食品工厂机械与设备第十三章01.ppt

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 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n 冷冻食品、冷却食品、冷食食品等都直接利用冷冻设备生产n 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、冷冻浓缩、冷冻干燥和冷冻粉碎也是关键设备 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n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 n 冷链已经成为现代食品工业终产品 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。

n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 制冷概念与机械设备第二节 食品冷冻冷却设备第三节 食品冷藏链设备l本章小结 l思考题 l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效应的过程l机械压缩蒸发制冷目前应用最多涉及一系列的设备装置，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、制冷基本概念二、制冷系统构成及主要设备三、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n按制冷剂状态变化，可分为三类制冷方式:液化制冷、升华制冷 和 蒸发制冷n机械制冷:利用压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器等实现的蒸发式制冷n非机械制冷: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n即机械蒸气压缩制冷。

n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 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 的的循环过程n如图13. 1所示，最基本机械 压缩制冷系统由…四部分组成压 缩 机膨 胀 阀蒸发器冷凝器123图13. 1 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1. 制冷循环①等熵过程在循环过程中：制冷剂 经过蒸发器后，其低压低温 蒸气被压缩机吸入，经压缩 提高压力以及温度，成为高 压高温的过热蒸气，此为等 熵过程( 图13. 1中 1→2）等 熵膨 胀 阀蒸发器冷凝器123图13. 1 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 1.制冷循环 ②等压过程过热蒸气的温度高于环 境介质（水或空气）的温度 ，此时的制冷剂蒸气能在常 温下冷凝成液体状态因而 ，当被排至冷凝器时，经冷 却、冷凝成高压的液态制冷 剂，此阶段为等压过程，如 图13. 1中 2→3所示等压膨 胀 阀蒸发器冷凝器123图13. 1 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1.制冷循环③等焓过程高压液体通过膨胀阀时，因节流作用而降压，制冷剂液因沸腾蒸发吸热，使其本身温度下降，此为等焓过程，如图13. 1中 3→4所示。

等 焓膨 胀 阀蒸发器冷凝器123图13. 1 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1.制冷循环④等温过程把这种低压低温的制冷剂引入蒸发器蒸发吸热，使周围空气及物料温度下降，此为等压等温过程，如图13. 1中 4→1所示等温膨 胀 阀蒸发器冷凝器123图13. 1 压缩制冷循环原理4低温 低压 液体低温 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1. 制冷循环l 从蒸发器出来的低压低温 蒸气重新进入压缩机，如此完 成一次制冷循环这是最为简 单的蒸气压缩制冷循环 l 此制冷循环可以用压焓图 或温熵图表示（图13. 2）s(2)温-熵图h(1)压-焓图234121342′图13. 2 单级压缩制冷循环的压 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）机械压缩制冷1. 制冷循环2. 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2. 单级压缩制冷l 图13. 1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 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 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 n 由于没有制冷剂的贮存设备，整个 系统工作会变得不稳定膨 胀 阀蒸发器冷凝器123图13. 1 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 2. 单级压缩制冷l实际制冷循环贮氨罐压缩机分 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13.3 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 2. 单级压缩制冷l分油器.贮氨器氨液分离器的作用图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 部件这些部件可以保证制冷循环正常运行。

n氨液分离器:消除氨蒸气中携带的雾滴，保证压缩机 正常工作；n分油器: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；n贮氨罐: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 3. 双级压缩制冷l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、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n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 3. 双级压缩制冷l双级压缩概念n双级压缩--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n一般而言，当压缩比>8时，采用双级压缩较经济n对氨压缩机来说，当蒸发温度在-25℃ 以下时，或冷蒸气压强大于1.2MPa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 3. 双级压缩制冷冷 凝 器低压压缩机水蒸 发 器膨胀阀I膨 胀 阀 II中 间 冷 却 器水123456789高压压缩机液面图13. 4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 3. 双级压缩制冷l循环中的制冷剂状态变化(图13.5)图13.5 双级压缩冷循环的压-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）机械压缩制 冷3. 双级压缩制冷 l循环中的制冷剂状态变化(图13.5)n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（1），被低压级压缩机吸入，经绝热压缩至中间压力的过热蒸气（2）而排出，进入同一压力的中间冷却器，被冷却至干饱和蒸气（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3. 双级压缩制冷 l循环中的制冷剂状态变化(图13.5)n高压压缩机压缩的蒸气高压压缩段吸入如下干饱和蒸气：① 来自低压压缩段的已被冷却的干饱和蒸气（3）；②来自高压段饱和液体制冷剂（6）经膨胀阀节流（6→9）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（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3. 双级压缩制冷 l双级压缩制冷循环中的制冷剂状态变化(图13.5)n高压蒸气的冷凝与分流u高压压缩机出来的的过热蒸气（4），在冷凝器中等压冷却到 干饱和蒸气（5)，并进一步等压冷凝成饱和液体（6）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（9）， 进入中间冷却器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（7 ）再经过膨胀阀节流降压，节流降压后的制冷剂（8）进入蒸发器 ，蒸发吸热，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4. 制冷量与制冷系数l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Q表示之，单位为 W 。

n冷吨（ RT ）相当于24h 内将 1t 0℃的水冷冻成同温度冰所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4. 制冷量与制冷系数l制冷量n制冷系统的制冷量Q0与单位制冷量（ qm ，J/kg）和制冷剂循环量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4. 制冷量与制冷系数l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定的能量，即需要消耗一定的功率 n制冷系数:制冷量Q0与输入功率P之比称为n制冷系数用ε来表示：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4. 制冷量与制冷系数l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3，即是说每消耗 1kW 的能量可以获得 3kW ( 2580kcal/h）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5. 直接制冷与制冷剂l直接制冷（或称直接蒸发制冷）------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5. 直接制冷与制冷剂l制冷剂或制冷工质：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有——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）。