金枪鱼冷藏：无相变冷库的冷媒流程解析

食品的腐坏主要是由于产品发生了生物化学反应,而低温环境可以延缓生物化学反应,使食品能够保存较长时间。目前,低温冷藏食品的工艺已在世界范围内被广泛采用。例如为防止腐坏变质,深海捕捞的金枪鱼必须储存在-50～-55℃的冷库里。

传统的冷库采用多级压缩机和螺杆式制冷装置维持冷库的低温,电耗很大。如果采用LNG的冷量作为冷库的冷源,将载冷剂氟利昂冷却到-65℃,然后通过氟利昂制冷循环冷却冷库,可以很容易地将冷库温度维持在-50～-55℃,电耗降低65%。

利用LNG冷量的冷库流程,按冷媒运行时是否有相变分为两种:冷媒无相变运行的流程;冷媒发生相变的流程。前者指整个运行过程中,冷媒保持液态不气化,冷量靠的是冷媒的显热来提供的;后者指的是冷媒在冷库的冷风机内蒸发,主要靠气化潜热来提供冷量^[63]。

1.冷媒无相变的流程

由于整个运行过程中冷媒没有发生相变,其流程的控制相对较容易,对于不同温度要求的冷库,可以考虑按照温度从低到高来进行串联,使得冷媒逐次通过它们来释放冷量,实现冷媒的串联化运行,使冷媒、管路系统化,充分利用了LNG的冷量,也是实现了冷媒冷量()的梯级利用,现以金枪鱼冷藏库(-60℃)、鱼虾冻结库(-28℃)和鱼虾冷藏库(-18℃)为例进行说明,其串联无相变的冷库流程如图7-59所示。无相变冷库的冷媒p-h图如图7-60所示,图中1～5为冷媒循环的各状态点。

图7-59 无相变的冷库流程

图7-60 无相变冷库的冷媒p-h图

具体过程是冷媒在LNG-冷媒换热器中获得冷量后,经泵加压,进入温度最低的金枪鱼冷藏库的换热器去释放一定的冷量,冷媒温度也升高了一定幅度;接着进入温度较低的鱼虾冻结库的换热器,释放冷量后也产生了一定的温升;再进入到温度较高鱼虾冷藏室的换热器内吸热升温。各冷库中,冷媒释放的冷量是通过风机传给周围空气的,冷媒最后进入LNG_-冷媒换热器完成整个的循环过程。(www.xing528.com)

无相变方案的特点是流程、设备简单,控制方便,但冷媒是靠显热来携带冷量,相对于潜热来说还是小很多。这样使得在冷库负荷不变的情况下,要靠增大冷媒的质量流量来弥补,这样使得流程中的冷媒流量较大。

2.冷媒有相变的流程

冷媒在各冷库的换热器中是发生相变的,主要通过蒸发潜热来提供冷量。对同时运行几个温度要求不同的冷库时,其冷媒的蒸发温度不同,则对应的蒸发压力也不相等,如果采用串联流程,就会带来各冷库换热器中压力控制不均衡的问题,即不能保证各换热器中实际的运行压力正好是蒸发压力,还有可能造成某些换热器中冷媒是全液态或气态的情况。为此,考虑采用并联的流程,即把这不同温度要求冷库的换热器并行在一起,通过节流阀的来控制各自的蒸发压力的需求。在这里还是以金枪鱼冷藏库、鱼虾冻结库和鱼虾冷藏库为例进行说明,其并联有相变的冷库流程如图7-61所示,有相变冷库的冷媒p-h图如图7-62所示。

图7-61 并联有相变的冷库流程

图7-62 有相变冷库的冷媒p-h图

在冷库的三个并联换热器中,鱼虾冷藏库换热器的蒸发温度最高,对应的蒸发压力也最高,可以考虑作为并联起始端的压力;鱼虾冻结库的蒸发压力较低,则用阀节流降压到所需的蒸发压力;金枪鱼冷藏库的蒸发温度最低,对应蒸发压力也最低,可考虑作为并联末端的压力,其余不满足压力要求的也用节流阀来处理,此时状态点5、9、12、13的压力相同,但是其温度是不相等的,则焓值也不相同。

有相变方案的特点冷媒质量流量小,但流程、设备与控制均较复杂,发生了相变后,其气相部分体积流量较大,使得气态管路直径较大和相应的换热器尺寸也会较大。