《制药设备与工艺设计》第五章 冷冻与结晶设备解读

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冷冻设备

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冷冻设备包括冷源制作(制冷)、物料的冻结、冷却三个组成 部分。制冷机的有活塞式,螺杆式、离心式制冷压缩机组、吸收 式制冷机组、蒸汽喷射式制冷机组以及液态氮、液态二氧化碳、 盐液等冷剂;现在活塞压缩式制冷机组是国均外主要的冷源制作 装置。物料进行冻结的方式有风冷式、浸渍式和冷剂通过金属管、 壁和物料接触传热降温的装置。 冷冻设备在农产品、食品的加工和贮藏方面的应用如下: (l)食品的冻结、冻藏和冻结运输。主要是畜产品、水产 品的冻结和冻藏。还有速冻蔬菜、速冻面食品、冰、雪糕等产品 的冻结和冻藏。 (2)农产品、食品的冷却、冷藏、气调贮藏和冷却运输。 主要是果品、蔬菜、蛋及油脂、冷饮等产品的冷却和冷藏。 (3)食品加工。如冻结干燥、冻结浓缩和物料的冷却等。 (4)食品加工厂的空气调节。 冷冻设备的内容很多,本章仅扼要地叙述活塞式压缩制冷机、 冷库制冷系统的分类、工作原理、结构和选择,还有速冻和气调 设备。

3.淋水式冷凝器。如图11-6所示。由贮氨器、冷却排营和配水箱等组成。工作 时冷却水由顶部进入配水箱,经配水槽流到蛇形管的顶面,然后顺着每层排营的 外表面成膜层流下,部分水蒸发,其余落入水池中,通过冷却后再循环使用。氨 气自排管底部进入管内.沿管上升时遇冷而冷凝,流入贮氨器中。这种冷凝器的 优点是结构简单,工作安全。对水质要求不严,容易清洗。缺点是金属消耗量大, 占地面积较大。
二、冷 凝 器
• 冷凝器是制冷系统中的一种热交换器,使制冷剂过热蒸汽受冷却凝结为液体。冷 凝器的种类很多,大中型制冷设备常用的有卧式壳管式、立式壳管式、淋水式。蒸发 式和空气冷却式冷凝器。
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1.卧式壳管式冷凝器、卧式冷凝器的结构和组成,如图 ll-4所示。钢制圆柱壳 体的两端焊有端盖,在壳内装有一组横卧的直管管簇。 冷 凝 器 中 冷 却 水 的 流 速 一 般 为 0.8 - 1.2m/s 时 传 热 系 数 K = 2.5l ~ 3.34MJ/ (m2· h·℃),单位面积热负荷qF-12.54~14.63MJ/(m2.h)。 这种冷凝器的优点是结构紧凑、占空间高度小、传热系数高。缺点是清除水垢困难。
单级压缩式制冷循环
• 一、单级压缩制冷系统
– 1、主要设备:压缩机,冷凝器,膨胀阀,蒸发器。 – 2、附助设备:油分离器,空气分离,器贮氨器,汽液分离器。

(三)工作原理、结构和特点 图11-2所示为立式、单作用、直流式氨压缩机工作原理 图,它主要由汽缸体、汽缸、活塞、连杆、曲轴、曲轴箱、进排气阀们、假盖等组成。 • 图 11-3 所示为高速多缸制冷压缩机结构。汽缸的配置有 V 、 W 和 S 型;曲轴转速为 700~2000r/min。功率为10~ 150kw。吸气孔道在汽缸套凸缘上。工作时汽间借助于阀 片前后的压力差自动开启和关闭,达到吸气和排气的目的。 汽缸套的外测装有负 荷控制装置,它能使压 缩机在启动时,关闭吸 气阀,空负荷运转,然 后顶开吸气阀,压缩机 进入正常工作状态;当 负荷变化时,能和油分 配问或电磁间配套使用, 达到分段加载或卸载, 调节制冷量的目的。另 外这种压缩机上还有润 滑、冷却和传动系统。 活塞式(往复式)制 冷压缩机的特点是结构 较简单、制造容易、适 应性强、操作稳定、维 护方便,故广泛应用。
第一节 活塞式压缩制冷设备的主要Hale Waihona Puke Baidu置
• 一、制冷压缩机 (-)分类 • 1.按活塞的运动方式 • (1)往复式压缩机其活塞在汽缸里作往复的直线运动,在食品加工厂和冷库制冷方 面多采用这种压缩机。 • (2)回转式压缩机其活塞在汽缸内作旋转运动,电冰箱采用此种压缩机。 • 2.按一台压缩机中蒸汽被压缩的次数 分为单级和双级。 • 3.按蒸汽在汽缸内的流向 分为顺流式与逆流式。 • 4.按汽缸中心线位置 分为立式、V式、W(角度)式和S式等。 • 5.按压缩机组的封闭程度 • (l)开启式 压缩机的功率输入轴伸出曲轴箱外,电机通过联轴器或皮带轮与压缩 机轴输入端相联接,在曲轴伸出端装有油封。 • (2)半封闭式 压缩机与电机外壳为一体,构成一个密封机壳,不需要装油封。 • (3)全封闭式 压缩机与电机封密在一个容器内,形成一个整体,从机外表看,只 有压缩机吸排气管和电机导线。 • 6.按压缩机的冷量 • (1)小型 其制冷量小于 209MJ/h; • (2)中型 其制冷量为 209~1672MJ/h; • (3)大型其制冷量在 1672MJ/h以上。 • 7.按压缩方式 分为单作用和双作用。

2. 蒸发式冷 凝器蒸发式冷 凝器 如图 11 一 5 所示。由换 热管组、供水喷淋装置和风机 等组成。制冷剂蒸汽从管组上 部的过气集管。分配给每根蛇 形管后与冷却水进行热交换, 冷凝后经出波集管导至贮液器 中。冷却水喷淋在管外壁上, 一部分冷却水受热蒸发变成水 蒸汽,在风机作用下,被空气 带走,另一部分冷却水,沿管 外壁成膜层向下流,落入水池 中,利用水泵送到喷水器,如 此循环流动。水池中的水量需 要补充,所需水量,由水量调 节阀控制。 • 这种冷凝器的特点是因部分 冷却水蒸发,吸收大量汽化潜 热,故消耗水量很少,仅为壳 管式冷凝器的 1/25 ~ 1/50, 但 设备与作业的费用、较大。管 排间水垢难清除,水需要软化 处理。
三、膨胀阀
• (-)手动膨胀阀 手动膨胀间的构造如图 11 - 7 所示,阀蕊有针形和 V 形缺口等型式。 手轮转动时,可改变阀门开启度。开启度按 蒸发器热负荷的变化来调节,通常为手轮的1 /8~1/4周,不能超过1周,否则开启度过大, 失去膨胀作用。 • 这种膨胀阀,结构简单,但不能随热负 荷的变化而自动调节。在氟利昂制冷装置中 已使用热力膨胀阀进行自动调节。 • (二)热力膨胀阀 它是利用蒸发器出 口处蒸汽的过热度来调节制冷剂的。如图118所示,由感应元件(感温包)、膜片、阀体、 阀座等组成。在制冷机组正常运转条件下, 感应元件灌注剂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。故热力膨胀阔能自动调节间的开启 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。
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