【正文】 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。 ? 壓縮機(jī)中的潤滑油會(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。但在實(shí)際工業(yè)系統(tǒng)中，其部件要比上述的多。因此，這種制冷系統(tǒng)也稱為蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)。 ? 此制冷循環(huán)可以用壓焓圖或溫熵圖表示（圖 13. 2）。 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)。 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)。 ?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。 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。 ?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。 ? 機(jī)械壓縮蒸發(fā)制冷目前應(yīng)用最多。 ? 后者必須與前者配套才能發(fā)揮作用 。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。 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)。 ? 除商業(yè)冷庫及速凍食品廠以外，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)房及冷藏庫設(shè)置。 ? 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 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)。 ? 冷庫及其冷鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)都離不開冷凍設(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。 ? 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。 ? 第二部分是利用冷源的機(jī)械設(shè)備。例如，速凍機(jī)、冷風(fēng)機(jī)等，其核心就是蒸發(fā)器。 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。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。 ?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。 ?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。 ?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。 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 ）。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。這是最為簡(jiǎn)單的蒸氣壓縮制冷循環(huán)。 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。上述的四大部件是缺一不可的。 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。 ? 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。這些部件可以保證制冷循環(huán)正常運(yùn)行。 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)。壓縮比由高溫端的冷凝溫度和低溫端蒸發(fā)溫度確定。 ? 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。 ? 一般而言，當(dāng)壓縮比 8時(shí)，采用雙級(jí)壓縮較經(jīng)濟(jì)。 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 ?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）。 ?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。 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 。 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。 ? 如制冷系數(shù)為 3，即是說每消耗 1kW 的能量可以獲得 3kW ( 2580kcal/h）的制冷量。直接制冷一般應(yīng)用于單臺(tái)供冷的冷凍設(shè)備，如速凍機(jī)、冰淇淋凝凍機(jī)、低溫冷庫和家用冰箱等。制冷劑性質(zhì)與制冷裝置特性及操作條件有關(guān)。 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 5. 直接制冷與制冷劑 ?制冷劑選擇 ?主要從熱力學(xué)、物理化學(xué)、生理學(xué)及經(jīng)濟(jì)性和對(duì)環(huán)境影響等方面考慮。 ?氨一直是工業(yè)制冷中應(yīng)用最廣的制冷劑之一，它較為安全和對(duì)環(huán)境無影響。但由于大部分產(chǎn)品被證實(shí)對(duì)外層空間的臭氧層有破壞作用， ?以 R11和 R12等為代表的氟利昂系列制冷劑已經(jīng)或即將被禁用。 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 6. 間接制冷與載冷劑 ?食品工業(yè)中，需要進(jìn)行冷凍加工的場(chǎng)所往往較大或進(jìn)行冷凍作業(yè)的機(jī)器臺(tái)數(shù)較多，將制冷劑直接送往各處便不合算，因此專設(shè)制冷間，采用間接制冷過程以迎合這種需要。 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 6. 間接制冷與載冷劑 圖 間接制冷原理 膨脹閥 鹽水泵 冷 庫 蒸發(fā)器 冷凝器 壓縮機(jī) 冷卻水進(jìn) 冷卻水出 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 6. 間接制冷與載冷劑 ? 常用載冷劑 有空氣、水和鹽水及有機(jī)物水溶液等。 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 6. 間接制冷與載