食品工程原理制冷ppt课件
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三、卡诺循环与逆卡诺循环
卡诺循环，即将热量转化成机械功的循环是正循环。 逆卡诺循环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逆时针方向变化的。 逆卡诺循环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，是评价实际循环效率高低的标准。但工业上不能实现。
以下主要介绍蒸汽压缩式制冷
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三、制冷在食品加工中的应用
• 1、冷冻保藏 • 2、速冻食品的生产 • 3、冷饮食品的生产 • 4、冷冻干燥技术 • 5、酒类低温发酵 • 等等
4
第二节：制冷技术的理论基本
• 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 • 指在消耗外功的条件下，借助制冷剂， 通过压缩、冷凝、膨胀、蒸发等过程的交 替循环来实现制冷目的。
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（二）两级压缩制冷循环的组成
• 一次节流：一次节流循环是将冷凝压力 pk下的制冷剂液体，直接节流到蒸发压力 p0，由于压差较大，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。
• 两次节流：两次节流循环则是先将pk下 的制冷剂液体节流到中间压力pm，然后再 次节流到P0，实际工程应用并不多。
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理想压缩制冷循环特点
理想化处理：①无阻；②绝热; ③可逆； 四个基本设备：压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器
1 2 绝热压缩 p T
2 3 等温压缩 向环境放热，S
3 4 绝热膨胀 T <T1 （膨胀阀）
4 1 等温膨胀 T
T1
7
四、单级蒸气实际压缩 制冷循环
3 膨胀阀
4
等焓 等熵
空气
冷凝器
水 2
• 2、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，不可逆损失增大；
• 3、循环的压缩比越大，引起压缩机排温升 高、效率降低、功耗增大；
• 4、循环的压缩比越大，甚至会造成系统内 制冷剂和润滑油分解，运转条件恶化，危害 压缩机的正常工作。
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• 单级压缩蒸气制冷循环压缩比一般不 超过8～10。氨因为绝热指数比氟利昂 要大，我国规定氨的单级压缩比最大 不允许超过8，而氟利昂不允许超过10。 因此，不同冷凝温度下，在允许压缩 比范围的最大值时，常用的中温制冷 剂一般只能获得-20～-40℃的低温。
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附表1：氟利昂制冷剂的命名
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《蒙特利尔议定书》
• 1、对CFCs，包括CFC11、CFCl2，CFCll3、 CFCll4、CFCll5 等氯氟烃物质：
• （1）对发达国家，规定从1996年1月1日起 完全停止生产与消费；
• （2）对发展中国家（CFCs人均消耗量小于 0.3kg/年），最后停用的日期是2010年。
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（四）常用的制冷剂
• 1、氟利昂
• 饱和烃的卤素取代物的 总称。
• （1）特点
• 优点：无臭、无味、不 易燃、不易爆。
• 缺点：有些种类破坏臭
氧层，产生温室效应；
与水和氧气混合会产生
光气，对人体有害。
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• 1974年，美国加利福尼亚大学的罗兰教授 和他的博士后莫利纳在“自然”杂志上发 表文章，指出：卤代烃在紫外线作用下会 释放出氯离子，而氯离子会消耗地球周围 热成层中的臭氧（Ozone, O3），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危害。
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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
•
对于更低温度的要求，单级压缩
将会遇到很大困难。
•
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
比的增大会给制冷循环的运行带来一系
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列的问题。具体如下：
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• 1、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
等压、等温
1 蒸发器 冷
媒
• ①制冷剂经压缩机压缩 后成为高压高温过热气 体（1→2）；②进入冷 凝器被冷却、冷凝、过 冷为过冷液体（2→3）, 向环境放热；③然后进 入节流装置如膨胀阀后 降温降压为液体 （3→4）；④部分液体 闪蒸成蒸气，这些气液 两相的混合物进入蒸发 器，从冷物体吸热蒸发 成饱和蒸气（4→1）后 回到压缩机重新被压缩。
第七章:制冷
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第一节:概述
• 一、制冷 • 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 温度更低的低温条件。
二、分类
（一）按制冷温度分： 1、普通制冷：－150℃以上 2、低温制冷：－150℃以下
2
（二）按获得低温的方法不同，分为：
• 1、蒸汽压缩式制冷 • 2、吸收式制冷 • 3、蒸汽喷射式制冷 • 4、半导体制冷 • 5、化学反应式制冷
CO2
1866年
汤姆斯·米杰里 （Thomas Midgley） 卤代烃
1929-1930年
卡特·林德 （Carl Linde)
NH3 1870年
拉乌尔·皮克特 （Raul Pictel）
SO2 1874年
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• （三）对制冷剂的要求
• 1、汽化热大； • 2、冷凝压力不应过高； • 3、沸点适当； • 4、凝固点低，临界温度高； • 5、比体积小，黏度小，密度小。 • 6、安全性高； • 7、价廉易得。
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两级压缩一次节流中间不完全冷却循环
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
• 两级压缩一 次节流中间不 完全冷却循环 由低压级压缩 机、高压级压 缩机、冷凝器、 中间冷却器、 节流阀、蒸发 器和回热器组 成。
• 为此，瑞典皇家科学院将1995年的诺贝尔 化学奖授予这两位化学家。
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• （2）主要类型 • ① CFC（CFCs）：含氯，常用于冰箱制冷，
对臭氧层破坏最大； • ② HCFC（HCFCs）：含氢和氯，常用于空
调、冷库制冷，对臭氧层破坏次之； • ③ HFC（HFCs）：含氢无氯，对臭氧层无
破坏，“绿色”环保。
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第三节:制冷剂与载冷剂
• 一、制冷剂（冷冻剂） • （一）概念：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 制冷循环的工作物质。 • （二）制冷剂的发展史
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乙醚 1834年
混合制冷剂 二十世纪
五六十年代
查尔斯·泰勒 （Charles
Tellier) 二甲基乙醚
威德豪森 （Windhausen）
三、卡诺循环与逆卡诺循环
卡诺循环，即将热量转化成机械功的循环是正循环。 逆卡诺循环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逆时针方向变化的。 逆卡诺循环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，是评价实际循环效率高低的标准。但工业上不能实现。
以下主要介绍蒸汽压缩式制冷
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三、制冷在食品加工中的应用
• 1、冷冻保藏 • 2、速冻食品的生产 • 3、冷饮食品的生产 • 4、冷冻干燥技术 • 5、酒类低温发酵 • 等等
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第二节：制冷技术的理论基本
• 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 • 指在消耗外功的条件下，借助制冷剂， 通过压缩、冷凝、膨胀、蒸发等过程的交 替循环来实现制冷目的。
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（二）两级压缩制冷循环的组成
• 一次节流：一次节流循环是将冷凝压力 pk下的制冷剂液体，直接节流到蒸发压力 p0，由于压差较大，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。
• 两次节流：两次节流循环则是先将pk下 的制冷剂液体节流到中间压力pm，然后再 次节流到P0，实际工程应用并不多。
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理想压缩制冷循环特点
理想化处理：①无阻；②绝热; ③可逆； 四个基本设备：压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器
1 2 绝热压缩 p T
2 3 等温压缩 向环境放热，S
3 4 绝热膨胀 T <T1 （膨胀阀）
4 1 等温膨胀 T
T1
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四、单级蒸气实际压缩 制冷循环
3 膨胀阀
4
等焓 等熵
空气
冷凝器
水 2
• 2、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，不可逆损失增大；
• 3、循环的压缩比越大，引起压缩机排温升 高、效率降低、功耗增大；
• 4、循环的压缩比越大，甚至会造成系统内 制冷剂和润滑油分解，运转条件恶化，危害 压缩机的正常工作。
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• 单级压缩蒸气制冷循环压缩比一般不 超过8～10。氨因为绝热指数比氟利昂 要大，我国规定氨的单级压缩比最大 不允许超过8，而氟利昂不允许超过10。 因此，不同冷凝温度下，在允许压缩 比范围的最大值时，常用的中温制冷 剂一般只能获得-20～-40℃的低温。
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附表1：氟利昂制冷剂的命名
20
《蒙特利尔议定书》
• 1、对CFCs，包括CFC11、CFCl2，CFCll3、 CFCll4、CFCll5 等氯氟烃物质：
• （1）对发达国家，规定从1996年1月1日起 完全停止生产与消费；
• （2）对发展中国家（CFCs人均消耗量小于 0.3kg/年），最后停用的日期是2010年。
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（四）常用的制冷剂
• 1、氟利昂
• 饱和烃的卤素取代物的 总称。
• （1）特点
• 优点：无臭、无味、不 易燃、不易爆。
• 缺点：有些种类破坏臭
氧层，产生温室效应；
与水和氧气混合会产生
光气，对人体有害。
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• 1974年，美国加利福尼亚大学的罗兰教授 和他的博士后莫利纳在“自然”杂志上发 表文章，指出：卤代烃在紫外线作用下会 释放出氯离子，而氯离子会消耗地球周围 热成层中的臭氧（Ozone, O3），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危害。
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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
•
对于更低温度的要求，单级压缩
将会遇到很大困难。
•
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
比的增大会给制冷循环的运行带来一系
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列的问题。具体如下：
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• 1、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
等压、等温
1 蒸发器 冷
媒
• ①制冷剂经压缩机压缩 后成为高压高温过热气 体（1→2）；②进入冷 凝器被冷却、冷凝、过 冷为过冷液体（2→3）, 向环境放热；③然后进 入节流装置如膨胀阀后 降温降压为液体 （3→4）；④部分液体 闪蒸成蒸气，这些气液 两相的混合物进入蒸发 器，从冷物体吸热蒸发 成饱和蒸气（4→1）后 回到压缩机重新被压缩。
第七章:制冷
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第一节:概述
• 一、制冷 • 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 温度更低的低温条件。
二、分类
（一）按制冷温度分： 1、普通制冷：－150℃以上 2、低温制冷：－150℃以下
2
（二）按获得低温的方法不同，分为：
• 1、蒸汽压缩式制冷 • 2、吸收式制冷 • 3、蒸汽喷射式制冷 • 4、半导体制冷 • 5、化学反应式制冷
CO2
1866年
汤姆斯·米杰里 （Thomas Midgley） 卤代烃
1929-1930年
卡特·林德 （Carl Linde)
NH3 1870年
拉乌尔·皮克特 （Raul Pictel）
SO2 1874年
15
• （三）对制冷剂的要求
• 1、汽化热大； • 2、冷凝压力不应过高； • 3、沸点适当； • 4、凝固点低，临界温度高； • 5、比体积小，黏度小，密度小。 • 6、安全性高； • 7、价廉易得。
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两级压缩一次节流中间不完全冷却循环
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
• 两级压缩一 次节流中间不 完全冷却循环 由低压级压缩 机、高压级压 缩机、冷凝器、 中间冷却器、 节流阀、蒸发 器和回热器组 成。
• 为此，瑞典皇家科学院将1995年的诺贝尔 化学奖授予这两位化学家。
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• （2）主要类型 • ① CFC（CFCs）：含氯，常用于冰箱制冷，
对臭氧层破坏最大； • ② HCFC（HCFCs）：含氢和氯，常用于空
调、冷库制冷，对臭氧层破坏次之； • ③ HFC（HFCs）：含氢无氯，对臭氧层无
破坏，“绿色”环保。
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第三节:制冷剂与载冷剂
• 一、制冷剂（冷冻剂） • （一）概念：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 制冷循环的工作物质。 • （二）制冷剂的发展史
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乙醚 1834年
混合制冷剂 二十世纪
五六十年代
查尔斯·泰勒 （Charles
Tellier) 二甲基乙醚
威德豪森 （Windhausen）