食品工廠機(jī)械與設(shè)備01教學(xué)內(nèi)容

1、食品工廠機(jī)械與設(shè)備01第十三章 冷凍機(jī)械設(shè)備l冷凍機(jī)械與設(shè)備在食品工業(yè)中應(yīng)用冷凍機(jī)械與設(shè)備在食品工業(yè)中應(yīng)用n其它食品加工條件工藝過程，如車間空調(diào)、工藝其它食品加工條件工藝過程，如車間空調(diào)、工藝用水冷卻以及需要較低溫度冷卻的加工操作也需用水冷卻以及需要較低溫度冷卻的加工操作也需要利用制冷設(shè)備。要利用制冷設(shè)備。n 除商業(yè)冷庫及速凍食品廠以外，罐頭廠、肉聯(lián)除商業(yè)冷庫及速凍食品廠以外，罐頭廠、肉聯(lián)廠、乳品廠、蛋品廠、糖果冷飲廠等，幾乎都有廠、乳品廠、蛋品廠、糖果冷飲廠等，幾乎都有冷凍機(jī)房及冷藏庫設(shè)置。冷凍機(jī)房及冷藏庫設(shè)置。n 冷鏈已經(jīng)成為現(xiàn)代食品工業(yè)終產(chǎn)品的主要流通冷鏈已經(jīng)成為現(xiàn)代食品工業(yè)終產(chǎn)品的主要

2、流通途徑之一，冷鏈所涉及的貯運(yùn)和展示設(shè)備均需配途徑之一，冷鏈所涉及的貯運(yùn)和展示設(shè)備均需配備制冷機(jī)械設(shè)備。備制冷機(jī)械設(shè)備。l 食品工業(yè)食品工業(yè)中應(yīng)用的冷凍機(jī)械設(shè)備的兩大部分中應(yīng)用的冷凍機(jī)械設(shè)備的兩大部分n 第一部分是產(chǎn)生冷源的制冷機(jī)械與設(shè)備，即所謂的制冷第一部分是產(chǎn)生冷源的制冷機(jī)械與設(shè)備，即所謂的制冷機(jī)。機(jī)。n 第二部分是利用冷源的機(jī)械設(shè)備。主體實(shí)質(zhì)上是以各種第二部分是利用冷源的機(jī)械設(shè)備。主體實(shí)質(zhì)上是以各種型式出現(xiàn)的制冷循環(huán)中的蒸發(fā)器。例如，速凍機(jī)、冷風(fēng)型式出現(xiàn)的制冷循環(huán)中的蒸發(fā)器。例如，速凍機(jī)、冷風(fēng)機(jī)等，其核心就是蒸發(fā)器。機(jī)等，其核心就是蒸發(fā)器。n 后者必須與前者配套才能發(fā)揮作用后者必須與前者

3、配套才能發(fā)揮作用。第十三章 冷凍機(jī)械設(shè)備第十三章 冷凍機(jī)械設(shè)備第一節(jié)第一節(jié) 制冷概念與機(jī)械設(shè)備制冷概念與機(jī)械設(shè)備第二節(jié)第二節(jié) 食品冷凍冷卻設(shè)備食品冷凍冷卻設(shè)備第三節(jié)第三節(jié) 食品冷藏鏈設(shè)備食品冷藏鏈設(shè)備l 本章小結(jié)本章小結(jié) l 思考題思考題 l 自測題自測題第一節(jié) 制冷概念與機(jī)械設(shè)備l 制冷是指利用物體相變或狀態(tài)變化產(chǎn)生冷制冷是指利用物體相變或狀態(tài)變化產(chǎn)生冷效應(yīng)的過程。效應(yīng)的過程。l 機(jī)械壓縮蒸發(fā)制冷目前應(yīng)用最多。涉及一機(jī)械壓縮蒸發(fā)制冷目前應(yīng)用最多。涉及一系列的設(shè)備裝置，這些設(shè)備裝置均按照制系列的設(shè)備裝置，這些設(shè)備裝置均按照制冷循環(huán)理論配置，以使制冷機(jī)系統(tǒng)獲得良冷循環(huán)理論配置，以使制冷機(jī)系統(tǒng)獲得

4、良好的制冷效果。好的制冷效果。第一節(jié) 制冷概念與機(jī)械設(shè)備一、一、制冷基本概念制冷基本概念二、二、制冷系統(tǒng)構(gòu)成及主要設(shè)備制冷系統(tǒng)構(gòu)成及主要設(shè)備三、三、制冷系統(tǒng)的附屬設(shè)備制冷系統(tǒng)的附屬設(shè)備一、制冷基本概念n現(xiàn)代食品工業(yè)中所用冷源均由人工制冷得到?，F(xiàn)代食品工業(yè)中所用冷源均由人工制冷得到。n按制冷劑狀態(tài)變化，可分為三類制冷方式按制冷劑狀態(tài)變化，可分為三類制冷方式:液化制冷、液化制冷、升華制冷升華制冷 和和 蒸發(fā)制冷。蒸發(fā)制冷。n機(jī)械制冷機(jī)械制冷:利用壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器等實(shí)利用壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器等實(shí)現(xiàn)的蒸發(fā)式制冷現(xiàn)的蒸發(fā)式制冷n非機(jī)械制冷非機(jī)械制冷:機(jī)械制冷以外的其它制冷方式。機(jī)

5、械制冷以外的其它制冷方式。n食品工業(yè)中應(yīng)用最廣的是機(jī)械制冷系統(tǒng)，但非機(jī)械制冷食品工業(yè)中應(yīng)用最廣的是機(jī)械制冷系統(tǒng)，但非機(jī)械制冷方式也有一定的應(yīng)用。方式也有一定的應(yīng)用。一、制冷基本概念（一）機(jī)械壓縮制冷（一）機(jī)械壓縮制冷n即機(jī)械蒸氣壓縮制冷。即機(jī)械蒸氣壓縮制冷。n是一種以制冷劑為工質(zhì)，通過是一種以制冷劑為工質(zhì)，通過壓縮機(jī)對制冷劑壓縮做功為補(bǔ)壓縮機(jī)對制冷劑壓縮做功為補(bǔ)償，利用制冷劑狀態(tài)變化產(chǎn)生償，利用制冷劑狀態(tài)變化產(chǎn)生的吸熱和放熱效應(yīng)達(dá)到制冷目的吸熱和放熱效應(yīng)達(dá)到制冷目的的循環(huán)過程。的的循環(huán)過程。n如圖如圖13. 1所示，最基本機(jī)械所示，最基本機(jī)械壓縮制冷系統(tǒng)由壓縮制冷系統(tǒng)由四部分組成。四部分組成。

6、壓縮機(jī)膨脹閥蒸 發(fā) 器冷凝器123圖圖13. 1 壓縮制冷循環(huán)原理壓縮制冷循環(huán)原理4一、制冷基本概念（一）機(jī)械壓縮制冷（一）機(jī)械壓縮制冷n 制冷循環(huán)制冷循環(huán) 等熵過程等熵過程 在循環(huán)過程中：制冷劑在循環(huán)過程中：制冷劑經(jīng)過蒸發(fā)器后，其低壓低溫經(jīng)過蒸發(fā)器后，其低壓低溫蒸氣被壓縮機(jī)吸入，經(jīng)壓縮蒸氣被壓縮機(jī)吸入，經(jīng)壓縮提高壓力以及溫度，成為高提高壓力以及溫度，成為高壓高溫的過熱蒸氣，此為等壓高溫的過熱蒸氣，此為等熵過程熵過程( 圖圖13. 1中中 12）。）。等熵膨脹閥蒸發(fā)器冷凝器123圖圖13. 1 壓縮制冷循環(huán)原理壓縮制冷循環(huán)原理4高 溫高 壓氣 體低 溫低 壓氣 體壓縮機(jī)一、制冷基本概念（一）機(jī)

7、械壓縮制冷（一）機(jī)械壓縮制冷n 制冷循環(huán)制冷循環(huán) 等壓過程等壓過程 過熱蒸氣的溫度高于環(huán)過熱蒸氣的溫度高于環(huán)境介質(zhì)（水或空氣）的溫度，境介質(zhì)（水或空氣）的溫度，此時(shí)的制冷劑蒸氣能在常溫此時(shí)的制冷劑蒸氣能在常溫下冷凝成液體狀態(tài)。因而，下冷凝成液體狀態(tài)。因而，當(dāng)被排至冷凝器時(shí)，經(jīng)冷卻、當(dāng)被排至冷凝器時(shí)，經(jīng)冷卻、冷凝成高壓的液態(tài)制冷劑，冷凝成高壓的液態(tài)制冷劑，此階段為等壓過程，如圖此階段為等壓過程，如圖13. 1中中 23所示。所示。等 壓膨脹閥蒸發(fā)器冷凝器123圖圖13. 1 壓縮制冷循環(huán)原理壓縮制冷循環(huán)原理4高 溫高 壓氣 體常 溫高 壓液 體壓縮機(jī)一、制冷基本概念（一）機(jī)械壓縮制冷（一）機(jī)械壓

8、縮制冷n 制冷循環(huán)制冷循環(huán) 等焓過程等焓過程 高壓液體通過膨脹閥時(shí)，高壓液體通過膨脹閥時(shí)，因節(jié)流作用而降壓，制冷劑因節(jié)流作用而降壓，制冷劑液因沸騰蒸發(fā)吸熱，使其本液因沸騰蒸發(fā)吸熱，使其本身溫度下降，此為等焓過程，身溫度下降，此為等焓過程，如圖如圖13. 1中中 34所示。所示。等焓膨脹閥蒸發(fā)器冷凝器123圖圖13. 1 壓縮制冷循環(huán)原理壓縮制冷循環(huán)原理4低 溫低 壓液 體常 溫高 壓液 體壓縮機(jī)一、制冷基本概念（一）機(jī)械壓縮制冷（一）機(jī)械壓縮制冷n 制冷循環(huán)制冷循環(huán) 等溫過程等溫過程 把這種低壓低溫的制冷把這種低壓低溫的制冷劑引入蒸發(fā)器蒸發(fā)吸熱，使劑引入蒸發(fā)器蒸發(fā)吸熱，使周圍空氣及物料溫度下降

9、，周圍空氣及物料溫度下降，此為等壓等溫過程，如圖此為等壓等溫過程，如圖13. 1中中 41所示。所示。等 溫膨脹閥蒸發(fā)器冷凝器123圖圖13. 1 壓縮制冷循環(huán)原理壓縮制冷循環(huán)原理4低 溫低 壓液 體低 溫低 壓氣 體壓縮機(jī)一、制冷基本概念（一）機(jī)械壓縮制冷（一）機(jī)械壓縮制冷n 制冷循環(huán)制冷循環(huán)l 從蒸發(fā)器出來的低壓低溫從蒸發(fā)器出來的低壓低溫蒸氣重新進(jìn)入壓縮機(jī)，如此完蒸氣重新進(jìn)入壓縮機(jī)，如此完成一次制冷循環(huán)。這是最為簡成一次制冷循環(huán)。這是最為簡單的蒸氣壓縮制冷循環(huán)。單的蒸氣壓縮制冷循環(huán)。l 此制冷循環(huán)可以用壓焓圖此制冷循環(huán)可以用壓焓圖或溫熵圖表示（圖或溫熵圖表示（圖13. 2）。）。s(2)溫

10、-熵圖h(1)壓-焓圖234121342圖圖13. 2 單級(jí)壓縮制冷循環(huán)的壓單級(jí)壓縮制冷循環(huán)的壓焓圖和溫熵圖焓圖和溫熵圖一、制冷基本概念（一）機(jī)械壓縮制冷（一）機(jī)械壓縮制冷n 制冷循環(huán)制冷循環(huán)n 利用壓縮機(jī)對蒸氣進(jìn)行壓縮的方法使制冷劑得以重復(fù)利用壓縮機(jī)對蒸氣進(jìn)行壓縮的方法使制冷劑得以重復(fù)利用。因此，這種制冷系統(tǒng)也稱為蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)。利用。因此，這種制冷系統(tǒng)也稱為蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)。上述的四大部件是缺一不可的。但在實(shí)際工業(yè)系統(tǒng)中，上述的四大部件是缺一不可的。但在實(shí)際工業(yè)系統(tǒng)中，其部件要比上述的多。其部件要比上述的多。一、制冷基本概念（一）機(jī)械壓縮制冷（一）機(jī)械壓縮制冷n 單級(jí)壓縮制冷單級(jí)壓縮

11、制冷l 圖圖13. 1所示理論制冷循環(huán)的問題所示理論制冷循環(huán)的問題n 蒸發(fā)器中抽吸出來的制冷劑蒸氣常蒸發(fā)器中抽吸出來的制冷劑蒸氣常帶有霧滴，不能使壓縮機(jī)正常工作。帶有霧滴，不能使壓縮機(jī)正常工作。n 壓縮機(jī)中的潤滑油會(huì)隨溫度升高而壓縮機(jī)中的潤滑油會(huì)隨溫度升高而氣化進(jìn)入系統(tǒng)中，使得冷凝器和蒸發(fā)器氣化進(jìn)入系統(tǒng)中，使得冷凝器和蒸發(fā)器的換熱效率大大降低。的換熱效率大大降低。n 由于沒有制冷劑的貯存設(shè)備，整個(gè)由于沒有制冷劑的貯存設(shè)備，整個(gè)系統(tǒng)工作會(huì)變得不穩(wěn)定。系統(tǒng)工作會(huì)變得不穩(wěn)定。膨脹閥蒸發(fā)器冷凝器123圖圖13. 1 壓縮制冷循環(huán)原理壓縮制冷循環(huán)原理4壓縮機(jī)一、制冷基本概念（一）機(jī)械壓縮制冷（一）機(jī)械壓

12、縮制冷n 單級(jí)壓縮制冷單級(jí)壓縮制冷l實(shí)際制冷循環(huán)實(shí)際制冷循環(huán)貯氨罐壓縮機(jī)分油器氨液分離器膨脹閥總調(diào)節(jié)站冷凝器均壓管冷排(蒸發(fā)器)水1水放空氣放油放油423冷排(蒸發(fā)器)圖圖13.3 單級(jí)壓縮制冷循環(huán)圖單級(jí)壓縮制冷循環(huán)圖一、制冷基本概念（一）機(jī)械壓縮制冷（一）機(jī)械壓縮制冷n 單級(jí)壓縮制冷單級(jí)壓縮制冷l分油器分油器.貯氨器氨液分離器的作用貯氨器氨液分離器的作用圖圖13. 3所示的實(shí)際單級(jí)氨壓縮制冷系統(tǒng)，增加了分油器、貯氨器、氨液分離器等所示的實(shí)際單級(jí)氨壓縮制冷系統(tǒng)，增加了分油器、貯氨器、氨液分離器等部件。這些部件可以保證制冷循環(huán)正常運(yùn)行。部件。這些部件可以保證制冷循環(huán)正常運(yùn)行。n 氨液分離器氨液分

13、離器:消除氨蒸氣中攜帶的霧滴，保證壓縮機(jī)正消除氨蒸氣中攜帶的霧滴，保證壓縮機(jī)正常工作；常工作；n 分油器分油器:防止壓縮機(jī)帶出的潤滑油不再進(jìn)入系統(tǒng)，從而防止壓縮機(jī)帶出的潤滑油不再進(jìn)入系統(tǒng)，從而提高了冷凝器和蒸發(fā)器的換熱效率；提高了冷凝器和蒸發(fā)器的換熱效率；n 貯氨罐貯氨罐:起兩方面作用，一是保證系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，二是起兩方面作用，一是保證系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，二是可以方便地為多處用冷場所提供制冷劑?？梢苑奖愕貫槎嗵幱美鋱鏊峁┲评鋭?。一、制冷基本概念（一）機(jī)械壓縮制冷（一）機(jī)械壓縮制冷n 雙級(jí)壓縮制冷雙級(jí)壓縮制冷l壓縮比與多級(jí)壓縮壓縮比與多級(jí)壓縮n 制冷循環(huán)若以壓縮機(jī)和膨脹閥為界，可粗略地分成高壓、制冷循

14、環(huán)若以壓縮機(jī)和膨脹閥為界，可粗略地分成高壓、高溫和低壓、低溫兩個(gè)區(qū)。高溫和低壓、低溫兩個(gè)區(qū)。n 高壓端壓強(qiáng)對低壓端壓強(qiáng)的比值稱為壓縮比。壓縮比由高壓端壓強(qiáng)對低壓端壓強(qiáng)的比值稱為壓縮比。壓縮比由高溫端的冷凝溫度和低溫端蒸發(fā)溫度確定。蒸發(fā)溫度越高溫端的冷凝溫度和低溫端蒸發(fā)溫度確定。蒸發(fā)溫度越低，壓縮比越高。低，壓縮比越高。n 高壓縮比情形下，若采用單級(jí)壓縮，運(yùn)行會(huì)有困難，這高壓縮比情形下，若采用單級(jí)壓縮，運(yùn)行會(huì)有困難，這時(shí)可采用多級(jí)壓縮，以雙級(jí)壓縮較為常見。時(shí)可采用多級(jí)壓縮，以雙級(jí)壓縮較為常見。一、制冷基本概念（一）機(jī)械壓縮制冷（一）機(jī)械壓縮制冷n 雙級(jí)壓縮制冷雙級(jí)壓縮制冷l雙級(jí)壓縮概念雙級(jí)壓縮概

15、念n 雙級(jí)壓縮雙級(jí)壓縮-是指在制冷循環(huán)的蒸發(fā)器與冷凝器之間設(shè)兩是指在制冷循環(huán)的蒸發(fā)器與冷凝器之間設(shè)兩個(gè)壓縮機(jī)，并在兩壓縮機(jī)間再設(shè)一個(gè)中間冷卻器。個(gè)壓縮機(jī)，并在兩壓縮機(jī)間再設(shè)一個(gè)中間冷卻器。n 一般而言，當(dāng)壓縮比一般而言，當(dāng)壓縮比8時(shí)，采用雙級(jí)壓縮較經(jīng)濟(jì)。時(shí)，采用雙級(jí)壓縮較經(jīng)濟(jì)。n 對氨壓縮機(jī)來說，當(dāng)蒸發(fā)溫度在對氨壓縮機(jī)來說，當(dāng)蒸發(fā)溫度在-25 以下時(shí)，或冷以下時(shí)，或冷蒸氣壓強(qiáng)大于蒸氣壓強(qiáng)大于1.2MPa時(shí)，宜采用雙級(jí)壓縮制冷。時(shí)，宜采用雙級(jí)壓縮制冷。一、制冷基本概念（一）機(jī)械壓縮制冷（一）機(jī)械壓縮制冷n 雙級(jí)壓縮制冷雙級(jí)壓縮制冷冷凝器低壓壓縮機(jī)低壓壓縮機(jī)水蒸發(fā)器膨脹閥I膨脹閥II中間冷卻器水1

16、23456789高壓壓縮機(jī)高壓壓縮機(jī)液面圖圖13. 4雙級(jí)壓縮制冷循環(huán)圖雙級(jí)壓縮制冷循環(huán)圖一、制冷基本概念（一）機(jī)械壓縮制冷n 雙級(jí)壓縮制冷雙級(jí)壓縮制冷l循環(huán)中的制冷劑狀態(tài)變化循環(huán)中的制冷劑狀態(tài)變化(圖圖13.5)圖圖13.5 雙級(jí)壓縮冷循環(huán)的壓雙級(jí)壓縮冷循環(huán)的壓-焓圖和溫焓圖和溫-熵圖熵圖一、制冷基本概念（一）機(jī)械壓縮制冷n 雙級(jí)壓縮制冷雙級(jí)壓縮制冷l循環(huán)中的制冷劑狀態(tài)變化循環(huán)中的制冷劑狀態(tài)變化(圖圖13.5)n低溫低壓蒸汽的壓縮與冷卻低溫低壓蒸汽的壓縮與冷卻蒸發(fā)器中形成的低壓、低溫制冷劑蒸氣（蒸發(fā)器中形成的低壓、低溫制冷劑蒸氣（1），被低），被低壓級(jí)壓縮機(jī)吸入，經(jīng)絕熱壓縮至中間壓力的過熱蒸

17、壓級(jí)壓縮機(jī)吸入，經(jīng)絕熱壓縮至中間壓力的過熱蒸氣（氣（2）而排出，進(jìn)入同一壓力的中間冷卻器，被冷）而排出，進(jìn)入同一壓力的中間冷卻器，被冷卻至干飽和蒸氣（卻至干飽和蒸氣（3）。）。一、制冷基本概念（一）機(jī)械壓縮制冷n 雙級(jí)壓縮制冷雙級(jí)壓縮制冷l循環(huán)中的制冷劑狀態(tài)變化循環(huán)中的制冷劑狀態(tài)變化(圖圖13.5)n高壓壓縮機(jī)壓縮的蒸氣高壓壓縮機(jī)壓縮的蒸氣高壓壓縮段吸入如下干飽和蒸氣：高壓壓縮段吸入如下干飽和蒸氣： 來自低壓壓縮段的已被冷卻的干飽和蒸氣（來自低壓壓縮段的已被冷卻的干飽和蒸氣（3）；）；來自高壓段飽和液體制冷劑（來自高壓段飽和液體制冷劑（6）經(jīng)膨脹閥節(jié)流（）經(jīng)膨脹閥節(jié)流（69）降壓后，在冷卻低壓

18、段排出而尚未被冷凝的過熱蒸氣的過降壓后，在冷卻低壓段排出而尚未被冷凝的過熱蒸氣的過程中所形成的干飽和蒸氣（程中所形成的干飽和蒸氣（3）。）。一、制冷基本概念（一）機(jī)械壓縮制冷n 雙級(jí)壓縮制冷雙級(jí)壓縮制冷l雙級(jí)壓縮制冷循環(huán)中的制冷劑狀態(tài)變化雙級(jí)壓縮制冷循環(huán)中的制冷劑狀態(tài)變化(圖圖13.5)n 高壓蒸氣的冷凝與分流高壓蒸氣的冷凝與分流u高壓壓縮機(jī)出來的的過熱蒸氣（高壓壓縮機(jī)出來的的過熱蒸氣（4），在冷凝器中等壓冷卻到干飽），在冷凝器中等壓冷卻到干飽和蒸氣（和蒸氣（5) )，并進(jìn)一步等壓冷凝成飽和液體（，并進(jìn)一步等壓冷凝成飽和液體（6）。然后分成兩路。）。然后分成兩路。u一路便是上面所講的，經(jīng)膨脹閥

19、節(jié)流降壓后的制冷劑（一路便是上面所講的，經(jīng)膨脹閥節(jié)流降壓后的制冷劑（9），進(jìn)入），進(jìn)入中間冷卻器。中間冷卻器。u一路先在中間冷卻器的盤管內(nèi)進(jìn)行過冷，過冷后的制冷劑（一路先在中間冷卻器的盤管內(nèi)進(jìn)行過冷，過冷后的制冷劑（7）再）再經(jīng)過膨脹閥節(jié)流降壓，節(jié)流降壓后的制冷劑（經(jīng)過膨脹閥節(jié)流降壓，節(jié)流降壓后的制冷劑（8）進(jìn)入蒸發(fā)器，蒸）進(jìn)入蒸發(fā)器，蒸發(fā)吸熱，產(chǎn)生冷效應(yīng)。發(fā)吸熱，產(chǎn)生冷效應(yīng)。一、制冷基本概念（一）機(jī)械壓縮制冷n 制冷量與制冷系數(shù)制冷量與制冷系數(shù)l 制冷量制冷量n 是指在一定操作條件（即一定的制冷劑蒸發(fā)溫度、冷凝是指在一定操作條件（即一定的制冷劑蒸發(fā)溫度、冷凝溫度，過冷溫度）下，單位時(shí)間制冷劑

20、從被冷凍物取出溫度，過冷溫度）下，單位時(shí)間制冷劑從被冷凍物取出的熱量，以的熱量，以Q表示之，單位為表示之，單位為 W 。n 冷噸（冷噸（ RT ）相當(dāng)于）相當(dāng)于24h 內(nèi)將內(nèi)將 1t 0的水冷凍成同溫度冰的水冷凍成同溫度冰所放出的熱量。所放出的熱量。一、制冷基本概念（一）機(jī)械壓縮制冷n 制冷量與制冷系數(shù)制冷量與制冷系數(shù)l 制冷量制冷量n 制冷系統(tǒng)的制冷量制冷系統(tǒng)的制冷量Q0與單位制冷量（與單位制冷量（ qm ，J/kg）和制冷）和制冷劑循環(huán)量劑循環(huán)量G（kg）關(guān)系：Q0 = G qm (13-1)一、制冷基本概念（一）機(jī)械壓縮制冷n 制冷量與制冷系數(shù)制冷量與制冷系數(shù)l 制冷系數(shù)制冷系數(shù)n 制冷

21、機(jī)（或制冷系統(tǒng)）為獲得一定的制冷量需要輸入一制冷機(jī)（或制冷系統(tǒng)）為獲得一定的制冷量需要輸入一定的能量，即需要定的能量，即需要消耗一定的功率。消耗一定的功率。n 制冷系數(shù)制冷系數(shù):制冷量制冷量Q0與輸入功率與輸入功率P之比稱為之比稱為n 制冷系數(shù)用制冷系數(shù)用來表示：來表示： 2130PQ一、制冷基本概念（一）機(jī)械壓縮制冷n 制冷量與制冷系數(shù)制冷量與制冷系數(shù)l 制冷系數(shù)制冷系數(shù)n 制冷系數(shù)表示制冷機(jī)產(chǎn)出的制冷量是所消耗的功率的倍制冷系數(shù)表示制冷機(jī)產(chǎn)出的制冷量是所消耗的功率的倍數(shù)，是衡量制冷機(jī)（或制冷系統(tǒng)）的重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。數(shù)，是衡量制冷機(jī)（或制冷系統(tǒng)）的重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。n 如制冷系數(shù)為如制冷系

22、數(shù)為3，即是說每消耗，即是說每消耗 1kW 的能量可以獲得的能量可以獲得 3kW ( 2580kcal/h）的制冷量。）的制冷量。 一、制冷基本概念（一）機(jī)械壓縮制冷n 直接制冷與制冷劑直接制冷與制冷劑l直接制冷直接制冷（或稱直接蒸發(fā)制冷）（或稱直接蒸發(fā)制冷）-制冷循環(huán)中，制冷制冷循環(huán)中，制冷劑吸熱的蒸發(fā)器直接與被冷物體或被冷物體周圍環(huán)境進(jìn)行劑吸熱的蒸發(fā)器直接與被冷物體或被冷物體周圍環(huán)境進(jìn)行換熱。直接制冷一般應(yīng)用于單臺(tái)供冷的冷凍設(shè)備，如速凍換熱。直接制冷一般應(yīng)用于單臺(tái)供冷的冷凍設(shè)備，如速凍機(jī)、冰淇淋凝凍機(jī)、低溫冷庫和家用冰箱等。機(jī)、冰淇淋凝凍機(jī)、低溫冷庫和家用冰箱等。一、制冷基本概念（一）機(jī)械

23、壓縮制冷n 直接制冷與制冷劑直接制冷與制冷劑l制冷劑或制冷工質(zhì)制冷劑或制冷工質(zhì)：制冷裝置中不斷循環(huán)流動(dòng)以：制冷裝置中不斷循環(huán)流動(dòng)以實(shí)現(xiàn)制冷的工作物質(zhì)，制冷劑通過狀態(tài)變化實(shí)現(xiàn)熱實(shí)現(xiàn)制冷的工作物質(zhì)，制冷劑通過狀態(tài)變化實(shí)現(xiàn)熱量的傳輸，是人工制冷不可缺少的物質(zhì)。制冷劑性量的傳輸，是人工制冷不可缺少的物質(zhì)。制冷劑性質(zhì)與制冷裝置特性及操作條件有關(guān)。常見制冷劑質(zhì)與制冷裝置特性及操作條件有關(guān)。常見制冷劑有有氨、氟利昂等。氨、氟利昂等。一、制冷基本概念（一）機(jī)械壓縮制冷n 直接制冷與制冷劑直接制冷與制冷劑l制冷劑選擇制冷劑選擇n主要從熱力學(xué)、物理化學(xué)、生理學(xué)及經(jīng)濟(jì)性和對環(huán)境影主要從熱力學(xué)、物理化學(xué)、生理學(xué)及經(jīng)濟(jì)

24、性和對環(huán)境影響等方面考慮。特別需要注意的是其對環(huán)境的影響。響等方面考慮。特別需要注意的是其對環(huán)境的影響。n氨一直是工業(yè)制冷中應(yīng)用最廣的制冷劑之一，它較為安氨一直是工業(yè)制冷中應(yīng)用最廣的制冷劑之一，它較為安全和對環(huán)境無影響。全和對環(huán)境無影響。一、制冷基本概念（一）機(jī)械壓縮制冷n 直接制冷與制冷劑直接制冷與制冷劑l制冷劑選擇制冷劑選擇n以氟利昂為商品名的系列制冷劑也曾經(jīng)是主要的制冷劑。以氟利昂為商品名的系列制冷劑也曾經(jīng)是主要的制冷劑。但由于大部分產(chǎn)品被證實(shí)對外層空間的臭氧層有破壞作但由于大部分產(chǎn)品被證實(shí)對外層空間的臭氧層有破壞作用，用，n以以R11和和R12等為代表的氟利昂系列制冷劑已經(jīng)或即將被等為

25、代表的氟利昂系列制冷劑已經(jīng)或即將被禁用。這是選用制冷機(jī)時(shí)所需要注意的，因?yàn)橛行┲评浣?。這是選用制冷機(jī)時(shí)所需要注意的，因?yàn)橛行┲评湎到y(tǒng)只適用于某種或某類制冷劑。系統(tǒng)只適用于某種或某類制冷劑。一、制冷基本概念（一）機(jī)械壓縮制冷n 間接制冷與載冷劑間接制冷與載冷劑l食品工業(yè)中，需要進(jìn)行冷凍加工的場所往往較大或進(jìn)行冷食品工業(yè)中，需要進(jìn)行冷凍加工的場所往往較大或進(jìn)行冷凍作業(yè)的機(jī)器臺(tái)數(shù)較多，將制冷劑直接送往各處便不合算，凍作業(yè)的機(jī)器臺(tái)數(shù)較多，將制冷劑直接送往各處便不合算，因此專設(shè)制冷間，采用間接制冷過程以迎合這種需要。因此專設(shè)制冷間，采用間接制冷過程以迎合這種需要。l間接制冷間接制冷（或間接蒸發(fā)制冷）（

26、或間接蒸發(fā)制冷）用廉價(jià)物質(zhì)作媒介載體用廉價(jià)物質(zhì)作媒介載體實(shí)現(xiàn)制冷裝置與耗冷場所或機(jī)臺(tái)之間的熱交換。實(shí)現(xiàn)制冷裝置與耗冷場所或機(jī)臺(tái)之間的熱交換。一、制冷基本概念（一）機(jī)械壓縮制冷n 間接制冷與載冷劑間接制冷與載冷劑-圖圖13.6 間接制冷原理間接制冷原理膨脹閥鹽水泵冷庫蒸發(fā)器冷凝器壓縮機(jī)冷卻水進(jìn)冷卻水出一、制冷基本概念（一）機(jī)械壓縮制冷n 間接制冷與載冷劑間接制冷與載冷劑n 常用載冷劑常用載冷劑有空氣、水和鹽水及有機(jī)物水溶液等。n 選擇載冷劑選擇載冷劑一般應(yīng)考慮選冰點(diǎn)低、比熱容大、無金屬腐蝕性、化學(xué)上穩(wěn)定、價(jià)格低及容易獲取等因素；作為食品工業(yè)用的載冷劑，往往還須具備無味、無臭、無色和無毒的條件。一

27、、制冷基本概念（一）機(jī)械壓縮制冷n 間接制冷與載冷劑間接制冷與載冷劑n 空氣作載冷劑空氣作載冷劑雖然有較多優(yōu)點(diǎn)，但由于它的比熱容小，而且作為氣態(tài)使用它的對流換熱效果差，所以在食品冷藏中或冷凍加工中，是以直接與食品接觸形式使用的。n 水水雖然有比熱容大的優(yōu)點(diǎn)，但是它的冰點(diǎn)高，所以僅能用作制取0 以上冷量的載冷劑。一、制冷基本概念（一）機(jī)械壓縮制冷n 間接制冷與載冷劑間接制冷與載冷劑n 如果要制取低于0的冷量，則可采用鹽水或有機(jī)溶液作為載冷劑。n 冷凍鹽水冷凍鹽水( (氯化鈉、氯化鈣及氯化鎂等水溶液)。食品業(yè)中最廣泛使用的冷凍鹽水是氯化鈉水溶液。n 有機(jī)溶液載冷劑有機(jī)溶液載冷劑中，最有代表性的兩種

28、載冷劑是乙二醇和丙二醇丙二醇的水溶液。一、制冷基本概念（二）非機(jī)械壓縮制冷 除冷凍機(jī)進(jìn)行制冷外，尚可利用以下吸熱效除冷凍機(jī)進(jìn)行制冷外，尚可利用以下吸熱效應(yīng)進(jìn)行制冷的作業(yè)應(yīng)進(jìn)行制冷的作業(yè):o 固體升華固體升華o 固體融解與鹽溶解固體融解與鹽溶解1. 液化氣體氣化液化氣體氣化一、制冷基本概念（二）非機(jī)械壓縮制冷l 融解和溶化制冷融解和溶化制冷l固體融解和溶解都可以利用來制造冷量。例如，固體融解和溶解都可以利用來制造冷量。例如， 1kg 冰融解吸熱冰融解吸熱 334.94kJ 。l冰鹽混合物稱為起寒劑。食鹽冰鹽混合物稱為起寒劑。食鹽:碎冰碎冰=3:1時(shí)，最低溫度時(shí)，最低溫度可降到可降到-21左右。如

29、果需要更低溫度，可使用其它鹽左右。如果需要更低溫度，可使用其它鹽類，如氯化鈣、氯化氨、硝酸鈉等與食鹽混合成復(fù)式類，如氯化鈣、氯化氨、硝酸鈉等與食鹽混合成復(fù)式混合物?；旌衔?。l固體升華制冷固體升華制冷l固體吸熱后直接變成氣體叫升華。固體吸熱后直接變成氣體叫升華。l“干冰干冰”(固態(tài)固態(tài)CO2)在在 0.1MPa下的升華溫度為下的升華溫度為-78.5 ，升華潛熱升華潛熱: 573.59kJ/kg。l吸收升華潛熱及升華后的低溫吸收升華潛熱及升華后的低溫CO2(顯熱顯熱)均可用來冷凍均可用來冷凍食品。食品。（二）非機(jī)械壓縮制冷一、制冷基本概念一、制冷基本概念l 液化氣體制冷液化氣體制冷l 利用低沸點(diǎn)液

30、化氣體物質(zhì)直接與食品接觸，吸取食品熱利用低沸點(diǎn)液化氣體物質(zhì)直接與食品接觸，吸取食品熱量使其凍結(jié)，而自身氣化成氣體。量使其凍結(jié)，而自身氣化成氣體。l 液氮在大氣壓下，蒸發(fā)溫度為液氮在大氣壓下，蒸發(fā)溫度為-196，氣化潛熱：，氣化潛熱：119.3kJ/kg。氮?dú)獾谋葻崛轂?。氮?dú)獾谋葻崛轂?.0 kJ/（kgK）。）。l 每千克液氮蒸發(fā)后溫度升到每千克液氮蒸發(fā)后溫度升到0，共可吸收，共可吸收396kJ/kg的的熱量，可使約熱量，可使約1kg 水分凍結(jié)成冰。水分凍結(jié)成冰。（二）非機(jī)械壓縮制冷二、制冷系統(tǒng)構(gòu)成及主要設(shè)備l構(gòu)成蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)的主要設(shè)備包括構(gòu)成蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)的主要設(shè)備包括n壓縮機(jī)壓縮機(jī)n

31、冷凝器冷凝器n膨脹閥膨脹閥n蒸發(fā)器蒸發(fā)器l這些設(shè)備各有多種形式。這些設(shè)備各有多種形式。二、制冷系統(tǒng)構(gòu)成及主要設(shè)備（一）壓縮機(jī)（一）壓縮機(jī)是制冷裝置中的核心設(shè)備，通常稱為制冷主機(jī)。有是制冷裝置中的核心設(shè)備，通常稱為制冷主機(jī)。有多種形式多種形式.o活塞式壓縮機(jī)活塞式壓縮機(jī)1.主要靠電機(jī)帶動(dòng)連桿，連桿帶動(dòng)活塞在氣主要靠電機(jī)帶動(dòng)連桿，連桿帶動(dòng)活塞在氣缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)不斷吸氣、壓縮、排氣，缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)不斷吸氣、壓縮、排氣，完成壓縮過程。完成壓縮過程。二、制冷系統(tǒng)構(gòu)成及主要設(shè)備（一）壓縮機(jī)（一）壓縮機(jī)o活塞式壓縮機(jī)活塞式壓縮機(jī)l 分類分類n 按氣缸數(shù)分類有按氣缸數(shù)分類有:單缸、雙缸和多缸壓縮機(jī)單缸、雙缸和

32、多缸壓縮機(jī)。n 按壓縮部分與驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)組合形式分為按壓縮部分與驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)組合形式分為:全封閉式、全封閉式、半封閉式和開啟式壓縮機(jī)半封閉式和開啟式壓縮機(jī)。n 按壓縮級(jí)數(shù)按壓縮級(jí)數(shù)又可分為又可分為單級(jí)單級(jí)（可制?。芍迫?40以上溫以上溫度）、度）、雙級(jí)雙級(jí)（可制?。芍迫?70以上溫度）和以上溫度）和三級(jí)三級(jí)壓縮壓縮機(jī)（可制取機(jī)（可制取-110以上溫度）。以上溫度）。二、制冷系統(tǒng)構(gòu)成及主要設(shè)備（一）壓縮機(jī)（一）壓縮機(jī)o活塞式壓縮機(jī)活塞式壓縮機(jī)-半封閉式半封閉式(圖圖13.7)n電動(dòng)機(jī)與壓縮部件封閉在一個(gè)機(jī)殼內(nèi)，機(jī)殼部分靠螺栓連接，可拆啟。n圖13. 7所示為一種半封閉活塞式壓縮機(jī)。n功率范圍比全

33、封閉活塞式壓縮機(jī)大，多用于冷柜、冷庫、冷水機(jī)組中。二、制冷系統(tǒng)構(gòu)成及主要設(shè)備（一）壓縮機(jī)（一）壓縮機(jī)o活塞式壓縮機(jī)活塞式壓縮機(jī)-開啟開啟式式(圖圖13.8)l壓縮部分與電機(jī)分開，各自成一獨(dú)立體，兩者靠聯(lián)軸器或皮帶連接。n運(yùn)行時(shí)有振動(dòng)、噪聲較大。n制取冷量范圍廣，多用于大型冷庫和食品廠等。二、制冷系統(tǒng)構(gòu)成及主要設(shè)備（一）壓縮機(jī)（一）壓縮機(jī)o 螺桿壓縮機(jī)螺桿壓縮機(jī)l結(jié)構(gòu)組成(圖13.9)：陰、陽轉(zhuǎn)子，機(jī)體，軸承、軸封、平衡活塞及能量調(diào)節(jié)裝置等。l原理:由陰、陽轉(zhuǎn)子螺桿的嚙合旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生容積變化，完成制冷劑蒸氣的吸入、壓縮、排出，進(jìn)行氣體的壓縮。二、制冷系統(tǒng)構(gòu)成及主要設(shè)備（一）壓縮機(jī)（一）壓縮機(jī)o 螺桿

34、壓縮機(jī)螺桿壓縮機(jī)l特點(diǎn):與活塞式制冷壓縮機(jī)相比，具有多方面的優(yōu)勢，如結(jié)構(gòu)簡單、體積小、輸氣系數(shù)大、排溫低、排氣脈動(dòng)小、易損件少、檢修周期長、制冷量可調(diào)范圍大等。在大冷量領(lǐng)域中已經(jīng)顯示出其優(yōu)越性，有取代活塞式制冷壓縮機(jī)的趨勢。二、制冷系統(tǒng)構(gòu)成及主要設(shè)備（一）壓縮機(jī)o 并聯(lián)壓縮機(jī)制冷機(jī)組并聯(lián)壓縮機(jī)制冷機(jī)組l主要由安裝在公共機(jī)架的若干臺(tái)相同或不同型號(hào)的壓縮機(jī)組成。l壓縮機(jī)共享吸排氣集管、冷凝器及貯液器等部件。l機(jī)組向整個(gè)制冷系統(tǒng)的各蒸發(fā)末端直接提供制冷劑，并根據(jù)壓力、溫度參數(shù)由集中控制各壓縮機(jī)開停。二、制冷系統(tǒng)構(gòu)成及主要設(shè)備（一）壓縮機(jī)o 并聯(lián)壓縮機(jī)制冷機(jī)組并聯(lián)壓縮機(jī)制冷機(jī)組l一種并聯(lián)壓縮機(jī)組(圖1

35、3.10).圖13. 10并聯(lián)螺桿壓縮機(jī)組二、制冷系統(tǒng)構(gòu)成及主要設(shè)備（一）壓縮機(jī)o 并聯(lián)壓縮機(jī)制冷機(jī)組并聯(lián)壓縮機(jī)制冷機(jī)組l特點(diǎn):（1）靈活調(diào)節(jié)供冷量?？筛鶕?jù)季節(jié)、生產(chǎn)需冷負(fù)荷等決定壓縮機(jī)開停的數(shù)量，從而使系統(tǒng)具有持續(xù)的高效運(yùn)行狀態(tài)。（2）自動(dòng)化程度高，基本上可以作到無人操作或遠(yuǎn)程操作。（3）節(jié)能:實(shí)驗(yàn)表明者可節(jié)能18%。（4）降低設(shè)備成本和安裝工程量，縮短工期，減小機(jī)房面積，綜合初投資可以降低20%左右。二、制冷系統(tǒng)構(gòu)成及主要設(shè)備（一）壓縮機(jī)o 并聯(lián)壓縮機(jī)制冷機(jī)組并聯(lián)壓縮機(jī)制冷機(jī)組l適用場合: 冷藏庫群、超市島柜、展示柜，以及用冷單機(jī)分散、生產(chǎn)負(fù)荷變化較大的食品加工企業(yè)。二、制冷系統(tǒng)構(gòu)成及主要

36、設(shè)備（二）膨脹閥o 手動(dòng)閥手動(dòng)閥l 是一種針閥（圖13. 11）。l 根據(jù)蒸發(fā)器熱負(fù)荷的變化，手動(dòng)旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)桿，可調(diào)整膨脹閥的開度，使其緩慢地增大或減小。l 目前主要用于氨制冷系統(tǒng)。l 在氟制冷系統(tǒng)中，作為備用閥，常與熱力膨脹閥組合，僅供維修時(shí)使用二、制冷系統(tǒng)構(gòu)成及主要設(shè)備（二）膨脹閥o 自動(dòng)浮球閥自動(dòng)浮球閥l自動(dòng)高壓浮球閥浮球浸沒在高壓制冷液中（圖13. 13）。隨著熱制冷氣體在冷凝器中冷凝成液體，室內(nèi)的制冷劑液位上升。浮球也隨之上浮并將節(jié)流孔打開，使制冷液流入蒸發(fā)器。高高壓壓制制冷冷液液低壓低壓制冷制冷液至液至冷凝冷凝器器二、制冷系統(tǒng)構(gòu)成及主要設(shè)備（二）膨脹閥o 自動(dòng)浮球閥自動(dòng)浮球閥l自動(dòng)低

37、壓浮球閥(圖13.12)，用于滿溢式蒸發(fā)器。浮球位于系統(tǒng)的低壓側(cè)。隨著較多制冷劑的蒸發(fā)，浮球會(huì)下降從而打開節(jié)流孔，讓更多的制冷液由高壓側(cè)進(jìn)入低壓側(cè)。節(jié)流孔隨浮球的上升而關(guān)閉。這種膨脹閥簡單、運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定、有很好的控制性能。高壓高壓液體液體氣體至蒸發(fā)器氣體至蒸發(fā)器液體至蒸發(fā)器液體至蒸發(fā)器二、制冷系統(tǒng)構(gòu)成及主要設(shè)備（二）膨脹閥o 自動(dòng)膨脹閥自動(dòng)膨脹閥l能使蒸發(fā)器維持恒定的壓強(qiáng)。l原理：當(dāng)蒸發(fā)器壓強(qiáng)升高使得薄膜克服彈簧壓力而上升，從而將閥關(guān)閉；當(dāng)蒸發(fā)器的壓強(qiáng)下降時(shí)，閥打開。l適用于要求維持恒定制冷負(fù)荷和恒定蒸發(fā)溫度的場合，如家用冰箱。二、制冷系統(tǒng)構(gòu)成及主要設(shè)備（二）膨脹閥o 熱力膨脹閥熱力膨脹閥(圖圖1

38、3.15)l 可自動(dòng)調(diào)節(jié)液體流量。l 由調(diào)節(jié)閥、感溫包，毛細(xì)管構(gòu)成。l 感溫包用于感測離開蒸發(fā)器的過熱氣體溫度。較高的感溫包溫度使得包內(nèi)流體（一種制冷劑）的壓強(qiáng)升高，再通過恒溫管(毛細(xì)管)傳遞到波紋管和薄膜室，使膨脹閥開啟從而使更多的液體制冷劑流過。l 這種閥是制冷工業(yè)中使用最普遍的一種節(jié)流裝置。二、制冷系統(tǒng)構(gòu)成及主要設(shè)備（二）膨脹閥o 電子膨脹閥電子膨脹閥l 是一類由電壓或電流控制驅(qū)動(dòng)開啟度的膨脹閥，是一類由電壓或電流控制驅(qū)動(dòng)開啟度的膨脹閥，l 可應(yīng)用于不同規(guī)模自動(dòng)控制的制冷系統(tǒng)?？蓱?yīng)用于不同規(guī)模自動(dòng)控制的制冷系統(tǒng)。l 提供給電子膨脹閥的電信號(hào)的大小，一般通過壓力或溫提供給電子膨脹閥的電信號(hào)

39、的大小，一般通過壓力或溫度傳感器的反饋信號(hào)通過適當(dāng)方式轉(zhuǎn)換而成。度傳感器的反饋信號(hào)通過適當(dāng)方式轉(zhuǎn)換而成。二、制冷系統(tǒng)構(gòu)成及主要設(shè)備（二）膨脹閥o 電子膨脹閥電子膨脹閥l 分類分類n 按驅(qū)動(dòng)方式：按驅(qū)動(dòng)方式：電磁式：通過調(diào)節(jié)電磁線圈電壓使閥桿發(fā)生直線位移，從電磁式：通過調(diào)節(jié)電磁線圈電壓使閥桿發(fā)生直線位移，從而控制膨脹閥閥芯的開啟度。而控制膨脹閥閥芯的開啟度。電動(dòng)式：通過電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)使閥桿發(fā)生位移。電動(dòng)式：通過電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)使閥桿發(fā)生位移。n 按閥體的節(jié)流結(jié)構(gòu)：針閥式、滑閥式等。按閥體的節(jié)流結(jié)構(gòu)：針閥式、滑閥式等。二、制冷系統(tǒng)構(gòu)成及主要設(shè)備（二）膨脹閥o 電子膨脹閥電子膨脹閥 此閥通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的閥桿

40、升降，帶動(dòng)陶瓷閥芯塊的上下滑動(dòng)而改變閥芯孔與密封圈圓孔相交面積大小，從而對通過此閥的制冷劑產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用。l制冷系統(tǒng)的熱交換部件之一，節(jié)流后的低溫低壓液體制制冷系統(tǒng)的熱交換部件之一，節(jié)流后的低溫低壓液體制冷劑在此蒸發(fā)吸熱，達(dá)到制冷降溫的目。冷劑在此蒸發(fā)吸熱，達(dá)到制冷降溫的目。l按被冷卻介質(zhì)類型分兩大類：按被冷卻介質(zhì)類型分兩大類：1. 冷卻液體蒸發(fā)器冷卻液體蒸發(fā)器2. 冷卻空氣蒸發(fā)器冷卻空氣蒸發(fā)器 （1）自然對流蒸發(fā)器）自然對流蒸發(fā)器 （2）強(qiáng)制對流蒸發(fā)器）強(qiáng)制對流蒸發(fā)器 （三）蒸發(fā)器（三）蒸發(fā)器二、制冷系統(tǒng)構(gòu)成及主要設(shè)備1. 冷卻液體冷卻液體(水或鹽水水或鹽水)的蒸發(fā)器的蒸發(fā)器(1)立管式立管式

41、 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)（三）蒸發(fā)器（三）蒸發(fā)器二、制冷系統(tǒng)構(gòu)成及主要設(shè)備圖圖13.17 立管式蒸發(fā)器立管式蒸發(fā)器(水箱水箱)氨氣氨液上總管下總管攪拌器直立短管木板蓋氨液分離器集油器放油軟木上總管液面直立短管導(dǎo)液管直立粗管下總管1. 冷卻液體冷卻液體(水或鹽水水或鹽水)的蒸發(fā)器的蒸發(fā)器(1)立管式立管式（三）蒸發(fā)器（三）蒸發(fā)器二、制冷系統(tǒng)構(gòu)成及主要設(shè)備l優(yōu)點(diǎn)：便于觀察、運(yùn)行和檢修。優(yōu)點(diǎn)：便于觀察、運(yùn)行和檢修。l缺點(diǎn)：如用鹽水作冷凍水時(shí)，與大氣接觸吸收空氣中的缺點(diǎn)：如用鹽水作冷凍水時(shí)，與大氣接觸吸收空氣中的水分，鹽水的濃度易降低，而且系統(tǒng)易被迅速腐蝕。水分，鹽水的濃度易降低，而且系統(tǒng)易被迅速腐蝕。l立管式蒸發(fā)

42、器屬于敞開式設(shè)備，適用于冷藏庫制冰等。立管式蒸發(fā)器屬于敞開式設(shè)備，適用于冷藏庫制冰等。冷凍水冷凍水回氣回氣壓力表壓力表安全閥安全閥浮球閥接口浮球閥接口放空氣口放空氣口泄水口泄水口液位管液位管傳熱管傳熱管放油口放油口進(jìn)進(jìn)液液圖圖13.19 臥式殼管式蒸發(fā)器臥式殼管式蒸發(fā)器1. 冷卻液體冷卻液體(水或鹽水水或鹽水)的蒸發(fā)器的蒸發(fā)器（三）蒸發(fā)器（三）蒸發(fā)器二、制冷系統(tǒng)構(gòu)成及主要設(shè)備(2).臥式殼管式臥式殼管式1. 冷卻液體冷卻液體(水或鹽水水或鹽水)的蒸發(fā)器的蒸發(fā)器（三）蒸發(fā)器（三）蒸發(fā)器二、制冷系統(tǒng)構(gòu)成及主要設(shè)備(2).臥式殼管式臥式殼管式有兩種類型有兩種類型n制冷劑在管內(nèi)流動(dòng)制冷劑在管內(nèi)流動(dòng)-適

43、用于氟制冷系統(tǒng)適用于氟制冷系統(tǒng)n制冷劑在管外流動(dòng)制冷劑在管外流動(dòng)-適用于氨制冷機(jī)。適用于氨制冷機(jī)。l冷卻空氣的蒸發(fā)器冷卻空氣的蒸發(fā)器o (1).自然對流蒸發(fā)式自然對流蒸發(fā)式（三）蒸發(fā)器（三）蒸發(fā)器二、制冷系統(tǒng)構(gòu)成及主要設(shè)備l庫房冷庫房冷(卻卻)排管排管-一般指裝在冷庫的自然對流蒸發(fā)器一般指裝在冷庫的自然對流蒸發(fā)器. 安裝在近墻處，稱安裝在近墻處，稱墻排管墻排管；安裝在頂棚處，稱安裝在頂棚處，稱頂棚排管頂棚排管；用架子平放者，稱用架子平放者，稱擱架排管擱架排管。l冷卻空氣的蒸發(fā)器冷卻空氣的蒸發(fā)器o (1).自然對流蒸發(fā)式自然對流蒸發(fā)式（三）蒸發(fā)器（三）蒸發(fā)器二、制冷系統(tǒng)構(gòu)成及主要設(shè)備l庫房常用冷

44、排管，通常用無縫鋼管制成庫房常用冷排管，通常用無縫鋼管制成. 分類分類:n按管子連接方法可分為按管子連接方法可分為立管式立管式及及盤管式盤管式。n按冷卻表面形式，分為按冷卻表面形式，分為光滑管光滑管及及翅片管翅片管兩大類。兩大類。l 冷卻空氣的蒸發(fā)器冷卻空氣的蒸發(fā)器o(1).自然對流式自然對流式l (蛇形蛇形)盤管式盤管式(圖圖13.20-(1)（三）蒸發(fā)器（三）蒸發(fā)器二、制冷系統(tǒng)構(gòu)成及主要設(shè)備n橫臥有光滑或翅片盤管通過橫臥有光滑或翅片盤管通過U形形管卡固定角鋼支架上。管卡固定角鋼支架上。n結(jié)構(gòu)簡單、制作容易、充氨量小結(jié)構(gòu)簡單、制作容易、充氨量小;n但排管內(nèi)的制冷氣體需要經(jīng)過冷但排管內(nèi)的制冷氣

45、體需要經(jīng)過冷卻排管的全部長度后才能排出，卻排管的全部長度后才能排出，而且空氣流量小、制冷效率低。而且空氣流量小、制冷效率低。l冷卻空氣的蒸發(fā)器冷卻空氣的蒸發(fā)器o (1).自然對流式自然對流式l立管式立管式(圖圖13.20-(2)（三）蒸發(fā)器（三）蒸發(fā)器二、制冷系統(tǒng)構(gòu)成及主要設(shè)備n 常見于氨制冷系統(tǒng)，氨液從下橫管中部進(jìn)入，均勻地分布到每根蒸發(fā)立管中。各管液面高度相同，汽化后的氨蒸氣由上橫管的中部排出。n 制冷劑汽化后，氣體易于排出，從而保證了蒸發(fā)器有效傳熱效果，減少了過熱區(qū)。n 但是，當(dāng)蒸發(fā)器較高時(shí)，因液柱的靜壓力作用，下部制冷劑壓力較大，蒸發(fā)溫度高，蒸發(fā)溫度較低時(shí)的制冷效果較差。 l冷卻空氣的

46、蒸發(fā)器冷卻空氣的蒸發(fā)器o (2).強(qiáng)制對流式強(qiáng)制對流式（三）蒸發(fā)器（三）蒸發(fā)器二、制冷系統(tǒng)構(gòu)成及主要設(shè)備l用于冷庫和速凍設(shè)備時(shí)，這類蒸發(fā)器通常稱為冷風(fēng)機(jī)(圖13.21),l有的冷風(fēng)機(jī)也用載冷劑作間接冷源l冷卻空氣的蒸發(fā)器冷卻空氣的蒸發(fā)器o (2).強(qiáng)制對流式強(qiáng)制對流式（三）蒸發(fā)器（三）蒸發(fā)器二、制冷系統(tǒng)構(gòu)成及主要設(shè)備l結(jié)構(gòu)原理(圖13.22):空氣在風(fēng)機(jī)的作用下流過蒸發(fā)器，與盤管內(nèi)的制冷劑進(jìn)行熱換。它由數(shù)排盤管組成，一般選用銅管或在銅管外套纏翅片。l氨、氟制冷系統(tǒng)均可采用這種蒸發(fā)器。冷凝器是使來自壓縮機(jī)的高溫高壓氣體制冷劑冷卻其凝結(jié)成中溫高壓液體的熱交換設(shè)備。根據(jù)冷卻介質(zhì)和冷卻方式，可分為水冷

47、式、風(fēng)水冷式、風(fēng)冷式冷式和蒸發(fā)式蒸發(fā)式三類。（四）冷凝器（四）冷凝器二、制冷系統(tǒng)構(gòu)成及主要設(shè)備（四）冷凝器（四）冷凝器1.水冷式水冷式二、制冷系統(tǒng)構(gòu)成及主要設(shè)備l 是一類用水作為冷卻介質(zhì)的熱交換器，冷卻水一般為循環(huán)水，需要配有冷卻水塔或冷卻水池。結(jié)構(gòu)型式主要有：l 立式殼管冷凝器結(jié)構(gòu)原理；特點(diǎn)與應(yīng)用l 臥式殼管冷凝器結(jié)構(gòu)原理；特點(diǎn)與應(yīng)用 （四）冷凝器（四）冷凝器2.風(fēng)冷式風(fēng)冷式二、制冷系統(tǒng)構(gòu)成及主要設(shè)備l 利用常溫空氣作為冷卻介質(zhì)。利用常溫空氣作為冷卻介質(zhì)。l 又分為又分為l 自然對流式：用于制冷量很小自然對流式：用于制冷量很小的制冷裝置的制冷裝置l 強(qiáng)制對流式：用于中小型制冷強(qiáng)制對流式：用于

48、中小型制冷設(shè)備。結(jié)構(gòu)與冷風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)類設(shè)備。結(jié)構(gòu)與冷風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)類似，主要由翅片式換熱器與風(fēng)似，主要由翅片式換熱器與風(fēng)機(jī)組合而成。機(jī)組合而成。圖圖13. 25。l 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：見圖13. 26。l 原理：水和空氣都可作為冷卻介質(zhì)，以排除氨冷凝時(shí)釋放的熱量。兩種冷卻介質(zhì)同時(shí)使用，水冷卻以噴淋方式進(jìn)行，而空氣流動(dòng)有助于水在冷卻管表面汽化，并將汽化后的蒸汽帶走，對關(guān)鍵的冷凝壁外側(cè)，形成了一種伴有相變對流換熱機(jī)制的強(qiáng)化作用，故名之為蒸發(fā)式冷凝器。l 評(píng)價(jià)：目前較理想的一種冷凝器。二、制冷系統(tǒng)構(gòu)成及主要設(shè)備（四）冷凝器（四）冷凝器3.蒸發(fā)蒸發(fā)式式l立式殼管冷凝器特點(diǎn)與應(yīng)用n 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：傳熱系數(shù)高，冷卻水耗用量

49、較少，反復(fù)流動(dòng)的水路長，進(jìn)出水溫差大（一般為46）。n 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：制冷劑泄漏時(shí)不易發(fā)現(xiàn)，清洗冷凝器污垢時(shí)需要停止制冷壓縮機(jī)的運(yùn)行。n 應(yīng)用應(yīng)用：適用于水溫較低，水質(zhì)較好的條件。常用于中型及大型的氟利昂制冷機(jī)組，便于制冷自動(dòng)化。 高溫高壓制冷劑氣體由管殼頂部進(jìn)氣管進(jìn)入殼體內(nèi)的冷卻水管的空隙間，遇冷后的制冷蒸氣便結(jié)成液滴下落到殼體的底部，由殼體底部的出液管流出。冷卻水由水泵供送，從端蓋下部進(jìn)水管流入冷凝器。通過端蓋內(nèi)的分水槽，使冷卻水在筒內(nèi)分成數(shù)個(gè)流程，自下而上在冷卻水管內(nèi)按順序反復(fù)流動(dòng)，最后由端蓋上部的出水管流出。端蓋頂部的放氣旋塞用于供水時(shí)排出存積其內(nèi)的空氣。下部的放水閥用于冷凝器在冬季停止使

50、用時(shí)積水的放出，以防冷卻水管凍裂。l臥式殼管冷凝器特點(diǎn)與應(yīng)用n 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：冷卻水流量大、流速高，制冷劑蒸氣與凝結(jié)在換熱管上的液體制冷劑流向垂直，能夠有效地沖刷鋼管外表面，不會(huì)在管外表面形成較厚的液膜，傳熱效率高，因無凍結(jié)危害，故可安裝在室外；冷卻水自上而下直通流動(dòng)，便于清除鐵銹和污垢，對使用的冷卻水質(zhì)要求不高，清洗時(shí)不必停止制冷系統(tǒng)的運(yùn)行。n 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：冷卻水用量大，體型較笨重。這種冷凝器傳熱管的高度在 45m 之間，冷卻水溫升為24。n 應(yīng)用應(yīng)用：目前大中型氨制冷系統(tǒng)采用這種冷凝器較多。n 結(jié)構(gòu)如圖結(jié)構(gòu)如圖13.23所所示。示。n 原理：制冷劑蒸氣原理：制冷劑蒸氣從上部的進(jìn)氣管進(jìn)從上部的進(jìn)氣

51、管進(jìn)入冷凝器的殼體內(nèi)，入冷凝器的殼體內(nèi)，在換熱管表面凝結(jié)在換熱管表面凝結(jié)成液體。冷凝后的成液體。冷凝后的液體制冷劑沿著管液體制冷劑沿著管壁外表面下流，積壁外表面下流，積于冷凝器底部，從于冷凝器底部，從出液管流出。出液管流出。圖13.26 蒸發(fā)式冷凝器飽和熱濕空氣干空氣123456制冷劑氣體進(jìn)制冷劑液體出風(fēng)機(jī) 檔水板 噴淋裝置 冷凝盤管 接水槽 水泵 三、制冷系統(tǒng)的附屬設(shè)備（一）（一）油分離器油分離器（二）（二）高壓貯液桶高壓貯液桶（三）（三）氣液分離器氣液分離器（四）（四）空氣分離器空氣分離器（五）（五）中間冷卻器中間冷卻器（六）（六）冷卻水系統(tǒng)冷卻水系統(tǒng)（七）（七）除霜系統(tǒng)除霜系統(tǒng)在制冷循環(huán)

52、過程中，制冷劑要經(jīng)過物態(tài)的變化，還要經(jīng)過壓力、速度、密度、溫度等物理參數(shù)的變化。為了保證制冷液均勻地進(jìn)入蒸發(fā)器，而制冷劑蒸氣又能及時(shí)的被壓縮機(jī)抽走。同時(shí)，在壓縮后，高壓制冷劑蒸氣又不可避免地要從壓縮機(jī)中帶出一些潤滑油。整個(gè)制冷系統(tǒng)中，也會(huì)因結(jié)合處不夠嚴(yán)密，而滲入一些空氣。制冷劑及潤滑油在高壓高溫下，也會(huì)有少量的分解。為改善制冷機(jī)工作條件，保證良好的制冷效果，延長制冷機(jī)使用壽命，制冷機(jī)除四大主件（壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥、蒸發(fā)器）外，還必須有其它的裝置和設(shè)備，這些裝置和設(shè)備統(tǒng)稱為制冷機(jī)的附屬設(shè)備。l 也稱為分油器。l 作用:分離壓縮后制冷劑氣體中所帶出的潤滑油，保證油不進(jìn)入冷凝器，(如果油進(jìn)入冷凝

53、器后，其壁面被油污染后會(huì)使傳熱系數(shù)大大降低)。l 形式：洗滌式、填料式、離心式和過濾式等。（一）油分離器（一）油分離器三、制冷系統(tǒng)的附屬設(shè)備它由鋼制圓柱殼體封頭焊接而成，其它由鋼制圓柱殼體封頭焊接而成，其上有氨氣進(jìn)出口、放油口和氨液進(jìn)口。氨上有氨氣進(jìn)出口、放油口和氨液進(jìn)口。氨氣中潤滑油的分離，是依靠降低氣流速度氣中潤滑油的分離，是依靠降低氣流速度和改變運(yùn)動(dòng)方向以及降低溫度來達(dá)到的。和改變運(yùn)動(dòng)方向以及降低溫度來達(dá)到的。在突然改變流動(dòng)速度和方向時(shí)，下落到油在突然改變流動(dòng)速度和方向時(shí)，下落到油分離器的底部。這種油分離器能將氨氣中分離器的底部。這種油分離器能將氨氣中 95 以上的潤滑油分離出來。以上的

54、潤滑油分離出來。l用于氨制冷系統(tǒng)的洗滌式油分離器用于氨制冷系統(tǒng)的洗滌式油分離器三、制冷系統(tǒng)的附屬設(shè)備（一）油分離器（一）油分離器l 也稱高壓貯液桶。l 作用:貯存和供應(yīng)制冷系統(tǒng)內(nèi)的液體制冷劑，以便工況變化時(shí)能補(bǔ)償和調(diào)劑液體制冷劑的量，是保證壓縮機(jī)和制冷系統(tǒng)正常運(yùn)行的必需設(shè)備；在檢修制冷系統(tǒng)時(shí)，可將系統(tǒng)中的制冷劑收集在貯液器中，以避免將制冷劑排入大氣造成浪費(fèi)和環(huán)境污染。l 常與冷凝器安裝在一起，貯存從冷凝器來的高壓液體。（二）（二）高壓貯液器高壓貯液器三、制冷系統(tǒng)的附屬設(shè)備l 小型制冷系統(tǒng)往往不裝貯液器，而利用冷凝器調(diào)節(jié)和貯存制冷劑。l 氨制冷系統(tǒng)常用臥式貯氨器，是一個(gè)由柱形鋼板殼體及封頭焊接而

55、成的壓力容器。其上有氨液進(jìn)出口、均壓管、安全閥、放空氣、放油等接頭及液位計(jì)等。最高工作壓力為2MPa。（二）（二）高壓貯液器高壓貯液器三、制冷系統(tǒng)的附屬設(shè)備l 是低壓容器，因此有時(shí)也稱為低壓貯液器低壓貯液器。l 位置：膨脹閥之后，在蒸發(fā)器與壓縮機(jī)之間。l 作用：（1）分離蒸發(fā)器出來制冷劑蒸氣，保證壓縮機(jī)工作是干沖程，即進(jìn)入壓縮機(jī)的是干飽和蒸氣，防止制冷劑液進(jìn)入壓縮機(jī)產(chǎn)生液壓沖擊造成事故；（2）分離自膨脹閥進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑中的氣體，使進(jìn)入蒸發(fā)器的液體中無氣體存在，提高蒸發(fā)器的傳熱效果。 l 以重力（圖13. 53）或循環(huán)泵（圖13. 54）方式為蒸發(fā)器提供制冷液，（三）氣液分離器三、制冷系統(tǒng)的

56、附屬設(shè)備圖13. 53重力供液的庫房管路圖1333333333334號(hào)庫號(hào)庫3號(hào)庫號(hào)庫1號(hào)庫號(hào)庫2號(hào)庫號(hào)庫至壓縮機(jī)自貯氨器來2氨液分離器；氨液分離器； 調(diào)節(jié)站；調(diào)節(jié)站；庫房冷卻排管庫房冷卻排管l 作用:分離、排除冷凝器中不能液化的氣體，保證制冷系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。l 空氣來源：首次加制冷劑前少量空氣留在設(shè)備中；由于操作不慎，使低壓管路壓力過低，系統(tǒng)不夠嚴(yán)密等。壓縮機(jī)排氣溫度過高時(shí)，有部分潤滑油或制冷劑分解成不能在冷凝器中液化的氣體。l 空氣對系統(tǒng)的危害：往往聚集在冷凝器、高壓貯液器等設(shè)備內(nèi)的不凝氣，會(huì)降低冷凝器的傳熱系數(shù)，引起冷凝壓力升高，增加壓縮機(jī)工作的耗電量。（四）空氣分離器三、制冷系統(tǒng)的附屬設(shè)

57、備l應(yīng)用：雙（或多）級(jí)壓縮制冷系統(tǒng)，冷卻低壓壓縮機(jī)的中壓過熱蒸氣。l結(jié)構(gòu)如圖13.28所示.l來自低壓壓縮機(jī)的中壓氨過熱蒸氣，經(jīng)過氨液的洗滌而迅速被冷卻。l高壓氨液通過中間冷卻器下部的冷卻盤管成為過冷。過冷氨液節(jié)流后的液體成分增大，蒸氣成分減少，使循環(huán)中氨的單位制冷量增大。（五）中間冷卻器過冷氨液過冷氨液高壓氨液高壓氨液三、制冷系統(tǒng)的附屬設(shè)備（六）冷卻水系統(tǒng)（六）冷卻水系統(tǒng)三、制冷系統(tǒng)的附屬設(shè)備l 制冷系統(tǒng)使用冷卻水的場合n 主要用于冷凝器的冷卻，n 其次為壓縮機(jī)的夾套冷卻。n 工業(yè)規(guī)模的氨制冷系統(tǒng)冷卻水用量相當(dāng)大，例如，一臺(tái) 500kW 的制冷機(jī)組，每小時(shí)至少要消耗100t的冷卻水。（六）冷

58、卻水系統(tǒng)（六）冷卻水系統(tǒng)三、制冷系統(tǒng)的附屬設(shè)備l 冷卻水源：地面水（河水、湖水、海水）、地下水和自來水。l 水溫:取決于水源的溫度和當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件。冷卻水溫低，可以降低冷凝壓力，降低能耗，提高制冷量。為保證制冷系統(tǒng)冷凝壓力不超過制冷壓縮機(jī)的允許工作條件，冷卻水溫一般不宜超過 32 。l 供水方式：直流式、混合式和循環(huán)式三種。（六）冷卻水系統(tǒng)（六）冷卻水系統(tǒng)三、制冷系統(tǒng)的附屬設(shè)備l 直流式供水直流式供水n 一般用于小型制冷系統(tǒng)，或水源相當(dāng)充裕的地方，如靠近海邊或江河旁。n 一般不宜用自來水作為直流式冷卻的水源。l 混合式供水混合式供水n 部分采用水源供水，部分采用循環(huán)水，混合在一起供冷卻系統(tǒng)使用

59、。（六）冷卻水系統(tǒng)（六）冷卻水系統(tǒng)三、制冷系統(tǒng)的附屬設(shè)備l 循環(huán)式供水：循環(huán)式供水：n 冷卻水循環(huán)使用。冷卻水經(jīng)冷凝器等進(jìn)行熱交換后升溫，再在大氣中利用蒸發(fā)吸熱的原理對它進(jìn)行冷卻。n 蒸發(fā)冷卻裝置：噴水池；冷卻塔。（六）冷卻水系統(tǒng)（六）冷卻水系統(tǒng)三、制冷系統(tǒng)的附屬設(shè)備l 循環(huán)式供水循環(huán)式供水：-噴水池噴水池u 噴水池中設(shè)許多噴嘴，將水噴入空中蒸發(fā)冷卻。u 噴水池結(jié)構(gòu)很簡單，但冷卻效果欠佳，且占地面積大。u 一般1 m2水池面積可冷卻的水量為 0.31.2 t/h。u 當(dāng)空氣的濕度大時(shí)，蒸發(fā)水量較少，則冷卻效果較差。u 適用于氣候比較干燥的地區(qū)和小型制冷場合。（六）冷卻水系統(tǒng)（六）冷卻水系統(tǒng)三、

60、制冷系統(tǒng)的附屬設(shè)備l 循環(huán)式供水循環(huán)式供水：-冷卻塔冷卻塔n 多用于為工業(yè)用的大型制冷系統(tǒng)的冷卻水降溫。n 分兩類:自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)式(常用)式。n 外殼:大多采用玻璃鋼作外殼，又稱為玻璃鋼冷卻塔。n 溫差:低溫差（5左右）(蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng))和中溫差（ 10 左右）;（六）冷卻水系統(tǒng)（六）冷卻水系統(tǒng)三、制冷系統(tǒng)的附屬設(shè)備l 循環(huán)式供水循環(huán)式供水：-冷卻塔冷卻塔n 降溫：理論上可使水冷卻到空氣濕球溫度,實(shí)際上要比濕球溫度高 3.55。n 耗水量：理論水冷卻 5 的蒸發(fā)水量不到被冷卻水量的 1 。但是，實(shí)際： 410。由于霧沫夾帶和滴漏損失，冷卻塔補(bǔ)充的水量約為冷卻水量的。n 低溫差玻璃鋼冷