真空预冷机的原理
吸收式果蔬真空预冷系统方案设计
上海海事大学本科生毕业设计（论文）吸收式果蔬真空预冷系统方案设计学院（部）：商船学院专业：热能与动力工程班级：051班*****指导老师：***完成日期：2009年6月摘要水果蔬菜的预冷是食品冷藏保鲜的一个重要环节。
本文主要介绍了吸收式果蔬真空预冷的特点及应用，并对其现状及前景进行了阐述，并通过计算设计一套使用溴化锂为吸收剂的果蔬真空预冷方案来体现其所具有的特点。
关键词：果蔬，吸收式，溴化锂，真空预冷AbstractThe fruit and vegetables' precooling is an important link which food refrigeration maintains freshness. This article mainly introduced the absorption type fruits and vegetables vacuum precooling characteristic and the application. and has carried on the elaboration to its present situation and the prospect, and designs a set of use lithium bromide through the computation the characteristic which manifests for the absorbent fruits and vegetables vacuum precooling plan its has.Keywords：fruit and vegetable, absorption type, lithium bromide, vacuum precooling目录前言 (5)1.吸收式果蔬真空预冷技术 (6)1.1温度的重要性和冷却的必要性 (6)1.2果蔬真空预冷技术 (7)1.2.1预冷技术及其应用 (7)1.2.2果蔬真空预冷的原理 (8)1.2.3真空预冷的优缺点 (8)1.2.4真空预冷装置的运转方式 (9)1.2.5真空技术及捕水器的冷却方式 (9)1.3 溴化锂吸收式制冷机 (10)1.3.1溴化锂吸收式制冷机的产生及发展 (10)1.3.2溴化锂吸收式制冷机的工作原理 (11)1.3.3溴化锂吸收式制冷机的特点 (12)1.3.4溴化锂吸收式制冷机的应用 (12)1.4本文的主要研究内容 (13)2.吸收式果蔬真空预冷系统的设计计算 (15)2.1单效溴化锂制冷循环的计算 (15)2.1.1热力计算 (17)2.1.2传热计算 (20)2.2溴化锂吸收式制冷机组热力计算过程 (22)2.2.1已知参数 (22)2.2.2设计参数的选定 (22)2.2.3各状态点参数值 (22)2.2.4各换热设备的单位热负荷计算 (23)2.2.5各换热设备的热负荷计算 (24)2.2.6各工质的流量计算 (24)2.2.7传热面积计算 (25)3.吸收式果蔬真空预冷系统的结构设计 (25)3.1系统各设备简介 (25)3.1.1冷库常识 (25)3.1.2溴化锂吸收式制冷剂的吸收器介绍 (27)3.1.3溴化锂吸收式制冷剂的发生器介绍 (28)3.2系统结构设计 (29)3.2.1系统各部分结构及说明 (29)结论 (31)参考文献 (32)前言果品蔬菜色泽艳丽，风味优美，而且营养丰富，所含多种营养物质，对维持人体正常的生理功能有着重要的作用。
真空预冷的作用
目前在制冷行业中，使用一些新型的制冷设备如真空预冷机，可以对一些需要保鲜的食品快速进行冷却。
应用的行业主要在食品行业中，真空预冷对于高温食品快速预冷、及水果、蔬菜等生鲜食品的快速冷却都有很好的效果。
也许很多人不是很了解这种设备的作用，这里为您简单说明一下。
真空预冷主要作用就是在真空条件下，加速水分蒸发，在真空中实现快速冷却的效果，以解决食物加速老化，委缩和变黄现象。
以最大限度保持食物的新鲜。
真空预冷机属于食品保鲜真空设备，真空预冷机和气调包装机是目前全球用作食品贴近自然保鲜工艺设备，真空预冷机将食品芯体温度迅速降至保鲜温度（一般0℃-4℃，冷却时间15-30分钟（满载）），然后将给冷却后的食品进行气调锁鲜包装。
包装后的锁鲜装，可以通过网销、冷链交付至全国食客。
真空预冷技术的特点有：1)冷却速度快：20-30分钟，可以将产品冷却至1-5摄氏度。
2)冷却均匀：实现从内到外的均匀降温；3)保鲜度高：可持续保持食物原有的色、香、味等，延长产品货假期。
4)干净卫生：在真空的环境下，抑制细菌繁殖，防止交叉污染。
5)薄层干燥效应：有治愈保鲜物表皮损伤或抑制等独特功效；6)安全稳定：电气部分采用国内外品牌产品，保证机器工作稳定寿命长久，操作安全。
真空预冷指的是在正常大气压（101.325kPa）下，水在100℃蒸发，如果大气压为610Pa，水在0℃就蒸发，水的沸点随着环境大气压的降低而下降。
沸腾是快速地蒸发，会急速地吸收热量。
新鲜果蔬放在密闭的容器中，迅速抽出空气和水蒸汽，随着压力的持续降低，果蔬会因不断地、快速地蒸发水分而冷却。
真空预冷技术原理简单，冷速的速度快，广泛用于水果，蔬菜，熟食，鲜花等产品的保鲜，运输及储存。
果蔬真空预冷机设备工艺原理
果蔬真空预冷机设备工艺原理1. 前言果蔬真空预冷机是当前果蔬保鲜技术领域的一种先进的保鲜设备。
其通过在真空环境下，利用真空能量吸收果蔬内部的热量，同时通过水雾降温，达到果蔬快速降温、延长保鲜期的目的。
本文将详细介绍果蔬真空预冷机的设备工艺原理。
2. 果蔬真空预冷机的工作原理果蔬真空预冷机的工作原理是在真空环境下通过水雾对果蔬进行降温。
果蔬真空预冷机主要由真空腔和水雾系统组成，其中真空腔包括真空室、最后加热室和进出口，水雾系统包括进水管、喷水嘴和排水管。
果蔬置于真空室中，随着水雾的喷洒，果蔬逐步被润湿，并在水雾的帮助下迅速冷却。
具体的工作流程如下：1.果蔬进入真空室后，真空泵开始抽取空气，将真空室内的压强减小到一定程度，使得果蔬表面的水分开始沸腾并蒸发，同时吸收大量热量，从而快速降低果蔬的温度。
2.当果蔬的温度接近最终温度时，水雾系统开始工作，通过喷水嘴将水雾喷洒到果蔬表面，给果蔬提供加速降温的条件。
3.随着外界的热量不断传入，真空室内的温度开始升高，此时最后加热室开始工作，通过加热元件将真空腔的温度升高，使得真空室内的压强增大并排出其中的水蒸气和残留的空气。
4.最终果蔬在经过短暂停留和排气后，取出真空室，完成整个降温过程。
3. 果蔬真空预冷机的应用果蔬真空预冷技术是目前最为先进的果蔬保鲜技术之一，其主要应用于水果、蔬菜、花卉等高科技含量、高附加值的保鲜加工中。
果蔬真空预冷机作为其中重要的设备，其应用前景广阔。
在果蔬保鲜领域，果蔬真空预冷机具有以下几个优点：1.真空环境下果蔬温度容易快速降至目标温度；2.水雾机制下果蔬表面快速润湿，降温效果更好；3.真空腔内保留时间短暂，对果蔬的质量没有损害；4.降温速率极快，可将果蔬的新鲜度保存在最佳状态。
因此，果蔬真空预冷机在水果、蔬菜等果蔬保鲜、加工过程中有着广泛的应用。
4. 总结果蔬真空预冷技术是目前最为先进的保鲜技术之一，其核心技术之一即是果蔬真空预冷机。
真空冷却机工作原理
真空冷却机工作原理
真空冷却机是一种利用真空环境下的原理来实现物体降温的设备。
其工作原理可以描述如下：
1. 真空环境：真空冷却机首先创建一个真空环境，即在设备内部排除空气和其他气体，使其成为空气密闭空间。
2. 热量转移：设备内部的物体（例如食品或其他物品）会产生热量，热量会通过辐射、传导和对流的方式传递到真空环境中。
3. 热量辐射：在真空环境中，物体通过辐射的方式将热量转移出去。
辐射是通过热能的电磁波辐射来实现的，热能从高温物体传递到低温物体，从而减少物体的温度。
4. 热量传导：真空环境中的物体与设备的内壁接触，通过传导的方式将热量传递到设备的内壁上。
5. 热量对流：设备内部的气体由于热量传递的影响会发生对流，即气体的热量会上升而较冷的气体下沉，形成循环。
这种对流现象可以有效地将热量带出去，从而降低物体的温度。
6. 热量泵出：在真空冷却机的设计中，通常会设置一个冷凝器或冷却介质（如液氮）来冷却设备内部的空气和物体。
通过冷却介质的作用，使得内部的热量得以泵出，进一步降低物体的温度。
7. 温度降低：通过上述的热量转移和泵出的过程，真空冷却机能够将物体的温度逐渐降低，达到预定的冷却效果。
需要注意的是，真空冷却机的工作原理基于热量传递和转移，而并非使用电子制冷或机械风扇来实现冷却效果。
其优点是能够在无需外部介质或冷却剂的情况下，实现物体的快速降温。
真空冷却器设计原理及应用
真空冷却器设计原理及应用真空冷却器是一种利用真空环境进行冷却的装置。
其设计原理基于热传导和物质流动的基本原理，并通过维持真空状态来提高冷却效果。
真空冷却器广泛应用于航天器、电子器件和科学实验等领域，具有高效、精确和可靠的冷却效果。
设计原理：真空冷却器的核心原理是通过真空环境下的热传导和物质流动来实现冷却效果。
其基本组成包括真空室、热源、冷源和控制系统。
首先，真空室是实现真空环境的基础。
真空室的内部与外部隔绝，以避免热量的传递。
真空室的材料选择需要考虑到其导热性能和耐高温性能。
热源是指需要冷却的物体，热量通过导热方式进入冷却系统。
热源与真空室通过接触面实现热传导，进而进入真空室。
冷源是提供冷却效果的关键部分。
冷源一般是一种低温介质，如液氮或液态氦。
通过将冷源置于真空室内，从而在真空环境下将热源冷却。
控制系统用于监测和调节真空室内的温度和真空度。
控制系统根据所需的冷却效果，可自动调整冷源的供给和冷却时间。
同时，控制系统也可以监测真空室内的压力变化以保持恒定的真空状态。
应用：真空冷却器的应用非常广泛，特别是在航天器、电子器件和科学实验等领域起到了重要的作用。
在航天器中，真空冷却器用于约束和控制设备的温度，以确保航天器的正常运行。
由于真空环境下的冷却效果较好，真空冷却器能够在无重力和极端环境中提供高效的冷却。
在电子器件中，真空冷却器常用于高性能计算机、激光器和传感器等设备的冷却。
由于这些设备在工作过程中会产生大量的热量，真空冷却器能够有效地管理和散发热量，提高设备的性能和寿命。
在科学实验中，真空冷却器被广泛用于制备超导材料和研究量子效应等领域。
通过维持真空状态，真空冷却器能够在非常低的温度下实现材料的冷却和测量，为科学研究提供了有力的工具。
总结：真空冷却器是一种利用真空环境进行冷却的设备，其设计原理基于热传导和物质流动的基本原理。
通过维持真空状态，真空冷却器能够提供高效、精确和可靠的冷却效果。
该技术在航天器、电子器件和科学实验等领域得到广泛应用，提高了设备的性能和可靠性。
真空冷冻干燥机的原理
真空冷冻干燥机的原理
真空冷冻干燥机是一种常用的干燥设备，它可以将含水物质在低温
下冷冻成固态，然后在真空环境下将水分直接升华，从而达到干燥的
目的。
下面我们将从物理原理、工作流程和应用领域三个方面来介绍
真空冷冻干燥机的原理。
一、物理原理
真空冷冻干燥机的干燥原理主要基于物质的三态变化规律。
当物质在
低温下达到一定程度时，其分子运动减缓，形成固态。
在真空环境下，水分子受到外界压力的影响减小，分子间距增大，从而使水分子直接
从固态升华成气态，从而达到干燥的目的。
二、工作流程
真空冷冻干燥机的工作流程主要分为三个阶段：预冷阶段、真空干燥
阶段和回温阶段。
预冷阶段：将含水物质放入真空冷冻干燥机中，通过制冷系统将物质
冷冻至低温状态，使其成为固态。
真空干燥阶段：在真空环境下，通过加热系统将物质加热至一定温度，使水分子直接升华成气态，从而达到干燥的目的。
回温阶段：将物质从低温状态回温至常温状态，使其恢复原有的物理性质。
三、应用领域
真空冷冻干燥机广泛应用于食品、药品、化工、生物工程等领域。
在食品领域，真空冷冻干燥机可以将水果、蔬菜等食品进行干燥处理，从而延长其保质期；在药品领域，真空冷冻干燥机可以将药品进行干燥处理，从而提高其稳定性和保存期限；在化工领域，真空冷冻干燥机可以将化工原料进行干燥处理，从而提高其纯度和稳定性；在生物工程领域，真空冷冻干燥机可以将生物制品进行干燥处理，从而提高其保存期限和稳定性。
总之，真空冷冻干燥机是一种高效、节能、环保的干燥设备，其原理简单、操作方便、应用广泛，是现代工业生产中不可或缺的重要设备之一。
食用菌真空预冷机
食用菌真空预冷机
离开培养基质的菇体仍具生命力，如不及时处理，活的有机体对不良外界环境和微生物的侵染具有抗性。
然而，生命活动越强，鲜度下降的速度也越快，所以真空预冷机能快速的去除及抑制活体细胞繁殖率，因些，通过真空预冷控制鲜菇产品生理生化变化的各种因素，使菇体生命活动处于下限状态，便可延长其货架寿命。
真空预冷是目前国际上先进的预冷方法，它的基本原理是利用真空装置降低待冷却物的环境压力，使待冷却物内水分沸点降低至沸腾蒸发，从而吸收待冷物自身热量而降温。
真空预冷可以快速均匀地除去采收带来的田间热，降低了食用菌的呼吸作用，从而显著延长保鲜期，提高保鲜质量。
真空预冷属体积型冷却方式，整体冷却速率快，冷却均匀，受包装与堆码方式影响小。
特别适用于食用菌、蔬菜、水果、花卉、等的冷链保鲜预冷。
真空冷却方法与其它冷却方法相比较，具有如下特点：
1、保鲜时间长，无须进冷库就可以直接运输，而且中短途运输可以不用保温车；
2、冷却时间极快，一般只需二十几分钟，而且凡有出气孔的包装均可；
3、对果蔬原有的感官和品质（色、香、味和营养成分）保持得最好；
4、能抑制或杀灭细菌及微生物；
5、具有“薄层干燥效应”—果蔬表面的一些小损伤能
得到“医治”愈合或不会继续扩大；
6、对环境无任何污染；
7、运行成本低；
8、可以延长货架期，经真空预冷的叶菜及食用菌，无须冷藏可以直接进高档次的超市。
真空预冷机工作原理
真空预冷机工作原理
真空预冷机是一种利用真空原理进行制冷的设备。
它的工作原理可以简单描述如下：
1. 初始状态：开始时，真空预冷机中存在高温高压的工质（通常是氨气或氟利昂），此时设备内外的压力相等，工质处于饱和蒸气状态。
2. 真空抽取：首先，通过真空泵将真空预冷机的内部空气抽取出来，使其内部形成较低的负压环境。
随着空气的抽取，设备内部产生真空，使工质的沸点降低。
3. 液体进入：当真空预冷机内部达到一定真空度时，通过调节加热电源，使工质冷凝成液体。
此时，工质从高温高压的气体状态转变为较低温低压的液体状态。
4. 蒸发降温：接下来，将待冷却的物体放入真空预冷机内部，使其与工质接触。
由于工质的低温，物体的热量会被吸收，从而使物体温度降低。
5. 冷凝回流：经过蒸发降温之后，工质再次转变为气体状态。
此时，工质会再次被真空泵抽取出来，并返回至工质冷凝器内冷凝成液体。
6. 循环往复：经过冷凝回流后，工质会被泵送回真空预冷机内，循环再次进行，实现持续的预冷过程。
通过以上循环往复的工作过程，真空预冷机能够实现对物体的快速冷却，广泛应用于冷冻食品、医药、电子器件等领域。
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真空预冷机的原理
1、真空冷却的基本原理
在一个标准大气压下，水的沸点是100℃，蒸发热为2256KJ/kg。
当压力改变时，水的沸点以及蒸发潜热也随之改变。
压力降低时，水的沸点降低且蒸发热增加。
例如，当压力下降到610 帕时，水的沸点是0℃，蒸发热为2500KJ/kg。
沸点降低使得水易于汽化，水在汽化时必须吸收热量。
真空预冷机就是根据这一原理，利用真空泵抽取真空槽内空气以降低真空箱体内气压，使真空槽内的水份沸点降低从而蒸发，所以被冷却物表面自由水不断汽化，带走自身及坏境热量，从而达到冷却降温效果。
2、真空预冷的特点
与普通降温冷却不同，预冷是指在短时间内的急速降温，根据被冷却物的性质确定预冷时效，通常为数分钟或数小时。
真空预冷处理是运用了真空这一特殊环境，通过降低水的沸点，使水汽化吸热，从而实现快速降温的技术。
真空预冷机根据真空预冷的技术设计研发而成的快速冷却的先进设备。
其主要优势如下：
1. 冷却速度快：20-30分钟即可达到所需的冷藏温度。
2. 冷却均匀：产品表面自由水汽化带走自身热量达到冷却目的，实现从内到外均匀降温。
3. 干净卫生：真空坏境下，可杀菌或抑制细菌繁殖，防止交叉污染。
4. 薄层干燥效应：有治愈保鲜物表皮损伤或抑制扩大等独特功效。
5. 不受包装限制：只要包装有气孔，即可均匀冷却物品。
6. 保鲜度高：可保有食物原有色、香、味，延长货架期。
7. 自动化程度高：可通过压力传感器控制制冷系统和真空系统压力，方便调节真空预冷机的真空度，并且可远程操控，便于监控设备运行和快速解决设备故障。
8. 高度精准：配备精密式数显温度、湿度控制器，精确控制真空度及湿度。
9. 安全稳定：电气部分采用著名品牌产品，保证机器工作稳定寿命长久，操作安全。
10. 节能高效：根据不同冷却物的特性，设定真空度，有效节约能源。
3、真空预冷装置的主体部件
真空预冷装置基本构成：真空处理室、真空系统、制冷系统及控制系统四大部分组成。
真空处理室即真空处理槽，通常分为筒形和箱型。
内侧材质根据冷却物品性质决定，一般由碳钢或者不锈钢制成；外侧由高强度矩形钢管和槽钢焊接并喷涂高强度防锈材料。
真空系统即抽气系统，由真空泵和管路组成，现场连接电源和管道后，通过PLC程序控制系统实现全自动化控制。
制冷系统包括匹配的半封闭螺杆压缩机或活塞压缩机、冷凝器、蒸发器以及气分、油分、储液器和制冷管路等。
真空预冷中，用水作为制冷剂。
因为水的蒸发潜热大且不造成污染，满足环保的需求，是较为理想的制冷剂。
其中，小型真空预冷装置制冷机组常选择水冷、风冷压缩冷凝家族，大型装置则常采用并联系机组或按系统。
控制系统包括电气控制和气动控制。
弗格森真空预冷机通过压力传感器来控制制冷系统和真空系统的压力。
其主要动力设备配有变频器或软启动器，可以预设压力、温度、制冷系统开启点等等参数，使冷却过程按预定的要求自动运行。
同时，可自动维持压力的控制系统，保证了安全降温。
4、真空预冷的应用
与传统冷却方式（对流、导热）相比，真空冷却不但快速均匀，且干净卫生，非常适用于果蔬预冷、鲜切花卉以及熟食品的冷却。
4.1 果蔬以及鲜切花卉冷链保鲜流程：
采摘预冷冷藏冷藏运输货架新鲜农产品采收后仍具有生命力，为维持生命，其呼吸作用及其他生理变化持续进行，这会加速产品老化，出现萎调及黄化等现象，与此同时，释放大量呼吸热，这也就是常说的“田间热”。
保鲜的目的是抑制老化，因此，控制果蔬本身的呼吸是关键，而与呼吸最为密切相关的就是温度。
温度升高会加快呼吸作用，而相反低温可抑制引起产品劣变的生理变化。
因此，果蔬在采摘后后必先进行预冷处理，尽早、尽快地除去田间热，降低呼吸热。
真空预冷已逐渐成为果蔬采摘后的第一道工序。
4.2 熟食品生产流程：
原料加工（蒸、煮、炒、炸以及烘焙等流程）冷却
包装成品
熟食品加工完毕后必须经过冷却才能包装。
传统的冷却方法有室内摊凉、强制通风冷却、冷库冷却等。
这些冷却方法不但冷却时间长，周转运输麻烦，占地空间大，而且冷却不均匀，表面和中心温差大，更为重要的是影响食品的卫生。
采用真空预冷对熟食品进行冷却处理，能避免空气中的细菌沾染到食品上，造成食品的“二次污染”，卓越的优势在于能够快速通过细菌高速繁殖区域（30℃-60℃），控制菌量的增加，提高食品的卫生安全性，延长质保期。
5、真空预冷机在保鲜体系中的发展概况及展望
国内真空预冷技术应用于设备制造技术尚不成熟。
相比而言，欧洲国家对于规模型牧场养殖和农场规模建设的时间长，对于真空预冷技术的研究具有丰富经验。
其中，美国、西班牙、澳大利亚等发达国家在真空预冷技术的研究、开发及应用上已具规模。
二十世纪40年代末，西方国家开始进行真空预冷技术的研究。
日本从1966年展开对于真空预冷技术的研究，并广泛应用于果蔬生产基地。
我国从80年代中期开始注意到真空预冷对于物品保鲜的作用并着手进行真空预冷技术和设备的研究工作。
在欧美、日本等发达国家，为了获得高质量的速冻产品，把真空预冷作为果蔬采摘后必须进行的第一道工序。
在我国，随着人们生活水平的提高，对于新鲜食品的诉求日渐增强，传统冷却的食品无法达到应有的保鲜效果。
在此情况下，德国弗格森借鉴国内外真空预冷技术及应用经验，设计制造应用广泛的真空预冷机。
为方便国内客户购买使用，真空预冷机已在中国弗格森投入生产。
越来越多的专家开始着手于将真空预冷技术和其他技术相结合的保鲜方法，如花卉果蔬的真空预冷与气调包装相结合的保险贮藏，试验表明配合气调包装可进一步延长保质期。
但就真空预冷技术的研究而言，还存在些许问题，例如多数研究都倾向于应用，忽视了对真空冷却机理的基础研究。
对于温度和压力准确控制、湿度和物品重量变化规律、复压的准确时间等研究不够准确和完善。
只有待上述问题得到充分研究后，再结合仿真的模拟实验，才能进一步优化运行管理，设计出符合冷却物品的真空预冷设备。