第一章人工制冷的基本方法

1、2021-7-11 人工制冷是指借助于制冷装置，以消耗机械能或电磁能、 热能、太阳能等形式的能量为代价，把热量从低温系统向高 温系统转移而得到低温，并维持这个低温。 * 2021-7-12 1 理想制冷循环逆向卡诺循环 2 理想制冷循环的性能指标 2021-7-13 2021-7-14 )( 11nm ssTq )( 22nm ssTq 单位质量制冷剂向高温热源放出的热量 单位质量制冷剂从被冷却的对象所吸取的热量 2021-7-15 0 2 q 制冷系数制冷系数 )()( )( 21 2 21 2 21 2 0 2 TT T ssTT ssT qq qq nm nm 2021-7-16 不可逆

2、循环的热力完善度， 值越接近于值越接近于1 1，说明实际循环越接近可逆循，说明实际循环越接近可逆循 环，不可逆损失越小，经济性越好。环，不可逆损失越小，经济性越好。 为不可逆循环的制冷系数 2021-7-17 1 液体汽化制冷方法液体汽化制冷方法 蒸气压缩式制冷 蒸气吸收式制冷 蒸汽喷射式制冷 吸附式制冷 2 2 气体的节流效应和绝热膨胀制冷气体的节流效应和绝热膨胀制冷 3 其它制冷方法其它制冷方法 热电制冷 磁制冷 涡流管制冷 热声制冷 2021-7-18 物质有三种集态：物质有三种集态：气态、液态、固态气态、液态、固态。物质集态的改变。物质集态的改变 称为相变。相变过程中，由于物质分子重新

3、排列和分子热称为相变。相变过程中，由于物质分子重新排列和分子热 运动速度的改变，会吸收或放出热量，这种热量称作运动速度的改变，会吸收或放出热量，这种热量称作潜热潜热。 物质发生从质密态到质稀态的相变时，将物质发生从质密态到质稀态的相变时，将吸收潜热吸收潜热； 反之，当它发生由质稀态向质密态的相变时，反之，当它发生由质稀态向质密态的相变时，放出潜热放出潜热。 相变制冷就是利用前者的吸热效应而实现的。利用液相变制冷就是利用前者的吸热效应而实现的。利用液 体相变的，是体相变的，是液体汽化制冷液体汽化制冷； 2021-7-19 压缩式制冷循环原理图 A 压缩机 B 冷凝器 C 膨胀阀 D 蒸发器 蒸气

4、压缩式制冷技术被广泛应用于空调器、冰箱、冷藏 室、冷库中，应用领域几乎涉及到各个行业 2021-7-110 压缩蒸气制冷循环原理压缩蒸气制冷循环原理 2021-7-111 12 41 12320 433141 )( hh hh w q hhwwhhq hhhhhhq net c c cnet c 节流 2021-7-112 2021-7-113 吸收式制冷的基本原理吸收式制冷的基本原理 2021-7-114 吸收式制冷机基本循环吸收式制冷机基本循环 A 动力部分动力部分B冷凝器冷凝器 C 节流阀节流阀 D 蒸发器蒸发器 a 冷却水冷却水 b 热源热源 1 发生器发生器 2吸收器吸收器 3溶液溶

5、液 热交换器热交换器 4 溶液泵溶液泵 5 节流节流 阀阀 2021-7-115 吸收式制冷最突出的优点，是可以直接利吸收式制冷最突出的优点，是可以直接利 用各种热能来驱动，除可以利用燃料燃烧的高用各种热能来驱动，除可以利用燃料燃烧的高 势能外，还可利用生产过程和自然界中大量存势能外，还可利用生产过程和自然界中大量存 在的低势能，如低压蒸气、热水、烟道气等工在的低势能，如低压蒸气、热水、烟道气等工 业余热以及太阳能、地热能等自然界热量。业余热以及太阳能、地热能等自然界热量。 2021-7-116 蒸汽喷射式制冷系统的原理 A 喷射器 B 冷凝器 C 蒸发器 D 节流阀 E 锅炉 F 水泵 热交

6、换器 在蒸汽喷射式制冷机中，按正向循环工作的喷射在蒸汽喷射式制冷机中，按正向循环工作的喷射 器起着压缩机的作用，故称为喷射式压缩机。器起着压缩机的作用，故称为喷射式压缩机。 2021-7-117 制冷量 )( 4100 hhGQ 0 G为被引射制冷蒸汽的流量 锅炉的供热量 )( 5711 hhGQ 冷凝器放热量 k Q )( 3201 hhGGQk 1 G工作蒸汽流量 泵所消耗的功 )( 351 hhGQp 泵功较小，如果可以忽略，则整个制冷机的热平衡式 k QQQ 01 2021-7-118 热力系数 1 0 57 41 1 0 1 0 q q u hh hh G G Q Q 1 0 G G

7、 u 其中 为喷射系数 2021-7-119 A 吸附剂密封箱 B冷凝器 C蒸发器 D 单向阀 2021-7-120 2021-7-121 基本型吸附式制冷循环基本型吸附式制冷循环 间歇式吸附式制冷系统（太阳能制冷机）间歇式吸附式制冷系统（太阳能制冷机） 2021-7-122 实际气体的焓是温度和压力的函数，节流后温度一般会 发生变化，这一现象称为节流温度效应，也叫做焦耳一汤 姆逊（Joule-Thomson）效应 hh p T )( 焦耳一汤姆逊效应系数 2021-7-123 利用气体的节流效应可以生产出低温制冷机 林德-汉普森制冷机的热力循环系统 2021-7-124 基本原理：高压气体通

8、过膨胀机绝热膨胀时，对外 输出功率，同时气体的温度降低 ss p T )( 微分等熵效应系数 A 压缩机 B 空气冷却器 C 膨胀机 D 制冷室 定压循环空气制冷机系统 2021-7-125 珀尔帖效应基本原理 基本原理：基本原理： 利用珀尔帖效应原理达到制冷目 的，即在两种不同金属组成的闭合 线路中，通以直流电流，会产生一 个接点热，另一个接点冷的现象， 称为温差电现象。半导体材料所产 生的温差电现象较其他金属要显著 得多，一般热电制冷都采用半导体 材料，所以也称之为半导体制冷。 2021-7-126 热电偶对 三级复叠式热电堆 2021-7-127 卡诺型磁性制冷循环 基本原理基本原理:磁

9、介质的熵分为热熵和磁熵 绝热变化时，系统的熵变为0，即 S=ST+SB=0 当绝热去磁时，即在绝热条件下，使介质的磁场迅速下 降为0时，介质中的分子磁矩平行于外磁场的方向的排列状 态便不能维持，而又将逐步恢复到磁化前的混乱状态，即 无序性增加，SB变大（SB0）。由于S =0，故ST0， 即受热运动影响的无序性减少，介质的温度降低。可见， 绝热去磁可以使磁介质的温度降低 也叫绝热去磁制冷。 2021-7-128 卡诺型磁性制冷循环 12 为等温磁化（排放热量）； 23 为绝热退磁（温度降低）； 34 为等温退磁（吸收热量制冷）； 41 为绝热磁化（温度升高）。 2021-7-129 1931年，法国工程师兰克（Ranque）发现旋风分离器中旋转 的空气流具有低温，于是他在1933年发明了一种装置，可以使 压缩气体产生涡流并能将气流冷、热两部分，其中冷气流用来制 冷，该装置称为涡流管，又叫兰克管。这种制冷方法称为涡流管 制冷 涡流管装置结构简图 2021-7-130 2021-7-131 热声制冷机基本原理 1