制冷与空调装置鱼剑琳

西安交通大学制冷与低温工程系（鱼剑琳）2010年3月,制冷与空调装置,RefrigerationandAir-conditioningInstallations,2,内容提要（制冷与空调装置部分）,第1章冷冻冷藏与气调设施1.1食品储藏保鲜原理1.2冷库的建筑1.3冷库的制冷系统1.4气调库与气调设备第2章家用及商用冷藏装置2.1冰箱的种类与结构2.2电冰箱的制冷系统与设计方法2.3陈列柜的种类与结构2.4陈列柜的制冷系统与热负荷估算,3,内容提要（制冷装置部分）,第3章房间空调器与单元式空调机3.1房间空调器的种类与形式3.2分体式空调器的结构与制冷系统3.3空调器的设计与性能测试3.4单元式空调机的结构与制冷系统,4,内容提要（制冷装置部分）,第4章冷水机组5.1冷水机组的分类与特点5.2活塞式冷水机组5.3离心式冷水机组5.4模块化冷水机组5.5小型中央空调机组第5章冷冻干燥装置6.1真空冷冻干燥装置6.2热泵干燥技术,5,第1章冷冻冷藏与气调设施,1.1食品贮藏保鲜原理,食品贮藏保鲜法：常温贮藏：干制，熏制，腌制，糖渍低温贮藏-冷加工：冷冻，冷藏（最能保鲜，保持原有的形态、质量、鲜度、营养成分）,包含的营养成分：,蛋白质，脂肪，碳水化合物，维生素，酶，水，矿物质。,食品的营养价值和食用价值新鲜食品的原始质量,食品分类：动物性种类植物性种类,6,第1章冷冻冷藏与气调设施,1干制将食品中水分降至微生物生长繁殖所必需的含量以下，水分从物料表面向气相中转移的过程。,热风干燥(对流干燥)：接触干燥(传导式)：辐射干燥：冷冻干燥：,2腌制，糖渍让食盐或食糖渗入食品组织内，降低它们的水分活性提高其渗透压，借以有选择地控制微生物的活动和发酵，抑制腐败菌的生长，防止食品腐败变质，保持它们的食用品质。,常见的腌渍法：有提高酸度、糖分和盐分浓度等。,3熏制主要靠食盐、脱水及肠衣防污染等，效果有限，且有致癌物污染的疑虑。,7,第1章冷冻冷藏与气调设施,为什么低温保存得到广泛应用？,三千多年前，古老的中国人民便已使用天然冰雪来贮藏食品；十九世纪初期，制冷机械设备的问世，带来食品冷藏业的一次革命；二十世纪初，开始进行速冻食品的研究；自1980年开始，开展了食品玻璃化保存的研究。,8,第1章冷冻冷藏与气调设施,9,第1章冷冻冷藏与气调设施,10,第1章冷冻冷藏与气调设施,食品冷加工原理,食品变质：食品分解，质量降低，变质腐败在储运中，食品品质的降低主要与由食品外部的微生物一再侵入，在食品中繁殖所引起的复杂化学和物理变化有关。也与食品成分间相互反应及食品成分和酶之间的纯化学反应、以及食品组织中原先存在的酶引起的生化反应等有关。,动物性食品：主要原因是微生物和酶的作用,植物性食品:微生物和酶的作用采摘后的生理活动、消耗自身物质和能量（营养成分）,微生物、酶作用温度条件：080。高或低的温度条件可以抑制或终止微生物的繁殖和酶的作用。,11,第1章冷冻冷藏与气调设施,（食品低温贮藏就是利用低温技术将食品温度降低并维持食品在低温（冷却或冻结）状态以阻止食品腐败变质，延长食品保存期。低温保藏不仅可以用于新鲜食品物料的贮藏，也可用于食品加工品、半成品的贮藏。）,低温贮藏原理：人工制冷，降低食品温度或冻结，从而控制微生物、酶的作用使食品不变质。,食品冷加工：,冷冻：将食品温度将至指定的低温冷藏：低温下贮藏冷冻食品,冷却：降低食品温度，温度高于食品汁液冻结点冻结：降低食品温度低于其汁液冻结点,冷冻：,冷冻：是采用缓冻或速冻方法先将食品冻结，而后在能保持冻结状态的温度下贮藏的保藏方法。常用冻藏温度为-12-23，而以-18为适用。贮藏食品短的可达数日，长的可以年计。,冷藏：是预冷后的食品在稍高于冰点温度（0）中进行贮藏的方法。冷藏温度一般为-215，而48则为常用冷藏温度。贮期几天到数周。,冻结：,速冻-指食品的温度在30分内迅速下降到-20左右；一般冻结-指食品在-2-5的环境，令其缓慢冻结。,12,第1章冷冻冷藏与气调设施,冷藏（Coldstorage）：冷藏是在高于食品物料的冻结点的温度下进行保藏，其温度范围一般为15-2，而48则为常用的冷藏温度；根据食品物料的特性，冷藏的温度又可分为152（Cooling）和2-2(Chilling)两个温度段，植物性食品的冷藏一般在前一温度段进行，而动物性食品的冷藏则多在后一温度段。,冻藏（Frozenstorage)：冻藏是指食品物料在冻结的状态下进行的贮藏。一般冻藏的温度范围为-12-30，常用的温度为-18。冻藏适合于食品物料的长期贮藏，其贮藏期从十几天到几百天。,食品低温保藏的一般工艺过程：,食品物料前处理冷却或冻结冷藏或冻藏回热或解冻。,冷冻食品的解冻过程:急速升温时，食品内发生突然变化，融解水来不及被食品细胞所吸收回至原处，因而自由水增多，汁液流动外泄而降低食品质量。相反，如食品温度缓慢上升，这些现象即可避免，基本上得以恢复冻结前的新鲜状态。所以应“急速冻结，缓慢化冻”微波加热解冻：热量是在食品外部和内部同时产生，因而解冻后食品仍能保持同样的结构和原有的形状。,13,第1章冷冻冷藏与气调设施,食品冷藏链：,是建立在食品冷冻工艺学的基础上，以制冷技术为手段，使易腐农产品从生产者到消费者之间的所有环节，即从原料（采摘、捕、收购等环节）、生产、加工、运输、贮藏、销售流通的整个过程中，始终保持合适的低温条件，以保证食品的质量，减少损耗。这种连续的低温环节称为冷藏链（ColdChain）。,食品冷藏链主要设备构成：贯穿在整个冷藏链各个环节中的各种装备、设施；食品冷藏链中的主要设备：各种冷却设备（含预冷设备）、冻结设备、冷藏库、冷藏运输设备、冷冻冷藏陈列柜（含冷藏柜）、家用冷柜及电冰箱等保鲜链，是指综合运用各种适宜的保鲜方法与手段，使鲜活易腐食品在生产，加工、贮运和销售的各个环节，最大限度地保持食品的鲜活特性和品质的系统,14,第1章冷冻冷藏与气调设施,食品冷藏链的组成,15,第1章冷冻冷藏与气调设施,16,第1章冷冻冷藏与气调设施,气调贮藏原理,气调贮藏的定义：气调贮藏是指通过调整和控制食品储藏环境的气体成分和比例以及环境的温度和湿度来延长食品的储藏寿命和货架期的一种技术。,（针对植物性食品-果蔬，以冷藏为基础+气调）,果蔬采摘后生理活动：消耗自身物质能量品质变化受外界影响与干扰加剧品质变化,有机物氧化分解CO2+H2O+生物能每mol葡萄糖：C6H12O6+6O26CO2+6H2O+674kcal,ColdStorageofFruitandVegetables,17,第1章冷冻冷藏与气调设施,果蔬生理活动包括：,1）呼吸作用：由环境吸氧，由酶的参与下，将自身积累的碳水化合物等氧化分解为所需物质和能量。这些能量，一部分用于新陈代谢，一部分作为呼吸热散发出去了,有氧呼吸：有分子态氧参与（外界氧充足时）无氧呼吸：无分子态氧参与（缺氧时，只产生少量CO2，会产生乙醇，乙醛，不利于保鲜贮藏）,呼吸形式：,呼吸强度：单位重量果实单位时间内释放的才CO2的量，单位gCO2/t.d,强内存物质消耗多品质下降快弱内存物质消耗少品质下降慢,18,第1章冷冻冷藏与气调设施,生物的新陈代谢可概括为两类反应：1.同化作用-把非生活物质转化为生活物质。2.异化作用-把生活物质分解成非生活物质。光合作用属于同化作用；呼吸作用属于异化作用。,呼吸作用是所有生物的基本生理功能，是一切生活细胞的共同特征，呼吸停止，也就意味着生命的终止。,呼吸作用中氧化作用分步骤进行,能量逐步释放.一部分能量转移到ATP和NAD(P)H分子中,成为随时可利用的贮备能,另一部分以热的形式放出。,19,第1章冷冻冷藏与气调设施,呼吸作用的生理意义：,1.为植物生命活动提供能量呼吸氧化有机物，将其中的化学能以ATP形式贮存起来。当ATP分解时，释放能量以满足各种生理过程的需要。呼吸放热可提高植物体温，有利种子萌发、开花传粉受精等。,2.中间产物是合成植物体内重要有机物质的原料呼吸产生许多中间产物，其中有些十分活跃，是进一步合成其他有机物的物质基础。,3.在植物抗病免疫方面有着重要作用呼吸作用氧化分解病原微生物分泌的毒素，以消除其毒害。植物受伤或受到病菌侵染时，通过旺盛的呼吸，促进伤口愈合，加速木质化或栓质化，以减少病菌的侵染。,20,第1章冷冻冷藏与气调设施,2）蒸发作用：果蔬所含水分自然向外蒸发，以及伴随呼吸热和田间热散发而带出水分果蔬失重，失鲜，品质变化,3）激素作用：内源乙烯，外源乙烯对水果的催熟作用促进生理代谢，加快成熟衰老。4）微生物与酶作用：包括细菌、酵母和霉菌，产生分解食品中特定成分的酶，使食品发生腐败变质。（、细胞外酶，将食品中的多糖、蛋白质水解为简单物质；、细胞内酶，将已吸收到细胞内的简单物质进行分解，产生的代谢产物使食品具有不良的气味和味道。）导致水果变质,21,第1章冷冻冷藏与气调设施,外部环境因素对生理活动即上述多种作用的影响：,1）温度对微生物和酶的影响：微生物正常活动的温度范围是:080；当80or0时,可以抑制或终止微生物的繁殖呼吸热、呼吸强度正比于温度,温度影响关系用温度系数Q10：在一定温度范围内，每温升10C,呼吸强度增加倍数。,温度水果保水能力下降，蒸发加；温度呼吸加强，呼吸热增多，带走更多的水分,22,第1章冷冻冷藏与气调设施,2）相对湿度：水果含有大量的水分贮存的水果表面有饱和空气层，空气相对湿度可近似地认为是：100%；而贮藏环境中的相对湿度总是：100，因此，饱和空气与外部空气之间的水蒸气分压差为蒸发动力，水果体内的水分向环境扩散扩散的强度和速度与水蒸汽分压差成正比,环境相对分压差蒸发强水果失水呼吸失调改变酶的活性，使水解作用加强，不利生理活动,环境相对有利于控制蒸发，但是也加快微生物繁殖。,增大相对湿度对抑制蒸发作用的效果比微生物影响更为重要，这点对气调贮藏尤为重要。,23,第1章冷冻冷藏与气调设施,3）气体成分：,N2，O2，CO2,O2%，CO2%有效抑制呼吸作用,抑制了呼吸，也就在一定程度上抑制了蒸发作用。,O2%抑制呼吸抑制微生物的活动CO2%抑制呼吸抑制内部乙烯合成和酶的活动和叶绿素分解,24,第1章冷冻冷藏与气调设施,气调贮藏原理：基于冷藏，提高，保持特定CO2，O2等气体成分，维持正常生理活动，抑制呼吸，蒸发，激素，微生物和酶作用，延缓生理代谢，推迟成熟衰老进程和防止变质腐败，达到保鲜的目的。,气调贮藏特点：(1)保鲜效果好。水果在长期的气调贮藏中能始终保持其刚采摘时的优良品质；(2)保鲜期长，货架期长。在保证同等质量的前提下，至少为冷藏的两倍；(3)贮藏损失小c据实验测定，在把好入库质量关的前提下，苹果、梨的损失串一般不会超过1；(4)无污染。气调贮藏采用物理方法，不用化学或生物制剂处理，卫生、安全、可靠。,应用气调贮藏注意问题：(1)温、湿度和气体浓度的调节适度，保持贮藏温度的相对稳定。(2)针对植物性食品的种类不同，采用不同气调贮藏参数；(3)气调贮藏仅适合部分植物性食品；气调贮藏只能保持原有的品质，不能提高品质。因此，气调贮藏特别注重水果的贮前品质。,部分果蔬的气调贮藏参数（见书中表4-2）,25,第1章冷冻冷藏与气调设施,1.2冷库的建筑,用于食品的冷冻加工和冷藏建筑物，有严格的隔热性，密封性，坚固性和抗冻性要求,冷库分类：按用途分生产性冷库：冷却、冷冻能力大，贮期短，零进整出分配性冷库：冷藏容量的，贮期长，有再冻能力，整进整出或零出综合性冷库：综上两种冷库特点零售性冷库：库容量小，周转快按冷藏容量分大型冷库：10000t大中冷库：500010000t中小冷库：5005000t小冷库：500t,按结构类别分土建式冷库装配式冷库,按冷藏温度冷库分：高温冷库(-2以上)低温冷库(-15以下)冰库(-410)高低温两用库,26,第1章冷冻冷藏与气调设施,装配式冷库（又称组合式冷藏库）,建筑构件和隔热板由专业厂预制，在现场进行组装而成的冷藏库。,基本构造：,库体：脚板，底板，立板，顶板，隔板，库门库板（保温板）：三明治板，夹心板面板：0.41.0mm彩钢板：涂塑镀锌，涂塑镀铝；铝合金压花板，铝合金磨花板隔热层：硬质聚氨酯：=0.02kcal/m.h.聚苯乙烯：=0.034kcal/m.h.特点：良好的保温隔热和防潮防水性能，适应-50+100C，质量轻不易霉烂，阻火性好，抗压抗磨。规格：板厚：50，60，80，100，150，200mm板宽：1m左右；板长：1m10m连接方式：承接式（凹凸槽），钩扣式（偏心挂钩），对接式,特点：组合灵活，方便；抗震性能好可拆装搬迁、长途运输；可成套供应。,27,第1章冷冻冷藏与气调设施,结构型式根据安装场地，可分为室内型和室外型两种：室内型冷库容量较小，一般为220t，安装条件要求不高；室外型冷库容量一般大于20t，为一独立建筑结构，库内净高在3.5m以上，各部分之间一般不用偏心钩连接。根据结构承重方式，可分为内承重结构、外承重结构和自承重结构三种自承重结构多用于室内型室外型大多用外承重结构,28,第1章冷冻冷藏与气调设施,29,第1章冷冻冷藏与气调设施,30,第1章冷冻冷藏与气调设施,31,第1章冷冻冷藏与气调设施,装配式冷库制冷系统,压缩冷凝机组+空气冷却器（冷风机）（一般为单级氟利昂直接膨胀供液系统）,冷风机,压缩冷凝机组,压缩冷凝机组：按制冷压缩机分半封闭机组、全封闭机组，开启式机组；按冷却方式分风冷、水冷等,冷风机：按布置方式分吊顶式冷风机，落地式冷风机。,32,第1章冷冻冷藏与气调设施,吊顶式冷风机：,吊顶式冷风机类型根据库温（或用途）分为：,DL系列-适用于温度为0左右的冷库，可冷却贮藏水果蔬菜、禽蛋；DD系列-适用于库温-18左右的冷库，可低温贮藏肉类、鱼类等冷冻食品；DJ系列-适用于-23以下的冻结库，可冻结肉类水产品等。,翅片管换热器+防潮风机+电热融霜管,33,第1章冷冻冷藏与气调设施,34,第1章冷冻冷藏与气调设施,土建式冷库,冷库由主体建筑和附属建筑组成,主体建筑：冷却间、冻结间、冷却物冷藏间、冻结物冷藏间、冰库以及沟通库内外运输的穿堂、月台和楼(电)梯等附属建筑：机房，配电室，整理间，制冰间，生活办公房等,土建式冷库的基本构造：土建式冷库主要由围护结构和承重结构组成，围护结构除承受外界风雨侵袭外，起到隔热、防潮的作用。承重结构则主要支撑冷库的自重及承受货物和装卸设备的重量，并把所有承重传给地基。,35,第1章冷冻冷藏与气调设施,36,第1章冷冻冷藏与气调设施,（1）地下构造地基：土石层，承担库重基础：地基上的结构物，传递库荷重其坚固性影响到冷库的稳定性与耐久性,（2）地坪构造冷库围护结构的一部分，为多层结构：面层，防潮层，隔热层，防潮层，垫层和基层,低温库地坪要有防冻措施：,1）高温库布置在底层；2）将地坪架空；3）在地坪下埋设管道，让自然风或加热介质在管道中循环。,防冻地坪示意图,37,第1章冷冻冷藏与气调设施,（3）墙体构造围护结构的一部分：外墙+内墙外墙（与库外接触），为隔热墙；内墙：冷间之墙，有较大温差时采取隔热。,（4）屋盖构造：围护结构一部分构造型式：整体式，块状隔热材料置于顶板上面或下面阁楼式，在冷间的顶板与冷库的屋面之间空出一个阁楼，其间放松散的明热材料。,38,第1章冷冻冷藏与气调设施,土建式冷库结构特点：,(1)冷库的恒荷载和活荷载都很大，结构的刚度要求高：(2)库内外温差引起的温度应力较一般常温建筑大，易造成结构的破坏；(3)库内常年处于低温高湿和冻融循环中，建筑构件和材料的强度和抗冻能力要求高；(4)因建筑物的整体性、稳定性等要求，结构的某些部位难免产生“冷桥”应尽量避免，或采取相应的隔热措施。,39,第1章冷冻冷藏与气调设施,冷库建筑的隔热与防潮隔汽,隔热减少热量损失防潮隔汽防止隔热层受潮，隔热性降低,常用隔热材料：,稻壳、软木、炉渣、泡沫混凝土、膨胀珍珠岩、聚苯乙烯泡沫塑料、矿渲棉、聚氨园泡沫塑料等。,隔热材料要求：热导率小；密度小；吸湿性小；耐火，抗冻，耐久抗压；无味，无污染，价廉。,常用隔汽材料：,石油沥青油毛毡、石油沥青、玛缔脂、一毡二油、二毡三油、乙烯塑料薄膜、玻璃钢等。,蒸汽渗透率小（渗透阻大）；密度小；韧性好，其他同隔热材料。,隔汽材料要求：,40,第1章冷冻冷藏与气调设施,隔热层和防潮层的设置要求：,1)合理布置围护结构的各结构层。蒸汽渗透阻大的材料在高温一侧，渗透阻小的材料在低温一侧水蒸汽渗透“难进易出”减小和避免蒸汽在围护结构内部凝结。,2)隔热材料在施工时应始终保持干燥。,3）地坪隔热材料的抗压强度一定要达到要求。,4)围护结构各部位隔热层的敷设要连贯、密实，以保证隔热层的整体性。,5)防潮隔汽层府没任隅热层的高温侧,6)必须保持防潮隔汽层的整体性、连贯性；防潮隔汽层与基层的粘接要牢靠平整，不得出现空鼓现象。,41,第1章冷冻冷藏与气调设施,隔热层厚度计算,42,第1章冷冻冷藏与气调设施,防潮隔汽层的计算,防止水蒸气渗透，隔热层受潮，围护结构应有：,围护结构总蒸汽渗透阻：,43,冷库容量的计算,冷库的冷却物冷藏间和冻结物冷藏间的容量总和，称为该冷库的总容量。冷库的容量有三种表示方法：,公称体积：为冷藏间或冰库的净面积（不扣除柱、门斗和制冷设备所占的面积）乘以房间净高而得；冷库计算吨位：以代表性食品的计算密度、冷间的公称体积及其体积利用系数计算而得；冷库实际吨位：按实际堆货的情况计算而得。,Ps：公称体积是较为科学的描述，是与国际接轨的方法；计算吨位是国内常见的方法；实际吨位是具体贮藏的计算方法。,第1章冷冻冷藏与气调设施,44,第1章冷冻冷藏与气调设施,冷库耗冷量计算,45,第1章冷冻冷藏与气调设施,冷间负荷计算（耗冷量）,冷间需要的冷量负荷：,冷却设备负荷配置冷风机，冷却排管，用于消除余热保证库温机械负荷配置主机（压缩机）制冷量,46,第1章冷冻冷藏与气调设施,1.3冷库的制冷系统,系统分类：按循环方式分：单级压缩（压缩比8）按冷却方式分：直接冷却（利用制冷剂）间接冷却（利用载冷剂）按冷机配备方式分：集中式：中央机房+分散的蒸发器（大中型冷库）分散式：每一冷间一套制冷系统，压缩冷凝机组+蒸发器（小型冷库）,47,第1章冷冻冷藏与气调设施,冷间设计温度冷却对象蒸发温度to,48,第1章冷冻冷藏与气调设施,集中式制冷系统,系统组成：由各回路构成,蒸发回路：冷风机，冷却排管，蒸发器冲霜回路：热气冲霜，水冲霜，电冲霜供液回路：直接，重力，泵中间冷却回路：双级压缩的中间冷却器冷却水回路：辅助设备,当制冷系统的蒸发温度低于0时，蒸发器表面必将出现霜层，影响热交换效率，故应采取措施清除霜层。,49,第1章冷冻冷藏与气调设施,制冷系统原理图,50,第1章冷冻冷藏与气调设施,制冷系统自动控制,自动调节控制系统的功能，就是在无人直接参与的条件下，能使被调热工参数（温度或压力）达到给定值，或者能按照预先给定的规律变化。自动调节控制系统一般由被调对象、发信器、调节器和执行器组成。,技术发展：分立电器元件控制器控制可编程控制器或单片机控制PC机控制，管理计算机网络远程控制,微机(PC机)控制系统方框图,51,第1章冷冻冷藏与气调设施,52,第1章冷冻冷藏与气调设施,53,第1章冷冻冷藏与气调设施,氨系统氨泵自控回路：,包括低压循环桶的液位自动控制与报警，氨泵自动保护和氨泵运转台数的自动增减等,54,第1章冷冻冷藏与气调设施,55,第1章冷冻冷藏与气调设施,速冻装置,食品冻结是为了移去食品中的显热和潜热，在规定的时间内将食品的温度降低到冻结点以下，使食品中的可冻水分全部冻结成冰，从而可以长期贮藏食品的目的。,食品的速冻是指在低于-300C的环境中，用几分钟最长几十分钟的时间将食品速冻到其中心温度达到-18。,目前各国冻结食品的消费量逐年迅速增长，品种繁多，并向方便食品发展，进入了所谓速冻食品的时代。为了缩短冻结时间，提高冷冻食品的质量和生产效率，适应不同食品的工艺特点，许多国家已从庞大的库房式冻结间演变为使用各种新型的连续冻结装置，并由此推动了食品冷冻工艺的巨大变革。,食品速冻装置的特点,国际上推荐的冻结温度一般为：-18或-40。,56,第1章冷冻冷藏与气调设施,1.螺旋式速冻装置,（单螺旋式结构）,1-有机玻璃围帘2-保温壳体3-轴流风机4-空气冷却器5-驱动电动机及减速器6-转鼓7-输送带,外部：保温材料（三明治）以减小装置内的冷量损耗内部：由螺旋式食品输送带和强力通风的冷风机组成,优点：结构紧凑，速冻率高，占地面积小，可连续生产，安装操作简单缺点：只能用于盘装或本身带包装的食品，不能裸冻，不能单体速冻,57,第1章冷冻冷藏与气调设施,双螺旋式结构,1上升转筒2下降转筒3不锈钢网带（传送带）4、7出冻链轮5固定轮6张紧轮,螺旋冻结装置（双螺旋式结构）,58,第1章冷冻冷藏与气调设施,1.4气调库与气调设备,气调库功能：冷藏+气调,气密性高：减少内外气体交换，以利调控库内气体成分；安全性：库内t，p变化造成内外压差作用，如不当会破坏围护结构；,1.建筑构造,结构种类多样：按结构：类似冷库分类按气调方式：自然降氧，快速降氧，常规气调（O,CO2），特殊气调（O,CO2+其它气体）按贮藏果类：-；综合性气调库：气调+高低温冷藏目前以组合装配为主，原因是三明治板气密性相当好；,气调库特点：,单层结构；快进整出，高堆满装。,59,第1章冷冻冷藏与气调设施,要求：漏氧量果蔬呼吸耗氧量测定：正压测试法，限定压力及其半降时间，标准如下：,气调库体气密程度：,在选用气密标准时，应根据贮藏食品的种类及其呼吸作用的强弱，所采用的气调方式(自然降氧或快速降氧)、气调库的构造形式等因素综合考虑。,气调库构造上特有设施：,60,第1章冷冻冷藏与气调设施,气调库组成,61,第1章冷冻冷藏与气调设施,62,第1章冷冻冷藏与气调设施,气调库制冷系统,其系统基本同于高温冷藏库，其特点有：,冷负荷：各得热量有所不同因入库段负荷大，贮藏段小，故需采用双风机冷风机设置加湿器：增大冷风机冷却面积，减少传热温差库温控制偏差：0.5C,地面充水加湿冷风机底盘加水喷雾加湿,63,第1章冷冻冷藏与气调设施,气调系统及设备,降氧系统+CO2洗涤系统+除乙烯系统+气体成分检测分析系统,常用气调系统包括：,1.降氧系统,自然降氧：利用果蔬的呼吸消耗库内氧气快速降氧：1）利用制氮机制取N2置换O2开式循环2）利用制氮机制分离库内N2排放O2，回送N2排放O2闭式循环,降氧装置：膜分离式制氮装置吸附式制氮装置,64,第1章冷冻冷藏与气调设施,两种降氧装置的特点：,分子筛吸附制氮机-碳分子筛制氮是采用变压吸附原理制氮，由于氧分子与氮分子的动力学直径不同，氧分子的扩散速度比氮分子快数百倍。而吸附量与压力成正比，利用氧、氮短时间内吸附量差异甚大的特点，由程序控制器按特定的时间程序在两个塔之间进行快速切换，结合加压氧吸附、减压氧解吸的过程，将氧从空气中分离出来。碳分子筛制氮机具有制氮纯度高(可达到999)、设备简单、价格低的特点，但设备中阀门多，切换频繁，每年每只阀门需开关2040万次，设备噪声大。因此要求保证阀门的质量，否则会影响设备的可靠性。,中空纤维膜分离制氮机-膜分离制氮是利用氧气与氮气透过中空纤维膜壁的速度差异特点，将氧气从空气中分离出来。中空纤维膜制氮机是目前气调贮藏使用最广泛的设备。它由压缩机、贮罐、冷干机、过滤器、加热器、中空纤维膜及管、阀组成。具有以下特点：(1)设备简单、占地少、易安装；(2)只需开动空压机即可得到富氮空气；(3)浓度可在9599之间调节，使用灵活，能快速启动停车；(4)安全可靠，分离器无运动部件，可连续稳定工作；(5)分离过程无相变、无压力损失、能耗低；(6)易小型化；(7)投资小。,65,第1章冷冻冷藏与气调设施,2.CO2洗涤系统：,清除库内多余CO2,由于贮藏的果蔬仍在呼吸，不断地释放CO2，故气调贮藏间的CO2浓度会逐渐升高。如不及时地将多余的CO2清除，则可能对果蔬造成伤害。,66,第1章冷冻冷藏与气调设施,氧化分解（高锰酸钾）,CO2+H2O,乙烯+O2,3.除乙烯系统,乙烯是果蔬在成熟和后熟过程中自身产生并释放出来的一种气体，是一种促进呼吸、加快后熟的植物激素，对采后贮藏的水果有催熟作用。在对乙烯敏感的水果贮藏中，应将乙烯去除。因此果蔬贮藏中既要设法抑制乙烯产生，又要消除贮藏库内乙烯积累。,除乙烯装置：空气氧化去除法,方法：,67,第1章冷冻冷藏与气调设施,4气体成分检测分析系统,常用的手动检测装置-奥氏气体分析仪，它是根据吸收法原理来测定O2和CO2的浓度。常用的自动分析检测仪表-顺磁式氧气分析仅和红外二氧化碳测定仪。顺磁式氧气分析仪是根据氧的顺磁性以及氧在磁场中的磁化率随氧浓度和温度变化的原理制成的。二氧化碳测定仪是根据二氧化碳吸收红外光和红外光的可测性原理制成的。乙烯浓度的测定要用气相色谱仪。,68,第2章家用及商用冷藏装置,2.1冰箱的种类与结构,电冰箱是一种以消耗电能来达到制冷目的的装置，在一定容积的绝热箱体内获得并保持低温以贮存食品。,冰箱的种类,按用途分类：冷藏箱：010冷藏食品冷冻箱：-18贮藏，冻结食品冷藏冷冻箱：冷藏室+冷冻室按结构形式：单门，双门、多门三门：果蔬盒单开四门：增设一用于鱼肉保鲜微冻结室03,69,第2章家用及商用冷藏装置,按箱内冷却方式分类直冷式：安装两蒸发器（或一个）于冷冻箱与冷藏箱内，利用冷空气的自然对流方式冷却食品（食品与蒸发器接触）。间冷式（无霜）：冷冻室与冷藏室之间夹层内安装一个蒸发器，并配备一个风扇，利用强制对流方式冷却食品（食品不接触蒸发器）,70,第2章家用及商用冷藏装置,按有效容积：50L300L按冷冻室温度分量级：14级按实用的气候环境：亚温带型，温带型，亚热带型，热带型。,其它分类：,电冰箱的型号：(根据国标GB805995规定),71,第2章家用及商用冷藏装置,冰箱的结构,72,第2章家用及商用冷藏装置,(1)箱休由外壳、内胆、隔热层和箱顶饰板及柜组成。其中，外壳常采用O61mm薄钢板磷化处理后喷漆或喷塑，或彩色钢板；内胆由观或改性聚苯乙烯塑料模压成形1隔热层通常为充填的聚氨脂泡沫塑料。(2)箱体由门板、门内胆、磁性门封和手柄及纹链(门折页)组成。其中，门板与箱体外壳一样：门内胆与箱体内胆一样；磁性门封由塑料门封条和磁性胶条组成，为了节能还另设橡胶气囊二次门封。(3)附件由搁架、箱内接水盆、果蔬盒、制冰盒、箱外接水盒(或蒸发盒)等组成。,箱体及附件,聚氨脂泡沫塑料：（多元醇（POL）+异氰酸酯+催化剂（发泡剂环戊烷）,73,门内胆,74,第2章家用及商用冷藏装置,电冰箱的制冷系统,75,第2章家用及商用冷藏装置,76,第2章家用及商用冷藏装置,蒸发器的结构,77,第2章家用及商用冷藏装置,干燥过滤器结构,制冷系统中的杂质、污物、灰尘等，在随制冷剂进入毛细管之前若不被过滤网阻挡滤除，进入毛细管也会造成堵塞，中断或部分中断制冷剂循环，即发生所谓“污堵”,或称“脏堵”。小型氟利昂制冷系统，通常在节流元件之前，即毛细管的入口处和膨胀阀的进口端，安装干燥过滤器。过滤器是以直径1416mm、长度为100mm150mm的紫铜管为外壳，两端装有铜丝制成的过滤网，两网之间装入分子筛或硅胶。如图所示。作为干燥剂吸水材料，目前多采用硅胶和分子筛，它们以物理吸附的形式吸水后不生成有害物质，可以加热再生。,78,第2章家用及商用冷藏装置,直冷式冰箱制冷系统形式,单循环回路电冰箱在单循环电冰箱中，冷藏、冷冻蒸发器采用串联连接方式，各室温度是通过压缩机开停来控制的。由于冷藏室温度要求较严格，故温度控制器一般置于冷藏室内。而冷冻室温度的控制，则是通过冷藏、冷冻蒸发器的面积匹配来实现的。,79,第2章家用及商用冷藏装置,双循环回路冰箱,采用双循环系统后，冷藏、冷冻室可以单独控制，因此，各室温度、湿度在不同环境温度下都能得到准确控制，使得冰箱能适应宽气候环境。对于速冻及冰箱冷冻能力来说，双循环系统可以实现压缩机不停机运行，把冷量尽可能集中在冷冻室，因此速冻速度比单循环系统快，速冻效果好，冷冻能力比单循环冰箱大。在双循环冰箱中，又分为旁通双循环与分立双循环。,80,第2章家用及商用冷藏装置,电控系统(1)温度控制设备：温度控制器、温控用电热器等；(2)电机起动和保护器件：起动继电器、过热过载保护继电器、或带有起动和运行用电容器(3)化霜设备：化霜时间控制器、化霜电热器、化霜防误动作加热器等；(4)制冷性能补偿部件：温度补偿电热器、温度补偿指示灯、节电开关、双蒸发器连管加热器等。(5)照明及其控制部件：照明灯、门开关等。,典型电冰箱的电气控制系统,81,第2章家用及商用冷藏装置,82,第2章家用及商用冷藏装置,83,第2章家用及商用冷藏装置,温度控制器,电冰箱温度控制器可以分为两大类，蒸气压力式温度控制器和热敏电阻温度控制器。,工作原理：当静触点和动触接触时，压缩机电路接通，压缩机运转，蒸发器表面温度下降，同时感温包内的温度和压力也随着下降，使感温腔前面的膜片向后移动，导致动触点离开静触点，压缩机停机后，蒸发器表面的温度不断升高，同时感温包温度压力也上升，使感温胶前的膜片向前移动，使动触点与静触点闭合，压缩机恢复运转，蒸发器表面的温度又开始下降。过程不断循环，以此来控制电冰箱内的温度。旋转温度调节旋钮(即温度控制范围凸轮)改变平衡弹簧对感温腔的压力，从而改变压缩机工作时间的长短，实现冰箱内温度自动调节。依靠温度调节螺栓进行调节平衡弹簧对膜盒的压力，使旋钮的调节温度范围改变。差额调节螺栓可以改变温控器的开停温差。,84,第2章家用及商用冷藏装置,压缩机电机起动,目前单相异步电动机主要用于封闭式制冷机中，在电冰箱中常用的单相异步电动机有：单相电阻启动式异步电动机单相电容运转式异步电动,85,第2章家用及商用冷藏装置,重力启动继电器启动,86,第2章家用及商用冷藏装置,PTC元件启动,87,第2章家用及商用冷藏装置,压缩机保护电路,冬天气温低，室内温度都有可能低于或接近冷藏室的温度，压缩机不启动(温控器置于冷藏室内)，结果冷冻室不可能保持低温。为此，在冬天气温较低时，就必须打开温度补偿开关，人为地给冷藏室内加温，使温控器在气温较低时也能正常动作，以保持冷冻室内的冷冻效果。,温度补偿-冬季时采用。,88,第2章家用及商用冷藏装置,化霜控制器,电冰箱在工作过程中，因为电冰箱内蒸发器表面温度相当低，空气中的水蒸汽遇冷就会在蒸发器表面上结成霜。霜层厚度达到约5mm时，就会使蒸发器表面的传热性能明显下降。常见的化霜方式有以下三种：,人工化霜：,半自动化霜：,全自动化霜：,采用按钮式半自动化霜方式。,采用制冷压缩机停止工作方式。,采用定时化霜时间继电器。,89,第2章家用及商用冷藏装置,电冰箱设计方法,箱体设计要求及形式体,电冰箱箱体设计的优劣，直接影响使用性能、外观、耐久性制造成本和市场销售。在进行设计时，要求造型别致、美观大方。除色调要与家庭家具协调外，还必须考虑占地面积小内容积大，宽度、深度与高度的比例合理，有稳定感等。,90,第2章家用及商用冷藏装置,冰箱箱体都采用硬质聚氨脂整体发泡作绝热层，其绝热性能好;绝热层厚度的确定将直接影响耗电量和箱体的外形尺寸。,箱体绝热层厚度,设计箱体的绝热层时，可预先参照国内外冰箱的有关资料设定其厚度，并计算出箱体表面温度。如果箱体外表面温度低于露点温度，则会在箱体表面发生凝露现象，因此箱体表面温度必须高于露点温度。,91,第2章家用及商用冷藏装置,总热负荷计算,热负荷包括：箱体漏热量Q1、开门漏热量Q2、贮物热量Q3和其他热量Q4,92,第2章家用及商用冷藏装置,制冷系统的热力计算,电冰箱制冷系统热力计算的目的是算出循环系统的性能指标，制冷工质的循环量和压缩机实际吸入蒸气量。以此作为设计电冰箱冷凝器、蒸发器及压缩机选型的依据。,1、制冷循环设计工况,无统一标准，参照冰箱压缩机试验工况条件，结合运行条件确定各参数。,93,第2章家用及商用冷藏装置,电冰箱能效标识,家用电冰箱耗电量限定值及能源效率等级（GB12021.2-2003）,94,第2章家用及商用冷藏装置,95,第2章家用及商用冷藏装置,2.3陈列柜的种类与结构,在超市或零售商店中，用于陈列、销售食品和其他商品的存放设备，均称为陈列柜。带冷藏功能的陈列柜是食品冷藏链中的最后的环节。,陈列柜特点,（1）陈列柜具有展示商品的功能，一般冷藏装置没有；（2）根据其用途不同，陈列柜的结构形状多种多样；（3）陈列柜上常采用透明玻璃，要防止玻璃上凝露和结霜；（4）陈列柜要对贮藏商品保持适宜的温度，所以不同用途的陈列柜可提供的温度范围不同。,按销售方式分：开启式、封闭式、半封闭式及组合式。按压缩机放置方式分：内藏式、分体式。按使用温度分：冷藏式、冷冻式、双温式。按结构型式分：岛式、货架式、平式、组合式、拉门式、后补式。,96,第2章家用及商用冷藏装置,97,第2章家用及商用冷藏装置,闭式陈列柜：,闭式陈列柜四周全封闭，但有多层玻璃做成门或盖，供展示食品或顾客拿取食品之用。,特点：闭式陈列柜内的物品与外界隔离，冷藏条件好，适合于陈列对贮藏温度条件要求高，对温度波动较敏感的食品，如冰汉淋、奶油蛋糕等；也用于陈列对存放环境的卫生要求较为严格的医药品。,闭式陈列柜能耗较低,98,第2章家用及商用冷藏装置,开式陈列柜,开式陈列柜取货部位敞开，顾客能自由的接触或拿取货物，可分为：)平式)货架式。,)平式,)货架式,开式陈列柜的敞开部位一般靠风幕将柜内食品与外界隔开，风幕可以是一层、二层或三层，而风幕处外界环境空气不断地渗入带进热量。因此，与闭式陈列柜相比，的能耗较大。,特点：,99,第2章家用及商用冷藏装置,陈列柜制冷方式,内藏式陈列柜制冷机组与柜体做成一体，内藏式制冷机组布置在陈列柜下部或后部，利用室内空气冷却冷凝器；制冷系统紧凑，制冷效率高，方便操作和控制。但机组运行噪声大，冷却排出热风直接排入室内，会对环境和顾客带来影响。,陈列柜的制冷机组按压缩机种类不同可以分为闭式和半封闭式压缩机两种；冷凝器又有水冷和风冷之分；制冷机组又有单台压缩机和多台压缩机并联两种形式。,陈列柜的制冷方式类同于冰箱与冷柜，仍然多采用蒸气压缩式制冷装置为陈列柜提供冷源。,内藏式陈列柜的压缩机多为封闭式，冷凝器采用强制通风冷凝。,100,第2章家用及商用冷藏装置,分体式陈列柜是把制冷机组的压缩、冷凝和电源控制部分与陈列柜本体分开放置。陈列柜内仅有节流元件、蒸发器和温度调节与控制部分。压缩冷凝机组部分通过制冷管路与室内机组部分连接。,分体式陈列柜压缩机一般采用半封闭式，且是几台压缩机并联成一个压缩机组，为使用温度相同的多台陈列柜供冷，这样既便于制冷量的调节，压缩机备用条件又好。冷凝器可以是水冷或空冷，但一般以强制对流空冷冷凝器为多，布置在室外。,101,第2章家用及商用冷藏装置,陈列柜使用的蒸发器的型式：有铝制平板式、金属丝翅蛇盘管式、交叉翅盘管式和管板式等型式。,102,第2章家用及商用冷藏装置,由于外界空气不断侵入陈列柜内，使柜内水分增加，造成蒸发器结霜。当霜层厚度一定时，由于传热热阻的增加而导致陈列柜冷却不良，也就难以维持柜内温度。所以陈列柜必须采取相应的融霜措施。陈列柜常采用的融霜方式如下：,融霜方式,融霜应避开销售高峰。融霜次数与陈列柜结构、周围环境、使用温度、陈列食品种类有关，一般由实验确定。融霜时间与融霜方式、结霜量、融霜次数有关。融霜要除尽蒸发器上、出风口、回风口、柜内的结霜，同时排尽融霜水，避免结冰现象。融霜结束采用定时和温度联合控制，这样既保证融霜时间与结霜量相匹配，又能防止融霜时间过长。,103,第2章家用及商用冷藏装置,陈列柜的热负荷计算,1.陈列柜内空气温度、湿度的确定,陈列柜内空气的温度和相对湿度根据存放商品的种类来确定,常见食品的适宜陈列温度,2.陈列柜内空气温度、湿度的确定,根据ISO1992标准，陈列柜外空气温度和相对湿度可分为以下5个等级：,104,第2章家用及商用冷藏装置,3.敞开式陈列柜热负荷的组成及其估算,敞开式陈列柜热负荷由柜体传热量O1从敞开口辐射进入的热量O2风幕热负荷O3柜内热负荷O4组成。,柜体传热量,敞开口辐射热量,105,第2章家用及商用冷藏装置,风幕热负荷,风幕热负荷陈列柜的结构+风幕形式+使用温度+敞开口尺寸+环境温湿度。环境温度或湿度风幕热负荷。,柜内热负荷,陈列柜总热负荷：,106,第2章家用及商用冷藏装置,各项热负荷占陈列柜总热负荷的百分比随陈列柜使用温度、柜体结构、风幕形式、环境温度和湿度不同而异。下表列出一些参考数据。,107,第2章家用及商用冷藏装置,敞开式陈列拒的风幕,风幕可以有效地减少拒内食品与外部空气的热、质交换及消除冷气溢流。,平式风幕出风口风速-部分冷风不能回到吸风口，形成冷气外溢，造成冷损失，同时增强风幕与外界空气的质交换，增大风幕热负荷。敞口处形不成完整的风幕，起不到隔热的作用,平式风幕：在陈列柜的敞口处形成一层稳定的积存空气，使外部空气与柜内空气的热、质交换减小。,108,第2章家用及商用冷藏装置,是向内弯曲的弓形空间形成的气流，带动拒内冷空气的循环。,立式风幕,立式风幕的气流不如乎式风幕的平稳，它与外界空气的动量，热量交换较大，所以一般采用二层或三层风幕。,风幕出风口风速,与平式风幕一样，过高或过低的风速都将降低立式风幕的性能。但多层风幕各层的风速和方向都有差异，外层风幕风道长，阻力大，风速低，以减少对外界空气的卷吸和内层冷空气的外溢；内层风幕风道短，阻力小，风速高，以增强对拒内商品的冷却和防止柜内冷量的外溢。,109,第3章房间空调器与单元式空调机,3.1房间空调器的种类与形式,空气调节：室内空气的温度、湿度、洁净度、流速目的为改善环境条件以满足生活舒适和工艺设备的要求。功能主要有制冷、制热、加湿、除湿。,1.空调器按使用气候环境(最高温度)分类,110,第3章房间空调器与单元式空调机,2.空调器按结构形式分为：,3.空调器按主要功能分为：,111,第3章房间空调器与单元式空调机,房间空调器产品型号,空调器的性能指标,112,第3章房间空调器与单元式空调机,整体式空调器,窗式空调器窗式空调器又分为卧式和竖式两种。它的优点是结构简单、价格低廉、维修方便和故障率低；缺点是噪音较大，并且不美观。移动式空调器移动式空调器是落地式，底部用4个脚轮支撑，具有使用方便，节省电能。冷凝器是水冷式冷凝器。台式空调器台式空调器的冷凝器排放的热量也是通过排气软管排出室外。这种空调器制冷量较小,只有几百瓦，一般放在桌子上供几个人使用。,113,第3章房间空调器与单元式空调机,窗式空调器基本结构,组成：,制冷系统空气循环系统控制系统,114,第3章房间空调器与单元式空调机,115,第3章房间空调器与单元式空调机,制冷系统,窗式空调器的制冷循环系统包括全封闭压缩机、紧凑式换热器蒸发器和冷凝器、毛细管、干燥过滤器、管路及制冷剂等组成。,116,第3章房间空调器与单元式空调机,空气循环系统,组成：两台同轴风机，风机电机、进出风栅、风道、过滤网等作用：驱使空气循环，为蒸发器和冷凝器提供热交换气流。,室外侧为轴流风机，它使空气迅速流过翅片管式冷凝器，带走热量，使制冷剂蒸气冷凝成液体。室内侧为离心风机，它从室内抽吸空气，经过滤网进入翅片管式蒸发器外侧，被制冷剂蒸发冷却后形成冷风。由风道经出风栅吹入室内，吸收室内的余热、余湿，使室内的温度和湿度达到所要求的状态。进风栅装在空调器面板上，进风滤网安装在进风栅后面，以插装方式固定。出风管道由蜗完及隔板等组成，在隔板上装有新风门和回风门。,117,第3章房间空调器与单元式空调机,控制系统,118,第3章房间空调器与单元式空调机,3.2分体式空调器的结构与制冷系统,室内机+室外机+连接管线,室内机：蒸发器、风机（离心、惯流风机）、机箱室外机：压缩机、冷凝器、轴流风机、控制电器,壁挂式空调器落地式空调器吊顶式空调器嵌入式空调器,室内机：,119,第3章房间空调器与单元式空调机,室内外机的连接方法,配管与室内机的连接方法,配管与室外机的连接方法,120,第3章房间空调器与单元式空调机,分体式空调器壁挂式室内机分解图,121,第3章房间空调器与单元式空调机,室外机分解图,122,第3章房间空调器与单元式空调机,分体吊顶式空调器,送风原理,吊顶式机组的安装,123,第3章房间空调器与单元式空调机,分体立柜式空调器,安装图,结构图,124,第3章房间空调器与单元式空调机,制冷系统,冷风型（单冷型）空调器系统流程,125,第3章房间空调器与单元式空调机,热泵型空调器系统流程,126,第3章房间空调器与单元式空调机,分体式空调器的电气线路图,127,第3章房间空调器与单元式空调机,惯流风机：空气惯流过风机，在横截面上看，一部分流道吸入空气，而另一部分留道排除空气。叶轮：塑料制成多节组成叶片：片数为单数，间距非均匀，不对称排列。金属轴：两端面装配，一端接电机，另一端装轴承。特点：叶轮直径大，长度长，风量大，风压低，转速低噪声小。,房间空调器用风机,128,第3章房间空调器与单元式空调机,离心风机工作过程:当电机转动跟着就带动风机叶轮的旋转，叶轮之中在叶片间的气体也随之旋转，然后随着离心力甩出这些气体，在此情况下气体的气流量一下子流速猛增，这样一来动能就被转换为静压能，又由于其间压力增大，静压能又转换成速度能，其间的气体通过排气口排出，叶轮的中间就变成了负压，入口出现负压的状态，不会维持多久就会被外界所填补，叶轮不断的旋转就产生不断的气体又不断的排出与不入，这样就得到最终的目的连续的鼓风。,轴流风机,当叶轮旋转时，气体从进风口轴向进入叶轮，叶片的旋转使空气受到冲击力,从而使空气获得一定的速度和风压,并由导叶和扩散筒将部分动能转变为静压,从而使风机出口具有一定的风速和风压。,129,第3章房间空调器与单元式空调机,定频式空调器是指空调压缩机只能输入固定频率和大小的电压，压缩机的转速和输出功率是不可改变的。定速空调器是不断地根据温度控制指令间歇停止启动制冷压缩机（在额定转速3000转/分下恒速运转），以维持在设定室温的范围内。,变频式空调器具有能将50赫兹的电网频率转变为30-130赫兹的功能，从而使制冷压缩机的转速在1800-7800转/分范围内变化，调节制冷系统的冷媒流量；并能在142-270伏范围的电网电压正常使用，根据温度控制指令，在压缩机连续运行时会改变频率，当产冷量要求大时则高速运转，反之低速运转。变频压缩机常与子膨胀阀配合使用，电子膨胀阀可以随工况的需要任意调节开度，且反应速度较快，从而保证系统供液需要,以维持在设定室温的范围内。,变频空调器,交流电机,13