制冷装置

[拼音]：zhileng zhuangzhi

[外文]：refrigerating installation

制冷机与使用冷量的设施结合在一起的装置。设计和建造制冷装置是为了有效地使用冷量来冷藏食品或其他物品，在低温下进行产品的性能试验和科学研究试验，在工业生产中实现某些冷却过程，或者进行空气调节。

冷却方式

在制冷装置中保持比较低的温度（可低达120K），物品在冷却或冻结时要放出一定的热量。同时，在使用过程中制冷装置的围护结构也会传入一定的热量。为了保持制冷装置中的低温条件，必须装设制冷机，以便连续不断地移去这些热量，或者利用冰（包括天然冰和人造冰）的熔化或干冰（即固体二氧化碳）的升华吸收这些热量。

在人工制冷开始发展以前，人类已经知道利用天然冰雪在简易的设备中保持低温条件，即利用天然冷源。在中国，约在3000年前已使用天然冰保藏食品，公元前7世纪《诗经》中就有关于采集、贮存和用天然冰冷藏食品的诗句。直到现代，人们仍然在应用冰、雪和地下水等天然冷源。用天然冰或人造冰冷却的冷藏装置，只能达到有限的低温，技术条件和卫生条件较差，难以满足多方面的要求。现代的制冷装置都是应用制冷机来冷却。制冷装置的冷却方式有直接冷却和间接冷却两种。

直接冷却

将制冷机的蒸发器装设在制冷装置的箱体或建筑物内，利用制冷剂的蒸发直接冷却其中的空气，需要冷却的物体靠冷空气冷却。这种冷却方式的优点是冷却速度快，传热温差小，系统比较简单，因而得到普遍应用。

间接冷却

制冷机蒸发器中制冷剂的蒸发使载冷剂（例如盐水）冷却，再将载冷剂输入制冷装置的箱体或建筑物内通过换热器冷却其中的空气。这种冷却方式冷却速度慢，总的传热温差大，系统也较复杂，故只用于较少的场合，如盐水制冰和温度要求恒定的冷库等。

种类

按照冷却目的和冷量利用方式的不同，制冷装置大体上可分为冷藏用制冷装置、试验用制冷装置、生产用制冷装置和空调用制冷装置4类。

冷藏用制冷装置

用来在低温条件下贮藏或运输食品和其他货品，包括各种冰箱、冷库、冷藏车、冷藏船和冷藏集装箱等。

冰箱又称冷柜，是一种小型整体式冷藏装置，通常用金属结构将制冷机与冷藏箱组成一体。冰箱按用途可分为家用冰箱、医用冰箱、商店冰箱（冷柜台、冷厨窗等）和厨房冰箱等，其中以家用冰箱应用最广。家用冰箱一般做成立式，有单门和双门两种型式。箱体由金属外壳和塑料内胆组成，其间浇注有聚氨酯泡沫塑料，起绝热保冷作用。箱门四周装有磁性封条，闭合时起吸紧和密封作用。

家用冰箱大多用压缩式制冷机来冷却，以氟利昂-12(R12)为制冷剂。图1为家用冰箱的制冷系统。蒸发器装在冷藏室的上部，其中制冷剂的蒸发直接冷却箱内空气，形成一个低温区，一般温度可达-12～-15℃，用来制冰或贮存冻结食品。冷藏室的下部为高温区，靠箱内空气的自由对流来冷却（双门冰箱的高温区与低温区分开，高温区也装有蒸发器），温度通常为0～8℃，用来贮存一般食品。压缩机为全封闭型，装在箱体的下方，冷凝器用铜管绕成，布置在箱体的背面。蒸发器内蒸发的氟利昂蒸气，经压缩机压缩压力升高后，进入冷凝器中冷凝成液体，再经毛细管节流降压，又返回蒸发器中继续蒸发制冷。有的家用冰箱也用吸收-扩散式制冷机，称为吸收式冰箱。此外还有用半导体制冷器的半导体冰箱，但耗电量大，很少应用。

试验用制冷装置

用制冷方法模拟某种自然环境或生产过程中的低温条件，以便进行产品、材料的性能试验或科学研究试验。试验用制冷装置按试验对象和要求大体分为低温试验、气候试验和高空试验 3类。

（1）低温试验装置：只要求保持低温（0℃以下至 -120℃）条件，常用来研究生产中某些过程的进行方式和条件，或研究材料在低温下的性能。

（2）气候试验装置：又称人工气候室，要求保持低温（环境温度至 -60℃）、高温（80～100℃以下）、湿度、日照和风速等条件，以模拟地面气候，用来检验某些机电产品（如汽车、拖拉机、铁路车辆、建筑和筑路机械、电机和电器设备、常规武器等）对地面气候的适应特性，或进行土壤学、植物学、农作物育种和材料性能等方面的试验研究工作。

（3）高空试验装置：模拟高空气象条件，即在保持真空条件的同时保持低温(-60～-70℃)或高温(60℃)。这类装置供试验航空仪器仪表、飞机发动机和飞机上其他设备或组件的性能之用。前两类装置的试验部分可以是金属箱体（称低温箱），也可以是混凝土结构的建筑物(称低温室)，依容积大小和要求而定。高空试验装置因要求保持真空，需要采用密封的、能承受外压的金属箱体(称低温低压箱)。图2为高空试验装置的低温低压箱，它采用圆筒形结构。外壳（箱体）用钢板焊成，在外壳与内胆之间装有绝热材料。工作室设在箱体前部，用以放置试件。在箱门上设有窥视窗，用以观察箱内情况。低温低压箱一般用两级压缩式制冷机或复叠式制冷机来冷却。制冷机的蒸发器装在箱内后部，其余部分则安装在箱体之外。在通风机的作用下箱内空气循环流经蒸发器，以提高冷却速度，同时可使工作室内的温度均匀。在工作室上部的空气通道中装有电加热器，用来保持试验箱内的高温条件。

生产用制冷装置

如制冰装置、干冰（固体二氧化碳）装置、生产冰激淋和冷饮水的装置，以及用于工业生产过程的其他装置等。制冰装置利用人工制冷方法使水冻结成冰(称人造冰)。冰直接用作为冷却剂以保持0℃以上的低温环境，这种方法称冰冷却;向冰块中加入工业食盐则可保持0℃以下的低温环境（最低可达-21.2℃），这种方法称冰盐冷却。冰冷却和冰盐冷却广泛用于食品工业、商业、冷藏运输和海上捕鱼。

人造冰可以生产成多种形状，如块状、棒状、管状、片状和雪花状等，因而相应地有各种类型的制冰装置，其中应用最广的是生产块冰的装置。生产块冰时，若将冰模沉浸在盐水中，盐水由氨制冷机冷却（属间接冷却），并以氯化钙盐水作为载冷剂，使水在长方体形冰模中冻结成冰，这种装置称为盐水制冰装置。它占地面积较大，且冰块冻结时间很长，例如50千克的冰块冻结时间约为24～30小时。若将冰模的外壳做成夹层，并在冰模内设置一个指形蒸发器，两者同时靠制冷剂的蒸发直接冷却，则冰的冻结时间可大为缩短，例如50千克的冰块仅需90～100分钟。按这种方法制作的制冰装置常称为快速制冰机。图3为日产15吨冰的快速制冰机的系统图。这种制冰机用氨制冷机冷却，在冰模的夹层外壳和指形蒸发器中蒸发的氨蒸气先汇集于气液分离器中，经压缩机压缩后进入冷凝器中冷凝成液体。冷凝器中的氨液经节流降压后进入气液分离器，将氨蒸气分出，再用氨液泵经多路阀送入冰模外壳的夹层和指形蒸发器中蒸发制冷，即可使冰模中的水冻结成冰。冰块冻结之后应立即进行脱冰操作，改变多路阀的位置，使冰模夹层和指形蒸发器中的氨液全部流入排液筒中，同时向其中送入压缩机排出的高压热氨蒸气，则冰盐即可脱模并自动下落。之后再向冰模中充水，并将多路阀转到制冰位置，向冰模夹层和指形蒸发器中供入氨液，继续制冰。