常規(guī)的制冷方法包括蒸氣壓縮式制冷、蒸氣吸收式制冷、蒸氣噴射式制冷、吸附式制冷、半導體制冷等。蒸氣壓縮式制冷以消耗電能來獲取冷量,這種方法歷史悠久、技術成熟、實用性廣,是食品冷凍冷藏最常用的制冷形式。
因此,本節(jié)主要介紹蒸氣壓縮式制冷的內容。
一、蒸氣壓縮式制冷的工作原理
如圖5-2所示,一臺蒸氣壓縮式制冷機至少需要有壓縮機、冷凝器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器四個基本部件。它們之間用管道依次連接,形成一個封閉系統(tǒng),制冷劑在系統(tǒng)內循環(huán)流動,不斷地發(fā)生狀態(tài)變化,并與外界進行能量交換,從而達到制冷的目的。其工作過程:液態(tài)制冷劑從低溫熱源蒸發(fā)器中吸收熱量汽化后,變成低溫低壓的制冷蒸氣,被壓縮機吸人:吸人的蒸氣受到壓縮升壓,使溫度和壓力升高,然后排至冷凝器中;在冷凝器中受到冷卻(水或空氣冷卻)而放出凝結熱量,自身變成冷凝壓力下的飽和液體;飽和液體再經(jīng)節(jié)流閥
(或膨脹閥)降壓進人蒸發(fā)器,成為節(jié)流后的低壓液氣混合物;在蒸發(fā)器中從其周圍介質或物料中吸收其汽化潛熱(即制取冷量)而汽化,汽化后的制冷劑又被壓縮機吸人,完成一個熱力循環(huán)。由于制冷劑不斷循環(huán),被冷卻空間或物料的熱量被不斷帶走,從而獲得低溫,達到了冷卻目的。
制冷劑在系統(tǒng)內經(jīng)過壓縮、冷卻與冷凝、節(jié)流、蒸發(fā)四個狀態(tài)變化過程。
壓縮機起著壓縮和輸送制冷劑蒸氣的作用,它是整個系統(tǒng)的“心臟”;節(jié)流閥對制冷劑起節(jié)流降壓作用,同時可以調節(jié)進人蒸發(fā)器的制冷劑流量;蒸發(fā)器是吸收熱量(輸出冷量)的換熱設備,實現(xiàn)制取冷量的目的,冷凝器是輸出熱量的換熱設備,它將制冷劑從蒸發(fā)器中吸取的熱量及由壓縮功而轉換的熱量一起傳給冷卻介質。由于壓縮機消耗的功起到了補償作用,因此能夠實現(xiàn)由制冷劑將低溫物體的熱量不斷地傳遞給高溫物體,達到制取冷量的目的。
在實際的單級蒸氣壓縮式制冷裝置中,除有上述四個主要設備外,還有一些如油分離器、氣液分離器等輔助設備,它們是為提高制冷裝置運行的經(jīng)濟性和保證操作安全而設置的。