1、固體制冷
固體制冷的工作原理是利用固體在液化或汽化時的吸熱作為制冷方式。常用的固體有水冰、鹽冰和干冰。
?。?/FONT>1)水冰及監(jiān)冰制冷。在大氣壓力下,冰融點為0℃。冰融化時的吸熱為334.8kJ/kg。在水冰中添加鹽類可降低其融點。在一定范圍內(nèi),水冰中鹽的成分越多,則融點越低。實驗證明,當加入食鹽的質(zhì)量為水冰質(zhì)量的29%時,其混合物的融點可達到最低值-21.2℃。若再增加鹽分,則融點不再下降。通常是根據(jù)冷藏貨物的運輸適溫來選擇不同成分的鹽冰。例如采用含鹽量為22%的鹽冰,車廂內(nèi)溫度可保持在-18~-13℃。
水冰制冷裝置投資少,運行費用低,但是普通水(鹽)冰單位質(zhì)量的吸熱量較小,車廂內(nèi)降溫有限。此外鹽冰融化后會污染環(huán)境、食品,腐蝕車廂和使貨物受潮。因此水(鹽)冰制冷主要用于魚類等水產(chǎn)品的冷藏運輸。此類制冷法基本處于淘汰狀態(tài)。
(2)干冰制冷。在一個大氣壓力下,干冰(固態(tài)CO2)的升華溫度低(-78.9℃),升華吸熱量大(573.5kJ/kg),故將它作為車廂冷源,不僅可以獲得較低溫度(一般低于-20℃),而且可獲得較大的制冷量。因此該制冷方式適于冷凍食品的運輸。
干冰制冷裝置簡單、投資和運行費用較低、使用方便、貨物不會受潮。干冰升華產(chǎn)生的CO2氣體能抑制微生物繁殖、減緩脂肪氧化以及削弱水果蔬菜的呼吸。但是干冰升華易引起結霜;CO2氣體過多則導致水果、蔬菜等冷藏物呼吁困難而壞死;廂內(nèi)溫度難調(diào);干冰制冷成本較高,且消耗量較大,故實際應用較少。
2、冷板制冷
冷板制冷原理就是利用蓄冷劑冷凍后所蓄存的冷量進行制冷。運輸前先將廂內(nèi)冷板中的蓄冷劑進行“充冷”,使其冷卻凍結,然后在運輸途中利用冷板中的蓄冷劑融化吸熱,使廂內(nèi)溫度保持在運輸貨物的適溫范圍內(nèi)。故將冷板又稱“蓄冷板”。
冷板制冷裝置的結構型式分為整體式和分體式。整體式的動力裝置、制冷機組和蓄冷板等,均置于車上;分體式在車上僅裝有制冷機組和蓄冷板。停車時,利用地面動力裝置驅動制冷機組對蓄冷板“充冷”。實際應用中多采用后者。常用蓄冷劑均為低融點共晶溶液,其融點通常比廂內(nèi)適溫低10℃左右。當運輸貨物的適溫改變時,則所選用的共晶溶液成分也要隨之改變。
冷板裝置本身較重、體積較大,占據(jù)了車廂的一定容積,而且冷板充冷一次僅可持續(xù)工作8~15h。因此冷板制冷適于中、輕型冷藏汽車的中短途運輸。近些年代,隨著能源和環(huán)境污染問題日益突出,冷板制冷的應用發(fā)展較快,已成為僅次于機械制冷的制冷方式。
3、液氮制冷
液氮制冷就是利用液氮汽化吸熱進行制冷。在大氣壓力下,液氮的沸點為-196℃,汽化潛熱為200kJ/kg。氮氣的比熱為1.05kJ(kg.℃),因此每千克液氮汽化并升溫至-20℃時,所吸收的熱量約為385kJ,液氮沸點低,且是制氧的副產(chǎn)品,因而得到了較廣泛的應用。
液氮制冷裝置結構簡單,工作可靠,無噪聲和污染;液氮制冷量大、制冷迅速,適用于速凍。液氮汽化不會使廂內(nèi)受潮,并且氮氣對食品保鮮、防止干耗均有好處。此外,液氮制冷控溫精確(±2℃)。但是液氮成本高,需經(jīng)常充注,因而推廣受到一定限制。同理,其他低溫汽化的液態(tài)氣體,亦可作為制冷劑,如液態(tài)二氮化碳(CN2)。
4、機械制冷
機械制冷方式有:蒸氣壓縮式、吸收式、蒸氣噴射等。目前以蒸氣壓縮式應用最為廣泛。其制冷工作原理是:在一定壓力下,液體達到某一溫度沸點產(chǎn)會沸騰。液體沸騰時,吸收汽化潛熱而產(chǎn)生相變,轉變?yōu)轱柡陀姓羝?。在同一壓力下,不同液體的沸點和汽化潛熱是不同的,在如一個大氣壓力下,水的沸點為100℃,汽化潛熱為2256.7kJ/kg,而氟里昂12(R12)的沸點為-29.8℃,汽化潛熱為165 kJ/kg。凡用于沸騰制冷的液體稱為制冷劑或稱為制冷工質(zhì)。在制冷技術中,制冷劑的沸騰稱為“蒸發(fā)”,其沸騰點為“蒸發(fā)溫度”,沸騰制冷則稱之為“蒸發(fā)制冷”。
蒸氣壓縮式制冷屬于蒸發(fā)制冷。制冷劑置于一個封閉系統(tǒng)中,液態(tài)制冷劑在蒸發(fā)器中汽化吸熱制冷。在冷凝器中放熱并重新冷凝成液態(tài),在壓縮機的驅動下,制冷劑不斷地循環(huán)工作。
機械制冷裝置廣泛采用的主要原因在于制冷機組既能制冷又能加熱,擴大了使用范圍;廂內(nèi)溫度可實現(xiàn)自控調(diào)節(jié),調(diào)溫精確、可靠,調(diào)溫范圍較寬,能適應各種不同冷藏貨物的運輸。盡管機械制冷裝置結構比較復雜、購置及運行費用較高,運轉噪音較大等問題,但迄今為止,機械制冷仍是一種可靠、有效的制冷方式。
5、太陽能制冷
國外一些公司開始用太陽能冷藏車運送水果、蔬菜,能量是安裝于車頂?shù)墓夥嫣峁┐罅康碾娏?,多余的電力儲存于蓄電池?nèi)供夜晚使用。目前機械制冷運輸冷藏設備是由柴油機或汽油機驅動的這些機組能耗高,維護費高,而且噪音大,排放溫室氣體污染環(huán)境,而太陽能制冷可大大減少能耗、噪音和環(huán)境污染。因而太陽能制冷的冷藏保溫汽車將得到發(fā)展。