食品机械讲课制冷

食品机械讲课课件制冷第1页，共116页，2023年，2月20日，星期日实现人工制冷的方法1.利用物质的相变来吸热制冷；融化（固体—液体）气化（液体—气体）升华（固体—气体）气化制冷（蒸气制冷）：包括液氮气化式和蒸气压缩式制冷、吸收式制冷、蒸汽喷射式制冷、吸附式制冷。2.利用气体膨胀产生低温气体等熵膨胀时温度总是降低的，产生冷效应。3.气体涡流制冷高压气体经涡流管膨胀后，可分为冷热两股气流；4.热电制冷（半导体制冷）利用半导体的温差电效应实现的制冷。第2页，共116页，2023年，2月20日，星期日各种制冷方法均有自身的特点和应用范围，到目前为止，没有一种制冷方法在整个的制冷区间内能保持最佳的制冷效果。因此，不同的制冷区间应选用不同的制冷方法。目前，根据所获低温的温度要求，可把制冷范围分为两个区间，即⑴普冷：低于环境温度～－120℃（153K），简称制冷。⑵低温：－120℃～－273℃（接近0K）所发生的现象和过程或使用的技术和设备。不同制冷范围使用不同的制冷方法，在食品加工、贮运过程中所要求的用冷温度，均属于普冷范围，使用最广泛制冷方法是液体气化法。因此我们主要介绍液体气化制冷的原理和制冷方式，以及在制冷过程中所使用的主要机器和设备。第3页，共116页，2023年，2月20日，星期日6.1.1制冷原理与制冷剂1）制冷原理液体气化制冷是指制冷剂液体在气化时需要吸收大量的气化潜热而实现制冷的方法。食品加工过程中主要采用液氮气化式和蒸气压缩式制冷，而蒸气喷射式、吸收式和吸附式制冷主要应用于空调制冷中。（1）液氮气化式制冷液氮气化式制冷属于开式液体气化系统。是将液氮直接喷淋到被冷却物表面，液氮吸收被冷却物的热量后气化，或将被冷却物沉浸在液氮内降温。这种方法操作简单，初投资较低，但液氮不能循环利用，运行费用较大。第4页，共116页，2023年，2月20日，星期日（2）蒸气压缩式制冷蒸气压缩式制冷所用制冷剂主要有氨和氟利昂，能量补偿过程是消耗机械功的压缩过程。它利用气化温度较低的液态制冷剂的蒸发，吸收被冷却物体的热量，从而使被冷却物体的温度下降，通过压缩机将气化后的制冷剂蒸气吸回并加压，在冷凝器中制冷剂将所吸收的热量传给冷却介质，自身温度得以降低，然后再进行蒸发吸热，如此循环，即可实现制冷。第5页，共116页，2023年，2月20日，星期日液体气化制冷原理第6页，共116页，2023年，2月20日，星期日2）制冷剂制冷剂是在制冷装置中进行制冷循环的工作物质，也称制冷工质。制冷剂在蒸发器中汽化吸热，在冷凝器中凝结放热。当前能用作制冷剂的物质有80多种，最常用的是氨、氟里昂类、水和少数碳氢化合物等。

1987年9月在加拿大的蒙特利尔室召开了专门性的国际会议，并签署了《关于消耗臭氧层的蒙特利尔协议书》，于1989年1月1日起生效，对氟里昂在的R11、R12、R113、R114、R115、R502及R22等CFC类的生产进行限制。第7页，共116页，2023年，2月20日，星期日制冷剂的代号和分类

国际上统一规定用字母“R”和它后面的一组数字或字母作为制冷剂的简写符号。无机化合物：简写符号规定为R7（），括号代表一组数字，是该无机物分子量的整数部分；卤代烃和其他烷烃类：烷烃类化合物的分子通式为CmH2m+2；卤代烃的分子通式为CmHnFxClyBrz（n+x+y+z=2m+2），则简写符号规定为R(m-1)(n+1)(x)B(z)，每个括号是一个数字，该数字为零时省去不写。非共沸混合制冷剂：简写符号为R4（）；共沸混合制冷剂：简写符号为R5（）；环烷烃及环烷烃的卤代物：用字母“RC”开头；链烯烃及链烯烃的卤代物：用字母“R1”开头；有机氧化物、脂肪族胺：用R6开头，其后的数字式任选的。第8页，共116页，2023年，2月20日，星期日制冷剂按标准大气压下的蒸发温度和常温下的冷凝压力可分为：①高温低压制冷剂蒸发温度＞0℃，冷凝压力≦0.3MPa，如R11、Rll3、Rll4等。这类制冷剂的蒸发温度较高，冷凝压力较低，适用于离心式制冷机的空调系统和在高温工况下工作的制冷系统。②中温中压制冷剂0℃＞蒸发温度＞－60℃，0.3MPa≦冷凝压力＜2.0MPa、如R717、R12、R22、R502等。这类制冷剂的蒸发温度和冷凝压力能适应一般的使用条件应用范围较广，适用于空调系统以及－65℃以上的制冷系统。③低温高压制冷剂蒸发温度≦－60℃，冷凝压力＞2.0MPa。如R13、R14、R503等。这类制冷剂的蒸发温度较低，冷凝压力较高，但由于临界温度较低，不能在常温下液化，故一般多用于复叠式制冷的低温系统。第9页，共116页，2023年，2月20日，星期日（2）制冷剂的选择要求①对制冷剂热力性质的要求（a）在标准大气压下的蒸发温度低只有较低的蒸发温度，才能通过温差传热获取低温，只有在低温下具有较高的蒸发压力（最好不低于大气压），外界的空气才不易进入系统，制冷剂泄漏也容易发现。（b）在常温下的冷凝压力低冷凝压力越低，压缩机的功耗越小，制冷剂越易于液化。（c）凝固点低制冷剂的凝固点只有低于所需的蒸发温度，才能实现循环制冷。（d）单位容积制冷量适宜一般地说，制冷剂的单位容积制冷量应尽量大些，因为这样可提高压缩机的工作效率，减少系统内的制冷剂量，缩小机器设备的体积及系统的管径等。但对于微型活塞式制冷机和中、小型离心式制冷机来说，则要求制冷剂的单位容积制冷量适当小些，以免因机器设备的体积太小而给生产制造带来困难。（e）临界温度高，相应的临界压力低临界温度是制冷剂蒸气能够实现液化的最高温度。如果临界温度太低，则势必要给制冷剂的液化带来困难，而临界压力越高，则制冷剂的冷凝压力相应也高，这会增大压缩机的功耗、制冷剂的临界温度最好远高于环境温度。第10页，共116页，2023年，2月20日，星期日②对制冷剂物理化学性质的要求（a）粘度和重度小制冷剂的粘度和重度小，则制冷剂的流动阻力小，换热效率高，压缩机的功耗小；同时还可缩小系统的管径，减小省材的消耗等。（b）放热系数大制冷剂的放热系数大，换热效果好．可减小换热设备的传热面积。（c）渗透性弱，蒸发潜热大，蒸气的比容小渗透性弱，不易泄漏；蒸发潜热大单位制冷量大；蒸气的比容小，压缩机耗功少。（d）有一定的吸水性在制冷系统中，或多或少都会含有湿空气，所以要求制冷剂要有一定的吸水性，避免系统内出现冰塞现象。（e）不含水分和杂质水分和杂质随制冷剂进入系统，易造成设备机器的腐蚀损坏、管路的堵塞等等良后果。（f）化学性质稳定不燃烧、不爆炸、不分解、不化合、不腐烛、不变质、不造成生态环境公害。第11页，共116页，2023年，2月20日，星期日3）常用制冷剂（氨）应用较广的中温制冷剂，沸点－33.3℃，凝固点－77.9℃；有较好的热力学性质和热物理性质；有毒，可燃，安全分类B2；与水互溶，但由于有腐蚀作用，限制含水量不超过0.2％；密度比矿物油小，在矿物油中溶解度小；对材料有限制，不允许使用铜及铜合金；用于蒸发温度在－65℃以上的大型或中型活塞及螺杆机组中，也有应用于大容量离心式制冷机中。第12页，共116页，2023年，2月20日，星期日6.2制冷系统的基本组成与结构(1）单级压缩制冷系统最简单的制冷系统由四大要件组成：①压缩机；②冷凝器；③节流阀；④蒸发器；原理：制冷剂在蒸发器中吸收被冷却对象的热量而蒸发，产生的低压蒸气被压缩机吸入，经压缩机压缩后制冷剂压力升高，压缩机排出的高压蒸气在冷凝器中被常温冷却介质冷却，凝结成高压液体。高压液体经膨胀阀节流，变成低压、低温湿蒸气，进入蒸发器，低压液体在蒸发器中再次汽化蒸发。如此周而复始。第13页，共116页，2023年，2月20日，星期日(2)双级压缩制冷系统

1.单级压缩循环的局限性。单击蒸汽压缩式制冷循环，冷凝温度都差不多，虽然可能采用不同的制冷剂，但是所能够获得的最低制冷温度一般只有-20~-30℃，最低不超过-40℃。这主要是由于压缩机压缩比不能过大的原因造成的。2.关于压缩比压缩机的压缩比等于冷凝压力pk与蒸发压力p0的比值，当冷凝温度固定的时候，压缩比就取决于蒸发温度，蒸发温度越低，蒸发压力就越小，压缩比就越大。第14页，共116页，2023年，2月20日，星期日3.压缩比过大带来的问题①制冷系数下降。压缩机的输气系数（压缩机实际输气量与理论输气量的比值）大大降低，消耗的功增大，运行经济性降低。当压缩比达到20时，压缩机事实上已不能进行吸气。②压缩机的排气温度升高。使气缸壁温度上升，影响润滑条件，甚至会出现润滑油的碳化，造成拉缸等不正常现象。③液态制冷剂节流引起的损失增大。即节流后产生的蒸气（或称闪发气体）增多，使单位制冷量减少，循环的制冷系数降低。第15页，共116页，2023年，2月20日，星期日由于以上原因，单级压缩机压缩比不宜过大。一般使用氨作为制冷剂的活塞式压缩机压缩比最大为8，使用氟利昂作为制冷剂的活塞式压缩机压缩比最大不超过10，而使用离心式压缩机时，压缩比最大不能超过4。这样的话，在冷凝温度跟环境温度差不多的情况下，单级压缩机可以达到的蒸发温度通常为-20℃~-30℃，最多不超过-40℃.第16页，共116页，2023年，2月20日，星期日4、各种形式的双级压缩制冷循环双级蒸气压缩式制冷循环的基本类型双级蒸气压缩式制冷循环由于它们所用节流级数及中间冷却方式的不同，有不同的循环形式。节流级数分为一级节流和二级节流；中间冷却方式分为中间完全冷却，中间不完全冷却和中间不冷却三种。经过组合，常见双级压缩循环有下面5种：①一级节流中间完全冷却的双级压缩制冷循环②一级节流中间不完全冷却的双级压缩制冷循环③一级节流中间不冷却的双级压缩制冷循环④二级节流中间完全冷却的双级压缩制冷循环⑤二级节流中间不完全冷却的双级压缩制冷循环第17页，共116页，2023年，2月20日，星期日①一级节流中间完全冷却的双级压缩制冷循环

低压级压缩机排气进入中间冷却器完全冷却为干饱和蒸气再被高压级压缩机吸入，故称为中间完全冷却。节流前的高压液体在中间冷却器的盘管内流动时得到冷却，所以液体得到过冷。第18页，共116页，2023年，2月20日，星期日②一级节流中间不完全冷却的双级压缩制冷循环它的低压级压缩机排气不进入中间冷却器内冷却，而是在管道中与中间冷却器内出来的中温中压饱和蒸气混合冷却后进入高压级压缩机进行第二次压缩，因此高压级压缩机吸入的是经过混合冷却的过热蒸气。第19页，共116页，2023年，2月20日，星期日(3)、复叠式压缩系统当制冷温度达到-70℃、-80℃以下时，双级压缩也无能为力，这时因为：1.制冷剂凝固点温度限制。中温制冷剂在这个温度范围往往因达到凝固点而凝固造成无法循环。2.压缩比限制。蒸发温度过低时，即是采用双级压缩也将使每一级压缩比超过限制。若使用多级压缩，则系统又过于复杂，可靠性变差。3.蒸发压力过低。此时使用一般制冷剂，蒸发压力会变的很低，一方面吸气比体积增大会降低压缩机输气量，增大汽缸尺寸，另一方面也使得空气容易渗入系统。4.吸排气阀门动作困难，这些阀门一般是弹簧片结构，它们的动作实际也依赖一个微小的压力差，但是吸气压力过低时连这个条件也很难满足，造成阀片动作困难，无法吸气。5.临界温度限制。如果使用低温制冷剂，则上述问题可以解决，但是低温制冷剂临界温度太低，无法在常温下液化。第20页，共116页，2023年，2月20日，星期日复叠式制冷循环原理复叠式制冷一般使用两个制冷系统，在高温系统里使用沸点温度高的制冷剂，在低温系统里使用沸点温度低的制冷剂，高温系统中制冷剂的蒸发是为了吸收低温系统中制冷剂冷凝放出的热量，只有低温系统中制冷剂蒸发向被冷却对象吸热。这种系统叫做复叠式制冷系统，它既可以获得较低的蒸发温度和合适的蒸发压力，又可以向环境放热。蒸发冷凝器由高温系统的蒸发器和低温系统的冷凝器组合而成，其传热温差为10℃。复叠式制冷广泛用于蒸发温度-80～-130℃的低温场合。

第21页，共116页，2023年，2月20日，星期日4）制冷系统的主要设备（1）制冷压缩机制冷压缩机根据其工作原理可分为容积型和速度型两大类目前，用于工业生产的压缩机，主要是容积型压缩机。，容积式压缩机：用机械的方法使密闭容器的容积变小，使气体压缩而增加其压力的机器，成为容积型压缩机。它有两种结构形式：往复式(活塞式)和回转式第22页，共116页，2023年，2月20日，星期日压缩机类型容积型Screw双螺杆式压缩机容积型Reciprocating往复式压缩机容积型Scroll涡旋式压缩机容积型Screw单螺杆式压缩机转子星轮第23页，共116页，2023年，2月20日，星期日①活塞式制冷压缩机（a）活塞式制冷压缩机的工作原理旋转的曲轴通过连杆带动活塞在气缸中作直线往复运动，并通过吸、排气阀片相应的配合动作，来完成吸气、压缩、排气和膨胀四个过程。图6－5活塞式压缩机的工作原理图第24页，共116页，2023年，2月20日，星期日第25页，共116页，2023年，2月20日，星期日（b）活塞式制冷压缩机的基本结构第26页，共116页，2023年，2月20日，星期日机体和缸套1.机体的作用与要求

机体是支承压缩机全部质量并保证各零部件之间有正确的相对位置的部件。机体包括气缸体和曲轴箱两个部分。安装气缸套的部位称为气缸体，安装曲轴的部位称曲轴箱。装在机体上的还有气缸盖、轴承座等零部件。机体是整个压缩机的支架，因而要求其有足够的强度和刚性.2.机体的结构型式机体的结构型式很多，有的带气缸套，有的气缸是直接在机体上加工而成。第27页，共116页，2023年，2月20日，星期日气缸盖第28页，共116页，2023年，2月20日，星期日曲轴曲轴，是传递动力和运动的主要部件之一。电动机主轴的旋转运动，通过曲轴、连杆机构转变为活塞的住复运动，而实现对蒸气的压缩。曲轴按曲拐的多少分为单曲拐、双曲拐和多曲拐曲轴，常见的是双曲拐，在每个曲拐上装1～4根连杆。第29页，共116页，2023年，2月20日，星期日第30页，共116页，2023年，2月20日，星期日连杆连杆，是曲轴连杆机构的一部分。用于连接活塞和曲轴，将曲轴的旋转运动转变为活塞的往复运动。连杆可分为连杆小头、衬套、连杆体、连杆大头、轴瓦和连杆螺栓等组件。第31页，共116页，2023年，2月20日，星期日活塞活塞组，是活塞、活塞销和活塞环的总称。活塞组与气缸组成一个可变的封闭工作容积，以完成吸气、压缩、排气、膨胀工作过程第32页，共116页，2023年，2月20日，星期日斜面活塞凸顶活塞凹顶活塞平顶活塞第33页，共116页，2023年，2月20日，星期日活塞销

用来连接活塞和连杆小头，它承受交变载荷，因此应有足够强度，并要求耐磨、抗疲劳和抗冲击。第34页，共116页，2023年，2月20日，星期日活塞环

活塞环有气环和油环两种。

气环的作用是密封气缸的工作容积，防止压缩气体通过气缸壁与活塞表面之间的间隙泄漏到曲轴箱中。油环的作用是刮下附着于气缸壁上多余的润滑油，并使壁面上油膜分布均匀。第35页，共116页，2023年，2月20日，星期日活塞环第36页，共116页，2023年，2月20日，星期日轴封装置

轴封装置，开启式压缩机的曲轴伸出机体之外，曲轴和机体之间必须设置密封装置。它的作用在于当曲轴箱内的压力高于外界的大气压时，防止制冷剂和润滑油外漏；当曲轴箱内的压力低于外界的大气压时，防止外界的空气渗入系统。目前，压缩机的轴封大都采用机械式密封，这种轴封由弹簧、弹簧托板、紧圈、钢壳、轴封橡胶圈、动摩擦环、定摩擦环（压板）等组成。动摩擦环（动环）固定在曲轴上，定摩擦环（定环）固定在机体上。上述零件组成轴封的三个密封面。第37页，共116页，2023年，2月20日，星期日轴端密封轴承密封第38页，共116页，2023年，2月20日，星期日气阀组

气阀是压缩机的重要部件之一。它的正常工作才能保证压缩机实现吸气、压缩、排气、膨胀四个工作过程。气阀实质上是一自动阀，气阀的启闭是依靠阀片二侧的压力差来实现的。气阀主要由阀座、阀片、弹簧和阀盖（阀片的升高限制器）组成，如图所示。第39页，共116页，2023年，2月20日，星期日第40页，共116页，2023年，2月20日，星期日第41页，共116页，2023年，2月20日，星期日半封闭式压缩机实物图片第42页，共116页，2023年，2月20日，星期日连杆与活塞组件第43页，共116页，2023年，2月20日，星期日②螺杆式制冷压缩机螺杆式制冷压缩机属于容积型回转式压缩机，它具有活塞式制冷压缩机无法比拟的优点。近年来，随着螺杆式压缩机结构的改进，性能得到很大的提高，容量范围和使用范围不断扩大，机型和种类亦不断增多，成为一种新型的制冷压缩机。

1.类型结构结构组成：主要由转子、机壳、轴承、轴封、活塞及能量调节装置组成。转子之间及转子和气缸、端座间留有很小的间隙。吸气端座和气缸上部设有轴向和径向吸气孔口，排气端座和滑阀上分别设有轴向和径向排气孔口。第44页，共116页，2023年，2月20日，星期日第45页，共116页，2023年，2月20日，星期日第46页，共116页，2023年，2月20日，星期日2.工作原理螺杆式压缩机的工作是依靠啮合运动着的一个阳转子与一个阴转子，并借助于包围这一对转子四周的机壳内壁的空间完成的。当转子转动时，转子的齿、齿槽与机壳内壁所构成的呈V字形的一对齿间容积称为基元容积，其容积大小会发生周期性的变化，同时还会沿着转子的轴向由吸气口侧向排气口侧移动，将制冷剂气体吸入并压缩至一定的压力后排出。第47页，共116页，2023年，2月20日，星期日螺杆式压缩机的工作过程包括：吸气过程、压缩过程、排气过程。第48页，共116页，2023年，2月20日，星期日

螺杆式压缩机的工作原理

依靠啮合运动着的一对阴阳转子，借助它们的齿、齿槽与机壳内壁所构成的呈“V”字形的一对齿间容积呈周期性大小变化，来完成制冷剂气体吸入—压缩—排出的工作过程。

第49页，共116页，2023年，2月20日，星期日第50页，共116页，2023年，2月20日，星期日

单螺杆转子星轮双螺杆第51页，共116页，2023年，2月20日，星期日（2）冷凝器

冷凝器的类型

立式：用水量多，水质可差壳管式卧式：水质要好，水温低水冷式套管式：小型水冷系统淋水式：用水少，水质可差，空气干燥类型

蒸发式：用水少，空气干燥自然对流式风冷式强制对流式第52页，共116页，2023年，2月20日，星期日立式壳管式冷凝器图6－8立式壳管冷凝器其圆筒形壳体一般采用钢板卷制焊成，壳体内装有一组垂直的直管管簇，管内为冷却水，壳体的顶部焊有一个配水箱。配水箱内有多孔筛板，用来将水均匀地分布到每根管口，在每根水管的上端还设有一个带槽的导流套管，使水流经过斜槽沿着管壁作螺旋状流动，并呈膜状流下，以便水与制冷剂能充分发生热交换。

第53页，共116页，2023年，2月20日，星期日2.卧式壳管式冷凝器

圆筒形壳体用钢板卷制焊成,在壳体上设有若干个管接头，壳体内装有一组横卧的直管管簇，它安装在两块管板上，管内为冷却水，壳体的两端装有铸铁做的端盖，两端盖的内壁设有相互配合的分水筋，以便冷却水能在管簇内多次往返流动。第54页，共116页，2023年，2月20日，星期日空冷式冷凝器的冷却介质是空气，制冷剂放出的热量由空气带走。其基本结构见图6－11所示。一般成长方体，冷凝管由几组蛇形盘管组成，在盘管外加肋片,以增加空气侧的传热面积，同时采用风机加速空气的流动，以增加空气侧的传热效果。工作时制冷剂蒸汽由冷凝管上部的分配集管进入蛇形管中，在流动过程中与管外的空气发生热交换，逐步冷却、冷凝成液体，由下部流出。空冷式冷凝器主要用于氟利昂制冷系统或供水困难、气温较低的地区。②空冷式冷凝器第55页，共116页，2023年，2月20日，星期日第56页，共116页，2023年，2月20日，星期日图6－12蒸发式冷凝器图6－12是蒸发式冷凝器的结构示意图，蛇形盘管装在立式的箱体内，箱底的底盘为水盘。制冷压缩机排出的制冷剂蒸气从蛇形盘管上部进入，冷凝后由下部排出。水盘内的冷却水由循环水泵送到盘管上部，经喷嘴喷淋在盘管的外表面，一部分冷却水吸收管内制冷剂蒸气冷凝时放出的热量而蒸发，未蒸发的喷淋水仍流进水盘内。蒸发式冷凝器装设风机，以使空气加大流速自下而上地流经盘管，不断带走水蒸气，加速喷淋水的汽化。为防止未汽化的水滴被空气带走，在箱体上部还装有档水板。第57页，共116页，2023年，2月20日，星期日第58页，共116页，2023年，2月20日，星期日第59页，共116页，2023年，2月20日，星期日（3）节流机构节流机构的作用是把来自冷凝器的高压液体制冷剂节流降压并调节制冷剂的流量手动膨胀阀

由工作人员根据负荷大小，手动调节阀门开度，管理不方便；结构同普通截止阀。第60页，共116页，2023年，2月20日，星期日热力膨胀阀第61页，共116页，2023年，2月20日，星期日◆原理：利用蒸发器出口处制冷剂蒸汽过热度的变化调节供液量。◆应用：氟利昂系统中广泛使用（与非满液式蒸发器配合使用）。第62页，共116页，2023年，2月20日，星期日第63页，共116页，2023年，2月20日，星期日第64页，共116页，2023年，2月20日，星期日第65页，共116页，2023年，2月20日，星期日第66页，共116页，2023年，2月20日，星期日直通式浮球膨胀阀依靠浮球室中的浮球受液面的影响，控制阀门的启闭。直通式：构造简单，浮球受液面波动大，易损坏，下部供液。浮球膨胀阀第67页，共116页，2023年，2月20日，星期日非直通式浮球膨胀阀依靠浮球室中的浮球受液面的影响，控制阀门的启闭。非直通式：液面平稳，不易损坏，构造、安装较复杂第68页，共116页，2023年，2月20日，星期日（4）蒸发器

满液式卧式壳管式冷却液体的蒸发器直立管式冷水箱螺旋管式

冷风机——干式蒸发器类型

冷却空气的蒸发器排管螺旋式新型速冻装置隧道式

蒸发器是直接进行制冷换热的设备。经过节流后的低温低压液体制冷剂在蒸发器中吸热蒸发，使被冷却对象的温度降低，从而实现制冷降温的目的。蒸发器按照被冷却流体的不同，可分为冷却液体载冷剂的蒸发器和冷却空气的蒸发器两大类。第69页，共116页，2023年，2月20日，星期日①立管式蒸发器蒸发管组由上集管、下集管和许多焊在两集管之间的末端微弯的立管组成。上集管的一端焊有液体分离器，其底部通过一根立管与下集管相通，使分离出来的制冷剂液体流回下集管。下集管的一端与集油器相连，集油器的上端与吸气管相通。第70页，共116页，2023年，2月20日，星期日②螺旋管式蒸发器螺旋管式蒸发器与立管式蒸发器基本相同，其主要区别在于它以螺旋管代替两集管之间的立管，因此，当传热面积相同时，其外形尺寸比立管式的小，结构紧凑，又可减少焊接工作量。③卧式壳管蒸发器载冷剂在换热管内往返多次流动，而制冷剂则在换热管外蒸发吸收载冷剂的热量。第71页，共116页，2023年，2月20日，星期日干式蒸发器的形状和结构与卧式壳管蒸发器相似，不同的是液态氟里昂在管内沸腾。在筒体内设置几道隔板，载冷剂在管外的隔板之间曲折流动。第72页，共116页，2023年，2月20日，星期日④直接蒸发式空气冷却器

直接蒸发式空气冷却器又称冷风机，冷风机广泛应用于冷藏库和空调设备中。第73页，共116页，2023年，2月20日，星期日制冷辅助设备按其作用可分为两大类：①维持制冷循环正常工作的设备，如中间冷却器等。②改善运行指标及运行条件的设备，如油分离器、氨液分离器、空气分离器和各种贮液器。（5）制冷系统的主要辅助设备（a）油分离器油分离器装在压缩机排气口和冷凝器之间，用来分离高压气体中的润滑油，不致使过量的油进入冷凝器和蒸发器影响传热效果、降低制冷量。

第74页，共116页，2023年，2月20日，星期日（b）高压贮液器为了贮存冷凝器中凝结下来的高压氨液，使冷凝器的冷却面积不被占用，同时供应和调节各蒸发器的供液量，以适应工况的变化。在制冷系统中设置了高压贮液器。第75页，共116页，2023年，2月20日，星期日贮液器第76页，共116页，2023年，2月20日，星期日（c）中间冷却器中间冷却器是实现双级制冷循环必备的设备，它装设于制冷压缩机的低、高压级之间，主要作用是冷却低压级压缩机排出的过热蒸汽，以降低高压级的吸、排气温度。此外，还可冷却节流前的高压液体制冷剂，使其获得较大的过冷度，以提高制冷量。

图6－25氨用中间冷却器第77页，共116页，2023年，2月20日，星期日氨用中间冷却器中间冷却器系用以装置在双级氨制冷装置的低压和高压缸之间，使由低压缸排出的热气在经过本器时达到冷却的目的。同时使自贮氨器流经本器中盘管的氨液过冷以增加制冷效应。中间冷却器操作注意下列事项：中间冷却器内气体流速一般为0.5～0.8m/s。蛇形盘管内氨液流速一般为0.4～0.7m/s，其出口氨液温度比进口低3～5℃。中间冷却器的中间压力一般在0.3MPa（表压）左右，不宜超过0.4MPa（表压）。高压级的吸气过热度，即吸气温度比中间冷却器的中间温度高2～4℃第78页，共116页，2023年，2月20日，星期日

(d)气液分离器工作原理：利用制冷剂蒸气流速的急剧降低和流向的急剧改变，实现：分离蒸发器回气中的液体制冷剂，防止压缩机湿压缩。分离进入蒸发器供液中的闪发蒸气，提高蒸发器的传热效果。右图为：氨液分离器第79页，共116页，2023年，2月20日，星期日(e)空气分离器

制冷系统中进入空气的原因有：1）制冷系统在投产前或大修后，因未彻底清除空气故空气存在制冷系统中。2）日常维修时，局部管道、设备未经抽真空，就投入工作。3）系统充氨、充氟、加油时带入空气。4）当低压系统在负压下工作时，通过密封不严密处窜入空气。系统中有空气带来的害处是：1）导致冷凝压力升高。在有空气的冷凝器中，空气占据了一定的体积，且具有一定的压力，而制冷剂也具有一定的压力。根据道尔顿定律：一个容器（设备）内，气体总压力等于各气体分压力之和。所以在冷凝器中，总压力为空气和制冷剂压力之和。冷凝器中空气越多，其分压力也就越大，冷凝器总压力自然升高。2）由于空气的存在，冷凝器传热面上形成的气体层，起到了增加热阻的作用，从而降低了冷凝器的传热效率。同时，由于空气进入系统，使系统含水量增加，而腐蚀管道和设备。3）由于空气存在，冷凝压力的升高，会导致制冷机产冷量下降和耗电量增加。4）如有空气存在，在排气温度较高的情况下，遇油类蒸气，容易发生意外事故。第80页，共116页，2023年，2月20日，星期日空气分离器有多种形式，下图为氨系统以往常用的卧式不凝性气体分离器称四套管式空气分离器。它安装在壳管式冷凝器的上方，也可单独安装四套管式空气分离器第81页，共116页，2023年，2月20日，星期日常用的立式空气分离器，它与卧式相比其是操作简单，并能实现自动控制。它由贮液筒供给液氨，在盘管中蒸发吸热，使容器温度下降，来自冷凝器和高压贮液筒的混合气体在分离器内被冷却，制冷剂蒸气被冷凝成液体，可从下部排出，不凝性气体集中于分离器上部，经放气口排出。立式空气分离器第82页，共116页，2023年，2月20日，星期日（f）干燥过滤器氟利昂制冷系统中设有干燥过滤器，以吸收氟利昂液体中的水分，同时还可以清除机械杂质。干燥过滤器一般安装在冷凝器与节流装置前的液体管路中。外壳用钢管制成，为防止干燥剂进入系统，通常在干燥过滤器的两端设有滤网、脱脂棉等过滤层，内装有干燥剂，滤网采用镀锌铁丝网或铜丝网。干燥剂：硅胶CaCl2分子筛可更换内核型第83页，共116页，2023年，2月20日，星期日密封型电磁阀膨胀阀液体管干燥过滤器蒸发器液体管液体管干燥过滤器第84页，共116页，2023年，2月20日，星期日吸气管过滤器压缩机吸气管吸气管过滤器第85页，共116页，2023年，2月20日，星期日6.2冷冻浓缩冷冻浓缩是将溶液中的一部分水以冰的形式析出,并将其从液相中分离出去,从而使溶液达到浓缩的目的.冷冻浓缩原理FABE273DTATBTE0CXAXBXE溶液溶液+溶质冻结溶液冰+溶液质量分数X温度T(K)第86页，共116页，2023年，2月20日，星期日3.工艺对溶液的浓度有较高要求(两个方面:)低于共溶浓度和冰晶与浓缩液分离困难1.在低温下进行浓缩,对热敏性食品物料非常有利;2.对于低沸点的芳香物质成分可以避免因挥发造成的损失.4.浓缩后仍然存在微生物的影响,必须采取加热或冷冻冷藏.5.冰晶与浓缩液分离时,可能会带走一部分浓缩液.（一）冷冻浓缩设备冷冻浓缩设备主要围绕两个过程来工作:结晶过程和分离过程其生产工艺中的一个重要概念:最优冰晶尺寸冰晶尺寸分离成本结晶成本A成本第87页，共116页，2023年，2月20日，星期日

1．悬浮结晶法Grenco冷冻浓缩系统示意图

其最大优点在于能够迅速形成洁净的冰晶且浓缩终点较大,但是冰晶与浓缩液的分离比较困难.第88页，共116页，2023年，2月20日，星期日2．渐进冷冻法带搅拌的渐进浓缩装置示意图*渐进冷却浓缩法最大的特点就是形成一个整体的冰结晶，固液界面小，使得浓缩液与冰结晶的分离相对容易，同时，装置简单，控制方便。第89页，共116页，2023年，2月20日，星期日冷冻浓缩的应用状况设备投资大和日常维护费用高,以及对冰核生成及其生长机理的研究和数据积累不足,致使该项技术的可操作性和操作的稳定性比较差.因此,目前主要还是实验研究以及初步利用阶段.该项技术可以用于啤酒浓缩\橙汁浓缩\速溶咖啡\葡萄酒浓缩以及海水脱盐等方面.第90页，共116页，2023年，2月20日，星期日6.3速冻设备6.3.1速冻的实现原理与方法速冻：以高速结晶的理论为基础，采取各种方法加快热交换的作用，以最快的冻结速度通过食品的最大冰晶生成带（-1~-5℃）的冻结过程。

☞大部分食品中心温度从-1℃降至-5℃，有近80%的水分冻结成冰，此温度范围称为 “最大冰晶生成带”

第91页，共116页，2023年，2月20日，星期日缓冻与速冻形成冰晶大小比较：缓冻：形成大且分布不均的冰晶(缓冻期间形成的少数晶核，继续增长而成大形冰块)速冻：形成冰晶细小而分布广泛均匀(速冻时全面,大量形成晶核，分布广泛，以后的增长分配在多数晶核上进行，故晶块小而广)冻结速度与冰晶分布的关系第92页，共116页，2023年，2月20日，星期日（1）冷冻时间：冷冻时间指从预冻阶段开始至达到设计冷冻温度时所需时间。（2）冷冻速率：对一个产品或包装来说，冷冻速率(℃／h)是指冷冻初始温度和最终温度的差再除以冷冻时间。（3）速冻方法：提高冷却介质与食品之间的温差；改善换热条件，增大放热系数；减小食品的体积第93页，共116页，2023年，2月20日，星期日6.3.2常见速冻设备的类型、特点和选用（1）鼓风式冻结装置

在冻结过程中，冷空气以自然对流或强制对流的方式与食品换热。由于气的导热性较差，与食品间的换热系数小，故所需的冻结时间较长。但是，空气资源丰富、无任何毒副作用，其热力性质已为人们熟知，所以，用空气作介质进行冻结仍是广泛运用的一种冻结方法。①隧道式冻结装置在隧道冻结装置中，冷冻空气在托盘中产品的上方循环流通，托盘放置在架子或电车上，在两层托盘之间，托盘或垫片提供空气流动的空间。架子或电车用人力或叉式起重车在冷冻装置中移进移出，或者用推进机械或滑过的方式穿过隧道，也可以将肉胴体悬挂在输送设备上或使用特殊设计的架子进入隧道实现冻结。根据食品通过隧道的方式，可分为传送带式、吊篮式、推盘式冻结隧道等几种。第94页，共116页，2023年，2月20日，星期日（a）传送带式冻结隧道

主要由蒸发器、风机、传送带及隔热壳体等构成。

第95页，共116页，2023年，2月20日，星期日（b）推盘式连续冻结隧道

第96页，共116页，2023年，2月20日，星期日②螺旋带式冻结装置第97页，共116页，2023年，2月20日，星期日图6－45螺旋带式冻结装置工作原理第98页，共116页，2023年，2月20日，星期日第99页，共116页，2023年，2月20日，星期日③流态化冻结装置（a）斜槽式流化冻结装置图6－46斜槽式流化冻结装置第100页，共116页，2023年，2月20日，星期日（b）带式流化冻结装置第101页，共116页，2023年，2月20日，星期日（c）振动式流化冻结装置第102页，共116页，2023年，2月20日，星期日（2）接触式冻结装置接触式冻结装置可分为直接接触冻结装置和间接接触冻结装置，。直接接触的冻结装置产品直接与冷冻介质接触（如浸渍），而间接冻结装置产品与传送带或平板接触，间接与冷冻介质接触。①直接接触式冻结装置直接接触冻结是将食品与低温液体直接接触，食品与低温液体换热后，迅速降温冻结。食品与低温液体接触的方法有喷淋、浸渍或两者结合使用。冻结装置主体是一个槽，槽内装有盐、糖、丙三醇的水溶液或其他无毒水溶液等冷却介质。产品被浸人盐水中或当产品通过冷冻机时盐水喷洒到产品上。第103页，共116页，2023年，2月20日，星期日②间接接触式冻结装置第104页，共116页，2023年，2月20日，星期日（b）回转式冻结装置其主体为一不锈钢制成的回转筒，外壁为冷却表面，内壁之间的空间供载冷剂流过换热，载冷剂由空心轴一端输入筒内，从另一端排出。被冻品呈散状由入口送到回转筒的表面，由于转筒表面温度很低，食品立即粘在上面第105页，共116页，2023年，2月20日，星期日（3）低温冻结装置低温冻结装置与其他形式冻结装置的一个基本不同点是——它们没有制冷循环系统，冷却介质是氮气或二氧化碳。氮气或二氧化碳在大型的工业设备中液化并用低温、绝缘良好的压力罐送至食品冷冻工厂。①液氮冻结装置②液态二氧化碳冻结装置第106页，共116页，2023年，2月20日，星期日生产中采用真空冷冻技术对固体湿物料的干燥，通常是除去物料中