Заморозка: процесс использования источника низкой температуры, создаваемого холодильной установкой, для охлаждения продукта от нормальной температуры с последующим его замораживанием.
Холодильная техника: Процесс получения источника низкой температуры за счет изменения физического состояния хладагента и достижения им эффекта охлаждения.
Виды холодильного оборудования: производство холода (холодильное оборудование), замораживание материалов, охлаждение.
Методы охлаждения: поршневой, винтовой, центробежный компрессорный, абсорбционный, пароструйный и с использованием жидкого азота.
Метод заморозки: воздушное охлаждение, погружение и передача хладагента через металлические трубки, стенки и контактирующий с материалом теплообменный охлаждающий элемент.
приложение:
1. Транспортировка замороженных, охлажденных и замороженных продуктов питания.
2. Охлаждение, замораживание, хранение в кондиционированных помещениях и транспортировка сельскохозяйственной продукции и продуктов питания в охлажденном состоянии.
3. Переработка пищевых продуктов, например, сублимационная сушка, замораживающее концентрирование и охлаждение материалов.
4. Системы кондиционирования воздуха на предприятиях пищевой промышленности.
Принцип холодильного цикла
Основные устройства: холодильный компрессор, конденсатор, расширительный клапан, испаритель.
Принцип работы холодильного цикла: Хладагент поглощает тепло и достигает точки кипения в жидком состоянии при низкой температуре и низком давлении, а затем испаряется, превращаясь в пар при низкой температуре и низком давлении. Испарившийся хладагент под действием компрессора превращается в газ при высокой температуре и высоком давлении, который конденсируется в жидкость под высоким давлением. После расширительного клапана он снова превращается в жидкость при низком давлении и низкой температуре, поглощает тепло и испаряется, образуя холодильный цикл холодильника.
Основные понятия и принципы
Холодопроизводительность: При определенных условиях эксплуатации (то есть при определенной температуре испарения хладагента, температуре конденсации, температуре переохлаждения) — количество тепла, которое хладагент отводит от замерзшего объекта за единицу времени. Также известна как холодопроизводительность хладагента. При одинаковых условиях холодопроизводительность одного и того же хладагента зависит от размера, скорости и эффективности компрессора.
Прямое охлаждение: В холодильном цикле, если хладагент поглощает тепло, испаритель напрямую обменивается теплом с охлаждаемым объектом или окружающей средой. Обычно используется в холодильном оборудовании, требующем промышленного охлаждения, таком как морозильные камеры для мороженого, небольшие холодильные камеры и бытовые холодильники.
Хладагент: Рабочее вещество, непрерывно циркулирующее в холодильной установке для обеспечения охлаждения. В парокомпрессионной холодильной установке теплопередача осуществляется за счет изменения состояния хладагента. Хладагент является незаменимым материалом для осуществления искусственного охлаждения.
Наиболее часто используемые хладагенты
Наиболее часто используемые хладагенты: воздух, вода, рассол и органический водный раствор.
Критерии выбора: низкая температура замерзания, большая удельная теплоемкость, отсутствие коррозии металла, химическая стабильность, низкая цена и доступность.
Несмотря на то, что воздух как хладагент обладает многими преимуществами, в процессах охлаждения или заморозки пищевых продуктов он используется только в непосредственном контакте с продуктами питания из-за его малой удельной теплоемкости и слабого эффекта конвективной теплопередачи в газообразном состоянии.
Вода обладает высокой удельной теплоемкостью, но имеет высокую температуру замерзания, поэтому ее можно использовать в качестве хладагента только для обеспечения холодопроизводительности выше 0 °C. Если необходимо обеспечить холодопроизводительность ниже 0 °C, в качестве хладагента используется рассол или органический раствор.
Водные растворы хлорида натрия, хлорида кальция и хлорида магния обычно называют замороженным рассолом. Наиболее широко используемый замороженный рассол в пищевой промышленности — это водный раствор хлорида натрия. Среди органических хладагентов наиболее распространены два водных раствора этиленгликоля и пропиленгликоля.
Основной механизм поршневого компрессионного холодильного оборудования.
Функция: Он используется для сжатия хладагента с целью совершения работы и получения энергии, а затем конденсации и расширения для образования источника холода, способного поглощать тепло.
Метод представления модели: количество баллонов, тип используемого хладагента, тип компоновки баллонов и диаметр баллона.
Состав: блок цилиндров, цилиндр, поршень, шатун, коленчатый вал, картер, впускные и выпускные клапаны, фальшкрышка и т. д.
Принцип работы: Когда поршень движется вверх, всасывающий клапан открывается, и пары хладагента поступают в цилиндр через всасывающий клапан в верхней части поршня. Когда поршень движется вверх, всасывающий клапан закрывается, поршень продолжает движение вверх, и хладагент в цилиндре сжимается. Когда давление воздуха достигает определенного уровня, открывается выпускной клапан защитной крышки, и пары хладагента выходят из цилиндра и поступают в трубопровод высокого давления.
Особенности: Простая конструкция, легкость изготовления, высокая адаптивность, стабильная работа и удобное техническое обслуживание.
конденсатор
Функция: теплообменник, который конденсирует перегретый пар хладагента в жидкость путем охлаждения.
Типы: горизонтальный кожухотрубный, вертикальный кожухотрубный, водяного распыления, испарительный, воздушного охлаждения.
Принцип работы: Перегретый пар хладагента поступает в конденсатор с верхней части корпуса и контактирует с холодной поверхностью трубки, конденсируясь на ней в жидкую пленку. Под действием силы тяжести конденсат стекает по стенке трубки и отделяется от нее.
Испаритель с распылением воды состоит из резервуара для жидкости, охлаждающей трубы и бака для распределения воды.
Принцип работы: Охлаждающая вода поступает в водораспределительный бак сверху и протекает по внешней поверхности гибких труб через этот бак. Часть воды испаряется, а остальная стекает в резервуар с водой. Нижняя часть скрытого подрядного трубопровода входит в трубу, и, поднимаясь вдоль трубы, охлаждается и конденсируется, после чего стекает в резервуар с жидкостью.
Расширительный клапан
Функция: снижение давления хладагента и регулирование его потока. Когда жидкий хладагент под высоким давлением проходит через расширительный клапан, давление конденсации резко падает до давления испарения, при этом жидкий хладагент закипает, поглощает тепло и его температура понижается.
Терморегулирующий клапан: он использует степень перегрева пара на выходе из испарителя для регулирования количества хладагента. В нормальных условиях работы холодильной установки давление подачи хладагента равно сумме давления газа под диафрагмой и давления пружины и находится в состоянии равновесия. Недостаточная подача хладагента приводит к возврату пара на выходе из испарителя, степени перегрева увеличивается, температура датчика температуры повышается, диафрагма опускается, и открытие выходного отверстия увеличивается до тех пор, пока количество подаваемой жидкости не сравняется с количеством испаряемой жидкости, после чего температура датчика температуры повышается и стабилизируется. Таким образом, терморегулирующий клапан может автоматически регулировать степень открытия клапана, а объем подаваемой жидкости может автоматически увеличиваться или уменьшаться в зависимости от нагрузки, что обеспечивает полное использование площади нагрева испарителя.
Испаритель
Функция: Хладагент поглощает тепло охлаждающей среды.
Классификация: В зависимости от природы охлаждающей среды, она делится на три категории.
1. Испаритель для охлаждения жидкого хладагента: например, водоохладитель, охладитель рассола и т. д. Хладагент поглощает тепло вне трубки, а жидкий хладагент циркулирует в трубке с помощью жидкостного насоса. В зависимости от конструкции он подразделяется на горизонтальный, вертикальный, спиральный и змеевидный типы.
2. Испаритель для охлаждения воздуха: хладагент испаряется в трубе, воздух выходит наружу, и поток воздуха представляет собой естественную конвекцию.
3. Контактный испаритель для охлаждения замороженного материала: хладагент испаряется с одной стороны теплопередающей перегородки, а другая сторона перегородки находится в непосредственном контакте с охлаждаемым или замороженным материалом.
Особенности: хорошая теплопередача, простая конструкция, компактные размеры и меньшая коррозионная стойкость оборудования благодаря герметичной системе циркуляции хладагента.
Недостаток: При остановке насоса для подачи рассола из-за неисправности может произойти замерзание, что приведет к разрыву трубного блока.
охлаждающая трубка
Вертикальная охлаждающая труба
Преимущества: После испарения хладагента его легко вывести, и эффект теплопередачи хороший, но при высоком расположении выхлопной трубы температура испарения нижнего хладагента высока из-за статического давления жидкого столба.
Однорядные трубы с гибкими стенками:
Преимущества: Количество заполняемого хладагента невелико, около 50% объема выхлопной трубы, но хладагент не будет быстро выходить из трубы после испарения, что снижает эффективность теплопередачи.
Искривлённая трубка:
Преимущества: большая площадь рассеивания тепла.
Вспомогательные устройства для поршневых компрессорных холодильных установок
маслоотделитель
Функция: Используется для отделения смазочного масла, содержащегося в сжатой жидкости и газе, чтобы предотвратить попадание смазочного масла в конденсатор и ухудшение условий теплопередачи.
Принцип работы: за счет изменения соотношения масляных капель и паров хладагента, расход уменьшается путем увеличения диаметра трубы, и изменяется направление потока хладагента; или за счет центробежной силы, масляные капли оседают до температуры пара. Для смазочного масла в парообразном состоянии температура пара снижается путем промывки или охлаждения, так что оно конденсируется в масляные капли и отделяется. Фильтрующий маслоотделитель охлаждается фреоном.
Функция маслосборника: собирает смесь хладагента и масла, отделенную от маслоотделителя, конденсатора и других устройств холодильной системы, затем отделяет масло от смеси хладагента под низким давлением и отводит их по отдельности. Это обеспечивает безопасность отвода масла и снижает потери хладагента.
Функция жидкостного ресивера заключается в хранении и регулировании количества жидкого хладагента, подаваемого в каждую часть холодильной системы, для обеспечения безопасной работы оборудования с жидкостным резервом. Жидкостные аккумуляторы делятся на резервуары высокого давления, низкого давления, дренажные резервуары и резервуары для циркуляционного хранения жидкости.
Функция газожидкостного сепаратора: отделение хладагента от испарителя для предотвращения попадания жидкого хладагента в компрессор и его детонации в цилиндре; отделение неэффективного пара в низкотемпературном жидком аммиаке после дросселирования для улучшения теплопередачи в испарителе.
Роль воздухоотделителя: отделение и удаление неконденсируемых газов из системы для обеспечения нормальной работы холодильной системы.
Роль промежуточного охладителя: устанавливается в двухступенчатой (или многоступенчатой) компрессорной холодильной системе для охлаждения перегретого газа, выходящего из компрессора низкого давления, с целью обеспечения промежуточного охлаждения и нормальной работы компрессора высокого давления; примесь смазочного масла и охлаждающего хладагента обеспечивает хладагенту эффект большего переохлаждения.
Холодильное хранилище
Классификация:
Крупномасштабные холодильные склады (более 5000 т); средние холодильные склады (1500–5000 т); малые холодильные склады (менее 1500 т).
В соответствии с требованиями к использованию:
Высокотемпературное хранение в холодильнике: в основном для охлаждения фруктов, овощей, свежих яиц и других продуктов, обычно температура хранения составляет 4–2 ℃;
Низкотемпературное хранение в холодильнике: в основном замораживание мяса, морепродуктов и т. д., обычно температура хранения составляет от -18 до -30 ℃;
Кондиционируемый склад: для хранения риса, лапши, лекарственных препаратов, вина и т.д. при нормальных температурных условиях, как правило, температура на складе составляет 10–15 ℃.
Оборудование для быстрой заморозки: подходит для заморозки мелко упакованного или неупакованного сырья, такого как блоки, ломтики и гранулы, для производства различных быстрозамороженных продуктов, таких как мясо, морепродукты, овощи и пельмени. Температура заморозки: -30 ~ 40 ℃.
Быстрозаморозильная камера коробчатого типа: Внутри коробки, обернутой теплоизоляционным материалом, расположены несколько подвижных плоских пластин с прослойками. В прослойках установлены испарительные змеевики, между трубками которых можно заливать рассол, и хладагент циркулирует по испарительным змеевикам; быстрозамороженные продукты помещаются между пластинами, а пластины перемещаются для сжатия материалов перед заморозкой.
Туннельная машина для быстрой заморозки: она состоит из туннельного корпуса, испарителя, вентилятора, держателя материала или сетки из нержавеющей стали. Материал сначала проходит через ленту первой ступени, которая движется быстрее и имеет более тонкий слой материала, благодаря чему происходит заморозка поверхности; затем через ленту второй ступени, которая движется медленнее и имеет более толстый слой материала, происходит заморозка всего материала для получения быстрозамороженного продукта в виде отдельных зерен.
Погружная морозильная камера: Замороженный продукт непосредственно контактирует со сжиженным газом или жидким хладагентом с очень низкой температурой для получения быстрозамороженного продукта. Продукт последовательно проходит через зону предварительного охлаждения, зону заморозки и зону усреднения температуры. Жидкий азот хранится вне туннеля и подается в зону заморозки под определенным давлением для распылительной или погружной заморозки. Азот, образующийся после поглощения тепла жидким азотом, все еще имеет очень низкую температуру, от -10 до -5 °C, и подается в туннель вентилятором. Предварительная заморозка выполняется в предыдущем разделе. В зоне заморозки продукт быстро замораживается путем контакта с жидким азотом при температуре -200 °C.
Оборудование для кондиционирования и охлаждения воздуха
Холодильное хранение в контролируемой атмосфере: сочетание охлаждения с хранением в контролируемой атмосфере, регулирование температуры хранения и состава газов, благодаря чему содержание кислорода и углекислого газа в складском помещении используется в основном для хранения фруктов и овощей, что позволяет добиться хорошего эффекта консервации.
Потери продукции на складах незначительны. Согласно статистике, уровень потерь продукции в холодильных камерах составляет 21,3%, а в холодильных камерах с кондиционированием воздуха — 4,8%.
Дата публикации: 26 января 2022 г.
