yanbin 制冷方法

制冷方法主讲人：彭荣贤制冷教研室常见制冷方法：蒸汽压缩式a、液体汽化制冷:蒸汽吸收式蒸汽喷射式b、气体膨胀制冷蒸汽吸附式c、涡流管制冷d、热电制冷c、a、d、b、1、1各种制冷方法1、蒸汽压缩式制冷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气化，产生的低压蒸汽被压缩机吸入，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，被常温的冷却水或空气冷却，凝结成高压液体。高压液体流经膨胀阀时节流，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，产生的低压蒸汽再次被压缩机吸入。2、蒸汽吸收式制冷（1）氨水吸收式制冷机：氨为制冷剂水为吸收剂（2）溴化锂吸收式制冷机：水为制冷剂溴化锂为吸收剂吸收式制冷机和蒸气压缩是制冷机都是利用制冷剂的气化潜热制取冷量的。1.发生器2冷凝器3.节流阀4.蒸发皿5吸收皿6.节流阀7.热交换器8.溶液泵3、蒸汽喷射式制冷其组成部件包括：喷射器、冷凝器、蒸发器、截留法、泵。喷射器又由喷嘴、吸入室、扩压器三个部分组成。（1）工作过程用锅炉产生的高温高压工作蒸气。工作蒸气进入喷嘴。膨胀并以高速流动（流速可达1000m/s以上），于是在喷嘴出口处造成很低的压力，这就为蒸发器中水在低温下汽化创造了条件。由于水汽化时需从未汽化的水中吸收潜热，因而使未汽化的水温度降低（制冷）。这部分低温水便可用于空气调节或其它生产工艺过程。蒸发器中产生的冷剂水蒸气与工作蒸气在喷嘴出口处混合，一起进入扩压器；在扩压器中由于流速降低于是压力升高；到冷凝器，被外部冷却水冷却变为液态水。液态水再由冷凝器引出，分两路：一路经过节流阀降压后送回蒸发器，继续蒸发制冷；另一路用泵提高压力送回锅炉，重新加热产生工作蒸气。（2）循环系统热力分析制冷量Q0=qm0(h3-h6)锅炉热负荷Qh=qm1(h1-h6)冷凝器热负荷Qk=(qm0+qm1)(h5-h6)电热平衡：Q0+Qh=Qk喷射系数：u=qm0/qm1(每公斤工作蒸汽所能引射的制冷蒸汽量)理论情况：qm0h3+qm1h1=(qm0+qm1)h5→u=(h1-h5)/(h5-h3)(3)工作介质：水；也可以用低沸点的氟里昂与压缩机组合使用可获点更低温度。(4)蒸汽喷射式制冷机特点：以热量为补偿能量形式，结构简单,加工方便,没有运动部件,使用寿命长,故具有一定的使用价值。但效率低，故空调冷水机中采用溴化锂吸收式制冷机比蒸汽喷射式制冷机有明显的优势。4．吸附制冷吸附制冷机原理：一定的固体吸附剂对某种制冷剂气体具有吸附作用。吸附能力随吸附剂温度的不同而不同。周期性地冷却和加热吸附剂，使之交替吸附和解吸。解吸时释放并使之凝为液体吸附体时，制冷剂液体蒸发，产生制冷作用。吸附工质（吸附剂、制冷剂）（沸石－水）（硅胶—水）（活性炭—甲醇）（金属氢化物）（氯化锶—氨）5.热电制冷热电制冷又称温差电制冷.它是利用热电效应(即帕尔帖效应)的一种制冷方法.关于半导体制冷将在后面的讲座中详细介绍.6、磁制冷这是利用磁热效应的制冷方式。机理：固体磁性物质在不受磁场作用磁化时，系统的磁有序加强对外放热，再将其去磁，则磁有序度下降（磁增大，又要从外界吸热。（1）基本概念磁制冷是在顺磁体绝热去磁过程中获得冷效应的。磁化时B=B0+B'B0是螺旋线圈通电时产生的感应磁场。B'是在线圈中插入磁性物体，物体磁化后产生的附加磁场。dQ=dU-μ0HdM(M=磁矩H=磁场强度μ0=真空磁导率)（２）低温磁制冷（１６Ｋ以下）磁制冷卡诺循环是由以下四个过程组成：１－２:等温磁化（排放热量）２－３:绝热退磁（温度降低）３－４:等温退磁（吸收热量制冷）４－１:绝热磁化（温度升高）已开发的磁材料：钆镓石榴(Gd3GaO12）)镝铝石榴石(Dy3Al5O12)、钆镓铝石榴石Gd3(Ga1-x-Al2)5O12(x=0.1~0.4)制冷温度:4.2K—20K正在开发的磁材料：RAl2RNi2R:(Gd,Dy,Ho,Er)制冷温度(15K—77K)13241－2：等温磁化（排热）2－3：等磁场过程（温度降低）3－4：等温退磁（吸热制冷）4－1：等磁过程（温度上升）(3)高温磁制冷（20K以上）７．涡流管制冷涡流管制冷是使压缩气体产生涡流运动并分离成冷热两部分，其中冷气流用来制冷。1931年兰克发现旋风分离器中旋转的空气流具有低温。1933年发明了兰克管。缺点：效率低噪声大。优点：结构简单、维护方便、使用灵活、启动快。8、空气膨胀制冷（１）定压循环空气制冷机循环分析：):()/():()/(411243111212KTppTTKTppTTkkkk单位单位kkpp112)/()/:())(1()()()/:)((414312041410kgKJTTChhhhwkgKJTTChhqPp单位循环中消耗的比功单位吸热量每千克空气在冷室中的../)1(/12100低压力比越高制冷系数越有关力比可见循环的经济性与压制冷系数ppq(2)有回热循环空气制冷机有回热循环可降低压力比（入口温度升高）(3)定容回热循环/可逆循环（斯特林）菲利浦冷机：1954年单级173Ｋ－７３Ｋ1963年双级12K-15K1970年三级7.8KFlash图示9.绝热放气制冷刚性容器中的高压气体在绝热放气时温度降低,利用此效用可以制冷。1)G－Ｍ制冷机制冷情况：单级22Ｋ－77K双级12K三级10－77K2)脉管制冷机制冷情况：单级28K（法）23.5K(日本)多级研发中10、电化学制冷利用化学反应伴随的热效应也可以制冷◆负极板上发生氧化反应防热◆正极板上发生还原反应吸热制冷的方式方法很多；任何伴随有吸热的物理现象原则上都有可能用来制冷本书主要讲液体蒸发制冷方式1、2制冷的基本热力学原理1、制冷系数Q：制冷机的制冷量W：制冷机的输入功2、热力系数：制冷机的制冷量：驱动热源向制冷机输入的热量WQ/0gQQ/00QgQ3、可逆机的制冷系数（功驱动机）与热力系数（热力机）制冷系数热力系数1/10cacTTWQ)/1(1/1gacacTTTT4、制冷循环的热力完善度（机械能或电能驱动的制冷机）（热能驱动的制冷机）恒有越大，说明循环越好，热力学的不可逆损失越小：反之，越小，则说明循环中热力学不可逆损失越大。c/c/101.3热泵1、热泵的定义：制冷机的逆向循环系统称作热泵2、泵热系数φ=Qa/Wφ=(W+Q0)/W=1+εψ＝QH/W=1+ε3、空调泵热系统（1）改变空调风管流向（2）改变制冷剂的流向（3）氨水吸收式热泵系统