15制冷剂的性质_制冷与低温技术原理
制冷和低温技术原理
第二节 制冷与低温技术的应用
四、在科学研究及医疗卫生方面的应用
第三节 制冷与低温技术的发展史
1875年卡利和林德用氨作制冷剂，从此蒸气压缩式制 冷机开始占有统治地位。在此期间，空气绝热膨胀会显著 降低空气温度的现象开始用于制冷。1844年，医生高里用 封闭循环的空气制冷机为患者建立了一座空调站，空气制 冷机使他一举成名。威廉·西门斯在空气制冷机中引入了回 热器，提高了制冷机的性能。1859年，卡列发明了氨水吸 收式制冷系统，申请了原理专利。1910年左右，马利斯·莱 兰克发明了蒸气喷射式制冷系统。
在基础研究方面：计算机仿真制冷循环始于1960年。 如今，普冷和低温领域中的各种循环，如：焦－汤节流制 冷循环(J－T循环)、斯特林制冷循环、维勒米尔循环(VM 循环)、吉福特－麦克马洪循环(G－M循环)、索尔文循环
第三节 制冷与低温技术的发展史
(SV循环)、逆向布雷顿循环、脉管式循环、吸收式制冷循 环、热电制冷循环；利用声制冷、光制冷、化学方法制冷 的各种循环；以及各种新型的混合型循环，如：热声斯特 林发动机驱动小型脉管制冷机的循环均广泛应用计算机仿 真技术于循环研究。研究制冷系统的热物理过程、系统及 部件的稳态和瞬态特性以及单一工质和混合工质的性质等 等，也离不开微电子和计算机技术的应用。
许多生产场所需要生产用空调系统，例如高温生产车 间、纺织厂、造纸厂、印刷厂、胶片厂、精密仪器车间、 精密加工车间、精密计量室、计算机房等的空调系统，为 各生产环境提供恒温恒湿条件，以保证产品质量或机床、 仪表的精度。
制冷剂工作原理
制冷剂工作原理
制冷剂是制冷系统中的重要组成部分，它通过吸收热量并在循环过程中释放热
量来实现制冷效果。
制冷剂工作原理是制冷系统运行的核心，下面将详细介绍制冷剂的工作原理。
首先，制冷剂在制冷系统中起到了传递热量的作用。
当制冷剂处于低压状态时，它吸收蒸发器中的热量，使得蒸发器内的温度降低。
随后，制冷剂被压缩成高压状态，释放热量并传递给冷凝器，使冷凝器内的温度升高。
这一过程不断循环进行，从而实现了制冷系统的运行。
其次，制冷剂的选择对制冷系统的性能有着重要影响。
不同的制冷剂具有不同
的物理性质和工作特性，如氨、氟利昂、氢氟碳等。
合适的制冷剂可以提高制冷系统的效率和制冷能力，同时也能减少对环境的影响。
另外，制冷剂的工作原理还涉及到制冷系统中的压缩机、蒸发器、冷凝器等组件。
这些组件共同协作，使得制冷剂能够完成循环工作，并实现制冷效果。
压缩机负责将制冷剂压缩成高压状态，蒸发器和冷凝器则分别负责吸收和释放热量，从而使得制冷剂的循环工作得以实现。
总的来说，制冷剂工作原理是制冷系统运行的核心，它通过传递热量来实现制
冷效果。
合适的制冷剂选择和制冷系统组件的协作是保证制冷系统高效运行的关键。
因此，在设计和选择制冷系统时，需要充分考虑制冷剂的工作原理和性能特点，以确保制冷系统的稳定运行和高效性能。
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。
高一化学中的制冷剂知识点
高一化学中的制冷剂知识点随着现代社会的不断发展，制冷技术被广泛应用于各个领域，例如家用电器、工业生产、冷链运输等。
在高一化学课程中，学生将接触到与制冷相关的知识点，包括制冷剂的种类、性质以及环境影响等内容。
本文将依次介绍高一化学中涉及的制冷剂知识点，以帮助学生更好地理解和掌握这一领域的基础知识。
一、制冷剂的种类制冷剂是用于吸收、传递和释放热量的物质，常见的制冷剂种类有氨、氟利昂、氯氟烃等。
氨是一种常用的制冷剂，具有高效、环保的特点。
氟利昂（如氟利昂12、氟利昂22）是有机氟化合物制冷剂，具有较高的化学稳定性和制冷效果。
氯氟烃制冷剂（如R22）是一类由氯、氟、碳等元素组成的化合物，目前正在逐步被淘汰，因为它们会对臭氧层产生破坏性影响。
二、制冷剂的性质1. 沸点和气化热：制冷剂的沸点与制冷系统的工作温度有关。
沸点较低的制冷剂适用于低温制冷设备，沸点较高的制冷剂适用于高温制冷设备。
而气化热则是指单位质量制冷剂从液态变为气态所吸收的热量，也是制冷剂的重要性能指标。
2. 迁移潜力：制冷剂在系统内迁移的能力。
当制冷剂迁移时，它的浓度发生变化，可能会对制冷系统的性能造成影响。
所以，制冷剂的迁移潜力需要在设计和操作中加以考虑。
3. 介电常数和电导率：这些性质与制冷剂在电场下的表现有关，对于电冰箱等电力驱动的制冷设备来说尤为重要。
制冷剂的介电常数和电导率越小，制冷系统的效果越好。
4. 环境影响：氯氟烃类制冷剂多存在环境污染问题。
因为它们在大气中能够破坏臭氧层，对地球的自然环境造成威胁。
目前，国际上已经禁止或逐步淘汰氯氟烃制冷剂的使用，转向环保的制冷剂。
三、环境友好制冷剂的发展鉴于氯氟烃制冷剂的环境危害和高效制冷的需求，目前全球范围内都在积极研究和开发环境友好的制冷剂。
例如，氢氟酸酯（HFO）制冷剂是最新一代的高效环保制冷剂。
与氯氟烃相比，氢氟酸酯具有较低的GWP（全球变暖潜势）、零臭氧破坏潜力和较高的制冷性能。
此外，利用天然制冷剂也是一种重要的发展方向。
制冷与低温技术原理-小组讨论题-答案
第一章绪论（小组讨论题-课堂完成）填空题1.制冷是指用（人工）的方法在一定时间和一定空间内将（物体）冷却，使其温度降低到（环境温度）以下，并保持这个低温。
2.制冷是一个逆向循环，为了实现制冷循环，必须（消耗功）。
3.在科学研究和工业生产中，常将制冷分为（制冷）和（低温技术）两个体系。
4.根据国际制冷学会第13次制冷大会（1971年）的建议，将（ 120K ）温度定义为普冷和低温的分界线。
5.（氦气）是自然界诸元素中沸点最低的气体，也是最后被液化的气体。
6.定压下，单位质量液体汽化时所吸收的热量称为（汽化潜热）。
7.任何一种物质，随着（温度）的提高其汽化热不断减小，当到达（临界）状态时，汽化热为零。
8.节流过程是（流体流动时由于流通面积突然减小，压力降低的热力过程），节流前后，（焓值）保持不变，（温度）和（压力）降低。
9.制冷机按照逆卡诺循环工作时，制冷系数只与（热源和热汇的温度）有关，与（制冷剂性质）无关。
10.制冷机制冷系数的数值范围为（大于0 ），热泵泵热系数的数值范围为（大于1 ），热机热效率的数值范围为（ 0～1 ）。
选择题（单选）1.空调用制冷技术属于（ A）A. 普通制冷B. 深度制冷C. 低温制冷D. 极低温制冷2.人工制冷技术的发展起源于（A ）A. 蒸气压缩式制冷B. 吸收式制冷C. 蒸汽喷射制冷D. 气体膨胀制冷3.实际制冷循环的制冷系数与逆卡诺循环的制冷系数之比称为（C ）A. 压缩比B. 输气效率C. 热力完善度D. 能效比4.热泵循环中的制热过程是（ D）A．电热加热 B．热水供热 C．制冷剂汽化 D．制冷剂的冷却冷凝第二章制冷方法（小组讨论题-课堂完成）填空题1.制冷的方法有很多，常见的方法有（相变制冷），（气体膨胀制冷），（绝热放气制冷），和（电磁制冷）等方法。
2.在制冷技术中，常应用纯水冰或冰盐的（冰融化吸热）过程以及干冰的（升华吸热）过程来制冷。
3.利用纯水冰冷却只能使被冷却物体保持（ 0摄氏度以上）的温度。
制冷与低温技术原理-布雷顿制冷循环
第一节 物质相变制冷
蒸气吸收式制冷的机种以其所用的工质对区分。 当前普遍应用的工质对有两种：溴化锂－水(制冷剂是 水)，氨－水(制冷剂是氨)。溴化锂吸收式制冷机用于制取 7～10℃的冷水；氨水吸收式制冷机能够制冷的温度可达20℃或更低。
第一节 物质相变制冷
图2－3 蒸气压缩式制冷的基本系统
第一节 物质相变制冷
蒸气压缩式制冷系统中，用压缩机抽出低压气并将其 提高压力后排出。气体压缩过程需要消耗能量，由输入压 缩机的机械能或电能提供。
第一节 物质相变制冷
三、蒸气吸收式制冷
蒸气吸收式制冷的基本系统如图2－4所示。整个系统 包括两个回路：制冷剂回路和溶液回路。
(2－1)
在 温 度 为 -20 ～ 0℃ 范 围 内 ， 其 平 均 比 热 容 为 2.093
kJ/(kg·K)。
冰的导热系数也随温度改变。在-20℃以下，冰的导热
系 数 的 平 均 值 为 2.32 W/(m·K) 。 冰 在 0℃ 时 的 导 温 系 数
a=0.00419 W/h。
第一节 物质相变制冷
第一节 物质相变制冷
液体蒸发制冷以流体作制冷剂，通过一定的机器设备 构成制冷循环，可以对被冷却对象实现连续制冷。它是制 冷技术中使用的主要方法。
固体相变冷却则是以一定数量的固体物质作制冷剂， 作用于被冷却对象，实现冷却降温。一旦固体全部相变， 冷却过程即告终止。
第一节 物质相变制冷
1．固体相变冷却 常用的制冷剂有：冰、冰盐、干冰，以及其他固体物
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。
制冷与低温原理_图文
(1-13) (1-14)
(1-15)
闭口系完成一循环后，循环中与外界交换的 热量等于与外界交换的净功量
(1-16)
4.2 开口系统的能量平衡
图1-2 开口系统流动过程中的能量平衡
图示开口系统，dτ 时间内，质量
的微
元工质流入截面1-1，质量
的微元工质流出
2-2，系统从外界得到热量 ，对机器设备作功 。
热力完善度
(1-34) (1-35)
(1-36) (1-37)
(1-38)
(1-39)
温度 T
3.热源温度可变时的逆向可逆循环—洛伦兹循环
图1-10 洛伦兹循环的T-s图
洛伦兹循环工作 在二个变温热源 间。
与卡诺循环不同 之处主要是蒸发 吸热和冷却放热 均为变温过程
熵S
(假设制冷过程和冷却过程传热温差均为Δ T )
作为制冷剂应符合的要求
1.热力学性质方面
(1) 工作温度范围内有合适的压力和压力比。 蒸发压力≧大气压力 冷凝压力不要过高 冷凝压力与蒸发压力之比不宜过大
(2) 单位制冷量q0和单位容积制冷量qv较大。 (3) 比功w和单位容积压缩功wv小，循环效率高。 (4) 等熵压缩终了温度t2不能太高，以免润滑条件恶化
是系统为维持工质流动所需的功 ， 称为流动功
3．焓
焓
用符号H表示，单位是焦耳 （J）
H= U+pV
(1-5)
比焓
用符号h表示，单位是焦耳/千克 （J／kg
）
(1-6)
焓是一个状态参数。
焓也可以表示成另外两个独立状态参数的函数 。 如：h=f(T,v) 或 h=f(p,T); h=f(p,v) (1-9)
借传热来传递能量无需物体的宏观移动。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
制冷与低温技术原理
制冷剂的性质
考虑因素:制冷性能01实用性02环境可接受性
03选用什么物质作制冷剂，主要从这三方面考察：是否有好的制冷性能；
是否便于实用；该物质逸散到大气中是否会对环境带来不利影响。
制冷剂制冷性能的好坏，要看它在制冷机要求的工作条件下是否有满意的理论循环特性，取决于制冷
剂的热力性质：制冷剂的冷凝压力、蒸发压力、压力比、排气温度、单位制冷量、循环性能系数等参数。
制冷性能
01实用性
02主要指制冷剂的化学稳定性和热稳定性好，在制冷循环过程中不分解，不变质，对机器设备的材料无
腐蚀，与润滑油不起化学反应；无毒，无害，燃烧性和爆炸性小。
另外，来源广，价格便宜也很重要。
环境可接受性
03针对保护大气臭氧层和减少温室效应的环境保护要求，制冷剂的臭氧破坏指数
必须为0；温室效应指数应尽可能小。
热力性质
p，v，t，h，s，c p，c v，k，a.
制冷剂热力性质是指其热力参数之间的相互关系，诸如：饱和蒸气压力与温度之间的关系、热力状态参数(p,T,v,h,s)之间的关系、还有与比热容c，绝热指数k，声速a等的关系。
这些热力性质是物质固有的，由实验测定和热力学微分方程计算求得。
饱和蒸气压与温度关系热力性质制冷剂的饱和蒸气压力是温度的单值函数，用饱和蒸气压力曲线描述这种关系。
制冷剂的饱和蒸气压力-温度特性决定了给定温度下的制冷循环高压侧压力、低压侧压力、以及压力比的数值。
标准蒸发温度(或标准沸点)：Ts 制冷剂在标准大气压(101.32kPa)下的沸腾温度。
制冷剂的标准蒸发温度能反映用它制冷时能够达到的低温范围。
通常按照Ts 的高低，
将制冷剂分为高温制冷剂、中温制冷剂、低温制冷剂。
标准蒸发温度ts>0℃，冷凝压力Pc 为0.2一0.3MPa 。
常用的高温制冷剂有R123等。
高温（低压）制冷剂
01-60℃<ts <0℃，0.3MPa<Pc<2.0MPa 。
常用的中温制冷剂有氨、R22、R134a 、丙烷等。
中温（中压）制冷剂
02ts ≤-60℃。
常用的低温制冷剂有R23、乙烯、R744等。
低温（高压）制冷剂
03各种物质的饱和压力曲线的形状大体相似。
在相同温度下，标准蒸发温度低的制冷剂的压力较标准蒸发温度高的制冷剂的压力较高。
制冷剂的饱和蒸气压力曲线
临界温度(critical temperature )
是物质在临界点状态时的温度，它是制冷剂不可能加压
液化的最低温度，在此温度以上，即使再怎样提高制冷剂气
体的压力，也无法使它由气态变成液态。
临界温度Tc
通常把在临界温度以上的气态物质叫做气体，把在临界温度以下的气态物质叫做汽。
粘性，比热容和导热性
制冷剂的粘性、导热性和比热容等热物理性质是影响到制冷机的辅机(特别是热交换器)设计的重要物性参数。
T s / T c≈0.6
低温制冷剂→临界温度↓高温制冷剂→临界温度↑
环境影响指数
臭氧层
✓位于地球表面上空10-50Km的区域内，为平流层占80％（和位于10Km以下，为对流层，占15％）。
✓前者吸收大部分太阳辐射紫外线，可避免其危害地表生物。
✓制冷剂扩散到平流层中，在紫外线照射下，分解出氯原子，其促成臭氧（O
3）分解成氧原子
（O
2
），造成臭氧层衰减。
温室效应
✓地球周围的CO
2和水蒸气可使太阳短波辐射穿过加热地球；拦截地球发射的长波热辐射，会使地
表气温达到平衡温度（入射能量与反射能量处于平衡时）。
✓大气的这种保温作用称之为～。
CO 2
✓称为温室气体，还包括，甲烷，N0
2等，温室气体过度排放后，增强地球温室效应，导致全球
变暖。
环境影响指数臭氧衰减指数ODP ✓物质气体逸散到大气中对臭氧破坏的潜在影响程度。
（以R11的臭氧平衡影响做基准（为1），其他则相比于R11）。
温室影响指数GWP
总当量温室影响指数TEWI
✓对大气变暖的直接潜在影响程度；以CO 2的温室影响做基准（为1）。
✓使用制冷剂直接影响和应用装置因消耗能量的间接影响。
安全性: 毒性和可燃性
制冷剂毒性的评价指数是TLV；可燃性的评价指标有LFL和HOC。
新的国际标准ISO5149-1993和美国标准ANSI/ASHRAE34-1992 综合毒性和可燃性，规定了制冷剂的安全等级。
毒性指数TLV
S （Threshold Limit Values）用造成中毒的制冷剂气体在空气中体积含量的极限值表示（体积百分数%）。
可燃性低限LFL（Lower Flammaility Limit）用引起燃烧的空气中制冷剂含量的低限值（kg/m3）表示。
燃烧热HOC(Heat of Comustion)指单位制冷剂燃烧的发热量（kJ/kg）。
电绝缘性在全封闭和半封闭式压缩机中，制冷剂和润滑油与电动机的绕线直接接触，通常制冷剂和润滑油的电绝缘性能都能满足要求。
热稳定性及与材料的相容性在普通制冷温度范围，制冷剂是稳定的。
制冷剂的最高温度不得超过其允许的限制值。
与润滑油的互溶性
蒸气压缩式制冷机中，制冷剂总要与压缩机的润滑油相接触，制冷剂与油的互溶性是要考虑的一个重要问题，对系统中机器设备的工作特性和系统的流程设计都有影响。
制冷剂与油的溶解性有两种可能：完全溶解和有限溶解
氟里昂和烃类物质都很难溶于水；
溶水性
氨易溶于水。
渗透性强的制冷剂容易泄漏。
渗透性。