【正文】 食品工廠機(jī)械與設(shè)備 第十三章 冷凍機(jī)械設(shè)備 食品工廠機(jī)械與設(shè)備 —— 第十三章 冷凍機(jī)械設(shè)備 第十三章 冷凍機(jī)械設(shè)備 ?冷凍機(jī)械與設(shè)備在食品工業(yè)中應(yīng)用 ? 冷凍食品、冷卻食品、冷食食品等都直接利用冷凍設(shè)備生產(chǎn)。 ? 冷庫(kù)及其冷鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)都離不開冷凍設(shè)備。 ? 冷凍機(jī)械在一些重要食品操作中，如真空冷卻、冷凍濃縮、冷凍干燥和冷凍粉碎也是關(guān)鍵設(shè)備。 食品工廠機(jī)械與設(shè)備 —— 第十三章 冷凍機(jī)械設(shè)備 第十三章 冷凍機(jī)械設(shè)備 ?冷凍機(jī)械與設(shè)備在食品工業(yè)中應(yīng)用 ?其它食品加工條件工藝過程，如車間空調(diào)、工藝用水冷卻以及需要較低溫度冷卻的加工操作也需要利用制冷設(shè)備。 ? 除商業(yè)冷庫(kù)及速凍食品廠以外，罐頭廠、肉聯(lián)廠、乳品廠、蛋品廠、糖果冷飲廠等，幾乎都有冷凍機(jī)房及冷藏庫(kù)設(shè)置。 ? 冷鏈已經(jīng)成為現(xiàn)代食品工業(yè)終產(chǎn)品的主要流通途徑之一，冷鏈所涉及的貯運(yùn)和展示設(shè)備均需配備制冷機(jī)械設(shè)備。 食品工廠機(jī)械與設(shè)備 —— 第十三章 冷凍機(jī)械設(shè)備 ? 食品工業(yè) 中應(yīng)用的冷凍機(jī)械設(shè)備的兩大部分 ? 第一部分是產(chǎn)生冷源的制冷機(jī)械與設(shè)備，即所謂的制冷機(jī)。 ? 第二部分是利用冷源的機(jī)械設(shè)備。主體實(shí)質(zhì)上是以各種型式出現(xiàn)的制冷循環(huán)中的蒸發(fā)器。例如，速凍機(jī)、冷風(fēng)機(jī)等，其核心就是蒸發(fā)器。 ? 后者必須與前者配套才能發(fā)揮作用 。 第十三章 冷凍機(jī)械設(shè)備 食品工廠機(jī)械與設(shè)備 —— 第十三章 冷凍機(jī)械設(shè)備 第十三章 冷凍機(jī)械設(shè)備 第一節(jié) 制冷概念與機(jī)械設(shè)備 第二節(jié) 食品冷凍冷卻設(shè)備 第三節(jié) 食品冷藏鏈設(shè)備 ? 本章小結(jié) ? 思考題 ? 自測(cè)題 食品工廠機(jī)械與設(shè)備 —— 第十三章 冷凍機(jī)械設(shè)備 第一節(jié) 制冷概念與機(jī)械設(shè)備 ? 制冷是指利用物體相變或狀態(tài)變化產(chǎn)生冷效應(yīng)的過程。 ? 機(jī)械壓縮蒸發(fā)制冷目前應(yīng)用最多。涉及一系列的設(shè)備裝置，這些設(shè)備裝置均按照制冷循環(huán)理論配置，以使制冷機(jī)系統(tǒng)獲得良好的制冷效果。 食品工廠機(jī)械與設(shè)備 —— 第十三章 冷凍機(jī)械設(shè)備 第一節(jié) 制冷概念與機(jī)械設(shè)備 一、 制冷基本概念 二、 制冷系統(tǒng)構(gòu)成及主要設(shè)備 三、 制冷系統(tǒng)的附屬設(shè)備 食品工廠機(jī)械與設(shè)備 —— 第十三章 冷凍機(jī)械設(shè)備 一、 制冷基本概念 ?現(xiàn)代食品工業(yè)中所用冷源均由人工制冷得到。 ?按制冷劑狀態(tài)變化，可分為三類制冷方式 :液化制冷、升華制冷 和 蒸發(fā)制冷。 ?機(jī)械制冷 :利用壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器等實(shí)現(xiàn)的蒸發(fā)式制冷 ?非機(jī)械制冷 :機(jī)械制冷以外的其它制冷方式。 ?食品工業(yè)中應(yīng)用最廣的是機(jī)械制冷系統(tǒng)，但非機(jī)械制冷方式也有一定的應(yīng)用。 食品工廠機(jī)械與設(shè)備 —— 第十三章 冷凍機(jī)械設(shè)備 一、 制冷基本概念 （一）機(jī)械壓縮制冷 ?即機(jī)械蒸氣壓縮制冷。 ?是一種以制冷劑為工質(zhì)，通過壓縮機(jī)對(duì)制冷劑壓縮做功為補(bǔ)償，利用制冷劑狀態(tài)變化產(chǎn)生的吸熱和放熱效應(yīng)達(dá)到制冷目的的循環(huán)過程。 ?如圖 13. 1所示，最基本機(jī)械壓縮制冷系統(tǒng)由 … 四部分組成。 壓 縮 機(jī) 膨 脹 閥 蒸發(fā)器 冷凝器 1 2 3 圖 13. 1 壓縮制冷循環(huán)原理 4 食品工廠機(jī)械與設(shè)備 —— 第十三章 冷凍機(jī)械設(shè)備 一、 制冷基本概念 （一）機(jī)械壓縮制冷 1. 制冷循環(huán) ① 等熵過程 在循環(huán)過程中：制冷劑經(jīng)過蒸發(fā)器后，其低壓低溫蒸氣被壓縮機(jī)吸入，經(jīng)壓縮提高壓力以及溫度，成為高壓高溫的過熱蒸氣，此為等熵過程 ( 圖 13. 1中 1→2 ）。 等熵 膨脹閥 蒸發(fā)器 冷凝器 1 2 3 圖 13. 1 壓縮制冷循環(huán)原理 4 高溫 高壓氣體 低溫 低壓氣體 壓 縮 機(jī) 食品工廠機(jī)械與設(shè)備 —— 第十三章 冷凍機(jī)械設(shè)備 一、 制冷基本概念 （一）機(jī)械壓縮制冷 ② 等壓過程 過熱蒸氣的溫度高于環(huán)境介質(zhì)（水或空氣）的溫度，此時(shí)的制冷劑蒸氣能在常溫下冷凝成液體狀態(tài)。因而，當(dāng)被排至冷凝器時(shí)，經(jīng)冷卻、冷凝成高壓的液態(tài)制冷劑，此階段為等壓過程，如圖 13. 1中 2→3 所示。 等壓 膨脹閥 蒸發(fā)器 冷凝器 1 2 3 圖 13. 1 壓縮制冷循環(huán)原理 4 高溫 高壓氣體 常溫 高壓液體 壓 縮 機(jī) 食品工廠機(jī)械與設(shè)備 —— 第十三章 冷凍機(jī)械設(shè)備 一、 制冷基本概念 （一）機(jī)械壓縮制冷 ③ 等焓過程 高壓液體通過膨脹閥時(shí)，因節(jié)流作用而降壓，制冷劑液因沸騰蒸發(fā)吸熱，使其本身溫度下降，此為等焓過程，如圖 13. 1中 3→4 所示。 等焓 膨脹閥 蒸發(fā)器 冷凝器 1 2 3 圖 13. 1 壓縮制冷循環(huán)原理 4 低溫 低壓液體 常溫 高壓液體 壓 縮 機(jī) 食品工廠機(jī)械與設(shè)備 —— 第十三章 冷凍機(jī)械設(shè)備 一、 制冷基本概念 （一）機(jī)械壓縮制冷 ④ 等溫過程 把這種低壓低溫的制冷劑引入蒸發(fā)器蒸發(fā)吸熱，使周圍空氣及物料溫度下降，此為等壓等溫過程，如圖 13. 1中 4→1 所示。 等溫 膨脹閥 蒸發(fā)器 冷凝器 1 2 3 圖 13. 1 壓縮制冷循環(huán)原理 4 低溫 低壓液體 低溫 低壓氣體 壓 縮 機(jī) 食品工廠機(jī)械與設(shè)備 —— 第十三章 冷凍機(jī)械設(shè)備 一、 制冷基本概念 （一）機(jī)械壓縮制冷 1. 制冷循環(huán) ? 從蒸發(fā)器出來的低壓低溫蒸氣重新進(jìn)入壓縮機(jī)，如此完成一次制冷循環(huán)。這是最為簡(jiǎn)單的蒸氣壓縮制冷循環(huán)。 ? 此制冷循環(huán)可以用壓焓圖或溫熵圖表示（圖 13. 2）。 s (2)溫 熵圖 h (1)壓 焓圖 2 3 4 1 2 1 3 4 2′ 圖 13. 2 單級(jí)壓縮制冷循環(huán)的壓焓圖和溫熵圖 食品工廠機(jī)械與設(shè)備 —— 第十三章 冷凍機(jī)械設(shè)備 一、 制冷基本概念 （一）機(jī)械壓縮制冷 1. 制冷循環(huán) 2. 利用壓縮機(jī)對(duì)蒸氣進(jìn)行壓縮的方法使制冷劑得以重復(fù)利用。因此，這種制冷系統(tǒng)也稱為蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)。上述的四大部件是缺一不可的。但在實(shí)際工業(yè)系統(tǒng)中，其部件要比上述的多。 食品工廠機(jī)械與設(shè)備 —— 第十三章 冷凍機(jī)械設(shè)備 一、 制冷基本概念 （一）機(jī)械壓縮制冷 2. 單級(jí)壓縮制冷 ? 圖 13. 1所示理論制冷循環(huán)的問題 ? 蒸發(fā)器中抽吸出來的制冷劑蒸氣常帶有霧滴，不能使壓縮機(jī)正常工作。 ? 壓縮機(jī)中的潤(rùn)滑油會(huì)隨溫度升高而氣化進(jìn)入系統(tǒng)中，使得冷凝器和蒸發(fā)器的換熱效率大大降低。 ? 由于沒有制冷劑的貯存設(shè)備，整個(gè)系統(tǒng)工作會(huì)變得不穩(wěn)定。 膨脹閥 蒸發(fā)器 冷凝器 1 2 3 圖 13. 1 壓縮制冷循環(huán)原理 4 壓 縮 機(jī) 食品工廠機(jī)械與設(shè)備 —— 第十三章 冷凍機(jī)械設(shè)備 一、 制冷基本概念 （一）機(jī)械壓縮制冷 2. 單級(jí)壓縮制冷 ?實(shí)際制冷循環(huán) 貯氨罐 壓縮機(jī) 分油器 氨液分離器 膨 脹 閥 總調(diào)節(jié)站 冷凝器 均 壓 管 冷排 (蒸發(fā)器 ) 水 1 水 放空氣 放油 放 油 4 2 3 冷排 (蒸發(fā)器 ) 圖 單級(jí)壓縮制冷循環(huán)圖 食品工廠機(jī)械與設(shè)備 —— 第十三章 冷凍機(jī)械設(shè)備 一、 制冷基本概念 （一）機(jī)械壓縮制冷 2. 單級(jí)壓縮制冷 ?分油器 .貯氨器氨液分離器的作用 圖 13. 3所示的實(shí)際單級(jí)氨壓縮制冷系統(tǒng)，增加了分油器、貯氨器、氨液分離器等部件。這些部件可以保證制冷循環(huán)正常運(yùn)行。 ? 氨液分離器 :消除氨蒸氣中攜帶的霧滴，保證壓縮機(jī)正常工作； ? 分油器 :防止壓縮機(jī)帶出的潤(rùn)滑油不再進(jìn)入系統(tǒng)，從而提高了冷凝器和蒸發(fā)器的換熱效率； ? 貯氨罐 :起兩方面作用，一是保證系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，二是可以方便地為多處用冷場(chǎng)所提供制冷劑。 食品工廠機(jī)械與設(shè)備 —— 第十三章 冷凍機(jī)械設(shè)備 一、 制冷基本概念 （一）機(jī)械壓縮制冷 3. 雙級(jí)壓縮制冷 ?壓縮比與多級(jí)壓縮 ? 制冷循環(huán)若以壓縮機(jī)和膨脹閥為界，可粗略地分成高壓、高溫和低壓、低溫兩個(gè)區(qū)。 ? 高壓端壓強(qiáng)對(duì)低壓端壓強(qiáng)的比值稱為壓縮比。壓縮比由高溫端的冷凝溫度和低溫端蒸發(fā)溫度確定。蒸發(fā)溫度越低，壓縮比越高。 ? 高壓縮比情形下，若采用單級(jí)壓縮，運(yùn)行會(huì)有困難，這時(shí)可采用多級(jí)壓縮，以雙級(jí)壓縮較為常見。 食品工廠機(jī)械與設(shè)備 —— 第十三章 冷凍機(jī)械設(shè)備 一、 制冷基本概念 （一）機(jī)械壓縮制冷 3. 雙級(jí)壓縮制冷 ?雙級(jí)壓縮概念 ? 雙級(jí)壓縮 是指在制冷循環(huán)的蒸發(fā)器與冷凝器之間設(shè)兩個(gè)壓縮機(jī)，并在兩壓縮機(jī)間再設(shè)一個(gè)中間冷卻器。 ? 一般而言，當(dāng)壓縮比 8時(shí)，采用雙級(jí)壓縮較經(jīng)濟(jì)。 ? 對(duì)氨壓縮機(jī)來說，當(dāng)蒸發(fā)溫度在 25℃ 以下時(shí)，或冷蒸氣壓強(qiáng)大于 ，宜采用雙級(jí)壓縮制冷。 食品工廠機(jī)械與設(shè)備 —— 第十三章 冷凍機(jī)械設(shè)備 一、 制冷基本概念 （一）機(jī)械壓縮制冷 3. 雙級(jí)壓縮制冷 冷凝器 低壓壓縮機(jī) 水 蒸發(fā)器 膨脹閥 I 膨脹閥 II 中間冷卻器 水 1 2 3 4 5 6 7 8 9 高壓壓縮機(jī) 液面 圖 13. 4雙級(jí)壓縮制冷循環(huán)圖 食品工廠機(jī)械與設(shè)備 —— 第十三章 冷凍機(jī)械設(shè)備 一、 制冷基本概念 （一）機(jī)械壓縮制冷 3. 雙級(jí)壓縮制冷 ?循環(huán)中的制冷劑狀態(tài)變化 (圖 ) 圖 雙級(jí)壓縮冷循環(huán)的壓 焓圖和溫 熵圖 食品工廠機(jī)械與設(shè)備 —— 第十三章 冷凍機(jī)械設(shè)備 一、 制冷基本概念 （一）機(jī)械壓縮制冷 3. 雙級(jí)壓縮制冷 ?循環(huán)中的制冷劑狀態(tài)變化 (圖 ) ?低溫低壓蒸汽的壓縮與冷卻 蒸發(fā)器中形成的低壓、低溫制冷劑蒸氣（ 1），被低壓級(jí)壓縮機(jī)吸入，經(jīng)絕熱壓縮至中間壓力的過熱蒸氣（ 2）而排出，進(jìn)入同一壓力的中間冷卻器，被冷卻至干飽和蒸氣（ 3）。 食品工廠機(jī)械與設(shè)備 —— 第十三章 冷凍機(jī)械設(shè)備 一、 制冷基本概念 （一）機(jī)械壓縮制冷 3. 雙級(jí)壓縮制冷 ?循環(huán)中的制冷劑狀態(tài)變化 (圖 ) ?高壓壓縮機(jī)壓縮的蒸氣 高壓壓縮段吸入如下干飽和蒸氣： ① 來自低壓壓縮段的已被冷卻的干飽和蒸氣（ 3）； ②來自高壓段飽和液體制冷劑（ 6）經(jīng)膨脹閥節(jié)流（ 6→ 9）降壓后，在冷卻低壓段排出而尚未被冷凝的過熱蒸氣的過程中所形成的干飽和蒸氣（ 3）。 食品工廠機(jī)械與設(shè)備 —— 第十三章 冷凍機(jī)械設(shè)備 一、 制冷基本概念 （一）機(jī)械壓縮制冷 3. 雙級(jí)壓縮制冷 ?雙級(jí)壓縮制冷循環(huán)中的制冷劑狀態(tài)變化 (圖 ) ?高壓蒸氣的冷凝與分流 ?高壓壓縮機(jī)出來的的過熱蒸氣（ 4），在冷凝器中等壓冷卻到干飽和蒸氣（ 5)，并進(jìn)一步等壓冷凝成飽和液體（ 6）。然后分成兩路。 ?一路便是上面所講的，經(jīng)膨脹閥節(jié)流降壓后的制冷劑（ 9），進(jìn)入中間冷卻器。 ?一路先在中間冷卻器的盤管內(nèi)進(jìn)行過冷，過冷后的制冷劑（ 7）再經(jīng)過膨脹閥節(jié)流降壓，節(jié)流降壓后的制冷劑（ 8）進(jìn)入蒸發(fā)器，蒸發(fā)吸熱，產(chǎn)生冷效應(yīng)。 食品工廠機(jī)械與設(shè)備 —— 第十三章 冷凍機(jī)械設(shè)備 一、 制冷基本概念 （一）機(jī)械壓縮制冷 4. 制冷量與制冷系數(shù) ? 制冷量 ? 是指在一定操作條件（即一定的制冷劑蒸發(fā)溫度、冷凝溫度，過冷溫度）下，單位時(shí)間制冷劑從被冷凍物取出的熱量，以 Q表示之，單位為 W 。 ? 冷噸（ RT ）相當(dāng)于 24h 內(nèi)將 1t 0℃ 的水冷凍成同溫度冰所放出的熱量。 食品工廠機(jī)械與設(shè)備 —— 第十三章 冷凍機(jī)械設(shè)備 一、 制冷基本概念 （一）機(jī)械壓縮制冷 4. 制冷量與制冷系數(shù) ? 制冷量 ? 制冷系統(tǒng)的制冷量 Q0與單位制冷量（ qm ， J/kg）和制冷劑循環(huán)量 G（ kg）關(guān)系 ： Q0 = G qm (131) 食品工廠機(jī)械與設(shè)備 —— 第十三章 冷凍機(jī)械設(shè)備 一、 制冷基本概念 （一）機(jī)械壓縮制冷 4. 制冷量與制冷系數(shù) ? 制冷系數(shù) ? 制冷機(jī)（或制冷系統(tǒng)）為獲得一定的制冷量需要輸入一定的能量，即需要 消耗一定的功率。 ? 制冷系