1. 化學中常見製冷劑,舉個例子,講解一下原理
1、冰塊
製冷原理就不必多說了吧?熱傳遞的原理。熱量從高溫處傳向低溫處。
2、酒精等易揮發物質
大家都打過針吧?起碼打過預防針。打針時,護士將酒精棉球擦到我們的皮膚上,我們馬上就會感到被擦的地方好涼爽。可以講,這是世界上最簡單的空調。因為人為地製造了涼爽。
為什麼會感到涼爽呢?大家知道,這是酒精蒸發的結果。從而可以得出一個結論,蒸發能製冷。把水抹到皮膚上,也會感到有涼意,不過沒有酒精作用明顯。因為酒精比水更容易蒸發,比水蒸發得更快。就是蒸發越快,製冷越好。影響蒸發快慢的因素還有溫度,溫度越高,蒸發越快。洗曬的衣服,夏天比冬天容易干,就是因為夏天溫度高,蒸發快的結果。
3、氟利昂之類的物質
氟里昂(氟里昂是總稱,分很多種)。
我們知道,在一般情況下,水要燒到100度才開,才沸騰,才大量蒸發。而氟里昂在零下30度時就開了,就沸騰了,就大量蒸發了。而且它的化學性質穩定,在一般情況下又無毒性,因此,它是一種比較理想的製冷物質。現在讓我們來做一個模擬試驗。假如我們把這個氟里昂,象水一們灌進水箱中,在常溫下它就會大量蒸發,水箱外表面就會很冷。這時我們用風扇吹水箱,出來的風一定很涼爽。這也是一種人為製造涼爽的方法。因此它也是一種空調(不過一般不實用)。不過,灌進去的氟里昂蒸發了,跑掉了,再灌進去的氟里昂又蒸發了,又跑掉了,就算以400克的小瓶裝氟里昂,每瓶最低價六元計算,那要用上一小時這樣的空調,光買氟里昂就得花掉一萬多元。看來這種空調沒有使用價值。不過我們可以利用它來進一步理解空調的基本原理。
常見空調的基本原理都是這樣的。現在的問題是費用太高。如何解決呢?就是要重復利用氟里昂。要重復利用氟里昂,首先要使變成氣態的氟里昂還原為液態的氟里昂。
如何使氣態氟里昂還原為液態氟里昂呢?只要注意一下我們周圍兩種極普通的情況,就能想出辦法來。將灌滿液化氣的鋼瓶,稍微搖晃幾下,就可體察到,裡面大都是液體。這就是液化氣被壓縮而成的液體。從而為我們解決這個問題得到一個啟發。只要將氣體加壓,就可以把氣體變成液體。而且壓力越高,越容易變成液體。還有一種情況是,鍋里燒水,鍋蓋上會有水珠。大家知道,這是鍋里的水蒸汽遇到較冷的鍋蓋凝結而成的。這又為我們解決這個問題得到一個啟發,只要將氣體冷卻,就能把氣體變成液體。而且溫度越低,越容易變成液體。要重復利用氟里昂,還要使氟里昂不要漏掉了,不要跑掉了。這就要一個密閉的系統。人們都叫它做空調系統。
4、硝酸銨等硝酸鹽類物質
這類物質在溶於水時會吸收熱量,反之,析出時會放出熱量,所以作製冷劑時一般就是運用了溶解吸熱的效果。記得兵工廠有一個冷飲叫搖搖冰什麼的,那個的原理,應該就是採用了硝酸鹽溶解吸熱的原理來製冷的。
2. 餐飲用液氮和乾冰
1. 液氮采購地點:在當地化工廠、化工市場、醫院、美容院、畜牧站或氣站等地可以購買到液氮。通常,在大商場、化工商店、冷飲店以及醫院等地也有可能找到。
2. 液氮用途:液氮是一種廣泛應用的冷凍劑,其溫度極低,可達-196℃。在餐飲行業中,液氮主要用於快速冷凍和保鮮食品。
3. 乾冰介紹:固態的二氧化碳被稱為「乾冰」,它是一種優秀的製冷劑。乾冰的冷卻效果比冰更好,能夠產生-78℃的低溫。
4. 乾冰特性:乾冰在熔化時不會像冰那樣變成液體,而是直接從固態蒸發成溫度很低的乾燥二氧化碳氣體。這種特性使得乾冰在冷藏食品方面具有非常好的效果。
5. 注意事項:雖然乾冰在餐飲行業中常用於製冷和保鮮,但它仍然含有化學成分,因此在使用時需要注意安全,避免直接接觸皮膚或攝入。
3. 製冷電器的製冷原理
按照製冷方式分,主要有壓縮式製冷、吸收式製冷和熱電製冷(又稱半導體製冷)等。壓縮式製冷是利用壓縮機對封閉系統中的氣態製冷劑進行壓縮,製冷劑在循環流動中經過冷凝、乾燥過濾、節流膨脹、蒸發,實現製冷功能。它可使用電動機或電磁振盪作為動力。吸收式製冷是利用充入封閉系統中的氨、氫、水的連續擴散吸收作用實現製冷功能。它可以使用電、煤氣、煤油、液化石油氣、天然氣、太陽能等多種能源作為動力。熱電製冷是利用半導體材料的珀耳帖(Peltier)效應實現製冷功能。 冷飲機 製作冷飲料的製冷電器。採用電機壓縮式製冷原理製冷。壓縮機對充入系統內的製冷劑氟利昂作功,氟利昂在流動過程中發生相變,在蒸發器內液態製冷劑蒸發,吸收飲料的熱量;在冷凝器內氣態製冷劑被外界空氣(或水)冷卻而液化,放出熱量。如此不斷循環,使飲料降溫。
冷飲機有浸漬式、噴射式等。噴射式是冷飲機的代表機型(圖1 )。它由貯罐、噴射泵組件、製冷系統、溫度控制器等組成。噴射泵自貯罐底部吸入飲料,沿噴淋管送至貯罐上部,噴灑在筒形換熱器頂面上,對飲料進行冷卻。當飲料溫度降到設定溫度時,溫度控制器斷開電路,冷飲機停止工作。噴射式冷飲機的容量一般為15~50l,飲料冷卻溫度1~7℃,壓縮機輸出功率100~250W。
冰淇淋器 製作冰淇淋的製冷電器。有帶製冷系統和不帶製冷系統之分。前者多用於冷飲服務業,後者多用於家庭。兩者都是在邊冷卻、邊攪拌的過程中製取冰淇淋。
不帶製冷系統的冰淇淋器有兩種:
①用碎冰冷卻的冰淇淋器。設有內、外兩個金屬圓筒,外筒外壁敷設隔熱層,內筒中盛放預先配製好的冰淇淋液,內外筒之間的環狀空間由人工鋪裝食鹽、水和足夠多的碎冰塊,由於食鹽降低了溶液的冰點,所以,鹽水溶液溫度保持在0℃以下,使之與內筒壁間有良好的換熱。製作冰淇淋時,用一台微電機通過減速機構帶動攪拌器,在內筒中以低速攪拌冰淇淋液。由於冰淇淋液的熱量不斷被冷鹽水吸收,溫度逐漸降低,最後形成由冰的晶粒、空氣和液體組成的松軟的冰淇淋。
②在冰箱冷凍室內冷卻的冰淇淋器。只設一個盛放冰淇淋液的金屬圓筒,圓筒中盛放預先配製好的冰淇淋液,裝好攪拌器,微電機通過減速機構帶動攪拌器低速攪拌冰淇淋液,其熱量不斷被冷凍室蒸發器吸收,溫度逐漸降低,待冰淇淋液凍結到一定硬度,裝在內部的彈簧機構動作,使微電機停止轉動,製成冰淇淋。 製冰機 製作食用冰塊的製冷電器。按冰塊的成形方式,分為冰模成形式製冰機(圖2)、螺旋送進式製冰機和板狀冰式製冰機幾種。製冰機的製冰能力以24小時製冰的千克數表示,通常,製冰能力40kg以下的為小型機,40~110kg的為中型機,110kg以上的為大型機。冰塊重25g左右。
①冰模成形式製冰機。製冰時,水泵從水槽吸水,通過均勻分布的噴水嘴,將水由下向上噴灑在倒置的冰模模腔(蒸發器)內,使部分水凍結在冰模上,另一部分水迴流到水槽中。經過不斷噴水、結冰,冰模中的冰層厚度逐漸增加。當冰模結滿冰時,時間繼電器動作,斷開壓縮機和水泵電源,脫模電熱器電源接通,對冰模加熱,使凍結在冰模內的冰塊表面融化,並在重力作用下,自動落入貯冰槽中。然後,時間繼電器按照預先設定的時間斷開脫模電熱器電源,並接通壓縮機和水泵電源,再次開始製冰。冰模成形式製冰機體積小,製冰效率高,但蒸發器結構及供水系統比較復雜。
②螺旋送進式製冰機。這種製冰機的蒸發器為螺旋筒狀,當電動機帶動減速機構使螺旋緩慢轉動時,供水系統提供的凈水也同時被螺旋向上推進,並在推送過程中逐漸被冷卻而凍結。到螺旋筒的最上端,水被凍成硬冰,通過切割機構,將硬冰切割成冰塊。螺旋送進式製冰機結構復雜,但製冰效率很高。
③板狀冰式製冰機。製冰原理與冰模成形式製冰機相同。它採用平板式蒸發器製作板狀冰。當冰板厚度達到規定值時,利用壓縮機排出的高溫高壓製冷劑氣體使冰板表面融化,繼而滑落到電熱絲切割柵中,被切割成冰塊。板狀冰式製冰機的供水製冰系統較簡單,使用維修方便,所製冰塊透明度高。
4. 什麼是冷庫
冷庫簡介
冷庫是通過人工製冷保持庫內一定的溫度和濕度條件,主要用於食品的冷凍加工和冷藏,及需要維持恆定溫度儲藏的相關物品(化工產品、醫葯產品等);
對於氣調庫還需要控制氧和二氧化碳氣體成分的比例,以便更好地保證食品儲藏質量。冷庫主要包括製冷機房、庫房、變配電室等。
冷庫內部照片
擴展閱讀:冷庫種類介紹
1.按冷庫容量規模分類
大型冷庫、中型冷庫、小型冷庫。
2.按冷庫溫度分類
冷庫溫度是根據儲藏物品的生理特性(鮮活的貨物,比如水果、蔬菜)或者儲藏要求來設計的,具體如下:
高溫冷庫(恆溫庫)、中溫冷庫、低溫冷庫(冷凍庫)、超低溫冷庫(深冷庫)、速凍庫(急凍庫)、保鮮庫(氣調庫)
3.按庫體結構類別分類
土建冷庫、覆土冷庫、山洞冷庫、組合板式冷庫、夾套式冷庫、裝配式冷庫
4.按使用性質分類
生產性冷庫、分配性冷庫、零售性冷庫、中轉性冷庫、綜合性冷庫;
5.按冷庫製冷劑分類
氨冷庫:製冷系統使用氨作為製冷劑的冷庫;
氟利昂冷庫:製冷系統使用氟利昂作為製冷劑的冷庫;