于环过热蒸气的温度高于环境介质（水或空气）的温度，境介质（水或空气）的温度，此时的制冷剂蒸气能在常温此时的制冷剂蒸气能在常温下冷凝成液体状态。因而，下冷凝成液体状态。因而，当被排至冷凝器时，经冷却、当

9、被排至冷凝器时，经冷却、冷凝成高压的液态制冷剂，冷凝成高压的液态制冷剂，此阶段为等压过程，如图此阶段为等压过程，如图13.1中中 23所示。所示。等 压膨胀阀蒸发器冷凝器123图图13.1 压缩制冷循环原理压缩制冷循环原理4高 温高 压气 体常 温高 压液 体压缩机食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备一、制冷基本概念（一）机械压缩制冷（一）机械压缩制冷1.制冷循环制冷循环等焓过程等焓过程 高压液体通过膨胀阀时，高压液体通过膨胀阀时，因节流作用而降压，制冷剂因节流作用而降压，制冷剂液因沸腾蒸发吸热，使其本液因沸腾蒸发吸热，使其本身温度下降，此为等焓过程，身温度下降，此为等焓过程，如图如图13

10、.1中中 34所示。所示。等焓膨胀阀蒸发器冷凝器123图图13.1 压缩制冷循环原理压缩制冷循环原理4低 温低 压液 体常 温高 压液 体压缩机食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备一、制冷基本概念（一）机械压缩制冷（一）机械压缩制冷1.制冷循环制冷循环等温过程等温过程 把这种低压低温的制冷把这种低压低温的制冷剂引入蒸发器蒸发吸热，使剂引入蒸发器蒸发吸热，使周围空气及物料温度下降，周围空气及物料温度下降，此为等压等温过程，如图此为等压等温过程，如图13.1中中 41所示。所示。等 温膨胀阀蒸发器冷凝器123图图13.1 压缩制冷循环原理压缩制冷循环原理4低 温低 压液 体低 温低 压气 体压

11、缩机食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备一、制冷基本概念（一）机械压缩制冷（一）机械压缩制冷1.制冷循环制冷循环l 从蒸发器出来的低压低温从蒸发器出来的低压低温蒸气重新进入压缩机，如此完蒸气重新进入压缩机，如此完成一次制冷循环。这是最为简成一次制冷循环。这是最为简单的蒸气压缩制冷循环。单的蒸气压缩制冷循环。l 此制冷循环可以用压焓图此制冷循环可以用压焓图或温熵图表示（图或温熵图表示（图13.2）。）。s(2)温-熵图h(1)压-焓图234121342图图13.2 单级压缩制冷循环的压单级压缩制冷循环的压焓图和温熵图焓图和温熵图食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备一、制冷基本概念（一）机

12、械压缩制冷（一）机械压缩制冷1.制冷循环制冷循环利用压缩机对蒸气进行压缩的方法使制冷剂得以重复利用压缩机对蒸气进行压缩的方法使制冷剂得以重复利用。因此，这种制冷系统也称为蒸气压缩式制冷系统。利用。因此，这种制冷系统也称为蒸气压缩式制冷系统。上述的四大部件是缺一不可的。但在实际工业系统中，上述的四大部件是缺一不可的。但在实际工业系统中，其部件要比上述的多。其部件要比上述的多。食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备一、制冷基本概念（一）机械压缩制冷（一）机械压缩制冷2.单级压缩制冷单级压缩制冷l 图图13.1所示理论制冷循环的问题所示理论制冷循环的问题n 蒸发器中抽吸出来的制冷剂蒸气常蒸发器中抽

13、吸出来的制冷剂蒸气常带有雾滴，不能使压缩机正常工作。带有雾滴，不能使压缩机正常工作。n 压缩机中的润滑油会随温度升高而压缩机中的润滑油会随温度升高而气化进入系统中，使得冷凝器和蒸发器气化进入系统中，使得冷凝器和蒸发器的换热效率大大降低。的换热效率大大降低。n 由于没有制冷剂的贮存设备，整个由于没有制冷剂的贮存设备，整个系统工作会变得不稳定。系统工作会变得不稳定。膨胀阀蒸发器冷凝器123图图13.1 压缩制冷循环原理压缩制冷循环原理4压缩机食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备一、制冷基本概念（一）机械压缩制冷（一）机械压缩制冷2.单级压缩制冷单级压缩制冷l实际制冷循环实际制冷循环贮氨罐压缩机

14、分油器氨液分离器膨胀阀总调节站冷凝器均压管冷排(蒸发器)水1水放空气放油放油423冷排(蒸发器)图图13.3 单级压缩制冷循环图单级压缩制冷循环图食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备一、制冷基本概念（一）机械压缩制冷（一）机械压缩制冷2.单级压缩制冷单级压缩制冷l分油器分油器.贮氨器氨液分离器的作用贮氨器氨液分离器的作用图图13.3所示的实际单级氨压缩制冷系统，增加了分油器、贮氨器、氨液分离器等所示的实际单级氨压缩制冷系统，增加了分油器、贮氨器、氨液分离器等部件。这些部件可以保证制冷循环正常运行。部件。这些部件可以保证制冷循环正常运行。n 氨液分离器氨液分离器:消除氨蒸气中携带的雾滴，保证

15、压缩机正消除氨蒸气中携带的雾滴，保证压缩机正常工作；常工作；n 分油器分油器:防止压缩机带出的润滑油不再进入系统，从而防止压缩机带出的润滑油不再进入系统，从而提高了冷凝器和蒸发器的换热效率；提高了冷凝器和蒸发器的换热效率；n 贮氨罐贮氨罐:起两方面作用，一是保证系统运行平稳，二是起两方面作用，一是保证系统运行平稳，二是可以方便地为多处用冷场所提供制冷剂。可以方便地为多处用冷场所提供制冷剂。食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备一、制冷基本概念（一）机械压缩制冷（一）机械压缩制冷3.双级压缩制冷双级压缩制冷l压缩比与多级压缩压缩比与多级压缩n 制冷循环若以压缩机和膨胀阀为界，可粗略地分成高压、

16、制冷循环若以压缩机和膨胀阀为界，可粗略地分成高压、高温和低压、低温两个区。高温和低压、低温两个区。n 高压端压强对低压端压强的比值称为压缩比。压缩比由高压端压强对低压端压强的比值称为压缩比。压缩比由高温端的冷凝温度和低温端蒸发温度确定。蒸发温度越高温端的冷凝温度和低温端蒸发温度确定。蒸发温度越低，压缩比越高。低，压缩比越高。n 高压缩比情形下，若采用单级压缩，运行会有困难，这高压缩比情形下，若采用单级压缩，运行会有困难，这时可采用多级压缩，以双级压缩较为常见。时可采用多级压缩，以双级压缩较为常见。食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备一、制冷基本概念（一）机械压缩制冷（一）机械压缩制冷3.双

17、级压缩制冷双级压缩制冷l双级压缩概念双级压缩概念n 双级压缩双级压缩-是指在制冷循环的蒸发器与冷凝器之间设两是指在制冷循环的蒸发器与冷凝器之间设两个压缩机，并在两压缩机间再设一个中间冷却器。个压缩机，并在两压缩机间再设一个中间冷却器。n 一般而言，当压缩比一般而言，当压缩比8时，采用双级压缩较经济。时，采用双级压缩较经济。n 对氨压缩机来说，当蒸发温度在对氨压缩机来说，当蒸发温度在-25 以下时，或冷以下时，或冷蒸气压强大于蒸气压强大于1.2MPa时，宜采用双级压缩制冷。时，宜采用双级压缩制冷。食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备一、制冷基本概念（一）机械压缩制冷（一）机械压缩制冷3.双级

18、压缩制冷双级压缩制冷冷凝器低压压缩机低压压缩机水蒸发器膨胀阀I膨胀阀II中间冷却器水123456789高压压缩机高压压缩机液面图图13.4双级压缩制冷循环图双级压缩制冷循环图食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备一、制冷基本概念（一）机械压缩制冷（一）机械压缩制冷3.双级压缩制冷双级压缩制冷l循环中的制冷剂状态变化循环中的制冷剂状态变化(图图13.5)图图13.5 双级压缩冷循环的压双级压缩冷循环的压-焓图和温焓图和温-熵图熵图食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备一、制冷基本概念（一）机械压缩制冷（一）机械压缩制冷3.双级压缩制冷双级压缩制冷l循环中的制冷剂状态变化循环中的制冷剂状态变化

19、(图图13.5)n低温低压蒸汽的压缩与冷却低温低压蒸汽的压缩与冷却蒸发器中形成的低压、低温制冷剂蒸气（蒸发器中形成的低压、低温制冷剂蒸气（1），被低），被低压级压缩机吸入，经绝热压缩至中间压力的过热蒸压级压缩机吸入，经绝热压缩至中间压力的过热蒸气（气（2）而排出，进入同一压力的中间冷却器，被冷）而排出，进入同一压力的中间冷却器，被冷却至干饱和蒸气（却至干饱和蒸气（3）。）。食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备一、制冷基本概念（一）机械压缩制冷（一）机械压缩制冷3.双级压缩制冷双级压缩制冷l循环中的制冷剂状态变化循环中的制冷剂状态变化(图图13.5)n高压压缩机压缩的蒸气高压压缩机压缩的蒸气

20、高压压缩段吸入如下干饱和蒸气：高压压缩段吸入如下干饱和蒸气：来自低压压缩段的已被冷却的干饱和蒸气（来自低压压缩段的已被冷却的干饱和蒸气（3）；）；来自高压段饱和液体制冷剂（来自高压段饱和液体制冷剂（6）经膨胀阀节流（）经膨胀阀节流（69）降压后，在冷却低压段排出而尚未被冷凝的过热蒸气的过降压后，在冷却低压段排出而尚未被冷凝的过热蒸气的过程中所形成的干饱和蒸气（程中所形成的干饱和蒸气（3）。）。食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备一、制冷基本概念（一）机械压缩制冷（一）机械压缩制冷3.双级压缩制冷双级压缩制冷l双级压缩制冷循环中的制冷剂状态变化双级压缩制冷循环中的制冷剂状态变化(图图13.5

21、)n 高压蒸气的冷凝与分流高压蒸气的冷凝与分流u高压压缩机出来的的过热蒸气（高压压缩机出来的的过热蒸气（4），在冷凝器中等压冷却到干饱），在冷凝器中等压冷却到干饱和蒸气（和蒸气（5)，并进一步等压冷凝成饱和液体（，并进一步等压冷凝成饱和液体（6）。然后分成两路。）。然后分成两路。u一路便是上面所讲的，经膨胀阀节流降压后的制冷剂（一路便是上面所讲的，经膨胀阀节流降压后的制冷剂（9），进入），进入中间冷却器。中间冷却器。u一路先在中间冷却器的盘管内进行过冷，过冷后的制冷剂（一路先在中间冷却器的盘管内进行过冷，过冷后的制冷剂（7）再）再经过膨胀阀节流降压，节流降压后的制冷剂（经过膨胀阀节流降压，节流

22、降压后的制冷剂（8）进入蒸发器，蒸）进入蒸发器，蒸发吸热，产生冷效应。发吸热，产生冷效应。食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备一、制冷基本概念（一）机械压缩制冷（一）机械压缩制冷4.制冷量与制冷系数制冷量与制冷系数l 制冷量制冷量n 是指在一定操作条件（即一定的制冷剂蒸发温度、冷凝是指在一定操作条件（即一定的制冷剂蒸发温度、冷凝温度，过冷温度）下，单位时间制冷剂从被冷冻物取出温度，过冷温度）下，单位时间制冷剂从被冷冻物取出的热量，以的热量，以Q表示之，单位为表示之，单位为 W。n 冷吨（冷吨（RT）相当于）相当于24h 内将内将 1t 0的水冷冻成同温度冰的水冷冻成同温度冰所放出的热量。所

23、放出的热量。食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备一、制冷基本概念（一）机械压缩制冷（一）机械压缩制冷4.制冷量与制冷系数制冷量与制冷系数l 制冷量制冷量n 制冷系统的制冷量制冷系统的制冷量Q0与单位制冷量（与单位制冷量（qm，J/kg）和制冷）和制冷剂循环量剂循环量G（kg）关系：Q0=G qm (13-1)食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备一、制冷基本概念（一）机械压缩制冷（一）机械压缩制冷4.制冷量与制冷系数制冷量与制冷系数l 制冷系数制冷系数n 制冷机（或制冷系统）为获得一定的制冷量需要输入一制冷机（或制冷系统）为获得一定的制冷量需要输入一定的能量，即需要定的能量，即需要消耗一

24、定的功率。消耗一定的功率。n 制冷系数制冷系数:制冷量制冷量Q0与输入功率与输入功率P之比称为之比称为n 制冷系数用制冷系数用来表示：来表示：2130PQ食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备一、制冷基本概念（一）机械压缩制冷（一）机械压缩制冷4.制冷量与制冷系数制冷量与制冷系数l 制冷系数制冷系数n 制冷系数表示制冷机产出的制冷量是所消耗的功率的倍制冷系数表示制冷机产出的制冷量是所消耗的功率的倍数，是衡量制冷机（或制冷系统）的重要技术经济指标。数，是衡量制冷机（或制冷系统）的重要技术经济指标。n 如制冷系数为如制冷系数为3，即是说每消耗，即是说每消耗 1kW 的能量可以获得的能量可以获得

25、3kW(2580kcal/h）的制冷量。）的制冷量。食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备一、制冷基本概念（一）机械压缩制冷（一）机械压缩制冷5.直接制冷与制冷剂直接制冷与制冷剂l直接制冷直接制冷（或称直接蒸发制冷）（或称直接蒸发制冷）-制冷循环中，制冷制冷循环中，制冷剂吸热的蒸发器直接与被冷物体或被冷物体周围环境进行剂吸热的蒸发器直接与被冷物体或被冷物体周围环境进行换热。直接制冷一般应用于单台供冷的冷冻设备，如速冻换热。直接制冷一般应用于单台供冷的冷冻设备，如速冻机、冰淇淋凝冻机、低温冷库和家用冰箱等。机、冰淇淋凝冻机、低温冷库和家用冰箱等。食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备一、制冷

26、基本概念（一）机械压缩制冷（一）机械压缩制冷5.直接制冷与制冷剂直接制冷与制冷剂l制冷剂或制冷工质制冷剂或制冷工质：制冷装置中不断循环流动以：制冷装置中不断循环流动以实现制冷的工作物质，制冷剂通过状态变化实现热实现制冷的工作物质，制冷剂通过状态变化实现热量的传输，是人工制冷不可缺少的物质。制冷剂性量的传输，是人工制冷不可缺少的物质。制冷剂性质与制冷装置特性及操作条件有关。常见制冷剂质与制冷装置特性及操作条件有关。常见制冷剂有有氨、氟利昂等。氨、氟利昂等。食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备一、制冷基本概念（一）机械压缩制冷（一）机械压缩制冷5.直接制冷与制冷剂直接制冷与制冷剂l制冷剂选择制

27、冷剂选择n主要从热力学、物理化学、生理学及经济性和对环境影主要从热力学、物理化学、生理学及经济性和对环境影响等方面考虑。特别需要注意的是其对环境的影响。响等方面考虑。特别需要注意的是其对环境的影响。n氨一直是工业制冷中应用最广的制冷剂之一，它较为安氨一直是工业制冷中应用最广的制冷剂之一，它较为安全和对环境无影响。全和对环境无影响。食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备一、制冷基本概念（一）机械压缩制冷（一）机械压缩制冷5.直接制冷与制冷剂直接制冷与制冷剂l制冷剂选择制冷剂选择n以氟利昂为商品名的系列制冷剂也曾经是主要的制冷剂。以氟利昂为商品名的系列制冷剂也曾经是主要的制冷剂。但由于大部分产品

28、被证实对外层空间的臭氧层有破坏作但由于大部分产品被证实对外层空间的臭氧层有破坏作用，用，n以以R11和和R12等为代表的氟利昂系列制冷剂已经或即将被等为代表的氟利昂系列制冷剂已经或即将被禁用。这是选用制冷机时所需要注意的，因为有些制冷禁用。这是选用制冷机时所需要注意的，因为有些制冷系统只适用于某种或某类制冷剂。系统只适用于某种或某类制冷剂。食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备一、制冷基本概念（一）机械压缩制冷（一）机械压缩制冷6.间接制冷与载冷剂间接制冷与载冷剂l食品工业中，需要进行冷冻加工的场所往往较大或进行冷食品工业中，需要进行冷冻加工的场所往往较大或进行冷冻作业的机器台数较多，将制冷

29、剂直接送往各处便不合算，冻作业的机器台数较多，将制冷剂直接送往各处便不合算，因此专设制冷间，采用间接制冷过程以迎合这种需要。因此专设制冷间，采用间接制冷过程以迎合这种需要。l间接制冷间接制冷（或间接蒸发制冷）（或间接蒸发制冷）用廉价物质作媒介载体用廉价物质作媒介载体实现制冷装置与耗冷场所或机台之间的热交换。实现制冷装置与耗冷场所或机台之间的热交换。食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备一、制冷基本概念（一）机械压缩制冷（一）机械压缩制冷6.间接制冷与载冷剂间接制冷与载冷剂-图图13.6 间接制冷原理间接制冷原理膨胀阀盐水泵冷库蒸发器冷凝器压缩机冷却水进冷却水出食品工厂机械与设备第十三章 冷冻

30、机械设备一、制冷基本概念（一）机械压缩制冷（一）机械压缩制冷6.间接制冷与载冷剂间接制冷与载冷剂n 常用载冷剂常用载冷剂有空气、水和盐水及有机物水溶液等。n 选择载冷剂选择载冷剂一般应考虑选冰点低、比热容大、无金属腐蚀性、化学上稳定、价格低及容易获取等因素；作为食品工业用的载冷剂，往往还须具备无味、无臭、无色和无毒的条件。食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备一、制冷基本概念（一）机械压缩制冷（一）机械压缩制冷6.间接制冷与载冷剂间接制冷与载冷剂n 空气作载冷剂空气作载冷剂虽然有较多优点，但由于它的比热容小，而且作为气态使用它的对流换热效果差，所以在食品冷藏中或冷冻加工中，是以直接与食品接触

31、形式使用的。n 水水虽然有比热容大的优点，但是它的冰点高，所以仅能用作制取0 以上冷量的载冷剂。食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备一、制冷基本概念（一）机械压缩制冷（一）机械压缩制冷6.间接制冷与载冷剂间接制冷与载冷剂n 如果要制取低于0的冷量，则可采用盐水或有机溶液作为载冷剂。n 冷冻盐水冷冻盐水(氯化钠、氯化钙及氯化镁等水溶液)。食品业中最广泛使用的冷冻盐水是氯化钠水溶液。n 有机溶液载冷剂有机溶液载冷剂中，最有代表性的两种载冷剂是乙二醇和丙二醇丙二醇的水溶液。食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备一、制冷基本概念（二）非机械压缩制冷（二）非机械压缩制冷 除冷冻机进行制冷外，尚可利

32、用以下吸热效除冷冻机进行制冷外，尚可利用以下吸热效应进行制冷的作业应进行制冷的作业:1.固体升华固体升华2.固体融解与盐溶解固体融解与盐溶解3.液化气体气化液化气体气化食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备一、制冷基本概念（二）非机械压缩制冷（二）非机械压缩制冷1.融解和溶化制冷融解和溶化制冷l固体融解和溶解都可以利用来制造冷量。例如，固体融解和溶解都可以利用来制造冷量。例如，1kg 冰融解吸热冰融解吸热 334.94kJ。l冰盐混合物称为起寒剂。食盐冰盐混合物称为起寒剂。食盐:碎冰碎冰=3:1时，最低温度时，最低温度可降到可降到-21左右。如果需要更低温度，可使用其它盐左右。如果需要更低温

33、度，可使用其它盐类，如氯化钙、氯化氨、硝酸钠等与食盐混合成复式类，如氯化钙、氯化氨、硝酸钠等与食盐混合成复式混合物。混合物。食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备2.固体升华制冷固体升华制冷l固体吸热后直接变成气体叫升华。固体吸热后直接变成气体叫升华。l“干冰干冰”(固态固态CO2)在在 0.1MPa下的升华温度为下的升华温度为-78.5，升华潜热升华潜热:573.59kJ/kg。l吸收升华潜热及升华后的低温吸收升华潜热及升华后的低温CO2(显热显热)均可用来冷冻均可用来冷冻食品。食品。（二）非机械压缩制冷（二）非机械压缩制冷一、制冷基本概念食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备一、制冷基

34、本概念3.液化气体制冷液化气体制冷l 利用低沸点液化气体物质直接与食品接触，吸取食品热利用低沸点液化气体物质直接与食品接触，吸取食品热量使其冻结，而自身气化成气体。量使其冻结，而自身气化成气体。l 液氮在大气压下，蒸发温度为液氮在大气压下，蒸发温度为-196，气化潜热：，气化潜热：119.3kJ/kg。氮气的比热容为。氮气的比热容为1.0 kJ/（kgK）。）。l 每千克液氮蒸发后温度升到每千克液氮蒸发后温度升到0，共可吸收，共可吸收396kJ/kg的的热量，可使约热量，可使约1kg 水分冻结成冰。水分冻结成冰。（二）非机械压缩制冷（二）非机械压缩制冷食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备二

35、、制冷系统构成及主要设备l构成蒸汽压缩制冷系统的主要设备包括构成蒸汽压缩制冷系统的主要设备包括n压缩机压缩机n冷凝器冷凝器n膨胀阀膨胀阀n蒸发器蒸发器l这些设备各有多种形式。这些设备各有多种形式。食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备二、制冷系统构成及主要设备（一）压缩机（一）压缩机是制冷装置中的核心设备，通常称为制冷主机。有是制冷装置中的核心设备，通常称为制冷主机。有多种形式多种形式.1.活塞式压缩机活塞式压缩机l 主要靠电机带动连杆，连杆带动活塞在气主要靠电机带动连杆，连杆带动活塞在气缸内作往复运动不断吸气、压缩、排气，缸内作往复运动不断吸气、压缩、排气，完成压缩过程。完成压缩过程。食品

36、工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备二、制冷系统构成及主要设备（一）压缩机（一）压缩机1.活塞式压缩机活塞式压缩机l 分类分类n 按气缸数分类有按气缸数分类有:单缸、双缸和多缸压缩机单缸、双缸和多缸压缩机。n 按压缩部分与驱动电动机组合形式分为按压缩部分与驱动电动机组合形式分为:全封闭式、全封闭式、半封闭式和开启式压缩机半封闭式和开启式压缩机。n 按压缩级数按压缩级数又可分为又可分为单级单级（可制取（可制取-40以上温以上温度）、度）、双级双级（可制取（可制取-70以上温度）和以上温度）和三级三级压缩压缩机（可制取机（可制取-110以上温度）。以上温度）。食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设

37、备二、制冷系统构成及主要设备（一）压缩机（一）压缩机1.活塞式压缩机活塞式压缩机-半封闭式半封闭式(图图13.7)n电动机与压缩部件封闭在一电动机与压缩部件封闭在一个机壳内，机壳部分靠螺栓个机壳内，机壳部分靠螺栓连接，可拆启。连接，可拆启。n图图13.7所示所示为一种半封闭为一种半封闭活塞式压缩机。活塞式压缩机。n功率范围比全封闭活塞式压功率范围比全封闭活塞式压缩机大，多用于冷柜、冷库、缩机大，多用于冷柜、冷库、冷水机组中。冷水机组中。食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备二、制冷系统构成及主要设备（一）压缩机（一）压缩机1.活塞式压缩机活塞式压缩机-开启开启式式(图图13.8)l压缩部分与

38、电机分开，各自压缩部分与电机分开，各自成一独立体，两者靠联轴器成一独立体，两者靠联轴器或皮带连接。或皮带连接。n运行时有振动、噪声较大。运行时有振动、噪声较大。n制取冷量范围广，多用于大制取冷量范围广，多用于大型冷库和食品厂等。型冷库和食品厂等。食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备二、制冷系统构成及主要设备（一）压缩机（一）压缩机2.螺杆螺杆压缩机压缩机l结构组成结构组成(图图13.9)：阴、阳转子，：阴、阳转子，机体，轴承、轴封、平衡活塞及机体，轴承、轴封、平衡活塞及能量调节装置等。能量调节装置等。l原理原理:由阴、阳转子螺杆的啮合旋由阴、阳转子螺杆的啮合旋转产生容积变化，完成制冷剂蒸转

39、产生容积变化，完成制冷剂蒸气的吸入、压缩、排出，进行气气的吸入、压缩、排出，进行气体的压缩。体的压缩。食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备二、制冷系统构成及主要设备（一）压缩机（一）压缩机2.螺杆螺杆压缩机压缩机l特点特点:与活塞式制冷压缩机相比，具有多方面的优势，与活塞式制冷压缩机相比，具有多方面的优势，如结构简单、体积小、输气系数大、排温低、排气脉如结构简单、体积小、输气系数大、排温低、排气脉动小、易损件少、检修周期长、制冷量可调范围大等。动小、易损件少、检修周期长、制冷量可调范围大等。在大冷量领域中已经显示出其优越性，有取代活塞式在大冷量领域中已经显示出其优越性，有取代活塞式制冷压缩

40、机的趋势。制冷压缩机的趋势。食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备二、制冷系统构成及主要设备（一）压缩机（一）压缩机3.并联并联压缩机压缩机制冷机组制冷机组l主要由安装在公共机架的若干台相同或不同型号的压主要由安装在公共机架的若干台相同或不同型号的压缩机组成。缩机组成。l压缩机共享吸排气集管、冷凝器及贮液器等部件。压缩机共享吸排气集管、冷凝器及贮液器等部件。l机组向整个制冷系统的各蒸发末端直接提供制冷剂，机组向整个制冷系统的各蒸发末端直接提供制冷剂，并根据压力、温度参数由集中控制各压缩机开停。并根据压力、温度参数由集中控制各压缩机开停。食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备二、制冷系统构成

41、及主要设备（一）压缩机（一）压缩机3.并联并联压缩机压缩机制冷机组制冷机组l一种并联压缩机组一种并联压缩机组(图图13.10).图13.10并联螺杆压缩机组食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备二、制冷系统构成及主要设备（一）压缩机（一）压缩机3.并联并联压缩机压缩机制冷机组制冷机组l特点特点:（1）灵活调节供冷量。可根据季节、生产需冷负荷等决定）灵活调节供冷量。可根据季节、生产需冷负荷等决定压缩机开停的数量，从而使系统具有持续的高效运行状态。压缩机开停的数量，从而使系统具有持续的高效运行状态。（2）自动化程度高，基本上可以作到无人操作或远程操作。）自动化程度高，基本上可以作到无人操作或远程

42、操作。（3）节能）节能:实验表明者可节能实验表明者可节能18%。（4）降低设备成本和安装工程量，缩短工期，减小机房面）降低设备成本和安装工程量，缩短工期，减小机房面积，综合初投资可以降低积，综合初投资可以降低20%左右。左右。食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备二、制冷系统构成及主要设备（一）压缩机（一）压缩机3.并联并联压缩机压缩机制冷机组制冷机组l适用场合适用场合:冷藏库群、超市岛柜、展示柜，以及用冷单机分散、冷藏库群、超市岛柜、展示柜，以及用冷单机分散、生产负荷变化较大的食品加工企业。生产负荷变化较大的食品加工企业。食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备二、制冷系统构成及主要设备（

43、二）膨胀阀（二）膨胀阀1.手动阀手动阀l 是一种针阀（图是一种针阀（图13.11）。）。l 根据蒸发器热负荷的变化，手动旋根据蒸发器热负荷的变化，手动旋转调节杆，可调整膨胀阀的开度，转调节杆，可调整膨胀阀的开度，使其缓慢地增大或减小。使其缓慢地增大或减小。l 目前主要用于氨制冷系统。目前主要用于氨制冷系统。l 在氟制冷系统中，作为备用阀，常在氟制冷系统中，作为备用阀，常与热力膨胀阀组合，仅供维修时使与热力膨胀阀组合，仅供维修时使用用食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备二、制冷系统构成及主要设备（二）膨胀阀（二）膨胀阀2.自动浮球阀自动浮球阀l自动高压浮球阀自动高压浮球阀浮球浸没在浮球浸没在

44、高压制冷液中高压制冷液中（图（图13.13）。随）。随着热制冷气体在冷凝器中冷凝着热制冷气体在冷凝器中冷凝成液体，室内的制冷剂液位上成液体，室内的制冷剂液位上升。浮球也随之上浮并将节流升。浮球也随之上浮并将节流孔打开，使制冷液流入蒸发器。孔打开，使制冷液流入蒸发器。高高压压制制冷冷液液低压低压制冷制冷液至液至冷凝冷凝器器食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备二、制冷系统构成及主要设备（二）膨胀阀（二）膨胀阀2.自动浮球阀自动浮球阀l自动低压浮球阀自动低压浮球阀(图图13.12)，用于，用于满溢式蒸发器。浮球位于系统的低压满溢式蒸发器。浮球位于系统的低压侧。随着较多制冷剂的蒸发，浮球会侧。随着

45、较多制冷剂的蒸发，浮球会下降从而打开节流孔，让更多的制冷下降从而打开节流孔，让更多的制冷液由高压侧进入低压侧。节流孔随浮液由高压侧进入低压侧。节流孔随浮球的上升而关闭。这种膨胀阀简单、球的上升而关闭。这种膨胀阀简单、运动稳定、有很好的控制性能。运动稳定、有很好的控制性能。高压高压液体液体气体至蒸发器气体至蒸发器液体至蒸发器液体至蒸发器食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备二、制冷系统构成及主要设备（二）膨胀阀（二）膨胀阀3.自动膨胀阀自动膨胀阀l能使蒸发器维持恒定的压强。能使蒸发器维持恒定的压强。l原理：当蒸发器压强升高使得薄膜原理：当蒸发器压强升高使得薄膜克服弹簧压力而上升，从而将阀关克服

46、弹簧压力而上升，从而将阀关闭；当蒸发器的压强下降时，阀打闭；当蒸发器的压强下降时，阀打开。开。l适用于要求维持恒定制冷负荷和恒适用于要求维持恒定制冷负荷和恒定蒸发温度的场合，如家用冰箱。定蒸发温度的场合，如家用冰箱。食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备二、制冷系统构成及主要设备（二）膨胀阀（二）膨胀阀4.热力膨胀阀热力膨胀阀(图图13.15)l 可自动调节液体流量。可自动调节液体流量。l 由调节阀、感温包，毛细管构成。由调节阀、感温包，毛细管构成。l 感温包用于感测离开蒸发器的过热气体温感温包用于感测离开蒸发器的过热气体温度。较高的感温包温度使得包内流体（一度。较高的感温包温度使得包内流体

47、（一种制冷剂）的压强升高，再通过恒温管种制冷剂）的压强升高，再通过恒温管(毛细管毛细管)传递到波纹管和薄膜室，使膨胀传递到波纹管和薄膜室，使膨胀阀开启从而使更多的液体制冷剂流过。阀开启从而使更多的液体制冷剂流过。l 这种阀是制冷工业中使用最普遍的一种节这种阀是制冷工业中使用最普遍的一种节流装置。流装置。食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备二、制冷系统构成及主要设备（二）膨胀阀（二）膨胀阀5.电子膨胀阀电子膨胀阀l 是一类由电压或电流控制驱动开启度的膨胀阀，是一类由电压或电流控制驱动开启度的膨胀阀，l 可应用于不同规模自动控制的制冷系统。可应用于不同规模自动控制的制冷系统。l 提供给电子膨胀

48、阀的电信号的大小，一般通过压力或温提供给电子膨胀阀的电信号的大小，一般通过压力或温度传感器的反馈信号通过适当方式转换而成。度传感器的反馈信号通过适当方式转换而成。食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备二、制冷系统构成及主要设备（二）膨胀阀（二）膨胀阀5.电子膨胀阀电子膨胀阀l 分类分类n 按驱动方式：按驱动方式：电磁式：通过调节电磁线圈电压使阀杆发生直线位移，从电磁式：通过调节电磁线圈电压使阀杆发生直线位移，从而控制膨胀阀阀芯的开启度。而控制膨胀阀阀芯的开启度。电动式：通过电机的转动使阀杆发生位移。电动式：通过电机的转动使阀杆发生位移。n 按阀体的节流结构：针阀式、滑阀式等。按阀体的节流结构

49、：针阀式、滑阀式等。食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备二、制冷系统构成及主要设备（二）膨胀阀（二）膨胀阀5.电子膨胀阀电子膨胀阀 此阀通过步进电机驱动此阀通过步进电机驱动的阀杆升降，带动陶瓷阀芯的阀杆升降，带动陶瓷阀芯块的上下滑动而改变阀芯孔块的上下滑动而改变阀芯孔与密封圈圆孔相交面积大小，与密封圈圆孔相交面积大小，从而对通过此阀的制冷剂产从而对通过此阀的制冷剂产生调节作用。生调节作用。食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备l制冷系统的热交换部件之一，节流后的低温低压液体制制冷系统的热交换部件之一，节流后的低温低压液体制冷剂在此蒸发吸热，达到制冷降温的目。冷剂在此蒸发吸热，达到制冷降温

50、的目。l按被冷却介质类型分两大类：按被冷却介质类型分两大类：1.冷却液体蒸发器冷却液体蒸发器2.冷却空气蒸发器冷却空气蒸发器（1）自然对流蒸发器）自然对流蒸发器（2）强制对流蒸发器）强制对流蒸发器 （三）蒸发器（三）蒸发器二、制冷系统构成及主要设备食品工厂机械与设备第十三章 冷冻机械设备1.冷却液体冷却液体(水或盐水水或盐水)的蒸发器的蒸发器(1)立管式立管式 结构结构（三）蒸发器（三）蒸发器二、制冷系统构成及主要设备图图13.17 立管式蒸发器立管式蒸发器(水箱水箱)氨气氨液上总管下总管搅拌器直立短管木板盖氨液分离器集油器放油软木上总管液面直立短管导液管直立粗管下总管食品工厂机械与设备第十三