制冷技术发展的历史.doc

制冷技术发展的历史在史前时代，人类已经发现在食物缺少的季节里，如果把猎物保存在冰冷的地窖里或埋在雪里，就能保存更长的时间。在中国，早在先秦时代已经懂得了采冰，储冰技术。希伯来人，古希腊人和古罗马人把大量的雪埋在储藏室下面的坑中，然后用木板和稻草来隔热，古埃及人在土制的罐子里装满开水，并把这些罐子放在他们上面，这样使罐子抵挡夜里的冷空气。在古印度，蒸发制冷技术也得到了应用。当一种流体快速蒸发时，它迅速膨胀，升起的蒸汽分子的动能迅速增加，而增加的能量来自周围的环境中，周围环境的温度因此而降低。在中世纪时期，冷却食物是通过在水中加入某种化学物质像硝酸钠或硝酸钾，而使温度降低，1550年记载冷却酒就是通过这种方法。这就是制冷工艺的起源。在法国冷饮是在1660年开始流行的。人们用装有溶解的硝石的长颈瓶在水里旋转来使水冷却。这个方法可以产生非常低的温度并且可以制冰。在17世纪末，带冰的酒和结冻的果汁在法国社会已非常流行。第一次记载的人工制冷是在1784年，威廉库伦在格拉斯各大学作了证明。库伦让乙基醚蒸汽进入一个部分真空的容器，但是他没有把这种结果用于任何实际的目的。在1799年冰第一次被用作商业目的，从纽约市的街道运河运往卡洛林南部的查尔斯顿市，但遗憾的是当时没有足够的冰来装运。英格兰人Frederick Tuder和Nathaniel Wyeth看到了制冰行业的巨大商机，并且在18世纪上半叶，通过自己的努力革新了这个行业。Tudor主要从事热带地区运冰，他尝试着安装隔热材料和修建冰房，从而使冰的融化量从66%减少到8%，Wyeth发明了一种切出相同冰块的方法，即快速又便捷，从而使制冰业发生了革命性变化，同时也减少了仓储业，运输业和销售业由于管理技术所造成的损失。在1805年，一名美国发明者Oliver Evans设计了第一个用蒸汽代替液体的制冷系统，但Evans从来没有制造出这种机器。不过美国的一位内科医生John. Gorrie制造了一个相似的制冷机器。在1842年，弗洛雷达医院的这名美国内科医生John. Gorrie为了给黄热病患者治疗，他设计和制造了一台空气冷却装置给病房降温。他的基本原理是：压缩一种气体，通过盘管使它冷却，然后膨胀使其温度进一步降低，这也就是今天用得最多的制冷器。后来John. Gorrie停止仅在医院的实践，长期的深入到制冰实验中，在1851年获得关于机械制冰的第一项专利。商业制冷被认为是起源于1856年，一名美国商人 Alexander. C. Twinning最先开创。不久，一名澳大利亚人James Harrison检验了Gorrie和Twinning所用的制冷机并把蒸汽压缩式制冷机介绍给了酿造和肉类食品公司。在1859年，法国的Fredinad. Carre发明了一种更加复杂的制冷系统。不像以前的压缩机用空气做制冷剂，Garre的设备用快速蒸发的氨做制冷剂。（氨比水液化时的温度低，因此可以吸收更多的热量）Garre的制冷机得到了广泛应用，并且蒸汽压缩式制冷至今仍是应用最广泛地的制冷方法。但是当时这种制冷机成本高，体积大，系统复杂，再加上氨制冷济有毒性，因此阻碍了这种制冷机在家庭中的普遍应用。许多家庭的冰柜仍使用当地制冷工厂提供的冰块。从1840年开始，运输牛奶和黄油用到了空调汽车。到1860年，制冷技术主要运用在海产品和日常用品的冷藏运输上。1876年底特律市密歇根州的一名叫J.B Sutherland的人获得了人工制冷汽车专利。他设计了一种带有冰室的绝热汽车。空气从顶部流过来，通过冰室，利用重力然后在汽车内循环。在1867年，伊利诺斯州的Parker Earle制造了第一辆用来运输水果的空调汽车，通过伊利诺斯州中央铁路运送草莓。每个箱子里装100磅冰和200夸脱草莓。直到1949年Fred Jones发明了一种顶置式制冷装置，并获得了专利。1870年，在纽约的布鲁克林镇，S. Liebmanns 的太阳酿造公司开始用吸收式机械，这是美国北部酿造业广泛运用制冷机械的一个开端。在18世纪70年代，商业制冷在啤酒厂中占主要的地位。到了1891年，几乎所有的啤酒厂都装配有制冷机器。天然冰供应本身已发展成为一个行业，许多公司都跻身该行业，导致价格下降。并且冷藏用冰已相当普遍，到了1879年，在美国有35家商业制冰厂，10年之后就超过了200家，到了1909年达2000家。所有因制冰废弃的池塘不再安全，甚至Thoreaus Walden池塘，1847年每天有1000吨的冰从那里抽取。但是，随着时间推移，冰不仅作为冷藏的代名词，也变成了健康问题。热与冷的合著者，Bern Nagengast说：“好资源越来越难找到了。到了1890年代，由于污染物和污水的排放，天然冰成了一个问题。”这个问题首先出现在酿造行业，然后是肉食和乳制品公司。由机械制冰产生的机械制冷为这个问题的解决提供了方法。卡尔保罗在1895年为生产液态空气制定了一个大型的计划，用6年时间发明了一种使液态的纯氧从液态空气中分离出来的方法，这导致大量的公司都转而开始使用氧气（例如，在钢铁制造业）。虽然肉食品厂，啤酒厂接受制冷技术要慢，但最后他们也都采用了制冷技术。1914年，美国几乎所有的肉联厂都安装了制冷机械的氨压缩机系统，它每天的制冷能力超过90000吨。尽管制冷有其固有的优势，但本身也存在问题。制冷剂，像二氧化硫和氯甲烷可以使人致死。氨一旦泄漏，也同样具有强烈的毒性。直到1920年，Frigidaire公司开发了几种人工合成制冷剂交氟氯甲烷或CFCS，制冷工程师才找到可接受的替代品。这就是人们所共知的新的代替物氟利昂。在化学上，氟利昂是甲烷(CH4)里的4个氢原子被两个氯原子和两个氟原子所代替。除了分子量大之外，无臭无毒。不久制冰业，酿造业和肉食业是制冷发展的主要受益者。其他企业也深受制冷发展所带来的好处。例如，在金属制造也里，机械制冷帮助餐具和工具冷硬成型。因为制冷将送进高炉的空气除湿，钢铁产量增加，钢铁业得到了发展。纺织厂把制冷用在丝光处理里，漂白，染色。制冷对炼油厂来说很重要，同样对造纸厂、制药厂、肥皂厂、胶水厂、明胶厂、照片材料厂一样。毛皮制品的贮存可以用冷库杀死飞蛾。制冷可以帮助花圃和花店，满足季节性的需要，因为，剪掉的花可以持续比较长的花期。更有甚者，在医学保存人体上的应用。饮食行业，包括酒店、饭店、酒吧，饮料业为冰提供了很大市场。空调和冰箱20世纪，随着空气条调节和制冷系统变得更高效、可控，甚至遥控，人们生活发生了很大的变化，真正地让环境满足于他们的需要，不再依靠天气来工作和娱乐。气候控制变得更可靠和廉价，它已从不可见的奢侈品变成平常的必需品。到20世纪末，美国约70的家庭有空调。没有人可以在用玻璃围成的房子里或没有窗户的建筑里，在无走廊的房子或在闷热潮湿的地方生活和工作。在美国，空调改变了一个世纪之久的北方城市移民的生活方式。制冷使得新鲜和易腐烂食品的运输成为可能，使得几天或几个星的家庭贮藏期成为现实。到20世纪末，美国99.5的家庭至少有一台冰箱。很多的家庭有独立的冷库。因为这种先进的贮存技术，人们享受多样化和高质量的食物时，可以减少购物和节省金钱。在一个空调中，空气被类似于家用冰箱的单元冷却和冷凝。冷的液体制冷剂在低压下流过空调一面上的线圈，一个离心风扇吸收房间内的热空气，空气掠过线圈，被冷却和调节过的空气回到房间。被加热的制冷剂蒸发，然后进入压缩机，在压缩机内被压缩。高温高压的气体进入房外空调部分的另一组线圈。第二个风扇吸收外面冷的空气，让其掠过高温线圈来散去线圈的热。在这个过程中，制冷剂被冷却到沸点以下冷凝成液体。液态制冷剂通过膨胀阀，压力突然降低，同时温度降低，制冷循环再次开始。这听起来很简单，却由Willis Carrier首先通过了自己的创造力找出来的最基本的制冷原理和湿度控制。在空调变成对平常人来说真正有意义之前，成千上万的工程师使它的技术不断革新。Carriers的发明使很多技术成为可能。特别在那些控制要求高的领域里。例如，在医疗、科学研究、产品测试，计算机制造和航空。Carrier说在1920年的一天夜里，当他站在Pittsburgh火车站，他认识到用冷水使空气饱和，有水珠产生，可以干燥空气。那一年他制造了第一台空调，它有每天制108000磅冰的能力。对于Brooklyn印刷商来说，因为热量和湿度的改变使纸的尺寸和彩墨排列变化，从而不能印刷出像样的景色画。冰箱的运行和空调的一样，它使热量从一个地方转移到另一个地方。通过制冷剂在封闭系统内的循环实现持续制冷。在制冷系统中制冷剂蒸发成气体，然后在冷凝成液体，完成一个循环。如果没有泄漏，在整个系统寿命期间，制冷剂会无限地使用。至到第一次世界大战不久前，机械制冰得到了应用，自然冰和人工制冰在制冷上应用是非常广泛的。1927年，通用电气公司引进一种带有顶窗使用全封闭压缩机地冰箱，14立方尺的冰箱售价525美元，少数人可以接受的价钱，使得通用电气公司到1930年成为此行业的龙头。到1920年，单相电动机已比较完善和可靠。1929年，Frigidaire使用家用冰箱的技术制造了第一个独立式冷库。1928年由Thomas Midgley发明的卤烃相对于以前使用的有毒易燃的制冷剂液体来说，提供了一种安全可靠的选择。通用电动机公司的Frigdaire部门选择由Midgley和Charles Kettering发明的R22作为制冷剂，很多其他的冰箱制造者也紧跟其后，将氨和其他更危险的气体替换掉。在19世纪80年代后期，氯氟烃已表现出破坏地球臭氧层的迹象，当替代物研究开始时，这些化学物质开始被淘汰。第一辆空调汽车由Packard在1938年设计出来，1938年窗式空调第一次成功地被PhilcoYork推销。二战后，像冰箱一样，大量的窗式空调生产使其价格得到了大多数消费者的接受。从1920年到1930年，家用冰箱的价格从600美元降到300美元，到1939年接近