B第二章 制冷与低温工质的性质 3 (2.4)_2016_10_31
制冷与低温技术原理
制冷与低温技术原理制冷与低温技术是一门涉及物理、化学、工程学等多个领域的学科，它的发展与人类的生产生活息息相关。
本文将深入探讨制冷与低温技术的原理，希望能为读者提供一些有益的知识。
首先，我们来了解一下制冷与低温技术的基本原理。
制冷技术是利用一种叫做制冷剂的物质，通过蒸发和凝结的循环过程，将热量从一个地方转移到另一个地方的技术。
而低温技术则是在极低温度下对物体进行处理或保存的技术。
这两者的原理都是基于热力学和热传递的基本规律，通过控制温度和热量的传递，实现对物体温度的调节和控制。
在制冷技术中，制冷剂起着至关重要的作用。
制冷剂是一种能在低温下蒸发并在高温下凝结的物质，常见的制冷剂包括氨、氟利昂、氯化甲烷等。
通过控制制冷剂的蒸发和凝结过程，可以实现对物体温度的降低。
而在低温技术中，除了制冷剂的选择外，还需要考虑绝热材料、保温材料等因素，以防止热量的传递和损失。
另一个重要的原理是热力学的运用。
热力学是研究热量和功的转化关系的学科，它对制冷与低温技术的原理和应用有着重要的指导作用。
通过热力学的分析，可以确定制冷剂的选择、循环过程的设计以及系统的效率等关键参数，从而提高制冷与低温技术的性能和效率。
此外，工程学的原理也是制冷与低温技术的重要基础。
工程学包括热力学、流体力学、传热学等多个学科，它们为制冷与低温技术的设计、制造和应用提供了理论和方法。
例如，流体力学可以用来分析制冷剂在系统中的流动特性，传热学可以用来研究热量的传递规律，这些都为制冷与低温技术的实际应用提供了理论支持。
总的来说，制冷与低温技术的原理是多方面的，涉及物理、化学、工程学等多个学科的知识。
通过对制冷剂的选择、热力学的分析和工程学的应用，可以实现对物体温度的控制和调节，从而满足不同领域的需求。
希望本文能为读者对制冷与低温技术的原理有所了解，并对相关领域的研究和应用有所帮助。
制冷系统中低温工质的选择与性能分析
制冷系统中低温工质的选择与性能分析制冷系统是现代化生活和工业生产中必不可缺的设备，而低温制冷系统则是许多产业如食品加工、医药制备、化工等的重要环节。
低温工质作为低温制冷系统中主要的工作介质，其选择与性能分析对于保障低温制冷系统的高效稳定运行具有至关重要的作用。
一、低温工质的种类低温工质按照其工作温度的不同可以分为常压低温工质和高压低温工质两种。
其中，常压低温工质主要用于制冷设备中工作温度为-50°C以下的环节，如甲烷、氟利昂、氨等；而高压低温工质则用于工作温度超过-50°C的部分，如二氧化碳、乙烷、乙醇等。
其中，二氧化碳因其环保、易得、不燃等特点在低温制冷中被广泛应用，使用温度范围可以达到-140°C以下，在高压条件下具有良好的热力学性质和传热性能。
而乙烷则因其不易燃、操作简单、在制冷温度范围内良好的蒸发性能等特点被用于制药、航空等多个领域的低温制冷工作中。
气体混合物也被广泛应用于低温制冷中，如混合气体中小分子和大分子的同时存在，为低温制冷提供了更多的工质选择。
二、低温工质的性能分析常见的低温工质中，氨的制冷效率较高，且环保，经济实用；但由于其有毒，如工作中出现泄漏会严重影响工人的身体健康，因此需要在使用过程中格外注意安全。
氟利昂的热传导系数较高，但相比氨的制冷效率较低，且对环境的影响也较大。
而对于制冷时工质蒸发后产生的压缩功，可以通过比较工质的功率数值，从而评价其经济性；二氧化碳在低温环境下，其抗冻性更好，同时其制冷效率和精度也较高，但在高压状态下工作需要具备较强的压力容忍性。
因此，在选择低温工质时，需综合考虑环保性、经济性、制冷效率、压力容忍性等多方面的因素。
三、几种主要低温工质的特点和适用领域（一）二氧化碳二氧化碳是环保、安全、高效的低温工质之一，经常用于食品保鲜、医药制备等领域。
其中，其在低温制冷中的特点如下：1.抗冻性好：蒸发压力低于常温的二氧化碳不易结冰，也不会形成水锈；2. 热量换热效率高：在低温环境中，二氧化碳的传热效率明显优于其他工质；3. 安全环保：二氧化碳换热器可大大减小二氧化碳泄漏的风险，并能减小二氧化碳使用对环境的危害。
制冷与低温原理 教案-定义说明解析
制冷与低温原理教案-范文模板及概述示例1:制冷与低温原理教案一、教学目标1. 了解制冷与低温的基本原理2. 掌握制冷技术的发展历程和应用领域3. 理解低温对材料和生物的影响4. 学习制冷设备的基本结构和工作原理二、教学内容1. 制冷与低温的概念介绍2. 制冷技术的历史与发展3. 制冷原理及常见制冷剂4. 低温对材料和生物的影响5. 制冷设备的结构和工作原理三、教学重点和难点1. 制冷技术的原理和应用2. 低温对材料和生物的影响3. 制冷设备的结构和工作原理四、教学方法1. 经典案例分析2. 多媒体教学3. 实验演示4. 互动讨论五、教学过程1. 制冷与低温的概念介绍- 制冷的定义和重要性- 低温的概念及其对物质的影响2. 制冷技术的历史与发展- 制冷技术的起源和发展历程- 制冷技术在不同领域的应用3. 制冷原理及常见制冷剂- 制冷原理的基本理论- 常见的制冷剂及其特性4. 低温对材料和生物的影响- 低温对材料性能的影响- 低温在生物学和医学领域的应用5. 制冷设备的结构和工作原理- 压缩式制冷设备的结构和工作原理- 其他常见的制冷设备介绍六、教学资源1. 课件：制冷与低温原理2. 实验器材：常见的制冷设备模型3. 书籍资料：相关制冷原理和技术的专业书籍七、教学评估1. 平时作业2. 实验报告3. 课堂讨论4. 期末考试八、教学总结通过本教案的教学，学生将全面了解制冷与低温的基本原理，掌握制冷技术的发展历程和应用领域，理解低温对材料和生物的影响，学习制冷设备的基本结构和工作原理，为将来的工程实践和学术研究打下坚实的基础。
示例2:制冷与低温原理教案一、教学目标1. 了解制冷与低温原理的基本概念和相关知识；2. 掌握制冷与低温原理的工作原理和应用；3. 能够运用所学知识解决实际问题。
二、教学重点和难点1. 制冷与低温原理的基本概念和相关知识；2. 制冷与低温原理的工作原理和应用；3. 如何应用所学知识解决实际问题。
低温与制冷原理
低温与制冷原理
低温与制冷原理是指通过降低物体的温度来达到特定目的的一种技术或方法。
低温与制冷技术广泛应用于医学、化工、食品等领域。
低温的物理原理是基于物体的分子活动程度与温度之间的关系。
当物体的温度降低时，分子的活动减慢，它们之间的相互作用力增加。
这会导致物体的性质发生变化，例如固体可能变得更加脆弱，液体可能变得更加黏稠。
制冷的基本原理是通过抽取物体的热量来使其温度下降。
制冷过程中常用的方法包括蒸发制冷、压缩制冷和吸收制冷。
在蒸发制冷中，液体通过蒸发释放热量，从而引起温度下降。
蒸发制冷常用于制作制冷剂，例如空调中使用的氟利昂。
压缩制冷是通过利用气体的压缩和膨胀来实现冷却效果。
在制冷循环中，气体通过压缩变为高压气体，并通过换热器散热降温。
然后气体通过膨胀阀放松压力，变为低压气体，从而引起温度下降。
吸收制冷是利用吸收剂对制冷剂的吸收和释放来实现冷却效果。
当制冷剂与吸收剂接触时，制冷剂被吸收剂吸收，形成复合物。
然后通过加热使复合物分解，制冷剂被释放出来，从而引起温度下降。
总之，低温与制冷原理是利用物质的性质变化和能量转移来实
现温度降低的技术。
不同的制冷方法适用于不同的应用领域，但它们的基本原理都是基于热量转移和物质相互作用的基础物理原理。
制冷和低温技术原理第2章制冷方法课件
第 2 章 制冷方法
制冷和低温技术原理第2章制冷方法
1
第 2 章 制冷方法
内容要求 物质相变制冷 电，磁，声制冷 气体涡流制冷 气体膨胀制冷 绝热放气制冷
制冷和低温技术原理第2章制冷方法
2
常见的制冷方法有四种：
物质相变制冷
利用液体在低温下的蒸发过程或固体 在低温下的融化或升华过程从被冷却 物体吸取热量以制取冷量。
发生器
两个回路
冷凝器
节
QH
流 阀
溶液热 交换器
制冷剂回路 溶液回路
蒸发器 溶
液
Qo QA 吸收器
泵
蒸气吸收式制冷的基本系统
制冷和低温技术原理第2章制冷方法
14
吸收式制冷的工质对： 名称
• 硫酸水溶液吸收式制冷机 • 氨水吸收式制冷机 • 溴化锂吸收式制冷机
制冷剂 水 氨 水
吸收剂 浓硫酸 水 溴化锂
2.1.1 相变制冷概述
液体蒸发制冷
固体相变制冷
以流体为制冷剂，通 过一定的机器设备构 成制冷循环，利用液 体汽化时的吸热效应 ，实现对被冷却对象 的连续制冷。
以一定数量的固体 物质为制冷剂，作 用于被冷却对象， 实现冷却降温。一 旦固体全部相变， 冷却过程即终止。
制冷和低温技术原理第2章制冷方法
4
冷却流体
降压
升压
被冷却流体 构成循环的原理
制冷和低温技术原理第2章制冷方法
8
冷却流体
液体蒸发制冷循环必须 具备四个基本过程：
降压
升压
被冷却流体 构成循环的原理
制冷剂低压汽化 制冷剂液体在低温低压下 汽化， 产生低压蒸气。
蒸气升压
将低压蒸气抽出并提高压力 变成高压蒸气。
制冷与低温原理范文
制冷与低温原理范文制冷是指通过降低物体的温度，使其热量从高温环境中转移到低温环境中的过程。
制冷技术的发展对人们生活和生产带来了巨大的便利和效益。
而低温则是指低于常温的温度范围，通常在-273摄氏度（绝对零度）到-20摄氏度之间，低温技术的应用对于科学研究、医学、航空航天等领域都有着重要的意义。
制冷技术的基本原理是利用物质在吸热蒸发和放热凝结过程中的特性来降低物体的温度。
根据热力学第一定律，能量守恒原理，制冷原理主要包括：循环制冷原理，换热原理。
循环制冷原理的核心在于压缩冷凝。
它通过压缩机将低温低压的制冷剂吸入，经过压缩使其温度和压力提高，然后通过冷凝器与外界热交换，使其温度降低，压力增加，成为高温高压气体。
换热原理是制冷技术中的另一个重要原理。
由于制冷剂在压缩冷凝过程中会吸收热量，所以需要通过换热器与外界充分热交换，使制冷剂的温度降低，形成制冷效果。
低温技术的实现主要依靠各种制冷设备和制冷材料。
常见的制冷设备有制冷机、冰箱、冷库等。
制冷机是制冷原理的典型应用，它可以根据不同的需求来选择使用制冷剂和工作原理。
制冷材料是低温技术中的关键元素，优良的制冷材料应具备较低的温度梯度、高的热导率和稳定性。
常见的制冷材料有液氮、液氧、制冷剂、超导体等。
综上所述，制冷与低温技术的应用在人们生活和生产中起到了重要的作用。
制冷技术的基本原理是通过能量的转移来降低物体的温度。
而低温技术则是在制冷技术的基础上将温度降至较低的范围，以满足各种需求。
随着科技的不断进步和人们对于更高效制冷和低温技术的需求，制冷领域依然有巨大的发展潜力和挑战。
制冷 工质 教材
制冷工质教材
关于制冷工质的教材，可以考虑以下几本：
1. 《制冷工质应用及模拟研究》本书详细介绍了制冷工质的特性和应用，重点阐述了新型制冷工质的性能评估、环保标准及对臭氧层的影响等内容。
此外，还介绍了制冷工质模拟研究的理论和方法，通过实例分析，为读者提供了实用的制冷工质模拟研究方法和技术。
2. 《制冷工质与工程实践》本书系统介绍了制冷工质的种类、性质、应用及发展，重点阐述了新型制冷工质的性能特点、环保要求及安全性评价。
此外，还介绍了制冷工质在空调、冷藏、冷冻等领域的应用实例，为读者提供了实用的工程实践经验。
3. 《制冷工质与热力学基础》本书以制冷工质和热力学基础为主要内容，介绍了制冷工质的分类、性质及应用，阐述了热力学的基本概念、定律及分析方法。
通过本书的学习，读者可以掌握制冷工质的特性和应用，理解热力学的基本原理和分析方法，为进一步学习制冷和空调技术打下基础。
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制冷与低温技术原理
制冷与低温技术原理制冷与低温技术是一门涉及物理、化学、工程学等多个学科知识的交叉领域，它广泛应用于工业生产、生活和科学研究等各个领域。
在现代社会中，制冷与低温技术已经成为不可或缺的一部分，它为人类的生产生活提供了便利，同时也推动了科学技术的发展。
本文将从制冷与低温技术的原理入手，对其进行深入探讨。
首先，制冷技术是利用物质的热力学性质，通过能量转移的方式将热量从一个物体转移到另一个物体，以达到降低物体温度的目的。
在制冷技术中，常用的原理包括蒸发冷却原理、压缩冷却原理和热电制冷原理等。
蒸发冷却原理是利用液体蒸发时吸收热量的特性，通过蒸发器将被制冷物体的热量吸收，从而降低其温度。
压缩冷却原理是通过压缩机将制冷剂压缩成高温高压气体，然后通过冷凝器散热，使其冷凝成液体，释放热量，从而降低被制冷物体的温度。
热电制冷原理则是利用热电材料在电场作用下产生冷热效应，实现制冷的原理。
其次，低温技术是指将物体的温度降低到较低的温度范围内，通常在零下100摄氏度以下。
低温技术的应用领域非常广泛，包括超导、超流体、超低温物理、医学冷冻、食品冷藏等多个领域。
在低温技术中，常用的原理包括制冷机制冷原理、液氮制冷原理和制冷剂制冷原理等。
制冷机制冷原理是通过制冷机将低温制冷剂制冷后传递给被制冷物体，实现降温的原理。
液氮制冷原理是利用液氮的低温特性，将其用作制冷剂，实现对被制冷物体的低温冷藏。
制冷剂制冷原理则是利用特定的制冷剂对被制冷物体进行制冷，以达到降温的目的。
综上所述，制冷与低温技术的原理涉及到多个方面的知识，包括热力学、物理学、化学等多个学科。
通过对制冷与低温技术原理的深入理解，我们可以更好地应用这些技术，推动科学技术的发展，为人类的生产生活提供更多的便利。
希望本文能够对读者有所帮助，也希望制冷与低温技术能够在未来得到更广泛的应用和发展。
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Ts = Ts(ps, z) vs=(1-x)vs’+ xvs”
p
n
n"
n
" i
i 1
n
n ' ni' i 1
s
Triple-phase
Nf = 2 + 1 - 3 = 0 (Tf ,pf, vf)
Nf = 2 + 2 - 3 = 1 Tf = Tf(z)
Raoult 定律： 在给定温度下，液体溶液液面上的气体溶 液某个组分的分压，等于该组分呈纯净状态并在同一温度 下的饱和蒸气压力与该组分在溶液中的摩尔分数的乘积。
pi pi0 xi
x→1
p p10x1 p20 x2 p10 ( 1 x2 ) p20 x2
pi yi p
p y1 p y2 p
p1 x1 p10 p2 x2 p20 p1 y1 p
p2 y2 p
T Bb
y1 x1
y2 x2
x
2/22/2021
y2 x2
B
Bd
zy
18
2.4.3 Ideal solution and real solution 三、理想溶液与实际溶液 The principle of rectification 精馏原理
D Superheated vapor
x
z
y
10
2.4.2 Phase equilibrium of mixture 二、混合物相平衡 2.4.2.5 Phase equilibrium charts (x-y) 5、x-y 相图
Superheated vapor D
Wet vapor
Dew point C (p, Td)
Bubble point
O
Subcooled liquid
x
zy
2/22/2021
9
2.4.2 Phase equilibrium of mixture 二、混合物相平衡 2.4.2.4 Phase equilibrium charts (p-z) 4、p-z 相图
Superheated vapor D
Wet vapor
C (p, Td)
B
Bd
Bb
A(p, Tb)
Bubble point
(p, Tb) A
Bubble point
O
Subcooled liquid
s
x
zy
2/22/2021
n
n"
n
" i
i 1
n
n '
n
' i
i 1
8
2.4.2 Phase equilibrium of mixture 二、混合物相平衡 2.4.2.3 Phase equilibrium charts (T-z) 3、T-z 相图
pi=Hi xi
x→0
n
n "
n
" i
i 1
n
n '
n
' i
i 1
pi pi0 xi
x→1
2/22/2021
15
2.4.3 Ideal solution and real solution 三、理想溶液与实际溶液 2.4.3.3 Ideal solution and perfect solution 3. 理想溶液和完美溶液
2/22/2021
7
2.4.2 Phase equilibrium of mixture 二、混合物相平衡 2.4.2.3 Phase equilibrium charts (T-z) 3、T-z 相图
T
Superheated vapor
p
D
Dew point C (p, Td)
T
Dew point
Nf＝Nc－Np ＋ 2
Single-phase
Pure Nf = 2 + 1 – 1 = 2
substance
v = v(p,T)
T p
s
Two-phase Nf = 2 + 1- 2 = 1 Ts = Ts(p); vs= vs(p) vx= (1-x)vs’＋xvs”
2/22/2021
n
n"
Solvent + Solute 溶剂＋溶质
2/22/2021
3
2.4.1 Basic conceptions
一、基本概念
Component 组元（组成）
Concentration 分数（浓度）
NH3 H2O
Composition 成分
n
n"
n
" i
i 1
n
n '
n
' i
i 1
Mole fraction 摩尔分数
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12
Homework_9
9. Please try to derive the expression of dryness fraction of
binary mixtures.
2/22/2021
13
2.4.3 Ideal solution and real solution 三、理想溶液与实际溶液 2.4.3.1 Raoult law (1887) 1. 拉乌尔定律
Positive deviatio
n
n
n "
n
" i
i 1
n
n '
n
' i
i 1
y2 x2
Negative deviatio
n
2/22/2021
17
2.4.3 Ideal solution and real solution 三、理想溶液与实际溶液 Konovalov law (1st) 康诺瓦罗夫第一定律
n
n"
n
" i
i 1
n
n '
n
' i
i 1
n" n'
l1 l2
杠杆原理
Xm
n" n
1
Xm
n' n
z X m y (1 X m )x
Xm
zx yx
l1 l1 l2
Superheated vapor D
Dew pointFra bibliotekWet vapor
C (p, Td)
T Bb
B l1
Bd l2
(p, Tb) A
Mass percent 质量分数
xi
ni' n'
yi
ni" n"
zi
ni n
n n' n"
xi
1
i / Mi 2 ...
n
M1 M2
Mn
i
x1M 1
xi M i x2 M 2 ...
xnM n
2/22/2021
4
2.4.2 Phase equilibrium of mixture 二、混合物相平衡 2.4.2.1 Phase equilibrium equations 1、相平衡方程
2/22/2021
16
2.4.3 Ideal solution and real solution 三、理想溶液与实际溶液 2.4.3.4 Real solution （Little deviation） 4. 实际溶液（偏差不大）
Konovalov 第一定律：如果不同蒸气压的两种 纯液体在给定温度下混合成二元溶液，则气相中 的摩尔分数和液相中的摩尔分数并不相同。对较 高蒸气压的组分，其在气相中的摩尔分数大于它 在液相中的摩尔分数。
y
T Bb
B l1
Bd l2
(p, Tb) A
Bubble point
O
Subcooled liquid
x
zy
2/22/2021
x 11
2.4.2 Phase equilibrium of mixture 二、混合物相平衡 2.4.2.6 Phase equilibrium charts (h-ω or H-x) 6、焓-浓度 相图
Single-phase
Pure Nf = 2 + 1 – 1 = 2
substance
v = v(p,T)
Binary Nf = 2 + 2 – 1 = 3
mixture
v = v(p,T,z)
T p
s
Two-phase
Nf = 2 + 1- 2 = 1 Ts = Ts(p); vs= vs(p)
Dew point
Wet vapor
C (p, Td)
T
B
Bd
p
Bb
l1
l2
(p, Tb) A
Bubble point
O
Subcooled liquid
x
zy
2/22/2021
Subcooled liquid O
Bubble point (pb, T) A
Bb
l1
B Wet vapor
l2 Bd
C (pd, T) Dew point
pi=Hi xi
pi pi0 xi
理想溶液： 混合成溶液时无热效应， 也无容积变化的溶液。
完美溶液： 每一组元在整个浓度范 围内都符合Roult定律或 Henry 定律。 (Hi=pi0）