制冷裝置及自動化-其他制冷方式

其他制冷方式制冷裝置及自動化主要內(nèi)容1蒸汽噴射式制冷2吸附式制冷循環(huán)3熱電制冷-半導體制冷4空氣壓縮式制冷5渦流管制冷其它制冷方法1蒸汽噴射式制冷循環(huán)1.1蒸汽噴射式制冷循環(huán)主要部件1．鍋爐2．蒸汽噴射器3．冷凝器凝結(jié)水泵5．蒸發(fā)器與節(jié)流器

圖中，p1、c1是工作蒸汽進入噴射器前的壓力和流速；p0、c0是被引射蒸氣進入混合室前的壓力和流速；p3、c2、c3是混合時蒸汽壓力和流速；pk、ck是擴壓管后混合蒸汽壓力。噴射器由噴嘴、混合室及擴壓管三部分組成。主噴射器將被引射的蒸汽由p0壓縮至Pk的過程是依靠氣流速度與壓力的相互轉(zhuǎn)化來實現(xiàn)的。其它制冷方法其它制冷方法1.2蒸汽噴射式制冷循環(huán)工作過程其它制冷方法1.3蒸汽噴射式制冷循環(huán)的特點1）蒸汽噴射式制冷的設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，金屬耗量少，造價低廉，運行可靠性高，使用壽命長，一般都不需備用設(shè)備。2）制冷系統(tǒng)操作簡便，維修量少。3）蒸汽噴射式制冷循環(huán)耗電量少，如果使用于有較多工業(yè)余汽的場合，能節(jié)約能源。4）蒸汽噴射式制冷以水作為制冷劑，并且根據(jù)需要可使制冷劑、載冷劑合為一體，或者采用開式循環(huán)形式。由于水具有汽化潛熱大，無毒等優(yōu)越性，所以系統(tǒng)安全可靠。5）用水作為制冷劑制取低溫時受到水的凝固點的限制，為了獲得更低的蒸發(fā)溫度，正在研制以用氨、氟利昂為制冷劑的蒸汽噴射式制冷機。另外將蒸汽噴射器與活塞式制冷壓縮機、吸收式制冷機等串聯(lián)，用以作為低壓級，也能獲得較低的蒸發(fā)溫度。6）蒸汽噴射器的加工精度要求較高，蒸汽噴射式制冷循環(huán)的工作蒸汽消耗量較大，制冷循環(huán)效率較低。這一切都限制了蒸汽噴射式制冷的實際應用。其它制冷方法1.4應用實例

利用發(fā)電、石化、紡織、冶金、焦化、化纖、制藥、造紙、食品等工業(yè)放散的蒸氣尾氣，以低壓蒸汽尾氣的勢能轉(zhuǎn)化為動能，以水為制冷劑和載冷劑制取低溫水,溫度范圍從0℃到20℃，制冷量從300kw～20000kw或更大，運用廣泛，在提供工藝冷凍、冷卻冷源的同時，還可為廠區(qū)的辦公、會議、禮堂、控制室等場所提供冷暖空調(diào)，服務半徑可達10公里。其它制冷方法1.4應用實例-太陽能噴射式空調(diào)

太陽能空調(diào)裝置是利用太陽能集熱器收集太陽輻射熱量來驅(qū)動制冷機達到制冷目的的裝置。太陽能空調(diào)裝置的突出優(yōu)點在于它具有良好的季節(jié)適應性。在夏季空調(diào)負荷高峰段正是太陽輻射最強的時候，因此可以大大緩解夏季電力供應緊張的問題。

其它制冷方法采用的混合工質(zhì)（如水和HFE7300），不僅環(huán)保，且潛熱比高，在一定噴射系數(shù)下，可獲得非常高的制冷系數(shù)；混合工質(zhì)互不相溶，且比重比高，可采用簡單的重力分離的方式實現(xiàn)引射流體和制冷工質(zhì)的分離。

其它制冷方法2吸附式制冷循環(huán)吸附制冷系統(tǒng)是以熱能為動力的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。其道理是：一定的固體吸附劑對某種制冷劑氣體具有吸附作用。吸附能力隨吸附溫度的不同而不同。周期性地冷卻和加熱吸附劑，使之交替吸附和解析。解析時，釋放出制冷劑氣體，并使之凝為液體；吸附時，制冷級液體蒸發(fā)，產(chǎn)生制冷作用.其它制冷方法圖沸石太陽能制冷系統(tǒng)原理圖a）白天脫附b）夜間吸附1－沸石密封盒2－冷凝器3－貯水箱（蒸發(fā)器）2.1吸附式制冷循環(huán)1.間歇式

當白天有陽光的時候太陽能集熱器收集熱能，吸附床溫度升高，制冷劑從吸附劑中解吸出來，這樣吸附床中壓強升高，推動制冷劑進入冷凝器和儲熱器，當夜晚等太陽能不足的時候，則過程正好相反，蒸發(fā)器中液態(tài)制冷劑蒸發(fā)，產(chǎn)生制冷效應，制冷劑蒸氣進入吸附床重新被吸附，完成一次制冷循環(huán)。其它制冷方法2.連續(xù)式連續(xù)式吸附式制冷/熱泵系統(tǒng)冷凝器蒸發(fā)器吸附床吸附床氣體加熱V-1P-1P-2P-4P-5節(jié)流閥2.2吸附劑1.對吸附劑的要求適宜于工業(yè)應用的吸附劑，應具有以下性質(zhì)：比表面積大，內(nèi)部具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的微孔通道；再生和多次使用；吸附容量大，而且在30-100℃間對溫度比較敏感；吸附力小，再生溫度低，活化后吸附物的殘留少；吸附熱小，循環(huán)經(jīng)濟性高；

其它制冷方法吸附速度快，較易達到吸附平衡；比熱容小，導熱系數(shù)高；化學性質(zhì)穩(wěn)定，與吸收物接觸無破壞作用；有足夠的機械強度：氣流阻力小容易制取且價格便宜。其它制冷方法2.2吸附劑2.目前，常用于吸附制冷的固體吸附劑有：1、硅膠–水2、金屬氫化物、氯化鈣、氯化鍶、金屬氧化物3、沸石分子篩—水4、活性炭—氨、甲醇其它制冷方法其它制冷方法2.3吸附式制冷系統(tǒng)的特點具有不耗電、無任何運動部件、系統(tǒng)簡單、沒有噪聲、無污染、不需維修、壽命長、安全可靠、投資回收期短、對大氣臭氧層無破壞作用等一系列優(yōu)點。另外，還可利用吸附劑吸附吸附質(zhì)時所放出的吸附熱，提供家庭用熱水和冬季采暖用熱源。缺點是循環(huán)屬于間歇性的，熱力狀態(tài)不斷地發(fā)生變化，難以實現(xiàn)自動化運行；對能量的貯存也較困難，特別是太陽能吸附式制冷系統(tǒng)，太陽能的波動會進一步影響到系統(tǒng)的循環(huán)特性。吸附劑的壽命有待提高。2.4應用實例：-世博國家電網(wǎng)館

世博國家電網(wǎng)館變壓器余熱驅(qū)動空調(diào)技術(shù)應用：110kV變壓器冷卻余熱驅(qū)動兩臺吸附式制冷機組，設(shè)計工況下，熱水溫度為60～65℃，制冷量達到10kW以上。承擔變電站的部分空調(diào)冷負荷。

其它制冷方法3熱電制冷-半導體制冷

半導體制冷是近年來國際上迅速發(fā)展的一項高新技術(shù)，熱電制冷(亦稱為溫差電制冷、半導體制冷或電子制冷)是以溫差電現(xiàn)象為基礎(chǔ)的制冷方法，它是利用“塞貝克效應”的逆效應——珀爾帖效應的原理達到制冷的目的。

其它制冷方法珀爾帖效應：電流流過兩種不同導體的界面時，一端將從外界吸收熱量，一端向外界放出熱量的現(xiàn)象，又稱為第二熱電效應。

帕爾帖效應是法國科學家珀爾帖于1834年發(fā)現(xiàn)的，所以，一提到帕爾帖的名字，人們很容易將他與帕爾帖效應聯(lián)系起來，并誤以為他是一個物理學家，實際上他至多算個業(yè)余的物理學家。帕爾帖生于法國索姆，他本來是一個鐘表匠，30歲那年放棄了這個職業(yè)，轉(zhuǎn)而投身到實驗與科學觀測領(lǐng)域之中。在他撰寫的大量論文中，絕大部分都是關(guān)于自然現(xiàn)象的觀測，譬如天電、龍卷風、天空藍度測量與光偏振、球體水溫、極地沸點等，帕爾帖也有少量博物學方面的論文其它制冷方法圖4單級熱電堆將數(shù)十個乃至數(shù)百個熱電電偶串聯(lián)，將冷端排在一起，熱端排在一起，組成熱電堆，稱單級熱電堆，借助熱交換器等各種傳熱手段，使熱電堆的熱端不斷散熱并且保持一定的溫度，把熱電堆的冷端放到被冷卻系統(tǒng)中去吸熱降溫，這就是單級熱電堆式半導體制冷器的工作原理。其它制冷方法多級熱電堆式半導體制冷器原理圖a)串聯(lián)二級熱電堆b)并聯(lián)二級熱電堆c)串、并聯(lián)三級熱電堆

單級熱電堆產(chǎn)生的溫差約為50℃，為了獲得更低的溫度或更大的溫差可采用多級熱電堆式半導體制冷。它是由單級熱電聯(lián)結(jié)而成。聯(lián)結(jié)的方式有串聯(lián)、并聯(lián)及串并聯(lián)。其中二級、三級熱電堆式半導體制冷最為常見熱電制冷與機械壓縮式制冷比較

熱電制冷中，熱電堆起到壓縮機的作用，冷端與熱端交換器相當于蒸發(fā)器與冷凝器。其它制冷方法熱電制冷具有其顯著特點：不用制冷劑無機械傳動部分冷卻速度和制冷溫度可任意調(diào)節(jié)可將冷熱端互換，方便的可逆操作體積和功率都可做得很小。在大容量情況下，其效率低，能耗大。主要應用可做成家用冰箱、小型低溫冰箱低溫醫(yī)療器、零點儀等小功率制冷裝置。其它制冷方法汽車冰箱：CPU冷卻裝置其它制冷方法七彩虹半導體制冷X1950PRO

飲水機電子冰膽

實驗裝置其它制冷方法4空氣壓縮式制冷歷史上第一次實現(xiàn)的氣體制冷機是以空氣作為工質(zhì)的，并且稱為空氣制冷機壓縮式空氣制冷機的工作過程也是包括壓縮，冷卻，膨脹及吸熱四個過程

這與蒸汽壓縮式制冷機的四個工作過程相近，其區(qū)別在于工質(zhì)在循環(huán)過程中不發(fā)生相變其它制冷方法無回熱定壓循環(huán)氣體制冷機的流程圖

其它制冷方法無回熱定壓循環(huán)氣體制冷機的流程圖及溫－熵圖a)系統(tǒng)流程圖b)循環(huán)溫－熵圖1－壓縮機2－冷卻器3－膨脹機4－冷箱1.無回熱定壓循環(huán)氣體制冷循環(huán)其它制冷方法定壓回熱氣體制冷機的流程圖及溫－熵圖a)系統(tǒng)流程圖b)循環(huán)溫－熵圖A－透平壓縮機B－冷卻器C－透平膨脹機D－冷箱E－回熱器2.定壓回熱氣體制冷機3、定容回熱氣體制冷機循環(huán)

又稱斯特林循環(huán)，由兩個等溫過程和兩個等容過程。一個氣缸里有兩個活塞，壓縮活塞A和膨脹活塞B，中間設(shè)置回熱器R其它制冷方法其它制冷方法渦流管制冷器是一種結(jié)構(gòu)簡單的制冷裝置，渦流冷卻效應的實質(zhì)是利用人工方法產(chǎn)生漩渦，使氣流分為冷熱兩部分。利用分離出來的冷氣流即可制冷.圖渦流管制冷裝置1－噴嘴2－孔板3－渦流室4－控制閥5渦流管制冷其它制冷方法渦流管制冷裝置

渦流管（VortexTube）現(xiàn)象在1922年由一個法國學生所發(fā)現(xiàn)，在1960年以后渦流管開始被商業(yè)應用，經(jīng)過幾十年的發(fā)展和各國工程師的努力，渦流管技術(shù)如今已是非常成熟，并在全世界范圍內(nèi)得到廣泛應用

其它制冷方法其它制冷方法圖4-16帶回熱器的渦流管冰箱系統(tǒng)1－干燥器2－冷（冰）箱3－渦流管4－噴射器5－回熱器為了提高渦流管制冷效率，可在系統(tǒng)中增加回熱器、干燥器、噴射器等設(shè)備回熱器不僅可降低進渦流管氣體的溫度，也可降低冷氣流的壓力，從而降低冷氣流的溫度，提高渦流管制冷的經(jīng)濟性壓縮空氣經(jīng)干燥器干燥后進入回熱器，被由冷箱中排出的冷氣流冷卻后進入渦流管，獲得更低溫度的冷氣流進入冷箱中。由渦流管內(nèi)排出的熱氣流，經(jīng)噴射器內(nèi)噴嘴膨脹，造成一真空，吸出由冷箱出來的氣體。經(jīng)回熱器升溫后的氣流，再經(jīng)噴射器內(nèi)的擴壓器，壓力升高后排入大氣其它制冷方法渦流管制冷的特點：

1、渦流管靠壓縮空氣驅(qū)動，非電氣設(shè)備，純機械結(jié)構(gòu)，內(nèi)部無化學物、無污染可能；

2、運行可靠，免維護，使用成本很低，渦流管內(nèi)部無任何活動件、無磨損可能，壽命長達10年以上；

3、渦流管材質(zhì)為不銹鋼，耐腐蝕、體積小，重量僅約0.5公斤。渦流管應用：

1、制造業(yè)：塑料或金屬加工、木材加工、焊接件、熱封件、模具加工等冷卻；

2、實驗室里用于產(chǎn)生特定低溫的氣體；

3、電子元器件、儀表、開關(guān)和溫度調(diào)節(jié)裝置等的冷卻；

4、其它制冷應用，如輔助人工造雪等。

其它制冷方法其它制冷方法

美國NASA利用風洞排氣為工作介質(zhì)的渦流管空調(diào)系統(tǒng)，制冷量達到281.35kW。其它制冷方法

（1）從渦流管出來的冷氣直接注入工作