Congelamento: O processo de usar a fonte de baixa temperatura gerada pela refrigeração para resfriar o produto a partir da temperatura ambiente e, em seguida, congelá-lo.
Refrigeração: O processo de obtenção de uma fonte de baixa temperatura através da alteração do estado físico do fluido refrigerante, resultando em uma fonte de baixa temperatura por meio do efeito de resfriamento.
Tipos de equipamentos de refrigeração: produção de fonte fria (refrigeração), congelamento de materiais, resfriamento.
Métodos de refrigeração: tipo pistão, tipo parafuso, unidade de compressor de refrigeração centrífuga, unidade de refrigeração por absorção, unidade de refrigeração por jato de vapor e nitrogênio líquido.
Método de congelamento: resfriamento a ar, imersão e fluido refrigerante através de tubo metálico, dispositivo de resfriamento por transferência de calor por contato com a parede e o material.
aplicativo:
1. Transporte de alimentos congelados, refrigerados e congelados.
2. Resfriamento, refrigeração, armazenamento climatizado e transporte refrigerado de produtos agrícolas e alimentos.
3. Processamento de alimentos, como liofilização, concentração por congelamento e resfriamento de materiais.
4. Ar condicionado em fábricas de processamento de alimentos.
Princípio do ciclo de refrigeração
Principais componentes: compressor de refrigeração, condensador, válvula de expansão, evaporador.
Princípio do ciclo de refrigeração: O fluido refrigerante absorve calor e atinge seu ponto de ebulição quando está em estado líquido, a baixa temperatura e baixa pressão, evaporando em seguida para formar vapor a baixa temperatura e baixa pressão. O fluido refrigerante evaporado, agora em estado gasoso, torna-se um gás a alta temperatura e alta pressão sob a ação do compressor, condensando-se em líquido a alta pressão. Após a válvula de expansão, o líquido volta a ficar a baixa pressão e baixa temperatura, absorvendo calor e evaporando novamente, completando o ciclo de refrigeração do refrigerador.
Conceitos e princípios básicos
Capacidade de refrigeração: Sob determinadas condições de operação (ou seja, determinada temperatura de evaporação do refrigerante, temperatura de condensação, temperatura de subresfriamento), é a quantidade de calor que o refrigerante retira do objeto congelado por unidade de tempo. Também conhecida como capacidade de refrigeração do refrigerante. Sob as mesmas condições, a capacidade de refrigeração do mesmo refrigerante está relacionada ao tamanho, velocidade e eficiência do compressor.
Refrigeração direta: No ciclo de refrigeração, se o fluido refrigerante absorve calor, o evaporador troca calor diretamente com o objeto a ser resfriado ou com o ambiente ao redor do objeto a ser resfriado. Geralmente é utilizada em equipamentos de refrigeração industrial que requerem resfriamento intensivo, como congeladores de sorvete, pequenas câmaras frigoríficas e refrigeradores domésticos.
Fluido refrigerante: A substância que circula continuamente no dispositivo de refrigeração para produzir o calor. O dispositivo de refrigeração por compressão de vapor realiza a transferência de calor através da mudança de estado do fluido refrigerante. O fluido refrigerante é um material indispensável para a refrigeração artificial.
Refrigerantes de uso comum
Os refrigerantes mais comuns são: ar, água, salmoura e solução aquosa orgânica.
Critérios de seleção: baixo ponto de congelamento, alta capacidade térmica específica, ausência de corrosão metálica, estabilidade química, baixo preço e fácil disponibilidade.
Embora o ar como refrigerante tenha muitas vantagens, ele só é usado em contato direto com os alimentos em processos de refrigeração ou congelamento, devido à sua baixa capacidade térmica específica e ao fraco efeito de transferência de calor por convecção quando usado no estado gasoso.
A água possui um calor específico elevado, mas também um ponto de congelamento alto, portanto, só pode ser usada como refrigerante para preparar sistemas de refrigeração acima de 0 °C. Se a necessidade for de refrigeração abaixo de 0 °C, utiliza-se salmoura ou solução orgânica como refrigerante.
Soluções aquosas de cloreto de sódio, cloreto de cálcio e cloreto de magnésio são comumente chamadas de salmoura congelada. A salmoura congelada mais utilizada na indústria alimentícia é a solução aquosa de cloreto de sódio. Entre os refrigerantes orgânicos em solução, os dois mais representativos são as soluções aquosas de etilenoglicol e propilenoglicol.
O principal dispositivo do equipamento de refrigeração por compressão de pistão
Função: É utilizado para comprimir o fluido refrigerante para realizar trabalho, obter energia e, em seguida, condensá-lo e expandi-lo para formar uma fonte fria que pode absorver calor.
O método de representação do modelo inclui: o número de cilindros, o tipo de refrigerante utilizado, o tipo de disposição dos cilindros e o diâmetro dos cilindros.
Composição: Bloco do motor, cilindro, pistão, biela, virabrequim, cárter, válvulas de admissão e escape, tampa falsa, etc.
Processo de funcionamento: Quando o pistão se move para cima, a válvula de sucção se abre e o vapor refrigerante entra no cilindro pela parte superior do pistão. Quando o pistão continua a subir, a válvula de sucção se fecha, o pistão continua a subir e o refrigerante no cilindro é comprimido. Quando a pressão do ar atinge um determinado nível, a válvula de escape da tampa falsa se abre e o vapor refrigerante é expelido do cilindro e comprimido para a tubulação de alta pressão.
Características: Estrutura simples, fácil de fabricar, alta adaptabilidade, operação estável e manutenção conveniente.
condensador
Função: trocador de calor, que condensa o vapor superaquecido do refrigerante em líquido por meio de resfriamento e refrigeração.
Tipos: resfriamento horizontal de casco e tubo, resfriamento vertical de casco e tubo, resfriamento por aspersão de água, resfriamento evaporativo, resfriamento a ar
Processo de funcionamento: O vapor refrigerante superaquecido entra no condensador pela parte superior da carcaça e entra em contato com a superfície fria do tubo, condensando-se em seguida e formando uma película líquida. Sob a ação da gravidade, o condensado escorre pela parede do tubo e se separa dela.
O evaporador por aspersão de água consiste em um reservatório de líquido, um tubo de resfriamento e um tanque de distribuição de água.
Processo de funcionamento: A água de refrigeração entra no tanque de distribuição pela parte superior e flui até a superfície externa do tubo serrilhado através do tanque. Parte da água evapora e o restante cai no reservatório. A água entra no tubo inferior do tubo secundário oculto e, ao subir pelo tubo, é resfriada e condensada, fluindo para o reservatório de líquido.
Válvula de expansão
Função: reduzir a pressão do fluido refrigerante e controlar seu fluxo. Quando o fluido refrigerante líquido sob alta pressão passa pela válvula de expansão, a pressão de condensação cai abruptamente para a pressão de evaporação e, ao mesmo tempo, o fluido refrigerante líquido entra em ebulição, absorvendo calor e diminuindo sua temperatura.
Válvula de expansão térmica: Utiliza o grau de superaquecimento do vapor na saída do evaporador para ajustar o refrigerante. Em condições normais de operação da unidade de refrigeração, a pressão de perfusão do elemento de alimentação é igual à soma da pressão do gás sob o diafragma e da pressão da mola, encontrando-se em equilíbrio. O fornecimento insuficiente de refrigerante causa o retorno de vapor na saída do evaporador, o grau de superaquecimento aumenta, a temperatura do sensor de temperatura aumenta, o diafragma se move para baixo e a abertura da saída aumenta até que a quantidade de líquido fornecida seja igual à quantidade evaporada, momento em que a temperatura do sensor de temperatura aumenta novamente, estabilizando-se. Portanto, a válvula de expansão térmica pode ajustar automaticamente o grau de abertura da válvula, e o volume de líquido fornecido pode aumentar ou diminuir automaticamente de acordo com a carga, garantindo que a área de aquecimento do evaporador seja totalmente utilizada.
Evaporador
Função: O fluido refrigerante absorve o calor do meio de refrigeração.
Classificação: De acordo com a natureza do meio refrigerante, divide-se em três categorias.
1. Evaporador para resfriamento de líquido refrigerante: como resfriadores de água, resfriadores de salmoura, etc. O refrigerante absorve calor fora do tubo e circula dentro do tubo por meio de uma bomba. De acordo com sua estrutura, ele é dividido em tipo de tubo horizontal, tipo de tubo vertical, tipo de tubo espiral e tipo serpentina.
2. Evaporador para resfriamento de ar: o fluido refrigerante evapora no tubo, o ar flui para o exterior e o fluxo de ar ocorre por convecção natural.
3. Evaporador de contato para resfriamento de material congelado: O fluido refrigerante evapora em um lado da divisória de transferência de calor, e o outro lado da divisória está em contato direto com o material resfriado ou congelado.
Características: bom efeito de transferência de calor, estrutura simples, tamanho compacto e menor corrosividade para os equipamentos devido ao sistema de circulação de refrigerante selado.
Desvantagem: Quando a bomba de salmoura para devido a uma falha, pode ocorrer congelamento, causando a ruptura do conjunto de tubos.
tubo de resfriamento
Tubo de resfriamento vertical
Vantagens: Após a vaporização do refrigerante, sua descarga é fácil e o efeito de transferência de calor é bom, porém, quando o tubo de exaustão está em uma posição elevada, a temperatura de evaporação do refrigerante na parte inferior é alta devido à pressão estática da coluna de líquido.
Tubo de parede tipo serpentina de fileira única:
Vantagens: A quantidade de refrigerante utilizada é pequena, cerca de 50% do volume do tubo de escape, mas o refrigerante não será rapidamente expelido do tubo após a vaporização, o que reduz o efeito de transferência de calor.
Tubo deformado:
Vantagens: grande área de dissipação de calor.
Dispositivos auxiliares para equipamentos de refrigeração por compressão de pistão
separador de óleo
Função: É utilizado para separar o óleo lubrificante presente no líquido e gás comprimidos, evitando que o óleo lubrificante entre no condensador e prejudique as condições de transferência de calor.
Princípio de funcionamento: Através das diferentes proporções de gotículas de óleo e vapor refrigerante, a vazão é reduzida pelo aumento do diâmetro do tubo e a direção do fluxo do refrigerante é alterada; ou pela força centrífuga, as gotículas de óleo se depositam à temperatura do vapor. Para o óleo lubrificante em estado líquido, a temperatura do vapor é reduzida por lavagem ou resfriamento, de modo que ele se condense em gotículas de óleo e se separe. O separador de óleo tipo filtro é refrigerado com Freon.
A função do coletor de óleo é coletar a mistura de refrigerante e óleo separada pelo separador de óleo, condensador e outros dispositivos do sistema de refrigeração, separando o óleo do refrigerante misturado sob baixa pressão e, em seguida, descarregando-os separadamente. Isso garante a segurança da descarga do óleo, minimizando a perda de refrigerante.
A função do reservatório de líquido é armazenar e regular o fluido refrigerante fornecido a cada parte do sistema de refrigeração, garantindo a operação segura do equipamento. O acumulador de líquido divide-se em reservatório de alta pressão, reservatório de baixa pressão, reservatório de drenagem e reservatório de recirculação.
A função do separador gás-líquido é: separar o refrigerante do evaporador para evitar que o líquido refrigerante entre no compressor e danifique o cilindro; separar o vapor ineficiente do líquido de amônia de baixa pressão após a expansão para melhorar o efeito de transferência de calor do evaporador.
A função do separador de ar é separar e descarregar o gás não condensável no sistema para garantir o funcionamento normal do sistema de refrigeração.
A função do intercooler: instalado em um sistema de refrigeração por compressão de dois estágios (ou multiestágios) para resfriar o gás superaquecido descarregado da compressão do estágio de baixa pressão, proporcionando resfriamento entre os estágios e garantindo o funcionamento normal do compressor do estágio de alta pressão; o óleo lubrificante e o fluido refrigerante presentes no intercooler conferem ao fluido refrigerante a capacidade de obter um subresfriamento maior.
Armazenamento refrigerado
Classificação:
Armazenamento refrigerado em grande escala (acima de 5000 t); armazenamento refrigerado de médio porte (1500 ~ 5000 t); armazenamento refrigerado de pequeno porte (abaixo de 1500 t).
De acordo com os requisitos de utilização:
Armazenamento refrigerado em alta temperatura: principalmente para refrigerar frutas, vegetais, ovos frescos e outros alimentos, a temperatura geral de armazenamento é de 4 a -2 ℃;
Armazenamento refrigerado em baixa temperatura: principalmente para congelamento de carnes, produtos aquáticos, etc., a temperatura geral de armazenamento é de -18 a -30 ℃;
Armazém climatizado: armazena arroz, macarrão, materiais medicinais, vinho, etc., em condições normais de temperatura, geralmente entre 10 e 15 ℃.
Equipamento de congelamento rápido: Ideal para congelar matérias-primas embaladas ou não, como blocos, fatias e grânulos, para a produção de diversos alimentos ultracongelados, como carnes, frutos do mar, vegetais e bolinhos. Temperatura de congelamento: -30 ~ 40 ℃.
Congelador rápido tipo caixa: A caixa, revestida com material isolante térmico, possui diversas placas planas móveis com camadas intermediárias. Serpentinas de evaporação são instaladas nessas camadas, e salmoura pode ser vertida entre os tubos, permitindo que o refrigerante circule pelas serpentinas. Os produtos a serem congelados rapidamente são colocados entre as placas, que se movimentam para comprimir o material durante o congelamento.
Máquina de congelamento rápido tipo túnel: Consiste em um corpo de túnel, evaporador, ventilador, suporte para o material ou tela de transmissão em aço inoxidável. O material passa primeiro pela primeira esteira de malha, que gira mais rápido e forma uma camada de material mais fina, congelando apenas a superfície; a segunda esteira de malha, que gira mais lentamente e forma uma camada de material mais espessa, congela todo o material para obter um produto congelado rapidamente em grãos individuais.
Congelador por imersão: O material congelado entra em contato direto com um gás liquefeito ou um refrigerante líquido a uma temperatura muito baixa para produzir um produto de congelamento rápido. O alimento passa sequencialmente pela área de pré-resfriamento, pela área de congelamento e pela área de homogeneização de temperatura. O nitrogênio líquido é armazenado fora do túnel e introduzido na área de congelamento sob determinada pressão para congelamento por aspersão ou imersão. O nitrogênio formado após a absorção de calor pelo nitrogênio líquido ainda está a uma temperatura muito baixa, de -10 a -5 °C, e é impulsionado para dentro do túnel por um ventilador. Na seção anterior, o alimento é congelado rapidamente pelo contato com o nitrogênio líquido a -200 °C.
Equipamentos de refrigeração e ar condicionado
Refrigeração em atmosfera controlada: Combinando refrigeração com armazenamento em atmosfera controlada, controlando a temperatura e a composição gasosa do armazenamento, de modo que o teor de oxigênio e dióxido de carbono no armazém seja o ideal para o armazenamento de frutas e verduras, obtendo-se assim um bom efeito de conservação.
A perda de produtos armazenados é pequena. Segundo as estatísticas, a taxa de perda de produtos armazenados em câmaras frigoríficas é de 21,3%, enquanto a taxa de perda de produtos armazenados em câmaras frigoríficas com ar condicionado é de 4,8%.
Data da publicação: 26/01/2022
