利用三级压缩制冷实现干冰生产设计案例分析

干冰是制冷行业中比较常见的一种物质，是二氧化碳的固态，由于干冰的温度非常低，温度为摄氏负78.5度，因此经常用于保持物体维持冷冻或低温状态。干冰能够急速的冷冻物体和降低温度，并且已经被广泛的使用。干冰在溶解时不是由固态转化为液态，而是由固态直接升华为气态，因此其融化并不会产生任何水或液体，也由此我们称它做“干冰”。今天，制冷快报就为大家介绍一种利用三级压缩制冷实现干冰生产设计的案例分析。

干冰的特性

干冰是将二氧化碳用人工制冷方法使之冻结而成的固体。工业用干冰为白色，相对密度在1.3～1.5之问，随制造方法而变。干冰在三相点压力以下时，可直接升华为气体，故用作冷却剂时有良好的卫生条件。

干冰在大气压力下升华温度为一79，而在真空条件下升华时可得到一l00的低温。

物理特性

干冰是固态二氧化碳，温度为零下79℃(-79℃) ;汽化时， 温度仍在零下20℃(-20℃)左右;空气中的水气被它冷却成小水滴(雾滴)， 而形成白色烟雾状。固态二氧化碳为白色分子晶体;熔点-56.6℃(101325Pa)，-78.477℃升华(101325Pa)，密度1.56g/cm3(-79℃);具有面心立方晶格。

生产干冰的复叠式制冷循环原理

工业上生产干冰可以用多种方法，其流程也有高压、中压与低压之分。下面介绍的是利用复叠式制冷循环原理三级蒸气压缩式制冷循坏制造干冰过程， 在干冰生产中.为了降低二氧化碳冷凝压力以减少压缩机的级数，就用氨或氟利昂制冷机使二氧化碳冷凝。这就是生产干冰的复叠式循环。原理图如下：

三级压缩制冷循环的工作原理与两级压缩制冷循环相似，但由于三级制冷循环中冷凝压力pk与蒸发压力p0的压力比(循环总压力比)较大，若来用一次节流，循环的节流损失将大大高于两级压缩制冷循环，尤其是采用饱和液体线(X=0线)比较平坦的制冷剂时，这种损失更为严重，因此在实际中为了提高循环的经济性，需采用多次节流的方式。但采用多次节流循环时，会使各个中间冷却器的制冷剂液面正常控制难度增大，使润滑油迸入蒸发器的机会大，另外在工程中坯应采取相应的措施来保证中间冷却器正访工作，防止制冷压缩机湿冲程产生。

生产干冰的高压流程是按三级压缩制冷循环工作的。其原系统图如图所示。在这-循环中，CO2既是原料气，又是制冷剂、系统按开式循环工柞。当干冰的生产量力G(kg/ h )时。每小时需补充同样量二氧化碳原料气。

二氧化碳经过三级压缩，不过冷凝压力较高,例如当冷凝温度30℃时，需压缩到7190kPa而且排气温度较高。

使用了中间水冷却.高压二氧化碳液体也是采用分级节流，每次节流产生的二氧化碳蒸气，分途进入压缩机的

各级气缸中被继续压缩。所不同的是。二氧化碳液体经未纸节流后，系进入干冰模中。变为气固两相混合物，固体集存起来，即是干冰,作为产品输出、补充的原料气系迸入压缩机低压级气缸中。

干冰的使用范围广泛，在食品、卫生、工业、餐饮中有大量应用。

主要有，餐厅业菜肴装饰、气份营造、影视效果、舞台、会场烟雾制造;冷冻食品储藏与运输;家禽肉品冷冻保存;空运、航运需长时间冷冻需求者;低温冷冻医疗用途;