制冷原理与技术
制冷工作原理
制冷工作原理
制冷是指将热量从低温区域转移到高温区域的过程，以达到降低低温区域温度
的目的。
制冷技术在现代社会中得到了广泛的应用，从家用冰箱到工业冷冻设备，制冷技术无处不在。
那么，制冷是如何实现的呢？下面我们就来了解一下制冷的工作原理。
首先，制冷的基本原理是利用物质的相变过程来吸收热量。
常见的制冷剂包括氨、氟利昂、丙烷等，它们在不同的温度下能够从液态转变为气态，或者从气态转变为液态。
在制冷装置中，制冷剂通过压缩、膨胀、蒸发和冷凝等过程，完成从液态到气态、再从气态到液态的循环，从而实现吸收和释放热量的目的。
其次，制冷装置通常由压缩机、蒸发器、冷凝器和节流阀等部件组成。
首先，
制冷剂从蒸发器中吸收低温区域的热量，使其蒸发成为低温蒸汽。
然后，这些低温蒸汽通过压缩机被压缩成高温高压的气体，同时释放出热量。
接着，高温高压的气体通过冷凝器散发热量，冷却成为高压液体。
最后，高压液体通过节流阀减压，再次成为低温低压的制冷剂，回到蒸发器中完成循环。
此外，制冷装置的工作原理还与热力学的基本规律密切相关。
根据热力学第一
定律，能量守恒，热量可以从一个系统传递到另一个系统，但不能自发地从低温传递到高温。
因此，为了将热量从低温区域转移到高温区域，需要借助外部能量，如电能或机械能，来推动制冷剂的循环流动。
总的来说，制冷的工作原理是通过制冷剂的相变过程来吸收和释放热量，利用
制冷装置完成制冷循环，并借助外部能量来推动循环过程。
制冷技术的发展不仅改善了人们的生活质量，也在工业生产中发挥着重要作用。
随着科学技术的不断进步，相信制冷技术将会有更广阔的应用前景。
简单的制冷原理
简单的制冷原理制冷原理是指通过一系列的物理、化学和热力学过程，使物体的温度降低的方法和原理。
制冷技术广泛应用于空调、冷藏、冷冻等领域，为人们提供了舒适的居住和工作环境，同时保鲜食品，延长其保质期。
下面将详细介绍一些常见的制冷原理。
1. 压缩制冷原理压缩制冷原理是制冷技术中最常用的一种方法。
该原理利用制冷剂在压缩机中的压缩和膨胀过程，实现制冷效果。
具体步骤如下：①压缩机：通过压缩机对制冷剂进行压缩，使其温度和压力升高；②冷凝器：将高温高压的制冷剂传导给冷凝器，冷凝器是一个散热器，通过传热方式将制冷剂的热量释放到周围环境中，并使制冷剂冷凝为液体；③膨胀阀：制冷剂通过膨胀阀进入蒸发器，由于膨胀阀的控制，制冷剂的压力和温度降低；④蒸发器：制冷剂在蒸发器中吸热蒸发，吸收周围物体的热量，将其温度降低，最后变成低温低压的气体；⑤压缩机的循环：制冷剂经过蒸发器再次进入压缩机，循环执行上述过程。
2. 吸收制冷原理吸收制冷原理是一种使用制冷剂溶液的方法来实现制冷效果的技术。
它主要由吸收剂、制冷剂和热源组成。
具体步骤如下：①吸收器：在吸收器中，制冷剂与吸收剂发生反应，制冷剂被吸收剂吸收形成溶液；②热源：热源给吸收器提供热量，使溶液升温；③散流器：在散流器中，溶液通过降温，吸收剂被制冷剂分离；④脱附器：制冷剂与吸收剂分离，形成高浓度的制冷剂与低浓度的吸收剂；⑤再生器：在再生器中，通过加热使制冷剂再生，吸收剂被释放出来，制冷剂回到吸收器重新循环。
3. 转换制冷原理转换制冷原理是利用物质在相变时吸热或放热的特性实现制冷效果的技术。
主要有以下两种方式：①蒸发制冷：利用制冷剂在蒸发和液化过程中吸热和放热的特性，通过在蒸发过程中吸取外界热量来实现制冷。
根据蒸发时的压力变化和制冷剂的选择，可以实现不同温度范围的制冷效果。
②混合制冷：利用两种或多种制冷剂的混合物其中一种成分发生相变，吸收或放出热量，以达到制冷效果。
通常采用混合制冷的方法可以实现更低的温度，例如超低温的制冷。
制冷技术的原理与应用
制冷技术的原理与应用1. 前言制冷技术是现代社会中不可或缺的一项技术，广泛应用于家庭、商业和工业领域。
它的原理和应用涉及到物理学、热力学和工程学等多个领域。
本文将介绍制冷技术的原理及其在不同领域的应用。
2. 制冷技术的原理制冷技术的原理基于热力学和物理学的原理，主要通过热量传递的方式来实现物体的冷却。
以下是几种常见的制冷技术原理：•蒸发制冷原理：蒸发制冷是利用物质的相变过程中吸热的特性实现制冷的一种方法。
通过在低压环境下使制冷剂蒸发，从而吸收周围物体的热量，实现降温效果。
•压缩机制冷原理：压缩机制冷是利用压缩机将制冷剂压缩成高压高温气体，然后通过冷凝器将其冷却至液态，释放热量，最终使制冷剂再次蒸发，从而实现冷却效果。
•吸收式制冷原理：吸收式制冷是利用制冷剂与吸收剂之间的相互作用来实现制冷的一种方法。
其中，制冷剂在低压条件下蒸发吸收热量，然后与吸收剂通过吸收作用结合，最后通过加热使制冷剂脱离吸收剂，从而达到冷却效果。
3. 制冷技术的应用制冷技术在各个领域都有广泛的应用，下面是一些常见领域中的应用案例：3.1 家庭领域制冷技术在家庭领域中起到了重要作用，例如：•家用冰箱：家用冰箱是制冷技术最常见的应用之一。
通过内部的制冷系统，冰箱能够将食物和饮料保持在低温状态，避免食物变质，延长其保鲜期。
•空调系统：家庭空调系统也是制冷技术的常见应用之一。
空调系统通过制冷循环实现室内的降温，提供舒适的居住环境。
3.2 商业领域制冷技术在商业领域中得到广泛应用，以下是几个例子：•超市冷藏柜：超市中的冷藏柜利用制冷技术来保持食品、饮料等商品的低温状态，延长其保质期。
•冷链物流：在食品和医药等行业中，冷链物流系统利用制冷技术来保持货物的低温状态，确保其在整个运输过程中保持新鲜和有效。
3.3 工业领域制冷技术在工业领域中也有重要应用，以下是一些例子：•石化工业：在石化工业中，制冷技术被用于各个阶段的生产过程中，例如提取和精炼原油、制造和储存化工产品等。
制冷剂技术与原理2.1.2
（2-26）
由图（2-21）可知，与无回热循环1-23-4-5-1相比较，回热循环的单位制冷 量增大了
q0 h4 h4 h1 h1 c p0 t R （2-27）
但单位功也增大了
制 冷 原 理 与 技 术
h1 ) ( h2 h1 ) w0 w' w0 ( h2
（一）简单单级蒸气压缩式制冷 的理论循环计算
制 冷 原 理 与 技 术 单级理论循环是建立在以下一些假设的基 础上的： （1）压缩过程为等熵过程，即在压缩 过程中不存在任何不可逆损失
（2）在冷凝器和蒸发器中，制冷剂 的冷凝温度等于冷却介质的温度，蒸发 温度等于被冷却介质的温度，且冷凝温 度和蒸发温度都是定值
（2-2）
按照式（2-1）和式（2-2），单级压缩蒸气制 冷机循环的各个过程有如下关系：
q0称为单位制冷量，习惯上取为正值， 在T-s图上用面积1-5-b-a-1代表，而在 lg p-h图上则用线段5-1表示。
（1）压缩过程: dw=dh
dq=0,因而 （2-3） d w= 0 （2-4）
w=h2-h1
' 0
(2-18)
由制冷剂的T-s图我们可以得到，在过热 区，过热度越大，其等熵线的斜率越大， 根据式（2-17），得
w0 0
（2-19）
图2-19有效过热的过热度对制冷系数的影响
制 冷 原 理 与 技 术
表2-2过热度对排气温度的影响
过热度 R502 R600a R290 R134a R22 ℃ 0 45.3 37.4 44.4 44.1 55.9 30 73.9 65.7 72.1 72.9 NH3
5．实际制冷系数
制 冷 原 理 与 技 术
制冷与低温技术原理
制冷与低温技术原理制冷和低温技术是为了提供低温环境而开发出的一项技术。
制冷技术主要用于在一定的环境温度下，将热量从一个物体或空间中移除，以降低其温度。
而低温技术则是使温度进一步降低到极低的水平，通常用于实验室研究、医疗设备和工业应用等领域。
制冷技术的原理主要基于热力学和热传导的原理。
按照热力学原理，热量会从高温的物体流向低温的物体，直到两者达到热平衡。
因此，通过制冷技术，我们可以利用一些工具和材料来降低物体的温度，使其与环境温度相比更低。
通常采用的制冷原理之一是蒸发冷却。
这种原理运用液体蒸发时吸收热量的特性。
当液体（通常是制冷剂）处于较低的压力下时，其沸点也会降低，因此液体会蒸发。
在蒸发的过程中，液体吸收周围环境的热量，使得周围环境的温度降低。
这就是为什么在身体上喷洒酒精或水会感觉凉爽，因为当它们蒸发时会吸收皮肤表面的热量。
制冷技术还可以利用压缩循环来实现。
这种原理基于两种物质经历压缩和膨胀阶段时温度的变化。
在压缩阶段，制冷剂被压缩成高温高压气体，然后通过冷凝器散热，变成高温高压液体。
接下来，液体通过膨胀阀控制放松到较低的压力，以降低温度。
在膨胀的过程中，制冷剂从液体变为气体，吸收周围环境的热量，然后进入蒸发器。
在蒸发器中，制冷剂在降低周围温度的同时，释放蒸发时所吸收的热量，重复循环使用。
低温技术则需要更加复杂的工艺来实现极低的温度。
其中最常用的技术是梯级制冷。
梯级制冷依赖于多级的制冷循环，每个循环都有一个深冷剂和一个浅冷剂组成。
深冷剂的制冷剂在较低的温度下工作，将其对应的温度传递给下一个浅冷剂的制冷剂。
这样，随着级数的增加，整个系统可以实现更低的温度。
目前最低的实现的温度约为100mK，也就是0.1K。
为实现这样低的温度，需要采用超导材料和特殊的制冷手段。
另一个常用的低温技术是制冷剂的制冷。
这种方法依赖于制冷剂的相变性质。
当制冷剂压缩时，其温度会升高，然后通过冷凝器和膨胀阀实现制冷剂的降温，然后进入蒸发器。
制冷原理与技术讲解
制冷原理与技术讲解一、制冷原理制冷原理主要包括以下几个方面：1.蒸发冷却原理：制冷剂进入蒸发器时，对外界物体进行蒸发冷却。
通过增大制冷剂的表面积，可以提高蒸发速率，从而提高制冷效果。
2.压缩冷却原理：通过压缩制冷剂，使其在压缩机中变为高温高压气体，然后通过冷凝器散发热量，形成高温高压液体。
最后，通过膨胀阀使高温高压液体变为低温低压的制冷剂，进行制冷作用。
3.磁致冷原理：通过应用外部磁场来改变材料的磁性，使其发生自发磁化与脱磁现象，实现材料吸收与释放热量，从而达到制冷目的。
4.化学制冷原理：通过化学反应释放或吸收热量，使物质温度发生变化。
如吸附式制冷机通过吸附剂与制冷剂的化学反应来实现制冷效果。
二、制冷技术制冷技术主要包括以下几个方面：1.压缩式制冷技术：广泛应用于家用冰箱和空调中，以及商用冷库。
它利用压缩机将制冷剂压缩成高温高压气体，然后通过冷凝器使其冷却并变为液体，再通过膨胀阀降压，使得制冷剂流向蒸发器进行蒸发冷却。
2.吸收式制冷技术：主要应用于大型商用冷库和工业制冷设备。
它利用氨水溶液吸收制冷剂蒸汽释放的热量，使制冷剂再次变成液体形式。
吸收式制冷技术具有高效、无污染等特点。
3.蒸气喷射制冷技术：通过蒸汽与喷射剂的混合作用，利用蒸汽的压力与速度能量，将高温低压蒸汽变为低温低压或低温高压的蒸汽，实现制冷效果。
4.磁致冷技术：利用材料在磁场中的磁致热效应，通过改变磁场和材料之间的关系，实现材料的热吸收和热释放，从而实现制冷目的。
5.热泵技术：热泵技术不仅可以进行制冷，还可以进行加热。
它通过循环工质的相变过程，将热能从低温环境中吸收，然后释放到高温环境中。
热泵除了用于制冷空调外，还广泛应用于集中供暖和热水供应领域。
制冷与低温技术原理
制冷与低温技术原理
制冷技术的原理是通过将热量从一个物体或空间转移到另一个物体或空间，从而降低物体或空间的温度。
主要有以下几种原理：
1. 蒸发冷却：利用液体蒸发过程中吸收热量的特性来降低温度。
例如，制冷机中的制冷剂在蒸发器中蒸发时吸收空气中的热量，使得空气变得冷。
2. 压缩膨胀循环：通过压缩和膨胀的过程来实现制冷。
制冷机中的制冷剂被压缩成高温高压气体，然后通过膨胀阀发生膨胀，降低温度。
3. 热电效应：在一些材料中，当电流通过时会发生热量的吸收或释放。
通过控制电流的大小和方向，可以实现温度的调节。
低温技术是在制冷技术的基础上进一步降低温度的技术。
常见的低温技术包括：
1. 冷冻机：使用制冷剂循环制冷的机器，能够将物体或空间的温度降低到较低的程度。
2. 液氮冷却：利用液氮的低沸点来实现低温。
液氮的沸点为-196°C，可以通过倒入液氮来使物体或空间迅速冷却。
3. 超导技术：超导材料在极低温度下具有无电阻的特性。
通过将材料冷却到超导温度，可以实现超导电流的高效传输。
这些制冷和低温技术被广泛应用于各个领域，如制冷设备、食品储存、科学实验、医疗保健等。
《制冷原理与技术》多媒体设计合集
(4)其他用途车空调
制 冷 原 理 与 技 术
3．冷（热）水机组 (1)往复活塞式机组
制 冷 原 理 与 技 术
(2)螺杆式机组
制 冷 原 理 与 技 术
(3)离心式机组
制 冷 原 理 与 技 术
4．冷冻除湿机
制 冷 原 理 与 技 术
（三）真空冷冻干燥装置
由真空冷冻干燥箱、水汽凝结器、真空系统、 制冷系统、加热系统几部分组成。
5．运输式冷藏装置 (1)冷藏集装箱
制 冷 原 理 与 技 术
(2)冷藏汽车
制 冷 原 理 与 技 术
(3)铁路保温车
制 冷 原 理 与 技 术
（二）空调用制冷装置
1．房间空调器
制
冷
按结构型式分为整体式与分体式。
原
整体式包括窗式、穿墙式、移动式等，
理
分体式按室内机分类为吊顶式、挂壁式、
与
落地式、天井式、嵌入式等。
制 冷 原 理 与 技 术
制 冷 原 理 与 技 术
(3)管状制冰机
制 冷 原 理 与 技 术
(4)片冰机
制 冷 原 理 与 技 术
2．干冰的制造
制 冷 原 理 与 技 术
制 冷 原 理 与 技 术
（五）试验用制冷装置
用来创造出一种模拟的实验条件供各种科学 研究或产品、材料性能研究的试验使用。
制 冷 原 理 与 技 术
制 冷 原 理 与 技 术
制 冷 原 理 与 技 术
制 冷 原 理 与 技 术
单毛细管的直冷式冷藏冷冻箱只有一路制冷剂 流过冷藏室蒸发器和冷冻室蒸发器。
制
双毛细管系统中有两根毛细管，冷凝器后接一 个两位三通电磁阀，再接两根毛细管。
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缸时推动活塞移动距离 l，作功pA l=pV=mpv。m表示
进入气缸的工质质量，这一份功叫做推动功。
1kg工质的推动功等于p.v. 如图中矩形面积所示。 6
制
冷
原
理
与
技
图1-1b所示考察开口系统和外界之间功的交换。 取一开口系统，1kg工质从截面1-1流入该热力系，
术 工质带入系统的推动功p1v1，作膨胀功由状态1到2，再
与
➢传热
技
借传热来传递能量无需物体的宏观移动。
术
推动功
➢因工质在开口系统中流动而传递的功。 对开口系统进行功的计算时需要考虑这种功。
推动功只有在工质移.动. 位置时才起作用。 5
制
冷
原
理
与
技
图1-1a所示为工质经管道进入气缸的过程。
术
工质状态参数p、v、T，用p-v图中点C表示。 工质作用于面积A的活塞上的力为pA，工质流入气
技 交换，动能差和位能差 热量交换可忽略不计 术 也可忽略不计
1kg的工质吸热量
质做功wc,使工质升压，工质对
制 外放热q 冷 每kg工质需作功
原
w c(h2h1)(q) (1-24)
理
图1-4 膨胀机能量平衡
与 技
膨胀过程均采用绝热过程
术
稳定流动能量平衡方程
wi h1h2
..
(1-25)
14
图1-5 换热器能量平衡
图1-6 喷管能量转换
制
冷
原
理 工质流经换热器时和外 工质流经喷管和扩压 与 界有热量交换而无功的 管时不对设备作功 ，
1
(1-14)
与
完成一循环后，工质恢复原来状态 dU0
技
QW
(1-15)
术
➢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 Qnet W net
..
q net wnet (1-16)11
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
制
冷
原
理
与
技 术
图示开口系统，dτ时间内，质量m1(体积d为 V 1)的微 元工质流入截面1-1，质量m2(体积d为 V 2)的微元工质流出
术
宏观动能
Ek
1 2
mc2f
重力位能 Ep mgz
工质的总能
E U..12mc2f mgz
(1-3)
4
比总能
eu12c2f gz
(1-4)
力学参数cf和z只取决于工质在参考系中的速度和高度
制
2.能量的传递和转化
冷
能量从一个物体传递到另一个物体有两种方式
原
➢作功
理
借作功来传递能量总和物体宏观位移有关。
技 热力学第一定律的解析式 术
QW UU 2U 1 QUW
(1-11)
..
9
➢加给工质的热量一部分用于增加工质的热 力学能储存于工质内部，余下一部分以作功 的方式传递至外界。
制
对微元过程，第一定律解析式的微分形式
冷
QdUW
(1-12a)
原
理
对于1 kg工质， quw (1-12b)
与
技
qduw (1-12c)
第一章 制冷与低温的热力学基础
第一节 制冷与低温原理的热工基础
第二节 制冷与低温工质
第三节 制冷技术与学科交叉
..
1
第一节 制冷与低温原理的热工基础
1.1.1 制冷与低温原理的热力学基础
制
冷
1.热力学第一定律
原
理 ➢ 自然界中的一切物质都具有能量，能量不
与 可能被创造，也不可能被消灭；但能量可以从
2
h1a2h1b21d hh2h1 ..
(1-9)
8
4．热力学第一定律的基本能量方程式
进入系统的能量-离开系统的能量=系统中储存能量的增加 (1-10)
制
冷 4.1 闭口系统的能量平衡
原 工质从外界吸热Q后从状态1变化到2，对外作功 理 W。若工质宏观动能和位能的变化忽略不计，则 与 工质储存能的增加即为热力学能的增加ΔU
从截面2-2流出，带出系统的推动功为p2v2。
(p)v p2v2p 1v1 是系统为维持工质流动所需的功，
称为流动功
..
7
3．焓
焓
➢用符号H表示，单位是焦耳 （J）
制
➢H= U+pV
(1-5)பைடு நூலகம்
冷
比焓
原
➢用符号h表示，单位是焦耳/千克 （J／kg）
理
➢hupv
(1-6)
与 技
焓是一个状态参数。
术
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)
Q d C E V ( h 2 1 2 c 2 f2 g 2 )m z 2 ( h 1 1 2 c 2 f1 g 1 )m z 1 (1W -i 19)
制
稳定流动
ddC EV0,
d m in
m out d
冷 原
系统只有单股流体进出，qm 1d m 1qm2d m 2qm
理
2-2，系统从外界得到热量Q ，对机器设备作功 W i 。
过程完成后系统内工质质量增加dm, 系统总能增加dECV
由系统能量平衡的基本表达式有
d 1 p E 1 d 1 V Q ( d 2 E p .. 2 d 2 V W i) d CE V (1-17) 12
由E=me,V=mv,h=u+pv,得
技
一种形态转变为另一种形态，且在能量的转化 过程中能量的总量保持不变。
术
➢ 能量守恒与转换定律是自然界基本规律之一。
..
2
热力学能和总能
热力学能
制
➢用符号U表示，单位是焦耳 （J）
冷
比热力学能
原
➢1kg物质的热力学能称比热力学能
理
➢用符号u表示，单位是焦耳/千克 （J／kg）
与
技
热力状态的单值函数。
术
➢式(1-12) 对闭口系普遍适用，适用于可逆
过程也适用于不可逆过程，对工质性质也无
限制。
..
10
热量Q
系统吸热Q+
功W
代数值 系统对外作功W+
热力学能变量ΔU
系统热力学能增大ΔU+
制
可逆过程 W pdV
冷 原 理
QdU pd,Q V U2pdV 1
(1-13)
qd
2
upd,qvu pd
v
qh1 2c2 f gzwi
(1-21)
与
技 术
微量形式
qdh 1 2d2 fcgdzwi
(1-22)
当流入质量为m的流体时，稳定流动能量方程
QH1 2m c2 f m gzW i .. QdH1 2m dc2 f m gdzW i13
5.能量方程式的应用
图1-3 压缩机能量平衡
工质流经压缩机时，机器对工
术
热力学能 状态参数，与路径无关。
两个独立状态参数的函数 。
..
3
总能
内部储存能 外部储存能
热力学能 动能 位能
制
工质的总储存能
冷 ➢ 内部储存能和外部储存能的和，即热力学能与宏观
原
运动动能及位能的总和 。
理 与
➢ E－总能， Ek －动能 Ep －位能 E=U+Ek+Ep
(1-2)
技
若工质质量m，速度cf，重力场中高度z