第九章
第九章 工业制冰
第一节 人造冰的制取分类
第二节 盐水间接冷却制冰设备
第三节 直接冷却制冰设备
第九章
第一节 人造冰的制取分类
一,冰的分类
? 一般地说,自然界的水在 0℃ 时,就会结成冰的称
之为 天然冰
? 通常以人工制冷方法制成的冰,称为 人造冰或机
制冰
第九章
分类方式 冰的名称 冰的制取特点或型式
按用途分
工农业用冰 用普通自来水或纯净海水冻结成的冰
食用冰 用经过消毒的食用水制成的冰






块冰 冻成的冰外形呈块(桶)状
管冰 制成的冰外形呈管段形状,管段呈圆柱形中间透空
片冰 制成的冰外形呈薄片状,厚度约为 3mm小于 5mm的冰为片冰
板冰 厚度约为 5~10mm的平板形或圆弧形冰
冰晶冰 在冷盐水中结晶形成的冰
颗粒冰 有圆形、方形、异形、雪花和鳞形等各种花色形状的冰
冰霜(泥冰) 霜和细小冰的混合物
表 9-1 冰的分类
第九章
按冰的颜
色分
白冰 水结成冰时,冰体中含有空气,使冰体不透明呈乳白色,如桶式块冰
透明冰 在白冰的生产过程中,增加“吹气”和“抽芯水”工艺所制得的冰
彩色冰 在食用生产过程中,增加食用色素所制得的冰
按冰中有
无添加剂

无味冰 以符合卫生条件的水,不加任何处理而制得的冰
咸味冰 含有一定盐分的冰
调味冰 在食用冰中含有适量调味品的冰,一般用于冷饮
防腐冰 在水中加入消毒剂、防腐剂制成的冰,一般用于冰鲜鱼货
续上表
第九章
分类方式 冰的名称 冰的制取特点或型式
按获取方式分 天然冰 江、河、海水中的天然冰人造冰 各种人工制冷方式获得的冰
按制冷原理分 直接蒸发制冷 各类快速制冰方式间接蒸发制冷 桶式盐水制冰装置
按制冰速度分 快速制冰 片冰机、管冰机等慢速制冰 桶式盐水制冰装置
按使用对象分
工农业制冰 工农业生产过程用冰,如建筑施
工、冶炼等用冰
商业制冰 餐饮业和冷饮品商店使用
家庭制冰 家庭小型制冰机
按出冰方式分 连续制冰 片冰机、结晶冰机等间歇制冰 板冰机、管冰机等
表 9-2 制冰方式的分类
第九章
二,冰的物理性质
? 冰是一种透明的六方晶系的晶体结构
? 纯净的水在正常的大气压下,到 0℃ 就会结冰
? 如水中含有杂质,压力增加,水的结冰点都会下降
? 冰的融点即为水的冰点
? 随着大气压升高,冰的融点也升高
? 冰的融解热为 331.6~ 335.7kJ/kg,通常取 335 kJ/kg
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? 冰的比重与其温度、冰形成时的环境压力、冰中有否
空气泡和水的纯度有关
? 水结成冰后,密度减少,体积增大
? 一般在实用上,冰的温度从 0℃ 到 -20℃ 时,其平均比
热容取 2.1kJ/kg·K,而水的比热容为 4.2kJ/kg·K,仅
为水的一半
? 冰的热导率与其温度有关,随着温度的降低而增加
第九章
三,透明冰
纯水冰是无色透明晶体,水中溶解空气量随着水温升高而减少
白冰:
若水在结冰过程中,其中溶解的空气不能及时排出,
则无数微小的空气泡被包围在透明的冰晶体中,形成
不同方向光的折射面,致使透明晶体变成不透明的乳
白色,即所谓 白冰 。
第九章
透明冰:
? 定义,若在冰的形成过程中将水中所溶的空气排除
掉,则制取的冰中不含气泡,结的冰是透明的晶体,
即透明冰。
? 制作,在冰的形成过程中,若水被不断地搅动、或
者在结冰表面流动、或者尽量放慢结冰的速度、或
者冷开水,此时水中所溶的空气可被排除掉,即可
制得透明冰
第九章
1,低压制透明冰
? 压力约 0.25MPa表气压的空气沿着直径为 8cm的管子
进入每一冰桶,管子是插在冰桶中心 3/4深度处
? 用橡皮管把这些管子和主空气管联接起来,而在冰
块中心处的水冻结之前把管子拿出
? 也有用穿孔管形成的,这种管子是在水完全冻结之
后拿出(预先用蒸汽把管子加热)。
第九章
2,高压制透明冰
? 压力为 1.7~ 2.4MPa表气压的冷而干燥的空气沿
着直径 6cm的管子送入冰桶
? 管子是焊接在冰桶加强筋或冰桶角上,管口伸入
桶底中心,管子在水冻结后并不取出
? 送入每只冰桶的空气,对于质量为 100~ 200kg的
大冰块约 0.4m3/h
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3,消毒透明冰
? 在水中加入次氯酸盐的浓溶液,所结的冰就是 消毒冰
? 水冻结后所留氯的平均浓度为 50~ 80mg/l
? 现在用作消毒剂的还有 硝酸盐, 抗坏血酸 和 过氧化氢 等
? 水中的次氯酸钙等所做成的消毒冰有一个 缺点,无论在
水本身的冻结过程中或是以后冰的保藏中,氯都会很快
地散失
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第二节 盐水间接冷却制冰设备
一,盐水制冰
? 缺点,虽然存在占地面积大,耗用金属材料多,辅助设
备多,维修费用高等
? 优点,制冰方法简单,制冰量稳定,冰块不易脆裂,整
体性较好
? 在用冰量大的渔业生产、化工染料生产等场合中得到广
泛地运用。装置见 图 9-1,盐水制冰制冷、供水原理如
图 9-2
第九章
? 氯化钠与氯化钙
盐水制冰设备所采用的盐水,一般为氯化钠或氯化钙溶液
氯化钠与氯化钙的密度,见 表 9— 7
盐水的密度与波美度换算
盐水的温度
适用场合
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二,盐水中防腐措施
盐水对冰池中的金属材料的腐蚀一般很强烈,加 防
腐剂 防腐是一种实用、简单的方法。
? 加防腐剂防腐的原理:
冰池中加防腐剂是 增加盐水浓度和 pH值,使之控制盐
水对金属腐蚀峰值,减少对金属的腐蚀;
加了防腐剂的另一个作用是与金属直接发生反应,使
金属表层 生成一层保护膜,减少盐水对金属的腐蚀。
第九章
? 盐水对金属有不同程度的腐蚀性,为减少盐水对金属腐蚀,
盐水的 pH值宜控制在 7~ 9之间,略带碱性 为好;波美度为
18~ 24度
偏酸,盐水吸收空气中的 CO2后,变为酸性
偏碱 (pH> 9):往往是氨渗进盐水
吸收空气中的水分,盐水浓度会降低,这会使盐水的凝固点
升高、蓄冷量减少,还会加剧盐水对金属的腐蚀作用
第九章
?重铬酸钠( Na2Cr2O7)添加法
目前盐水常用的防腐剂是重铬酸钠和氢氧化钠的混合物,
质量比为 100:27
氯化钙盐水 在 15℃ 时应保持密度为 1.19 × 103kg/m3,即
波美度 23度。每立方米应加 1.6kg重铬酸钠,如盐水仍呈
中性,则需按重铬酸质量的 27%加添氢氧化钠;
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氯化钠盐水 在 15℃ 时应保持密度为 1.17× 103kg/m3左
右,即波美度 21度。每立方米应加 3.2kg重铬酸钠和
5.4kg氢氧化钠;
盐水应保持 弱碱性,以 pH=8.5为最佳,酚酞试剂呈玫
瑰色为宜。
第九章
?制冰池盐水检查及调整办法
规定食盐水的浓度标准最高不高于波美度 21.1度;最低
不低于波美度 19度
盐水温度标准:盐水温度不能低于 -14.2℃
盐水酸碱度标准:盐水应经常维持在弱碱性即 pH值为
7.5~ 8.5之间
盐水加防腐剂, 红矾纳, (重铬酸钠)
检查及调整时间:盐水的浓度,酸碱度,每月至少检查
调整一次
第九章
检查调整方法:
密度 用比重计测定,加盐注意清洁,加入冰池中,必
须过滤,以免杂物、泥砂混入盐水
酸碱度 用酸碱试纸测定,如酸碱度( pH值)低于 7.5
时( 7以下为酸性)应加, 烧碱, (氢氧化钠)
加, 红矾钠, 每年一次,一般在冰池大修后
第九章
三,制冰热负荷与设备设计计算
第九章
四,盐水蒸发器冷却面积计算
1,确定蒸发器的形式
蒸发器的选择计算主要是:确定 蒸发器的传热面积,
选择 合适的蒸发器 及 计算盐水的循环量 。
蒸发器形式选择的 原则,冰池以盐水做载冷剂时,一
般可采用直立管式、双头螺旋管或 V形管式等几种蒸
发器。
蒸发器一般装在盐水池内置于隔板的一侧或二侧
贮冰间的蒸发器一般采用顶排管
第九章
2,蒸发器传热面积的计算
第九章
五,搅拌器流量
第九章
六,配制盐水及调整措施
? 为了配置盐水,首先要 决定蒸发管, 其他管路,
辅助设备 和 制冰池 的容积
? 开式系统中,盐水的浓度相当于比其规定工作温
度还低 5℃ 的冻结温度
? 闭式系统中,盐水浓度就应该相当于比氨蒸发的
工作温度还低 8℃ 的冻结温度
第九章
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( 9— 20)
? 计算配制氯化钠盐水的方法和公式:
第九章
七,制冰池大小的设计计算
1,制冰冰池平面尺寸的确定
要将盐水制冰池平面大小确定下来,首先必须设
定 冰块的大小 和 冰桶的数量
冰池长度 方向由两端的盐水流通宽度加上冰桶区
的长度尺寸组成
冰池的宽度 由冰桶架长度、冰桶架放置余量、蒸
发器安置宽度成
第九章
2,冰池高度的确定
冰池高度由四个方面,冰池盖板, 冰桶架搁置
高度, 冰桶高度, 盐水流动空间 组成,但其中起决
定作用的因素是冰桶。
第九章
八,制冰间长 × 宽 × 高的计算
第九章
九,贮冰间的设计要求
? 贮冰间的温度:根据冰的种类和制冰原料水的不
同,设计的贮冰间的温度也不同。
盐水制冰,淡水冰快 tn=-4℃ ;
快速制冰,淡水冰快 tn=-8℃ ;
淡水片冰 tn=-12℃ ;
海水片冰 tn=-20℃ 。
第九章
?贮冰间的冷却设备的设置要求:
贮冰间的建筑净高在 6m以下 的可不设墙排管,但顶排管
必须分散满铺;
贮冰间的建筑净高在 6m或高于 6m时,应设墙排管和顶排
管,墙排管的安装高度宜在堆冰高度以上;
墙排管和顶排管不得采用 翅片管 。
第九章
十,滑板、滑道
? 滑板、滑道 (总称滑冰道):是制冰生产厂内,帮
助冰从生产场地运送到需要地方去的专门生产辅助
设施。
? 滑冰道具有一定的坡度,冰块在其内靠自重滑行,
实现冰块的输送
? 滑冰道的设计,主要考虑其 坡度, 构造尺寸 和 主要
材料 的选择
第九章
? 滑冰道的 各段坡度是变化的
? 滑冰道的 土建结构形式很多
? 滑冰道的钢结构主要是由 角钢, 扁钢 和 钢管 等材料
做构架,辅以 竹片, 钢管 做道面;并在道面两侧做
防护结构,以免冰块滑落或撞墙等意外
第九章
第三节 直接冷却制冰设备
一,桶式快速制冰机
1,国产 AJB-15/24桶式快速制冰机
? 产冰能力 15t/d,其 产冰速度 约每 110分钟循环出冰一次,
24小时内出冰 13次,共 15吨
? 冰块的尺寸,上部断面 172× 268mm,下部断面 198× 288mm,
长 1180mm,内有 11孔,重 50千克 /块
? 生产条件,氨蒸发温度 -15~ -16℃ ;给水温度 +25℃ ;予
冷后水温 +6~ +10℃ ;制冷量 8.7~ 10.5kW;冰块温度 -
11℃
第九章
2,制冰原理
原料水加进合上底盖的冰桶之后,制冷剂由 氨
泵 送入冰桶夹层和冰桶中心指状套管蒸发器,蒸发
制冷;冰即沿桶壁和指状蒸发器逐渐形成,最后全
部结成一体;然后以热制冷剂脱冰。见 图 9-3
第九章
3,优缺点:
? 优点,结冰速度快(每个生产周期约 2.5小时 ),冰
温较低(约 -10~ -11℃ ),耗钢材少、占地面积省
? 缺点,但冰块内许多细小气泡,冰块比重较小,质地
较脆,容易融化,在贮存、堆放、搬运时的损耗和使
用效果,都不如盐水间接冷却制造的冰块
? 桶式快速制冰与盐水制冰的比较(见 表 9-14 )
第九章
二,管冰机和壳冰机
1.管冰机
? 制冰原理,冰在直立壳管式蒸发器管子(直径为
50毫米)内形成水沿管子的内表面以薄层状流动,
并逐渐冻结成冰管
? 优点,管冰机结构紧凑、占地面积小、生产成本
低、制冷效率高、节能效果好、安装周期短、操
作方便
第九章
2,壳冰机
? 壳冰机也是一种 间歇式制冰装置,工作原理类似
于管冰机,只是没有切冰机
? 制的冰为 弧形的壳状冰
? 壳冰机的主体是一个 双层的不锈钢立式蒸发管,
制冰器由多个 双层圆锥管 组成
第九章
三,片冰机
片冰的优点:
? 过冷度大
? 干燥松散
? 冰鲜冷却速度快
片冰的缺点:
? 密度小
? 装载体积大
? 在大气和隔热性能差的舱室中融化速度快
第九章
1,卧式片冰机
Ps,现在片冰机的园桶采用不锈钢来制造,循环的冷盐水
改用制冷剂直接冷却,使园桶外的原料水结冰
第九章
1,卧式片冰机
第九章
2,立式片冰机
第九章
2,立式片冰机
第九章
LBF立式片冰机
1.气液分离器 2.制冰筒 3.压缩机组
4.电控箱 5.冰库
第九章
四,板冰机
? 板冰,是在设有制冷剂循环通路的冷却平板表面
淋水冻结而成厚 15mm左右的平板状冰层,板上冰
层以热制冷剂或电加热的盐水融冰,并靠重力使
冰下落时,被轧成碎冰(进口的板冰机自带碎冰
装置),形成不规则(大约 40× 40mm)碎冰块,
故称为板冰。
第九章
? 板冰机是一种 快速制冰装置,其优点相近于片冰机
板冰机多为陆用,也可为船用
? 板冰机的结构型式有 平板两面淋水 和 倾斜平板单面
淋水 两种
? 板冰机一般 体积较大
? 板冰呈透明状态,冰坚硬密实,厚度大于片冰,过
冷度更大
第九章
五,冰晶冰制冰机
? 与其他制冰机的区别,其制冰器为一个卧式壳管
式蒸发器,海水 在蒸发器冻结形成细小的冰晶,
一定直径的冰晶被滤出后,可用水泵输送。
? 优点,不需淡水,十分便于渔船应用
第九章
总结:
? 大规模 的陆上制冰生产,以盐水间接冷却制冰法为主
? 管冰、微粒冰等制冰法为 中等规模 为宜
? 在 船上 运用则以片冰、板冰为主
? 上述这些快速制冰装置,除了机电一体化外的制冰机
外,往往还配套贮冰系统,如 图 9-10为快速制冰系统
应用示意图