制冷原理與設(shè)備緒論、第一章-課件

制冷原理與設(shè)備制冷原理與設(shè)備1教學(xué)主要內(nèi)容：制冷原理各種制冷方法概述單級(jí)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)制冷劑雙級(jí)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)復(fù)疊式蒸氣壓縮式制冷循環(huán)制冷設(shè)備冷凝器和蒸發(fā)器節(jié)流機(jī)構(gòu)及其他輔助設(shè)備教學(xué)主要內(nèi)容：制冷原理2教學(xué)參考書：制冷原理與設(shè)備吳業(yè)正主編，機(jī)械工業(yè)出版社制冷與低溫原理陳光明陳國(guó)邦主編，機(jī)械工業(yè)出版社制冷原理與裝置鄭賢德主編，機(jī)械工業(yè)出版社空調(diào)調(diào)節(jié)用制冷技術(shù)彥啟森主編，中國(guó)建筑工業(yè)出版社教學(xué)參考書：制冷原理與設(shè)備3課程學(xué)習(xí)要求：了解并掌握蒸氣壓縮式制冷的基本原理及其循環(huán)特點(diǎn)；了解并掌握制冷機(jī)設(shè)備的各種類型及其設(shè)計(jì)計(jì)算；了解各種制冷方法的基本原理及其循環(huán)；通過本課程的學(xué)習(xí)，能夠進(jìn)行制冷循環(huán)的熱力計(jì)算及機(jī)器設(shè)備的選型（或設(shè)計(jì)）；按時(shí)完成作業(yè)。課程學(xué)習(xí)要求：了解并掌握蒸氣壓縮式制冷的基本原理及其循環(huán)特點(diǎn)4緒論制冷技術(shù)實(shí)現(xiàn)制冷的途徑制冷技術(shù)的應(yīng)用制冷技術(shù)的研究?jī)?nèi)容和基礎(chǔ)理論緒論制冷技術(shù)5緒論一、制冷技術(shù)1.制冷的定義：制冷就是使某一空間內(nèi)物體的溫度低于周圍環(huán)境介質(zhì)的溫度，并維持這個(gè)低溫環(huán)境的過程。2.實(shí)現(xiàn)制冷的途徑：天然冷卻

利用自然界的物質(zhì)來(lái)完成的降溫過程人工制冷—利用制冷裝置獲得所需的低溫，但要消耗能量（如：電能、熱能、機(jī)械能、太陽(yáng)能等）。緒論一、制冷技術(shù)2.實(shí)現(xiàn)制冷的途徑：63.制冷機(jī)機(jī)械制冷中所需機(jī)器設(shè)備的總合稱為制冷機(jī)。4.制冷劑制冷機(jī)中使用的工作介質(zhì)稱為制冷劑。制冷劑在制冷機(jī)中循環(huán)流動(dòng)，同時(shí)與外界發(fā)生能量交換，即不斷地從被冷卻對(duì)象中吸取熱量，向環(huán)境排放熱量。3.制冷機(jī)4.制冷劑7二、實(shí)現(xiàn)人工制冷的方法1.利用物質(zhì)的相變來(lái)吸熱制冷；

融化（固體—液體）氣化（液體—?dú)怏w）升華（固體—?dú)怏w）氣化制冷（蒸氣制冷）：包括蒸氣壓縮式制冷、吸收式制冷、蒸汽噴射式制冷、吸附式制冷。二、實(shí)現(xiàn)人工制冷的方法融化（固體—液體）氣化制冷（82.利用氣體膨脹產(chǎn)生低溫氣體等熵膨脹時(shí)溫度總是降低的，產(chǎn)生冷效應(yīng)。3.氣體渦流制冷高壓氣體經(jīng)渦流管膨脹后，可分為冷熱兩股氣流；4.熱電制冷（半導(dǎo)體制冷）利用半導(dǎo)體的溫差電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)的制冷。2.利用氣體膨脹產(chǎn)生低溫3.氣體渦流制冷4.熱電制冷（半導(dǎo)體9根據(jù)制冷溫度的不同，制冷技術(shù)可大體上劃分三大類：普通冷凍：＞120K深度冷凍：120K~20K低溫和超低溫：＜20K。t=T-273.15(t,℃;T,Kelvin開）T=273+t根據(jù)制冷溫度的不同，制冷技術(shù)可大體上劃分三大類：10制冷原理與設(shè)備緒論、第一章-課件11三.制冷技術(shù)的研究?jī)?nèi)容1）研究獲得低溫的方法和有關(guān)的機(jī)理以及與此相應(yīng)的制冷循環(huán)，并對(duì)制冷循環(huán)進(jìn)行熱力學(xué)的分析和計(jì)算。2）研究制冷劑的性質(zhì)，從而為制冷機(jī)提供性能滿意的工作介質(zhì)。3）研究實(shí)現(xiàn)制冷循環(huán)所必需的各種機(jī)械和技術(shù)設(shè)備，包括它們的工作原理、性能分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以及制冷裝置的流程組織、系統(tǒng)配套設(shè)計(jì)。三.制冷技術(shù)的研究?jī)?nèi)容12四.制冷技術(shù)的應(yīng)用１.空調(diào)工程空調(diào)工程是制冷技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)廣闊領(lǐng)域。光學(xué)儀器儀表、精密計(jì)量量具、紡織等生產(chǎn)車間及計(jì)算機(jī)房等，都要求對(duì)環(huán)境的溫度、濕度、潔凈度進(jìn)行不同程度的控制；體育館、大會(huì)堂、賓館等公共建筑和小汽車、飛機(jī)、大型客車等交通工具也都需有舒適的空調(diào)系統(tǒng)。２.食品工程易腐食品從采購(gòu)或捕撈、加工、貯藏、運(yùn)輸?shù)戒N售的全部流通過程中，都必須保持穩(wěn)定的低溫環(huán)境，才能延長(zhǎng)和提高食品的質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)壽命與價(jià)值。這就需有各種制冷設(shè)施，如冷加工設(shè)備、冷凍冷藏庫(kù)、冷藏運(yùn)輸車或船、冷藏售貨柜臺(tái)等。四.制冷技術(shù)的應(yīng)用13３.機(jī)械與電子工業(yè)精密機(jī)床油壓系統(tǒng)利用制冷來(lái)控制油溫，可穩(wěn)定油膜剛度，使機(jī)床能正常工作。對(duì)鋼進(jìn)行低溫處理可改善鋼的性能，提高鋼的硬度和強(qiáng)度，延長(zhǎng)工件的使用壽命。多路通訊、雷達(dá)、衛(wèi)星地面站等電子設(shè)備也都需要在低溫下工作。４.醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)血漿、疫苗及某些特殊藥品需要低溫保存。低溫麻醉、低溫手術(shù)及高燒患者的冷敷降溫等也需制冷技術(shù)。５.國(guó)防工業(yè)和現(xiàn)代科學(xué)在高寒地區(qū)使用的發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車、坦克、大炮等常規(guī)武器的性能需要作環(huán)境模擬試驗(yàn)，火箭、航天器也需要在模擬高空條件下進(jìn)行試驗(yàn)，這些都需要人工制冷技術(shù)。人工降雨也需要制冷。６.家用冰箱及空調(diào)等日常生活方面也是制冷技術(shù)的應(yīng)用。３.機(jī)械與電子工業(yè)14制冷原理與設(shè)備緒論、第一章-課件15拼裝式冷庫(kù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖拼裝式冷庫(kù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖16大型裝配式冷庫(kù)外形圖大型裝配式冷庫(kù)外形圖17果汁機(jī)果汁機(jī)18樓宇空調(diào)樓宇空調(diào)19陳列柜陳列柜20五.制冷技術(shù)的發(fā)展歷史1755年，愛丁堡的化學(xué)教授庫(kù)倫利用乙醚蒸發(fā)使水結(jié)冰。他的學(xué)生布拉克從本質(zhì)上解釋了融化和汽化現(xiàn)象，導(dǎo)出了潛熱的概念，并發(fā)明了冰量熱器，標(biāo)志著現(xiàn)代制冷技術(shù)的開始。1834年，在倫敦工作的美國(guó)發(fā)明家波爾金斯造出了第一臺(tái)以乙醚為工質(zhì)的蒸氣壓縮式制冷機(jī)，并正式呈請(qǐng)了英國(guó)第6662號(hào)專利。這是后來(lái)所有蒸氣壓縮式制冷機(jī)的雛型。1875年，卡列和林德用氨作制冷劑，制造了氨蒸氣壓縮式制冷機(jī)。1844年，美國(guó)人J.Gorrie發(fā)明了空氣循環(huán)式制冷機(jī)，并于1851年獲得美國(guó)專利，這是世界第一臺(tái)制冷和空調(diào)用機(jī)器。1858年，美國(guó)人尼斯取得了冷庫(kù)設(shè)計(jì)的第一個(gè)美國(guó)專利，從此商用食品冷藏事業(yè)開始發(fā)展。五.制冷技術(shù)的發(fā)展歷史21我國(guó)制冷的發(fā)展簡(jiǎn)史人類最早的制冷方法是利用自然界存在的冷物質(zhì)－冰、深井水等。我國(guó)早在周朝就有了用冰的歷史。到了秦漢，冰的使用就更進(jìn)了一步，據(jù)《藝文志》記載：大秦國(guó)有五宮殿，以水晶為柱拱，稱水晶宮，內(nèi)實(shí)以冰，遇夏開發(fā)。”這實(shí)質(zhì)是我國(guó)最早的空調(diào)房間。到了唐朝已生產(chǎn)冰鎮(zhèn)飲料并已有了冰商。冰酪、奶冰也發(fā)源于中國(guó)，是冰淇淋的雛形，在元朝時(shí)由意大利著名旅行家馬可·波羅帶到了歐洲。人工制冷至今在世界上才有100多年的歷史。舊中國(guó)制冷工業(yè)基本上是空白，解放前上海只有幾家很小的“冰箱廠”且只搞維修業(yè)務(wù)，全國(guó)冷庫(kù)也僅有幾座。解放后，制冷工業(yè)得到飛速發(fā)展，特別是八十年代通過引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，使我國(guó)的制冷、空調(diào)產(chǎn)品打入了國(guó)際市場(chǎng)。我國(guó)制冷的發(fā)展簡(jiǎn)史22第一章制冷方法常用制冷的方法有：液體氣化制冷氣體膨脹制冷渦流管制冷熱電制冷第一章制冷方法常用制冷的方法有：23液體汽化形成蒸氣，利用該過程的吸熱效應(yīng)制冷的方法稱液體蒸發(fā)制冷。

液體汽化形成蒸氣，利用該過程的吸熱效應(yīng)制冷的方法稱液體蒸發(fā)制24當(dāng)液體處在密閉的容器內(nèi)時(shí)，若容器內(nèi)除了液體和液體本身的蒸氣外不含任何其它氣體，那么液體和蒸氣在某一壓力下將達(dá)到平衡。這種狀態(tài)稱飽和狀態(tài)。如果將一部分飽和蒸氣從容器中抽出，液體中就必然要再汽化出一部分蒸氣來(lái)維持平衡。以液體為制冷劑，它在汽化時(shí)要吸收汽化潛熱，該熱量來(lái)自被冷卻對(duì)象，只要液體的蒸發(fā)溫度比環(huán)境溫度低，便可使被冷卻對(duì)象變冷或者使它維持在環(huán)境溫度以下的某一低溫。當(dāng)液體處在密閉的容器內(nèi)時(shí)，若容器內(nèi)除了液體和液體本身的蒸氣外25為了使上述過程得以連續(xù)進(jìn)行，必須不斷地從容器中抽走制冷劑蒸氣，再不斷地將液體補(bǔ)充進(jìn)去。通過一定的方法將蒸氣抽出，再令其凝結(jié)為液體后返回到容器中。為使制冷劑蒸氣的冷凝過程可以在常溫下實(shí)現(xiàn)，需要將制冷劑蒸氣的壓力提高到常溫下的飽和壓力。這樣，制冷劑將在低溫低壓下蒸發(fā)，產(chǎn)生制冷效應(yīng)；又在常溫和高壓下凝結(jié)，向環(huán)境溫度的冷卻介質(zhì)排放熱量。凝結(jié)后的制冷劑液體由于壓力較高，返回容器之前需要先降低壓力。為了使上述過程得以連續(xù)進(jìn)行，必須不斷地從容器中抽走制冷劑蒸氣26液體蒸發(fā)制冷循環(huán)必須具備以下四個(gè)基本過程：制冷劑液體在低壓下汽化產(chǎn)生低壓蒸氣，將低壓蒸氣抽出并提高壓力變成高壓氣，將高壓氣冷凝成高壓液體，高壓液體再降低壓力回到初始的低壓狀態(tài)。按照實(shí)現(xiàn)循環(huán)所采用的方式之不同，液體蒸發(fā)制冷有蒸氣壓縮式制冷蒸氣吸收式制冷蒸氣噴射式制冷吸附式制冷等液體蒸發(fā)制冷循環(huán)必須具備以下四個(gè)基本過程：27

系統(tǒng)組成：1-壓縮機(jī)2-冷凝器3-膨脹閥4-蒸發(fā)器組成的密閉系統(tǒng)。

圖1-1蒸氣壓縮式制冷循環(huán)流程圖§1-1蒸氣壓縮式制冷蒸氣壓縮制冷.exe制冷原理與設(shè)備\蒸氣壓縮制冷.exe圖1-1蒸氣壓縮式制冷循環(huán)流程圖§1-1蒸氣壓縮式制冷L:\28工作原理：制冷劑在蒸發(fā)器中吸收被冷卻對(duì)象的熱量而蒸發(fā)，產(chǎn)生的低壓蒸氣被壓縮機(jī)吸入，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后制冷劑壓力升高，壓縮機(jī)排出的高壓蒸氣在冷凝器中被常溫冷卻介質(zhì)冷卻，凝結(jié)成高壓液體。高壓液體經(jīng)膨脹閥節(jié)流，變成低壓、低溫濕蒸氣，進(jìn)入蒸發(fā)器，低壓液體在蒸發(fā)器中再次汽化蒸發(fā)。如此周而復(fù)始。工作原理：制冷劑在蒸發(fā)器中吸收被冷卻對(duì)象的熱量而蒸發(fā)，產(chǎn)生的29§1-2.蒸氣吸收式制冷系統(tǒng)組成：發(fā)生器、吸收器、冷凝器、蒸發(fā)器、溶液熱交換器、溶液泵、冷劑泵等圖1-2吸收式制冷流程圖工質(zhì)對(duì)：制冷劑與吸收劑常用：氨—水溶液溴化鋰—水溶液吸收式制冷機(jī)消耗的熱源，可以是廢熱、廢氣、蒸汽、熱水或燃油、燃?xì)獾?。吸收式制冷機(jī).swf制冷原理與設(shè)備\吸收式制冷機(jī).swf§1-2.蒸氣吸收式制冷系統(tǒng)組成：圖1-2吸收式制冷流程30圖1-3單效熱水型溴化鋰吸收式制冷機(jī)圖1-3單效熱水型溴化鋰吸收式制冷機(jī)31工作原理（工作過程）：Ⅰ.溴化鋰溶液在發(fā)生器中被熱源加熱沸騰，產(chǎn)生出制冷劑蒸汽在冷凝器被冷凝成冷劑水。冷劑水經(jīng)U型管節(jié)流進(jìn)入蒸發(fā)器，在低壓下蒸發(fā)，產(chǎn)生制冷效應(yīng)。Ⅱ.發(fā)生器中出來(lái)的濃溶液，經(jīng)熱交換器降溫、降壓后進(jìn)入吸收器，與吸收器中的稀溶液混合為中間濃度的溶液。中間熱度的溶液被吸收器泵輸送并噴淋，吸收從蒸發(fā)器中產(chǎn)生的冷劑蒸汽，形成稀溶液。稀溶液由發(fā)生器泵輸送到發(fā)生器，重新被熱源加熱，形成濃溶液。工作原理（工作過程）：Ⅰ.溴化鋰溶液在發(fā)生器中被熱源加熱沸騰32氨水吸收式制冷循環(huán)工作原理：在發(fā)生器中的氨水濃溶液被熱源加熱至沸騰，產(chǎn)生的蒸氣（氨氣中含有一小部分水蒸汽）經(jīng)精餾塔精餾后（得到幾乎是純氨的蒸氣），進(jìn)入冷凝器放出熱量后被冷凝成液體，經(jīng)節(jié)流機(jī)構(gòu)節(jié)流，進(jìn)入蒸發(fā)器，低壓液體制冷劑，吸收被冷卻物體的熱量而蒸發(fā)，達(dá)到制冷的目的，產(chǎn)生的低壓蒸氣進(jìn)入吸收器。而發(fā)生器中發(fā)生后的稀溶液，降壓后也進(jìn)入吸收器，吸收由蒸發(fā)器來(lái)的制冷劑蒸氣，濃溶液經(jīng)溶液泵加壓后送入發(fā)生器。如此不斷循環(huán)。單級(jí)氨水實(shí)際循環(huán).swf氨水吸收式制冷循環(huán)工作原理：在發(fā)生器中的氨水濃溶液被熱源加熱33整個(gè)系統(tǒng)包括兩個(gè)回路：制冷劑回路，溶液回路。系統(tǒng)中使用制冷劑和吸收劑作為工作流體，稱為吸收式制冷的工質(zhì)對(duì)。吸收劑對(duì)制冷劑氣體有很強(qiáng)的吸收能力。吸收劑吸收了制冷劑氣體后形成溶液。溶液經(jīng)加熱又能釋放出制冷劑氣體。因此，可以用溶液回路取代壓縮機(jī)的作用，構(gòu)成蒸氣吸收式制冷循環(huán)。

整個(gè)系統(tǒng)包括兩個(gè)回路：制冷劑回路，溶液回路。34制冷劑回路由冷凝器

、制冷劑節(jié)流閥

、蒸發(fā)器

組成。高壓制冷劑氣體在冷凝器中冷凝，產(chǎn)生的高壓制冷劑液體經(jīng)節(jié)流后到蒸發(fā)器蒸發(fā)制冷。

溶液回路由發(fā)生器

、吸收器

、溶液節(jié)流閥

、溶液熱交換器

和溶液泵

組成。

制冷劑回路由冷凝器、制冷劑節(jié)流閥、蒸發(fā)器組成。35在吸收器中，吸收劑吸收來(lái)自蒸發(fā)器的低壓制冷劑蒸氣，形成富含制冷劑的溶液，將該溶液用泵送到發(fā)生器，經(jīng)加熱使溶液中的制冷劑重新以高壓氣態(tài)發(fā)生出來(lái)，送入冷凝器。另一方面，發(fā)生后的溶液重新恢復(fù)到原來(lái)成分，經(jīng)冷卻、節(jié)流后成為具有吸收能力的吸收液，進(jìn)入吸收器，吸收來(lái)自蒸發(fā)器的低壓制冷劑蒸氣。吸收過程中伴隨釋放吸收熱，為了保證吸收的順利進(jìn)行，需要用冷卻的方法帶走吸收熱，以免吸收液溫度升高。

在吸收器中，吸收劑吸收來(lái)自蒸發(fā)器的低壓制冷劑蒸氣，形成富含制36如果將吸收式制冷系統(tǒng)與壓縮式制冷系統(tǒng)做個(gè)對(duì)比：吸收器好比壓縮式制冷系統(tǒng)中壓縮機(jī)的吸入側(cè)；發(fā)生器好比壓縮機(jī)的排出側(cè)；對(duì)發(fā)生器內(nèi)溶液的加熱，提供提高制冷劑蒸氣壓力的能量。

如果將吸收式制冷系統(tǒng)與壓縮式制冷系統(tǒng)做個(gè)對(duì)比：37普遍應(yīng)用的工質(zhì)對(duì)有兩種：溴化鋰-水（制冷劑是水）

，氨-水（制冷劑是氨）

。溴化鋰吸收式制冷機(jī)用于制取

7-10℃

的冷水；氨水吸收式制冷機(jī)能夠制冷的溫度達(dá)

－20℃

或更低。普遍應(yīng)用的工質(zhì)對(duì)有兩種：溴化鋰-水（制冷劑是水），氨-水（38§1-3.蒸氣噴射式制冷圖1-4蒸氣噴射式制冷循環(huán)流程圖§1-3.蒸氣噴射式制冷圖1-4蒸氣噴射式制冷循環(huán)流程圖39系統(tǒng)組成：噴射器、冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流閥、泵。噴射器由噴嘴、吸入室、擴(kuò)壓器組成。循環(huán)流程圖如圖1-4所示。蒸氣噴射式制冷原理.swf系統(tǒng)組成：噴射器、冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流閥、泵。蒸氣噴射式制冷40工作原理高壓的工作蒸氣進(jìn)入噴嘴，膨脹并以1000m/s以上的流速流動(dòng)，于是在噴嘴出口處造成很低的壓力，這就為蒸發(fā)器中水在低溫下汽化創(chuàng)造了條件。由于水的汽化吸熱，而使未汽化的水的溫度下降，為空調(diào)系統(tǒng)提供低溫冷水。蒸發(fā)器中產(chǎn)生的冷劑水蒸氣與工作蒸氣在噴嘴出口處混合，一起進(jìn)入擴(kuò)壓器。在擴(kuò)壓器中由于流速降低而使壓力升高，進(jìn)入冷凝器，放出熱量后被冷凝成為液體，液態(tài)水分兩路：一路經(jīng)過節(jié)流閥降壓后送回蒸發(fā)器，繼續(xù)蒸發(fā)制冷；另一路用泵加壓后送入鍋爐。工作原理高壓的工作蒸氣進(jìn)入噴嘴，膨脹并以1000m/s以上41圖1-5蒸氣噴射式制冷機(jī)理論循環(huán)的溫熵圖1-2表示工作蒸氣在噴嘴內(nèi)的膨脹過程2、3混合后的狀態(tài)是44-5是混合蒸氣在擴(kuò)壓器中流動(dòng)升壓的過程5-6冷凝器中氣體的凝結(jié)過程6-7冷劑水的節(jié)流過程7-3冷劑水的蒸發(fā)過程6-9-1鍋爐的工作過程蒸氣噴射式制冷機(jī)理論循環(huán)的溫熵圖圖1-5蒸氣噴射式制冷機(jī)理論循環(huán)的溫熵圖1-2表示工42循環(huán)熱力分析：制冷量：

Q0=qm0(h3-h6)kW式中：qm0——被引射蒸氣的質(zhì)量流量，kg/s；h3——制冷劑流出蒸發(fā)器時(shí)的焓值，kJ/kg；h6——凝結(jié)水出冷凝器時(shí)的焓值,kj/kg。鍋爐熱負(fù)荷：

Qh=qm1(h1-h6)kW式中：qm1——工作蒸氣的質(zhì)量流量，kg/s；h1——工作蒸氣出鍋爐時(shí)的焓值，kJ/kg。循環(huán)熱力分析：制冷量：43冷凝器熱負(fù)荷：

Qk=(qm0+qm1)(h5-h6)kW式中：h5——混合蒸氣進(jìn)冷凝器時(shí)的焓值，kJ/kg。循環(huán)熱平衡：

Q0+Qh=Qk噴射系數(shù)：每公斤工作蒸氣所引射的制冷蒸氣的量（kg），即

u=qm0/qm1理論噴射系數(shù)：

u=qm0/qm1=(h1-h5)/(h5-h3)冷凝器熱負(fù)荷：44§1-4.吸附制冷圖1-6太陽(yáng)能沸石—水吸附制冷原理圖吸附制冷也消耗熱能?；驹恚阂欢ǖ墓腆w吸附劑對(duì)某種制冷劑氣體具有吸附作用。吸附能力隨吸附劑溫度的不同而不同。周期性地冷卻和加熱吸附劑，使之交替吸附和解吸。解吸時(shí)，釋放出制冷劑氣體，并使之凝結(jié)為液體；吸附時(shí)，制冷劑液體蒸發(fā)，產(chǎn)生制冷作用。太陽(yáng)能沸石-水吸附式制冷原理.swf組成：吸附床、冷凝器、蒸發(fā)器、連接管路?！?-4.吸附制冷圖1-6太陽(yáng)能沸石—水吸附制冷原理圖吸附45吸附原理：物理吸附、化學(xué)吸附工質(zhì)對(duì)：吸附劑——制冷劑

物理吸附：沸石——水、硅膠——水、活性炭——甲醇、金屬氫化物——?dú)洹⒙然J——氨化學(xué)吸附：氯化鈣——氨吸附原理：物理吸附、化學(xué)吸附46工作原理：白天，吸附床受日照加熱，沸石溫度升高，產(chǎn)生解析作用，從沸石中脫附出水蒸氣，系統(tǒng)內(nèi)的水蒸氣壓力上升，達(dá)到與環(huán)境對(duì)應(yīng)的飽和壓力時(shí)，水蒸氣在冷凝器中凝結(jié)，同時(shí)放出潛熱，凝水儲(chǔ)存在蒸發(fā)器中。夜間，吸附床冷下來(lái)，沸石溫度逐漸降低，它吸附水蒸氣的能力逐步提高，造成系統(tǒng)內(nèi)氣體壓力降低，同時(shí)，蒸發(fā)器中的水不斷蒸發(fā)出來(lái)，用以補(bǔ)充沸石對(duì)水蒸氣的吸附。水的蒸發(fā)過程吸收了熱量，達(dá)到了制冷的目的。工作原理：白天，吸附床受日照加熱，沸石溫度升高，產(chǎn)生解析作用47圖2-7太陽(yáng)能沸石-水吸附制冷原理1-吸附床2-冷凝器3-儲(chǔ)水器（蒸發(fā)器）

脫附.exe吸附.exe圖2-7太陽(yáng)能沸石-水吸附制冷原理脫附.exe吸附.e48熱源：只要保證能夠交替地加熱和冷卻吸附床，使沸石周期性地解吸和吸附，都能達(dá)到制冷的目的。吸附制冷屬于液體汽化制冷。吸附床起到壓縮機(jī)的作用。只有一個(gè)吸附器的系統(tǒng)只能間歇制冷。當(dāng)吸附器處于吸附過程中產(chǎn)生冷效應(yīng)。為了連續(xù)制冷，可以采用兩個(gè)吸附器。美國(guó)學(xué)者喬納斯(Jones)還提出用三個(gè)或四個(gè)吸附器進(jìn)行系統(tǒng)循環(huán)，不僅實(shí)現(xiàn)連續(xù)制冷，還可以利用一個(gè)吸附床的排熱去加熱另一個(gè)吸附床，從而使熱能充分利用。熱源：只要保證能夠交替地加熱和冷卻吸附床，使沸石周期性地解吸49§1-5、熱電制冷-(溫差電制冷、半導(dǎo)體制冷）NP+-冷結(jié)點(diǎn)熱結(jié)點(diǎn)令直流電通過半導(dǎo)體熱電堆，即可在一端產(chǎn)生冷效應(yīng)，另一端產(chǎn)生熱效應(yīng)。半導(dǎo)體熱電堆：一塊N型半導(dǎo)體（電子型）和一塊P型半導(dǎo)體（空穴型）聯(lián)接成的熱電偶。圖1-7熱電制冷的原理圖熱電制冷.exe§1-5、熱電制冷-(溫差電制冷、半導(dǎo)體制冷）NP+-冷結(jié)點(diǎn)50原理：利用熱電效應(yīng)的一種制冷方法。帕爾帖效應(yīng)：1834年，法國(guó)物理學(xué)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到直流電源的正、負(fù)極上，通電后，發(fā)現(xiàn)一個(gè)接頭變熱；另一個(gè)接頭變冷。這個(gè)現(xiàn)象稱為帕爾帖效應(yīng)。熱電制冷元件：由P型和N型半導(dǎo)體組成。N型（電子型）半導(dǎo)體，P型（空穴型）半導(dǎo)體。用銅板和銅導(dǎo)線將N，P半導(dǎo)體和低壓直流電源連接成一個(gè)回路，銅板和導(dǎo)線只起導(dǎo)電作用。接通電流時(shí)，一個(gè)結(jié)點(diǎn)變冷，另一個(gè)結(jié)點(diǎn)變熱。改變電流方向，冷熱結(jié)點(diǎn)也隨著改變。原理：利用熱電效應(yīng)的一種制冷方法。51制冷原理與設(shè)備緒論、第一章-課件52§1-6.渦流管制冷渦流管制冷是使壓縮氣體產(chǎn)生渦流運(yùn)動(dòng)并分離成冷、熱兩部分氣流，冷氣流的溫度可達(dá)-10℃～-50℃,熱氣流的溫度可達(dá)100～130℃。1933年，法國(guó)的蘭克（Ranque）發(fā)明蘭克管?？梢允箟嚎s氣體產(chǎn)生渦流、并將其流分成冷、熱兩部分，分別從管的兩端流出。渦流管制冷裝置結(jié)構(gòu)圖如圖所示。組成：噴嘴、渦流室、孔板、管子和控制閥。圖1-9渦流管制冷裝置結(jié)構(gòu)圖渦流管制冷原理.swf§1-6.渦流管制冷渦流管制冷是使壓縮氣體產(chǎn)生渦流運(yùn)動(dòng)并分53渦旋管是一個(gè)構(gòu)造比較簡(jiǎn)單的管子，它主要是由噴嘴、渦流室、分離孔板及冷熱兩端的管子組成。氣體分離成兩部分是在渦流管的渦流室內(nèi)進(jìn)行。渦流室內(nèi)部形狀為阿基米德螺線，噴嘴沿切線方向裝在渦流室的邊緣，其連接可以有不同的方法。渦旋管是一個(gè)構(gòu)造比較簡(jiǎn)單的管子，它主要是由噴嘴、渦流室、分離54在渦流室的一側(cè)裝有一個(gè)分離孔板，其中心孔徑約為管子內(nèi)徑的一半（或稍小一些），它與噴嘴中心線的距離大約為管子內(nèi)徑之半。分離孔板之外即為冷端管子。熱端裝在分離孔板的另一側(cè)，在其外端裝有一個(gè)控制閥，控制閥離開渦流室的距離約為管子內(nèi)徑的10倍。在渦流室的一側(cè)裝有一個(gè)分離孔板，其中心孔徑約為管子內(nèi)徑的一半55渦流管可以同時(shí)得到冷熱兩種效應(yīng)。根據(jù)試驗(yàn)，當(dāng)高壓氣體的溫度為室溫時(shí)，冷氣流的溫度可達(dá)（-50~-10）℃，熱氣流的溫度可達(dá)（100~130）℃，控制閥用來(lái)改變熱端管子中氣體的壓力，因而可調(diào)節(jié)兩部分氣流的流量比，以改變它們的溫度。渦流管可以同時(shí)得到冷熱兩種效應(yīng)。56工作原理：經(jīng)過壓縮并冷卻到常溫的氣體（空氣、co2、N2等氣體）進(jìn)入噴嘴，在噴嘴中膨脹并加速到音速，從切線方向射入渦流室，形成自由渦流。自由渦流的旋轉(zhuǎn)角速度離中心越近就越大。由于角速度不同，在環(huán)形氣流的層與層之間產(chǎn)生摩擦，中心層部分的氣流角速度逐漸降低；外層氣流的角速度逐漸升高，因此存在著由中心向外層的動(dòng)量流。內(nèi)層氣體失去能量，從孔板流出時(shí)具有較低的溫度；外層氣體吸收能量，動(dòng)能增加，又因?yàn)榕c管壁摩擦，將部分動(dòng)能變成熱能，使得從控制閥流出的氣體具有較高的溫度。工作原理：經(jīng)過壓縮并冷卻到常溫的氣體（空氣、co2、N2等氣57§1-7.空氣（氣體）膨脹制冷單一氣體工質(zhì)的布雷頓制冷循環(huán)布雷頓(Brayton)制冷循環(huán)又稱逆向焦耳循環(huán)，其工作過程包括等熵壓縮，等壓冷卻，等熵膨脹及等壓吸熱四個(gè)過程，這與蒸氣壓縮式制冷機(jī)的四個(gè)工作過程相近，兩者的區(qū)別在于工質(zhì)在布雷頓制冷循環(huán)中不發(fā)生集態(tài)改變。歷史上第一次實(shí)現(xiàn)的氣體制冷機(jī)是以空氣作為工質(zhì)的，稱為空氣制冷機(jī)?！?-7.空氣（氣體）膨脹制冷單一氣體工質(zhì)的布雷頓制冷循環(huán)58組成：壓縮機(jī)、膨脹機(jī)、空氣冷卻器和冷室。其循環(huán)是開式的。工質(zhì)在循環(huán)過程中沒有相變。制冷劑還可以是CO2，O2，N2，He等理想氣體。構(gòu)成這種制冷方式的循環(huán)系統(tǒng)稱為理想氣體的逆向循環(huán)系統(tǒng)。其循環(huán)型式主要有定壓循環(huán)、有回?zé)岬亩▔貉h(huán)和定容循環(huán)。組成：壓縮機(jī)、膨脹機(jī)、空氣冷卻器和冷室。59一、無(wú)回?zé)釟怏w制冷機(jī)循環(huán)

布雷頓循環(huán).exe一、無(wú)回?zé)釟怏w制冷機(jī)循環(huán)布雷頓循環(huán).exe60制冷原理與設(shè)備緒論、第一章-課件61制冷原理與設(shè)備緒論、第一章-課件62工作原理：從壓縮機(jī)排出的高溫高壓(T2、p2)氣體進(jìn)入冷卻器，在定壓p2下被冷卻到溫度T3，然后進(jìn)入膨脹機(jī)，等熵膨脹到冷室的壓力p1(一般為1個(gè)大氣壓)，同時(shí)溫度降到T4，成為低溫低壓的冷氣流，冷氣流進(jìn)入冷室，使被冷卻對(duì)象降溫，而空氣本身因吸收了熱量，溫度回升到T1，這個(gè)過程是在低壓p1下的等壓吸熱過程。離開冷室的空氣（p1，T1）被壓縮機(jī)吸入，等熵壓縮后，狀態(tài)達(dá)到p2，T2完成一個(gè)循環(huán)。工作原理：從壓縮機(jī)排出的高溫高壓(T2、p2)氣體進(jìn)入冷卻器63圖1示出無(wú)回?zé)釟怏w制冷機(jī)系統(tǒng)圖。氣體由壓力p0被壓縮到較高的壓力pc，然后進(jìn)入冷卻器中被冷卻介質(zhì)（水或循環(huán)空氣）冷卻，放出熱量Qc，而后氣體進(jìn)入膨脹機(jī)，經(jīng)歷絕熱膨脹過程，達(dá)到很低的溫度，又進(jìn)入冷箱吸熱制冷。在理想情況下，我們假定壓縮過程和膨脹過程均為理想絕熱過程，吸熱和放熱均為理想等壓過程（即沒有壓力損失），并且換熱器出口處沒有端部溫差。這樣假設(shè)后的循環(huán)稱為氣體制冷機(jī)的理論循環(huán)，其p?V圖及T?s圖如圖2所示。圖中T0是冷箱中制冷溫度，Tc是環(huán)境介質(zhì)的溫度，1－2是等熵壓縮過程，2－3是等壓冷卻過程，3－4是等熵膨脹過程，4－1是在冷箱中的等壓吸熱過程。圖1示出無(wú)回?zé)釟怏w制冷機(jī)系統(tǒng)圖。氣體由壓力p0被壓縮64制冷原理與設(shè)備緒論、第一章-課件65由式（7）可以看出，無(wú)回?zé)釟怏w制冷機(jī)理論循環(huán)的性能系數(shù)與循環(huán)的壓力比或壓縮機(jī)的溫度比、膨脹機(jī)的溫度比有關(guān)。壓力比或者溫度比越大，循環(huán)性能系數(shù)越低。因而為了提高循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性應(yīng)采用較小的壓力比。由式（7）可以看出，無(wú)回?zé)釟怏w制冷機(jī)理論循環(huán)的性能系數(shù)與循環(huán)66由于Tc小于T2

，所以無(wú)回?zé)釟怏w制冷機(jī)理論循環(huán)的性能系數(shù)小于同溫限下的可逆卡諾循環(huán)的性能系數(shù)，即cop<copc。這是因?yàn)樵赥c和T2不變的情況下，無(wú)回?zé)釟怏w制冷機(jī)理論循環(huán)冷卻器中的放熱過程2－3和冷箱中的吸熱過程4－1，具有傳熱溫差，因而存在不可逆損失。壓力比越大則傳熱溫差越大，不可逆損失越大，循環(huán)的制冷系數(shù)越小，循環(huán)的熱力完善度也越低。由于Tc小于T2，所以無(wú)回?zé)釟怏w制冷機(jī)理論循環(huán)的性能系數(shù)67由式（6）可以看出，當(dāng)pc及p0給定時(shí)，cop將保持不變；但隨著T0的降低（或Tc的升高）可逆卡諾循環(huán)的性能系數(shù)copc將下降，使氣體制冷機(jī)理論循環(huán)的熱力完善度提高。因此，用氣體制冷機(jī)制取較低的溫度時(shí)效率較高。實(shí)際循環(huán)中壓縮機(jī)與膨脹機(jī)中并非等熵過程，換熱器中存在傳熱溫差和流動(dòng)阻力損失，這些因素使得實(shí)際循環(huán)的單位制冷量減小，單位功增大，性能系數(shù)與熱力完善度降低，并引起循環(huán)特性的某些變化。由式（6）可以看出，當(dāng)pc及p0給定時(shí)，cop將保持不68二、定壓回?zé)釟怏w制冷機(jī)循環(huán)

在分析無(wú)回?zé)釟怏w制冷機(jī)的理論循環(huán)時(shí)得出結(jié)論：理論循環(huán)的性能系數(shù)隨壓力比pc/p0的減小而增大，所以適當(dāng)?shù)慕档蛪毫Ρ仁呛侠淼摹５怯捎诃h(huán)境介質(zhì)溫度是一定的，降低壓力比將使膨脹后的氣體溫度升高，從而限制了制冷箱溫度的降低。應(yīng)用回?zé)嵩?，可以既克服了上述缺點(diǎn)，又達(dá)到了降低壓力比的目的。所謂回?zé)峋褪前延衫湎浞祷氐睦錃饬饕胍粋€(gè)熱交換器―回?zé)崞?，用?lái)冷卻從冷卻器來(lái)的高壓常溫氣流，使其溫度進(jìn)一步降低，而從冷箱返回的氣流則被加熱，溫度升高。這樣就使壓縮機(jī)的吸氣溫度升高，而膨脹機(jī)的進(jìn)氣溫度降低，因而循環(huán)的工作參數(shù)和特性發(fā)生了變化。二、定壓回?zé)釟怏w制冷機(jī)循環(huán)在分析無(wú)回?zé)釟怏w制冷機(jī)的理論循環(huán)69布雷頓制冷機(jī).exe布雷頓制冷機(jī).exe70圖5－10為定壓回?zé)崾綒怏w制冷機(jī)的系統(tǒng)圖及其理論循環(huán)的T-s圖。圖中1－2和4－5是壓縮和膨脹過程；2－3和5－6是在冷卻器中的冷卻過程及冷箱中的吸熱過程；3－4和6－1是在回?zé)崞髦械幕責(zé)徇^程。圖5－10b中還表示出了工作于同一溫度范圍內(nèi)具有相同制冷量的無(wú)回?zé)嵫h(huán)6－7－8－5－6。顯然兩個(gè)循環(huán)具有相同的工作溫度和相等的單位制冷量，但定壓回?zé)嵫h(huán)的壓力比，單位壓縮功和單位膨脹功都比無(wú)回?zé)嵫h(huán)的小得多。圖5－10為定壓回?zé)崾綒怏w制冷機(jī)的系統(tǒng)圖及其理論循環(huán)的71制冷原理與設(shè)備緒論、第一章-課件72制冷原理與設(shè)備緒論、第一章-課件73由式（5－22）可以看出，回?zé)嵫h(huán)2-2-3-4-5-6與無(wú)回?zé)嵫h(huán)6－7－8－5，兩者不單有相同的工作溫度范圍和相等的單位制冷量，而且理論性能系數(shù)的表達(dá)式也相同。但這并不能說(shuō)明兩種循環(huán)是等效的，因?yàn)榛責(zé)嵫h(huán)壓力比小，不僅減小了壓縮機(jī)和膨脹機(jī)的單位功，而且減小了壓縮過程，膨脹過程的不可逆損失，所以回?zé)嵫h(huán)實(shí)際性能系數(shù)比無(wú)回?zé)嵫h(huán)大，特別是應(yīng)用高效透平機(jī)械后，制冷機(jī)經(jīng)濟(jì)性大大提高。當(dāng)制取－80℃以下低溫時(shí)，定壓回?zé)釟怏w制冷機(jī)的熱力完善度超過了各種型式的蒸氣壓縮式制冷機(jī)。但是到目前為止，定壓回?zé)釟怏w制冷機(jī)的應(yīng)用還是很不普遍，這是因?yàn)樗臒峤粨Q設(shè)備比較龐大，而且，當(dāng)應(yīng)用透平機(jī)械時(shí)只適用于大型的制冷裝置。由式（5－22）可以看出，回?zé)嵫h(huán)2-2-3-4-5-674三、斯特林制冷循環(huán)

1816年斯特林提出了一種由兩個(gè)等溫過程和兩個(gè)等容回?zé)徇^程組成的閉式熱力學(xué)制冷循環(huán)，稱為斯特林制冷循環(huán)，也稱為定容回?zé)嶂评溲h(huán)。圖5－16表示了理想的單級(jí)斯特林制冷循環(huán)示意圖。圖5－16c示出了理想的斯特林制冷循環(huán)的p－V圖和T－s圖。制冷機(jī)由回?zé)崞鱎、冷卻器A、冷量換熱器C及兩個(gè)氣缸和兩個(gè)活塞組成。左面為膨脹活塞，右面為壓縮活塞。兩個(gè)氣缸與活塞形成兩個(gè)工作腔：冷腔（膨脹腔）Vc0

和室溫（壓縮）腔Va，由回?zé)崞鱎連通，兩個(gè)活塞作折線式間斷運(yùn)動(dòng)。假設(shè)在穩(wěn)定工況下，回?zé)崞髦幸呀?jīng)形成了溫度梯度，冷腔保持溫度Tc0，室溫腔保持溫度Ta，如圖5－16a所示。從圖5－16b、c中的狀態(tài)1開始，壓縮活塞和膨脹活塞均處于右止點(diǎn)。氣缸內(nèi)有一定量的氣體，壓力為P1，容積為V1，循環(huán)所經(jīng)歷的過程如下：三、斯特林制冷循環(huán)1816年斯特林提出了一種由兩個(gè)等溫過程75斯特林.exe斯特林.exe76等溫壓縮過程1－2：壓縮活塞向左移動(dòng)而膨脹活塞不動(dòng)。氣體被等溫壓縮，壓縮熱經(jīng)冷卻器A傳給冷卻介質(zhì)（水或空氣），溫度保持恒值Ta，壓力升高到P2，容積減小到V2。定容放熱過程2－3：兩個(gè)活塞同時(shí)向左移動(dòng)，氣體的容積保持不變，即V3=V2，直至活塞到達(dá)左止點(diǎn)。當(dāng)氣體通過回?zé)崞鱎時(shí)，將熱量傳給填料，因而溫度由Ta降低到Tc0，同時(shí)壓力由P2降低到P3。等溫壓縮過程1－2：壓縮活塞向左移動(dòng)而膨脹活塞不動(dòng)。氣體被77等溫膨脹過程3－4：壓縮活塞停止在左止點(diǎn)，而膨脹活塞繼續(xù)向左移動(dòng)，直至左止點(diǎn)，溫度為Tc0的氣體進(jìn)行等溫膨脹，通過冷量換熱器C從低溫?zé)嵩矗ɡ鋮s對(duì)象）吸收一定的熱量Qc0（循環(huán)制冷量）。容積增大到V4而壓力降低到P4。定容吸熱過程4－1：兩個(gè)活塞同時(shí)向右移動(dòng)直至右止點(diǎn)，氣體容積保持不變，V1=V4，回復(fù)到起始位置。當(dāng)溫度為Tc0的氣體流經(jīng)時(shí)從回?zé)崞鱎填料吸熱，溫度升高到T1，同時(shí)壓力增加到P1。4－1過程，氣體吸收的熱量等于2－3過程氣體所放出的熱量。等溫膨脹過程3－4：壓縮活塞停止在左止點(diǎn)，而膨脹活塞繼續(xù)向78制冷原理與設(shè)備制冷原理與設(shè)備79教學(xué)主要內(nèi)容：制冷原理各種制冷方法概述單級(jí)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)制冷劑雙級(jí)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)復(fù)疊式蒸氣壓縮式制冷循環(huán)制冷設(shè)備冷凝器和蒸發(fā)器節(jié)流機(jī)構(gòu)及其他輔助設(shè)備教學(xué)主要內(nèi)容：制冷原理80教學(xué)參考書：制冷原理與設(shè)備吳業(yè)正主編，機(jī)械工業(yè)出版社制冷與低溫原理陳光明陳國(guó)邦主編，機(jī)械工業(yè)出版社制冷原理與裝置鄭賢德主編，機(jī)械工業(yè)出版社空調(diào)調(diào)節(jié)用制冷技術(shù)彥啟森主編，中國(guó)建筑工業(yè)出版社教學(xué)參考書：制冷原理與設(shè)備81課程學(xué)習(xí)要求：了解并掌握蒸氣壓縮式制冷的基本原理及其循環(huán)特點(diǎn)；了解并掌握制冷機(jī)設(shè)備的各種類型及其設(shè)計(jì)計(jì)算；了解各種制冷方法的基本原理及其循環(huán)；通過本課程的學(xué)習(xí)，能夠進(jìn)行制冷循環(huán)的熱力計(jì)算及機(jī)器設(shè)備的選型（或設(shè)計(jì)）；按時(shí)完成作業(yè)。課程學(xué)習(xí)要求：了解并掌握蒸氣壓縮式制冷的基本原理及其循環(huán)特點(diǎn)82緒論制冷技術(shù)實(shí)現(xiàn)制冷的途徑制冷技術(shù)的應(yīng)用制冷技術(shù)的研究?jī)?nèi)容和基礎(chǔ)理論緒論制冷技術(shù)83緒論一、制冷技術(shù)1.制冷的定義：制冷就是使某一空間內(nèi)物體的溫度低于周圍環(huán)境介質(zhì)的溫度，并維持這個(gè)低溫環(huán)境的過程。2.實(shí)現(xiàn)制冷的途徑：天然冷卻

利用自然界的物質(zhì)來(lái)完成的降溫過程人工制冷—利用制冷裝置獲得所需的低溫，但要消耗能量（如：電能、熱能、機(jī)械能、太陽(yáng)能等）。緒論一、制冷技術(shù)2.實(shí)現(xiàn)制冷的途徑：843.制冷機(jī)機(jī)械制冷中所需機(jī)器設(shè)備的總合稱為制冷機(jī)。4.制冷劑制冷機(jī)中使用的工作介質(zhì)稱為制冷劑。制冷劑在制冷機(jī)中循環(huán)流動(dòng)，同時(shí)與外界發(fā)生能量交換，即不斷地從被冷卻對(duì)象中吸取熱量，向環(huán)境排放熱量。3.制冷機(jī)4.制冷劑85二、實(shí)現(xiàn)人工制冷的方法1.利用物質(zhì)的相變來(lái)吸熱制冷；

融化（固體—液體）氣化（液體—?dú)怏w）升華（固體—?dú)怏w）氣化制冷（蒸氣制冷）：包括蒸氣壓縮式制冷、吸收式制冷、蒸汽噴射式制冷、吸附式制冷。二、實(shí)現(xiàn)人工制冷的方法融化（固體—液體）氣化制冷（862.利用氣體膨脹產(chǎn)生低溫氣體等熵膨脹時(shí)溫度總是降低的，產(chǎn)生冷效應(yīng)。3.氣體渦流制冷高壓氣體經(jīng)渦流管膨脹后，可分為冷熱兩股氣流；4.熱電制冷（半導(dǎo)體制冷）利用半導(dǎo)體的溫差電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)的制冷。2.利用氣體膨脹產(chǎn)生低溫3.氣體渦流制冷4.熱電制冷（半導(dǎo)體87根據(jù)制冷溫度的不同，制冷技術(shù)可大體上劃分三大類：普通冷凍：＞120K深度冷凍：120K~20K低溫和超低溫：＜20K。t=T-273.15(t,℃;T,Kelvin開）T=273+t根據(jù)制冷溫度的不同，制冷技術(shù)可大體上劃分三大類：88制冷原理與設(shè)備緒論、第一章-課件89三.制冷技術(shù)的研究?jī)?nèi)容1）研究獲得低溫的方法和有關(guān)的機(jī)理以及與此相應(yīng)的制冷循環(huán)，并對(duì)制冷循環(huán)進(jìn)行熱力學(xué)的分析和計(jì)算。2）研究制冷劑的性質(zhì)，從而為制冷機(jī)提供性能滿意的工作介質(zhì)。3）研究實(shí)現(xiàn)制冷循環(huán)所必需的各種機(jī)械和技術(shù)設(shè)備，包括它們的工作原理、性能分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以及制冷裝置的流程組織、系統(tǒng)配套設(shè)計(jì)。三.制冷技術(shù)的研究?jī)?nèi)容90四.制冷技術(shù)的應(yīng)用１.空調(diào)工程空調(diào)工程是制冷技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)廣闊領(lǐng)域。光學(xué)儀器儀表、精密計(jì)量量具、紡織等生產(chǎn)車間及計(jì)算機(jī)房等，都要求對(duì)環(huán)境的溫度、濕度、潔凈度進(jìn)行不同程度的控制；體育館、大會(huì)堂、賓館等公共建筑和小汽車、飛機(jī)、大型客車等交通工具也都需有舒適的空調(diào)系統(tǒng)。２.食品工程易腐食品從采購(gòu)或捕撈、加工、貯藏、運(yùn)輸?shù)戒N售的全部流通過程中，都必須保持穩(wěn)定的低溫環(huán)境，才能延長(zhǎng)和提高食品的質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)壽命與價(jià)值。這就需有各種制冷設(shè)施，如冷加工設(shè)備、冷凍冷藏庫(kù)、冷藏運(yùn)輸車或船、冷藏售貨柜臺(tái)等。四.制冷技術(shù)的應(yīng)用91３.機(jī)械與電子工業(yè)精密機(jī)床油壓系統(tǒng)利用制冷來(lái)控制油溫，可穩(wěn)定油膜剛度，使機(jī)床能正常工作。對(duì)鋼進(jìn)行低溫處理可改善鋼的性能，提高鋼的硬度和強(qiáng)度，延長(zhǎng)工件的使用壽命。多路通訊、雷達(dá)、衛(wèi)星地面站等電子設(shè)備也都需要在低溫下工作。４.醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)血漿、疫苗及某些特殊藥品需要低溫保存。低溫麻醉、低溫手術(shù)及高燒患者的冷敷降溫等也需制冷技術(shù)。５.國(guó)防工業(yè)和現(xiàn)代科學(xué)在高寒地區(qū)使用的發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車、坦克、大炮等常規(guī)武器的性能需要作環(huán)境模擬試驗(yàn)，火箭、航天器也需要在模擬高空條件下進(jìn)行試驗(yàn)，這些都需要人工制冷技術(shù)。人工降雨也需要制冷。６.家用冰箱及空調(diào)等日常生活方面也是制冷技術(shù)的應(yīng)用。３.機(jī)械與電子工業(yè)92制冷原理與設(shè)備緒論、第一章-課件93拼裝式冷庫(kù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖拼裝式冷庫(kù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖94大型裝配式冷庫(kù)外形圖大型裝配式冷庫(kù)外形圖95果汁機(jī)果汁機(jī)96樓宇空調(diào)樓宇空調(diào)97陳列柜陳列柜98五.制冷技術(shù)的發(fā)展歷史1755年，愛丁堡的化學(xué)教授庫(kù)倫利用乙醚蒸發(fā)使水結(jié)冰。他的學(xué)生布拉克從本質(zhì)上解釋了融化和汽化現(xiàn)象，導(dǎo)出了潛熱的概念，并發(fā)明了冰量熱器，標(biāo)志著現(xiàn)代制冷技術(shù)的開始。1834年，在倫敦工作的美國(guó)發(fā)明家波爾金斯造出了第一臺(tái)以乙醚為工質(zhì)的蒸氣壓縮式制冷機(jī)，并正式呈請(qǐng)了英國(guó)第6662號(hào)專利。這是后來(lái)所有蒸氣壓縮式制冷機(jī)的雛型。1875年，卡列和林德用氨作制冷劑，制造了氨蒸氣壓縮式制冷機(jī)。1844年，美國(guó)人J.Gorrie發(fā)明了空氣循環(huán)式制冷機(jī)，并于1851年獲得美國(guó)專利，這是世界第一臺(tái)制冷和空調(diào)用機(jī)器。1858年，美國(guó)人尼斯取得了冷庫(kù)設(shè)計(jì)的第一個(gè)美國(guó)專利，從此商用食品冷藏事業(yè)開始發(fā)展。五.制冷技術(shù)的發(fā)展歷史99我國(guó)制冷的發(fā)展簡(jiǎn)史人類最早的制冷方法是利用自然界存在的冷物質(zhì)－冰、深井水等。我國(guó)早在周朝就有了用冰的歷史。到了秦漢，冰的使用就更進(jìn)了一步，據(jù)《藝文志》記載：大秦國(guó)有五宮殿，以水晶為柱拱，稱水晶宮，內(nèi)實(shí)以冰，遇夏開發(fā)?！边@實(shí)質(zhì)是我國(guó)最早的空調(diào)房間。到了唐朝已生產(chǎn)冰鎮(zhèn)飲料并已有了冰商。冰酪、奶冰也發(fā)源于中國(guó)，是冰淇淋的雛形，在元朝時(shí)由意大利著名旅行家馬可·波羅帶到了歐洲。人工制冷至今在世界上才有100多年的歷史。舊中國(guó)制冷工業(yè)基本上是空白，解放前上海只有幾家很小的“冰箱廠”且只搞維修業(yè)務(wù)，全國(guó)冷庫(kù)也僅有幾座。解放后，制冷工業(yè)得到飛速發(fā)展，特別是八十年代通過引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，使我國(guó)的制冷、空調(diào)產(chǎn)品打入了國(guó)際市場(chǎng)。我國(guó)制冷的發(fā)展簡(jiǎn)史100第一章制冷方法常用制冷的方法有：液體氣化制冷氣體膨脹制冷渦流管制冷熱電制冷第一章制冷方法常用制冷的方法有：101液體汽化形成蒸氣，利用該過程的吸熱效應(yīng)制冷的方法稱液體蒸發(fā)制冷。

液體汽化形成蒸氣，利用該過程的吸熱效應(yīng)制冷的方法稱液體蒸發(fā)制102當(dāng)液體處在密閉的容器內(nèi)時(shí)，若容器內(nèi)除了液體和液體本身的蒸氣外不含任何其它氣體，那么液體和蒸氣在某一壓力下將達(dá)到平衡。這種狀態(tài)稱飽和狀態(tài)。如果將一部分飽和蒸氣從容器中抽出，液體中就必然要再汽化出一部分蒸氣來(lái)維持平衡。以液體為制冷劑，它在汽化時(shí)要吸收汽化潛熱，該熱量來(lái)自被冷卻對(duì)象，只要液體的蒸發(fā)溫度比環(huán)境溫度低，便可使被冷卻對(duì)象變冷或者使它維持在環(huán)境溫度以下的某一低溫。當(dāng)液體處在密閉的容器內(nèi)時(shí)，若容器內(nèi)除了液體和液體本身的蒸氣外103為了使上述過程得以連續(xù)進(jìn)行，必須不斷地從容器中抽走制冷劑蒸氣，再不斷地將液體補(bǔ)充進(jìn)去。通過一定的方法將蒸氣抽出，再令其凝結(jié)為液體后返回到容器中。為使制冷劑蒸氣的冷凝過程可以在常溫下實(shí)現(xiàn)，需要將制冷劑蒸氣的壓力提高到常溫下的飽和壓力。這樣，制冷劑將在低溫低壓下蒸發(fā)，產(chǎn)生制冷效應(yīng)；又在常溫和高壓下凝結(jié)，向環(huán)境溫度的冷卻介質(zhì)排放熱量。凝結(jié)后的制冷劑液體由于壓力較高，返回容器之前需要先降低壓力。為了使上述過程得以連續(xù)進(jìn)行，必須不斷地從容器中抽走制冷劑蒸氣104液體蒸發(fā)制冷循環(huán)必須具備以下四個(gè)基本過程：制冷劑液體在低壓下汽化產(chǎn)生低壓蒸氣，將低壓蒸氣抽出并提高壓力變成高壓氣，將高壓氣冷凝成高壓液體，高壓液體再降低壓力回到初始的低壓狀態(tài)。按照實(shí)現(xiàn)循環(huán)所采用的方式之不同，液體蒸發(fā)制冷有蒸氣壓縮式制冷蒸氣吸收式制冷蒸氣噴射式制冷吸附式制冷等液體蒸發(fā)制冷循環(huán)必須具備以下四個(gè)基本過程：105

系統(tǒng)組成：1-壓縮機(jī)2-冷凝器3-膨脹閥4-蒸發(fā)器組成的密閉系統(tǒng)。

圖1-1蒸氣壓縮式制冷循環(huán)流程圖§1-1蒸氣壓縮式制冷蒸氣壓縮制冷.exe制冷原理與設(shè)備\蒸氣壓縮制冷.exe圖1-1蒸氣壓縮式制冷循環(huán)流程圖§1-1蒸氣壓縮式制冷L:\106工作原理：制冷劑在蒸發(fā)器中吸收被冷卻對(duì)象的熱量而蒸發(fā)，產(chǎn)生的低壓蒸氣被壓縮機(jī)吸入，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后制冷劑壓力升高，壓縮機(jī)排出的高壓蒸氣在冷凝器中被常溫冷卻介質(zhì)冷卻，凝結(jié)成高壓液體。高壓液體經(jīng)膨脹閥節(jié)流，變成低壓、低溫濕蒸氣，進(jìn)入蒸發(fā)器，低壓液體在蒸發(fā)器中再次汽化蒸發(fā)。如此周而復(fù)始。工作原理：制冷劑在蒸發(fā)器中吸收被冷卻對(duì)象的熱量而蒸發(fā)，產(chǎn)生的107§1-2.蒸氣吸收式制冷系統(tǒng)組成：發(fā)生器、吸收器、冷凝器、蒸發(fā)器、溶液熱交換器、溶液泵、冷劑泵等圖1-2吸收式制冷流程圖工質(zhì)對(duì)：制冷劑與吸收劑常用：氨—水溶液溴化鋰—水溶液吸收式制冷機(jī)消耗的熱源，可以是廢熱、廢氣、蒸汽、熱水或燃油、燃?xì)獾?。吸收式制冷機(jī).swf制冷原理與設(shè)備\吸收式制冷機(jī).swf§1-2.蒸氣吸收式制冷系統(tǒng)組成：圖1-2吸收式制冷流程108圖1-3單效熱水型溴化鋰吸收式制冷機(jī)圖1-3單效熱水型溴化鋰吸收式制冷機(jī)109工作原理（工作過程）：Ⅰ.溴化鋰溶液在發(fā)生器中被熱源加熱沸騰，產(chǎn)生出制冷劑蒸汽在冷凝器被冷凝成冷劑水。冷劑水經(jīng)U型管節(jié)流進(jìn)入蒸發(fā)器，在低壓下蒸發(fā)，產(chǎn)生制冷效應(yīng)。Ⅱ.發(fā)生器中出來(lái)的濃溶液，經(jīng)熱交換器降溫、降壓后進(jìn)入吸收器，與吸收器中的稀溶液混合為中間濃度的溶液。中間熱度的溶液被吸收器泵輸送并噴淋，吸收從蒸發(fā)器中產(chǎn)生的冷劑蒸汽，形成稀溶液。稀溶液由發(fā)生器泵輸送到發(fā)生器，重新被熱源加熱，形成濃溶液。工作原理（工作過程）：Ⅰ.溴化鋰溶液在發(fā)生器中被熱源加熱沸騰110氨水吸收式制冷循環(huán)工作原理：在發(fā)生器中的氨水濃溶液被熱源加熱至沸騰，產(chǎn)生的蒸氣（氨氣中含有一小部分水蒸汽）經(jīng)精餾塔精餾后（得到幾乎是純氨的蒸氣），進(jìn)入冷凝器放出熱量后被冷凝成液體，經(jīng)節(jié)流機(jī)構(gòu)節(jié)流，進(jìn)入蒸發(fā)器，低壓液體制冷劑，吸收被冷卻物體的熱量而蒸發(fā)，達(dá)到制冷的目的，產(chǎn)生的低壓蒸氣進(jìn)入吸收器。而發(fā)生器中發(fā)生后的稀溶液，降壓后也進(jìn)入吸收器，吸收由蒸發(fā)器來(lái)的制冷劑蒸氣，濃溶液經(jīng)溶液泵加壓后送入發(fā)生器。如此不斷循環(huán)。單級(jí)氨水實(shí)際循環(huán).swf氨水吸收式制冷循環(huán)工作原理：在發(fā)生器中的氨水濃溶液被熱源加熱111整個(gè)系統(tǒng)包括兩個(gè)回路：制冷劑回路，溶液回路。系統(tǒng)中使用制冷劑和吸收劑作為工作流體，稱為吸收式制冷的工質(zhì)對(duì)。吸收劑對(duì)制冷劑氣體有很強(qiáng)的吸收能力。吸收劑吸收了制冷劑氣體后形成溶液。溶液經(jīng)加熱又能釋放出制冷劑氣體。因此，可以用溶液回路取代壓縮機(jī)的作用，構(gòu)成蒸氣吸收式制冷循環(huán)。

整個(gè)系統(tǒng)包括兩個(gè)回路：制冷劑回路，溶液回路。112制冷劑回路由冷凝器

、制冷劑節(jié)流閥

、蒸發(fā)器

組成。高壓制冷劑氣體在冷凝器中冷凝，產(chǎn)生的高壓制冷劑液體經(jīng)節(jié)流后到蒸發(fā)器蒸發(fā)制冷。

溶液回路由發(fā)生器

、吸收器

、溶液節(jié)流閥

、溶液熱交換器

和溶液泵

組成。

制冷劑回路由冷凝器、制冷劑節(jié)流閥、蒸發(fā)器組成。113在吸收器中，吸收劑吸收來(lái)自蒸發(fā)器的低壓制冷劑蒸氣，形成富含制冷劑的溶液，將該溶液用泵送到發(fā)生器，經(jīng)加熱使溶液中的制冷劑重新以高壓氣態(tài)發(fā)生出來(lái)，送入冷凝器。另一方面，發(fā)生后的溶液重新恢復(fù)到原來(lái)成分，經(jīng)冷卻、節(jié)流后成為具有吸收能力的吸收液，進(jìn)入吸收器，吸收來(lái)自蒸發(fā)器的低壓制冷劑蒸氣。吸收過程中伴隨釋放吸收熱，為了保證吸收的順利進(jìn)行，需要用冷卻的方法帶走吸收熱，以免吸收液溫度升高。

在吸收器中，吸收劑吸收來(lái)自蒸發(fā)器的低壓制冷劑蒸氣，形成富含制114如果將吸收式制冷系統(tǒng)與壓縮式制冷系統(tǒng)做個(gè)對(duì)比：吸收器好比壓縮式制冷系統(tǒng)中壓縮機(jī)的吸入側(cè)；發(fā)生器好比壓縮機(jī)的排出側(cè)；對(duì)發(fā)生器內(nèi)溶液的加熱，提供提高制冷劑蒸氣壓力的能量。

如果將吸收式制冷系統(tǒng)與壓縮式制冷系統(tǒng)做個(gè)對(duì)比：115普遍應(yīng)用的工質(zhì)對(duì)有兩種：溴化鋰-水（制冷劑是水）

，氨-水（制冷劑是氨）

。溴化鋰吸收式制冷機(jī)用于制取

7-10℃

的冷水；氨水吸收式制冷機(jī)能夠制冷的溫度達(dá)

－20℃

或更低。普遍應(yīng)用的工質(zhì)對(duì)有兩種：溴化鋰-水（制冷劑是水），氨-水（116§1-3.蒸氣噴射式制冷圖1-4蒸氣噴射式制冷循環(huán)流程圖§1-3.蒸氣噴射式制冷圖1-4蒸氣噴射式制冷循環(huán)流程圖117系統(tǒng)組成：噴射器、冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流閥、泵。噴射器由噴嘴、吸入室、擴(kuò)壓器組成。循環(huán)流程圖如圖1-4所示。蒸氣噴射式制冷原理.swf系統(tǒng)組成：噴射器、冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流閥、泵。蒸氣噴射式制冷118工作原理高壓的工作蒸氣進(jìn)入噴嘴，膨脹并以1000m/s以上的流速流動(dòng)，于是在噴嘴出口處造成很低的壓力，這就為蒸發(fā)器中水在低溫下汽化創(chuàng)造了條件。由于水的汽化吸熱，而使未汽化的水的溫度下降，為空調(diào)系統(tǒng)提供低溫冷水。蒸發(fā)器中產(chǎn)生的冷劑水蒸氣與工作蒸氣在噴嘴出口處混合，一起進(jìn)入擴(kuò)壓器。在擴(kuò)壓器中由于流速降低而使壓力升高，進(jìn)入冷凝器，放出熱量后被冷凝成為液體，液態(tài)水分兩路：一路經(jīng)過節(jié)流閥降壓后送回蒸發(fā)器，繼續(xù)蒸發(fā)制冷；另一路用泵加壓后送入鍋爐。工作原理高壓的工作蒸氣進(jìn)入噴嘴，膨脹并以1000m/s以上119圖1-5蒸氣噴射式制冷機(jī)理論循環(huán)的溫熵圖1-2表示工作蒸氣在噴嘴內(nèi)的膨脹過程2、3混合后的狀態(tài)是44-5是混合蒸氣在擴(kuò)壓器中流動(dòng)升壓的過程5-6冷凝器中氣體的凝結(jié)過程6-7冷劑水的節(jié)流過程7-3冷劑水的蒸發(fā)過程6-9-1鍋爐的工作過程蒸氣噴射式制冷機(jī)理論循環(huán)的溫熵圖圖1-5蒸氣噴射式制冷機(jī)理論循環(huán)的溫熵圖1-2表示工120循環(huán)熱力分析：制冷量：

Q0=qm0(h3-h6)kW式中：qm0——被引射蒸氣的質(zhì)量流量，kg/s；h3——制冷劑流出蒸發(fā)器時(shí)的焓值，kJ/kg；h6——凝結(jié)水出冷凝器時(shí)的焓值,kj/kg。鍋爐熱負(fù)荷：

Qh=qm1(h1-h6)kW式中：qm1——工作蒸氣的質(zhì)量流量，kg/s；h1——工作蒸氣出鍋爐時(shí)的焓值，kJ/kg。循環(huán)熱力分析：制冷量：121冷凝器熱負(fù)荷：

Qk=(qm0+qm1)(h5-h6)kW式中：h5——混合蒸氣進(jìn)冷凝器時(shí)的焓值，kJ/kg。循環(huán)熱平衡：

Q0+Qh=Qk噴射系數(shù)：每公斤工作蒸氣所引射的制冷蒸氣的量（kg），即

u=qm0/qm1理論噴射系數(shù)：

u=qm0/qm1=(h1-h5)/(h5-h3)冷凝器熱負(fù)荷：122§1-4.吸附制冷圖1-6太陽(yáng)能沸石—水吸附制冷原理圖吸附制冷也消耗熱能。基本原理：一定的固體吸附劑對(duì)某種制冷劑氣體具有吸附作用。吸附能力隨吸附劑溫度的不同而不同。周期性地冷卻和加熱吸附劑，使之交替吸附和解吸。解吸時(shí)，釋放出制冷劑氣體，并使之凝結(jié)為液體；吸附時(shí)，制冷劑液體蒸發(fā)，產(chǎn)生制冷作用。太陽(yáng)能沸石-水吸附式制冷原理.swf組成：吸附床、冷凝器、蒸發(fā)器、連接管路?！?-4.吸附制冷圖1-6太陽(yáng)能沸石—水吸附制冷原理圖吸附123吸附原理：物理吸附、化學(xué)吸附工質(zhì)對(duì)：吸附劑——制冷劑

物理吸附：沸石——水、硅膠——水、活性炭——甲醇、金屬氫化物——?dú)?、氯化鍶——氨化學(xué)吸附：氯化鈣——氨吸附原理：物理吸附、化學(xué)吸附124工作原理：白天，吸附床受日照加熱，沸石溫度升高，產(chǎn)生解析作用，從沸石中脫附出水蒸氣，系統(tǒng)內(nèi)的水蒸氣壓力上升，達(dá)到與環(huán)境對(duì)應(yīng)的飽和壓力時(shí)，水蒸氣在冷凝器中凝結(jié)，同時(shí)放出潛熱，凝水儲(chǔ)存在蒸發(fā)器中。夜間，吸附床冷下來(lái)，沸石溫度逐漸降低，它吸附水蒸氣的能力逐步提高，造成系統(tǒng)內(nèi)氣體壓力降低，同時(shí)，蒸發(fā)器中的水不斷蒸發(fā)出來(lái)，用以補(bǔ)充沸石對(duì)水蒸氣的吸附。水的蒸發(fā)過程吸收了熱量，達(dá)到了制冷的目的。工作原理：白天，吸附床受日照加熱，沸石溫度升高，產(chǎn)生解析作用125圖2-7太陽(yáng)能沸石-水吸附制冷原理1-吸附床2-冷凝器3-儲(chǔ)水器（蒸發(fā)器）

脫附.exe吸附.exe圖2-7太陽(yáng)能沸石-水吸附制冷原理脫附.exe吸附.e126熱源：只要保證能夠交替地加熱和冷卻吸附床，使沸石周期性地解吸和吸附，都能達(dá)到制冷的目的。吸附制冷屬于液體汽化制冷。吸附床起到壓縮機(jī)的作用。只有一個(gè)吸附器的系統(tǒng)只能間歇制冷。當(dāng)吸附器處于吸附過程中產(chǎn)生冷效應(yīng)。為了連續(xù)制冷，可以采用兩個(gè)吸附器。美國(guó)學(xué)者喬納斯(Jones)還提出用三個(gè)或四個(gè)吸附器進(jìn)行系統(tǒng)循環(huán)，不僅實(shí)現(xiàn)連續(xù)制冷，還可以利用一個(gè)吸附床的排熱去加熱另一個(gè)吸附床，從而使熱能充分利用。熱源：只要保證能夠交替地加熱和冷卻吸附床，使沸石周期性地解吸127§1-5、熱電制冷-(溫差電制冷、半導(dǎo)體制冷）NP+-冷結(jié)點(diǎn)熱結(jié)點(diǎn)令直流電通過半導(dǎo)體熱電堆，即可在一端產(chǎn)生冷效應(yīng)，另一端產(chǎn)生熱效應(yīng)。半導(dǎo)體熱電堆：一塊N型半導(dǎo)體（電子型）和一塊P型半導(dǎo)體（空穴型）聯(lián)接成的熱電偶。圖1-7熱電制冷的原理圖熱電制冷.exe§1-5、熱電制冷-(溫差電制冷、半導(dǎo)體制冷）NP+-冷結(jié)點(diǎn)128原理：利用熱電效應(yīng)的一種制冷方法。帕爾帖效應(yīng)：1834年，法國(guó)物理學(xué)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到直流電源的正、負(fù)極上，通電后，發(fā)現(xiàn)一個(gè)接頭變熱；另一個(gè)接頭變冷。這個(gè)現(xiàn)象稱為帕爾帖效應(yīng)。熱電制冷元件：由P型和N型半導(dǎo)體組成。N型（電子型）半導(dǎo)體，P型（空穴型）半導(dǎo)體。用銅板和銅導(dǎo)線將N，P半導(dǎo)體和低壓直流電源連接成一個(gè)回路，銅板和導(dǎo)線只起導(dǎo)電作用。接通電流時(shí)，一個(gè)結(jié)點(diǎn)變冷，另一個(gè)結(jié)點(diǎn)變熱。改變電流方向，冷熱結(jié)點(diǎn)也隨著改變。原理：利用熱電效應(yīng)的一種制冷方法。129制冷原理與設(shè)備緒論、第一章-課件130§1-6.渦流管制冷渦流管制冷是使壓縮氣體產(chǎn)生渦流運(yùn)動(dòng)并分離成冷、熱兩部分氣流，冷氣流的溫度可達(dá)-10℃～-50℃,熱氣流的溫度可達(dá)100～130℃。1933年，法國(guó)的蘭克（Ranque）發(fā)明蘭克管?？梢允箟嚎s氣體產(chǎn)生渦流、并將其流分成冷、熱兩部分，分別從管的兩端流出。渦流管制冷裝置結(jié)構(gòu)圖如圖所示。組成：噴嘴、渦流室、孔板、管子和控制閥。圖1-9渦流管制冷裝置結(jié)構(gòu)圖渦流管制冷原理.swf§1-6.渦流管制冷渦流管制冷是使壓縮氣體產(chǎn)生渦流運(yùn)動(dòng)并分131渦旋管是一個(gè)構(gòu)造比較簡(jiǎn)單的管子，它主要是由噴嘴、渦流室、分離孔板及冷熱兩端的管子組成。氣體分離成兩部分是在渦流管的渦流室內(nèi)進(jìn)行。渦流室內(nèi)部形狀為阿基米德螺線，噴嘴沿切線方向裝在渦流室的邊緣，其連接可以有不同的方法。渦旋管是一個(gè)構(gòu)造比較簡(jiǎn)單的管子，它主要是由噴嘴、渦流室、分離132在渦流室的一側(cè)裝有一個(gè)分離孔板，其中心孔徑約為管子內(nèi)徑的一半（或稍小一些），它與噴嘴中心線的距離大約為管子內(nèi)徑之半。分離孔板之外即為冷端管子。熱端裝在分離孔板的另一側(cè)，在其外端裝有一個(gè)控制閥，控制閥離開渦流室的距離約為管子內(nèi)徑的10倍。在渦流室的一側(cè)裝有一個(gè)分離孔板，其中心孔徑約為管子內(nèi)徑的一半133渦流管可以同時(shí)得到冷熱兩種效應(yīng)。根據(jù)試驗(yàn)，當(dāng)高壓氣體的溫度為室溫時(shí)，冷氣流的溫度可達(dá)（-50~-10）℃，熱氣流的溫度可達(dá)（100~130）℃，控制閥用來(lái)改變熱端管子中氣體的壓力，因而可調(diào)節(jié)兩部分氣流的流量比，以改變它們的溫度。渦流管可以同時(shí)得到冷熱兩種效應(yīng)。134工作原理：經(jīng)過壓縮并冷卻到常溫的氣體（空氣、co2、N2等氣體）進(jìn)入噴嘴，在噴嘴中膨脹并加速到音速，從切線方向射入渦流室，形成自由渦流。自由渦流的旋轉(zhuǎn)角速度離中心越近就越大。由于角速度不同，在環(huán)形氣流的層與層之間產(chǎn)生摩擦，中心層部分的氣流角速度逐漸降低；外層氣流的角速度逐漸升高，因此存在著由中心向外層的動(dòng)量流。內(nèi)層氣體失去能量，從孔板流出時(shí)具有較低的溫度；外層氣體吸收能量，動(dòng)能增加，又因?yàn)榕c管壁摩擦，將部分動(dòng)能變成熱能，使得從控制閥流出的氣體具有較高的溫度。工作原理：經(jīng)過壓縮并冷卻到常溫的氣體（空氣、co2、N2等氣135§1-7.空氣（氣體）膨脹制冷單一氣體工質(zhì)的布雷頓制冷循環(huán)布雷頓(Brayton)制冷循環(huán)又稱逆向焦耳循環(huán)，其工作過程包括等熵壓縮，等壓冷卻，等熵膨脹及等壓吸熱四個(gè)過程，這與蒸氣壓縮式制冷機(jī)的四個(gè)工作過程相近，兩者的區(qū)別在于工質(zhì)在布雷頓制冷循環(huán)中不發(fā)生集態(tài)改變。歷史上第一次實(shí)現(xiàn)的氣體制冷機(jī)是以空氣作為工質(zhì)的，稱為空氣制冷機(jī)。§1-7.空氣（氣體）膨脹制冷單一氣體工質(zhì)的布雷頓制冷循環(huán)136組成：壓縮機(jī)、膨脹機(jī)、空氣冷卻器和冷室。其循環(huán)是開式的。工質(zhì)在循環(huán)過程中沒有相變。制冷劑還可以是CO2，O2，N2，He等理想氣體。構(gòu)成這種制冷方式的循環(huán)系統(tǒng)稱為理想氣體的逆向循環(huán)系統(tǒng)。其循環(huán)型式主要有定壓循環(huán)、有回?zé)岬亩▔貉h(huán)和定容循環(huán)。組成：壓縮機(jī)、膨脹機(jī)、空氣冷卻器和冷室。137一、無(wú)回?zé)釟怏w制冷機(jī)循環(huán)

布雷頓循環(huán).exe一、無(wú)回?zé)釟怏w制冷機(jī)循環(huán)布雷頓循環(huán).exe138制冷原理與設(shè)備緒論、第一章-課件139制冷原理與設(shè)備緒論、第一章-課件140工作原理：從壓縮機(jī)排出的高溫高壓(T2、p2)氣體進(jìn)入冷卻器，在定壓p2下被冷卻到溫度T3，然后進(jìn)入膨脹機(jī)，等熵膨脹到冷室的壓力p1(一般為1個(gè)大氣壓)，同時(shí)溫度降到T4，成為低溫低壓的冷氣流，冷氣流進(jìn)入冷室，使被冷卻對(duì)象降溫，而空氣本身因吸收了熱量，溫度回升到T1，這個(gè)過程是在低壓p1下的等壓吸熱過程。離開冷室的空氣（p1，T1）被壓縮機(jī)吸入，等熵壓縮后，狀態(tài)達(dá)到p2，T2完成一個(gè)循環(huán)。工作原理：從壓縮機(jī)排出的高溫高壓(T2、p2)氣體進(jìn)入冷卻器141圖1示出無(wú)回?zé)釟怏w制冷機(jī)系統(tǒng)圖。氣體由壓力p0被壓縮到較高的壓力pc，然后進(jìn)入冷卻器中被冷卻介質(zhì)（水或循環(huán)空氣）冷卻，放出熱量Qc，而后氣體進(jìn)入膨脹機(jī)，經(jīng)歷絕熱膨脹過程，達(dá)到很低的溫度，又進(jìn)入冷箱吸熱制冷。在理想情況下，我們假定壓縮過程和膨脹過程均為理想絕熱過程，吸熱和放熱均為理想等壓過程（即沒有壓力損失），并且換熱器出口處沒有端部溫差。這樣假設(shè)后的循環(huán)稱為氣體制冷機(jī)的理論循環(huán)，其p?V圖及T?s圖如圖2所示。圖中T0是冷箱中制冷溫度，Tc是環(huán)境介質(zhì)的溫度，1－2是等熵壓縮過程，2－3是等壓冷卻過程，3－4是等熵膨脹過程，4－1是在冷箱中的等壓吸熱過程。圖1示出無(wú)回?zé)釟怏w制冷機(jī)系統(tǒng)圖。氣體由壓力p0被壓縮142制冷原理與設(shè)備緒論、第一章-課件143由式（7）可以看出，無(wú)回?zé)釟怏w制冷機(jī)理論循環(huán)的性能系數(shù)與循環(huán)的壓力比或壓縮機(jī)的溫度比、膨脹機(jī)的溫度比有關(guān)。壓力比或者溫度比越大，循環(huán)性能系數(shù)越低。因而為了提高循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性應(yīng)采用較小的壓力比。由式（7）可以看出，無(wú)回?zé)釟怏w制冷機(jī)