Làm đông lạnh: Là quá trình sử dụng nguồn nhiệt độ thấp do hệ thống làm lạnh tạo ra để làm mát sản phẩm từ nhiệt độ bình thường rồi làm đông lạnh sản phẩm đó.
Làm lạnh: Là quá trình vận hành để tạo ra nguồn nhiệt độ thấp bằng cách sử dụng sự thay đổi trạng thái vật lý của chất làm lạnh để đạt được nhiệt độ thấp thông qua hiệu ứng làm lạnh.
Các loại thiết bị làm lạnh: sản xuất nguồn lạnh (làm lạnh), đông lạnh vật liệu, làm mát.
Phương pháp làm lạnh: kiểu piston, kiểu trục vít, máy nén lạnh ly tâm, thiết bị làm lạnh hấp thụ, thiết bị làm lạnh bằng tia hơi và nitơ lỏng.
Phương pháp làm lạnh: làm lạnh bằng không khí, ngâm trong chất làm lạnh và truyền nhiệt qua ống kim loại, tiếp xúc với thành và vật liệu trong thiết bị làm lạnh.
ứng dụng:
1. Vận chuyển thực phẩm đông lạnh, ướp lạnh và bảo quản lạnh.
2. Làm lạnh, bảo quản lạnh, lưu trữ có điều hòa và vận chuyển lạnh các sản phẩm nông nghiệp và thực phẩm.
3. Chế biến thực phẩm, chẳng hạn như sấy đông khô, cô đặc bằng phương pháp đông lạnh và làm lạnh nguyên liệu.
4. Hệ thống điều hòa không khí trong các nhà máy chế biến thực phẩm.
Nguyên lý chu trình làm lạnh
Các thiết bị chính: máy nén lạnh, dàn ngưng tụ, van giãn nở, dàn bay hơi.
Nguyên lý chu trình làm lạnh: Chất làm lạnh hấp thụ nhiệt và đạt đến điểm sôi khi ở trạng thái lỏng, nhiệt độ và áp suất thấp, sau đó bay hơi thành hơi nước, nhiệt độ và áp suất thấp. Chất làm lạnh bay hơi thành khí, dưới tác dụng của máy nén, trở thành khí có nhiệt độ và áp suất cao, và ngưng tụ thành chất lỏng có áp suất cao. Sau van giãn nở, nó trở thành chất lỏng có áp suất và nhiệt độ thấp, hấp thụ nhiệt và bay hơi trở lại để tạo thành chu trình làm lạnh của tủ lạnh.
Khái niệm và nguyên tắc cơ bản
Công suất làm lạnh: Dưới các điều kiện hoạt động nhất định (tức là nhiệt độ bay hơi, nhiệt độ ngưng tụ, nhiệt độ hạ nhiệt của chất làm lạnh nhất định), lượng nhiệt mà chất làm lạnh lấy ra từ vật thể được làm lạnh trong một đơn vị thời gian. Còn được gọi là công suất làm lạnh của chất làm lạnh. Dưới cùng điều kiện, công suất làm lạnh của cùng một chất làm lạnh có liên quan đến kích thước, tốc độ và hiệu suất của máy nén.
Làm lạnh trực tiếp: Trong chu trình làm lạnh, nếu chất làm lạnh hấp thụ nhiệt, dàn bay hơi sẽ trực tiếp trao đổi nhiệt với vật cần làm lạnh hoặc môi trường xung quanh vật cần làm lạnh. Phương pháp này thường được sử dụng trong các thiết bị làm lạnh đơn lẻ cần làm lạnh công nghiệp, chẳng hạn như tủ đông kem, kho lạnh mini và tủ lạnh gia dụng.
Chất làm lạnh: Là chất hoạt động được tuần hoàn liên tục trong thiết bị làm lạnh để thực hiện quá trình làm lạnh. Thiết bị làm lạnh nén hơi thực hiện quá trình truyền nhiệt thông qua sự thay đổi trạng thái của chất làm lạnh. Chất làm lạnh là vật liệu không thể thiếu để thực hiện quá trình làm lạnh nhân tạo.
Các chất làm lạnh thường dùng
Các chất làm lạnh thường dùng: không khí, nước, dung dịch muối và dung dịch nước hữu cơ.
Tiêu chí lựa chọn: điểm đóng băng thấp, nhiệt dung riêng lớn, không bị ăn mòn kim loại, ổn định hóa học, giá thành thấp và dễ tìm mua.
Mặc dù không khí có nhiều ưu điểm khi được sử dụng làm chất làm lạnh, nhưng trong quá trình làm lạnh hoặc đông lạnh thực phẩm, nó chỉ được sử dụng ở dạng tiếp xúc trực tiếp với thực phẩm do dung tích nhiệt riêng nhỏ và hiệu quả truyền nhiệt đối lưu kém khi ở trạng thái khí.
Nước có nhiệt dung riêng lớn nhưng điểm đóng băng cao, vì vậy nó chỉ có thể được sử dụng làm chất làm lạnh để chuẩn bị hệ thống làm lạnh ở nhiệt độ trên 0°C. Nếu cần làm lạnh ở nhiệt độ dưới 0°C, người ta sử dụng dung dịch muối hoặc dung dịch hữu cơ làm chất làm lạnh.
Dung dịch nước của natri clorua, canxi clorua và magie clorua thường được gọi là nước muối đông lạnh. Loại nước muối đông lạnh được sử dụng rộng rãi nhất trong ngành công nghiệp thực phẩm là dung dịch natri clorua. Trong số các chất làm lạnh dạng dung dịch hữu cơ, hai chất làm lạnh tiêu biểu nhất là dung dịch nước của etylen glycol và propylen glycol.
Thiết bị chính của hệ thống làm lạnh nén piston
Chức năng: Nó được sử dụng để nén chất làm lạnh nhằm thực hiện công việc, thu được năng lượng, sau đó ngưng tụ và giãn nở để tạo thành nguồn lạnh có khả năng hấp thụ nhiệt.
Phương pháp biểu diễn mô hình bao gồm: số lượng xi lanh, loại chất làm lạnh được sử dụng, kiểu bố trí xi lanh và đường kính của xi lanh.
Cấu tạo: Khối xi lanh, xi lanh, piston, thanh truyền, trục khuỷu, vỏ trục khuỷu, van nạp và van xả, nắp giả, v.v.
Nguyên lý hoạt động: Khi pít-tông di chuyển lên trên, van hút mở ra, và hơi môi chất lạnh đi vào xi-lanh ở phần trên của pít-tông thông qua van hút. Khi pít-tông di chuyển lên trên, van hút đóng lại, pít-tông tiếp tục di chuyển lên trên, và môi chất lạnh trong xi-lanh bị nén. Khi áp suất không khí đạt đến một mức nhất định, van xả của nắp giả mở ra, và hơi môi chất lạnh được thải ra khỏi xi-lanh và được nén vào đường ống cao áp.
Đặc điểm: Cấu trúc đơn giản, dễ chế tạo, khả năng thích ứng cao, hoạt động ổn định và bảo trì thuận tiện.
tụ điện
Chức năng: bộ trao đổi nhiệt, làm ngưng tụ hơi quá nhiệt của chất làm lạnh thành chất lỏng bằng cách làm lạnh và làm mát.
Loại: dàn trao đổi nhiệt dạng ống nằm ngang, dàn trao đổi nhiệt dạng ống thẳng đứng, phun nước, làm mát bằng bay hơi, làm mát bằng không khí.
Nguyên lý hoạt động: Hơi môi chất lạnh quá nhiệt đi vào bình ngưng từ phần trên của vỏ và tiếp xúc với bề mặt lạnh của ống, sau đó ngưng tụ thành một lớp màng lỏng trên đó. Dưới tác dụng của trọng lực, chất lỏng ngưng tụ trượt xuống thành ống và tách khỏi thành ống.
Thiết bị bay hơi phun nước bao gồm một bình chứa chất lỏng, một ống làm mát và một bể phân phối nước.
Nguyên lý hoạt động: Nước làm mát đi vào bể phân phối nước từ phía trên và chảy ra bề mặt ngoài của ống xoắn thông qua bể phân phối nước. Một phần nước bay hơi, phần còn lại rơi xuống bể chứa nước. Nước từ đáy ống phụ ẩn đi vào ống chính, khi dâng lên dọc theo ống, nó được làm mát và ngưng tụ, rồi chảy vào bể chứa chất lỏng.
Van giãn nở
Chức năng: Giảm áp suất chất làm lạnh và kiểm soát lưu lượng chất làm lạnh. Khi chất làm lạnh dạng lỏng áp suất cao đi qua van giãn nở, áp suất ngưng tụ giảm mạnh xuống áp suất bay hơi, đồng thời, chất làm lạnh dạng lỏng sôi và hấp thụ nhiệt, nhiệt độ của nó giảm xuống.
Van giãn nở nhiệt: Van này sử dụng độ quá nhiệt của hơi nước ở đầu ra của dàn bay hơi để điều chỉnh lượng môi chất lạnh. Trong điều kiện hoạt động bình thường của thiết bị làm lạnh, áp suất cấp môi chất lạnh bằng tổng áp suất khí dưới màng ngăn và áp suất lò xo, và ở trạng thái cân bằng. Khi lượng môi chất lạnh cung cấp không đủ, hơi nước sẽ quay trở lại đầu ra của dàn bay hơi, độ quá nhiệt tăng lên, nhiệt độ của cảm biến nhiệt độ tăng, màng ngăn di chuyển xuống, và độ mở của cửa ra tăng lên cho đến khi lượng chất lỏng được cung cấp bằng lượng bay hơi, và sau đó nhiệt độ của cảm biến nhiệt độ tăng lên để đạt trạng thái cân bằng. Do đó, van giãn nở nhiệt có thể tự động điều chỉnh độ mở của van, và lượng chất lỏng cung cấp có thể tự động tăng hoặc giảm theo tải, đảm bảo diện tích gia nhiệt của dàn bay hơi được sử dụng tối đa.
Bộ bay hơi
Chức năng: Chất làm lạnh hấp thụ nhiệt từ môi chất làm lạnh.
Phân loại: Theo bản chất của môi chất làm mát, nó được chia thành ba loại.
1. Thiết bị bay hơi làm mát chất làm lạnh dạng lỏng: ví dụ như máy làm mát nước, máy làm mát dung dịch muối, v.v. Chất làm lạnh hấp thụ nhiệt bên ngoài ống, và chất làm lạnh dạng lỏng tuần hoàn trong ống nhờ bơm chất lỏng. Theo cấu tạo, nó được chia thành loại ống ngang, loại ống đứng, loại ống xoắn ốc và loại ống cuộn.
2. Bộ phận bay hơi để làm mát không khí: chất làm lạnh bay hơi trong ống, không khí thoát ra ngoài, và luồng không khí thuộc loại đối lưu tự nhiên.
3. Bộ bay hơi tiếp xúc để làm mát vật liệu đông lạnh: Chất làm lạnh bay hơi ở một phía của vách ngăn truyền nhiệt, và phía còn lại của vách ngăn tiếp xúc trực tiếp với vật liệu được làm mát hoặc đông lạnh.
Đặc điểm: hiệu quả truyền nhiệt tốt, cấu trúc đơn giản, kích thước nhỏ gọn và ít gây ăn mòn thiết bị nhờ hệ thống tuần hoàn môi chất lạnh kín.
Nhược điểm: Khi bơm nước muối ngừng hoạt động do trục trặc, hiện tượng đóng băng có thể xảy ra, gây vỡ cụm ống.
ống làm mát
Ống làm mát thẳng đứng
Ưu điểm: Sau khi chất làm lạnh bay hơi, việc thải chất làm lạnh dễ dàng và hiệu quả truyền nhiệt tốt, nhưng khi ống xả ở vị trí cao, nhiệt độ bay hơi của chất làm lạnh ở phía dưới sẽ cao do áp suất tĩnh của cột chất lỏng.
Ống có thành cuộn một hàng:
Ưu điểm: Lượng chất làm lạnh được nạp vào ít, khoảng 50% thể tích ống xả, nhưng chất làm lạnh sẽ không bị thải ra khỏi ống nhanh chóng sau khi bay hơi, giúp giảm thiểu tác động truyền nhiệt.
Ống bị biến dạng:
Ưu điểm: diện tích tản nhiệt lớn.
Các thiết bị phụ trợ cho thiết bị làm lạnh nén piston
bộ tách dầu
Chức năng: Thiết bị này được sử dụng để tách dầu bôi trơn lẫn trong chất lỏng và khí nén, ngăn dầu bôi trơn xâm nhập vào bình ngưng và làm suy giảm điều kiện truyền nhiệt.
Nguyên lý hoạt động: Nhờ tỷ lệ khác nhau giữa các giọt dầu và hơi chất làm lạnh, lưu lượng được giảm bằng cách tăng đường kính ống và hướng dòng chảy của chất làm lạnh được thay đổi; hoặc bằng lực ly tâm, các giọt dầu lắng xuống nhiệt độ hơi. Đối với dầu bôi trơn ở trạng thái hơi, nhiệt độ hơi được giảm bằng cách rửa hoặc làm lạnh, để nó ngưng tụ thành các giọt dầu và tách ra. Bộ tách dầu kiểu lọc được làm lạnh bằng Freon.
Chức năng của bộ thu dầu: thu gom hỗn hợp chất làm lạnh và dầu được tách ra từ bộ tách dầu, dàn ngưng tụ và các thiết bị khác của hệ thống làm lạnh, sau đó tách dầu ra khỏi hỗn hợp chất làm lạnh dưới áp suất thấp và thải chúng ra ngoài riêng biệt. Việc này đảm bảo an toàn khi thải dầu, giúp giảm thiểu thất thoát chất làm lạnh.
Chức năng của bình chứa chất lỏng là lưu trữ và điều chỉnh lượng chất làm lạnh dạng lỏng được cung cấp cho từng bộ phận của hệ thống làm lạnh để đáp ứng yêu cầu vận hành an toàn của việc cung cấp chất lỏng cho thiết bị. Bình tích áp chất lỏng được chia thành bình cao áp, bình hạ áp, bình xả và bình chứa chất lỏng tuần hoàn.
Chức năng của bộ tách khí-lỏng: tách chất làm lạnh khỏi thiết bị bay hơi để ngăn chất làm lạnh dạng lỏng đi vào máy nén và gây kích nổ xi lanh; tách hơi nước không hiệu quả trong chất lỏng amoniac áp suất thấp sau khi tiết lưu để cải thiện hiệu quả truyền nhiệt của thiết bị bay hơi.
Vai trò của bộ tách khí: tách và thải khí không ngưng tụ trong hệ thống để đảm bảo hoạt động bình thường của hệ thống làm lạnh.
Vai trò của bộ làm mát trung gian: được lắp đặt trong hệ thống làm lạnh nén hai cấp (hoặc nhiều cấp) để làm mát khí quá nhiệt thải ra từ quá trình nén ở cấp áp suất thấp nhằm đảm bảo hoạt động bình thường của máy nén ở cấp áp suất cao; dầu bôi trơn và chất làm lạnh được giữ lại giúp chất làm lạnh đạt được chức năng làm lạnh sâu hơn.
Kho lạnh
Phân loại:
Kho lạnh quy mô lớn (trên 5000 tấn); kho lạnh cỡ trung bình (1500 ~ 5000 tấn); kho lạnh cỡ nhỏ (dưới 1500 tấn).
Theo yêu cầu sử dụng:
Kho lạnh nhiệt độ cao: chủ yếu dùng để bảo quản trái cây, rau củ, trứng tươi và các thực phẩm khác, nhiệt độ bảo quản thông thường là 4 ~ -2 ℃;
Kho lạnh nhiệt độ thấp: chủ yếu dùng để đông lạnh và bảo quản thịt, thủy sản, v.v., nhiệt độ bảo quản thông thường là -18 ~ -30 ℃;
Kho có điều hòa: dùng để bảo quản gạo, mì, dược liệu, rượu, v.v. ở điều kiện nhiệt độ bình thường, nhiệt độ kho thường dao động từ 10 đến 15 ℃.
Thiết bị đông lạnh nhanh: Thích hợp để đông lạnh các nguyên liệu thô đóng gói nhỏ hoặc không đóng gói như khối, lát và hạt để sản xuất các loại thực phẩm đông lạnh nhanh như gia súc, thủy sản, rau củ và bánh bao. Nhiệt độ đông lạnh -30 ~ 40 ℃.
Máy đông lạnh nhanh dạng hộp: Có nhiều tấm phẳng di động với các lớp xen kẽ trong hộp được bọc bằng vật liệu cách nhiệt. Các cuộn dây bay hơi được lắp đặt trong các lớp xen kẽ, và dung dịch muối cũng có thể được đổ vào giữa các ống, và chất làm lạnh chảy qua các cuộn dây bay hơi; các sản phẩm cần đông lạnh nhanh được đặt giữa các tấm, và các tấm được di chuyển để nén vật liệu để đông lạnh.
Máy đông lạnh nhanh kiểu đường hầm: Máy bao gồm thân đường hầm, dàn bay hơi, quạt, giá đỡ nguyên liệu hoặc lưới truyền động bằng thép không gỉ. Nguyên liệu đầu tiên đi qua băng tải lưới giai đoạn một, chạy nhanh hơn và lớp nguyên liệu mỏng hơn, do đó bề mặt được đông lạnh; băng tải lưới giai đoạn hai, chạy chậm hơn và có lớp nguyên liệu dày hơn, sẽ đông lạnh toàn bộ nguyên liệu để thu được sản phẩm đông lạnh nhanh đồng nhất.
Máy đông lạnh nhúng: Vật liệu đông lạnh được tiếp xúc trực tiếp với khí hóa lỏng hoặc chất làm lạnh dạng lỏng ở nhiệt độ rất thấp để tạo ra sản phẩm đông lạnh nhanh. Thực phẩm lần lượt đi qua khu vực làm lạnh sơ bộ, khu vực đông lạnh và khu vực cân bằng nhiệt độ. Nitơ lỏng được lưu trữ bên ngoài đường hầm và được đưa vào khu vực đông lạnh dưới một áp suất nhất định để phun hoặc đông lạnh nhúng. Nitơ được tạo thành sau khi nitơ lỏng hấp thụ nhiệt vẫn ở nhiệt độ rất thấp, từ -10 đến -5 °C, và được quạt thổi vào đường hầm. Phần trước được làm lạnh sơ bộ. Trong khu vực đông lạnh, thực phẩm được đông lạnh nhanh chóng bằng cách tiếp xúc với nitơ lỏng ở -200°C.
Thiết bị làm lạnh điều hòa không khí
Làm lạnh bằng môi trường kiểm soát: Kết hợp làm lạnh với bảo quản trong môi trường kiểm soát, kiểm soát nhiệt độ bảo quản và thành phần khí, sao cho hàm lượng oxy và carbon dioxide trong kho chủ yếu được sử dụng để bảo quản rau quả, từ đó đạt được hiệu quả bảo quản tốt.
Tỷ lệ hao hụt sản phẩm trong quá trình bảo quản là nhỏ. Theo thống kê, tỷ lệ hao hụt sản phẩm bảo quản lạnh là 21,3%, trong khi tỷ lệ hao hụt sản phẩm bảo quản lạnh có điều hòa là 4,8%.
Thời gian đăng bài: 26 tháng 1 năm 2022
