食品机械(第十三章)

第十三章冷冻机械设备第一节制冷概念与机械设备1、机械压缩制冷系统的基本部件：压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器等。2、制冷量与制冷系数概念：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。制冷系数：制冷量与输入功率之比称为制冷系数，制冷系数用ε来表示：3、制冷量单位及换算：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=Gqm4、常见载冷剂的特点与选择：常用的载冷剂有空气、水和盐水及有机物水溶液等。选择载冷剂一般应考虑选冰点低、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，而且作为气态使用它的对流换热效果差，所以在食品冷藏中或冷冻加工中，是以直接与食品接触形式使用的。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。食品业中最广泛使用的冷冻盐水是氯化钠水溶液。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。5、氨制冷系统主要附属设备的名称、作用及在制冷循环系统中的位置：（一）油分离器：作用是分离压缩后制冷剂气体中所带出的润滑油，保证油不进入冷凝器。（二）高压贮液桶：位置：常与冷凝器安装在一起。贮存和供应制冷系统内的液体制冷剂，以便工况变化时能补偿和调剂液体制冷剂的量，是保证压缩机和制冷系统正常运行的必需设备。（三）气液分离器：位置：膨胀阀之后，在蒸发器与压缩机之间。作用：（1）分离蒸发器出来制冷剂蒸气，保证压缩机工作是干冲程，即进入压缩机的是干饱和蒸气，防止制冷剂液进入压缩机产生液压冲击造成事故；（2）分离自膨胀阀进入蒸发器的制冷剂中的气体，使进入蒸发器的液体中无气体存在，提高蒸发器的传热效果。（四）空气分离器：分离、排除冷凝器中不能液化的气体，以保证制冷系统的正常运转。（五）中间冷却器：（六）冷却水系统（七）除霜系统6、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。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，常见制冷剂有——氨、氟利昂等。7、间接制冷与载冷剂的概念：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。8、机械压缩制冷循环过程：（简化）制冷剂在机械压缩制冷系统中的循环过程为：等熵过程、等压过程、等焓过程、等温过程。从蒸发器出来的低压低温蒸气重新进入压缩机，如此完成一次制冷循环。这是最为简单的蒸气压缩制冷循环。PQ09、制冷循环的高温区与低温区划分：10、单级压缩制冷系统与双级压缩制冷：11、制冷系统冷却水的作用、冷却水的来源及选择：作用：冷却水温低，可以降低冷凝压力，降低能耗，提高制冷量。冷却水源：地面水（河水、湖水、海水）、地下水和自来水。12、冷却水的供水方式、特点及选择：供水方式：直流式、混合式和循环式三种。13、冷却循环使用的方式、特点及选择：14、制冷系统蒸发器需要除霜的原因、除霜方式及适用场合：原因：空气冷却用的蒸发器，当蒸发表面低于0℃，且空气湿度大时，表面就会结霜。霜层导热性很低，影响传热，当霜层逐步加厚时将堵塞通道，无法进行正常的制冷。所以，须定期对蒸发器进行除霜。方式及适用场合：对空气冷却用的蒸发器可采用人工扫霜、中止制冷循环除霜、水冲霜、电热除霜等；对于大型的壳管式蒸发器，应选用热氨除霜法。15、机械制冷系统蒸发器作用、分类：作用：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。分类：冷却液体蒸发器和冷却空气蒸发器16、制冷系统各类蒸发器的主要型式、特点与应用场合：一、冷却液体蒸发器：（1）立管式蒸发器：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。适用于冷藏库制冰等。（2）卧式壳管蒸发器：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。二、冷却空气蒸发器：（1）自然对流蒸发器：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。（2）强制对流蒸发器：17、机械制冷系统冷凝器作用、分类：作用：是将制冷压缩机排出的高温高压气体制冷剂的热量传递给冷却介质（空气或水），并使其凝结成中温高压液体的热交换设备。分类：水冷式冷凝器、风冷式冷凝器、蒸发式冷疑器。18制冷系统各类冷凝器的主要型式、特点与应用场合：一、水冷式冷凝器：（1）立式壳管冷凝器：优点：冷却水流量大、流速高，制冷剂蒸气与凝结在换热管上的液体制冷剂流向垂直，能够有效地冲刷钢管外表面，不会在管外表面形成较厚的液膜，传热效率高，因无冻结危害，故可安装在室外；冷却水自上而下直通流动，便于清除铁锈和污垢，对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。（2）卧式壳管冷凝器：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。二、风冷式冷凝器：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。三、蒸发式冷疑器；第二节食品冷冻冷却设备1、食品冻结方法的类型、各类冻结方法的常见设备型式：空气冻结法：（一）隧道式冻结装置（二）螺旋式冻结装置（三）流态化速冻装置间接接触冻结法：（一）平板冻结装置（二）回转式冻结装置（三）其它接触式冻结器直接接触冻结法：（一）盐水浸渍冻结装置（二）液氮喷淋速冻装置2、隧道式冻结装置的基本结构、主要型式：基本结构：由蒸发器、风机、输送装置和绝热护围层等构成。型式：推车式、传送带式、吊篮式、推盘式冻结隧道。3、螺旋式冻结装置的结构、操作特点、适用场合：结构：主要由(主体)转筒、蒸发器、风机、传送带及附属设备等组成。特点：结构紧凑，占地面积小；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。适用场合：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。4、流态化速冻装置的主要型式及适用场合：型式：带式、振动式和斜槽式等流态化冻结装置。适用场合：主要用于颗粒状、片状和块状食品的快速冻结。第三节食品冷藏链设备1、冷藏库的分类依据、各类藏库的主要型式：按容量分类：大型、大中型、中小型和小型冷藏库。按温度分类：高温冷藏库（-2℃以上），低温库（-15℃以下）。按使用性质分类：(1)生产性冷藏库、(2)分配性冷藏库、(3)零售性冷藏库。2、冷藏库辅助用房、功能：包括供装卸货物用的装卸站台、穿堂、楼梯电梯间和过磅间等。3、冷藏库布置原则：冷藏库的布置是根据冷库的性质、允许占用土地的面积、生产规模、食品冷加工和冷藏的工艺流程、库内装卸运输方式、设备和管道的布置要求等，来决定冷库的建筑形式；确定冷藏库各组成部分的建筑面积和冷库的外形；并对冷库的各冷间、生产和生活辅助用房的具体布置进行合理设计。4、冷藏库各类冷间的作用及温度范围：5、冷间面积确定的因素：冷藏间或冻藏间的容量决定因素：（1）冷却间或速冻间的生产能力、（2）货物堆放形式、（3）贮藏时间。冷却间和冻结间库房的容量决定因素：（1）每月最大的进货量，应考虑到进货不均衡情况、（2）货物堆放形式、（3）货物冷冻所需时间及货物装卸所需时间。6、冷分配设备耗冷总量包括的四项耗冷量：Q1扩围结构散热损失冷量、Q2食品冷却或冻结耗冷量、Q3库房换气通风耗冷量、Q4经营操作耗冷量。