198食品工程原理 (或称低温液体)的方法。这种方法的制冷过程是采用气体的一次或二次节流循 环。如对空气，则是采用低温逆流式换热器经一次节流而使之液化的。 7 7 ww 1.高压压缩机2.冷凝器 1.高温压缩机2.高温冷凝器 3.高压膨胀阀4.中间冷却器 3。高温影张润4.中间热交换器 5.水冷却器6.低压压缩机 5.低温压缩机6.低温膨胀阀 7.燕发器8.低压膨胀阀 7.低温燕发器 图3-8两级制冷循环 图39串级制冷循环 ②可逆绝热膨胀（等熵膨胀）：在节流循环中，采用不作外功的绝热膨胀过 程，其设备较简单，但能量损失大，经济性差。为改善循环的热力性能，可采用 作外功的等熵绝热膨胀过程，以获得更大的温降，同时回收膨胀功。 (4)固体升华制冷在升华制冷中已经应用的升华固体主要是固态C○2，即 所谓“干冰”。这种干冰在0.1MPa下的升华温度为-78.5℃，每千克干冰变成 气体时，约吸收573.59kJ的热量。 二氧化碳在其三相点（压强0.52MPa、温度56.5℃）时，将处于固体、液 体与气体三相共存状态。如果转置于大气中，则固体二氧化碳将直接升华为气 体，此时温度为-78.5℃，升华潜热为573.6kJkg。升华后的低温二氧化碳， 即可与高温食品相接触，进行冷冻。 (5)液化气体制冷液化气体制冷本质上属于蒸发制冷。它利用低沸点 液化气体物质直接与食品接触，吸取食品热量使其冻结，而自身气化成气体。这 种制冷方式能获得的温度可低达一73℃以下，因而适用于要求速冻的场合。另 外，由于此法使用后液化气体不再回收，因此选用时，尤其要注意成本
第3章食品冷冻技术199 液氮是最常用的液体直接制冷剂。在大气压下，液氮的蒸发温度为一196 ℃，可吸收蒸发潜热199.3kkg。其潜热虽然不大，但其蒸发温度与0℃的温 差很大，因此蒸发后气体升温还可吸收相当份量的显热。如取其气体的比热容为 1.005k/(kg·K),则气态氮再升温到0℃还可带走约196.8kJkg的热量。因 此，每千克液氮蒸发后温度升到0℃，共可吸收396.1kJ的热量，此热量约可 使食品中的1kg水分冻结。 除液氨以外，其他可用来制冷的液化气体有：液化石油气、氟里昂-12、液 态一氧化二氮等。但是，包括液氯在内，到目前为止，所有液化气体制冷方法均 不及机械制冷来得经济，而机械制冷中，较为常用的是蒸汽压缩式制冷循环，下 面一小节将对蒸汽压缩式制冷循环及其热力计算进行重点阐述。 1.2.4食品冷冻常用的蒸汽压缩式制冷循环 (1)单级压缩制冷循环单级蒸汽压缩制冷循环是指将制冷剂从蒸发压力 次压缩到冷凝压力的制冷循环。它由压缩机、冷凝器、节流机构及蒸发器4大基本 设备组成。压缩机将蒸发器中的制冷剂蒸汽吸入，并将其压缩到冷凝压力，然后排 至冷凝器。在冷凝器中，高压制冷剂蒸汽被冷凝成液体。制冷剂液体流过节流机 构时，压力由冷凝压力降低到蒸发压力，在蒸发器内蒸发，吸收被冷却物体的热量。 为便于分析几个基本参数对循环性能的影响，忽略制冷机在实际运转中的一 些复杂因素，首先分析一种简单的理论循环。 理论循环的假设条件是：压缩机吸入的气体是饱和气体，在节流阀前是饱和 液体；蒸发和冷凝的压力和温度稳定；制冷压缩机气缸没有摩擦、节流等损耗； 气缸阀与外界没有热交换，也没有余隙容积； 管道中没有任何损失，压力降低仅 在膨胀阀中进行。 ①单级压缩制冷循环理论计算：对制冷机循环进行计算时，目前应用最广的 是压焓图(1gph图)。使用这种图，计算起来非常方便。关于制冷剂氨和氟立 昂-12的压焙图参阅图3-10和图3-11。计算时，关于等压过程中的放热量和吸热 量以及在绝热压缩过程中的压缩功，均可用该过程起点和终点的焓值来计算。因 此，只要制冷循环的各点状态在此图上一经确定，便可在横坐标轴上查得焓差， 即为所求之热量或功量
200食品工程原理 dE'IOI =
第3章食品冷冻技术201 Pd E'IOI='=
202食品工程原理 单级压缩制冷循环在压焓图上的表示法如图3-12所示。图中：1一2线为在 压缩机中的绝热压缩过程；2一3线为在冷凝器中的等压放热过程（包括冷却 冷凝、过冷)；3一4线是在节流阀中的节流过程；4一1线是在蒸发器内的等压吸 热过程。 h 图312单级蒸汽压缩制冷循环在 压焓图上的表示法 计算的方法是根据制冷机的制冷量Qo(J/s)、蒸发温度T。(K)、冷凝温度 TK(K)及过冷温度Tu,在1gph图上定出各状态点1,2,3,4，并查出各点 的状态参数，然后作下列各项的计算。 a.单位制冷量。单位质量或单位容积制冷剂在蒸发器中所吸收的热量称为 单位制冷量。以单位质量计者，为单位质量制冷量q。；以单位容积（按压缩机 吸入状态计)计者，为单位容积制冷量qv。单位质量制冷量g,等于图3-10中点 1和点4的焓差，即： 9。=h1-h4 (3-1) 设制冷剂在吸入压力下的比容为0，则单位容积制冷量qv为： q=品-10 (3-2) 00 b.制冷剂循环量：即单位时间在制冷机中循环的制冷剂流量。循环量也有