انجماد: فرآیندی که در آن از منبع دمای پایین تولید شده توسط تبرید برای خنک کردن محصول از دمای معمولی و سپس انجماد آن استفاده میشود.
تبرید: فرآیند عملیاتی برای به دست آوردن یک منبع دمای پایین با استفاده از تغییر حالت فیزیکی مبرد برای به دست آوردن یک منبع دمای پایین از طریق اثر خنک کننده.
انواع تجهیزات برودتی: تولید منبع سرما (تبرید)، انجماد مواد، خنک سازی.
روش تبرید: نوع پیستونی، نوع پیچی، واحد کمپرسور تبرید گریز از مرکز، واحد تبرید جذبی، واحد تبرید جت بخار و نیتروژن مایع.
روش انجماد: خنک کننده هوا، غوطه ور و مبرد از طریق لوله فلزی، دیواره و دستگاه خنک کننده انتقال حرارت تماس با مواد.
کاربرد:
۱. حمل و نقل مواد غذایی منجمد، یخچالی و منجمد.
۲. خنکسازی، سردسازی، نگهداری با تهویه مطبوع و حمل و نقل خنککننده محصولات کشاورزی و مواد غذایی.
۳. فرآوری مواد غذایی، مانند خشک کردن انجمادی، تغلیظ انجمادی و خنک کردن مواد.
۴. تهویه مطبوع در کارخانههای فرآوری مواد غذایی.
اصل چرخه تبرید
دستگاههای اصلی: کمپرسور تبرید، کندانسور، شیر انبساط، اواپراتور.
اصل چرخه تبرید: مبرد گرما را جذب میکند و وقتی در حالت مایع با دمای پایین و فشار کم قرار دارد به نقطه جوش خود میرسد و سپس به بخار با دمای پایین و فشار کم تبخیر میشود. مبرد تبخیر شده به گاز تحت عمل کمپرسور به گاز با دمای بالا و فشار بالا تبدیل میشود و دمای بالا و فشار بالا به مایع با فشار بالا متراکم میشود. پس از شیر انبساط، به مایع با دمای پایین و فشار کم تبدیل میشود و گرما را جذب میکند و دوباره تبخیر میشود تا چرخه تبرید یخچال را تشکیل دهد.
مفاهیم و اصول اساسی
ظرفیت تبرید: تحت شرایط عملیاتی خاص (یعنی دمای تبخیر مبرد، دمای چگالش، دمای سابکولینگ خاص)، مقدار گرمایی است که مبرد در واحد زمان از جسم منجمد میگیرد. همچنین به عنوان ظرفیت خنککنندگی مبرد شناخته میشود. در شرایط یکسان، ظرفیت خنککنندگی همان مبرد به اندازه، سرعت و راندمان کمپرسور مربوط میشود.
تبرید مستقیم: در سیکل تبرید، اگر مبرد گرما جذب کند، اواپراتور مستقیماً با جسم مورد نظر برای خنک شدن یا محیط اطراف جسم مورد نظر برای خنک شدن تبادل گرما میکند. عموماً در تجهیزات تبرید تکی که نیاز به خنکسازی صنعتی دارند، مانند فریزرهای بستنی، سردخانههای کوچک و یخچالهای خانگی، استفاده میشود.
مبرد: مادهی فعالی که به طور مداوم در دستگاه تبرید گردش میکند تا تبرید را انجام دهد. دستگاه تبرید تراکمی بخار، انتقال حرارت را از طریق تغییر حالت مبرد انجام میدهد. مبرد مادهای ضروری برای تحقق تبرید مصنوعی است.
مبردهای پرکاربرد
مبردهای رایج مورد استفاده: هوا، آب، آب نمک و محلول آب آلی.
معیارهای انتخاب: نقطه انجماد پایین، ظرفیت گرمایی ویژه بالا، عدم خوردگی فلز، پایداری شیمیایی، قیمت پایین و دسترسی آسان. شرایط
اگرچه هوا به عنوان مبرد مزایای زیادی دارد، اما به دلیل ظرفیت گرمایی ویژه کم و اثر انتقال حرارت همرفتی ضعیف در حالت گازی، فقط در تماس مستقیم با غذا در سردسازی یا انجماد مواد غذایی استفاده میشود.
آب گرمای ویژه بالایی دارد، اما نقطه انجماد بالایی دارد، بنابراین فقط میتواند به عنوان مبرد برای تهیه ظرفیت خنککننده بالاتر از 0 درجه سانتیگراد استفاده شود. اگر قرار باشد ظرفیت خنککننده زیر 0 درجه سانتیگراد تهیه شود، از آب نمک یا محلول آلی به عنوان مبرد استفاده میشود.
محلولهای آبی کلرید سدیم، کلرید کلسیم و کلرید منیزیم معمولاً به عنوان آب نمک منجمد شناخته میشوند. پرکاربردترین آب نمک منجمد در صنایع غذایی، محلول آبی کلرید سدیم است. در میان مبردهای محلول آلی، دو مبرد که بیشترین نماینده را دارند، محلول آبی اتیلن گلیکول و پروپیلن گلیکول هستند.
دستگاه اصلی تجهیزات تبرید فشرده سازی پیستون
عملکرد: برای فشردهسازی مبرد جهت انجام کار، به دست آوردن انرژی و سپس تراکم و انبساط برای تشکیل یک منبع سرد که میتواند گرما را جذب کند، استفاده میشود.
روش نمایش مدل: تعداد سیلندرها، نوع مبرد مورد استفاده، نوع چیدمان سیلندرها و قطر سیلندر.
ترکیب: بلوک سیلندر، سیلندر، پیستون، شاتون، میل لنگ، محفظه میل لنگ، سوپاپهای ورودی و خروجی، پوشش کاذب و غیره
فرآیند کار: وقتی پیستون به سمت بالا حرکت میکند، شیر مکش باز میشود و بخار مبرد از طریق شیر مکش وارد سیلندر در قسمت بالایی پیستون میشود. وقتی پیستون به سمت بالا حرکت میکند، شیر مکش بسته میشود، پیستون به حرکت خود به سمت بالا ادامه میدهد و مبرد در سیلندر فشرده میشود، وقتی فشار هوا به حد معینی رسید، شیر خروجی پوشش کاذب باز میشود و بخار مبرد از سیلندر تخلیه شده و به داخل خط لوله فشار بالا فشرده میشود.
ویژگیها: ساختار ساده، ساخت آسان، سازگاری قوی، عملکرد پایدار و نگهداری راحت.
کندانسور
عملکرد: مبدل حرارتی، که بخار فوق گرم مبرد را با خنک کردن و سرد کردن به مایع تبدیل میکند.
نوع: پوسته و لوله افقی، پوسته و لوله عمودی، اسپری آب، تبخیری، خنک کننده با هوا
فرآیند کار: بخار مبرد فوق گرم از قسمت بالایی پوسته وارد کندانسور شده و با سطح سرد لوله تماس پیدا میکند و سپس به صورت یک لایه مایع روی آن متراکم میشود. تحت تأثیر نیروی جاذبه، میعانات از دیواره لوله به پایین میلغزند و از دیواره لوله جدا میشوند.
اواپراتور پاشش آب از یک مخزن مایع، یک لوله خنککننده و یک مخزن توزیع آب تشکیل شده است.
فرآیند کار: آب خنک کننده از بالا وارد مخزن توزیع آب میشود و از طریق مخزن توزیع آب به سطح بیرونی لوله مارپیچ جریان مییابد. بخشی از آب تبخیر میشود و بقیه به داخل استخر آب میریزد. پایین لوله فرعی پنهان وارد لوله میشود و هنگامی که در امتداد لوله بالا میآید، خنک و متراکم میشود و به مخزن مایع جریان مییابد.
شیر انبساط
عملکرد: کاهش فشار مبرد و کنترل جریان مبرد. هنگامی که مبرد مایع پرفشار از شیر انبساط عبور میکند، فشار چگالش به شدت به فشار تبخیر کاهش مییابد و همزمان، مبرد مایع میجوشد و گرما جذب میکند و دمای آن کاهش مییابد.
شیر انبساط حرارتی: این شیر از درجه سوپرهیت بخار در خروجی اواپراتور برای تنظیم مبرد استفاده میکند. در شرایط عادی کارکرد واحد تبرید، فشار پرفیوژن المنت تغذیه برابر با مجموع فشار گاز زیر دیافراگم و فشار فنر است و در حالت تعادل قرار دارد. تامین ناکافی مبرد باعث بازگشت بخار در خروجی اواپراتور، افزایش درجه سوپرهیت، افزایش دمای سنسور دما، حرکت دیافراگم به پایین و افزایش باز شدن دریچه خروجی میشود تا زمانی که مقدار مایع تغذیه شده برابر با مقدار تبخیر شود و سپس دمای سنسور دما افزایش مییابد و به تعادل میرسد. بنابراین، شیر انبساط حرارتی میتواند به طور خودکار درجه باز شدن شیر را تنظیم کند و حجم مایع تغذیه شده میتواند به طور خودکار با بار افزایش یا کاهش یابد، که میتواند تضمین کند که از ناحیه گرمایش اواپراتور به طور کامل استفاده میشود.
اواپراتور
عملکرد: مبرد گرمای محیط خنککننده را جذب میکند.
طبقه بندی: با توجه به ماهیت محیط خنک کننده، به سه دسته تقسیم می شود.
۱. اواپراتور برای خنک کردن مبرد مایع: مانند خنککننده آب، خنککننده آب نمک و غیره. مبرد گرما را در خارج از لوله جذب میکند و مبرد مایع از طریق پمپ مایع در لوله گردش میکند. بر اساس ساختار به نوع لوله افقی، نوع لوله عمودی، نوع لوله مارپیچی و نوع کویل تقسیم میشود.
۲. اواپراتور برای خنک کردن هوا: مبرد در لوله تبخیر میشود، هوا به بیرون جریان مییابد و جریان هوا به صورت همرفت طبیعی است.
۳. اواپراتور تماسی برای خنک کردن مواد منجمد: مبرد در یک طرف پارتیشن انتقال حرارت تبخیر میشود و طرف دیگر پارتیشن در تماس مستقیم با ماده خنک شده یا منجمد است.
ویژگیها: اثر انتقال حرارت خوب، ساختار ساده، فضای اشغالی کم و خوردگی کمتر تجهیزات به دلیل سیستم گردش مبرد آببندی شده.
عیب: هنگامی که پمپ آب نمک به دلیل نقص عملکرد متوقف میشود، ممکن است یخ زدگی رخ دهد و باعث پارگی خوشه لوله شود.
لوله خنک کننده
لوله خنک کننده عمودی
مزایا: پس از تبخیر مبرد، تخلیه آن آسان است و اثر انتقال حرارت خوب است، اما وقتی لوله اگزوز بالا باشد، دمای تبخیر مبرد پایینی به دلیل فشار استاتیک ستون مایع بالا است.
لوله جداری از نوع کلاف تک ردیفه:
مزایا: مقدار مبرد پر شده کم است، حدود ۵۰٪ از حجم لوله اگزوز، اما مبرد پس از تبخیر به سرعت از لوله تخلیه نمیشود، که این امر باعث کاهش اثر انتقال حرارت میشود.
لوله تاب برداشته:
مزایا: منطقه بزرگ دفع حرارت.
دستگاههای کمکی برای تجهیزات تبرید تراکمی پیستونی
جداکننده روغن
عملکرد: برای جدا کردن روغن روان کننده موجود در مایع و گاز فشرده شده استفاده می شود تا از ورود روغن روان کننده به کندانسور و بدتر شدن شرایط انتقال حرارت جلوگیری شود.
اصول کار: با استفاده از نسبتهای مختلف قطرات روغن و بخار مبرد، با افزایش قطر لوله، سرعت جریان کاهش مییابد و جهت جریان مبرد تغییر میکند؛ یا با نیروی گریز از مرکز، قطرات روغن تا دمای بخار تهنشین میشوند. برای روغن روانکننده در حالت بخار، دمای بخار با شستشو یا خنک شدن کاهش مییابد، به طوری که به قطرات روغن متراکم شده و جدا میشود. جداکننده روغن از نوع فیلتر توسط فرئون خنک میشود.
عملکرد جمع کننده روغن: مخلوط مبرد و روغن جدا شده از جداکننده روغن، کندانسور و سایر دستگاههای سیستم تبرید را جمع آوری میکند و سپس روغن را از مبرد مخلوط تحت فشار کم جدا میکند و سپس آنها را جداگانه تخلیه میکند. برای اطمینان از ایمنی تخلیه روغن، روغن باعث کاهش تلفات مبرد میشود.
وظیفه مخزن ذخیره مایع، ذخیره و تنظیم مبرد مایع عرضه شده به هر بخش از سیستم تبرید برای تأمین عملکرد ایمن منبع مایع تجهیزات است. مخزن ذخیره مایع به بشکه فشار بالا، فشار پایین، بشکه تخلیه و بشکه ذخیره مایع در گردش تقسیم میشود.
عملکرد جداکننده گاز-مایع: جدا کردن مبرد از اواپراتور برای جلوگیری از ورود مایع مبرد به کمپرسور و ضربه زدن به سیلندر؛ جدا کردن بخار بیاثر در مایع آمونیاک کمفشار پس از تنظیم فشار برای بهبود انتقال حرارت اواپراتور.
نقش جداکننده هوا: جداسازی و تخلیه گاز غیر قابل چگالش در سیستم برای اطمینان از عملکرد طبیعی سیستم تبرید.
نقش اینترکولر: در یک سیستم تبرید تراکمی دو مرحلهای (یا چند مرحلهای) نصب میشود تا گاز فوق داغ خروجی از مرحله تراکم فشار پایین را برای خنکسازی بین مرحلهای خنک کند تا عملکرد طبیعی کمپرسور مرحله فشار بالا تضمین شود. روغن روانکننده وارد شده و مبرد خنککننده باعث میشوند مبرد عملکرد سابکولاسیون بیشتری داشته باشد.
ذخیرهسازی سرد
طبقه بندی:
سردخانههای بزرگ (بالای ۵۰۰۰ تن)؛ سردخانههای متوسط (۱۵۰۰ تا ۵۰۰۰ تن)؛ سردخانههای کوچک (زیر ۱۵۰۰ تن).
طبق الزامات استفاده:
ذخیره سازی سرد با دمای بالا: عمدتاً میوه ها، سبزیجات، تخم مرغ تازه و سایر مواد غذایی را در یخچال نگهداری کنید، دمای نگهداری عمومی 4 تا -2 درجه سانتیگراد است.
ذخیره سازی سرد با دمای پایین: عمدتاً گوشت، محصولات آبزی و غیره را منجمد و منجمد میکند، دمای نگهداری عمومی -18 ~ -30 ℃ است.
انبار دارای تهویه مطبوع: برنج، رشته فرنگی، مواد دارویی، شراب و غیره را در شرایط دمای معمولی نگهداری کنید، دمای عمومی انبار 10 تا 15 درجه سانتیگراد است
تجهیزات انجماد سریع: برای انجماد مواد اولیه با بستهبندی کوچک یا بدون بستهبندی مانند بلوک، برش و گرانول برای تهیه انواع غذاهای منجمد سریع مانند دام، محصولات آبزی، سبزیجات و کوفته مناسب است. دمای انجماد -30 ~ 40 ℃.
فریزر سریع جعبهای: چندین صفحه تخت متحرک با لایههای میانی در جعبه وجود دارد که با مواد عایق حرارتی پیچیده شدهاند. کویلهای تبخیر در لایه میانی نصب شدهاند و آب نمک نیز میتواند بین لولهها ریخته شود و مبرد از طریق کویلهای تبخیری جریان مییابد. محصولات منجمد سریع بین صفحات قرار میگیرند و صفحات برای فشردهسازی مواد برای انجماد حرکت میکنند.
دستگاه انجماد سریع تونلی: این دستگاه از بدنه تونلی، اواپراتور، فن، قفسه مواد یا شبکه انتقال فولاد ضد زنگ تشکیل شده است. مواد ابتدا از تسمه توری مرحله اول عبور میکنند که سریعتر حرکت میکند و لایه مواد نازکتر است، به طوری که سطح منجمد میشود. تسمه توری مرحله دوم که کندتر حرکت میکند و لایه مواد ضخیمتری دارد، کل مواد را منجمد میکند تا یک محصول منجمد سریع تک دانهای به دست آید.
فریزر غوطهوری: مواد منجمد شده مستقیماً با یک گاز مایع یا مبرد مایع با دمای بسیار پایین تماس داده میشوند تا محصولی با انجماد سریع تولید شود. غذا به ترتیب از ناحیه پیشسردسازی، ناحیه انجماد و ناحیه میانگینگیری دما عبور میکند. نیتروژن مایع در خارج از تونل ذخیره شده و تحت فشار خاصی برای اسپری کردن یا انجماد غوطهوری وارد ناحیه انجماد میشود. نیتروژن تشکیل شده پس از جذب گرما توسط نیتروژن مایع هنوز در دمای بسیار پایین، 10- تا 5- درجه سانتیگراد، قرار دارد و توسط یک فن به داخل تونل فرستاده میشود. بخش قبلی را از قبل منجمد کنید. در ناحیه انجماد، غذا با تماس با نیتروژن مایع در دمای 200- درجه سانتیگراد به سرعت منجمد میشود.
تجهیزات تبرید تهویه مطبوع
تبرید با اتمسفر کنترلشده: ترکیب تبرید با ذخیرهسازی در اتمسفر کنترلشده، کنترل دمای ذخیرهسازی و ترکیب گاز، به طوری که محتوای اکسیژن و دیاکسید کربن در انبار عمدتاً برای ذخیرهسازی میوهها و سبزیجات استفاده شود و بتوان اثر حفاظتی خوبی به دست آورد.
میزان از دست رفتن محصولات در انبار کم است. طبق آمار، میزان از دست رفتن محصولات سردخانهای ۲۱.۳٪ است، در حالی که میزان از دست رفتن محصولات سردخانهای با تهویه مطبوع ۴.۸٪ است.
زمان ارسال: ۲۶ ژانویه ۲۰۲۲
