空气调节工程第二章

第二章：制冷方法制冷方法-目录物质相变制冷气体膨胀制冷其他形式制冷其他新型制冷方式制冷方法的选择循环的热力学分析物质相变制冷相变制冷的原理及特点相变是指物质集聚态的变化。物质在发生相变时，由于分子重新排列和分子热运动速度改变，必然伴随着吸收或放出一定的热量，这种热量称为相变潜热。相变制冷就是利用物质由质密态到质稀态的相变（融化、蒸发、升华）时的吸热效应，达到制冷的目的。相变制冷的分类固体融化固体升华

液体汽化固体融化制冷天然冰制冷冰盐最早使用的降温方法。现代制冷技术中大量应用的纯水冰都是制冷机制备的。工业上应用最广的是冰块与工业食盐NaCl的混合物。冰盐冷却过程包括冰融化吸热和盐溶解吸热。0℃以下制冷固体融化制冷资料近年来，固体相变蓄冷技术在制冷空调中的研究和应用日益广泛，其目的在于缓解能量供求双方在时间、强度和地点上的不匹配，合理利用能源和减少环境污染。例如，采用传统的冰蓄冷，在冷量富足时通过制冰将冷量储存到固态冰中，到冷量需求很大的时刻再以冰融化的方式将冷量释放出来，从而解决制冷设备定常制冷量与用冷负荷起伏的不平衡矛盾。采用动态制冰技术制取冰水混合物（Iceslurry），便于输送，在食品冷藏方面更是具有得天独厚的优势。固体融化制冷资料在蓄冷空调系统的应用中，由于冷源温度的需求不是很低，若采用冰蓄冷，系统中还需要增加中间换热装置，而且制冰过程中制冷机的效率要比正常空调工况下的低。因此，目前很多研究者都致力于研究开发融点在4～10℃的相变材料作为空调蓄能用。这类材料通常叫做“高温相变材料”，简称PCM。固体融化制冷资料目前这类材料的研究集中在两方面：一是共晶盐或复合盐水合物，代表性的成果是由美国TRANSPHASE公司与哈佛大学生化研究所在1981年开发成功的T-47型(融点为8.3℃)和1988年调配成功的T-41(融点为5℃)型两种产品；另一是氟利昂气体水合物，其融点可通过调节气体压力达到，目前仍处于实验室研究阶段，美国橡树岭国家实验研究室和我国中科院广州能源研究所都在这方面开展了研究固体升华常用制冷剂氩氖氮二氧化碳固体升华制冷食品工业冷藏运输医疗人工降雨机械零件固体升华制冷资料近代科学研究中，为冷却红外探测器，γ射线探测器，机载红外设备等，采用固体制冷剂向高真空空间升华的制冷系统。它具有升华潜热高、贮存密度大、固体制冷剂具有较低温度，可提高红外探测器的灵敏度的优点。液体汽化制冷利用液体汽化过程的吸热效应来制冷的方法叫做液体汽化制冷。与固体相变制冷不同的是，液体汽化制冷采用流体（液态和气态物质）作为制冷剂，通过一定的设备构成制冷循环，可以实现连续制冷，因此它的应用更加广泛。液体汽化制冷是目前最主要的制冷方法之一。液体汽化制冷蒸气压缩式制冷蒸气压缩式制冷在普通制冷温度范围内，蒸气压缩式制冷是占主导地位的制冷方式。

属于液体汽化制冷，依靠消耗一定的电能或机械能，实现从低温热源吸热，向高温热源放热。系统组成膨胀阀冷凝器蒸发器压缩机工作过程1324制冷剂液体在蒸发器内以低温与被冷却对象发生热交换，吸收被冷却对象的热量并汽化产生的低压蒸气被压缩机吸入，经压缩后以高压排出压缩机排出的高压气态制冷剂进入冷凝器，放出热量传给冷却介质（一般是常温的水或空气），凝结成高压液体高压液体流经膨胀阀（或其他节流元件）节流，变成低压低温的气、液两相混合物，进入蒸发器，其中的液态制冷剂在蒸发器中蒸发制冷，产生的低压蒸气再次被压缩机吸入利用胀制冷第剂液候体蒸慕发吸叛收潜悄热而赞制冷以热某能为理驱动通能，菠利用群适当误的溶蒜液吸鼠收低顷压蒸眼气，饮使其结转变跑为液弊体，段通过余溶液疤泵升絮压后适，再借以加火热的荣方式祸将低恢沸点千组分鞠从溶区液中茧析出靠，变洗为高割温、柴高压响的蒸最气，区从而颜实现患制冷扎循环银。蒸气域吸收山式制瓦冷比较项目压缩式吸收式结构压缩机吸收器、液泵、发生器耗能类型机械能热能（蒸汽、燃油、燃气、废热、余热）工况特点冷凝压力高冷凝压力低制冷工质制冷剂（氨、氟里昂）工质对：吸收剂-制冷剂（溴化锂-水、水-氨）热力计算压缩式制冷热力计算溴化锂吸收式制冷热力计算吸收胞式优嫂缺点1.工质倘环保2.以热娃能为有动力谦，节裕电效丝式果明报显3.可以渠利用拳余热埋废热1.价格期无优司势2.耗能绵大，杏机组拳笨重3.利用讽热能肃加速根全球倚变暖工作抗原理利用店吸附附剂在吹不同泻吸附透温度喇下具哄有不新同吸幻玉附能妨力这樱一特狼性，互周期挡性地成冷却趣和加咬热吸孔附剂烦，使值之交动替产导生吸馋附和效脱附薯过程体。脱阁附时桑，释条放出晒制冷庆剂气傍体，君并使港之凝块为液歇体；盏吸附事时，颠制冷茂剂液君体蒸汗发，义产生画制冷含作用挣。由热费能驱扰动，灰利用出二元屑或多冤元工姐质对可实现抚制冷侧循环法。——与蒸傅气吸供收式胶制冷状是相励同的宝。吸收梅式制续冷中林采用跑液体冬吸收捕剂吸弱收和映释放耕制冷兼剂蒸潮气。吸附词式制界冷是划采用屡固体币吸附适剂对魔制冷宁剂气甘体进挠行吸退附和否解析合。吸附社式制困冷①可遇以利票用各柜种热捆能驱婶动。②可到以大凯量节告约用燥电③结滑构简唯单，轮运行稻部件稼少，唐安全许可靠热。④以蔽水、伶氨、客甲醇殃等为芒制冷鸟剂，剖对环绍境和序大气见臭氧保层无突害。吸附芽和脱播附过朗程比分较缓港慢，乏制冷金循环益周期民较长票；与缎蒸气隔压缩币式和休吸收努式制胃冷机等相比校，制货冷量宫相对响较小评；热役力系点数较茅低，渐为0.阵5～0.孝6。知识位拓展第一乐台蒸扩气喷法射式脊制冷棋装置床出现幅在19输01年，掉但直迎到20世纪20年代闲才开较始用烂于工苗业。使用亲热能续驱动知，靠波液体岭汽化晓来制伍冷。只用限单一显物质晓为工掀质，蕉利用仗喷射聚器完掀成从拥蒸发券器中吉抽取并压锅缩蒸队气。理论及上使赞用工爬质的勾范围斗较广枝（比肾如使茂用氟俱利昂风获得陕较低的制重冷温咐度）锈，但剂目前减只有糟以水桶为工株质的顾蒸气觉喷射钱式制冷机似得到师实际军应用鲜。蒸汽塘喷射扩式制阅冷气体波绝热垦节流炕膨胀帖制冷绝热节流过程实际气体的节流效应绝热节流制冷循环节流液化循环气体括绝热透节流咏膨胀换制冷气体尊等熵介膨胀连制冷气体午等温魔膨胀挖制冷涡流叼管制孕冷工作锁过程艰：经过理压缩肾并冷镜却到鸟常温尺的气闭体（武空气赚、CO男2、N2等进膊入喷辨嘴，滴在喷喜嘴中剑膨胀软并加趁速到来音速夹，从颂切线虏方向消射向丝式涡流顾室，悲形成槐自由谦涡流绍，自扒由涡果轮的均旋转跪角速院度离祝中心傻越近从则越触大，尺由于丸角速闭度不垂同，六环形组气流链的层夏与层韵之间黑产生磨摩擦粗，外熄层气搏流的站角速仅度逐干渐升定高，贪动能拦增加司，又锤由于族与管部壁之士间的葡摩擦转，将昼部分火动能姑变成变了热锣能，威故从标控制唯阀流芬出的瞎气体你具有层较高扭的温纹度；寸而中数心层队部分感的角菜速度权逐渐俘降低挽，失湿去能险量，西从孔叙板流您出时椅温度争较低卵，用恰于制钓冷。控制煮阀部分涡流骆管相谋当于延气体笋喷射渠器出现下冷热培分流刑现象全关全开过程描为不厨可逆伐节流阿过程尾；不改存在紧冷热凯分流凯现象涡流才管制国冷3效率亭太低披，气场流噪代声大结构播简单裙、维蓝护方扎便、肥启动至快、则使用缩慧灵活12对冷差、热千端温驱度值把得定侨量地哗理论惧计算住困难热电脊制冷热电衣效应是指饱在两泊种不鼓同导皮体组梦成的秋闭合净回路鲁中通留以直夫流电侄，当沈电流签流过纱不同句导体耍的界驻面时造，就膛会使御一个初节点尺变冷油，从俗外界煤吸收而热量植；一僻个节重点变稿热，啦向外赔界放患出热壮量，劲这种赌现象慎称为痛热电色效应究，即斤帕尔酿帖效委应。热电既制冷称利用秧的是晋热电氧效应逗（帕副尔帖株效应Pe容lt区ir卸e）的屯原理钩达到及制冷糠目的舒的。热电寄制冷材料空穴型（P型）电子型（N型）热电教制冷按能脖量转熟换方亏向一二是用名热能尽来产领生声漏功，况即由找热能宰驱动渔的声绣振荡租，对咏应的席热声宪机械钓为热勇声发秤动机对（也奔可称份作热芦声驱狗动挥标着热拉声压含缩机烈）是用悠声能雹来产栏生热斩流，扯即由京声能幸驱动尚的热抛量传稍输。氦稀村释制嚼冷目前乏，为蜂了获悠得0.帖1-兆0.混04友K的低施温，饰在个慨别情粱况下父为了浆获得1m垦K的超粒低温瞒，常千利用狸氦稀啄释制孤冷方期法。巧这种咳方法膛是利娇用3H膨e-词4H暮e溶液微在低循温下朋的特颠性来送制冷侮的，茂它的骡基本宝原理逃是党3H顽e与4H庸e的混悄合物姜在0.爬87脆K以下窗温度微时会障发生妄相分钢离，辅即分怀为两允相：内上相棋为3H群e的浓聋相，晃下相劣位4H武e的浓革相。化学惭制冷以上哲讨论且的制贺冷方窄法都形是采沟用物访理原向理的膨方法圣，当谱然利闯用某轮些化堆学反佣应的径吸热恶效应埋也可竹以进吃行制换冷，拥这些卫都属包于化役学制相冷方并法。制冷惭方法宁的选停择操作维护的方便性消耗能量的形式运行安全性和可靠性环境保护系统初投资运行管理的费用合适的制冷温度和制冷量范围制冷棚循环犁的热品力学谅分析为考吴核制周冷机寸的经臂济性疼，使嫁用获滚得的初制冷昏量与蔬付出声的能旧量补艰偿量知的比脆值来幕衡量贵。对于销机械壶能或佩电能滨驱动灿制冷干机，掉引入堆制冷景系数霞，即差从被急冷却策对象堪中吸驴收的路热量旧（制芬冷量贵）Q0与制增冷机葵的输帖入功W的比绸值，虽来衡它量其坏效率旅；对于爪热能商驱动岩的制碍冷机繁，引素入热仅力系眯数，霜即制钢冷量Q0与驱么动热娃源向隐