Congelación: Proceso que consiste en utilizar la fuente de baja temperatura generada por la refrigeración para enfriar el producto desde su temperatura normal y luego congelarlo.
Refrigeración: Proceso operativo para obtener una fuente de baja temperatura utilizando el cambio del estado físico del refrigerante para obtener una fuente de baja temperatura mediante el efecto de enfriamiento.
Tipos de equipos de refrigeración: producción de fuentes de frío (refrigeración), congelación de materiales, enfriamiento.
Método de refrigeración: tipo pistón, tipo tornillo, unidad compresora de refrigeración centrífuga, unidad de refrigeración por absorción, unidad de refrigeración por chorro de vapor y nitrógeno líquido.
Método de congelación: enfriamiento por aire, inmersión y refrigerante a través de un dispositivo de enfriamiento por transferencia de calor por contacto con tubos metálicos, paredes y materiales.
solicitud:
1. Transporte de alimentos congelados, refrigerados y ultracongelados.
2. Refrigeración, almacenamiento climatizado y transporte refrigerado de productos agrícolas y alimentos.
3. Procesamiento de alimentos, como la liofilización, la concentración por congelación y el enfriamiento de materiales.
4. Aire acondicionado en plantas procesadoras de alimentos.
Principio del ciclo de refrigeración
Componentes principales: compresor de refrigeración, condensador, válvula de expansión, evaporador.
Principio del ciclo de refrigeración: El refrigerante absorbe calor y alcanza su punto de ebullición cuando se encuentra en estado líquido a baja temperatura y baja presión, para luego evaporarse y convertirse en vapor a baja temperatura y baja presión. Bajo la acción del compresor, el refrigerante evaporado se convierte en gas a alta temperatura y alta presión, y se condensa en líquido a alta presión. Tras pasar por la válvula de expansión, se convierte en líquido a baja presión y baja temperatura, y absorbe calor y se evapora nuevamente, completando así el ciclo de refrigeración del refrigerador.
Conceptos y principios básicos
Capacidad de refrigeración: Bajo ciertas condiciones de funcionamiento (es decir, determinadas temperaturas de evaporación, condensación y subenfriamiento del refrigerante), es la cantidad de calor que el refrigerante extrae del objeto congelado por unidad de tiempo. También se conoce como capacidad de enfriamiento del refrigerante. En las mismas condiciones, la capacidad de enfriamiento del mismo refrigerante está relacionada con el tamaño, la velocidad y la eficiencia del compresor.
Refrigeración directa: En el ciclo de refrigeración, si el refrigerante absorbe calor, el evaporador lo intercambia directamente con el objeto a enfriar o con el ambiente que lo rodea. Generalmente se utiliza en equipos de refrigeración industrial, como congeladores de helados, cámaras frigoríficas pequeñas y refrigeradores domésticos.
Refrigerante: Sustancia activa que circula continuamente en el aparato de refrigeración para lograr la refrigeración. El aparato de refrigeración por compresión de vapor transfiere el calor mediante el cambio de estado del refrigerante. El refrigerante es un material indispensable para la refrigeración artificial.
Refrigerantes de uso común
Refrigerantes de uso común: aire, agua, salmuera y solución acuosa orgánica.
Criterios de selección: bajo punto de congelación, gran capacidad calorífica específica, ausencia de corrosión de metales, estabilidad química, bajo precio y fácil disponibilidad. condición.
Aunque el aire como refrigerante tiene muchas ventajas, solo se utiliza en contacto directo con los alimentos durante los procesos de refrigeración o congelación debido a su baja capacidad calorífica específica y a su escaso efecto de transferencia de calor por convección cuando se utiliza en estado gaseoso.
El agua tiene un calor específico elevado, pero un punto de congelación alto, por lo que solo puede utilizarse como refrigerante para temperaturas superiores a 0 °C. Si se requiere refrigeración por debajo de 0 °C, se utiliza salmuera o una solución orgánica como refrigerante.
Las soluciones acuosas de cloruro de sodio, cloruro de calcio y cloruro de magnesio se conocen comúnmente como salmuera congelada. La salmuera congelada más utilizada en la industria alimentaria es la solución acuosa de cloruro de sodio. Entre los refrigerantes de solución orgánica, los dos más representativos son las soluciones acuosas de etilenglicol y propilenglicol.
El dispositivo principal de los equipos de refrigeración por compresión de pistón
Función: Se utiliza para comprimir el refrigerante, realizar trabajo, obtener energía y, posteriormente, condensarlo y expandirlo para formar una fuente de frío capaz de absorber calor.
Método de representación del modelo: número de cilindros, tipo de refrigerante utilizado, tipo de disposición de los cilindros y diámetro del cilindro.
Composición: Bloque de cilindros, cilindro, pistón, biela, cigüeñal, cárter, válvulas de admisión y escape, tapa falsa, etc.
Proceso de funcionamiento: Cuando el pistón se mueve hacia arriba, la válvula de succión se abre y el vapor refrigerante entra al cilindro por la parte superior del pistón a través de dicha válvula. Al seguir subiendo, la válvula de succión se cierra, el pistón continúa moviéndose hacia arriba y el refrigerante en el cilindro se comprime. Cuando la presión del aire alcanza un cierto nivel, la válvula de escape de la tapa falsa se abre y el vapor refrigerante se descarga del cilindro y se impulsa hacia la tubería de alta presión.
Características: Estructura simple, fácil fabricación, gran adaptabilidad, funcionamiento estable y mantenimiento sencillo.
condensador
Función: intercambiador de calor, que condensa el vapor sobrecalentado del refrigerante en líquido mediante enfriamiento.
Tipo: carcasa y tubos horizontales, carcasa y tubos verticales, pulverización de agua, evaporación, refrigeración por aire.
Proceso de funcionamiento: El vapor refrigerante sobrecalentado entra al condensador por la parte superior de la carcasa y entra en contacto con la superficie fría del tubo, condensándose sobre ella en una película líquida. Por efecto de la gravedad, el condensado se desliza por la pared del tubo y se separa de ella.
El evaporador por pulverización de agua consta de un depósito de líquido, una tubería de refrigeración y un tanque de distribución de agua.
Proceso de funcionamiento: El agua de refrigeración entra al depósito de distribución por la parte superior y fluye hacia la superficie exterior del tubo en espiral a través del depósito. Parte del agua se evapora y el resto cae en el depósito. El agua entra en el tubo inferior de la fila oculta y, al ascender por él, se enfría y condensa, fluyendo finalmente al depósito de líquido.
Válvula de expansión
Función: reducir la presión del refrigerante y controlar su flujo. Cuando el refrigerante líquido a alta presión pasa por la válvula de expansión, la presión de condensación cae bruscamente hasta la presión de evaporación y, al mismo tiempo, el refrigerante líquido hierve y absorbe calor, disminuyendo así su temperatura.
Válvula de expansión térmica: Utiliza el grado de sobrecalentamiento del vapor a la salida del evaporador para ajustar el refrigerante. En condiciones normales de funcionamiento de la unidad de refrigeración, la presión de perfusión del elemento de suministro es igual a la suma de la presión del gas bajo el diafragma y la presión del resorte, y se encuentra en equilibrio. Un suministro insuficiente de refrigerante provoca el retorno del vapor a la salida del evaporador, lo que incrementa el grado de sobrecalentamiento, la temperatura del sensor de temperatura aumenta, el diafragma desciende y la apertura de la salida aumenta hasta que la cantidad de líquido suministrado se iguala a la cantidad de evaporación, momento en el que la temperatura del sensor de temperatura aumenta y se equilibra. Por lo tanto, la válvula de expansión térmica puede ajustar automáticamente el grado de apertura de la válvula, y el volumen de suministro de líquido puede aumentar o disminuir automáticamente según la carga, lo que garantiza que la superficie de calentamiento del evaporador se utilice plenamente.
Evaporador
Función: El refrigerante absorbe el calor del medio de enfriamiento.
Clasificación: Según la naturaleza del medio de refrigeración, se divide en tres categorías.
1. Evaporador para enfriar refrigerante líquido: como enfriadores de agua, enfriadores de salmuera, etc. El refrigerante absorbe el calor fuera del tubo, y el refrigerante líquido circula dentro del tubo mediante una bomba de líquido. Se divide en tipo de tubo horizontal, tipo de tubo vertical, tipo de tubo espiral y tipo serpentín según su estructura.
2. Evaporador para enfriar aire: el refrigerante se evapora en el tubo, el aire fluye hacia afuera y el flujo de aire es por convección natural.
3. Evaporador de contacto para enfriar material congelado: El refrigerante se evapora en un lado de la partición de transferencia de calor, y el otro lado de la partición está en contacto directo con el material enfriado o congelado.
Características: buena transferencia de calor, estructura sencilla, tamaño reducido y menor corrosión para los equipos gracias al sistema de circulación de refrigerante sellado.
Desventaja: Cuando la bomba de salmuera se detiene debido a un mal funcionamiento, puede producirse la congelación, lo que provoca la rotura del conjunto de tubos.
tubo de refrigeración
Tubo de refrigeración vertical
Ventajas: Después de que el refrigerante se vaporiza, es fácil de descargar y el efecto de transferencia de calor es bueno, pero cuando el tubo de escape está alto, la temperatura de evaporación del refrigerante inferior es alta debido a la presión estática de la columna de líquido.
Tubo de pared simple tipo serpentín:
Ventajas: La cantidad de refrigerante que se introduce es pequeña, aproximadamente el 50% del volumen del tubo de escape, pero el refrigerante no se descarga rápidamente del tubo después de vaporizarse, lo que reduce el efecto de transferencia de calor.
Tubo deformado:
Ventajas: gran superficie de disipación de calor.
Dispositivos auxiliares para equipos de refrigeración por compresión de pistón.
separador de aceite
Función: Se utiliza para separar el aceite lubricante presente en el líquido y el gas comprimidos, evitando así que el aceite lubricante entre en el condensador y deteriore las condiciones de transferencia de calor.
Principio de funcionamiento: Mediante las diferentes proporciones de gotas de aceite y vapor refrigerante, se reduce el caudal aumentando el diámetro de la tubería y se modifica la dirección del flujo del refrigerante; o bien, por fuerza centrífuga, las gotas de aceite se sedimentan a la temperatura del vapor. En el caso del aceite lubricante en estado gaseoso, la temperatura del vapor se reduce mediante lavado o enfriamiento, de modo que se condensa en gotas de aceite y se separa. El separador de aceite de tipo filtro se refrigera con freón.
Función del colector de aceite: recoge la mezcla de refrigerante y aceite proveniente del separador de aceite, el condensador y otros dispositivos del sistema de refrigeración. Posteriormente, separa el aceite de la mezcla a baja presión y los descarga por separado. Para garantizar la seguridad de la descarga de aceite, este reduce la pérdida de refrigerante.
La función del receptor de líquido es almacenar y regular el refrigerante líquido suministrado a cada parte del sistema de refrigeración para garantizar el funcionamiento seguro del suministro de líquido del equipo. El acumulador de líquido se divide en depósito de alta presión, depósito de baja presión, depósito de drenaje y depósito de almacenamiento de líquido circulante.
Función del separador gas-líquido: separar el refrigerante del evaporador para evitar que el refrigerante líquido entre en el compresor y dañe el cilindro; separar el vapor ineficaz del amoníaco líquido a baja presión después de la estrangulación para mejorar el efecto de transferencia de calor del evaporador.
Función del separador de aire: separar y descargar el gas no condensable del sistema para garantizar el funcionamiento normal del sistema de refrigeración.
Función del enfriador intermedio: se instala en un sistema de refrigeración por compresión de dos etapas (o multietapa) para enfriar el gas sobrecalentado descargado de la etapa de compresión de baja presión para el enfriamiento entre etapas y así garantizar el funcionamiento normal del compresor de la etapa de alta presión; el aceite lubricante arrastrado y el refrigerante refrigerante hacen que el refrigerante adquiera una mayor función de subenfriamiento.
Almacenamiento en frío
Clasificación:
Almacenamiento en frío a gran escala (más de 5000 t); almacenamiento en frío de tamaño mediano (entre 1500 y 5000 t); almacenamiento en frío pequeño (menos de 1500 t).
Según los requisitos de uso:
Almacenamiento en frío a alta temperatura: principalmente para refrigerar frutas, verduras, huevos frescos y otros alimentos; la temperatura de almacenamiento general es de 4 a -2 ℃;
Almacenamiento en frío a baja temperatura: principalmente para congelar y congelar carne, productos acuáticos, etc. La temperatura de almacenamiento general es de -18 ~ -30 ℃;
Almacén climatizado: almacena arroz, fideos, materiales medicinales, vino, etc. en condiciones de temperatura normales; la temperatura general del almacén es de 10 a 15 ℃.
Equipo de ultracongelación: Es adecuado para congelar materias primas envasadas en pequeñas cantidades o sin envasar, como bloques, rodajas y gránulos, para elaborar todo tipo de alimentos ultracongelados, como ganado, productos acuáticos, verduras y empanadillas. Temperatura de congelación: -30 ~ 40 ℃.
Congelador rápido tipo caja: La caja cuenta con varias placas planas móviles con separadores, recubiertas con material aislante térmico. En los separadores se instalan serpentines de evaporación, y también se puede verter salmuera entre los tubos, por donde circula el refrigerante. Los productos ultracongelados se colocan entre las placas, y estas se mueven para comprimir los materiales y congelarlos.
Máquina de ultracongelación tipo túnel: Consta de un cuerpo de túnel, un evaporador, un ventilador y una rejilla de transporte de material o una malla de acero inoxidable. El material pasa primero por la cinta transportadora de malla de primera etapa, que se desplaza a mayor velocidad y tiene una capa de material más delgada, lo que permite que la superficie se congele. La cinta transportadora de malla de segunda etapa, que se desplaza a menor velocidad y tiene una capa de material más gruesa, congela todo el material para obtener un producto ultracongelado de grano único.
Congelador de inmersión: El material congelado entra en contacto directo con un gas licuado o refrigerante líquido a muy baja temperatura para obtener un producto ultracongelado. El alimento pasa secuencialmente por la zona de preenfriamiento, la zona de congelación y la zona de temperatura media. El nitrógeno líquido se almacena fuera del túnel y se introduce en la zona de congelación a una presión determinada para la pulverización o congelación por inmersión. El nitrógeno formado tras la absorción de calor por el nitrógeno líquido se encuentra a una temperatura muy baja, de -10 a -5 °C, y se introduce en el túnel mediante un ventilador. La sección anterior se precongela. En la zona de congelación, el alimento se congela rápidamente por contacto con nitrógeno líquido a -200 °C.
Equipos de refrigeración y aire acondicionado
Refrigeración en atmósfera controlada: Combina la refrigeración con el almacenamiento en atmósfera controlada, controlando la temperatura de almacenamiento y la composición del gas, de manera que el contenido de oxígeno y dióxido de carbono en el almacén se utilice principalmente para el almacenamiento de frutas y verduras, y se pueda obtener un buen efecto de conservación.
La pérdida de productos durante el almacenamiento es mínima. Según las estadísticas, la tasa de pérdida de productos en cámaras frigoríficas es del 21,3%, mientras que la de productos en cámaras frigoríficas con aire acondicionado es del 4,8%.
Fecha de publicación: 26 de enero de 2022
