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1、关于食品工程原理制冷关于食品工程原理制冷第1页，此课件共38页哦第一节第一节:概述概述 一、制冷一、制冷 指从低温物体吸热并将其转移到环境介质指从低温物体吸热并将其转移到环境介质中的过程，使物体降温并保持比环境介质温度中的过程，使物体降温并保持比环境介质温度更低的低温条件。更低的低温条件。二、分类二、分类（一）按制冷温度分：（一）按制冷温度分：1 1、普通制冷：、普通制冷：150150以上以上2 2、低温制冷：、低温制冷：150150以下以下第2页，此课件共38页哦（二）按获得低温的方法不同，分为：（二）按获得低温的方法不同，分为：1 1、蒸汽压缩式制冷、蒸汽压缩式制冷2 2、吸收式制冷、吸收
2、式制冷3 3、蒸汽喷射式制冷、蒸汽喷射式制冷4 4、半导体制冷、半导体制冷5 5、化学反应式制冷、化学反应式制冷以下主要介绍以下主要介绍蒸汽压缩式制冷蒸汽压缩式制冷第3页，此课件共38页哦三、制冷在食品加工中的应用三、制冷在食品加工中的应用1 1、冷冻保藏、冷冻保藏2 2、速冻食品的生产、速冻食品的生产3 3、冷饮食品的生产、冷饮食品的生产4 4、冷冻干燥技术、冷冻干燥技术5 5、酒类低温发酵、酒类低温发酵 等等等等第4页，此课件共38页哦第二节：制冷技术的理论基本第二节：制冷技术的理论基本 一、制冷操作的实质一、制冷操作的实质 借助制冷剂把低温物体中的热量送到温度借助制冷剂把低温物体中的热量
3、送到温度较高的环境中去。必须消耗一定的外界能量。较高的环境中去。必须消耗一定的外界能量。二、蒸汽压缩制冷二、蒸汽压缩制冷 指在消耗外功的条件下，借助制冷剂，通过指在消耗外功的条件下，借助制冷剂，通过压缩、冷凝、膨胀、蒸发压缩、冷凝、膨胀、蒸发等过程的交替循环来等过程的交替循环来实现制冷目的。实现制冷目的。第5页，此课件共38页哦三、卡诺循环与逆卡诺循环三、卡诺循环与逆卡诺循环 卡诺循环，卡诺循环，即将热量转化成机械功的循环即将热量转化成机械功的循环是是正循环正循环。逆卡诺循环逆卡诺循环是一种消耗功的循环。在温熵是一种消耗功的循环。在温熵图或压焓图上，循环的各个过程都是依此按图或压焓图上，循环的
4、各个过程都是依此按逆逆时针时针方向变化的。方向变化的。逆卡诺循环逆卡诺循环是压缩制冷的物理基础，由两是压缩制冷的物理基础，由两个可逆的等温过程和两个绝热等熵过程组成，个可逆的等温过程和两个绝热等熵过程组成，是评价实际循环效率高低的标准。但工业上不是评价实际循环效率高低的标准。但工业上不能实现。能实现。第6页，此课件共38页哦理想压缩制冷循环特点理想压缩制冷循环特点四个四个基本设备：压缩机、冷凝器、膨胀阀、基本设备：压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器蒸发器1 2 绝热压缩绝热压缩 p T2 3 等温压缩等温压缩 向环境放热，向环境放热，S3 4 绝热膨胀绝热膨胀 T T1（膨胀阀膨胀阀）4 1 等温
5、膨胀等温膨胀 T T1理想化处理：理想化处理：无阻；无阻；绝热绝热;可逆；可逆；第7页，此课件共38页哦四、单级蒸气实际压缩四、单级蒸气实际压缩制冷循环制冷循环 制冷剂经压缩机制冷剂经压缩机压压缩缩后成为高压高温过热气后成为高压高温过热气体（体（1212）；）；进入冷凝器进入冷凝器被被冷却、冷凝、过冷冷却、冷凝、过冷为过冷液为过冷液体（体（2323）,向环境放热；向环境放热；然后进入节流装置如膨胀阀然后进入节流装置如膨胀阀后后降温降压降温降压为液体（为液体（3434）；）；部分液体闪蒸成蒸气，这部分液体闪蒸成蒸气，这些气液两相的混合物进入蒸些气液两相的混合物进入蒸发器，从冷物体发器，从冷物体吸
6、热蒸发吸热蒸发成成饱和蒸气（饱和蒸气（4141）后回到压缩）后回到压缩机重新被压缩。机重新被压缩。从而完成一个循环。从而完成一个循环。空气空气第8页，此课件共38页哦五、多级压缩蒸气制冷循环五、多级压缩蒸气制冷循环 （一）采用多级压缩蒸气制冷循环的原因（一）采用多级压缩蒸气制冷循环的原因 对于更低温度的要求，单级压缩将会遇对于更低温度的要求，单级压缩将会遇到很大困难。到很大困难。在冷凝温度一定的条件下，蒸发温度在冷凝温度一定的条件下，蒸发温度越低，其循环的压缩比越大，压缩比的增越低，其循环的压缩比越大，压缩比的增大会给制冷循环的运行带来一系列的问题。大会给制冷循环的运行带来一系列的问题。具体如
7、下：具体如下：第9页，此课件共38页哦1 1、循环的压缩比越大，压缩机制冷因数越小，循环的压缩比越大，压缩机制冷因数越小，压缩机的制冷量也越小压缩机的制冷量也越小；2 2、循环的压缩比越大，则会使实际压缩过程循环的压缩比越大，则会使实际压缩过程更偏离等熵压缩过程，不可逆更偏离等熵压缩过程，不可逆损失增大损失增大；3 3、循环的压缩比越大，引起循环的压缩比越大，引起压缩机排温升高、压缩机排温升高、效率降低、功耗增大效率降低、功耗增大；4 4、循环的压缩比越大，甚至会造成系统内循环的压缩比越大，甚至会造成系统内制冷制冷剂和润滑油分解剂和润滑油分解，运转条件恶化，危害压缩机，运转条件恶化，危害压缩机
8、的正常工作。的正常工作。第10页，此课件共38页哦 单级压缩单级压缩蒸气制冷循环压缩比一般不蒸气制冷循环压缩比一般不超过超过8 81010。氨氨因为绝热指数比因为绝热指数比氟利昂氟利昂要大，要大，我国规定氨的单级压缩比最大不允许超过我国规定氨的单级压缩比最大不允许超过8 8，而而氟利昂氟利昂不允许超过不允许超过1010。因此，不同冷凝。因此，不同冷凝温度下，在允许压缩比范围的最大值时，温度下，在允许压缩比范围的最大值时，常用的常用的中温制冷剂中温制冷剂一般只能获得一般只能获得-20-20-4040的低温。的低温。第11页，此课件共38页哦（二）两级压缩制冷循环的组成（二）两级压缩制冷循环的组成
9、 一次节流：一次节流：一次节流循环是将冷凝压力一次节流循环是将冷凝压力p pk k下的制冷剂液体，直接节流到蒸发压力下的制冷剂液体，直接节流到蒸发压力p p0 0，由，由于压差较大，易实现远距离和向高处供液，而于压差较大，易实现远距离和向高处供液，而且调节也很方便，故应用较广。且调节也很方便，故应用较广。两次节流：两次节流：两次节流循环则是先将两次节流循环则是先将p pk k下下的制冷剂液体节流到中间压力的制冷剂液体节流到中间压力p pm m，然后再次节，然后再次节流到流到P P0 0，实际工程应用并不多。，实际工程应用并不多。第12页，此课件共38页哦两级压缩一次节流中间不完全冷却循环两级压
10、缩一次节流中间不完全冷却循环 两级压缩一两级压缩一次节流中间不完全次节流中间不完全冷却循环由低压级冷却循环由低压级压缩机、高压级压压缩机、高压级压缩机、冷凝器、中缩机、冷凝器、中间冷却器、节流阀、间冷却器、节流阀、蒸发器和回热器组蒸发器和回热器组成。成。图4 两级压缩一次节流中间不完全冷却循环A高压级压缩机 B低压级压缩机 C冷凝器 D蒸发器E中间冷却器 F回热器第13页，此课件共38页哦第三节第三节:制冷剂与载冷剂制冷剂与载冷剂一、制冷剂（冷冻剂）一、制冷剂（冷冻剂）（一）概念：（一）概念：是在制冷系统中循环流动，是在制冷系统中循环流动，通过其状态变化来传递能量，从而实现制冷循环通过其状态变
11、化来传递能量，从而实现制冷循环的工作物质。的工作物质。（二）制冷剂的发展史（二）制冷剂的发展史第14页，此课件共38页哦乙醚1834年查尔斯泰勒（Charles Tellier)二甲基乙醚 拉乌尔皮克特（Raul Pictel）SO2 1874年 混合制冷剂 二十世纪五六十年代 卡特林德（Carl Linde)NH3 1870年 威德豪森（Windhausen）CO2 1866年 汤姆斯米杰里（Thomas Midgley）卤代烃 1929-1930年 第15页，此课件共38页哦（三）对制冷剂的要求（三）对制冷剂的要求1 1、汽化热大；、汽化热大；2 2、冷凝压力不应过高；、冷凝压力不应过高；
12、3 3、沸点适当；、沸点适当；4 4、凝固点低，临界温度高；、凝固点低，临界温度高；5 5、比体积小，黏度小，密度小。、比体积小，黏度小，密度小。6 6、安全性高；、安全性高；7 7、价廉易得。、价廉易得。第16页，此课件共38页哦（四）常用的制冷剂（四）常用的制冷剂1 1、氟利昂、氟利昂 饱和烃的卤素取代物的饱和烃的卤素取代物的总称。总称。（1 1）特点）特点优点优点：无臭、无味、不易：无臭、无味、不易燃、不易爆。燃、不易爆。缺点缺点：有些种类破坏臭：有些种类破坏臭氧层，产生温室效应；与水氧层，产生温室效应；与水和氧气混合会产生光气，对和氧气混合会产生光气，对人体有害。人体有害。第17页，此
13、课件共38页哦 1974 1974年，美国加利福尼亚大学的年，美国加利福尼亚大学的罗兰罗兰教授教授和他的博士后和他的博士后莫利纳莫利纳在在“自然自然”杂志上发表文章，杂志上发表文章，指出：指出：卤代烃卤代烃在紫外线作用下会释放出氯离子，在紫外线作用下会释放出氯离子，而氯离子会消耗地球周围热成层中的臭氧而氯离子会消耗地球周围热成层中的臭氧（Ozone,OOzone,O3 3），而使过量的太阳紫外线照射），而使过量的太阳紫外线照射到地面，给地球上的生物和人类带来一系列的到地面，给地球上的生物和人类带来一系列的危害。危害。为此，瑞典皇家科学院将为此，瑞典皇家科学院将19951995年的诺贝尔年的诺贝
14、尔化学奖化学奖授予这两位化学家。授予这两位化学家。第18页，此课件共38页哦（2 2）主要类型）主要类型 CFCCFC（CFCsCFCs）：含）：含氯氯，常用于冰箱制冷，常用于冰箱制冷，对臭氧层破坏最大；对臭氧层破坏最大；HCFCHCFC（HCFCsHCFCs）：含）：含氢和氯氢和氯，常用于空调、，常用于空调、冷库制冷，对臭氧层破坏次之；冷库制冷，对臭氧层破坏次之；HFCHFC（HFCsHFCs）：）：含氢无氯，含氢无氯，对臭氧层无破对臭氧层无破坏坏，“绿色绿色”环保。环保。第19页，此课件共38页哦附表附表1 1：氟利昂制冷剂的命名：氟利昂制冷剂的命名第20页，此课件共38页哦蒙特利尔议定书
15、蒙特利尔议定书1 1、对、对CFCsCFCs，包括，包括CFC11CFC11、CFCl2CFCl2，CFCll3CFCll3、CFCll4CFCll4、CFCll5 CFCll5 等氯氟烃物质：等氯氟烃物质：（1 1）对发达国家，规定从）对发达国家，规定从19961996年年1 1月月1 1日起完全日起完全停止生产与消费；停止生产与消费；（2 2）对发展中国家（）对发展中国家（CFCsCFCs人均消耗量小于人均消耗量小于0.3kg/0.3kg/年），最后停用的日期是年），最后停用的日期是20102010年。年。2 2、对、对HCFCsHCFCs，包括，包括HCHC22HCHC22、HCFCl4
16、2bHCFCl42b、HCFCl23HCFCl23等：等：（1 1）对发达国家，从）对发达国家，从19961996年起冻结生产量，年起冻结生产量，20042004年开始削减，至年开始削减，至20202020年完全停用；年完全停用；（2 2）对发展中国家，从）对发展中国家，从20162016年开始冻结生产年开始冻结生产量，量，20402040年完全停用。年完全停用。第21页，此课件共38页哦2 2、氨、氨（1 1）特点）特点 优点：优点：具良好的热力学性质和热物理性质，具良好的热力学性质和热物理性质，价格低廉，易于获得。价格低廉，易于获得。缺点：缺点：具刺激性气味和腐蚀性，易燃、易爆，具刺激性气
17、味和腐蚀性，易燃、易爆，对人体有毒性。对人体有毒性。（2 2）应用领域示例）应用领域示例 乳制品企业鲜乳冷却、汽水低温混合、食品工乳制品企业鲜乳冷却、汽水低温混合、食品工业冷库等。业冷库等。第22页，此课件共38页哦二、载冷剂（冷媒）二、载冷剂（冷媒）（一）概念：（一）概念：是用于将制冷系统产生的热量是用于将制冷系统产生的热量传递给被冷却物体的中间介质。用于传递给被冷却物体的中间介质。用于“间接制冷间接制冷”直接制冷：直接制冷：利用制冷剂的蒸发直接吸收被冷利用制冷剂的蒸发直接吸收被冷却物体的热量，使其冷却到所需温度。却物体的热量，使其冷却到所需温度。间接制冷：间接制冷：当蒸发器距冷冻机较远时，
18、利用当蒸发器距冷冻机较远时，利用载冷剂载冷剂将将制冷剂制冷剂在制冷系统产生的冷量传递给被在制冷系统产生的冷量传递给被冷却物体。冷却物体。第23页，此课件共38页哦（二）主要类型（二）主要类型1 1、水水：用于蒸发温度为：用于蒸发温度为00以上的制冷装以上的制冷装置。置。2 2、盐水盐水：常用：常用氯化钠氯化钠水溶液和水溶液和氯化钙氯化钙水溶水溶液。其中液。其中氯化钠氯化钠水溶液因无毒，在食品行业应用水溶液因无毒，在食品行业应用广泛。广泛。3 3、有机物载冷剂：有机物载冷剂：常用常用乙醇、乙二醇乙醇、乙二醇和和丙丙二醇二醇水溶液，性能良好，但价格相对较高。水溶液，性能良好，但价格相对较高。丙丙二
19、醇二醇水溶液无毒，常用于啤酒发酵罐的制冷。水溶液无毒，常用于啤酒发酵罐的制冷。第24页，此课件共38页哦啤酒发酵罐啤酒发酵罐第25页，此课件共38页哦 基本组成：基本组成：压缩机、冷凝器、膨胀阀和压缩机、冷凝器、膨胀阀和冷却器冷却器，另有：，另有：油分离器、贮液器等。油分离器、贮液器等。第四节第四节:蒸汽压缩制冷设备和系统蒸汽压缩制冷设备和系统第26页，此课件共38页哦一、压缩机一、压缩机（一）作用：（一）作用：将制冷剂压缩为高温高压过将制冷剂压缩为高温高压过热蒸汽。热蒸汽。（二）类型：（二）类型：主要有主要有活塞式、离心式活塞式、离心式和和旋转旋转式式压缩机，其中压缩机，其中活塞活塞式压缩机
20、使用较广。式压缩机使用较广。（三）活塞式压缩机（三）活塞式压缩机 1 1、原理：、原理：类似于类似于活塞活塞泵，依靠活塞往复运泵，依靠活塞往复运动，完成吸气、压缩、排气，可采用多缸压缩。动，完成吸气、压缩、排气，可采用多缸压缩。其工作过程见附件其工作过程见附件 2 2、构造：、构造：见附图见附图1 1第27页，此课件共38页哦附图：往复式压缩机附图：往复式压缩机第28页，此课件共38页哦3 3、压缩机型号的意义：如、压缩机型号的意义：如4FV104FV10表示四缸、表示四缸、氟利氟利昂昂制冷剂、制冷剂、V V型、汽缸直径为型、汽缸直径为1010厘米的压缩机。厘米的压缩机。第29页，此课件共38
21、页哦（三）离心式压缩机：（三）离心式压缩机：原理与离心鼓风机相原理与离心鼓风机相同，低压大流量，一般采用多级压缩。同，低压大流量，一般采用多级压缩。（四）旋转制冷式压缩机：（四）旋转制冷式压缩机：中压小流量，常中压小流量，常用于小型制冷机，螺杆式、转子式居多，如冰箱中用于小型制冷机，螺杆式、转子式居多，如冰箱中的转子压缩机。的转子压缩机。第30页，此课件共38页哦二、冷凝器二、冷凝器（一）作用：（一）作用：在冷凝器中，制冷剂放热冷在冷凝器中，制冷剂放热冷却冷凝为液体却冷凝为液体 ，并将热量经间壁交换给空气，并将热量经间壁交换给空气或水等冷流体。或水等冷流体。（二）类型：（二）类型：分为水冷式、
22、空冷式、蒸发分为水冷式、空冷式、蒸发式三类。式三类。1 1、水冷式：、水冷式：常用卧式或立式壳管式冷凝常用卧式或立式壳管式冷凝器。其原理图见附件器。其原理图见附件第31页，此课件共38页哦2 2、空冷式：、空冷式：一般是蛇管式，制冷剂蒸汽在管内一般是蛇管式，制冷剂蒸汽在管内冷凝，空气在风机作用下横向流过管外。主要用冷凝，空气在风机作用下横向流过管外。主要用于中小型于中小型氟利昂制冷机。氟利昂制冷机。3 3、蒸发式：、蒸发式：一般是蛇管式一般是蛇管式冷凝器是一种换热器。冷凝器是一种换热器。第32页，此课件共38页哦三、膨胀阀三、膨胀阀（一）作用：（一）作用：又名节流阀，可以使制冷剂降又名节流阀，
23、可以使制冷剂降压和控制其流量。压和控制其流量。（二）原理：（二）原理：高压液态制冷剂被迫通过节流高压液态制冷剂被迫通过节流小孔，冷凝压力骤降至蒸发压力，液体制冷剂沸小孔，冷凝压力骤降至蒸发压力，液体制冷剂沸腾吸热气化进入湿气状态，同时温度降低。腾吸热气化进入湿气状态，同时温度降低。（三）类型：（三）类型：分为分为人工调节阀人工调节阀和和自动膨胀自动膨胀阀。阀。生产中常用生产中常用自动膨胀阀。自动膨胀阀。第33页，此课件共38页哦四、蒸发器四、蒸发器（一）作用：（一）作用：使低温低压的制冷剂沸腾，使低温低压的制冷剂沸腾，以吸以吸收被冷却物体的热量，收被冷却物体的热量，进行制冷。进行制冷。（二）类
24、型：（二）类型：分为分为直接冷却式直接冷却式和和间接冷却式。间接冷却式。1 1、直接冷却式蒸发器：、直接冷却式蒸发器：主要有盘管式、翅片主要有盘管式、翅片管式和板式蒸发器。管式和板式蒸发器。2 2、间接冷却式蒸发器：、间接冷却式蒸发器：主要有立管式和卧主要有立管式和卧式壳管式蒸发器。（见附件）式壳管式蒸发器。（见附件）冷凝器也是一种换热器。冷凝器也是一种换热器。第34页，此课件共38页哦第五节：食品冷冻第五节：食品冷冻一、食品冷冻基本理论一、食品冷冻基本理论 略略二、食品冷冻设备二、食品冷冻设备 1 1、非直接接触式、非直接接触式 2 2、直接接触式、直接接触式第35页，此课件共38页哦附图附图1 1：单体速冻机结构图：单体速冻机结构图第36页，此课件共38页哦附图附图2 2：SSDSSD系列系列LN2LN2LCO2LCO2速冻装置速冻装置第37页，此课件共38页哦感谢大家观看第38页，此课件共38页哦