制冷原理与设备
制冷原理与设备
制冷原理与设备引言制冷原理与设备是现代社会中广泛应用的一项技术，旨在维持低温环境，实现食品储藏、医药物品保鲜、工业生产等不同领域的需求。
本文将介绍制冷的基本原理、不同类型的制冷设备以及它们的应用。
一、制冷原理制冷原理依据热力学的基本原理和热力学循环的概念来实现。
以下将介绍两种常见的制冷原理：1. 蒸发制冷原理蒸发制冷原理是基于物质从液体到气态的相变过程中吸收热量的特性。
当液体蒸发时，其周围的环境会失去热量，从而降低温度。
制冷设备中常见的蒸发制冷原理应用包括压缩机制冷和蒸发冷却。
•压缩机制冷：压缩机制冷是通过压缩和膨胀工作介质来实现制冷的过程。
它涉及三个主要组件：压缩机、冷凝器和蒸发器。
压缩机压缩工作介质气体，使其温度和压力升高，然后通过冷凝器降低温度并将热量释放到周围环境中。
最后，通过蒸发器使工作介质从液体变为气体，吸收周围环境的热量，从而降低温度。
•蒸发冷却：蒸发冷却是利用蒸发过程中吸收热量来降低温度的原理。
在蒸发冷却设备中，水或其他液体通过蒸发形成水蒸汽，吸收周围环境的热量，从而使环境温度降低。
2. 吸收制冷原理吸收制冷原理是基于物质溶解和结晶的特性来实现制冷的过程。
吸收制冷原理通过在特定条件下使工作介质吸收和释放热量来达到降温的效果。
吸收制冷设备中常见的应用包括吸收式制冷和热泵。
•吸收式制冷：吸收式制冷设备通过工作介质（通常是铵盐和水的混合物）的相互作用来降低温度。
在吸收式制冷过程中，工作介质吸收环境中的热量，然后通过加热工作介质使其释放热量，并且使工作介质重新溶解。
这个循环重复进行，从而实现降温效果。
•热泵：热泵是一种利用吸收制冷原理的设备，它在供热和制冷领域具有广泛的应用。
热泵通过循环工作介质的形式，将热量从一个热源转移到另一个热源。
例如，热泵可以将室外的低温空气中的热量吸收并传递到室内，从而提供室内供暖。
二、制冷设备除了蒸发制冷和吸收制冷原理外，制冷设备还有其他类型，以下将介绍其中的几种：1. 压缩机制冷设备压缩机制冷设备是最常见和广泛应用的制冷设备之一。
制冷原理及设备吴业正
制冷原理及设备吴业正在制冷技术的发展历程中，制冷原理及其相关设备起着至关重要的作用。
制冷技术广泛应用于各个领域，例如家用空调、冷库、冷链物流等。
本文将介绍制冷原理及其常见设备，帮助读者更好地理解和应用这一技术。
一、制冷原理1. 蒸发冷却原理：制冷循环中最基本的原理之一。
液体在吸热蒸发时会带走周围的热量，使环境温度下降。
蒸发冷却原理被广泛应用于冰箱、空调等设备中。
2. 压缩冷却原理：制冷设备常见的工作原理之一。
通过压缩气体使其温度升高，然后将热量排出，使环境温度降低。
这种原理常见于空调、冷冻设备等。
3. 热泵原理：这是一种将热能从低温热源转移到高温热源的原理。
通过热泵设备，可以将低温环境中的热量转移到高温环境中，实现环境温度调节。
二、制冷设备1. 压缩机：是制冷设备中的核心部件，主要用于压缩制冷剂，使其温度和压力升高。
常见的压缩机有往复式压缩机和螺杆式压缩机。
2. 冷凝器：用于将高温高压的制冷剂放出的热量散发出去，使制冷剂转变为高温高压液体。
3. 蒸发器：用于吸收热量使制冷剂蒸发，实现冷却效果。
蒸发器有多种类型，例如板式蒸发器、管壳式蒸发器等。
4. 膨胀阀：调节制冷剂在蒸发器和冷凝器之间的流量，控制制冷剂的蒸发过程，实现温度调节。
5. 冷媒：制冷设备中的介质，用于传递热能。
常见的制冷剂包括氟利昂、氨、丁烷等。
6. 风扇和冷却塔：用于排出热量，使环境温度下降，保持设备正常运行。
三、应用领域1. 家用空调：家庭生活中最常见的制冷设备之一。
通过制冷循环过程，调节室内温度，提供舒适的居住环境。
2. 商用冷库：用于冷藏和冷冻各种物资，例如食品、药品等。
通过控制温度和湿度，延长物品的保鲜期。
3. 冷链物流：保持货物在冷藏状态下运输，确保货物质量和安全。
冷链物流广泛用于食品、医药等行业。
4. 工业冷却：在工业生产过程中，对设备和物料的温度进行控制，以确保生产过程的稳定性和质量。
5. 航空航天：在航空航天领域，制冷技术用于航空器和航天器的温度控制和环境调节。
制冷原理与设备课件2.2
2.3 涡流管制冷
带回热器的涡流管冰箱系统 1－干燥器 2－冷（冰）箱 3－涡流管 4－喷射器 5－回热器
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2.4 热电制冷
2.4 热电制冷 1、热电效应
热电制冷：也叫温差电制冷，或半导体制冷。 热电效应/帕尔帖效应：当有直流电通过两种不 同材料组成的电回路时，两个接点处分别发生了 吸、放热效应。
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2.2 气体膨胀制冷
空气膨胀制冷的特点
制冷工质环保、无相变 制冷温度范围宽（0~-140℃ ），低温下运 行性能良好（ -50~-100℃以下） 设备可靠性高，维护方便 目前主要用于飞机座舱的空调和获取–70℃ 以下的温度。
2.2 气体膨胀制冷
无回热定压循环气体制冷机的流程图
冷却器
冷 箱
定压循环空气制冷.swf
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2.2 气体膨胀制冷
压缩式空气制冷机的工作过程: 两个等压 和两个等熵过程（等熵压缩，等压冷却， 等熵膨胀、等压吸热）。 与蒸气压缩式制冷机的四个工作过程相 近，其区别在于工质在循环过程中不发生 相变。
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2.2 气体膨胀制冷
Байду номын сангаас
无回热定压循环气体制冷机的流程图及温－熵图 a) 系统流程图 b) 循环温－熵图 1－压缩机 2－冷却器 3－膨胀机 4－冷箱
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2.2 气体膨胀制冷
定压回热气体制冷机的流程图及温－熵图 a) 系统流程图 b) 循环温－熵图 A－透平压缩机 B－冷却器 C－透平膨胀机 D－冷箱 E－回热器
制冷原理及设备
力系数)也只与热源的温度Tg，Ta和Tc有关；而
与工质的性质无关。
② Tg越高(驱动热源的品位越高)、Ta与Tc
越接， c 则越大；反之，越小。
W
c
Q0 W
Ta
1 / Tc
1
c
Ta
1 / Tc
1 (1 Ta
/ Tg )
制冷系数和热力系数只能用于评价相同温源的同
制冷原理及设备
主编：吴业正
西安交通大学出版社
绪论
制冷技术是为适应人们对低温的需要发展起来的。 （1）制冷 制冷：作为一门科学是指用人工的方法在一定时间 和一定
空间内将某物体冷却，使其温度降低到环境温度以下，并 保持这个低温。
制冷就是从物体中取出热量，将其排放 到环境介质中，以产生低于环境温度的 过程。（伴有能量补偿）
液体汽化制冷 蒸汽压缩式制冷 蒸汽吸收式制冷 蒸汽喷射式制冷 吸附制冷
热电制冷 涡流管制冷 空气膨胀制冷
液体汽化制冷
物质有三种集态：气态、液态、固态。物质集态的改 变称为相变。相变过程中，由于物质分子重新排列和 分子热运动速度的改变，会吸收或放出热量，这种热 量称作潜热。
物质发生从质密态到质稀态的相变时，将吸收潜热； 反之，当它发生由质稀态向质密态的相变时，放出潜 热。
11
损失；
⑥在各设备的连接管道中制冷剂不发生 0
h4=h5
h1
状态变化；
蒸汽压图缩制 2-4冷理理论论循循环环p
⑦制冷剂的冷凝温度等于冷却介质温度，
蒸发温度等于被冷却介质的温度。
没有传热温差。
h2 h h图
p
pk
34
p0
45
制冷原理与设备课件4.1
4.1 单级蒸气压缩式制冷理论循环
1、单位质量制冷量
制冷压缩机每输送1kg制冷剂从被冷却介质中制取 的冷量 ，q 0
q0 h1 h4 r 0(1 x4)
q0
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4.1 单级蒸气压缩式制冷理论循环
2、单位容积制冷量
制冷压缩机每吸入1m³ 制冷剂蒸气（按吸气状态计） 经循环从被冷却介质中制取的冷量 ， qv
单位质量制冷量与理论比功之比，ε0
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4.1 单级蒸气压缩式制冷理论循环
6、热力完善度β
β=ε0/εc εc=TL/（TH- TL）= T0/（Tk- T0）
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4.1 单级蒸气压缩式制冷理论循环
图4-2 理论循环在T-s图和lgp-h图上的表示
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4.1 单级蒸气压缩式制冷理论循环
4.1.2 理论循环的性能指标及其计算 1、单位质量制冷量 2、单位容积制冷量 3、理论比功 4、单位冷凝热负荷 5、制冷系数
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4.1 单级蒸气压缩式制冷理论循环
4.1.1 单级蒸气压缩式制冷理论循环组成及工作过程
压缩机（Compressor）
低温、低压蒸气→ 高压、过热蒸气
冷凝器（Condenser）
高压、过热蒸气→高压液体
节流元件（Expansion/Throttle valve）
高压液体→低温、低压两相流体
4、单位冷凝热负荷
制冷原理与设备课件3.1、3.2
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3.1 制冷剂概述
制冷剂替代步伐刻不容缓
以德国及北欧一些国家为 代表，主要采用天然工质 为替代物。美、日为代表，支持来自开发氢氟烃（HFCs） 类替代物
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3.1 制冷剂概述 氟利昂类制冷剂
第一篇 基础篇
模块三 制冷剂与载冷剂（1）
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3.1 制冷剂概述
3.1 制冷剂概述
3.1.1 制冷剂的发展与应用 制冷剂（Refrigerant）又称制冷工质，是制冷循环 的工作介质，利用制冷剂的相变来传递热量，即 制冷剂在蒸发器中汽化时吸热，在冷凝器中凝结 时放热。 多数制冷剂在大气压力和环境温度下呈气态。
3.1 制冷剂概述
表3-2 饱和碳氢化合物制冷剂
制冷剂代号 化学名称 R50 R170 R290 甲烷 乙烷 丙烷 化学分子式 制冷剂代号 化学名称 CH4 CH3CH3 CH3CH2CH3 R600a R600 异丁烷 丁烷 化学分子式 CH(CH3)3 CH3CH2CH2 CH3
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五氯氟乙烷 CCl 3CCl 2F CCl 3CF3
1,1,2-三氯 1,2,2三氟乙 CCl 2FCClF2 烷 2,2-二氯 1,1,1-三氟乙 CHCl 2CF3 烷 1,1, -二氯乙 CH3CHCl 2 烷
R123
R134a R152a
CH2FCF3 CH3CHF2
R150a
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制冷原理与设备
1.2 单级蒸气压缩式制冷理论循环
一点： 一点：
气相区 液相区 两相区
临界点C 临界点
三区： 三区：
液相区、 液相区、 两相区、 两相区、 气相区。 气相区。
五态： 五态：
过冷液状态、 过冷液状态、 饱和液状态、 饱和液状态、 湿蒸气状态、 湿蒸气状态、 饱和蒸气状态、 饱和蒸气状态、 过热蒸气状态。 过热蒸气状态。
蒸气压缩式制冷循环系统图
1.1 单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理
1.1.2 制冷循环过程
制冷剂蒸气压缩、冷凝成液体， 制冷剂蒸气压缩、冷凝成液体，放出热量
1.1 单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理
1.1.2 制冷循环过程
冷凝后的制冷剂流经节流元件进入蒸发器。从入口端的高压pk降低到 低压p0，从高温tk降低到t0，并出现少量液体汽化变为蒸气。
1.2 单级蒸气压缩式制冷理论循环 1.2.1 理论循环的假设条件和压焓图
1.理论循环的假设条件 理论循环的假设条件
压缩过程为等熵过程； 压缩过程为等熵过程； 冷凝和蒸发是与冷、热源换热； 冷凝和蒸发是与冷、热源换热； 出蒸发器的为饱和蒸气，出冷凝器的为饱和液体； 出蒸发器的为饱和蒸气，出冷凝器的为饱和液体； 制冷剂流动过程中没有流动阻力损失； 制冷剂流动过程中没有流动阻力损失； 节流过程中与外界没有热量交换。 节流过程中与外界没有热量交换。
1.3 单级蒸气压缩式制冷实际循环 1.3.1 单级蒸气压缩式制冷实际循环与理论循 环的区别 1.3.2 液体过冷、吸气过热及回热循环 液体过冷、 1.3.3 热交换及压力损失对制冷循环的影响 1.3.4 不凝性气体对制冷循环的影响 1.3.5 冷凝、蒸发过程传热温差对循环性能的 冷凝、 影响 1.3.6 实际制冷循环在压焓图上的表示及性能 指标
制冷原理及设备
制冷原理及设备
制冷原理是通过物质的相变过程实现的，主要涉及到压缩机、蒸发器、冷凝器和节流装置等设备。
制冷循环的工作原理是，首先通过压缩机将制冷剂压缩成高温高压气体，然后将高温高压气体传递给冷凝器。
在冷凝器中，制冷剂散发热量，从而被冷凝成高压液体。
接下来，高压液体通过节流装置进入蒸发器，此时制冷剂压力骤降，变成低压液体。
低压液体在蒸发器中吸收周围环境的热量，从而蒸发成低温低压气体。
最后，低温低压气体再次被吸入压缩机，形成一个循环。
制冷设备主要包括家用空调、商用冷柜、制冷车及工业冷机等。
家用空调通过制冷循环过程，将室内的热量排出室外，以保持室内的舒适温度。
商用冷柜则利用制冷循环原理，将室内热量吸收，将食品、药物等物品保持在低温状态，以延长其保存期限。
制冷车主要通过冷藏或冷冻方式，将货物保持在特定的温度区间内，确保货物的质量和新鲜度。
工业冷机则多用于工业制冷领域，包括化工、电子、食品等行业，满足不同领域对温度的要求。
总之，制冷原理是通过物质相变和制冷循环工作原理实现的，它在很多领域中发挥着重要作用，为人们提供了更舒适的生活环境和更好的储存和运输条件。
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制冷原理与设备
制冷技术是一项广泛应用于生活和工业领域的技术，其基本原理是利
用热力学的第一定律和第二定律，将热量从低温源转移到高温源，以实现
冷却的目的。
本文将介绍制冷原理和常见的制冷设备。
一、制冷原理
1.压缩制冷循环
压缩制冷循环是最常见的制冷原理之一，包括蒸发器、压缩机、冷凝
器和节流装置四个主要组件。
它的工作过程如下：在蒸发器内，制冷剂吸
收外界的热量，从而被蒸发为气体，使得蒸发器内的温度降低；接着，制
冷剂被压缩机压缩，使其温度和压力升高；然后，制冷剂通过冷凝器传热，使其冷凝为液体，同时释放热量至外界环境；最后，制冷剂通过节流装置，进一步降低温度和压力，回到蒸发器重新进行制冷循环。
2.吸收制冷循环
吸收制冷循环是一种利用溶液的吸收和析出过程进行制冷的原理。
它
包含了一个蒸发器、一个吸收器、一个冷凝器、一个减压器和一个生成器。
其工作过程如下：在蒸发器内，制冷剂被加热，从而蒸发为气体；接着，
制冷剂与吸收剂发生吸收反应，形成一个稀薄溶液溶解式；然后，这个溶
液被送往冷凝器，通过冷凝器，吸收剂从溶液中析出，并释放热量至外界
环境；最后，溶液经过减压器降压，回到生成器重新进行吸收制冷循环。
二、制冷设备
1.冰箱
冰箱是最常见的家用制冷设备之一、其内部包含蒸发器、压缩机、冷
凝器和节流装置。
蒸发器吸收冰箱内的热量，使其温度降低，从而保持冰
箱内的低温；压缩机将制冷剂压缩，提高其温度和压力；冷凝器通过散热
器散热，使制冷剂冷凝为液体，并释放热量至外界环境；节流装置进一步
降低制冷剂的温度和压力，使其重新进入蒸发器。
2.空调
空调是一种常见的室内制冷设备。
空调的基本工作原理与冰箱类似，
但其主要功能是控制室内的温度和湿度。
空调内部包含一个室内机和一个
室外机。
室内机通过蒸发器吸热，将室内的热量吸收并降温；室外机通过
冷凝器将热量排出，并保持室内的温度达到设定的温度。
3.制冰机
制冰机是一种专门用于制造冰块的设备。
它基于蒸发器和压缩机的制
冷原理，通过将水在蒸发器中冷却，使其凝结为冰块。
制冰机分为水冷式
和气冷式两种，水冷式需要外部水源进行冷却，而气冷式则通过风扇将热
量散发到空气中。
总结：
制冷原理和设备的发展为人们的生活和工业生产带来了很大的便利。
通过了解制冷原理和常见制冷设备的工作原理，我们能更好地理解它们的
工作过程，从而在使用和维护方面更加有效地利用制冷设备。
越来越高效、环保的制冷技术不仅提高了人们的生活品质，还减少了能源浪费，对环境
的保护也起到了积极的作用。