食品速冻机械与设备课件

第十章食品速冻机械与设备2022/11/8第十章食品速冻机械与设备第十章食品速冻机械与设备2022/11/2第十章食品速冻机械1第一节概述一、制冷技术

制冷技术是将被冷却物体中的热量移向周围介质(水或空气)，使物体温度降低，且低于周围介质的温度，并能保持一定的温度。热量常从高温物体传向低温物体，但制冷过程使热量从低温物体传向高温物体，这个过程要消耗能量。

第十章食品速冻机械与设备第一节概述一、制冷技术第十章食品速冻机械与设备2第一节概述二、制冷技术在食品工业中的应用直接利用冷冻设备------速冻和冷却食品生产，贮藏冷库。食品加工机械的关键设备-----如真空冷却、冷冻浓缩、冷冻干燥和冷冻粉碎等加工设备机组。冷链的各个环节都离不开冷冻设备-----冷链所涉及的贮运和展示设备均需制冷机械设备。食品生产环境需要制冷设备-----如车间空调、工艺用冷却水以及需要较低温度的冷却加工操作。第十章食品速冻机械与设备第一节概述二、制冷技术在食品工业中的应用第十章食品速冻机械3第一节概述三、制冷技术分类制冷技术是指利用物体相变或状态变化产生冷效应的过程。现代食品工业中所应用的冷源都是人工制冷得到的。根据制冷剂状态变化，可以分为液化制冷、升华制冷和蒸发制冷三类。习惯上将利用压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器等构成的蒸发式制冷称为机械制冷，而将其它的制冷方式称为非机械制冷。食品工业中应用最广的是机械制冷系统，但非机械制冷方式也有一定的应用。第十章食品速冻机械与设备第一节概述三、制冷技术分类第十章食品速冻机械与设备4第一节概述三、制冷技术分类制冷技术是指利用物体相变或状态变化产生冷效应的过程。现代食品工业中所应用的冷源都是人工制冷得到的。根据制冷剂状态变化，可以分为液化制冷、升华制冷和蒸发制冷三类。习惯上将利用压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器等构成的蒸发式制冷称为机械制冷，而将其它的制冷方式称为非机械制冷。食品工业中应用最广的是机械制冷系统，但非机械制冷方式也有一定的应用。第十章食品速冻机械与设备第一节概述三、制冷技术分类第十章食品速冻机械与设备5第一节概述四、非机械制冷技术

1、溶解和融化制冷固体融解和溶解都可以利用来制造冷量。例如，1kg冰融解吸热334.94kJ。冰盐混合物称为起寒剂。食盐:碎冰=3:1时，最低温度可降到-21℃左右。如果需要更低温度，可使用其它盐类，如氯化钙、氯化氨、硝酸钠等与食盐混合成复式混合物。2、固体升华制冷固体吸热后直接变成气体叫升华，“干冰”(固态CO2)在0.1MPa下的升华温度为-78.5℃，升华潜热:573.59kJ/kg。吸收升华潜热及升华后的低温CO2(显热)均可用来冷冻食品。3、液化气体制冷液化气体制冷：利用低沸点液化气体物质直接与食品接触，吸取食品热量使其冻结，而自身气化成气体。液氮在大气压下，蒸发温度为-196℃，气化潜热：119.3kJ/kg。氮气的比热容为1.0kJ/（kg·K）。每千克液氮蒸发后温度升到0℃，共可吸收396kJ/kg的热量，可使约1kg水分冻结成冰。第十章食品速冻机械与设备第一节概述四、非机械制冷技术第十章食品速冻机械与设备6第二节机械制冷原理一、压缩式制冷循环是一种以制冷剂为工质，通过压缩机对制冷剂压缩做功为补偿，利用制冷剂状态变化产生的吸热和放热效应达到制冷目的的循环过程。基本的机械压缩制冷系统由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器四部分组成。第十章食品速冻机械与设备第二节机械制冷原理一、压缩式制冷循环第十章食品速冻机械与设7一、压缩式制冷循环制冷剂在机械压缩制冷系统中的循环过程为：等熵过程：1→2。经过蒸发器后，低压低温蒸气被压缩机吸入，经压缩提高压力以及温度，成为高压高温的过热蒸气。等压过程：2→3。过热蒸气的温度高于环境介质（水或空气）的温度，此时的制冷剂蒸气能在常温下冷凝成液体状态。因而，当经过冷凝器后，冷却、冷凝成高压的液态制冷剂（低温高压液体）。等焓过程：3→4。高压液体通过膨胀阀时，因节流作用而降压，制冷剂液本身温度下降（低温低压液体）。等温过程：4→1。把这种低压低温的制冷剂引入蒸发器蒸发吸热，使周围空气及物料温度下降（制冷剂变为低温低压气体）。第二节机械制冷原理第十章食品速冻机械与设备一、压缩式制冷循环第二节机械制冷原理第十章食品速冻机械与设8二、单级压缩制冷1、制冷循环的问题制冷循环是一种理论循环，实现起来有许多实际问题。例如，蒸发器中抽吸出来的制冷剂蒸气常带有雾滴，带有雾滴的制冷剂蒸气不能使压缩机正常工作。又如，压缩机中的润滑油会随温度升高而气化进入系统中，使得冷凝器和蒸发器的换热效率大大降低。再如，由于没有制冷剂的贮存设备，整个系统工作会变得不稳定。第二节机械制冷原理第十章食品速冻机械与设备二、单级压缩制冷第二节机械制冷原理第十章食品速冻机械与设备9二、单级压缩制冷2、实际的单级压缩制冷循环有：氨液分离器、分油器、贮氨罐等。贮氨罐压缩机分油器氨液分离器膨胀阀总调节站冷凝器均压管冷排(蒸发器)冷排(蒸发器)水1水放空气放油放油423第二节机械制冷原理第十章食品速冻机械与设备二、单级压缩制冷贮氨罐压缩机分油器氨液分离器膨总调节站冷凝器10二、单级压缩制冷3、辅助设备的作用分油器：冷凝器之前的除油装置，使得压缩机润滑油不再进入系统，从而提高了冷凝器和蒸发器的换热效率；贮氨罐：冷凝器之后需安装一台（套）贮液罐起两方面的作用，一是保证系统运行平稳，二是可以方便地为多处用冷场所提供制冷剂。氨液分离器：氨蒸气中携带的雾滴由氨液分离器消除，保证了压缩机正常工作；第二节机械制冷原理第十章食品速冻机械与设备二、单级压缩制冷第二节机械制冷原理第十章食品速冻机械与设备11三、双级压缩制冷1、压缩比与双级压缩制冷循环若以压缩机和膨胀阀为界，可粗略地分成高压、高温和低压、低温两个区。（1）压缩比高压端压强对低压端压强的比值称为压缩比。压缩比由高温端的冷凝温度和低温端蒸发温度确定。蒸发温度越低，压缩比越高。（2）双级压缩是指在制冷循环的蒸发器与冷凝器之间设两个压缩机，并在两压缩机间再设一个中间冷却器。一般而言，当压缩比大于8时，采用双级压缩较为经济合理。对氨压缩机来说，当蒸发温度在-25℃以下时，或冷蒸气压强大于1.2MPa时，宜采用双级压缩制冷。第二节机械制冷原理第十章食品速冻机械与设备三、双级压缩制冷第二节机械制冷原理第十章食品速冻机械与设备12三、双级压缩制冷2、双级压缩制冷循环图冷凝器高压压缩机低压压缩机水蒸发器膨胀阀I膨胀阀II中间冷却器水液面123456789第二节机械制冷原理第十章食品速冻机械与设备三、双级压缩制冷冷凝器高压压缩机低压压缩机水蒸发器膨胀阀I膨13三、双级压缩制冷2、双级压缩制冷循环图第二节机械制冷原理第十章食品速冻机械与设备三、双级压缩制冷第二节机械制冷原理第十章食品速冻机械与设备14三、双级压缩制冷2、双级压缩制冷循环图蒸发器中形成的低压、低温制冷剂蒸气（状态点1），被低压级压缩机吸入，经绝热压缩至中间压力的过热蒸气（状态点2）而排出，进入同一压力的中间冷却器，被冷却至干饱和蒸气（状态点3）。高压压缩段吸入如下干饱和蒸气：①来自低压压缩段的已被冷却的干饱和蒸气（即状态点3）；②来自高压段饱和液体制冷剂（状态点6）经膨胀阀节流（状态点6→9）降压后，在冷却低压段排出而尚未被冷凝的过热蒸气的过程中所形成的干饱和蒸气（状态点3）。中压干饱和蒸气在高压段压缩机中被压缩到冷凝压力的过热蒸气（状态点4），在冷凝器中等压冷却到干饱和蒸气（状态点5)，并进一步等压冷凝（过冷）成饱和液体（状态点6）。然后分成两路。一路便是上面所讲的，经膨胀阀节流降压后的制冷剂（状态点9），进入中间冷却器。一路先在中间冷却器的盘管内进行过冷，过冷后的制冷剂（状态点7）再经过膨胀阀节流降压，节流降压后的制冷剂（状态点8）进入蒸发器，蒸发吸热，产生冷效应。第二节机械制冷原理第十章食品速冻机械与设备三、双级压缩制冷第二节机械制冷原理第十章食品速冻机械与设备15四、制冷量与制冷系数1、制冷量制冷量是指在一定的操作条件（即一定的制冷剂蒸发温度、冷凝温度，过冷温度）下，单位时间制冷剂从被冷冻物取出的热量，以Q表示之，单位为W。冷吨（RT）相当于24h内将1t0℃的水冷冻成同温度冰所放出的热量。制冷系统的制冷量Q0与单位制冷量（qm，J/kg）和制冷剂循环量G（kg）关系：Q0=G

qm2、制冷系数制冷系数ε是制冷量与输入功率之比，是衡量制冷机（或制冷系统）的重要技术经济指标。如制冷系数为3，即是说每消耗1kW的能量可以获得3kW(2580kcal/h）的制冷量。第二节机械制冷原理第十章食品速冻机械与设备四、制冷量与制冷系数第二节机械制冷原理第十章食品速冻机械与16五、直接制冷与间接制冷1、直接制冷与制冷剂直接制冷（或称直接蒸发制冷）：制冷循环中，制冷剂吸热的蒸发器直接与被冷物体或被冷物体周围环境进行换热。一般应用于单台供冷设备，如冰淇淋凝冻机等。制冷剂或制冷工质：制冷装置中不断循环流动以实现制冷的工作物质，制冷剂通过状态变化实现热量的传输，是人工制冷不可缺少的物质。制冷剂性质与制冷装置特性及操作条件有关。常见制冷剂有-氨、氟利昂等。氨一直是工业制冷中应用最广的制冷剂之一，它较为安全和对环境无影响。以氟利昂系列制冷剂也曾经是主要的制冷剂。但由于大部分产品被证实对外层空间的臭氧层有破坏作用。主要从热力学、物理化学及经济性和对环境影响等方面考虑的选择。第二节机械制冷原理第十章食品速冻机械与设备五、直接制冷与间接制冷第二节机械制冷原理第十章食品速冻机械17五、直接制冷与间接制冷2、间接制冷与载冷剂食品工业中，需要进行冷冻加工的场所往往较大或进行冷冻作业的机器台数较多，将制冷剂直接送往各处便不合算，因此专设制冷间，采用间接制冷过程以迎合这种需要。压缩机膨胀阀盐水泵冷库蒸发器冷凝器第二节机械制冷原理第十章食品速冻机械与设备五、直接制冷与间接制冷压缩机膨胀阀盐水泵冷蒸发器冷凝器第二节18五、直接制冷与间接制冷2、间接制冷与载冷剂间接制冷（或间接蒸发制冷）-用廉价物质作媒介载体实现制冷装置与耗冷场所或机台之间的热交换。常用的载冷剂有空气、水和盐水及有机物水溶液等。载冷剂的要求：冰点低、比热容大、无金属腐蚀性、化学上稳定、价格低及容易获取等因素；作为食品工业用的载冷剂，往往还须具备无味、无臭、无色和无毒的条件。用空气作载冷剂虽然有较多优点，但由于它的比热容小，且对流换热效果差。水虽然有比热容大的优点，但是它的冰点高，所以仅能用作制取0℃以上冷量的载冷剂。如果要制取低于0℃的冷量，则可采用盐水或有机溶液作为载冷剂。氯化钠、氯化钙及氯化镁的水溶液，通常称为冷冻盐水。有机溶液载冷剂中，最有代表性的两种载冷剂是乙二醇和丙二醇的水溶液。第二节机械制冷原理第十章食品速冻机械与设备五、直接制冷与间接制冷第二节机械制冷原理第十章食品速冻机械19第三节制冷系统组成蒸汽压缩制冷系统的主要设备包括压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器。一、压缩机制冷装置中的核心设备，称为制冷主机。1、压缩机分类按活塞运动方式分为往复式压缩机（活塞在汽缸里作往复的直线运动、多用于食品加工厂和冷库制冷）和回转式压缩机（活塞在汽缸内作旋转运动、多用于电冰箱）；按一台压缩机中蒸汽被压缩的次数分为单级和双级。第十章食品速冻机械与设备第三节制冷系统组成蒸汽压缩制冷系统的主要设备包括压缩机、冷20第三节制冷系统组成一、压缩机2、活塞式压缩机主要靠电机带动连杆，连杆带动活塞在气缸内作往复运动不断吸气、压缩、排气，完成压缩过程。按气缸数分类，有单缸、双缸和多缸压缩机。按压缩部分与驱动电动机组合形式分为全封闭式、半封闭式和开启式压缩机。按压缩级数又可分为单级（可制取-40℃以上温度）、双级（可制取-70℃以上温度）和三级压缩机（可制取-110℃以上温度）。第十章食品速冻机械与设备第三节制冷系统组成一、压缩机第十章食品速冻机械与设备21第三节制冷系统组成一、压缩机2、活塞式压缩机（1）半封闭活塞式压缩机半封闭活塞式压缩机的电动机与压缩部件封闭在一个机壳内，机壳部分靠螺栓连接，可拆启。半封闭式制冷压缩的功率范围比全封闭活塞式压缩机大，多用于冷柜、冷库、冷水机组中。第十章食品速冻机械与设备第三节制冷系统组成一、压缩机第十章食品速冻机械与设备22第三节制冷系统组成一、压缩机2、活塞式压缩机（2）开启活塞式压缩机压缩部分与电机部分分开，各自成一独立体，驱动电动机与压缩部分靠联轴器或皮带连接。这种压缩机运行时有振动、噪声较大。开启活塞式压缩机制取冷量范围广，大多用于大型冷库和食品厂等。第十章食品速冻机械与设备第三节制冷系统组成一、压缩机第十章食品速冻机械与设备23第三节制冷系统组成一、压缩机3、螺杆式压缩机结构组成：阴、阳转子，机体，轴承、轴封、平衡活塞及能量调节装置等。原理是由阴、阳转子螺杆的啮合旋转产生容积变化，进行气体的压缩。阴转子的齿沟相当于活塞缸，阳转子相当于活塞。阳转子带动阴转子做回转运动，使阴阳转子间的容积不断变化，完成制冷剂蒸气的吸入、压缩、排出。螺杆式压缩机与活塞式制冷压缩机相比，具有多方面的优势，如结构简单、体积小、输气系数大、排温低、排气脉动小、易损件少、检修周期长、制冷量可调范围大等。在大冷量领域中已经显示出优越性，有取代活塞式制冷压缩机的趋势。第十章食品速冻机械与设备第三节制冷系统组成一、压缩机第十章食品速冻机械与设备24第三节制冷系统组成一、压缩机4、并联式压缩机由若干台相同或不同型号的压缩机组成。共享吸排气集管、冷凝器及贮液器等部件。向整个制冷系统的各蒸发末端直接提供制冷剂，并由集中控制系统根据压力、温度参数控制各压缩机开停。特点：（1）具有在保持系统运行稳定前提下的灵活调节供冷量的功能。可以根据季节、生产冷负荷等决定压缩机开停的数量，从而使系统具有持续的高效运行状态。（2）可提高自动化程度，利用系统电控箱与电脑控制器相结合的方式，基本上可以作到无人操作或远程操作。（3）节能，可节能18%。（4）降低设备成本和安装工程量，缩短工期，减小机房面积。并联压缩机组适用于冷藏库群、超市岛柜、展示柜，以及用冷单机分散、生产负荷变化较大的食品加工企业。第十章食品速冻机械与设备第三节制冷系统组成一、压缩机第十章食品速冻机械与设备25第三节制冷系统组成二、膨胀阀是把来自冷凝器的高压制冷剂液体节流降压和调节流量，使高压液态制冷剂降压（流经小孔）、部分液体汽化吸热后液体温度进一步降低到所需温度，形成所需的低压低温汽夜混合体（制冷剂），按需送入蒸发器。1、手动膨胀阀根据蒸发器热负荷的变化，手动旋转调节杆，可调整膨胀阀的开度，使其缓慢地增大或减小。手动膨胀阀正在被自动膨胀阀所取代，只在氨制冷系统中仍在使用。在氟制冷系统中，手动膨胀阀作为备用阀，常与热力膨胀阀组合，仅供维修时使用。第十章食品速冻机械与设备第三节制冷系统组成二、膨胀阀第十章食品速冻机械与设备26第三节制冷系统组成2、热力膨胀阀

能自动调节制冷剂液体流量，是利用蒸发器出口处蒸汽的过热度来调节，包括感应元件（感温包）、膜片、阀体、阀座等。

平衡状态：在制冷机组正常运转条件下，感温包、毛细管、密封盖、波纹膜片构成的密封系统压力等于膜片下气体压力与弹簧压力之和，处于平衡状态。如供制冷剂不足，引起蒸发器出口处回汽，过热度增大，感温包温度升高，使膜片下移，阀口的开启度增大，直至供液量与蒸发量相当时，再得到平衡。当制冷剂供应过量，使蒸发器出口处过热度减少，引起密封系统内的温度过低，则薄膜上移，阀门开启度减少，直至再度平衡。故热力膨胀阀能自动调节波纹膜片开启度，供液量随负荷大小自动增减，可保证蒸发器的传热面积得到充分利用，使压缩机正常安全地运行。第十章食品速冻机械与设备第三节制冷系统组成2、热力膨胀阀第十章食品速冻机械与设备27第三节制冷系统组成3、压力膨胀阀能使蒸发器维持恒定的压强。原理：当蒸发器压强升高使得薄膜克服弹簧压力而上升，从而将阀关闭；当蒸发器的压强下降时，阀打开。适用于要求维持恒定制冷负荷和恒定蒸发温度的场合，如家用冰箱。第十章食品速冻机械与设备第三节制冷系统组成3、压力膨胀阀第十章食品速冻机械与设备28第三节制冷系统组成4、浮球膨胀阀浮球浸没在高压制冷液中。随着制冷剂液位上升（下降）。浮球也随之上浮（下降）并将节流孔打开（关闭）。第十章食品速冻机械与设备第三节制冷系统组成4、浮球膨胀阀第十章食品速冻机械与设备29第三节制冷系统组成5、电子膨胀阀通过步进电机驱动的阀杆升降，带动陶瓷阀芯块的上下滑动而改变阀芯孔与密封圈圆孔相交面积大小，从而对通过此阀的制冷剂产生调节作用。第十章食品速冻机械与设备第三节制冷系统组成5、电子膨胀阀第十章食品速冻机械与设备30第三节制冷系统组成三、冷凝器冷凝器是制冷系统中的一种热交换器，使制冷剂过热蒸汽冷却凝结为液体。1、水冷式冷凝器是一种用水作为冷却介质的热交换器，冷却水一般为循环水，需要配有冷却水塔或冷却水池。第十章食品速冻机械与设备第三节制冷系统组成三、冷凝器第十章食品速冻机械与设备31第三节制冷系统组成三、冷凝器（1）卧式壳管冷凝器高温高压制冷剂气体由管壳顶部进气管进入壳体内的冷却水管的空隙间，遇冷后的制冷蒸气便结成液滴下落到壳体的底部，由壳体底部的出液管流出。冷却水从端盖下部进水管流入冷凝器。通过端盖内的分水槽，使冷却水在筒内自下而上在冷却水管内按顺序反复流动，最后由端盖上部的出水管流出。端盖顶部的放气旋塞用于供水时排出存积其内的空气。下部的放水阀用于冷凝器在冬季停止使用时积水的放出，以防冷却水管冻裂。第十章食品速冻机械与设备第三节制冷系统组成三、冷凝器第十章食品速冻机械与设备32第三节制冷系统组成三、冷凝器（1）卧式壳管式冷凝器优点：传热系数高，冷却水耗用量较少，反复流动的水路长，进出水温差大（一般为4~6℃）。缺点：但制冷剂泄漏时不易发现，清洗冷凝器污垢时需要停止制冷压缩机的运行。应用：适用于水温较低，水质较好的条件。常用于中型及大型的氟利昂制冷机组中，便于制冷自动化。第十章食品速冻机械与设备第三节制冷系统组成三、冷凝器第十章食品速冻机械与设备33第三节制冷系统组成三、冷凝器（2）立式壳管冷凝器制冷剂蒸气从上部的进气管进入冷凝器的壳体内，在换热管表面凝结成液体。冷凝后的液体制冷剂沿着管壁外表面下流，积于冷凝器底部，从出液管流出。冷却水从顶部水箱经分配器后呈膜状流入水管内，热量交换后的热水从底部排出。优点：冷却呈膜状流动，传热效率高；因无冻结危害，故可安装在室外；使用的冷却水质要求不高，清洗时不必停止制冷系统的运行。缺点：冷却水用量大，体型较笨重。这种冷凝器传热管的高度在4~5m之间，冷却水温升为2~4℃。应用：目前大中型氨制冷系统采用这种冷凝器较多。第十章食品速冻机械与设备第三节制冷系统组成三、冷凝器第十章食品速冻机械与设备34第三节制冷系统组成三、冷凝器2、风冷式冷凝器利用常温空气作为冷却介质的冷凝器称为风冷式冷凝器。风冷式冷凝器又分为自然对流式和强迫对流式两种：前者适用于制冷量很小的制冷装置，后者适用于中小型制冷设备。强制风冷式冷凝器的结构与冷风机的结构类似，主要由翅片式换热器与风机组合而成。第十章食品速冻机械与设备第三节制冷系统组成三、冷凝器第十章食品速冻机械与设备35第三节制冷系统组成三、冷凝器3、蒸发式冷凝器水和空气都可作为冷却介质，以排除氨冷凝时释放的热量。两种冷却介质同时使用，水冷却以喷淋方式进行，而空气流动有助于水在冷却管表面汽化，并将汽化后的蒸汽带走，对关键的冷凝壁外侧，形成了一种伴有相变对流换热机制的强化作用，故名之为蒸发式冷凝器。目前较理想的一种冷凝器。第十章食品速冻机械与设备第三节制冷系统组成三、冷凝器第十章食品速冻机械与设备36第三节制冷系统组成四、蒸发器是制冷系统中的热交换部件之一，节流后的低温低压液体制冷剂在蒸发器管路内蒸发吸热，达到制冷降温的目的。1、冷却液体蒸发器（1）立式冷却液体蒸发器优点：便于观察、运行和检修。缺点：如用盐水作冷冻水时，与大气接触吸收空气中的水分，盐水的浓度易降低，而且系统易被迅速腐蚀。立管式蒸发器属于敞开式设备，适用于冷藏库制冰等。第十章食品速冻机械与设备第三节制冷系统组成四、蒸发器第十章食品速冻机械与设备37第三节制冷系统组成四、蒸发器（2）卧式冷却液体蒸发器

筒体由钢板焊成，两端各焊有管板，两管板之间焊接或胀接许多根水平传热管，管板外面两端各装有带分水槽的端盖。通过分水槽的端盖将水平管束分成几个管组，使冷冻水经端盖下部进水管进入蒸发器，并沿着各管组做自下而上的反复流动，将热量传给水管外部液体制冷剂使其气化。被冷却后的水从端盖上部出水管流出，冷却水在管内流动速度为1~2m/s。分制冷剂在管内流动和管外流动两种类型，前者适用于氟制冷系统，而后者适用于氨制冷机。第十章食品速冻机械与设备第三节制冷系统组成四、蒸发器第十章食品速冻机械与设备38第三节制冷系统组成四、蒸发器2、冷空气蒸发器（1）自然对流冷空气蒸发器装在冷库的自然对流蒸发器一般称为库房冷却排管（蒸发器的一种），安装在近墙处，称墙排管；安装在顶棚处，称顶棚排管；用架子平放者，称搁架排管。库房常用的冷却排管（冷排管），按管子的连接方法，可分为立管式及盘管式。冷排管按冷却表面形式，分为光滑管及翅片管两大类。第十章食品速冻机械与设备第三节制冷系统组成四、蒸发器第十章食品速冻机械与设备39第三节制冷系统组成四、蒸发器2、冷空气蒸发器（2）强制对流冷空气蒸发器对于用冷场所（如冷库和速冻设备），通常称为冷风机（但也用载冷剂作间接冷源）。空气在风机的作用下流过蒸发器，与盘管内的制冷剂进行热换。它由数排盘管组成，一般选用铜管或在铜管外套缠翅片。为使制冷剂液体能均匀分配给各管路进口，常在冷凝器与毛细管接口处装有分液器。氨、氟制冷系统均可采用这种蒸发器，氟制冷系统用强迫对流式蒸发器的结构紧凑而管路细，氨制冷系统用强制对流式蒸发器外形大、管路粗。第十章食品速冻机械与设备第三节制冷系统组成四、蒸发器第十章食品速冻机械与设备40第三节制冷系统组成四、蒸发器3、冷却物料的接触式蒸发器制冷剂在传热间壁的一侧蒸发，间壁的另一侧与被冷却或被冻结的物料直接接触。例如平板冻结装置中的板式蒸发器等。第十章食品速冻机械与设备第三节制冷系统组成四、蒸发器第十章食品速冻机械与设备41第四节食品速冻设备

速冻设备适用于冻结小包装或未包装的块、片、粒等状的原料，制成各种畜产、水产、蔬菜、水饺等速冻食品。一般速冻设备的冻结温度为-30--40℃。按冷却方法分为空气冷冻法、间接接触冷冻法和直接接触冷冻法。冻结方法装置形式空气冻结法隧道式：推车式、传送带式、吊篮式、推盘式、螺旋式。流态化式：斜槽式、一段带式、两段带式、往复振动式间接接触式卧式平板式、立式平板式、回转式、钢带式直接接触式载冷剂接触冻结装置、低温液体冻结装置、液氮冻结装置、液态CO2冻结装置第十章食品速冻机械与设备第四节食品速冻设备速冻设备适用于冻结小包装或未包装42第四节食品速冻设备一、空气冻结法速冻设备又称鼓风冻结法。在冻结过程中，冷空气以强制或自然对流的方式与食品换热。由于空气的导热性较差，与食品间的传热系数小，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最广泛运用的一种冻结方法。1、隧道式速冻机主要由蒸发器、风机、输送装置和绝热护围层等构成。食品装于一定形式的输送装置上通过隧道时被冻结。连续式冻结装置的进出口一般装置防止冷气外逸和外面空气窜入的空气锁。（1）分类根据输送装置，可分为推车式、传送带式、吊篮式、推盘式冻结隧道等几种。根据操作方式，可分为间歇式和连续式两种。（2）输送形式与操作方式由小车作输送装置的冻结装置多为间歇式，或半连续式。其它输送形式的冻结装置多为连续式。第十章食品速冻机械与设备第四节食品速冻设备一、空气冻结法速冻设备第十章食品速冻机械43第四节食品速冻设备一、空气冻结法速冻设备1、隧道式速冻机（3）工作过程两端分别设有料盘的进出口，料盘在冻结隧道内的垂直和水平移动。每次在进料端送入一个料盘，而同时在出料端送出一个料盘。第十章食品速冻机械与设备第四节食品速冻设备一、空气冻结法速冻设备第十章食品速冻机械44第四节食品速冻设备一、空气冻结法速冻设备2、螺旋式速冻机（1）结构由(主体)转筒、蒸发器、风机、传送带及附属设备等组成。传送带缠绕的圈数和速度决定了设备的产量和冻结时间。（2）冻结过程被冻结的食品可直接放在传送带上，也可采用冻结盘，食品随传送带进入冻结装置后，由下盘旋而上，冷风则由上向下吹，与食品逆向对流换热，食品在传送过程中逐渐冻结，冻好的食品从出料口排出。

与空气横向流动相比，冻结时间可缩短30％左右，提高了冻结速度。第十章食品速冻机械与设备第四节食品速冻设备一、空气冻结法速冻设备第十章食品速冻机械45第四节食品速冻设备一、空气冻结法速冻设备2、螺旋式速冻机（3）特点结构紧凑，占地面积小，仅为一般水平输送带的25％；运行平稳，产品与传送带相对位置保持不变，适于冻结易碎食品和不许混合的产品；可以通过调整传送带的速度来改变食品的冻结时间，用以冷却不同种类的食品；进料、冻结等在一条生产线上连续作业，自动化程度高；冻结速度快，干耗小，冻结质量好；小批量生产时运行成本较高。（4）适用范围冻结单体食品，如饺子、烧卖、对虾及经加工整理的果蔬，还可用于冻结各种熟制品，如鱼饼、鱼丸等。第十章食品速冻机械与设备第四节食品速冻设备一、空气冻结法速冻设备第十章食品速冻机械46第四节食品速冻设备一、空气冻结法速冻设备3、流态化速冻机是在一定流速的冷空气作用下，使食品在流态化条件下得到快速冻结的方法。主要用于颗粒状、片状和块状食品的快速冻结。按其机械传送方式可分为带式、振动式流态化冻结装置。根据输送带的数目可分为单流程和多流程形式；按冻结区分可分为一段和两段式。由多孔板（或带）、风机、制冷蒸发器等组成。工作过程是将前处理后颗粒状食品，从多孔板一端送入。铺放厚度为2～12cm，视产品性状而异。空气通过蒸发器、风机，由多孔板底部进入向上吹送，使产品呈沸腾状态流动，并使低温冷风与颗粒全面地直接接触，冷冻速率大大加强。特点是成单体冻结，连续作业，为速冻蔬菜的理想设备。第十章食品速冻机械与设备第四节食品速冻设备一、空气冻结法速冻设备第十章食品速冻机械47第四节食品速冻设备二、间接接触速冻设备是指产品与一定形状的（内通制冷剂或载冷剂）蒸发器或换热器表面进行接触换热的冷冻设备。主要依靠传导方式传热，因此冻结效果直接与产品和换热器表面的接触状态有关。常见的间接接触式速冻设备有平板式冻结器、钢带式冻结器和转鼓式冻结器等。1、平板冻结装置又称箱式冻结装置，是一组与制冷剂管道相连的空心平板作为蒸发器的冻结装置，将冻结食品放在两相邻的平板间，并借助液压系统使平板与食品紧密接触。由于金属平板具有良好的导热性能，故其传热系数高。当接触压力为7~30kPa时，传热系数可达93~120W/（m2·K）。根据平板取向，这种冻结装置分为卧式平板冻结装置和立式平板冻结装置。第十章食品速冻机械与设备第四节食品速冻设备二、间接接触速冻设备第十章食品速冻机械与48第四节食品速冻设备二、间接接触速冻设备1、平板冻结装置（1）卧式平板冻结器整体为厢式结构，冻结平板水平安装，一般有6~16块。平板间的位置由液压装置控制。被冻食品装盘放入两相邻平板之间后，启动液压油缸，使被冻食品与冻结平板紧密接触进行冻结。为了防止压坏食品，相邻平板间装有限位块。第十章食品速冻机械与设备第四节食品速冻设备二、间接接触速冻设备第十章食品速冻机械与49第四节食品速冻设备二、间接接触速冻设备1、平板冻结装置（2）立式平板冻结器冻结平板呈垂直状态平行排列，一般有20块左右。待冻食品一般直接散装倒入平板间进行冻结，操作方便，适用于小杂鱼和肉类副产品的冻结。冻品脱离平板的方式有上进下出、上进上出和上进旁出等。平板的移动、冻块的升降和推出等动作，均由液压系统驱动和控制。第十章食品速冻机械与设备第四节食品速冻设备二、间接接触速冻设备第十章食品速冻机械与50第四节食品速冻设备二、间接接触速冻设备2、回转式冻结装置新型的间接接触连续式冻结装置。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。由入口送到(温度很低的)回转筒表面的散状食品立即黏在其上面，在传送带的施压下，与回转筒表面有更好的接触。转筒回转一周，完成食品的冻结过程。冻结食品转到刮刀处被刮下，刮下的食品由传送带输送到包装生产线。可对虾仁等进行单体速冻，进料温度为10℃，出料温度为-18℃时，冻结时间约为15~20min。特点：占地面积小，结构紧凑，冻结速度快，干耗少，生产率高控制。第十章食品速冻机械与设备第四节食品速冻设备二、间接接触速冻设备第十章食品速冻机械与51第四节食品速冻设备三、直接接触速冻设备特点是食品直接与冷媒接触进行冻结。冷媒可以是载冷剂如食盐溶液，也可以是低温制冷剂的液化体气体，如液氮、液体CO2等。冷媒与食品接触的方式有浸渍式和喷淋式两种。第十章食品速冻机械与设备第四节食品速冻设备三、直接接触速冻设备第十章食品速冻机械与52第四节食品速冻设备三、直接接触速冻设备1、盐水浸渍冻结装置主要用于鱼类的冻结。容器主部分管路用玻璃钢，压力管道用不锈钢，缓和了盐水的腐蚀问题。鱼由进料口与盐水混合后进入进料管，进料管内盐水涡流下旋，使鱼克服浮力而到达冻结器的底部。冻结后鱼体密度减小，浮至液面，由出料机构送至滑道，在此鱼和盐水分离由出料口排出。冷盐水由泵输送在装置内循环使用并由盐水冷却器补充冷量。冷盐水既起冻结作用又起输送作用，冻结速度快，干耗小。缺点是装置的制造材料要求较特殊。第十章食品速冻机械与设备第四节食品速冻设备三、直接接触速冻设备第十章食品速冻机械与53第四节食品速冻设备三、直接接触速冻设备2、喷淋冻结装置将液化气体或液态制冷剂等冷媒喷出，使食品冻结。第十章食品速冻机械与设备第四节食品速冻设备三、直接接触速冻设备第十章食品速冻机械与54演讲完毕，谢谢听讲!再见，seeyouagain3rew2022/11/8第十章食品速冻机械与设备演讲完毕，谢谢听讲!再见，seeyouagain3rew55第十章食品速冻机械与设备2022/11/8第十章食品速冻机械与设备第十章食品速冻机械与设备2022/11/2第十章食品速冻机械56第一节概述一、制冷技术

制冷技术是将被冷却物体中的热量移向周围介质(水或空气)，使物体温度降低，且低于周围介质的温度，并能保持一定的温度。热量常从高温物体传向低温物体，但制冷过程使热量从低温物体传向高温物体，这个过程要消耗能量。

第十章食品速冻机械与设备第一节概述一、制冷技术第十章食品速冻机械与设备57第一节概述二、制冷技术在食品工业中的应用直接利用冷冻设备------速冻和冷却食品生产，贮藏冷库。食品加工机械的关键设备-----如真空冷却、冷冻浓缩、冷冻干燥和冷冻粉碎等加工设备机组。冷链的各个环节都离不开冷冻设备-----冷链所涉及的贮运和展示设备均需制冷机械设备。食品生产环境需要制冷设备-----如车间空调、工艺用冷却水以及需要较低温度的冷却加工操作。第十章食品速冻机械与设备第一节概述二、制冷技术在食品工业中的应用第十章食品速冻机械58第一节概述三、制冷技术分类制冷技术是指利用物体相变或状态变化产生冷效应的过程。现代食品工业中所应用的冷源都是人工制冷得到的。根据制冷剂状态变化，可以分为液化制冷、升华制冷和蒸发制冷三类。习惯上将利用压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器等构成的蒸发式制冷称为机械制冷，而将其它的制冷方式称为非机械制冷。食品工业中应用最广的是机械制冷系统，但非机械制冷方式也有一定的应用。第十章食品速冻机械与设备第一节概述三、制冷技术分类第十章食品速冻机械与设备59第一节概述三、制冷技术分类制冷技术是指利用物体相变或状态变化产生冷效应的过程。现代食品工业中所应用的冷源都是人工制冷得到的。根据制冷剂状态变化，可以分为液化制冷、升华制冷和蒸发制冷三类。习惯上将利用压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器等构成的蒸发式制冷称为机械制冷，而将其它的制冷方式称为非机械制冷。食品工业中应用最广的是机械制冷系统，但非机械制冷方式也有一定的应用。第十章食品速冻机械与设备第一节概述三、制冷技术分类第十章食品速冻机械与设备60第一节概述四、非机械制冷技术

1、溶解和融化制冷固体融解和溶解都可以利用来制造冷量。例如，1kg冰融解吸热334.94kJ。冰盐混合物称为起寒剂。食盐:碎冰=3:1时，最低温度可降到-21℃左右。如果需要更低温度，可使用其它盐类，如氯化钙、氯化氨、硝酸钠等与食盐混合成复式混合物。2、固体升华制冷固体吸热后直接变成气体叫升华，“干冰”(固态CO2)在0.1MPa下的升华温度为-78.5℃，升华潜热:573.59kJ/kg。吸收升华潜热及升华后的低温CO2(显热)均可用来冷冻食品。3、液化气体制冷液化气体制冷：利用低沸点液化气体物质直接与食品接触，吸取食品热量使其冻结，而自身气化成气体。液氮在大气压下，蒸发温度为-196℃，气化潜热：119.3kJ/kg。氮气的比热容为1.0kJ/（kg·K）。每千克液氮蒸发后温度升到0℃，共可吸收396kJ/kg的热量，可使约1kg水分冻结成冰。第十章食品速冻机械与设备第一节概述四、非机械制冷技术第十章食品速冻机械与设备61第二节机械制冷原理一、压缩式制冷循环是一种以制冷剂为工质，通过压缩机对制冷剂压缩做功为补偿，利用制冷剂状态变化产生的吸热和放热效应达到制冷目的的循环过程。基本的机械压缩制冷系统由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器四部分组成。第十章食品速冻机械与设备第二节机械制冷原理一、压缩式制冷循环第十章食品速冻机械与设62一、压缩式制冷循环制冷剂在机械压缩制冷系统中的循环过程为：等熵过程：1→2。经过蒸发器后，低压低温蒸气被压缩机吸入，经压缩提高压力以及温度，成为高压高温的过热蒸气。等压过程：2→3。过热蒸气的温度高于环境介质（水或空气）的温度，此时的制冷剂蒸气能在常温下冷凝成液体状态。因而，当经过冷凝器后，冷却、冷凝成高压的液态制冷剂（低温高压液体）。等焓过程：3→4。高压液体通过膨胀阀时，因节流作用而降压，制冷剂液本身温度下降（低温低压液体）。等温过程：4→1。把这种低压低温的制冷剂引入蒸发器蒸发吸热，使周围空气及物料温度下降（制冷剂变为低温低压气体）。第二节机械制冷原理第十章食品速冻机械与设备一、压缩式制冷循环第二节机械制冷原理第十章食品速冻机械与设63二、单级压缩制冷1、制冷循环的问题制冷循环是一种理论循环，实现起来有许多实际问题。例如，蒸发器中抽吸出来的制冷剂蒸气常带有雾滴，带有雾滴的制冷剂蒸气不能使压缩机正常工作。又如，压缩机中的润滑油会随温度升高而气化进入系统中，使得冷凝器和蒸发器的换热效率大大降低。再如，由于没有制冷剂的贮存设备，整个系统工作会变得不稳定。第二节机械制冷原理第十章食品速冻机械与设备二、单级压缩制冷第二节机械制冷原理第十章食品速冻机械与设备64二、单级压缩制冷2、实际的单级压缩制冷循环有：氨液分离器、分油器、贮氨罐等。贮氨罐压缩机分油器氨液分离器膨胀阀总调节站冷凝器均压管冷排(蒸发器)冷排(蒸发器)水1水放空气放油放油423第二节机械制冷原理第十章食品速冻机械与设备二、单级压缩制冷贮氨罐压缩机分油器氨液分离器膨总调节站冷凝器65二、单级压缩制冷3、辅助设备的作用分油器：冷凝器之前的除油装置，使得压缩机润滑油不再进入系统，从而提高了冷凝器和蒸发器的换热效率；贮氨罐：冷凝器之后需安装一台（套）贮液罐起两方面的作用，一是保证系统运行平稳，二是可以方便地为多处用冷场所提供制冷剂。氨液分离器：氨蒸气中携带的雾滴由氨液分离器消除，保证了压缩机正常工作；第二节机械制冷原理第十章食品速冻机械与设备二、单级压缩制冷第二节机械制冷原理第十章食品速冻机械与设备66三、双级压缩制冷1、压缩比与双级压缩制冷循环若以压缩机和膨胀阀为界，可粗略地分成高压、高温和低压、低温两个区。（1）压缩比高压端压强对低压端压强的比值称为压缩比。压缩比由高温端的冷凝温度和低温端蒸发温度确定。蒸发温度越低，压缩比越高。（2）双级压缩是指在制冷循环的蒸发器与冷凝器之间设两个压缩机，并在两压缩机间再设一个中间冷却器。一般而言，当压缩比大于8时，采用双级压缩较为经济合理。对氨压缩机来说，当蒸发温度在-25℃以下时，或冷蒸气压强大于1.2MPa时，宜采用双级压缩制冷。第二节机械制冷原理第十章食品速冻机械与设备三、双级压缩制冷第二节机械制冷原理第十章食品速冻机械与设备67三、双级压缩制冷2、双级压缩制冷循环图冷凝器高压压缩机低压压缩机水蒸发器膨胀阀I膨胀阀II中间冷却器水液面123456789第二节机械制冷原理第十章食品速冻机械与设备三、双级压缩制冷冷凝器高压压缩机低压压缩机水蒸发器膨胀阀I膨68三、双级压缩制冷2、双级压缩制冷循环图第二节机械制冷原理第十章食品速冻机械与设备三、双级压缩制冷第二节机械制冷原理第十章食品速冻机械与设备69三、双级压缩制冷2、双级压缩制冷循环图蒸发器中形成的低压、低温制冷剂蒸气（状态点1），被低压级压缩机吸入，经绝热压缩至中间压力的过热蒸气（状态点2）而排出，进入同一压力的中间冷却器，被冷却至干饱和蒸气（状态点3）。高压压缩段吸入如下干饱和蒸气：①来自低压压缩段的已被冷却的干饱和蒸气（即状态点3）；②来自高压段饱和液体制冷剂（状态点6）经膨胀阀节流（状态点6→9）降压后，在冷却低压段排出而尚未被冷凝的过热蒸气的过程中所形成的干饱和蒸气（状态点3）。中压干饱和蒸气在高压段压缩机中被压缩到冷凝压力的过热蒸气（状态点4），在冷凝器中等压冷却到干饱和蒸气（状态点5)，并进一步等压冷凝（过冷）成饱和液体（状态点6）。然后分成两路。一路便是上面所讲的，经膨胀阀节流降压后的制冷剂（状态点9），进入中间冷却器。一路先在中间冷却器的盘管内进行过冷，过冷后的制冷剂（状态点7）再经过膨胀阀节流降压，节流降压后的制冷剂（状态点8）进入蒸发器，蒸发吸热，产生冷效应。第二节机械制冷原理第十章食品速冻机械与设备三、双级压缩制冷第二节机械制冷原理第十章食品速冻机械与设备70四、制冷量与制冷系数1、制冷量制冷量是指在一定的操作条件（即一定的制冷剂蒸发温度、冷凝温度，过冷温度）下，单位时间制冷剂从被冷冻物取出的热量，以Q表示之，单位为W。冷吨（RT）相当于24h内将1t0℃的水冷冻成同温度冰所放出的热量。制冷系统的制冷量Q0与单位制冷量（qm，J/kg）和制冷剂循环量G（kg）关系：Q0=G

qm2、制冷系数制冷系数ε是制冷量与输入功率之比，是衡量制冷机（或制冷系统）的重要技术经济指标。如制冷系数为3，即是说每消耗1kW的能量可以获得3kW(2580kcal/h）的制冷量。第二节机械制冷原理第十章食品速冻机械与设备四、制冷量与制冷系数第二节机械制冷原理第十章食品速冻机械与71五、直接制冷与间接制冷1、直接制冷与制冷剂直接制冷（或称直接蒸发制冷）：制冷循环中，制冷剂吸热的蒸发器直接与被冷物体或被冷物体周围环境进行换热。一般应用于单台供冷设备，如冰淇淋凝冻机等。制冷剂或制冷工质：制冷装置中不断循环流动以实现制冷的工作物质，制冷剂通过状态变化实现热量的传输，是人工制冷不可缺少的物质。制冷剂性质与制冷装置特性及操作条件有关。常见制冷剂有-氨、氟利昂等。氨一直是工业制冷中应用最广的制冷剂之一，它较为安全和对环境无影响。以氟利昂系列制冷剂也曾经是主要的制冷剂。但由于大部分产品被证实对外层空间的臭氧层有破坏作用。主要从热力学、物理化学及经济性和对环境影响等方面考虑的选择。第二节机械制冷原理第十章食品速冻机械与设备五、直接制冷与间接制冷第二节机械制冷原理第十章食品速冻机械72五、直接制冷与间接制冷2、间接制冷与载冷剂食品工业中，需要进行冷冻加工的场所往往较大或进行冷冻作业的机器台数较多，将制冷剂直接送往各处便不合算，因此专设制冷间，采用间接制冷过程以迎合这种需要。压缩机膨胀阀盐水泵冷库蒸发器冷凝器第二节机械制冷原理第十章食品速冻机械与设备五、直接制冷与间接制冷压缩机膨胀阀盐水泵冷蒸发器冷凝器第二节73五、直接制冷与间接制冷2、间接制冷与载冷剂间接制冷（或间接蒸发制冷）-用廉价物质作媒介载体实现制冷装置与耗冷场所或机台之间的热交换。常用的载冷剂有空气、水和盐水及有机物水溶液等。载冷剂的要求：冰点低、比热容大、无金属腐蚀性、化学上稳定、价格低及容易获取等因素；作为食品工业用的载冷剂，往往还须具备无味、无臭、无色和无毒的条件。用空气作载冷剂虽然有较多优点，但由于它的比热容小，且对流换热效果差。水虽然有比热容大的优点，但是它的冰点高，所以仅能用作制取0℃以上冷量的载冷剂。如果要制取低于0℃的冷量，则可采用盐水或有机溶液作为载冷剂。氯化钠、氯化钙及氯化镁的水溶液，通常称为冷冻盐水。有机溶液载冷剂中，最有代表性的两种载冷剂是乙二醇和丙二醇的水溶液。第二节机械制冷原理第十章食品速冻机械与设备五、直接制冷与间接制冷第二节机械制冷原理第十章食品速冻机械74第三节制冷系统组成蒸汽压缩制冷系统的主要设备包括压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器。一、压缩机制冷装置中的核心设备，称为制冷主机。1、压缩机分类按活塞运动方式分为往复式压缩机（活塞在汽缸里作往复的直线运动、多用于食品加工厂和冷库制冷）和回转式压缩机（活塞在汽缸内作旋转运动、多用于电冰箱）；按一台压缩机中蒸汽被压缩的次数分为单级和双级。第十章食品速冻机械与设备第三节制冷系统组成蒸汽压缩制冷系统的主要设备包括压缩机、冷75第三节制冷系统组成一、压缩机2、活塞式压缩机主要靠电机带动连杆，连杆带动活塞在气缸内作往复运动不断吸气、压缩、排气，完成压缩过程。按气缸数分类，有单缸、双缸和多缸压缩机。按压缩部分与驱动电动机组合形式分为全封闭式、半封闭式和开启式压缩机。按压缩级数又可分为单级（可制取-40℃以上温度）、双级（可制取-70℃以上温度）和三级压缩机（可制取-110℃以上温度）。第十章食品速冻机械与设备第三节制冷系统组成一、压缩机第十章食品速冻机械与设备76第三节制冷系统组成一、压缩机2、活塞式压缩机（1）半封闭活塞式压缩机半封闭活塞式压缩机的电动机与压缩部件封闭在一个机壳内，机壳部分靠螺栓连接，可拆启。半封闭式制冷压缩的功率范围比全封闭活塞式压缩机大，多用于冷柜、冷库、冷水机组中。第十章食品速冻机械与设备第三节制冷系统组成一、压缩机第十章食品速冻机械与设备77第三节制冷系统组成一、压缩机2、活塞式压缩机（2）开启活塞式压缩机压缩部分与电机部分分开，各自成一独立体，驱动电动机与压缩部分靠联轴器或皮带连接。这种压缩机运行时有振动、噪声较大。开启活塞式压缩机制取冷量范围广，大多用于大型冷库和食品厂等。第十章食品速冻机械与设备第三节制冷系统组成一、压缩机第十章食品速冻机械与设备78第三节制冷系统组成一、压缩机3、螺杆式压缩机结构组成：阴、阳转子，机体，轴承、轴封、平衡活塞及能量调节装置等。原理是由阴、阳转子螺杆的啮合旋转产生容积变化，进行气体的压缩。阴转子的齿沟相当于活塞缸，阳转子相当于活塞。阳转子带动阴转子做回转运动，使阴阳转子间的容积不断变化，完成制冷剂蒸气的吸入、压缩、排出。螺杆式压缩机与活塞式制冷压缩机相比，具有多方面的优势，如结构简单、体积小、输气系数大、排温低、排气脉动小、易损件少、检修周期长、制冷量可调范围大等。在大冷量领域中已经显示出优越性，有取代活塞式制冷压缩机的趋势。第十章食品速冻机械与设备第三节制冷系统组成一、压缩机第十章食品速冻机械与设备79第三节制冷系统组成一、压缩机4、并联式压缩机由若干台相同或不同型号的压缩机组成。共享吸排气集管、冷凝器及贮液器等部件。向整个制冷系统的各蒸发末端直接提供制冷剂，并由集中控制系统根据压力、温度参数控制各压缩机开停。特点：（1）具有在保持系统运行稳定前提下的灵活调节供冷量的功能。可以根据季节、生产冷负荷等决定压缩机开停的数量，从而使系统具有持续的高效运行状态。（2）可提高自动化程度，利用系统电控箱与电脑控制器相结合的方式，基本上可以作到无人操作或远程操作。（3）节能，可节能18%。（4）降低设备成本和安装工程量，缩短工期，减小机房面积。并联压缩机组适用于冷藏库群、超市岛柜、展示柜，以及用冷单机分散、生产负荷变化较大的食品加工企业。第十章食品速冻机械与设备第三节制冷系统组成一、压缩机第十章食品速冻机械与设备80第三节制冷系统组成二、膨胀阀是把来自冷凝器的高压制冷剂液体节流降压和调节流量，使高压液态制冷剂降压（流经小孔）、部分液体汽化吸热后液体温度进一步降低到所需温度，形成所需的低压低温汽夜混合体（制冷剂），按需送入蒸发器。1、手动膨胀阀根据蒸发器热负荷的变化，手动旋转调节杆，可调整膨胀阀的开度，使其缓慢地增大或减小。手动膨胀阀正在被自动膨胀阀所取代，只在氨制冷系统中仍在使用。在氟制冷系统中，手动膨胀阀作为备用阀，常与热力膨胀阀组合，仅供维修时使用。第十章食品速冻机械与设备第三节制冷系统组成二、膨胀阀第十章食品速冻机械与设备81第三节制冷系统组成2、热力膨胀阀

能自动调节制冷剂液体流量，是利用蒸发器出口处蒸汽的过热度来调节，包括感应元件（感温包）、膜片、阀体、阀座等。

平衡状态：在制冷机组正常运转条件下，感温包、毛细管、密封盖、波纹膜片构成的密封系统压力等于膜片下气体压力与弹簧压力之和，处于平衡状态。如供制冷剂不足，引起蒸发器出口处回汽，过热度增大，感温包温度升高，使膜片下移，阀口的开启度增大，直至供液量与蒸发量相当时，再得到平衡。当制冷剂供应过量，使蒸发器出口处过热度减少，引起密封系统内的温度过低，则薄膜上移，阀门开启度减少，直至再度平衡。故热力膨胀阀能自动调节波纹膜片开启度，供液量随负荷大小自动增减，可保证蒸发器的传热面积得到充分利用，使压缩机正常安全地运行。第十章食品速冻机械与设备第三节制冷系统组成2、热力膨胀阀第十章食品速冻机械与设备82第三节制冷系统组成3、压力膨胀阀能使蒸发器维持恒定的压强。原理：当蒸发器压强升高使得薄膜克服弹簧压力而上升，从而将阀关闭；当蒸发器的压强下降时，阀打开。适用于要求维持恒定制冷负荷和恒定蒸发温度的场合，如家用冰箱。第十章食品速冻机械与设备第三节制冷系统组成3、压力膨胀阀第十章食品速冻机械与设备83第三节制冷系统组成4、浮球膨胀阀浮球浸没在高压制冷液中。随着制冷剂液位上升（下降）。浮球也随之上浮（下降）并将节流孔打开（关闭）。第十章食品速冻机械与设备第三节制冷系统组成4、浮球膨胀阀第十章食品速冻机械与设备84第三节制冷系统组成5、电子膨胀阀通过步进电机驱动的阀杆升降，带动陶瓷阀芯块的上下滑动而改变阀芯孔与密封圈圆孔相交面积大小，从而对通过此阀的制冷剂产生调节作用。第十章食品速冻机械与设备第三节制冷系统组成5、电子膨胀阀第十章食品速冻机械与设备85第三节制冷系统组成三、冷凝器冷凝器是制冷系统中的一种热交换器，使制冷剂过热蒸汽冷却凝结为液体。1、水冷式冷凝器是一种用水作为冷却介质的热交换器，冷却水一般为循环水，需要配有冷却水塔或冷却水池。第十章食品速冻机械与设备第三节制冷系统组成三、冷凝器第十章食品速冻机械与设备86第三节制冷系统组成三、冷凝器（1）卧式壳管冷凝器高温高压制冷剂气体由管壳顶部进气管进入壳体内的冷却水管的空隙间，遇冷后的制冷蒸气便结成液滴下落到壳体的底部，由壳体底部的出液管流出。冷却水从端盖下部进水管流入冷凝器。通过端盖内的分水槽，使冷却水在筒内自下而上在冷却水管内按顺序反复流动，最后由端盖上部的出水管流出。端盖顶部的放气旋塞用于供水时排出存积其内的空气。下部的放水阀用于冷凝器在冬季停止使用时积水的放出，以防冷却水管冻裂。第十章食品速冻机械与设备第三节制冷系统组成三、冷凝器第十章食品速冻机械与设备87第三节制冷系统组成三、冷凝器（1）卧式壳管式冷凝器优点：传热系数高，冷却水耗用量较少，反复流动的水路长，进出水温差大（一般为4~6℃）。缺点：但制冷剂泄漏时不易发现，清洗冷凝器污垢时需要停止制冷压缩机的运行。应用：适用于水温较低，水质较好的条件。常用于中型及大型的氟利昂制冷机组中，便于制冷自动化。第十章食品速冻机械与设备第三节制冷系统组成三、冷凝器第十章食品速冻机械与设备88第三节制冷系统组成三、冷凝器（2）立式壳管冷凝器制冷剂蒸气从上部的进气管进入冷凝器的壳体内，在换热管表面凝结成液体。冷凝后的液体制冷剂沿着管壁外表面下流，积于冷凝器底部，从出液管流出。冷却水从顶部水箱经分配器后呈膜状流入水管内，热量交换后的热水从底部排出。优点：冷却呈膜状流动，传热效率高；因无冻结危害，故可安装在室外；使用的冷却水质要求不高，清洗时不必停止制冷系统的运行。缺点：冷却水用量大，体型较笨重。这种冷凝器传热管的高度在4~5m之间，冷却水温升为2~4℃。应用：目前大中型氨制冷系统采用这种冷凝器较多。第十章食品速冻机械与设备第三节制冷系统组成三、冷凝器第十章食品速冻机械与设备89第三节制冷系统组成三、冷凝器2、风冷式冷凝器利用常温空气作为冷却介质的冷凝器称为风冷式冷凝器。风冷式冷凝器又分为自然对流式和强迫对流式两种：前者适用于制冷量很小的制冷装置，后者适用于中小型制冷设备。强制风冷式冷凝器的结构与冷风机的结构类似，主要由翅片式换热器与风机组合而成。第十章食品速冻机械与设备第三节制冷系统组成三、冷凝器第十章食品速冻机械与设备90第三节制冷系统组成三、冷凝器3、蒸发式冷凝器水和空气都可作为冷却介质，以排除氨冷凝时释放的热量。两种冷却介质同时使用，水冷却以喷淋方式进行，而空气流动有助于水在冷却管表面汽化，并将汽化后的蒸汽带走，对关键的冷凝壁外侧，形成了一种伴有相变对流换热机制的强化作用，故名之为蒸发式冷凝器。目前较理想的一种冷凝器。第十章食品速冻机械与设备第三节制冷系统组成三、冷凝器第十章食品速冻机械与设备91第三节制冷系统组成四、蒸发器是制冷系统中的热交换部件之一，节流后的低温低压液体制冷剂在蒸发器管路内蒸发吸热，达到制冷降温的目的。1、冷却液体蒸发器（1）立式冷却液体蒸发器优点：便于观察、运行和检修。缺点：如用盐水作冷冻水时，与大气接触吸收空气中的水分，盐水的浓度易降低，而且系统易被迅速腐蚀。立管式蒸发器属于敞开式设备，适用于冷藏库制冰等。第十章食品速冻机械与设备第三节制冷系统组成四、蒸发器第十章食品速冻机械与设备92第三节制冷系统组成四、蒸发器（2）卧式冷却液体蒸发器

筒体由钢板焊成，两端各焊有管板，两管板之间焊接或胀接许多根水平传热管，管板外面两端各装有带分水槽的端盖。通过分水槽的端盖将水平管束分成几个管组，使冷冻水经端盖下部进水管进入蒸发器，并沿着各管组做自下而上的反复流动，将热量传给水管外部液体制冷剂使其气化。被冷却后的水从端盖上部出水管流出，冷却水在管内流动速度为1~2m/s。分制冷剂在管内流动和管外流动两种类型，前者适用于氟制冷系统，而后者适用于氨制冷机。第十章食品速冻机械与设备第三节制冷系统组成四、蒸发器第十章食品速冻机械与设备93第三节制冷系统组成四、蒸发器2、冷空气蒸发器（1）自然对流冷空气蒸发器装在冷库的自然对流蒸发器一般称为库房冷却排管（蒸发器的一种），安装在近墙处，称墙排管；安装在顶棚处，称顶棚排管；用架子平放者，称搁架排管。库房常用的冷却排管（冷排管），按管子的连接方法，可分为立管式及盘管式。冷排管按冷却表面形式，分为光滑管及翅片管两大类。第十章食品速冻机械与设备第三节制冷系统组成四、蒸发器第十章食品速冻机械与设备94第三节制冷系统组成四、蒸发器2、冷空气蒸发器（2）强制对流冷空气蒸发器对于用冷场所（如冷库和速冻设备），通常称为冷风机（但也用载冷剂作间接冷源）。空气在风机的作用下流过蒸发器，与盘管内的制冷剂进行热换。它由数排盘管组成，一般选用铜管或在铜管外套缠翅片。为使制冷剂液体能均匀分配给各管路进口，常在冷凝器与毛细管接口处装有分液器。氨、氟制冷系统均可采用这种蒸发器，氟制冷系统用强迫对流式蒸发器的结构紧凑而管路细，氨制冷系统用强制对流式蒸发器外形大、管路粗。第十章食品速冻机械与设备第三节制冷系统组成四、蒸发器第十章食品速冻机械与设备95第三节制冷系统组成四、蒸发器3、冷却物料的接触式蒸发器制冷剂在传热间壁的一侧蒸发，间壁的另一侧与被冷却或被冻结的物料直接接触。例如平板冻结装置中的板式蒸发器等。第十章食品速冻机械与设备第三节制冷系统组成四、蒸发器第十章食品速冻机械与设备96第四节食品速冻设备

速冻设备适用于冻结小包装或未包装的块、片、粒等状的原料，制成各种畜产、水产、蔬菜、水饺等速冻食品。一般速冻设备的冻结温度为-30--40℃。按冷却方法分为空气冷冻法、间接接触冷冻法和直接接触冷冻法。冻结方法装置形式空气冻结法隧道式：推车式、传送带式、吊篮式、推盘式、螺旋式。流态化式：斜槽式、一段带式、两段带式、往复振动式间接接触式卧式平板式、立式平板式、回转式、钢带式直接接触式载冷剂接触冻结装置、低温液体冻结装置、液氮冻结装置、液态CO2冻结装置第十章食品速冻机械与设备第四节食品速冻设备速冻设备适用于冻结小包装或未包装97第四节食品速冻设备一、空气冻结法速冻设备又称鼓风冻结法。在冻结过程中，冷空气以强制或自然对流的方式与食品换热。由于空气的导热性较差，与食品间的传热系数小，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最广泛运用的一种冻结方法。1、隧道式速冻机主要由蒸发器、风机、输送装置和绝热护围层等构成。食品装于一定形式的输送装置上通过隧道时被冻结。连续式冻结装置的进出口一般装置防止冷气外逸和外面空气窜入的空气锁。（1）分类根据输送装置，可分为推车式、传送带式、吊篮式、推盘式冻结隧道等几种。根据操作方式，可分为间歇式和连续式两种。（2）输送形式与操作方式由小车作输送装置的冻结装置多为间歇式，或半连续式。其它输送形式的冻结装置多为连续式。第十章食品速冻机械与设备第四节食品速冻设备一、空气冻结法速冻设备第十章食品速冻机械98第四节食品速冻设备一、空气冻结法速冻设备1、隧道式速冻机（3）工作过程两端分别设有料盘的进出口，料盘在冻结隧道内的垂直和水平移动。每次在进料端送入一个料盘，而同时在出料端送出一个料盘。第十章食品速冻机械与设备第四节食品速冻