3-冷冻 课件(共15张PPT)-《化工单元操作（第三版） 》同步教学（化工版）

(共15张PPT)
《化工单元操作》
项目三 冷 冻
一、制冷在工业生产中的应用
工业生产中的冷冻操作(人工制冷)就是将物料的温度降低到比水或空气这些天然冷却剂的温度还要低的一种单元操作过程，即制冷过程，又称冷冻。
人工制冷的原理是利用冷冻剂从低温物体中不断地取出热量，然后，通过机械方法或其他方法将冷冻剂所吸收的热量传递到高温的环境中去。
二、制冷方法
压缩制冷、吸收制冷、喷射制冷。
任务一 了解冷冻过程及其应用
三、压缩制冷过程
(一) 单级压缩蒸发制冷的工作过程
利用压缩机作功，将气相工作介质压缩，冷却冷凝成液相(高温放热)，然后使其减压膨胀、蒸发(低温吸热)，完成从低温热源取走热量并送到高温热源的过程，称为压缩蒸发制冷。
实际压缩制冷循环的基本过程:
①绝热压缩
②等压冷却与冷凝
③节流膨胀
④等压等温蒸发
空调(冷暖分体式)的工作原理：室内机、室外机
制冷:
来自室内机热交换器(蒸发器和冷凝器的统称)的低温、低压制冷剂(氟立昂)蒸汽被压缩机吸入，压缩成高温高压汽体，然后排入室外机热交换器，通过轴流风扇的作用，与室外空气进行热交换而变为液体，再经过毛细管节流、降压、降温后进入室内换热器，在离心风扇的作用下，与室内空气进行热交换而成为低压汽体，达到制冷的目的。
制热: 当进行制热运行时，电磁四通换向阀动作，使制冷剂按制冷过程的逆过程进行循环，制冷剂在室内机换热器中放出热量，在室外机换热器吸收热量，进行热泵制热循环，从而达到制热的目的。
(二) 多级压缩蒸发制冷的工作过程
四、冷冻剂与载冷体
（一）冷冻剂（制冷剂）
氨的气化潜热比其他冷冻剂大得多，因此其单位容积冷冻能力大，氨在蒸发温度达－34℃时，其蒸发压强也不低于101.3kPa，当冷却水温较高时(如夏季)，冷凝器内的冷凝压强也不超过1500kPa。另外，氨具有与润滑油不互溶，对钢铁无腐蚀作用，价格便宜，容易得到等优点。其缺点是刺激性气味重、有毒、易燃并对铜和铜的合金有强烈腐蚀作用。
氟利昂的种类很多，最常用的有氟利昂12、氟利昂22等。其突出优点是操作压强适中，当冷凝压强为700～800kPa、蒸发压强高于101.3kPa，即可获得低达－30℃的蒸发温度。另外，氟利昂还具有无味、不着火、不爆炸、对金属无腐蚀等优点。其缺点是价格较贵、气化潜热小、流动阻力大，对环境具有破坏作用。
（二）载冷体
常用的载冷体有空气、水和盐水。
用空气和水作载冷体的突出优点是：腐蚀性小、价格低廉、容易获得。但空气的比热容小，耗用量大，一般只有在利用空气进行直接冷却时才用。水的比热容虽比空气大，但它的冰点高，所以只能用作获取0℃以上的低温的载冷体。
常用冷冻盐水有氯化钠、氯化钙及氯化镁等无机盐的水溶液。其中，应用最广的是氯化钙水溶液。氯化钠水溶液一般只用于食品工业中的冷冻操作。近年来，乙二醇、丙二醇等的水溶液也作冷冻盐水，常称为有机盐水。
一、压缩机
目前实际使用的多为往复压缩机,少数为离心压缩机。
国产往复压缩冷冻机已有完整的系列标准。该系列的型号用四个符号分别表示气缸数、
冷冻剂种类、结构型式和气缸
直径。如4FV10——表示该冷
冻机为四缸、冷冻剂为氟利
昂、V型、气缸直径为10㎝。
任务二 认知冷冻设备
二、 冷凝器
制冷装置中的冷凝器主要是以水为冷却介质，常用型式有两类：
(1)卧式管壳式冷凝器 冷却水走管程(多程)，其主要优点是：传热系数比较大，冷却水耗用量少，占空间高度小，操作管理方便。但它对冷却水水质要求高，水温要低，清洗水垢时必须停止运行。
一般用在中、小型制冷装置中。
(2)立式管壳式冷凝器 冷却水自顶部进入分配槽，沿管内壁呈水膜溢流而下，其优点是：占地面积小，可以在室外安装。由于冷却水在管内直通流动(不分程)，可采用水质较差的冷却水，而且，清除水垢方便，不必停止运行。但它耗水量大，设备也比较笨重。
国内大、中型制冷装置多采用这种形式。
三、蒸发器
⑴卧式管壳式蒸发器
载冷体在管内自下而上呈多程流动。管内载冷体将热量传给管外冷冻剂后而降温，冷冻剂在管间吸热气化后产生的蒸汽夹带部分液滴上升至蒸发器顶部的干气室，在此进行气液分离，经分离后的液滴流回蒸发器，干蒸汽则被压缩机抽走。
优点：结构紧凑，系统封闭可减少腐蚀，并可避免低温盐水吸湿而引起浓度的降低。
缺点：当盐水泵发生故
障而停止运转时，盐水
可能在蒸发器内冻结，
破坏了生产的正常运行。
⑵直立管式蒸发器
优点：直立管式蒸发器系敞开式设备，运行中便于观察，检修也很方便。
缺点：但盐水与大气直接接触，容易吸收空气中的水分而使浓度降低。因此生产过程中必须经常向盐水槽中补充固体盐。另外，接触空气的盐水腐蚀性更强，对设备的防腐要求高。
四、节流膨胀阀
目前，生产上广泛采用的节流膨胀阀阀心为针形，阀心在阀孔内上下移动而改变流道截面积，阀心位置不同，通过阀孔的流量也不同。因此，节流阀的功能不仅能使冷冻剂降压降温，还可控制冷冻剂进入蒸发器的流量。
节流阀的操作多为自动控制，
其方式为浮球式。浮球与针形阀心
相连，浮球液面与蒸发器内液面相
同。当蒸发器内液面下降时，浮球
亦下降，与浮球相连的联杆推动阀
心远离阀座，使节流孔的流通面积
扩大，进入蒸发器的冷冻剂流 量增
加。稳定操作时，阀心基本不动。
作业：
P123 思考题 1