2液体相变制冷_制冷与低温技术原理
相变材料制冷
相变材料制冷一、引言相变材料是一种非常有趣的材料，它可以在温度或压力变化时发生相变，从而释放或吸收大量的热量。
这种特性使得相变材料广泛应用于许多领域，包括制冷技术。
二、相变材料制冷的原理相变材料制冷的原理是利用相变过程中释放或吸收的潜热来实现制冷。
当相变材料从固态转化为液态时，它会吸收周围环境中的热量；当相变材料从液态转化为固态时，它会释放出之前吸收的热量。
因此，在一个封闭的系统中，通过改变相变材料的状态可以实现对系统温度的控制。
三、常见的相变材料1. 蓄冰剂：蓄冰剂是一种最常见的相变材料，在夏季空调系统中广泛应用。
蓄冰剂在低温下将水结成固体，并在高温下将其融化成液体。
这个过程中释放出来的潜热可用于降低空气温度。
2. 相变蜡：相变蜡是一种用于制冷的新型相变材料。
它可以在较低的温度下进行相变，并且释放出更多的潜热。
这种材料可以应用于小型制冷系统中，如冰箱、饮水机等。
3. 相变盐：相变盐是一种将钠硝酸和钾硝酸混合而成的材料，它可以在较高的温度下进行相变，并且释放出更多的潜热。
这种材料可以应用于大型制冷系统中，如空调、冷库等。
四、相变材料制冷的优点1. 节能：相变材料制冷不需要电力或化学能源，只需要改变材料状态即可实现制冷，因此具有非常高的节能效果。
2. 环保：相比传统制冷技术，相变材料制冷不会产生任何污染物，对环境非常友好。
3. 安全：相变材料本身是非常稳定和安全的，不会对人体或环境造成任何危害。
五、相变材料制冷的应用前景随着人们对节能和环保意识的提高，越来越多的人开始关注相变材料制冷技术。
相变材料制冷技术可以应用于许多领域，如建筑、交通、医疗等。
例如，在夏季高温天气中，可以利用相变材料制冷技术来降低室内温度，减少空调能耗；在交通领域，可以利用相变材料制冷技术来提高电动汽车的续航里程等。
六、结论相变材料制冷是一种非常有前途的新型制冷技术。
它具有节能、环保、安全等优点，并且可以应用于许多领域。
随着科学技术的不断发展和人们对节能环保意识的提高，相变材料制冷技术将会得到更广泛的应用和发展。
2 低温的获得方法
二、光学粘胶
1985年，华裔科学家朱棣文和他的同事在美国新泽西 州荷尔德尔（Holmdel）的贝尔实验室进一步用两两相 对互相垂直的六束激光使原子减速。他们让真空中的一 束钠原子先是被迎面而来的激光束阻碍下来，之后把钠 原子引进六束激光的交汇处。这六束激光都比静止钠原 子吸收的特征波长长一些。而其效果就是不管钠原子向 何方运动，都会遇上具有恰当能量的光子，并被推回到 六束激光交汇的区域。从而在这个小区域里，聚集了大 量的冷却下来的原子，组成了肉眼看去像是豌豆大小的 发光的气团。由六束激光组成的阻尼机制就像某种粘稠 的液体，原子陷入其中会不断降低速度。大家给这种机 制起了一个绰号，叫“光学粘胶”。但由于重力的作用， 这一现象并为维持多久，因为其并未使原子陷俘。
高温区磁制冷尚处于研究阶段。虽然1976年Brown就 成功进行了室温磁制冷实验。但温度20K以上，特别是 近室温附近，磁性离子系统热运动大大加强，顺磁盐中 磁有序态难以形成，它在受外磁场作用前后造成的磁系 统熵变大大减小，磁热效应也大大减弱。所以，进入高 温区制冷，低温磁制冷所采用的材料和循环都不适用。
激光制冷原理
一、光的多普勒效应 波在波源移向观察者 时频率变高,而在波源 远离观察者时频率变 低 把激光束调谐到略低 于原子的谐振跃迁频 率，利用多普勒原理 就可使中性原子冷却。
二、量子力学提出，原子只能吸收特定的 光子，到达激发态，从而动量改变
朱棣文
1997年12月10日他 获得了诺贝尔物理 学奖，是第五位获 得诺贝尔奖的华人。 他研究出用激光把 原子冷却至超低温， 发展出激光冷却和 俘获原子的技术。
相变制冷-固体升华
原理：以固体制冷剂向高真空空间升华来获得冷量。 其工作温度取决于制冷剂种类、系统压力和热负荷。 如果改变蒸汽流量，从而改变系统背压，就可以保持 一个特定的温度。
二氧化碳制冷原理
二氧化碳制冷原理二氧化碳制冷技术是一种广泛应用于工业和商业领域的制冷方式。
它利用二氧化碳气体的特性来实现制冷效果，具有环保、高效、安全的优点。
本文将介绍二氧化碳制冷的原理和应用。
首先，我们来了解一下二氧化碳的物理性质。
二氧化碳是一种无色、无味、无毒的气体，在常温常压下是一种稳定的气体。
当二氧化碳被压缩至高压状态时，会发生相变，从气态变为液态。
这种相变过程伴随着吸热效应，因此可以用来实现制冷效果。
其次，我们来探讨二氧化碳制冷的工作原理。
在二氧化碳制冷系统中，二氧化碳气体首先被压缩至高压状态，然后通过冷凝器散热，使其冷却成液态。
接着，液态二氧化碳通过膨胀阀降压，变成低温低压的气态二氧化碳。
这时，气态二氧化碳通过蒸发器吸收外界热量，使其温度降低，从而实现制冷效果。
最后，二氧化碳气体再次被压缩，循环往复，实现持续的制冷效果。
此外，二氧化碳制冷技术还具有一些特殊的优点。
首先，二氧化碳是一种天然存在的气体，不会对环境造成污染，具有较好的环保性。
其次，二氧化碳制冷系统可以实现高效制冷，具有较高的能效比。
此外，二氧化碳气体本身具有较高的安全性，不易燃烧，不易爆炸，适用于各种工业和商业场合。
在实际应用中，二氧化碳制冷技术被广泛应用于超市冷藏柜、冷冻库、制冷车辆等场合。
与传统的氟利昂制冷系统相比，二氧化碳制冷技术具有更低的环境影响和更高的能效比，受到越来越多的关注和应用。
总之，二氧化碳制冷技术以其环保、高效、安全的特点，成为了现代工业和商业制冷领域的重要技术之一。
通过对二氧化碳物理性质和制冷原理的深入了解，可以更好地应用和推广这一技术，为保护环境、提高能效做出贡献。
03-液化天然气技术(LNG)-第三章 制冷原理和方法
温度为T0、压力为p0的原料气， 经冷凝换热器换热后，温度降为T2、 压力降为p2，部分冷凝分离出来的 凝液在分离器中分离出来，并节流 减压后排出，未冷凝的气体经膨胀 机绝热膨胀到压力p3、温度T3。低 温低压干气流经冷凝换热器吸收热 量，将自身升温到T4后输出。
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第三节 蒸气压缩制冷
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二、节流循环
气体节流降温组成的制冷循环，称为节流循环。下图为 一种简单的一次节流循环的T-S图（温熵图）。
所吸收的热量（即制冷量）为：
一次节流循环的T-S图
qoh =cP T1 T4 HT
天然气往往具有一定压力，在液化过程中，只 要善于利用气体的压力，就可以组成各种节流制 冷循环，为工艺装置补充冷量。
1.微分节流效应:
定义：
αH
T P
（3-2）
αH—微分节流效应系数（或焦—汤系数），经变换，可改写为：
H
1 Cp
T
V T
P
V
（3-3）
式中：Cp—气体的定压比热。
对于理想气体，由于PV=RT，则
V R V T p P T
由公式（3-3）得αH =0，即
理想气体节流温度不变。
液化天然气技术
第三章 制冷原理和方法
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制取冷量的方法: 气体膨胀制冷和相变制冷两大类。
（1）气体膨胀制冷:
高压力气体 节流阀或膨胀机绝热膨胀
气体降压
（2）相变制冷:
获得冷量
降温
利用某些物质（即制冷剂）在相变时的吸热效应来产生冷量。 蒸汽压缩式、蒸汽喷射式和吸收式。
天然气液化常采用----节流膨胀制冷、膨胀机绝热膨胀制
CO2制冷
1. CO2跨临界汽车空调与传统蒸气压缩式制冷的区别：高压侧气体无凝结换热； 系统压力高，接近10.0MPa；压比小。
2. 低压储液器：节流装置控制信号为排气压力，蒸发器出口会带液。 3. 回热器优点：可降低CO2节流前的温度，相当于降低气体冷却器出口温度T3，
提高制冷量与COP。缺点：提高吸气过热度和排气温度，吸气密度下降，单 位容积制冷量减小。总体评价：CO2回热有利。
排气压力越低。 5. T3越高，则COP越小，且提高排气压力使COP增大幅度越小。
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3.8 CO2制冷
3.8.1 近临界和跨临界循环
1. 冷却器出口温度T3和对应的最佳排气压力，二者共同作用使COP达到最大值；
2. 梅辛特确定最佳排气压力图解法：过点3作等温线的切线，过点2作等熵线的切
线，两切线的交点O，交点O对应的比焓值等于1点的比焓值时，COP达到最大
值。
3. 工程上，采用气体冷却器出口温度T3和最佳排气压力的拟合关系式，作为控制
14依:10据。
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3.8 CO2制冷
3.8.1 近临界和跨临界循环
1. 当气体冷却器出口温度T3降低2℃，会使最大COP值提高 达11%，对应的最佳排气压力降低达0.5MPa 。
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3.8 CO2制冷
3.8.2 CO2跨临界循环的应用装置
力。 5. 压比很小，排气温度不会太高。 6. 因高压侧为单相气体，对充灌量也比较敏感。
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制冷与低温技术原理
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3.8 CO2制冷
3.8.1 近临界和跨临界循环
1. 环境性能优良。CO2是天然工质， ODP=0， GWP=1。 2. CO2临界点温度31℃。
二氧化碳载冷系统循环原理
二氧化碳载冷系统循环原理二氧化碳（CO2）载冷系统是一种先进的制冷技术，它利用二氧化碳作为制冷剂来实现制冷效果。
该系统的循环原理是通过不同温度下的相变过程来实现热量的传递与转换。
二氧化碳在常温常压下是一种无色无味的气体，但在高压下可以变成液态或固态。
这种特性使得二氧化碳成为一种理想的制冷剂，因为它可以在不同温度下进行相变，从而实现热量的吸收和释放。
二氧化碳载冷系统的循环过程由压缩、冷凝、膨胀和蒸发四个主要步骤组成。
首先，二氧化碳气体被压缩到高压状态，通过压缩机将气体压缩为液体。
然后，高温高压的二氧化碳液体进入冷凝器，在冷却水或空气的作用下，释放热量并转化为高压液体。
这一过程中，二氧化碳的温度逐渐下降。
接下来，高压液体经过节流阀或膨胀阀进入膨胀器，压力迅速下降，同时液体二氧化碳发生了相变，部分液体变成气体。
由于相变的需要吸收热量，所以膨胀器的出口温度会比进口温度低。
膨胀器出口的低温二氧化碳气体进入蒸发器，在与周围环境接触的过程中吸收热量，使得蒸发器内的温度下降。
经过蒸发器的低温二氧化碳气体被压缩机重新吸入，重新开始循环。
整个循环过程中，二氧化碳的相变和温度变化使得热量在不同的部件之间传递和转换，从而实现了制冷效果。
二氧化碳载冷系统具有许多优点。
首先，二氧化碳是一种环保的制冷剂，不会对大气层造成破坏，不会对人体健康产生危害。
其次，二氧化碳的热物性良好，热传导性能高，使得系统的制冷效果更加高效。
此外，二氧化碳的工作压力相对较高，可以减小系统的体积和管道的直径，降低制冷设备的成本和安装难度。
然而，二氧化碳载冷系统也存在一些挑战和限制。
首先，由于二氧化碳的临界温度和临界压力较低，所以系统的制冷效果在高温和高压条件下会受到限制。
其次，二氧化碳的传热性能相对较差，需要选择合适的换热器和增加换热面积来提高传热效果。
此外，二氧化碳的气相和液相密度差异较大，需要设计合理的管路和控制方式，以确保系统的稳定运行。
二氧化碳载冷系统的循环原理是通过二氧化碳在不同温度下的相变过程实现热量的传递和转换。
制冷系统原理、运行、维修
制冷系统原理、运行、维修制冷系统是一种能够从低温环境中吸收热量并将其传递到高温环境中的系统。
它的基本原理是利用热力学循环和传热原理，通过压缩、膨胀和相变等过程，将低温物质的热量转移到高温物质中。
制冷系统广泛应用于家用冰箱、空调、冷库等设备中，为人们提供舒适的生活和工作环境。
下面将从制冷系统的原理、运行和维修三个方面进行详细介绍。
一、制冷系统的原理制冷系统的基本原理是通过压缩、膨胀和相变等过程实现热量的传递。
首先，制冷系统中的制冷剂通过压缩机被压缩为高压气体，然后进入冷凝器，在冷凝器中与外部空气进行热交换，将热量释放给外部环境，同时制冷剂冷却并变成高压液体。
接下来，高压液体通过节流阀膨胀为低压液体，然后进入蒸发器，在蒸发器中与外部空气进行热交换，吸收外部热量，同时制冷剂蒸发并变成低温低压蒸汽。
最后，低温低压蒸汽再次进入压缩机进行循环，完成一次制冷循环过程。
二、制冷系统的运行制冷系统的运行包括启动、运行和停止三个阶段。
启动阶段，首先将制冷系统中的制冷剂充注到合适的压力和质量，并确保各个部件和管道的连接正常。
然后，通过启动电机驱动压缩机开始工作，制冷系统进入运行阶段。
在运行阶段，制冷系统根据需要调节压缩机的工作状态，通过控制系统监测制冷剂的温度和压力，并及时调整压缩机的转速和工作时间，以保持制冷系统的稳定运行。
停止阶段，当制冷需求满足或需要停止制冷系统时，关闭电机和其他辅助设备，制冷系统进入停止状态。
三、制冷系统的维修制冷系统的维修主要包括故障检查、故障排除和设备维护三个方面。
故障检查是通过观察和检测制冷系统的工作状态，判断是否存在故障，并确定故障的原因和范围。
故障排除是根据故障检查结果进行修复，包括更换损坏的部件、修复漏气点、清洗蒸发器和冷凝器等。
设备维护是定期对制冷系统进行保养和检修，包括清洗和更换过滤器、检查和调整压力和温度控制装置、检查制冷剂的质量和压力等。
通过维修和维护，可以保持制冷系统的正常运行和高效性能。
co2 制冷技术
co2 制冷技术CO2制冷技术是一种利用二氧化碳（CO2）作为制冷剂的技术，它在制冷领域具有广泛的应用前景。
本文将从CO2制冷技术的原理、优势和应用等方面进行介绍。
一、CO2制冷技术的原理CO2制冷技术是基于CO2的热力学性质，利用CO2在不同温度和压力下的相变特性来实现制冷的过程。
一般情况下，CO2制冷系统主要由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器等组成。
具体的工作原理如下：CO2制冷系统通过压缩机将低温低压的CO2气体压缩成高温高压的气体。
然后，这个高温高压的气体流经冷凝器，通过与外界的热交换，使CO2气体冷却并转化为高温高压的液体。
接着，液体CO2通过膨胀阀进入蒸发器，蒸发器内部的热量会使液体CO2蒸发成为低温低压的气体。
最后，这个低温低压的气体再次进入压缩机，循环往复地实现制冷的过程。
二、CO2制冷技术的优势CO2制冷技术相比传统的制冷技术具有以下几个优势：1.环保性：CO2是一种天然的制冷剂，不会对臭氧层造成破坏，也不会产生温室气体的排放，对环境友好。
2.高效性：CO2制冷系统的制冷效果优于传统的制冷系统。
CO2的传热性能好，传热系数大，能够提供更高的制冷效果。
3.节能性：CO2制冷系统的能耗较低，能够有效减少能源消耗。
此外，CO2的热力学性质使其具有更高的换热效率，能够进一步提高制冷系统的能效。
4.安全性：CO2是一种无毒、无味、无色的制冷剂，不会对人体和环境造成危害。
与传统制冷剂相比，CO2的安全性更高。
三、CO2制冷技术的应用CO2制冷技术在各个领域都有广泛的应用，主要包括以下几个方面：1.商业制冷：CO2制冷技术在超市、商场等大型商业场所的制冷系统中得到了广泛应用。
CO2制冷系统能够提供稳定的制冷效果，同时节约能源，降低运营成本。
2.工业制冷：CO2制冷技术在工业领域的制冷设备中也有着重要的应用。
例如，在化工、制药和食品加工等行业，CO2制冷系统能够提供精确的温度控制，确保产品质量。
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蒸气压缩式制冷
工作过程
示意图 压缩过程：1— 2 冷凝过程：2— 3 节流过程：3— 4 蒸发过程：4— 1
蒸气吸收式制冷
系统组成示意图
1. 发生器
6. 溶液节流阀
2. 冷凝器
7. 溶液热交换器
3. 制冷剂节流阀 8. 溶液泵
4. 蒸发器 5. 吸收器
9. 制冷工质对 （制冷剂和吸收剂）
蒸气吸收式制冷
吸附能力 ∝ 吸附剂温度
通过周期性地冷却与加热吸附剂， 实现交替吸附和解吸 → 制冷作用
吸附工质对 （吸附剂－制冷剂）
沸石－水； 活性碳－甲醇；
硅胶－水； 金属氢化物－氢
吸附式制冷
系统组成示意图
1－太阳集热器/吸附床 2－冷凝器 3－储液器 4－膨胀阀 5－截止阀 6－蒸发器 7－工质对 （活性碳－甲醇）
其作用是将热能转换为机械能，并通过喷射器实现逆向 循环过程中压缩制冷剂的作用。
系统循环工作过程 吸附床中的加热及解吸过程 （白天） 冷凝器中的冷凝过程（白天）
蒸发器中的蒸发过程（夜晚） 吸附床中的吸附过程（夜晚）
思考题
在蒸气压缩式制冷系统中压缩机的作用是什么? 与膨胀阀配合维持蒸发器内处于低压，并将来自蒸发器的 制冷剂蒸气提升至高压压力； 驱动制冷剂在系统中循环。
蒸气喷射式制冷循环中包含有正向循环过程和逆向循环过程 正向循环的作用是什么?
系统循环工作过程
稀溶液的加压和预热过程：1—2—3 发生器中的蒸气发生过程：3—4、5 浓溶液的冷却与节流过程：5—6—7 吸收器中的吸收过程：7、10—1 制冷剂冷凝过程：4—8 制冷剂节流过程：8—9 制冷剂蒸发过程：9—10
蒸气射式制冷
系统组成示意图
1. 喷射器 2. 冷凝器 3. 膨胀阀 4. 蒸发器 5. 泵 6. 发生器
原理示意图
制冷剂饱和压力与饱和温度 的对应关系
实现连续制冷—循环过程: 低压低温下蒸发过程 增压过程 高压高温下凝结过程 降压过程
循环方式
液体蒸发制冷实际循环方式
液体蒸发制冷实际循环方式: ● 蒸气压缩式 ● 蒸气吸收式 ● 蒸气喷射式 ● 吸附式
蒸气压缩式制冷
系统组成 示意图
压缩机 冷凝器 膨胀阀 蒸发器 制冷剂
（制冷剂）
喷射器组成： 喷嘴、吸入室、混合室、 扩压器
蒸气喷射式制冷
系统循环工作过程 发生器中的蒸气发生过程：4—1 喷射器中的喷射与吸入过程：1、6—2 制冷剂的冷凝过程：2—3 制冷剂加压过程：3—4 制冷剂节流过程：3—5 制冷剂蒸发过程：5—6
吸附式制冷
固体吸附剂吸附作用
吸附分类： 物理吸附与化学吸附
西安交通大学
制冷与低温 技术原理
液体蒸发制冷 及其循环方式
液体蒸发制冷原理
物质集态 气态、液态、固态
相变
物质集态的改变 如蒸发与凝结
相变潜热：相变过程中吸收或放出热量 相变吸热效应 → 相变制冷
液体相变→液体蒸发制冷
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。