69蓄冷剂_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。
制冷原理与技术第三章低温原理与技术教材教学课件
介绍常用的低温测量技术和仪器。
低温技术应用领域
医学
探索低温技术在医学领域的应用，如冷冻保存 和冷冻手术。
科学研究
了解超导技术在科学研究中的重要性，如磁共 振成像。
太空探索
了解低温技术在太空探索中的应用，如航天器 冷却。
食品
探索低温在食品储存和保鲜中的应用，如速冻 食品。
低温的定义和分类
工业制冷
了解低温技术在工业制冷中的应用，如制冷车 间和冷冻冷藏库。
半导体制造
探索低温技术在半导体制造过程中的重要性。
冷冻燃料
了解低温技术在航天器和火箭燃料中的应用。
冷冻运输
探索低温技术在冷冻食品和生物样品运输中的 应用。
制冷原理与技术第三章低 温原理与技术教材教学课 件
本节课程将全面介绍低温原理与技术，包括低温的应用领域和分类，实验技 术和仪器，制冷剂和制冷循环，以及超导技术的低温材料。
低温原理概述
进一步降低温度
学习如何达到更低的温度以实现各种应用。
温度单位
探索不同温度单位，并理解其之间的转换。
热力学基础
了解低温原理的基本概念和热力学定律。
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常用制冷剂
了解常用的低温制冷剂，如氟利昂和液氨。
2
制冷循环
探索低温制冷循环的工作原理，如蒸发器和好的低温制冷剂，如天然气和二氧化碳。
低温材料和超导技术
低温材料
• 超导材料 • 磁性材料 • 液氦贮存材料
超导技术
• 超导电缆 • 超导磁体 • 超导电子元器件
低温技术在工业领域的应用
摄氏度 零下273.15°C
华氏度 零下459.67°F
了解低温在不同温度单位中的定义，以及低温的分类。
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。
冰蓄冷原理组成
冰蓄冷原理组成冰蓄冷是一种利用冰的相变吸热原理来储存和利用冷能的技术方法。
它通过将电能或其他能源转化为冷能，并将冷能储存在冰中，以备后续使用。
冰蓄冷技术在空调制冷、食品冷藏、低温物流等领域具有广泛应用。
冰蓄冷的原理基于水的相变过程，即水从固体状态转化为液体状态需要吸收一定数量的热量。
当水从液体状态转化为固体状态时，同样会释放相同数量的热量。
这就是所谓的潜热吸热与潜热放热现象。
利用这种相变原理，可以将冷能存储在冰中，并在需要冷却的时间释放出来。
冰蓄冷系统由以下几个主要组成部分构成：1.蓄冷装置：负责存储冷能的设备。
一般采用蓄冷罐或蓄冷水池作为蓄冷容器。
蓄冷罐通常是一个密封的容器，内部装填着蓄冷剂（一般为水和冰块混合物），外部围有绝热层以减少热量的传递。
蓄冷水池则是一个大型的水贮存设施，通过控制水的温度来实现蓄冷效果。
2.制冷机组：负责将电能或其他能源转化为冷能的设备。
制冷机组一般采用压缩机制冷系统，通过压缩制冷剂来提供冷却效果。
制冷机组通常由压缩机、冷凝器、蒸发器和膨胀阀等组件组成。
制冷机组的运行会产生一定的热量，需要通过冷却系统来排热。
3.管道系统：用于将制冷机组产生的冷能输送到蓄冷装置。
管道系统一般由铜管或塑料管构成，具有良好的导热性和耐腐蚀性。
管道系统连接着制冷机组和蓄冷装置，使冷能能够流动传输。
4.控制系统：用于监测和控制整个冰蓄冷系统的运行。
控制系统通常由传感器、控制器和执行器组成，通过实时监测温度、压力等参数，并控制制冷机组和蓄冷装置的运行，以实现最佳的冻融循环。
冰蓄冷技术通过将制冷机组产生的冷能储存起来，并在需要冷却的时候释放出来，不仅能够提高能源利用效率，而且可以实现电能的削峰填谷。
在需求较低的时段，制冷机组可以利用廉价的电能将冷能储存起来；而在需求较高的时段，可以利用储存的冷能来满足需求，从而节约用电成本。
冰蓄冷技术还具有环保的优点。
相比于传统的制冷方式，它大大降低了二氧化碳的排放量，减少了对大气环境的污染。
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。
制冷与低温技术原理
第2章 制冷方法
制冷温度：零摄氏度以上。 • 冰盐冷却： 制冷温度零摄氏度以下： tm = - 0.7 * x qo = 335 + 4.187tm 不同种类的冰盐可得到的最低温度不一样。
第2章 制冷方法
• 干冰冷却： 制冷温度低。 升华潜热随温度改变而 变化，温度越高，潜 热越大。 在零摄氏度时，单位质 量制冷量为冰的1.9倍， 单位容积制冷量为 2.95倍。
3.1 可逆制冷循环
• 劳伦次循环 （2个变温过程和2个 等熵过程组成）
COP qo / w Tom /(Tm Tom )
劳伦次循环的性能系 数与在 Tm , Tom 工况条件 下的卡诺循环相等， 因此为最理想的变温 源（汇）热力学循环。
3.2 单级压缩式制冷的理论循环
• 系统简图 忽略与循环图无关的 部件。 1：压缩机；2.冷凝器； 3.膨胀阀；4. 蒸发器 工作过程；
• 冷凝温度变化的影响 （讨论对
qo, qm ,o , w,W , COP
的影响）
3.4 单级压缩式制冷机的变工况特性
• 蒸发温度的影响 （书上写的2点注意）
3.4 制冷剂
• 分类： （1）是否是纯质：单一或混合制冷剂； （2）化学类别：无机物、氟利昂、碳氢化合物； （3 ）物质来源：人工或天然制冷剂 • 命名：R+数字 （1）无机物：R7（摩尔分子量） 氨：R717；H2O：R718；CO2：R744 （2）氟利昂（最好还是查表） 烷烃化合物(CmHnFxClyBrz)：R(m-1)(n+1)(x)(z) 二氟一氯甲烷（CHF2Cl）：R22； 丙烷（C3H8）：R290
3.1 可逆制冷循环
• 逆卡诺制冷循环
COPc Q0 / W TLS /((TH TL )S ) 1/(TH / TL 1)
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。
传统载冷剂与蓄冷剂
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3. 相变蓄冷：可用共晶冰，其熔点低，需更低蒸发温度，制冷系统效率降低；
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7.2 环保下载冷技术
7.2 环保下载冷技术发展
1. 流态冰：具有流动性的冰，微小冰晶组成，尺寸很小；在流态冰生成器中， 冰形成后易脱落，脱落的冰、水、不冻液组成混合物，可用泵输送，也称浆 状冰；
2. 流态冰优点：单位载冷量大，减小循环量，泵功耗减小；输送管道尺寸小， 隔热投资少；冷却器进出口温差小，传热温差大；
制冷与低温技术原理
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第7章 载冷和蓄冷
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7 载冷和蓄冷
1. 直接蒸发冷却：制冷剂与被冷却对象直接热交换；小型家用制冷器具，如冰 箱和家用空调，多联机使直接蒸发冷却向中型扩展；
2. 载冷剂或蓄冷剂：制冷机将载冷剂或蓄冷剂冷却，再以它们作为冷源，使被 冷却对象得到冷却，又称间接冷却；
3. 采用载冷剂优点：制冷剂系统集中在机房或小范围安装，制冷剂系统的连接 管路和接头较少，便于检漏，制冷剂充注量少；便于解决冷量分配问题；便 于机组运行维护和管理；便于使用和安装。缺点：多一个传热环节，存在温 差，会降低蒸发温度，减小能效比；
4. 蓄冷剂：利用电费峰谷差价；需冷量少时，储存部分冷量；
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7.1 传统载冷剂和蓄冷剂
7.1.2 传统载冷剂和蓄冷剂（共晶冰）
1. 对载冷剂性质的要求：无毒，不可燃，无刺激性气味，化学稳定性好，不易 分解，不氧化；使用温度范围内是液态；密度小，粘度小，传热好，比热容 大。
2. 传统载冷剂：水，适用于0℃以上场合；无机盐溶液，未防止结晶，配置盐水 溶液时，盐质量分数不超过共晶质量分数；有机载冷剂，甲醇、乙醇的水溶 液，乙二醇、丙二醇、丙三醇水溶液，纯有机液体；
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制冷与低温技术原理
蓄冷剂
带蓄冷的间接冷却
蓄冷剂
正常制冷模式：制冷机→载冷剂→被冷却对象
蓄冷模式：制冷机→载冷剂→蓄冷剂
蓄冷剂供冷模式：蓄冷剂→载冷剂→被冷却对象
制冷机（蒸发器）
被冷却对象
载冷剂
蓄冷剂
用电低谷：0.3¥/kW ∙h 用电高峰：0.55¥/kW ∙h
蓄冷剂的定义冷量的贮存介质
显热蓄冷
例如水
利用蓄冷剂的温度变化显热蓄能，贮能密度[kJ/m3]低，蓄冷器占据空间大。
潜热蓄冷
例如冰
利用液-固相变的潜热蓄冷，贮能密度[kJ/m3]高，可以减小蓄冷器尺寸，而且冷能的贮存与释放过程在恒温下进行，故是普通制冷应用中理想的蓄冷方式。
常见潜热蓄冷剂
溶质溶质的质量分数共晶点温度，℃共晶冰的熔化潜热，kJ/kg
氨NH 3
0.33-100175
0.57-873100.81-92290氯化钡BaCl 2
0.22-7.5/蔗糖0.62-14.5/氯化钙CaCl 20.32-55212氯化钠NaCl 0.23-21235硫酸钠
0.04
-1.2
335
水-冰
共晶冰（盐水、醇类、烯醇类溶液）
某些共晶物质(水溶液)的共晶点和熔化潜热
蓄冰系统运行模式
V2
制冷机组蓄冰示意图
制冷机组
蓄冰罐
乙二醇泵
冷冻泵
板换
用户V4
V1
V3制冷机蓄冰在空调系统不运行的时间段（如：夜间），制冷机自动转换为蓄冰工况：关闭V2、V4阀门，开启V1、V3阀门，使得乙二醇溶液在制冷机和蓄冰罐之间循环。
随着制冰时间的延长，乙二醇温度逐步降低，在管外完成要求冰量的冻结。
蓄冰罐供冷当需要蓄冰罐通过融冰提供冷量，制冷机停止运行，但是作为系统的通路。
通过乙二醇泵将乙二醇溶液送入蓄冰罐，经过降温后的乙二醇溶液进入板换换热。
关闭阀门3，为了控制进入板换的乙二醇温度，将V2、V1阀门设为调节状态。
通过调节V1、V2来调节此处流量分配
制冷机组
蓄
冰罐乙二醇泵
冷冻泵
板换
用户
V4
V2
V1
蓄冰罐供冷示意图
V3
制冷机供冷为维持较高的制冷效率，当制冷机需直接加入制冷时，按空调工况运行。
乙二醇溶液在制冷机和板换之间循环，系统关闭V1和V3、V4，开启V2阀门。
通过板换降温后的冷冻水向用户供冷。
制冷机组供冷示意图
制冷机组
蓄冰罐
乙二醇泵
冷冻泵
板换用户
V4
V2
V1
V3
制冷机、蓄冰罐联合供冷为了满足空调高峰期时的用冷量，乙二醇溶液经过两次降温，即乙二醇溶液先经过制冷机进行一次降温，然后经过蓄冰罐进行二次降温。
所以乙二醇溶液在板换前后的温差达到7℃。
为了控制进入板换的乙二醇溶液温度，调节V2、V1阀门来达到目的。
制冷机组
蓄冰罐乙二醇泵
冷冻泵
板换
用户
V4
V2
V1
通过调节V1、V2来调节此处流量分配
制冷机组联合蓄冰罐供冷示意图
换热表面结冰，冰不流动，结冰一融冰过程在同一处反复进行通过间歇地或连续地剥离出冰片或冰粒并与液体混合，可以流动。
静态制冰
动态制冰
制冰方式
制冰用换热器壁面
水（蓄冷用）
不冻液
融冰过程—界面减少—制冰过程—界面增
大—不冻液冰水（蓄冷用）
制冰过程水（蓄冷用）小罐壁面冷却用、二次侧用不冻液小罐壁面冷却用二次侧用不冻液融冰过程冷却用、二次侧用不冻液小罐壁面界面加热用制冷剂（液体管）水（蓄冷、二次侧用）制冰过程喷水口制冰用换热器（蒸发器）冷却用制冷剂（气体管）
制冰用换热器（蒸发器）换热器（冷疑器）冰喷水口制冰用换热器（蒸发器）冷却用制冷剂（气体管）喷水口剥离制冰过程。