制冷與低溫的熱力學(xué)基礎(chǔ)

第一章

制冷與低溫的熱力學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)制冷與低溫原理的熱工基礎(chǔ)第二節(jié)制冷與低溫工質(zhì)第三節(jié)制冷技術(shù)與學(xué)科交叉第一節(jié)制冷與低溫原理的熱工基礎(chǔ)自然界中的一切物質(zhì)都具有能量，能量不可能被創(chuàng)造，也不可能被消滅；但能量可以從一種形態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形態(tài)，且在能量的轉(zhuǎn)化過程中能量的總量保持不變。能量守恒與轉(zhuǎn)換定律是自然界基本規(guī)律之一。1.1.1制冷與低溫原理的熱力學(xué)基礎(chǔ)1.熱力學(xué)第一定律用符號U表示，單位是焦耳（J）熱力學(xué)能1kg物質(zhì)的熱力學(xué)能稱比熱力學(xué)能用符號u表示，單位是焦耳/千克（J／kg）比熱力學(xué)能熱力學(xué)能熱力學(xué)能和總能熱力狀態(tài)的單值函數(shù)。兩個獨立狀態(tài)參數(shù)的函數(shù)。狀態(tài)參數(shù)，與路徑無關(guān)。工質(zhì)的總儲存能內(nèi)部儲存能外部儲存能熱力學(xué)能總能動能位能E－總能，Ek－動能Ep－位能E=U+Ek+Ep

(1-2)內(nèi)部儲存能和外部儲存能的和，即熱力學(xué)能與宏觀運動動能及位能的總和。若工質(zhì)質(zhì)量m，速度cf，重力場中高度z宏觀動能

重力位能工質(zhì)的總能(1-3)能量從一個物體傳遞到另一個物體有兩種方式作功借作功來傳遞能量總和物體宏觀位移有關(guān)。傳熱借傳熱來傳遞能量無需物體的宏觀移動。推動功因工質(zhì)在開口系統(tǒng)中流動而傳遞的功。對開口系統(tǒng)進行功的計算時需要考慮這種功。推動功只有在工質(zhì)移動位置時才起作用。力學(xué)參數(shù)cf和z只取決于工質(zhì)在參考系中的速度和高度2.能量的傳遞和轉(zhuǎn)化(1-4)比總能圖1-1a所示為工質(zhì)經(jīng)管道進入氣缸的過程。工質(zhì)狀態(tài)參數(shù)p、v、T，用p-v圖中點C表示。工質(zhì)作用于面積A的活塞上的力為pA，工質(zhì)流入氣缸時推動活塞移動距離，作功pA=pV=mpv。m表示進入氣缸的工質(zhì)質(zhì)量，這一份功叫做推動功。1kg工質(zhì)的推動功等于pv如圖中矩形面積所示。圖1-1b所示考察開口系統(tǒng)和外界之間功的交換。取一開口系統(tǒng)，1kg工質(zhì)從截面1-1流入該熱力系，工質(zhì)帶入系統(tǒng)的推動功p1v1，作膨脹功由狀態(tài)1到2，再從截面2-2流出，帶出系統(tǒng)的推動功為p2v2。是系統(tǒng)為維持工質(zhì)流動所需的功，稱為流動功焓用符號H表示，單位是焦耳（J）H=U+pV

(1-5)比焓

(1-6)

用符號h表示，單位是焦耳/千克（J／kg）焓是一個狀態(tài)參數(shù)。焓也可以表示成另外兩個獨立狀態(tài)參數(shù)的函數(shù)。如：h=f(T,v)或h=f(p,T);h=f(p,v)(1-9)3．焓進入系統(tǒng)的能量-離開系統(tǒng)的能量=系統(tǒng)中儲存能量的增加

(1-10)4.1閉口系統(tǒng)的能量平衡4．熱力學(xué)第一定律的基本能量方程式工質(zhì)從外界吸熱Q后從狀態(tài)1變化到2，對外作功W。若工質(zhì)宏觀動能和位能的變化忽略不計，則工質(zhì)儲存能的增加即為熱力學(xué)能的增加ΔU

(1-11)熱力學(xué)第一定律的解析式加給工質(zhì)的熱量一部分用于增加工質(zhì)的熱力學(xué)能儲存于工質(zhì)內(nèi)部，余下一部分以作功的方式傳遞至外界。對微元過程，第一定律解析式的微分形式(1-12a)對于1kg工質(zhì)，(1-12b)(1-12c)式(1-12)對閉口系普遍適用，適用于可逆過程也適用于不可逆過程，對工質(zhì)性質(zhì)也無限制。熱量Q熱力學(xué)能變量ΔU功W代數(shù)值系統(tǒng)吸熱Q+

系統(tǒng)對外作功W+

系統(tǒng)熱力學(xué)能增大ΔU+可逆過程(1-13)(1-14)

完成一循環(huán)后，工質(zhì)恢復(fù)原來狀態(tài)(1-15)閉口系完成一循環(huán)后，循環(huán)中與外界交換的熱量等于與外界交換的凈功量(1-16)

4.2開口系統(tǒng)的能量平衡由系統(tǒng)能量平衡的基本表達式有圖示開口系統(tǒng)，dτ時間內(nèi)，質(zhì)量的微元工質(zhì)流入截面1-1，質(zhì)量的微元工質(zhì)流出2-2，系統(tǒng)從外界得到熱量，對機器設(shè)備作功。過程完成后系統(tǒng)內(nèi)工質(zhì)質(zhì)量增加dm,系統(tǒng)總能增加dECV

(1-17)圖1-2開口系統(tǒng)流動過程中的能量平衡

由E=me,V=mv,h=u+pv,得

(1-19)

穩(wěn)定流動

系統(tǒng)只有單股流體進出，(1-21)

微量形式

(1-22)

當(dāng)流入質(zhì)量為m的流體時，穩(wěn)定流動能量方程工質(zhì)流經(jīng)壓縮機時，機器對工質(zhì)做功wc,使工質(zhì)升壓，工質(zhì)對外放熱q

每kg工質(zhì)需作功

(1-24)膨脹過程均采用絕熱過程圖1-3壓縮機能量平衡

圖1-4膨脹機能量平衡5.能量方程式的應(yīng)用(1-25)穩(wěn)定流動能量平衡方程圖1-6噴管能量轉(zhuǎn)換圖1-5換熱器能量平衡

工質(zhì)流經(jīng)換熱器時和外界有熱量交換而無功的交換，動能差和位能差也可忽略不計

1kg的工質(zhì)吸熱量

1kg工質(zhì)動能的增加工質(zhì)流經(jīng)噴管和擴壓管時不對設(shè)備作功，熱量交換可忽略不計

工質(zhì)碌流過酷閥門逼時流盤動截竿面突堆然收鈔縮，訪壓力床下降零，這半種流已動稱抬為節(jié)聾流。

設(shè)流動絕熱，前后兩截面間的動能差和位能差忽略，因過程無對外做功，故節(jié)流前后的焓相等

該式只對節(jié)流前后穩(wěn)定段成立，而不適合節(jié)流過程段。

節(jié)流研究與熱現(xiàn)象相關(guān)的各種過程進行的方向、條件及限度的定律熱不能自發(fā)地、不付代價地從低溫物體傳到高溫物體1.聾制冷耀循環(huán)許的熱柜力學(xué)娛分析熱力迅學(xué)循恒環(huán)正向循環(huán)

熱能轉(zhuǎn)化為機械功逆向循環(huán)消耗功循環(huán)除了一二個不可避免的不可逆過程外其余均為可逆過程?？赡嫜h(huán)是理想循環(huán)。理想循環(huán)2.墊熱力魚學(xué)第蹄二定暫律熱力學(xué)第二定律涉及的溫度為熱力學(xué)溫度(K)

T=273.16+t

(1-29)

熵是熱堵力學(xué)墨狀態(tài)巨參數(shù)佩，是堅判別躬實際侵過程藍的方踐向，趨提供鎖過程歸能否綢實現(xiàn)悉、是屬否可漢逆的汪判據(jù)玩。定義式

(1-30)

qrev是可逆過程的換熱量，T為熱源溫度可逆過程1-2的熵增克勞修斯積分

=0可逆循環(huán)＜0不可逆循環(huán)＞0不可能實行的循環(huán)p、賣T狀態(tài)帥下的端比熵定義難為(1-33)2.敬熱源乓溫度跑不變垮時的閣逆向畫可逆堤循環(huán)——惡逆卡飼諾循膨環(huán)當(dāng)高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩措S著過程的進行溫度不變時，具有兩個可逆的等溫過程和兩個等熵過程組成的逆向循環(huán)。在相同溫度范圍內(nèi)，它是消耗功最小的循環(huán)，即熱力學(xué)效率最高的制冷循環(huán)，因為它沒有任何不可逆損失?？ㄖZ太制冷機是熱寸力理想視的等溫制境冷機過程1－2

壓縮工質(zhì)，同時放熱至熱源，維持制冷劑溫度恒定

過程2－3

工質(zhì)從熱源溫度Th可逆絕熱膨脹到冷源溫度Tc

過程3－4熱量從冷源轉(zhuǎn)移到工質(zhì)中同時工質(zhì)做功以使制冷劑維持一定的溫度過程4－1

制冷劑從冷源溫度可逆絕熱壓縮到熱源溫度制冷工質(zhì)向高溫?zé)嵩捶艧崃?1-34)

制冷工質(zhì)從低溫?zé)嵩次鼰崃?/p>

(1-35)

系統(tǒng)所消耗的功

(1-36)卡諾制冷系數(shù)

(1-37)卡諾熱泵循環(huán)效率

(1-38)熱力完善度

(1-39)溫

度T熵S圖1-10洛倫茲循環(huán)的T-s圖

3.裙熱源任溫度遇可變塌時的榜逆向扔可逆咱循環(huán)甲—洛恒倫茲浴循環(huán)洛倫茲循環(huán)工作在二個變溫?zé)嵩撮g。與卡諾循環(huán)不同之處主要是蒸發(fā)吸熱和冷卻放熱均為變溫過程

(假貪設(shè)制藥冷過井程和段冷卻吹過程灰傳熱尤溫差攜均為ΔT幟)制冷量

排熱量

耗功

(1-40)洛倫茲循環(huán)制冷系數(shù)

以卡被諾循走環(huán)作阿為比懂較依雙據(jù)，僵第一呈類循臂環(huán)就菠是卡龍諾循啄環(huán)制貧冷機羽，而踐第二值類循屋環(huán)則染是理醫(yī)想的粗熱源井驅(qū)動仰逆向妥可逆性循環(huán)柄——津三熱早源循史環(huán)。圖1-11兩類制冷循環(huán)能量轉(zhuǎn)換關(guān)系圖

(a)以電能或機械能驅(qū)動

(b)以熱能驅(qū)動

4.抬熱源旱驅(qū)動威的逆晴向可張逆循掘環(huán)—憲—三滿熱源幕循環(huán)對可逆制冷機熱力系數(shù)(1-45)

1.坦1.椒2濁制冷短與低櫻溫的碌獲得津方法1.綱焦耳晌湯姆趙遜效仿應(yīng)(1)節(jié)流過程的熱力學(xué)特征通過膨脹閥時焓不變，因閥中存在摩擦阻力損耗，所以它是個不可逆過程，節(jié)流后熵必定增加節(jié)流惠閥、穴毛細貨管、概熱力段膨脹乒閥和塞電子華膨脹臥閥等涌多種毅形式踩。焦耳邀－湯擁姆遜尚效應(yīng)理想籌氣體絹的焓之值僅討是溫講度的慢函數(shù)賞，氣虎體節(jié)吳流時銜溫度妄保持襯不變自，而財實際適氣體坊的焓鍋值是爭溫度丸和壓榮力的侍函數(shù)傍，節(jié)歲流后閑溫度瀉一般維會發(fā)嘴生變眼化。焦耳對－湯未姆遜捎系數(shù)

(1-46)制冷曉系統(tǒng)券中的值節(jié)流梁元件結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，在小型制冷空調(diào)裝置中應(yīng)用廣泛零效應(yīng)的連線稱為轉(zhuǎn)化曲線，如圖上虛線所示。若節(jié)流后氣體溫度保持不變，這樣的溫度稱為轉(zhuǎn)化溫度。焦耳－湯姆遜系數(shù)就是圖上等焓線的斜率

轉(zhuǎn)化曲線上節(jié)流后升溫節(jié)流后降溫圖1-12實際氣體的等焓節(jié)流膨脹

進一步推導(dǎo)得(1-50)對理想氣體(2景)久節(jié)流妹過程篇的物物理特臣征節(jié)流時溫度降低

節(jié)流時溫度不變節(jié)流時溫度升高

實際氣體表達式可通過實驗來建立(1-51)對空氣和氧在P＜15×103kPa(3棍)內(nèi)轉(zhuǎn)化斷溫度已與轉(zhuǎn)廟化曲毅線轉(zhuǎn)化溫度(1-55)(1-56)轉(zhuǎn)化溫度與壓力的關(guān)系

在T－騎P圖上平為一門連續(xù)器曲線授，稱撐為轉(zhuǎn)化眼曲線針對范德瓦爾氣體的最高轉(zhuǎn)化溫度

(此時或)(1-53)范德瓦爾狀態(tài)方程表1耳-1叮最粱大轉(zhuǎn)穗化溫寧度列出肆了一他部分砍氣體征的最修高轉(zhuǎn)粱化溫怨度。氣體最高轉(zhuǎn)化溫度(K)氣體最高轉(zhuǎn)化溫度(K)He445CO652H2205Ar794Ne250O2761N2621CH4939空氣603CO21500NH319942.宰絕熱逃膨脹氣體雪等熵蠻膨脹映時，樹壓力租的微煉小變亞化所蓬引起退的溫紗度變蓄化。微分可等熵爹效應(yīng)(1-58)對理留想氣巨體(為絕脫熱指朋數(shù))(1-60)等熵掠膨脹陶過程侍的溫文差，嚇隨著傅膨脹形壓力聚比P1/P2的增雅大而孟增大粗，還剖隨初堡溫T1的提燃高而筆增大臂。3.絕熱怨放氣(1姜)假銹定放亮氣過渡程進柏行很因慢，僻活塞駐左側(cè)糖氣體奮始終例處于活平衡族狀態(tài)喪而等紫熵膨其脹，軌所作隱功按詠其本夢身壓酒力計蜂算，舌因而積對外事作功碧最大北，溫豎降也顛最大佛。(2灑)設(shè)羞想閥鍛門打予開后斬活塞闊右側(cè)赴氣體愉立即悠從P1降到P2，因而售當(dāng)活尼塞左蠅側(cè)氣酬體膨技脹時疊只針沾對一樹恒定勒不變度壓力P2作功泰，對雜外作館功最概小，享溫降倚也最貸小。(1-61)(1-62)實際跡放氣隆過程鳴總是手介于粘上述調(diào)兩種煩極限偵情況斗之間盞，過頃程進伯行得換越慢閘，愈拆接近沿等熵變膨脹削過程嘗。圖1-14放氣過程中溫度與壓力的變化關(guān)系

分析如這兩撒種極給限情前況可砍得結(jié)功論：(1梨)氣姑體絕辦熱指香數(shù)越達大，脅則溫伸比T2/T1(P2/P1一定惠時)嬸越小李，溫牽降越筐大，撫用單嗽原子節(jié)氣體央可獲豆較大營溫降煙。(2護)金隨壓星比P1/P2增大供，溫掉比T2/T1減少肥越來奮越慢誘，單遣級壓尊比不爛宜過豆大，券一般瘦取3后到5躍。4.筆1熱力材理想今等溫銹源系吩統(tǒng)“冷配源”指需販冷卻柜的空世間“熱吸源”則指愛制冷躬機放恰熱的嬌對象4.低溫繁氣體吐制冷掛的熱麗力學(xué)逐基礎(chǔ)表1膊-2扎卡受諾制擴冷機宏在3拆00K和低話溫Tc時的摘性能乘系數(shù)CO帥P冷源溫度（K）COPi=-Q0/Wnet-Wnet/Q0111.70.59321.68677.40.34772.87620.30.0725813.7784.20.0142070.431.00.003344299.00.10.00033342,999.00.010.000033329,999.04.末2熱力拘理想替等壓稠源系浸統(tǒng)在工孕質(zhì)未峽冷凝圍的氣乖體制航冷機褲系統(tǒng)史中，霞吸熱旗過程枕是變蛇溫的口，而天不象放在卡撥諾制嫩冷機錄中那辜樣在努等溫衫下吸勤熱。梨這樣香，實廈際系誓統(tǒng)與肉卡諾槽系統(tǒng)鼻比較羅是不墊公平經(jīng)的，皮因為實際兇系統(tǒng)陸的冷百源溫往度不斯恒定。

沒有一個制冷系統(tǒng)的制冷系數(shù)可大于相同溫限下工作的卡諾制冷機，否則就可以制造第二類永動機。要達到相同的制冷效應(yīng)，所有實際的制冷機都要比卡諾制冷機花費更多的功。熱力學(xué)第二定律的推論之一制冷劑在T1和T2之間可逆等壓吸熱，放熱過程是可逆等溫過程。對理管想等病壓源痕制冷迎機(1-66)上式興對任舊何工濃質(zhì)都嚴適用西。對塔許多少氣體辭制冷搬機而捏言，或壓力喜足夠磚低時乳，工謎質(zhì)氣刑體可層近似帶為理夾想氣掌體。對具羽有定欣壓比條熱的翠理想遺氣體(1-70)CO涉P與用應(yīng)作制去冷劑醫(yī)的理具想氣投體無真關(guān)。CO賺Pi僅與產(chǎn)最高框冷源速溫度幣與最拖低冷噸源溫表度之艙比和裹熱源兼溫度援與最芝低冷殺源溫甜度之撤比有獅關(guān)。圖1-16理想等壓源制冷機的性能系數(shù)

性能系數(shù)COPT0是高溫?zé)嵩礈囟萒1和T2分別是低溫?zé)嵩吹淖罡吆妥畹蜏囟取?.彎1.憤3在制冷蠢與低凱溫溫補區(qū)的也劃分1.菊制冷熱與低孤溫溫缸區(qū)的夾劃分通過一定的方式將物體冷卻到環(huán)境溫度以下?！袄洹毕鄬τ诃h(huán)境溫度而言，一般是指環(huán)境溫度至絕對零度。通過賊12墾3Ｋ武來分滔界溫絕區(qū)制冷溫區(qū)

123K以上低溫溫區(qū)

123K以下制冷制冷犁的溫爆度范圍是野從環(huán)萍境溫度開走始，繭一直可達岔接近阿絕對零踏度即構(gòu)0Ｋ圖1-17低溫溫度范圍

2.索制冷淹與低曬溫技棗術(shù)的妹發(fā)展差歷史(一坦)制姓冷技距術(shù)的蓮發(fā)展團歷史人工制冷的方法是隨著工業(yè)革命而開始的?？諝庵评錂C的發(fā)明比蒸氣壓縮式制冷機稍晚?？照{(diào)技術(shù)的應(yīng)用起始于1919年。第二挽節(jié)雪制意冷與續(xù)低溫雖工質(zhì)1.棄2.煙1墳制冷迅劑的湖發(fā)展揚、應(yīng)晝用與件選用禍原則只有在工作溫度范圍內(nèi)能夠汽化和凝結(jié)的物質(zhì)才有可能作為制冷劑使用。

乙醚是最早使用的制冷劑。1866年威德豪森(Windhausen)提出使用CO2作制冷劑。1870年卡爾·林德(CartLinde)用NH3作制冷劑。1874年拉烏爾·皮克特(RaulPictel)采用SO2作制冷劑。SO2和CO2在歷史上曾經(jīng)是比較重要的制冷劑。SO2毒性大，但作為重要制冷劑曾有60年歷史。CO2在使用溫度范圍內(nèi)壓力特高，致使機器極為笨重，但它無毒使用安全。曾在船用冷藏裝置中作制冷劑達50年之久，1955年才被氟里昂所取代。1.縮慧熱力江學(xué)性查質(zhì)方坑面2.喚遷移舌性質(zhì)露方面(1)工作溫度范圍內(nèi)有合適的壓力和壓力比。(2)單位制冷量q0和單位容積制冷量qv較大。(3)比功w和單位容積壓縮功wv小，循環(huán)效率高。蒸發(fā)壓力≧大氣壓力冷凝壓力不要過高冷凝壓力與蒸發(fā)壓力之比不宜過大(4)等熵壓縮終了溫度t2不能太高，以免潤滑條件惡化或制冷劑自身在高溫下分解。(1)粘度、密度盡量小。(2)導(dǎo)熱系數(shù)大，可提高傳熱系數(shù)，減少傳熱面積。作為能制冷洲劑應(yīng)罷符合醒的要層求3.莫物理墻化學(xué)妖性質(zhì)侄方面4.引其它(1)無毒、不燃燒、不爆炸、使用安全。(2)化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好。(3)對大氣環(huán)境無破壞作用。

原料攀來源弟充足考，制急造工愈藝簡撿單，碼價格腰便宜湯。1.餓2.嫌2村制冷碗劑命曠名制冷左劑按吵其化齒學(xué)組豬成主播要有線三類無機物氟里昂碳氫化合物字母掘“R”和它劉后面灶的一垮組數(shù)易字或晶字母表示護制冷浙劑根據(jù)門制冷降劑分鑄子組懇成按諸一定招規(guī)則遣編寫1.岡無機藝化合遭物2.盈氟里湖昂和沖烷烴禽類簡寫符號規(guī)定為R7()()括號中填入的數(shù)字是該無機物分子量的整數(shù)部分。簡寫符號規(guī)定為R(m-1)(n+1)(x)B(z)數(shù)值為零時省去寫，同分異構(gòu)體則在其最后加小寫英文字母以示區(qū)別。正丁烷和異丁烷例外，用R600和R600a(或R601)表示編寫漁規(guī)則制冷饞劑的禁簡寫運符號3.揉非共匆沸混決合工啦質(zhì)簡寫符號為R4()()括號中的數(shù)字為該工質(zhì)命名的先后順序號，從00開始若構(gòu)成非共沸混合工質(zhì)的純物質(zhì)種類相同，但成分含量不同，則分別在最后加上大寫英文字母以示區(qū)別4.低共沸懇混合畢工質(zhì)簡寫符號為R5()()括號中的數(shù)字為該工質(zhì)命名的先后順序號，從00開始5.紫環(huán)烷消烴、諷鏈烯塵烴以煮及它防們的倉鹵代春物簡寫?yīng)z符號宅規(guī)定爭：環(huán)雅烷烴馬及環(huán)贏烷烴始的鹵琴代物看用字嶼母“RC鞭”開頭判，鏈尼烯烴你及鏈勺烯烴睬的鹵旁代物照用字封母“R1嗚”開頭鑒，其汗后的欲數(shù)字歪排寫察規(guī)則音與氟狐里昂控及烷游烴類戀符號事表示套中的乖數(shù)字扯排寫蜂規(guī)則馬相同寸。表1火-4驅(qū)制冷累劑符器號舉斃例化合物名稱分子式m、n、x、z值簡寫符號一氟三氯甲烷CFCl3m=1,n=0,x=1R11二氟二氯甲烷CF2Cl2m=1,n=0,x=2R12三氟一溴甲烷CF3Brm=1,n=0,x=3,z=1R13B1二氟一氯甲烷CHF2Clm=1,n=1,x=2R22二氟甲烷CH2F2m=1,n=2,x=2R32甲烷CH4m=1,n=4,x=0R50三氟二氯乙烷C2HF3Cl2m=2,n=1,x=3R123五氟乙烷C2HF5m=2,n=1,x=5R125四氟乙烷C2H2F4m=2,n=2,x=4R134a乙烷C2H6m=2,n=6,x=0R170丙烷C3H8m=3,n=8,x=0R290此外桑，有疫機氧益化物弟、脂峰肪族的胺用R6開頭基，其莫后數(shù)艘字任甲選。騰詳細派可從表1化-5戰(zhàn)制哪冷劑穗標準臉符號復(fù)表示中查羨出。為簡單定性判別制冷劑對臭氧層的破壞能力

將氯氟烴類物質(zhì)代號中的R改用字母CFC氫氯氟烴類物質(zhì)代號中的R改用字母HCFC氫氟烴類物質(zhì)代號中的R改用字母HFC碳氫化合物代號中的R改用字母HC，數(shù)字編號不變1.貓2.戴3紹制冷竄劑的壺物理劃化學(xué)貪性質(zhì)六及其賭應(yīng)用1.柔安全國性(1宇)限毒性雖然役一些齡氟里今昂制疾冷劑鋤其毒稿性都稍較低襯，但猾在高桶溫或補火焰撓作用預(yù)下會堆分解伏出極純毒的赴光氣哥。表1呆–6諷制冷尿劑的垃毒性周指標給出末常用逆制冷飾劑TL妻Vs或AE高L值制冷劑代號TLVs或AELppm·hr制冷劑代號TLVs或AELppm·hr制冷劑代號TLVs或AELppm·hr111000124500290100012100012510005001000221000134a10005021000231000142b1000600a1000321000143a1000717112310152a10007181000(2討)屠燃燒序性和慣爆炸嘴性在空氣中發(fā)生燃燒或爆炸的體積百分比范圍。這一范圍的下限值越小，表示越易燃；下限值相同，則范圍越寬越易燃。(3陽)睜安全疫分類表1嶼–8家與表灶1–屢9分別判給出絨了6沸個安尸全等技級的鳴劃分逗定義境和一核些制擔(dān)冷劑稱的安笛全分患類。2.衛(wèi)熱穩(wěn)慎定性制冷振劑在雞正常沉運轉(zhuǎn)砌條件宵下不形發(fā)生府裂解脆。在推溫度嗚較高石又有使油、性鋼鐵合、銅遍存在李長時繡間使般用會哄發(fā)生發(fā)變質(zhì)骨甚至餓熱解槽。爆炸竭極限表1逐–7歲一完些制畝冷劑爪的易褲燃易倚爆特到性制冷劑代號爆炸極限(容積%)制冷劑代號爆炸極限(容積%)制冷劑代號爆炸極限(容積%)11None124

None2902.3-7.312

None125

None500

None22

None134a

None502

None23

None142b6.7-14.9600a1.8-8.43214-31143a6.0-na71716.0-25.0123

None152a3.9-16.9718

None注：No棟ne表示勺不燃霸燒，na表示允未知糊。表1覽–8AS先HR倡AE怎34建-1智99婆2以毒棗性和余可燃陰性為姻界限漆的安息全分冤類毒性可燃性TLVs值確定或一定的系數(shù)，制冷劑體積分數(shù)≥4×10-4TLVs值確定或一定的系數(shù)，制冷劑體積分數(shù)<4×10-4無火焰?zhèn)鞑ゲ蝗糀1B1制冷劑LFL>0.1kg/m3,燃燒熱<19000kJ/kg低度可燃性A2B2制冷劑LFL≤0.1kg/m3,燃燒熱≥19000kJ/kg高度可燃性A3B3低毒性高毒性LFL燃燒下限表1千–9一些秤制冷息劑的厘安全慣分類制冷劑代號安全分類制冷劑代號安全分類制冷劑代號安全分類11A1124A1290A312A1125A1500A122A1134aA1502A123A1142bA2600aA332A2143aA2717B2123B1152aA2718A1(二財)低圈溫技碼術(shù)的領(lǐng)發(fā)展明歷史1908年，Onnes最先液化了氦氣1911年，超導(dǎo)電性首次被發(fā)現(xiàn)1942年，德國V-2武器試驗成功，低溫技術(shù)軍事應(yīng)用開始1961年，土星V號是首個用液氫液氧混合推進劑的飛行器我國的低溫研究工作從20世紀50年代開始。制冷與低溫技術(shù)已廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)各個部門及一切科學(xué)領(lǐng)域(表1-3制冷與低溫技術(shù)的應(yīng)用)3.慎對材急料的務(wù)作用正常鳴情況璃下，吉鹵素廳化合蒜物制批冷劑件與大員多數(shù)共常用融金屬蚊材料槳不起迅作用漁。只唇在某擋種情洽況例直如水狼解作商用、晶分解丟作用夜等下失，一混些材江料才卻會和碌制冷雄劑發(fā)豬生作父用。“鍍銅”現(xiàn)象當(dāng)制冷劑在系統(tǒng)中與銅或銅合金部件接觸時，銅溶解到混合物中，當(dāng)和鋼或鑄鐵部件接觸時，被溶解的銅離子析出并沉浸在鋼鐵部件上形成一層銅膜。制冷角系統(tǒng)適中應(yīng)舞盡量鐮避免洞水分產(chǎn)存在勻和銅紹鐵共放用。氨制冷機中不能用黃銅、紫銅和其它銅合金（磷青銅除外），因為有水分時要引起腐蝕。氟里昂對塑料等高分子化合物會起“膨潤”作用(變軟、膨脹和起泡)，故在制冷系統(tǒng)中要選用特殊橡膠或塑料。4.宜與潤蜓滑油供的互鬧溶性對每恐種氟艦利昂潛存在近一個溶解違臨界恰溫度，即溶專解曲祖線最賽高點貓的溫全度圖1-18制冷劑與潤滑油的溶解曲線)制冷劑與油溶解會使?jié)櫥妥兿?，影響潤滑作用，且油會被帶入蒸發(fā)器中影響到傳熱效果。若制冷劑與油不相溶解，可以從冷凝器或貯液器將油分離出來，避免油帶入蒸發(fā)器中降低傳熱效果。常溫左下氟響利昂判與礦冠物潤孟滑油尊溶解毅關(guān)系搏可用浩經(jīng)驗油公式判判別互溶(Z≤1/2)部分溶解(1/2≤Z≤2/3)微量溶解(Z>2/3)5.梯與水風(fēng)的溶越解性“冰填堵現(xiàn)站象”當(dāng)溫列度降裙到0視℃以去下時咳，水跨結(jié)成樣冰而仗堵塞萄節(jié)流驢閥或拔毛細物管的抄通道吐形成烏“冰急堵”譜，致艷使制枝冷機仰不能字正常奏工作妻。6.輔泄漏促性氨有強烈臭氣，靠嗅覺易判是否泄漏。易溶于水故不用肥皂水檢漏，用酚酞試劑和試紙檢漏

氟利昂無色無臭，鹵素噴燈和電子檢漏儀檢漏表1騎–1瓣0館水分綠在一攀些制界冷劑觀中的恥溶解卵度（子25何℃）制冷劑代號溶解度(質(zhì)量%)制冷劑代號溶解度(質(zhì)量%)制冷劑代號溶解度(質(zhì)量%)110.00981240.07290na120.011250.075000.05220.13134a0.115020.06230.15142b0.05600ana320.12143a0.081230.08152a0.17注：na表示類沒有如找到蚊可用塊的數(shù)掀據(jù)。沸點隆-3宮3.幸3℃異，凝燭固點崇-7曉7.照9℃單位贏容積扶制冷媽量大此粘性庸小，家傳熱脹性好稍，流冠動阻盤力小毒性崗較大劫，有臣一定址的可慨燃性家，安盾全分育類為B2氨蒸窮氣無促色，添具有蹈強烈自的刺究激性乞臭味氨液延飛濺及到皮品膚上皇會引燙起腫樸脹甚明至凍盆傷氨系曾統(tǒng)中后有水浸分會攏加劇息對金控屬腐牙蝕同輩時減渾小制桃冷量以任吼意比姓與水耕互溶敲但在磚礦物腔潤滑箱油中聾的溶軍解度籮很小系統(tǒng)愈中氨弟分離啟的游嬌離氫滿積累汽至一休定程性度遇悼空氣苦爆炸氨液捆比重芝比礦朱物潤魯滑油犁小，尾油沉部積下柿部需仇定期鴿放出在氨鹽制冷腔機中襲不用煮銅和糖銅合劉金材買料(偵磷青博銅除憑外)1.飯2.削4源常用茂制冷泰劑1.效無機融物氨2.待氟利拐昂(1帝)R1歇2（二氟新二氯耗甲烷CF2Cl2）沸點-29.8℃，凝固點-158℃。無色，有較弱芳香味，毒性小，不燃不爆，安全。系統(tǒng)里應(yīng)嚴格限制含水量，一般規(guī)定不得超過0.001%常用溫度范圍內(nèi)能與礦物性潤滑油以任意比互溶不腐蝕一般金屬但能腐蝕鎂及含鎂量超過2%鋁鎂合金。對天然橡膠和塑料有膨潤作用。(2胳)R1閣34葬a（四氟寸乙烷CH2FC霸F3）毒性非常低，不可燃，安全。與礦物潤滑油不相溶，但能完全溶解于多元醇酯類?；瘜W(xué)穩(wěn)定性很好，溶水性比R12強得多，對系統(tǒng)干燥和清潔性要求更高，用與R12不同的干燥劑。(3掌)R1股1（一氟槍三氯杯甲烷CF仰Cl3）沸點23.8℃，凝固點-111℃。毒性比R12更小，安全。水在R11中的溶解能力與R12相接近。對金屬及礦物潤滑油的作用關(guān)系也與R12大致相似。與明火接觸時，較R12更易分解出光氣。(4繼)R2匙2（二氟煎一氯王甲烷CH鄙F2Cl垃）沸點-40.8℃，凝固點-160℃。毒性比R12略大，無色無味，不燃不爆，安全。屬于HCFC類制冷劑，也要被限制和禁止使用。

對金屬與非金屬的作用以及泄漏特性都與R12相似?；瘜W(xué)性質(zhì)不如R12穩(wěn)定，對有機物的膨潤作用更強。部分與礦物潤滑油互溶。溶水性稍大于R12，系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)裝設(shè)干燥器。3.帽碳氫劫化合偵物(1吃)R6遙00捐a（異丁紫烷i-悶C4H10）(2長)R2冊90竊（丙烷C3H8）沸點遭和凝鴉固點送比R6塞00違a低，權(quán)蒸氣字壓較消高和葬容積趨制冷躬量比R6罪00信a大，冊其他晉制冷旬特性燃及安椒全特笛性均枝與R6許00伯a(chǎn)相似刺。沸點-11.73℃，凝固點-160℃。毒性非常低，在空氣中可燃，應(yīng)注意防火防爆。與礦物潤滑油能很好互溶，與其他物質(zhì)的化學(xué)相溶性很好，與水的溶解性很差。4.給混合渣制冷販劑(1都)共沸偵制冷演劑共沸易制冷韻劑特撫點：一定蒸發(fā)壓力下蒸發(fā)時具有幾乎不變的蒸發(fā)溫度，而且蒸發(fā)溫度一般比組成它的單組分的蒸發(fā)溫度低。一定蒸發(fā)溫度下，共沸制冷劑單位容積制冷量比組成它的單一制冷劑的容積制冷量要大。共沸制冷劑化學(xué)穩(wěn)定性較組成它的單一制冷劑好。在全封閉和半封閉壓縮機中，采用共沸制冷劑可使電機得到更好的冷卻，電機繞組溫升減小。表1悠–1王1幾種莖共沸架制冷談劑的鼻組成甩和沸襖點代號組分質(zhì)量成分分子量沸點(℃)共沸溫度各組分的沸點(℃)R500R12/152a73.8/26.299.3-33.50-29.8/-25R501R22/1284.5/15.593.1-41.5-41-40.8/-29.8R502R22/11548.8/51.2111.6-45.419-40.8/-38R503R23/1340.1/59.987.6-88.088-82.2/-81.5R504R32/11548.2/51.879.2-59.217-51.2/-38R505R12/3178.0/22.0103.5-30115-29.8/-9.8R506R31/11455.1/44.993.7-12.518-9.8/3.5R507R125/143a50.0/50.098.9-46.7－-48.8/-47.7(2坊)非共盼沸制漢冷劑一定捷壓力托下溶到液加禽熱時險，首諷先到姐達飽羨和液淚體點A(泡點終)，婦再加存熱到平達點B，即進容入兩全相區(qū)擋，繼妙續(xù)加廉熱到母點C(露點)時全鏟部蒸墊發(fā)完戀成為哈飽和寧蒸氣朽。泡點煙溫度詞和露喉點溫緣瑞度的祥溫差犁稱之英為溫度滾滑移圖1–19非共沸制冷劑的T-ξ圖

表1末-1嗎2糞一些臟非共型沸混怖合制餐冷劑顯示瞞了目周前應(yīng)復(fù)用較蕉多的闊非共首沸制釣冷劑劈燕的種渴類及皂組成勒。(3悔)常用工混合頭制冷左劑的趙特性沸點廳-3蟲3.年5℃判，OD售P值較衫高。1)共沸制冷劑R500

可代替R12用于活塞式制冷機沸點-45.4℃，ODP值較高。溶水性比R12大1.5倍，在82℃以上有較好的溶油性。沸點-88℃，不燃燒，無毒無腐蝕性，ODP值較高。適用于復(fù)疊式制冷機的低溫級。沸點-46.7℃，ODP值為零。不溶于礦物油，但溶于聚酯類潤滑油。2)共沸制冷劑R502

可代替R22用于獲得低溫3)共沸制冷劑R503可代替R13使用4)共沸制冷劑R507用R502的場合都可用R507替代

5)非共衫沸制摘冷劑R4漢01她A和R4呆01晴B性能與R12較接近。能溶于聚醇類和聚酯類潤滑油。可作為過度性替代物

泡露點溫差大，使用時最好將熱交換器作成逆流形式不能與礦物潤滑油互溶，但能溶于聚酯類合成潤滑油低溫工況下，容積制冷量比R22要低得多。不能與礦物潤滑油互溶，但能溶于聚酯類合成潤滑油。泡露點溫差僅0.2℃，可稱之為近共沸混合制冷劑。具有與共沸混合制冷劑類似的優(yōu)點。不能直接用來替換R22的制冷系統(tǒng)。7)非共沸制冷劑R410A兩元混合制冷劑6)非共沸制冷劑R407C三元非共沸混合制冷劑1.盯2.由5蠻低溫妖液體走的性播質(zhì)表1妖-1帶3餡大氣寸壓下搭一些囑飽和漏低溫吧液體伐的性皆質(zhì)(1勵)肯常規(guī)槍氣體液氮純凈無色具有兩種穩(wěn)定的同素異形體。標準大氣壓下在77.36K沸騰,63.2K凝固。液氧藍色，有輕微磁性。在0.1MPa大氣壓下在90.18K時沸騰，54.4K時凝固。具有三種穩(wěn)定的同素異形體。液氬純凈無色氬是無毒的惰性氣體。

在0.1MPa大氣壓下在87.3K沸騰,83.8K凝固。具有三種穩(wěn)定的同素異形體。液氖純凈無色氖是惰性氣體。在0.1MPa大氣壓下在27.09K沸騰,24.54K凝固。具有三種穩(wěn)定的同素異形體。液氟淡黃色，密度最大的低溫液體之一。通常狀態(tài)下沸點為85.24K，在0.1MPa,53.5K時,液氟凝結(jié)成黃色固體,過冷到45.6K時轉(zhuǎn)變?yōu)榘咨腆w。氟有劇毒，化學(xué)性質(zhì)非?；顫?。甲烷純凈無色，天然氣的主要成分。在0.1MPa大氣壓下在111.7K沸騰,88.7K凝固。液態(tài)甲烷能裝在容器中大量運輸。(2宴)災(zāi)氫液氫無色無味，不自燃，低溫液體中最輕之一。氫與氧氣或空氣混合時,極易燃燒甚至爆炸。天然氫氣是兩種同素異形體的混合物：氫和氘。還存在第三種不穩(wěn)定的氫的同素異形體：氚。氫具有兩種不同的分子形態(tài):o-H2和p-H2表1芝-1喘4e-泊H2中p-織H2的含額量列出廊了e-假H2中p-之H2的平彈衡含揪量隨焰溫度剛的關(guān)是系。溫度(K)20.2730405060708090摩爾含量0.99800.97020.88730.77960.66810.55880.49880.4403溫度(K)100120140160180200250300摩爾含量0.39470.32960.29800.27960.26760.25970.25260.2507這兩悟種不柏同形泳式的沈氫的李區(qū)別筆在于最組成睛氫分罩子的鞠粒子婦的相識對自溪旋轉(zhuǎn)辨方向比不同河。氘也館有o-廁D2和p-材D2存在損，溫小度降拾低時裙氘中脫的p-綁D2向o-佩D2轉(zhuǎn)變糞而氫析在溫碼度降剛低時牽由o-館H2向p-死H2轉(zhuǎn)變(3庫)孟氦4氦有兩種同位素:He4和He3液氦4在其蒸氣壓下不會凝固。故不存在氦的固、液、氣三相點,而其它物質(zhì)都存在三相點。

LH儲e有兩至種不北同液沈相液氦Ⅰ(HeI)正常液體液氦Ⅱ(HeII)超流體λ線與蒸汽壓曲線相交的點叫λ點λ點溫度為2.172K壓力為5.073kPa區(qū)分兩種液相的相轉(zhuǎn)變曲線叫λ線壓力固態(tài)臨界點λ點液氦Ⅰ

液氦II

溫

度(K)圖1-21氦4的相圖熱導(dǎo)率隨溫度的下降而下降。氦Ⅰ液氦Ⅱ熱導(dǎo)率非常大,在氣泡生成之前熱量已迅速傳到液體表面,使液體中無法生成氣泡，這種特性在自然界是獨一無二。在特定條件下,它表現(xiàn)為粘度為零。由常流體和超流體組成的混合物,其常流體成分和超流體成分比隨溫度的變化而變化。表1燥-1并5兩餐流體元模型黎中常屯流體闖在He替Ⅱ中的抗質(zhì)量話比當(dāng)溫范度降踩低通過λ點時凍，液體比桌熱有鋤一個大幅太度跳下躍。圖1-22飽和液態(tài)氦4的比熱

溫

度(K)

飽和液體的比熱KJ/Kg·K噴泉竹效應(yīng)(4膛)蓬氦3圖1-25氦3的相圖

溫

度

壓

力

氣態(tài)

液態(tài)

固態(tài)

臨界點0.陽82攝7K以下含，液允氦3遍和液鴿氦4怪的混炕合物冤能自確發(fā)分浮離為公兩相譽，一席種是超流生體(膜富含溝氦4環(huán)相)，另一姜種是常流征體(獵富含真氦3吃相)。這根種相的腔分離陜現(xiàn)象成為環(huán)氦稀煙釋制畝冷機狐的基銷礎(chǔ)。無色無味液體,標準沸點3.19K液氦3在其蒸汽壓下即使降到絕對零度也保持為液態(tài)第三櫻節(jié)脆制冷域技術(shù)飄與學(xué)狐科交融叉制冷辦與低士溫技謊術(shù)的矮學(xué)科患交叉搖領(lǐng)域折舉例10.

火箭推力系統(tǒng)與高能物理1.

空氣調(diào)節(jié)2.

人工環(huán)境3.

食品冷凍與冷凍干燥4.

低溫生物醫(yī)學(xué)技術(shù)5.

低溫電子技術(shù)6.

機械設(shè)計7.

紅外遙感技術(shù)8.

加工過程9.

材料回收制冷泡在空瞧調(diào)中唯的作摧用(1)干式冷卻(2)減濕冷卻(3)減濕與干式冷卻混合方式1.空氣忽調(diào)節(jié)圖1-26制冷與空調(diào)的關(guān)系

制冷翠和空狠調(diào)的關(guān)仙系相疾互聯(lián)系途又獨迎立用人被工方崇法構(gòu)膀成各由種人苗們所諷希望鉛達到飼的環(huán)隙境條肺件，奇包括環(huán)地面師的各街種氣廉候變稠化和誤高空刪宇宙斜及其耕它特敗殊的栗要求嚷。2.旦人工梨環(huán)境與制黎冷有啊關(guān)的輔人工材環(huán)境敗試驗段有以鑄下幾巴種(1)低溫環(huán)境試驗(2)濕熱試驗(3)鹽霧試驗(4)多種氣候試驗(5)空間模擬試驗根據(jù)裁對食漲品處寨