第3章食品冷冻技术203 以质量表示和容积表示的两种。以质量表示的循环量G为： G-Qo-ih Qo (3-3) 9。 以容积表示的循环量V为： V=Gvo=QovoQo (3-4) go qv c.制冷剂的放热量。应包括冷却、冷凝、过冷三阶段的热量。总放热量Q 应为： Qk=Q'k+Q"k+Q""k=G(h2-h3) (3-5) 其中：冷却过程的放热量 Q'k=G(h2-h'2) (3-6) 冷凝过程的放热量 Q"k=G(h'2-h'3) (3-6a) 过冷过程的放热量 Q”k=G(h'3-h3) (3-6b) d.压缩机所消耗的功率。对于单位制冷剂蒸汽，压缩机的理论压缩功： 等于点2和点1的焓差 :=h2-h1(J/kg) (3-7) 故对循环量为G(kg/s)的制冷循环，压缩机所消耗的理论压缩（绝热压缩）功率为： N,=Gw=G(h2-h1) (W) (3-8) 实际上压缩机示功图上所表示的指示功率N:要大于上述的理论功率N,。指 示功率的损失与许多复杂因素有关，例如余隙容积的大小，冷凝和蒸发的压力 比、吸入蒸汽的温度以及气缸、活塞和汽阀的结构等因素。理论（绝热）功率与 指示功率之比称为指示（绝热指示）效率7，故有： Nie (3-9) 指示效率可用下式计算：
204食品工程原理 nai=Aw+bTo (3-10) 式中入w是考虑到蒸汽与缸壁、活塞和气阀的热交换影响的预热系数，可按下列 经验公式计算： 中、小型卧式压缩机 233+T 入w=273+T2 (3-11) 大型卧式压缩机 273+T0 入w=299+Tk (3-11a) 立式压缩机 器+男 (3-11b) 式中：T。,Tk,T2分别为蒸发温度、冷凝温度、排气温度（℃）；b为系数， 立式压缩机取0.001，卧式压缩机取0.002。 由于压缩机运动部件的摩擦损失，压缩机的轴功率应等于指示功率除以机械 效率7m,即： N (3-12) 一般7m在0.8~0.95之间，其值视设计、制造、装配的精度而定，可从产品目 录中查得。算得压缩机的轴功率之后，进而就可计算电动机的功率N: N=N (3-13) 1D 传动效率和表示传动机构的完善程度，其值为： 三角皮带 0.97-0.98 平皮带 0.96 齿轮箱 0.96-0.99 电动机直接联接 1.0 为了保证压缩机工作可靠和安全起见，还必须考虑一个安全系数B,一般取 B=1.1~1.15。如此便可以求得电动机的额定功率N0,即：
第3章食品冷冻技术205 No=BG(h2-h) (w) (3-14) 7ai.7m.7p e.制冷系数制冷系数的理论值为： =品-会 (3-15) 而实际的制冷系数应为： e-9 (3-16) [例3-1]有一立式、双缸氨压缩制冷机，其制冷量为Q0=4.186×10 Jh,其操作的蒸发温度T0=-15℃，冷凝温度Tk=+25℃，过冷温度T.= +20℃，作制冷循环计算。 解：先用氨的1gph图，根据题中各操作温度，定出1,2,3,4各点，如 图3-10所示，查出各点的焓值及压缩机吸人气的比容。 h1=1 440 kJ/kg h2=1 650 kJ/kg h3=h4=290 kJ/kg v0=0.51m3/kg m/kg 9 1440 1650 h 例3-1附图
206食品工程原理 (1)单位制冷量 90=h1-h4=1440-290=1150(kJ/kg) 9w-80-0158=2255(Wm) (2)循环量 G=Q0=4.186×103=364(kg) 90 1150 V=G%0=364×0.51=186(m3/h) (3)放热量（冷凝器中） Qk=G(h2-h3)=364×(1650-290)=495000(kJh) (4)功率消耗 理论压缩功率： N.=G(h2-1)=364165014402=21.2(kw) 3600 绝热指示效率： =+6-器+2+0.01×T-器费 +0.001×(-15)=0.85 机械效率取 7m=0.86 传动效率取 7D=0.95 电动机的实际轴功率： 21.2 N=7a7:m0.85×086x0.95-30.5(kw) (5)制冷系数 理论值 c-品-16019040=5.48 1150
第3幸食品冷冻技术207 实际值 e-景=608005=3.81 ②单级压缩制冷实际循环：在制冷系统中，实际循环的制冷量比理论循环 少，而功率消耗增加，这是因为制冷压缩机存在容积效率和电动机存在总效率等 问题外，主要还有下列一些差别：a.热交换器中存在温差；b.流动过程有压力 损失；℃.制冷剂流经管道及阀门时同环境介质间有热交换，尤其是自节流阀以 后，制冷剂温度降低，热量便会从环境介质传给制冷剂，导致冷量损失。但如果 按实际循环，则很难用手算法进行热力计算，因此，工程设计中常常对实际循环 进行简化处理，如忽略冷凝器及蒸发器中的微小压力变化，节流过程仍认为是等 焙过程等。经过简化处理后，即可直接利用gph图进行循环的性能指标的计 算，由此产生的误差也不会很大。 ③双级压缩制冷循环：通常的单级压缩式制冷循环，蒸发温度只能达到 一25℃左右，当生产上需要更低的蒸发温度（一30一-70℃）时，如果冷凝压 力k一定，势必使压缩比增大，结果导致压缩机效率降低，功耗增大，排气 温度升高，运转条件恶化，甚至危害压缩机正常工作。因此，为了获得较低的蒸 发温度，就要应用多级压缩循环。在食品工业中，常应用双级压缩循环，双级压 缩制冷循环的特点是压缩过程分两个阶段进行，并在高级与低级之间装设中间冷 却器。由于节流级数和中间冷却的程度不同，制冷循环也有不同，分完全中间冷 却及不完全中间冷却双级压缩制冷循环。两者的主要区别是低压压缩机的排气在 中间冷却器中是否完全冷却成饱和蒸汽，对于一级节流完全中间冷却，高压压缩 机吸入的不再是过热蒸汽，而是中间压力下的饱和蒸汽。由于吸气温度较低，所 以高压级的排气温度也不会过高，这对氨系统是较为有利的，因此通常多使用一 级节流的完全中间冷却的双级压缩制冷循环。 一级节流完全中间冷却的双级压缩制冷循环如图3-13所示。与其他系统的 区别在于制冷剂液体的节流及冷却方式。冷凝后的制冷剂液体分为两路：主要的 一路流经中间冷却器盘管，为容器内的制冷剂液体所冷却，然后经膨胀阀2进人 蒸发器；另一路经膨胀阀1节流到中间压力p中，进入中间冷却器，这一路液 体蒸发吸热，使低压机的排汽和盘管中高压制冷剂液体冷却