空气制冷系统在冷链中应用

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1、空气制冷系统在冷链中应用　　摘要:空气制冷系统具有无毒、环保、成本低且制冷性能好等优势，因此，在低温领域的应用前景十分广阔。文章阐述了空气制冷系统的优势，并探讨了当前食品冷冻冷藏的现状与发展趋势，最后介绍了空气制冷系统在冷库中的应用，取得了较好的应用效果，为空气制冷系统的推广应用奠定了基础。关键词:空气制冷；优势；食品冷冻冷藏；冷链建设中图分类号：TB6文献标识码：A文章编号：1引言目前国内冷库中制冷剂有氟利昂和氨两种，采用氟利昂(CFCs)类物质制冷对臭氧层有破坏作用以及会产生温室效应，因此，《蒙特利尔协议》就全面禁止使用氟利昂(CFCs)类物质制冷，并

2、寻求氟利昂的替代品；比如氨、有毒、危险等等。如今对一些氟利昂的替代品的研究取得了一定的进展，但是就目前情况看，最具有应用前景的就是空气制冷系统。2空气制冷机的优势2.1工质(空气)无毒、随取随用、免费、环境友好9CFCs制冷工质对臭氧层有极大的破坏作用，在不久的将来会被全面禁止使用，寻找其替代工质是大势所趋。虽然如今的研究取得了一定的进展，但是就目前情况看，这些替代物并不十分理想，价格昂贵，对人类健康和环境有无危害也是一个未知数，而空气作为人类的生命之源是最理想的“CFCs替代物”。2.2空气循环有很好的实用性空气循环压力较低，设备运行工况安全，不存在制冷

3、剂的购买、运输、保存等工作及由此所引起的一系列问题，也不存在污染环境的问题，大大降低了对制冷机系统的气密性要求，组成简单，简化了维护，更增加了运行可靠性，降低了维修费用。可以根据要求灵活调整冷却温度和制冷能力，而无需高技能人员进行操作。2.3在非设计工况下制冷性能不会下降太多低温工况可以生产出冷量，环境温度较高时也可以生产出热量。国外研究表明，同时制热又制冷的系统，可以得到更高的效率和更低的能量耗费。2.4空气制冷机低温运行性能良好9目前空气制冷循环系统虽然在普通制冷空调温度区域COP要明显低于蒸气压缩制冷系统的COP，但在-50～-80℃范围内两者相差不

4、大，这是由于在此低温下运行，蒸气压缩制冷需采用多级压缩或复叠式压缩，这导致系统COP的降低和投资的增加；当制取-80℃以下低温时，定压回冷空气制冷机的COP要高于复叠式蒸汽压缩制冷机的COP，且系统流程和设备却简单得多。空气制冷装置的膨胀机出口温度，理论上可以降到绝对零度，近些年来透平膨胀机等技术的发展，使得本已与环境很友好的空气工质在低温领域中更具有魅力。3现代食品冷冻冷藏3.1冷库的新要求近年来冷冻冷藏食品发展迅速，一些发达国家冷冻冷藏食品销量已占总量的50%。现代食品冷冻冷藏工艺正因为需求的增加而向低温方向发展，根据食品冷冻或冷藏工艺要求的不同，要求

5、库温在O～-100℃大范围内可调节，并要求制冷系统长期在-30℃以下运行。3.2食品的玻璃态冻藏20世纪90年代至今，冻藏温度被赋予了新的研究内容，那就是玻璃态转化温度Tg。玻璃态是一种非晶状的固体。一般溶液在足够大的冷却速率下可迅速通过结晶区而不发生晶化，过冷成为玻璃态的固体，而且在玻璃化转变温度下，不会发生再结晶的现象。食品处于玻璃态时，结晶、再结晶等受分子扩散控制的反应不会发生，或反应速度比一般冻藏时的大大减小。草莓的玻璃态温度是-43.5℃，与一般冻结方法相比，在低于此温度的环境条件下贮藏草莓能最大程度地保持草莓原有的质量，是一种理想的保存方法。3

6、.3冷链建设9围绕“原料产地→食品加工厂→保鲜冷藏→卖场→家庭”这条食品物流主线，对应着“冷藏车、冷库、商业冷柜、家用冰箱”等产品，将形成一条具有鲜明特色的产业链一一冷链。目前，“链”的两端已经初具规模:冷库总容量已超过50万t，但是介于两端的冷藏运输环节却相对滞后。这表现在冷藏运输能力不足，运输工具相对落后、种类单一且发展不平衡、在数量上和质量上都不能满足当前需要，此外，冷冻机生产技术水平落后。4双级压缩中间冷却循环系统理论研究为使压缩机入口有一定的过热度，在双级压缩系统中采用不完全中间冷却循环。高压级压气机由高速电机驱动，低压级压气机与同轴的涡轮安装在

7、共同外壳内形成涡轮压气机组件，由膨胀机的输出功驱动实现等功率匹配。这种系统制冷量大，回收了膨胀功使性能系数提高。两级压缩回热式空气制冷循环的T-S占图如图1所示。图1两级压缩回热式空气循环系统T-S图Tk一冷凝温度；Q一能量；W一功；T0一蒸发温度本系统的工作流程如图2所示:环境空气进入一级(高压)压气机，绝热压缩，经中间冷却器，工质气流被冷却，然后工质气流进入由升压涡轮驱动的二级(低压)压气机中被进一步压缩，并在后冷却器中与环境空气等压热交换，再进入回冷热交换器的热通道，而后工质以较低温度、低含湿量、高压力状态进入涡轮膨胀降温，送入到需冷空间。9图2两级

8、压缩引导系统空气制冷循环理论示意图1-一级压缩机2-中间冷却器3-