制冷與低溫技術原理-第2章制冷方法課件

制冷與低溫技術原理第

2第

2章

制冷方法內容要求

物質相變制冷

電，磁，聲制冷

氣體渦流制冷

氣體膨脹制冷

絕熱放氣制冷

常見的制冷方法有四種：

物質相變制冷

氣體絕熱膨脹制冷

氣體渦流制冷

熱電制冷利用液體在低溫下的蒸發(fā)過程或固體在低溫下的融化或升華過程從被冷卻物體吸取熱量以制取冷量。高壓氣體經絕熱膨脹即可達到較低溫度，令低壓氣體復熱即可制取冷量。令直流電通過半導體熱電堆，即可在一端產生冷效應，另一端產生熱效應。高壓氣體經渦流管膨脹后即可分離冷,熱兩股氣流，用冷氣流的復熱過程即可制冷。1.固體相變制冷

原理；利用固體融化或升華冷卻。制冷劑：冰，冰鹽，干冰，其它固體升華冷卻。（1）冰冷卻冰水水蒸氣融化升華課后問題1；冰的物理性質?？蓾M足0oC以上的制冷要求。說明吸熱吸熱常壓下，冰在0℃融化，融化潛熱為335kJ/kg。（2）冰鹽冷卻冰鹽

鹽水膜和冰

鹽水溶液鹽溶解課后問題2；冰鹽的性質。1.冰鹽冷卻能達到的低溫程度與鹽的種類和混合物中鹽與冰的質量有關。2.常用的冰鹽是塊冰與工業(yè)食鹽的混合物。說明吸熱吸熱冰0℃融化冰融化吸熱（3）干冰冷卻

固態(tài)CO2

液態(tài)CO2

氣態(tài)CO2融化升華課后問題3；干冰的物理性質。干冰的制冷能力比冰和冰鹽都大。說明吸熱吸熱

CO2的三相點參數：溫度-56.6℃，壓力0.52MPa。常壓下，干冰的升華溫度-78.5℃，升華熱為573.6kJ/kg。

液體蒸發(fā)制冷循環(huán)必須

具備四個基本過程：

制冷劑液體在低溫低壓下汽化，產生低壓蒸氣。制冷劑低壓汽化

高壓蒸氣液化

高壓液體降壓

蒸氣升壓將低壓蒸氣抽出并提高壓力變成高壓蒸氣。將高壓蒸氣冷凝成高壓液體。高壓液體再降低壓力回到初始的低壓狀態(tài)。2.制冷系統圖：2.1.2蒸氣壓縮式制冷1.

系統組成：壓縮機，冷凝器，膨脹閥，蒸發(fā)器等主要設備組成，用管道將其連接成一個封閉的系統。

壓縮機：起著壓縮和輸送制冷劑蒸汽并造成蒸發(fā)器中低壓力，冷凝器中高壓力的作用，是整個系統的心臟。

膨脹閥：對制冷劑起到節(jié)流降壓的作用，并調節(jié)進入蒸發(fā)器的制冷劑流量。

蒸發(fā)器：是輸出冷量的設備。制冷劑在蒸發(fā)器中吸收被冷卻物體的熱量，從而達到制取冷量的目的。

冷凝器：是輸出熱量的設備。從蒸發(fā)器中吸取的熱量連同壓縮機消耗的功所轉化的熱量在冷凝器中被冷卻介質帶走。4.

應用：蒸氣壓縮式制冷機是應用最廣泛的制冷機。是本課程的重點內容之一。具有100多年的歷史，相當完備，廣泛應用在空氣調節(jié)，各種冰箱，食品冷藏，冷加工方面。制冷的溫度范圍為5℃—-150℃。

1.系統組成：蒸發(fā)器，冷凝器，節(jié)流閥，發(fā)生器，吸收器，熱交換器和溶液泵組成。2.1.3蒸氣吸收式制冷兩個回路制冷劑回路溶液回路2.制冷系統圖：

吸收式制冷的工質對：

名稱制冷劑吸收劑硫酸水溶液吸收式制冷機水濃硫酸氨水吸收式制冷機氨水溴化鋰吸收式制冷機水溴化鋰吸收劑對制冷劑氣體有很強的吸收能力。說明4.對比：蒸氣吸收式制冷與蒸氣壓縮式制冷系統a:相同：冷凝器，節(jié)流閥，蒸發(fā)器。b:不同：吸收式制冷中，壓縮機由吸收器，發(fā)生器，溶液泵，熱交換器，節(jié)流閥溶液回路所代替。（1）系統組成（2）制冷劑

a:壓縮式：只需要制冷劑工質。

b:吸收式：吸收劑--制冷劑工質對。（3）補償能量

a:壓縮式：機械能或電能。b:吸收式：熱能。

熱源：

煤（早期）；蒸汽，水；燃油，燃天然氣加熱；

化學反應熱，太陽能熱。5.應用：

生產冷水?？晒┘惺娇諝庹{節(jié)或提供生產冷水。溴化鋰制冷機只能制取0℃以上的冷量。氨水吸收式制冷機能夠制取的溫度可達-20℃或更低。1.系統組成：

1-噴射器（a-噴嘴，b-擴壓室，c-吸入室），2-冷凝器，3-蒸發(fā)器，4-節(jié)流閥，5,6-泵。2.1.4蒸氣噴射式制冷2.制冷系統圖：3.工作過程：5.

特點：工作介質：水，氟利昂（低沸點）。

優(yōu)點：使用熱能，結構簡單，加工方便，沒有運動部件，使用壽命長。缺點：工作蒸汽壓力高，噴射器不可逆損失大，效率很低。6.應用：可用于制取空調用冷水。曾被應用過。在空調冷水機中采用溴化鋰吸收式制冷機比噴射式制冷機有明顯優(yōu)勢。1.系統組成：

吸附床，冷凝器，蒸發(fā)器用管道連成一個封閉系統。2.1.5吸附式制冷2.工作原理：

吸附時，制冷劑液體蒸發(fā)，產生制冷作用。一定的固體吸附劑對某種

制冷劑氣體具有吸附作用，而且吸附能力隨吸附劑溫度的改變而不同。通過周期性地冷卻和加熱吸附劑，使之交替地吸附和解吸。

解吸時，釋放制冷劑氣體，使之凝結為液體。3.工作介質：

吸附劑——制冷劑工質對物理吸附

沸石-水硅膠-水

活性炭-甲醇

金屬氫化物-氫氯化鍶-氦化學吸附氯化鈣-氨2.2

電、磁、聲制冷2.2.1熱電制冷1.

工作原理：以溫差電現象為基礎的制冷方法，利用帕爾帖效應達到制冷的目的。1934年，法國物理學家帕爾帖在銅絲的兩頭各接一根鉍絲，再將兩根鉍絲分別接在直流電源的正負極上，通電后，發(fā)現一個接頭變熱，另一個接頭變冷的現象。帕爾帖效應

熱電制冷一般采用半導體材料。N型半導體和P型半導體構成的熱電偶制冷元件。2.單級熱電堆式半導體制冷的基本原理單級熱電堆：

將數十至數百個熱電偶電堆串聯，將冷端排在一起，熱端排在一起，組成熱電堆，稱為單級熱電堆。工作原理：借助熱交換器等設備，使熱電堆的熱端不斷散熱，且保持一定溫度。將熱電堆的冷端放到被冷卻系統中完成吸熱降溫。2.2.2磁制冷1.

工作原理：

是利用磁熱效應的一種制冷方式。既是固體磁性物質（磁性離子構成的系統）在受磁場作用磁化時，系統的磁有序度加強（磁熵減小），對外放出熱量；再將其去磁，則磁有序度下降（磁熵增大），又要從外界吸收熱量。2.2.3聲制冷1.

工作原理：

是利用熱聲效應的一種制冷方式。熱聲效應：可壓縮流體的聲振蕩與固體介質之間由于熱相互作用而產生的時均能量效應。渦流制冷效應的實質是利用人工方法產生漩渦，使氣流分為冷、熱兩部分。利用分離出來的冷氣流進行制冷。2.3