食品機械講課制冷

食品機械講課課件制冷第一頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四實現(xiàn)人工制冷的方法1.利用物質(zhì)的相變來吸熱制冷；融化（固體—液體）氣化（液體—氣體）升華（固體—氣體）氣化制冷（蒸氣制冷）：包括液氮氣化式和蒸氣壓縮式制冷、吸收式制冷、蒸汽噴射式制冷、吸附式制冷。2.利用氣體膨脹產(chǎn)生低溫氣體等熵膨脹時溫度總是降低的，產(chǎn)生冷效應(yīng)。3.氣體渦流制冷高壓氣體經(jīng)渦流管膨脹后，可分為冷熱兩股氣流；4.熱電制冷（半導(dǎo)體制冷）利用半導(dǎo)體的溫差電效應(yīng)實現(xiàn)的制冷。第二頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四各種制冷方法均有自身的特點和應(yīng)用范圍，到目前為止，沒有一種制冷方法在整個的制冷區(qū)間內(nèi)能保持最佳的制冷效果。因此，不同的制冷區(qū)間應(yīng)選用不同的制冷方法。目前，根據(jù)所獲低溫的溫度要求，可把制冷范圍分為兩個區(qū)間，即⑴普冷：低于環(huán)境溫度～－120℃（153K），簡稱制冷。⑵低溫：－120℃～－273℃（接近0K）所發(fā)生的現(xiàn)象和過程或使用的技術(shù)和設(shè)備。不同制冷范圍使用不同的制冷方法，在食品加工、貯運過程中所要求的用冷溫度，均屬于普冷范圍，使用最廣泛制冷方法是液體氣化法。因此我們主要介紹液體氣化制冷的原理和制冷方式，以及在制冷過程中所使用的主要機器和設(shè)備。第三頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四6.1.1制冷原理與制冷劑1）制冷原理液體氣化制冷是指制冷劑液體在氣化時需要吸收大量的氣化潛熱而實現(xiàn)制冷的方法。食品加工過程中主要采用液氮氣化式和蒸氣壓縮式制冷，而蒸氣噴射式、吸收式和吸附式制冷主要應(yīng)用于空調(diào)制冷中。（1）液氮氣化式制冷液氮氣化式制冷屬于開式液體氣化系統(tǒng)。是將液氮直接噴淋到被冷卻物表面，液氮吸收被冷卻物的熱量后氣化，或?qū)⒈焕鋮s物沉浸在液氮內(nèi)降溫。這種方法操作簡單，初投資較低，但液氮不能循環(huán)利用，運行費用較大。第四頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四（2）蒸氣壓縮式制冷蒸氣壓縮式制冷所用制冷劑主要有氨和氟利昂，能量補償過程是消耗機械功的壓縮過程。它利用氣化溫度較低的液態(tài)制冷劑的蒸發(fā)，吸收被冷卻物體的熱量，從而使被冷卻物體的溫度下降，通過壓縮機將氣化后的制冷劑蒸氣吸回并加壓，在冷凝器中制冷劑將所吸收的熱量傳給冷卻介質(zhì)，自身溫度得以降低，然后再進行蒸發(fā)吸熱，如此循環(huán)，即可實現(xiàn)制冷。第五頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四液體氣化制冷原理第六頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四2）制冷劑制冷劑是在制冷裝置中進行制冷循環(huán)的工作物質(zhì)，也稱制冷工質(zhì)。制冷劑在蒸發(fā)器中汽化吸熱，在冷凝器中凝結(jié)放熱。當(dāng)前能用作制冷劑的物質(zhì)有80多種，最常用的是氨、氟里昂類、水和少數(shù)碳氫化合物等。

1987年9月在加拿大的蒙特利爾室召開了專門性的國際會議，并簽署了《關(guān)于消耗臭氧層的蒙特利爾協(xié)議書》，于1989年1月1日起生效，對氟里昂在的R11、R12、R113、R114、R115、R502及R22等CFC類的生產(chǎn)進行限制。第七頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四制冷劑的代號和分類

國際上統(tǒng)一規(guī)定用字母“R”和它后面的一組數(shù)字或字母作為制冷劑的簡寫符號。無機化合物：簡寫符號規(guī)定為R7（），括號代表一組數(shù)字，是該無機物分子量的整數(shù)部分；鹵代烴和其他烷烴類：烷烴類化合物的分子通式為CmH2m+2；鹵代烴的分子通式為CmHnFxClyBrz（n+x+y+z=2m+2），則簡寫符號規(guī)定為R(m-1)(n+1)(x)B(z)，每個括號是一個數(shù)字，該數(shù)字為零時省去不寫。非共沸混合制冷劑：簡寫符號為R4（）；共沸混合制冷劑：簡寫符號為R5（）；環(huán)烷烴及環(huán)烷烴的鹵代物：用字母“RC”開頭；鏈烯烴及鏈烯烴的鹵代物：用字母“R1”開頭；有機氧化物、脂肪族胺：用R6開頭，其后的數(shù)字式任選的。第八頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四制冷劑按標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的蒸發(fā)溫度和常溫下的冷凝壓力可分為：①高溫低壓制冷劑蒸發(fā)溫度＞0℃，冷凝壓力≦0.3MPa，如R11、Rll3、Rll4等。這類制冷劑的蒸發(fā)溫度較高，冷凝壓力較低，適用于離心式制冷機的空調(diào)系統(tǒng)和在高溫工況下工作的制冷系統(tǒng)。②中溫中壓制冷劑0℃＞蒸發(fā)溫度＞－60℃，0.3MPa≦冷凝壓力＜2.0MPa、如R717、R12、R22、R502等。這類制冷劑的蒸發(fā)溫度和冷凝壓力能適應(yīng)一般的使用條件應(yīng)用范圍較廣，適用于空調(diào)系統(tǒng)以及－65℃以上的制冷系統(tǒng)。③低溫高壓制冷劑蒸發(fā)溫度≦－60℃，冷凝壓力＞2.0MPa。如R13、R14、R503等。這類制冷劑的蒸發(fā)溫度較低，冷凝壓力較高，但由于臨界溫度較低，不能在常溫下液化，故一般多用于復(fù)疊式制冷的低溫系統(tǒng)。第九頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四（2）制冷劑的選擇要求①對制冷劑熱力性質(zhì)的要求（a）在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的蒸發(fā)溫度低只有較低的蒸發(fā)溫度，才能通過溫差傳熱獲取低溫，只有在低溫下具有較高的蒸發(fā)壓力（最好不低于大氣壓），外界的空氣才不易進入系統(tǒng)，制冷劑泄漏也容易發(fā)現(xiàn)。（b）在常溫下的冷凝壓力低冷凝壓力越低，壓縮機的功耗越小，制冷劑越易于液化。（c）凝固點低制冷劑的凝固點只有低于所需的蒸發(fā)溫度，才能實現(xiàn)循環(huán)制冷。（d）單位容積制冷量適宜一般地說，制冷劑的單位容積制冷量應(yīng)盡量大些，因為這樣可提高壓縮機的工作效率，減少系統(tǒng)內(nèi)的制冷劑量，縮小機器設(shè)備的體積及系統(tǒng)的管徑等。但對于微型活塞式制冷機和中、小型離心式制冷機來說，則要求制冷劑的單位容積制冷量適當(dāng)小些，以免因機器設(shè)備的體積太小而給生產(chǎn)制造帶來困難。（e）臨界溫度高，相應(yīng)的臨界壓力低臨界溫度是制冷劑蒸氣能夠?qū)崿F(xiàn)液化的最高溫度。如果臨界溫度太低，則勢必要給制冷劑的液化帶來困難，而臨界壓力越高，則制冷劑的冷凝壓力相應(yīng)也高，這會增大壓縮機的功耗、制冷劑的臨界溫度最好遠高于環(huán)境溫度。第十頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四②對制冷劑物理化學(xué)性質(zhì)的要求（a）粘度和重度小制冷劑的粘度和重度小，則制冷劑的流動阻力小，換熱效率高，壓縮機的功耗??；同時還可縮小系統(tǒng)的管徑，減小省材的消耗等。（b）放熱系數(shù)大制冷劑的放熱系數(shù)大，換熱效果好．可減小換熱設(shè)備的傳熱面積。（c）滲透性弱，蒸發(fā)潛熱大，蒸氣的比容小滲透性弱，不易泄漏；蒸發(fā)潛熱大單位制冷量大；蒸氣的比容小，壓縮機耗功少。（d）有一定的吸水性在制冷系統(tǒng)中，或多或少都會含有濕空氣，所以要求制冷劑要有一定的吸水性，避免系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)冰塞現(xiàn)象。（e）不含水分和雜質(zhì)水分和雜質(zhì)隨制冷劑進入系統(tǒng)，易造成設(shè)備機器的腐蝕損壞、管路的堵塞等等良后果。（f）化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定不燃燒、不爆炸、不分解、不化合、不腐燭、不變質(zhì)、不造成生態(tài)環(huán)境公害。第十一頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四3）常用制冷劑（氨）應(yīng)用較廣的中溫制冷劑，沸點－33.3℃，凝固點－77.9℃；有較好的熱力學(xué)性質(zhì)和熱物理性質(zhì)；有毒，可燃，安全分類B2；與水互溶，但由于有腐蝕作用，限制含水量不超過0.2％；密度比礦物油小，在礦物油中溶解度?。粚Σ牧嫌邢拗?，不允許使用銅及銅合金；用于蒸發(fā)溫度在－65℃以上的大型或中型活塞及螺桿機組中，也有應(yīng)用于大容量離心式制冷機中。第十二頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四6.2制冷系統(tǒng)的基本組成與結(jié)構(gòu)(1）單級壓縮制冷系統(tǒng)最簡單的制冷系統(tǒng)由四大要件組成：①壓縮機；②冷凝器；③節(jié)流閥；④蒸發(fā)器；原理：制冷劑在蒸發(fā)器中吸收被冷卻對象的熱量而蒸發(fā)，產(chǎn)生的低壓蒸氣被壓縮機吸入，經(jīng)壓縮機壓縮后制冷劑壓力升高，壓縮機排出的高壓蒸氣在冷凝器中被常溫冷卻介質(zhì)冷卻，凝結(jié)成高壓液體。高壓液體經(jīng)膨脹閥節(jié)流，變成低壓、低溫濕蒸氣，進入蒸發(fā)器，低壓液體在蒸發(fā)器中再次汽化蒸發(fā)。如此周而復(fù)始。第十三頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四(2)雙級壓縮制冷系統(tǒng)

1.單級壓縮循環(huán)的局限性。單擊蒸汽壓縮式制冷循環(huán)，冷凝溫度都差不多，雖然可能采用不同的制冷劑，但是所能夠獲得的最低制冷溫度一般只有-20~-30℃，最低不超過-40℃。這主要是由于壓縮機壓縮比不能過大的原因造成的。2.關(guān)于壓縮比壓縮機的壓縮比等于冷凝壓力pk與蒸發(fā)壓力p0的比值，當(dāng)冷凝溫度固定的時候，壓縮比就取決于蒸發(fā)溫度，蒸發(fā)溫度越低，蒸發(fā)壓力就越小，壓縮比就越大。第十四頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四3.壓縮比過大帶來的問題①制冷系數(shù)下降。壓縮機的輸氣系數(shù)（壓縮機實際輸氣量與理論輸氣量的比值）大大降低，消耗的功增大，運行經(jīng)濟性降低。當(dāng)壓縮比達到20時，壓縮機事實上已不能進行吸氣。②壓縮機的排氣溫度升高。使氣缸壁溫度上升，影響潤滑條件，甚至?xí)霈F(xiàn)潤滑油的碳化，造成拉缸等不正?，F(xiàn)象。③液態(tài)制冷劑節(jié)流引起的損失增大。即節(jié)流后產(chǎn)生的蒸氣（或稱閃發(fā)氣體）增多，使單位制冷量減少，循環(huán)的制冷系數(shù)降低。第十五頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四由于以上原因，單級壓縮機壓縮比不宜過大。一般使用氨作為制冷劑的活塞式壓縮機壓縮比最大為8，使用氟利昂作為制冷劑的活塞式壓縮機壓縮比最大不超過10，而使用離心式壓縮機時，壓縮比最大不能超過4。這樣的話，在冷凝溫度跟環(huán)境溫度差不多的情況下，單級壓縮機可以達到的蒸發(fā)溫度通常為-20℃~-30℃，最多不超過-40℃.第十六頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四4、各種形式的雙級壓縮制冷循環(huán)雙級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的基本類型雙級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)由于它們所用節(jié)流級數(shù)及中間冷卻方式的不同，有不同的循環(huán)形式。節(jié)流級數(shù)分為一級節(jié)流和二級節(jié)流；中間冷卻方式分為中間完全冷卻，中間不完全冷卻和中間不冷卻三種。經(jīng)過組合，常見雙級壓縮循環(huán)有下面5種：①一級節(jié)流中間完全冷卻的雙級壓縮制冷循環(huán)②一級節(jié)流中間不完全冷卻的雙級壓縮制冷循環(huán)③一級節(jié)流中間不冷卻的雙級壓縮制冷循環(huán)④二級節(jié)流中間完全冷卻的雙級壓縮制冷循環(huán)⑤二級節(jié)流中間不完全冷卻的雙級壓縮制冷循環(huán)第十七頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四①一級節(jié)流中間完全冷卻的雙級壓縮制冷循環(huán)

低壓級壓縮機排氣進入中間冷卻器完全冷卻為干飽和蒸氣再被高壓級壓縮機吸入，故稱為中間完全冷卻。節(jié)流前的高壓液體在中間冷卻器的盤管內(nèi)流動時得到冷卻，所以液體得到過冷。第十八頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四②一級節(jié)流中間不完全冷卻的雙級壓縮制冷循環(huán)它的低壓級壓縮機排氣不進入中間冷卻器內(nèi)冷卻，而是在管道中與中間冷卻器內(nèi)出來的中溫中壓飽和蒸氣混合冷卻后進入高壓級壓縮機進行第二次壓縮，因此高壓級壓縮機吸入的是經(jīng)過混合冷卻的過熱蒸氣。第十九頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四(3)、復(fù)疊式壓縮系統(tǒng)當(dāng)制冷溫度達到-70℃、-80℃以下時，雙級壓縮也無能為力，這時因為：1.制冷劑凝固點溫度限制。中溫制冷劑在這個溫度范圍往往因達到凝固點而凝固造成無法循環(huán)。2.壓縮比限制。蒸發(fā)溫度過低時，即是采用雙級壓縮也將使每一級壓縮比超過限制。若使用多級壓縮，則系統(tǒng)又過于復(fù)雜，可靠性變差。3.蒸發(fā)壓力過低。此時使用一般制冷劑，蒸發(fā)壓力會變的很低，一方面吸氣比體積增大會降低壓縮機輸氣量，增大汽缸尺寸，另一方面也使得空氣容易滲入系統(tǒng)。4.吸排氣閥門動作困難，這些閥門一般是彈簧片結(jié)構(gòu)，它們的動作實際也依賴一個微小的壓力差，但是吸氣壓力過低時連這個條件也很難滿足，造成閥片動作困難，無法吸氣。5.臨界溫度限制。如果使用低溫制冷劑，則上述問題可以解決，但是低溫制冷劑臨界溫度太低，無法在常溫下液化。第二十頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四復(fù)疊式制冷循環(huán)原理復(fù)疊式制冷一般使用兩個制冷系統(tǒng)，在高溫系統(tǒng)里使用沸點溫度高的制冷劑，在低溫系統(tǒng)里使用沸點溫度低的制冷劑，高溫系統(tǒng)中制冷劑的蒸發(fā)是為了吸收低溫系統(tǒng)中制冷劑冷凝放出的熱量，只有低溫系統(tǒng)中制冷劑蒸發(fā)向被冷卻對象吸熱。這種系統(tǒng)叫做復(fù)疊式制冷系統(tǒng)，它既可以獲得較低的蒸發(fā)溫度和合適的蒸發(fā)壓力，又可以向環(huán)境放熱。蒸發(fā)冷凝器由高溫系統(tǒng)的蒸發(fā)器和低溫系統(tǒng)的冷凝器組合而成，其傳熱溫差為10℃。復(fù)疊式制冷廣泛用于蒸發(fā)溫度-80～-130℃的低溫場合。

第二十一頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四4）制冷系統(tǒng)的主要設(shè)備（1）制冷壓縮機制冷壓縮機根據(jù)其工作原理可分為容積型和速度型兩大類目前，用于工業(yè)生產(chǎn)的壓縮機，主要是容積型壓縮機。，容積式壓縮機：用機械的方法使密閉容器的容積變小，使氣體壓縮而增加其壓力的機器，成為容積型壓縮機。它有兩種結(jié)構(gòu)形式：往復(fù)式(活塞式)和回轉(zhuǎn)式第二十二頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四壓縮機類型容積型Screw雙螺桿式壓縮機容積型Reciprocating往復(fù)式壓縮機容積型Scroll渦旋式壓縮機容積型Screw單螺桿式壓縮機轉(zhuǎn)子星輪第二十三頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四①活塞式制冷壓縮機（a）活塞式制冷壓縮機的工作原理旋轉(zhuǎn)的曲軸通過連桿帶動活塞在氣缸中作直線往復(fù)運動，并通過吸、排氣閥片相應(yīng)的配合動作，來完成吸氣、壓縮、排氣和膨脹四個過程。圖6－5活塞式壓縮機的工作原理圖第二十四頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四第二十五頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四（b）活塞式制冷壓縮機的基本結(jié)構(gòu)第二十六頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四機體和缸套1.機體的作用與要求

機體是支承壓縮機全部質(zhì)量并保證各零部件之間有正確的相對位置的部件。機體包括氣缸體和曲軸箱兩個部分。安裝氣缸套的部位稱為氣缸體，安裝曲軸的部位稱曲軸箱。裝在機體上的還有氣缸蓋、軸承座等零部件。機體是整個壓縮機的支架，因而要求其有足夠的強度和剛性.2.機體的結(jié)構(gòu)型式機體的結(jié)構(gòu)型式很多，有的帶氣缸套，有的氣缸是直接在機體上加工而成。第二十七頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四氣缸蓋第二十八頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四曲軸曲軸，是傳遞動力和運動的主要部件之一。電動機主軸的旋轉(zhuǎn)運動，通過曲軸、連桿機構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊淖?fù)運動，而實現(xiàn)對蒸氣的壓縮。曲軸按曲拐的多少分為單曲拐、雙曲拐和多曲拐曲軸，常見的是雙曲拐，在每個曲拐上裝1～4根連桿。第二十九頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四第三十頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四連桿連桿，是曲軸連桿機構(gòu)的一部分。用于連接活塞和曲軸，將曲軸的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊耐鶑?fù)運動。連桿可分為連桿小頭、襯套、連桿體、連桿大頭、軸瓦和連桿螺栓等組件。第三十一頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四活塞活塞組，是活塞、活塞銷和活塞環(huán)的總稱?；钊M與氣缸組成一個可變的封閉工作容積，以完成吸氣、壓縮、排氣、膨脹工作過程第三十二頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四斜面活塞凸頂活塞凹頂活塞平頂活塞第三十三頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四活塞銷

用來連接活塞和連桿小頭，它承受交變載荷，因此應(yīng)有足夠強度，并要求耐磨、抗疲勞和抗沖擊。第三十四頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四活塞環(huán)

活塞環(huán)有氣環(huán)和油環(huán)兩種。

氣環(huán)的作用是密封氣缸的工作容積，防止壓縮氣體通過氣缸壁與活塞表面之間的間隙泄漏到曲軸箱中。油環(huán)的作用是刮下附著于氣缸壁上多余的潤滑油，并使壁面上油膜分布均勻。第三十五頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四活塞環(huán)第三十六頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四軸封裝置

軸封裝置，開啟式壓縮機的曲軸伸出機體之外，曲軸和機體之間必須設(shè)置密封裝置。它的作用在于當(dāng)曲軸箱內(nèi)的壓力高于外界的大氣壓時，防止制冷劑和潤滑油外漏；當(dāng)曲軸箱內(nèi)的壓力低于外界的大氣壓時，防止外界的空氣滲入系統(tǒng)。目前，壓縮機的軸封大都采用機械式密封，這種軸封由彈簧、彈簧托板、緊圈、鋼殼、軸封橡膠圈、動摩擦環(huán)、定摩擦環(huán)（壓板）等組成。動摩擦環(huán)（動環(huán)）固定在曲軸上，定摩擦環(huán)（定環(huán)）固定在機體上。上述零件組成軸封的三個密封面。第三十七頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四軸端密封軸承密封第三十八頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四氣閥組

氣閥是壓縮機的重要部件之一。它的正常工作才能保證壓縮機實現(xiàn)吸氣、壓縮、排氣、膨脹四個工作過程。氣閥實質(zhì)上是一自動閥，氣閥的啟閉是依靠閥片二側(cè)的壓力差來實現(xiàn)的。氣閥主要由閥座、閥片、彈簧和閥蓋（閥片的升高限制器）組成，如圖所示。第三十九頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四第四十頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四第四十一頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四半封閉式壓縮機實物圖片第四十二頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四連桿與活塞組件第四十三頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四②螺桿式制冷壓縮機螺桿式制冷壓縮機屬于容積型回轉(zhuǎn)式壓縮機，它具有活塞式制冷壓縮機無法比擬的優(yōu)點。近年來，隨著螺桿式壓縮機結(jié)構(gòu)的改進，性能得到很大的提高，容量范圍和使用范圍不斷擴大，機型和種類亦不斷增多，成為一種新型的制冷壓縮機。

1.類型結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)組成：主要由轉(zhuǎn)子、機殼、軸承、軸封、活塞及能量調(diào)節(jié)裝置組成。轉(zhuǎn)子之間及轉(zhuǎn)子和氣缸、端座間留有很小的間隙。吸氣端座和氣缸上部設(shè)有軸向和徑向吸氣孔口，排氣端座和滑閥上分別設(shè)有軸向和徑向排氣孔口。第四十四頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四第四十五頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四第四十六頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四2.工作原理螺桿式壓縮機的工作是依靠嚙合運動著的一個陽轉(zhuǎn)子與一個陰轉(zhuǎn)子，并借助于包圍這一對轉(zhuǎn)子四周的機殼內(nèi)壁的空間完成的。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)子的齒、齒槽與機殼內(nèi)壁所構(gòu)成的呈V字形的一對齒間容積稱為基元容積，其容積大小會發(fā)生周期性的變化，同時還會沿著轉(zhuǎn)子的軸向由吸氣口側(cè)向排氣口側(cè)移動，將制冷劑氣體吸入并壓縮至一定的壓力后排出。第四十七頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四螺桿式壓縮機的工作過程包括：吸氣過程、壓縮過程、排氣過程。第四十八頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四

螺桿式壓縮機的工作原理

依靠嚙合運動著的一對陰陽轉(zhuǎn)子，借助它們的齒、齒槽與機殼內(nèi)壁所構(gòu)成的呈“V”字形的一對齒間容積呈周期性大小變化，來完成制冷劑氣體吸入—壓縮—排出的工作過程。

第四十九頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四第五十頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四

單螺桿轉(zhuǎn)子星輪雙螺桿第五十一頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四（2）冷凝器

冷凝器的類型

立式：用水量多，水質(zhì)可差殼管式臥式：水質(zhì)要好，水溫低水冷式套管式：小型水冷系統(tǒng)淋水式：用水少，水質(zhì)可差，空氣干燥類型

蒸發(fā)式：用水少，空氣干燥自然對流式風(fēng)冷式強制對流式第五十二頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四立式殼管式冷凝器圖6－8立式殼管冷凝器其圓筒形殼體一般采用鋼板卷制焊成，殼體內(nèi)裝有一組垂直的直管管簇，管內(nèi)為冷卻水，殼體的頂部焊有一個配水箱。配水箱內(nèi)有多孔篩板，用來將水均勻地分布到每根管口，在每根水管的上端還設(shè)有一個帶槽的導(dǎo)流套管，使水流經(jīng)過斜槽沿著管壁作螺旋狀流動，并呈膜狀流下，以便水與制冷劑能充分發(fā)生熱交換。第五十三頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四2.臥式殼管式冷凝器

圓筒形殼體用鋼板卷制焊成,在殼體上設(shè)有若干個管接頭，殼體內(nèi)裝有一組橫臥的直管管簇，它安裝在兩塊管板上，管內(nèi)為冷卻水，殼體的兩端裝有鑄鐵做的端蓋，兩端蓋的內(nèi)壁設(shè)有相互配合的分水筋，以便冷卻水能在管簇內(nèi)多次往返流動。第五十四頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四空冷式冷凝器的冷卻介質(zhì)是空氣，制冷劑放出的熱量由空氣帶走。其基本結(jié)構(gòu)見圖6－11所示。一般成長方體，冷凝管由幾組蛇形盤管組成，在盤管外加肋片,以增加空氣側(cè)的傳熱面積，同時采用風(fēng)機加速空氣的流動，以增加空氣側(cè)的傳熱效果。工作時制冷劑蒸汽由冷凝管上部的分配集管進入蛇形管中，在流動過程中與管外的空氣發(fā)生熱交換，逐步冷卻、冷凝成液體，由下部流出?？绽涫嚼淠髦饕糜诜褐评湎到y(tǒng)或供水困難、氣溫較低的地區(qū)。②空冷式冷凝器第五十五頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四第五十六頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四圖6－12蒸發(fā)式冷凝器圖6－12是蒸發(fā)式冷凝器的結(jié)構(gòu)示意圖，蛇形盤管裝在立式的箱體內(nèi)，箱底的底盤為水盤。制冷壓縮機排出的制冷劑蒸氣從蛇形盤管上部進入，冷凝后由下部排出。水盤內(nèi)的冷卻水由循環(huán)水泵送到盤管上部，經(jīng)噴嘴噴淋在盤管的外表面，一部分冷卻水吸收管內(nèi)制冷劑蒸氣冷凝時放出的熱量而蒸發(fā)，未蒸發(fā)的噴淋水仍流進水盤內(nèi)。蒸發(fā)式冷凝器裝設(shè)風(fēng)機，以使空氣加大流速自下而上地流經(jīng)盤管，不斷帶走水蒸氣，加速噴淋水的汽化。為防止未汽化的水滴被空氣帶走，在箱體上部還裝有檔水板。第五十七頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四第五十八頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四第五十九頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四（3）節(jié)流機構(gòu)節(jié)流機構(gòu)的作用是把來自冷凝器的高壓液體制冷劑節(jié)流降壓并調(diào)節(jié)制冷劑的流量手動膨脹閥

由工作人員根據(jù)負荷大小，手動調(diào)節(jié)閥門開度，管理不方便；結(jié)構(gòu)同普通截止閥。第六十頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四熱力膨脹閥第六十一頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四◆原理：利用蒸發(fā)器出口處制冷劑蒸汽過熱度的變化調(diào)節(jié)供液量。◆應(yīng)用：氟利昂系統(tǒng)中廣泛使用（與非滿液式蒸發(fā)器配合使用）。第六十二頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四第六十三頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四第六十四頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四第六十五頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四第六十六頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四直通式浮球膨脹閥依靠浮球室中的浮球受液面的影響，控制閥門的啟閉。直通式：構(gòu)造簡單，浮球受液面波動大，易損壞，下部供液。浮球膨脹閥第六十七頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四非直通式浮球膨脹閥依靠浮球室中的浮球受液面的影響，控制閥門的啟閉。非直通式：液面平穩(wěn)，不易損壞，構(gòu)造、安裝較復(fù)雜第六十八頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四（4）蒸發(fā)器

滿液式臥式殼管式冷卻液體的蒸發(fā)器直立管式冷水箱螺旋管式

冷風(fēng)機——干式蒸發(fā)器類型

冷卻空氣的蒸發(fā)器排管螺旋式新型速凍裝置隧道式

蒸發(fā)器是直接進行制冷換熱的設(shè)備。經(jīng)過節(jié)流后的低溫低壓液體制冷劑在蒸發(fā)器中吸熱蒸發(fā)，使被冷卻對象的溫度降低，從而實現(xiàn)制冷降溫的目的。蒸發(fā)器按照被冷卻流體的不同，可分為冷卻液體載冷劑的蒸發(fā)器和冷卻空氣的蒸發(fā)器兩大類。第六十九頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四①立管式蒸發(fā)器蒸發(fā)管組由上集管、下集管和許多焊在兩集管之間的末端微彎的立管組成。上集管的一端焊有液體分離器，其底部通過一根立管與下集管相通，使分離出來的制冷劑液體流回下集管。下集管的一端與集油器相連，集油器的上端與吸氣管相通。第七十頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四②螺旋管式蒸發(fā)器螺旋管式蒸發(fā)器與立管式蒸發(fā)器基本相同，其主要區(qū)別在于它以螺旋管代替兩集管之間的立管，因此，當(dāng)傳熱面積相同時，其外形尺寸比立管式的小，結(jié)構(gòu)緊湊，又可減少焊接工作量。③臥式殼管蒸發(fā)器載冷劑在換熱管內(nèi)往返多次流動，而制冷劑則在換熱管外蒸發(fā)吸收載冷劑的熱量。第七十一頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四干式蒸發(fā)器的形狀和結(jié)構(gòu)與臥式殼管蒸發(fā)器相似，不同的是液態(tài)氟里昂在管內(nèi)沸騰。在筒體內(nèi)設(shè)置幾道隔板，載冷劑在管外的隔板之間曲折流動。第七十二頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四④直接蒸發(fā)式空氣冷卻器

直接蒸發(fā)式空氣冷卻器又稱冷風(fēng)機，冷風(fēng)機廣泛應(yīng)用于冷藏庫和空調(diào)設(shè)備中。第七十三頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四制冷輔助設(shè)備按其作用可分為兩大類：①維持制冷循環(huán)正常工作的設(shè)備，如中間冷卻器等。②改善運行指標(biāo)及運行條件的設(shè)備，如油分離器、氨液分離器、空氣分離器和各種貯液器。（5）制冷系統(tǒng)的主要輔助設(shè)備（a）油分離器油分離器裝在壓縮機排氣口和冷凝器之間，用來分離高壓氣體中的潤滑油，不致使過量的油進入冷凝器和蒸發(fā)器影響傳熱效果、降低制冷量。

第七十四頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四（b）高壓貯液器為了貯存冷凝器中凝結(jié)下來的高壓氨液，使冷凝器的冷卻面積不被占用，同時供應(yīng)和調(diào)節(jié)各蒸發(fā)器的供液量，以適應(yīng)工況的變化。在制冷系統(tǒng)中設(shè)置了高壓貯液器。第七十五頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四貯液器第七十六頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四（c）中間冷卻器中間冷卻器是實現(xiàn)雙級制冷循環(huán)必備的設(shè)備，它裝設(shè)于制冷壓縮機的低、高壓級之間，主要作用是冷卻低壓級壓縮機排出的過熱蒸汽，以降低高壓級的吸、排氣溫度。此外，還可冷卻節(jié)流前的高壓液體制冷劑，使其獲得較大的過冷度，以提高制冷量。

圖6－25氨用中間冷卻器第七十七頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四氨用中間冷卻器中間冷卻器系用以裝置在雙級氨制冷裝置的低壓和高壓缸之間，使由低壓缸排出的熱氣在經(jīng)過本器時達到冷卻的目的。同時使自貯氨器流經(jīng)本器中盤管的氨液過冷以增加制冷效應(yīng)。中間冷卻器操作注意下列事項：中間冷卻器內(nèi)氣體流速一般為0.5～0.8m/s。蛇形盤管內(nèi)氨液流速一般為0.4～0.7m/s，其出口氨液溫度比進口低3～5℃。中間冷卻器的中間壓力一般在0.3MPa（表壓）左右，不宜超過0.4MPa（表壓）。高壓級的吸氣過熱度，即吸氣溫度比中間冷卻器的中間溫度高2～4℃第七十八頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四

(d)氣液分離器工作原理：利用制冷劑蒸氣流速的急劇降低和流向的急劇改變，實現(xiàn)：分離蒸發(fā)器回氣中的液體制冷劑，防止壓縮機濕壓縮。分離進入蒸發(fā)器供液中的閃發(fā)蒸氣，提高蒸發(fā)器的傳熱效果。右圖為：氨液分離器第七十九頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四(e)空氣分離器

制冷系統(tǒng)中進入空氣的原因有：1）制冷系統(tǒng)在投產(chǎn)前或大修后，因未徹底清除空氣故空氣存在制冷系統(tǒng)中。2）日常維修時，局部管道、設(shè)備未經(jīng)抽真空，就投入工作。3）系統(tǒng)充氨、充氟、加油時帶入空氣。4）當(dāng)?shù)蛪合到y(tǒng)在負壓下工作時，通過密封不嚴(yán)密處竄入空氣。系統(tǒng)中有空氣帶來的害處是：1）導(dǎo)致冷凝壓力升高。在有空氣的冷凝器中，空氣占據(jù)了一定的體積，且具有一定的壓力，而制冷劑也具有一定的壓力。根據(jù)道爾頓定律：一個容器（設(shè)備）內(nèi)，氣體總壓力等于各氣體分壓力之和。所以在冷凝器中，總壓力為空氣和制冷劑壓力之和。冷凝器中空氣越多，其分壓力也就越大，冷凝器總壓力自然升高。2）由于空氣的存在，冷凝器傳熱面上形成的氣體層，起到了增加熱阻的作用，從而降低了冷凝器的傳熱效率。同時，由于空氣進入系統(tǒng)，使系統(tǒng)含水量增加，而腐蝕管道和設(shè)備。3）由于空氣存在，冷凝壓力的升高，會導(dǎo)致制冷機產(chǎn)冷量下降和耗電量增加。4）如有空氣存在，在排氣溫度較高的情況下，遇油類蒸氣，容易發(fā)生意外事故。第八十頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四空氣分離器有多種形式，下圖為氨系統(tǒng)以往常用的臥式不凝性氣體分離器稱四套管式空氣分離器。它安裝在殼管式冷凝器的上方，也可單獨安裝四套管式空氣分離器第八十一頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四常用的立式空氣分離器，它與臥式相比其是操作簡單，并能實現(xiàn)自動控制。它由貯液筒供給液氨，在盤管中蒸發(fā)吸熱，使容器溫度下降，來自冷凝器和高壓貯液筒的混合氣體在分離器內(nèi)被冷卻，制冷劑蒸氣被冷凝成液體，可從下部排出，不凝性氣體集中于分離器上部，經(jīng)放氣口排出。立式空氣分離器第八十二頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四（f）干燥過濾器氟利昂制冷系統(tǒng)中設(shè)有干燥過濾器，以吸收氟利昂液體中的水分，同時還可以清除機械雜質(zhì)。干燥過濾器一般安裝在冷凝器與節(jié)流裝置前的液體管路中。外殼用鋼管制成，為防止干燥劑進入系統(tǒng)，通常在干燥過濾器的兩端設(shè)有濾網(wǎng)、脫脂棉等過濾層，內(nèi)裝有干燥劑，濾網(wǎng)采用鍍鋅鐵絲網(wǎng)或銅絲網(wǎng)。干燥劑：硅膠CaCl2分子篩可更換內(nèi)核型第八十三頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四密封型電磁閥膨脹閥液體管干燥過濾器蒸發(fā)器液體管液體管干燥過濾器第八十四頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四吸氣管過濾器壓縮機吸氣管吸氣管過濾器第八十五頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四6.2冷凍濃縮冷凍濃縮是將溶液中的一部分水以冰的形式析出,并將其從液相中分離出去,從而使溶液達到濃縮的目的.冷凍濃縮原理FABE273DTATBTE0CXAXBXE溶液溶液+溶質(zhì)凍結(jié)溶液冰+溶液質(zhì)量分數(shù)X溫度T(K)第八十六頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四3.工藝對溶液的濃度有較高要求(兩個方面:)低于共溶濃度和冰晶與濃縮液分離困難1.在低溫下進行濃縮,對熱敏性食品物料非常有利;2.對于低沸點的芳香物質(zhì)成分可以避免因揮發(fā)造成的損失.4.濃縮后仍然存在微生物的影響,必須采取加熱或冷凍冷藏.5.冰晶與濃縮液分離時,可能會帶走一部分濃縮液.（一）冷凍濃縮設(shè)備冷凍濃縮設(shè)備主要圍繞兩個過程來工作:結(jié)晶過程和分離過程其生產(chǎn)工藝中的一個重要概念:最優(yōu)冰晶尺寸冰晶尺寸分離成本結(jié)晶成本A成本第八十七頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四

1．懸浮結(jié)晶法Grenco冷凍濃縮系統(tǒng)示意圖

其最大優(yōu)點在于能夠迅速形成潔凈的冰晶且濃縮終點較大,但是冰晶與濃縮液的分離比較困難.第八十八頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四2．漸進冷凍法帶攪拌的漸進濃縮裝置示意圖*漸進冷卻濃縮法最大的特點就是形成一個整體的冰結(jié)晶，固液界面小，使得濃縮液與冰結(jié)晶的分離相對容易，同時，裝置簡單，控制方便。第八十九頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四冷凍濃縮的應(yīng)用狀況設(shè)備投資大和日常維護費用高,以及對冰核生成及其生長機理的研究和數(shù)據(jù)積累不足,致使該項技術(shù)的可操作性和操作的穩(wěn)定性比較差.因此,目前主要還是實驗研究以及初步利用階段.該項技術(shù)可以用于啤酒濃縮\橙汁濃縮\速溶咖啡\葡萄酒濃縮以及海水脫鹽等方面.第九十頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四6.3速凍設(shè)備6.3.1速凍的實現(xiàn)原理與方法速凍：以高速結(jié)晶的理論為基礎(chǔ)，采取各種方法加快熱交換的作用，以最快的凍結(jié)速度通過食品的最大冰晶生成帶（-1~-5℃）的凍結(jié)過程。

?大部分食品中心溫度從-1℃降至-5℃，有近80%的水分凍結(jié)成冰，此溫度范圍稱為 “最大冰晶生成帶”

第九十一頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四緩凍與速凍形成冰晶大小比較：緩凍：形成大且分布不均的冰晶(緩凍期間形成的少數(shù)晶核，繼續(xù)增長而成大形冰塊)速凍：形成冰晶細小而分布廣泛均勻(速凍時全面,大量形成晶核，分布廣泛，以后的增長分配在多數(shù)晶核上進行，故晶塊小而廣)凍結(jié)速度與冰晶分布的關(guān)系第九十二頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四（1）冷凍時間：冷凍時間指從預(yù)凍階段開始至達到設(shè)計冷凍溫度時所需時間。（2）冷凍速率：對一個產(chǎn)品或包裝來說，冷凍速率(℃／h)是指冷凍初始溫度和最終溫度的差再除以冷凍時間。（3）速凍方法：提高冷卻介質(zhì)與食品之間的溫差；改善換熱條件，增大放熱系數(shù)；減小食品的體積第九十三頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四6.3.2常見速凍設(shè)備的類型、特點和選用（1）鼓風(fēng)式凍結(jié)裝置

在凍結(jié)過程中，冷空氣以自然對流或強制對流的方式與食品換熱。由于氣的導(dǎo)熱性較差，與食品間的換熱系數(shù)小，故所需的凍結(jié)時間較長。但是，空氣資源豐富、無任何毒副作用，其熱力性質(zhì)已為人們熟知，所以，用空氣作介質(zhì)進行凍結(jié)仍是廣泛運用的一種凍結(jié)方法。①隧道式凍結(jié)裝置在隧道凍結(jié)裝置中，冷凍空氣在托盤中產(chǎn)品的上方循環(huán)流通，托盤放置在架子或電車上，在兩層托盤之間，托盤或墊片提供空氣流動的空間。架子或電車用人力或叉式起重車在冷凍裝置中移進移出，或者用推進機械或滑過的方式穿過隧道，也可以將肉胴體懸掛在輸送設(shè)備上或使用特殊設(shè)計的架子進入隧道實現(xiàn)凍結(jié)。根據(jù)食品通過隧道的方式，可分為傳送帶式、吊籃式、推盤式凍結(jié)隧道等幾種。第九十四頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四（a）傳送帶式凍結(jié)隧道

主要由蒸發(fā)器、風(fēng)機、傳送帶及隔熱殼體等構(gòu)成。

第九十五頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四（b）推盤式連續(xù)凍結(jié)隧道

第九十六頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四②螺旋帶式凍結(jié)裝置第九十七頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四圖6－45螺旋帶式凍結(jié)裝置工作原理第九十八頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四第九十九頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四③流態(tài)化凍結(jié)裝置（a）斜槽式流化凍結(jié)裝置圖6－46斜槽式流化凍結(jié)裝置第一百頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四（b）帶式流化凍結(jié)裝置第一百零一頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四（c）振動式流化凍結(jié)裝置第一百零二頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四（2）接觸式凍結(jié)裝置接觸式凍結(jié)裝置可分為直接接觸凍結(jié)裝置和間接接觸凍結(jié)裝置，。直接接觸的凍結(jié)裝置產(chǎn)品直接與冷凍介質(zhì)接觸（如浸漬），而間接凍結(jié)裝置產(chǎn)品與傳送帶或平板接觸，間接與冷凍介質(zhì)接觸。①直接接觸式凍結(jié)裝置直接接觸凍結(jié)是將食品與低溫液體直接接觸，食品與低溫液體換熱后，迅速降溫凍結(jié)。食品與低溫液體接觸的方法有噴淋、浸漬或兩者結(jié)合使用。凍結(jié)裝置主體是一個槽，槽內(nèi)裝有鹽、糖、丙三醇的水溶液或其他無毒水溶液等冷卻介質(zhì)。產(chǎn)品被浸人鹽水中或當(dāng)產(chǎn)品通過冷凍機時鹽水噴灑到產(chǎn)品上。第一百零三頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四②間接接觸式凍結(jié)裝置第一百零四頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四（b）回轉(zhuǎn)式凍結(jié)裝置其主體為一不銹鋼制成的回轉(zhuǎn)筒，外壁為冷卻表面，內(nèi)壁之間的空間供載冷劑流過換熱，載冷劑由空心軸一端輸入筒內(nèi)，從另一端排出。被凍品呈散狀由入口送到回轉(zhuǎn)筒的表面，由于轉(zhuǎn)筒表面溫度很低，食品立即粘在上面第一百零五頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四（3）低溫凍結(jié)裝置低溫凍結(jié)裝置與其他形式凍結(jié)裝置的一個基本不同點是——它們沒有制冷循環(huán)系統(tǒng)，冷卻介質(zhì)是氮氣或二氧化碳。氮氣或二氧化碳在大型的工業(yè)設(shè)備中液化并用低溫、絕緣良好的壓力罐送至食品冷凍工廠。①液氮凍結(jié)裝置②液態(tài)二氧化碳凍結(jié)裝置第一百零六頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期四生產(chǎn)中采用真空冷凍技術(shù)對固體濕物料的干燥，通常是除去物料中的水分。因此，要