制冷原理和设备
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。
制冷设备的工作原理及组成
制冷设备的工作原理及组成1. 引言嘿，大家好！今天咱们聊聊制冷设备，听起来是不是很高大上？其实，它的工作原理就像咱们的冰箱，简单明了。
让我们一起“冷”静一下，看看这些设备是怎么让我们的饮料变得冰冰凉凉的！2. 制冷的基本原理2.1 热力学的秘密首先，制冷设备的核心是热力学原理，简单来说，就是“热量总是从高温物体转移到低温物体”。
这个道理就像夏天的时候，我们总想找个阴凉地儿待着，谁愿意待在烈日下呢？制冷设备就是借助这种原理，把热量从一个地方“转移”到另一个地方，让你在酷热的夏天里也能享受清凉。
2.2 制冷循环的魔法接下来，咱们要提到制冷循环。
这个过程就像做菜，分为几个步骤：首先，制冷剂（就是那种能吸热的液体）在蒸发器里吸收热量，然后变成气体；接着，这个气体被压缩机压缩，温度升高，最后在冷凝器里放出热量，变成液体，循环往复。
就这样，冰箱里永远保持着那个让人心动的低温。
3. 制冷设备的组成3.1 主要部件制冷设备的组成就像一个团队，各司其职。
首先是压缩机，它是整个制冷设备的心脏，负责把气体压缩并送到冷凝器。
然后是冷凝器，它就像一个散热器，把热量排出去，保持设备的高效运行。
接下来是蒸发器，咱们的制冷剂在这里工作，吸热降温。
最后，别忘了膨胀阀，它帮助控制制冷剂的流动，保持循环的平衡。
3.2 配件的重要性除了主要部件，还有一些小配件也不可忽视，比如过滤器和风扇。
过滤器就像一个守门员，阻止脏东西进入设备，保护设备的健康。
而风扇则负责让空气流动，帮助散热和循环，保证一切顺畅运行。
可以说，这些小配件在大局上也起着至关重要的作用。
4. 小结总之，制冷设备就像我们的好朋友，夏天里提供清凉，冬天里让我们享受温暖。
了解它们的工作原理和组成，就像打开了一个神秘的宝箱，里面藏着无数的知识和乐趣。
希望大家在享受冷饮的同时，能对这些神奇的设备有更深入的了解！冷静对待生活的每一个“热”瞬间，让我们一起享受生活的美好吧！。
制冷原理与设备
3
pk, TK 2’ 2
po, To
4
1
0
理论循环p-h图
h
式中： v1—压缩机入口处状态点1的比体积。
制冷剂的质量流量：
qmqvv1h kg/s 式中： qvh—压缩机的理论输气量，m3/s。
（2）压缩过程和比功
p
理论比功：
与制冷剂的种类和 工作条件有关
节流过程特点 ➢ 节流过程是不可逆过程。。 ➢ 节流时绝热膨胀，对外不作功。。
p
3
pk, TK 2’ 2
po, To
4
1
0
理论循环p-h图
h
➢ 节流前后焓值不变；但节流过程非等焓过程。 h4h3
➢ 整个循环比功与压缩机的理论比功相等。
（5）制冷系数： q0 h1h4
w h2h1
p
3
pk, TK 2’ 2
制冷系数： 制冷循环的重要参数是制冷系数，工程上也称之为制冷装置的工作性能系数，用符号COP表示
。在一定的环境温度下，冷库温度越低，制冷系数就越小。（因此为取得良好的经济效益，没有必 要把冷库的温度定得超乎寻常的低。这也是一切实际制冷循环遵循的原则。）
人工制冷的分类
制冷循环包括压缩式制冷循环、吸收式制冷循环、吸附式制冷循环、蒸气喷射制冷循环及半 导体制冷等。压缩式制冷循环又可分为压缩气体制冷循环和压缩蒸气制冷循环。目前世界上运行 的制冷装置绝大部分是压缩气体制冷循环。以往，制冷循环应用的制冷剂多半为商品名为氟利昂 的氯氟烃物质CFC、含氢氯氟烃HCFC和氨等。但由于日益严重的环境问题，CFC、HCFC正逐渐 被对环境友善的新型制冷剂替代。
临界点K右边的粗实线为饱和蒸气线，线上任何 一点代表一个饱和蒸气状态，干度 x=1。
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。
制冷设备入门知识点总结
制冷设备入门知识点总结一、制冷设备的基本原理1. 制冷循环制冷设备通常采用制冷循环来实现制冷效果。
制冷循环一般由蒸发器、压缩机、冷凝器和节流装置组成。
工作过程分为蒸发、压缩、冷凝和膨胀四个过程。
通过不断循环这个过程，可以将热量从一个地方移动到另一个地方，从而实现制冷。
2. 制冷剂制冷设备中使用的制冷剂是实现制冷循环的关键。
常见的制冷剂包括氨、氟利昂、R134a 等。
制冷剂的选择要考虑其物理性质、化学稳定性、环保性以及安全性等因素。
3. 制冷负荷制冷设备的制冷负荷是指需要被移除的热量量。
制冷负荷的大小取决于环境温度、使用场所的受热面积、使用条件等因素。
制冷设备的制冷量必须大于等于制冷负荷。
二、制冷设备的分类1. 压缩式制冷设备压缩式制冷设备是目前应用最为广泛的制冷设备之一。
其原理是利用压缩机将低温低压的制冷剂吸入，通过压缩使其温度和压力升高，然后通过冷凝器散热，将制冷剂冷凝成液体，再通过节流装置使其膨胀成低温低压的气态制冷剂，进入蒸发器，从而达到制冷的效果。
2. 吸收式制冷设备吸收式制冷设备利用吸收剂对制冷剂进行吸收和释放热量的原理来实现制冷。
其工作过程包括吸附、升温、冷凝和解吸四个过程。
3. 吹风式制冷设备吹风式制冷设备是通过风扇驱动空气流动，利用空气流动带走热量的原理来实现制冷。
其工作原理类似风扇和空调的结合，适用于一些小型的冷藏、冷冻设备。
4. 热电制冷设备热电制冷设备是利用热电材料在电热作用下产生冷热效应的原理来实现制冷。
由于热电材料在加热或制冷时具有很高的效率和快速的响应速度，所以在一些小型制冷设备中得到了广泛应用。
5. 电子制冷设备电子制冷设备是通过半导体材料的P-N结在电场作用下产生Peltier效应来实现制冷的设备。
具有结构简单和无运动部件的特点，因此在一些需要静音和紧凑结构的场合被广泛应用。
三、制冷设备的选型及应用1. 制冷设备的选型根据制冷负荷大小、应用场所要求、环境温度等因素来选择合适的制冷设备。
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。
制冷与空调设备原理及维修
制冷与空调设备原理及维修制冷与空调设备是现代社会中常用的设备，它们在生活和工作中起着至关重要的作用。
制冷设备是通过控制和转移热量来降低温度，而空调设备则是通过调节室内空气的温度、湿度、流速和清洁度，为人们创造一个舒适的室内环境。
制冷设备的原理是基于热力学循环原理，通过压缩、冷凝、膨胀和蒸发等过程来实现对空气或物体的制冷。
主要包括压缩机、蒸发器、冷凝器和节流阀等组成部分。
当制冷剂通过压缩机被推动到高压下，温度升高，然后通过冷凝器降温，在节流阀的作用下，制冷剂流入蒸发器降温蒸发，从而吸收热量，达到制冷效果。
空调设备原理是基于热力学原理和流体力学原理，通过循环流体介质来实现对空气的调节和控制。
主要包括压缩机、蒸发器、冷凝器、风机和空气过滤器等组成部分。
空气经过蒸发器降温后，再通过冷凝器升温，风机则通过循环气流将空气送入室内，从而达到调节和净化室内空气的目的。
在维修制冷和空调设备时，首先要对设备进行全面的检查和保养。
包括清洁、换气和添加制冷剂等工作，确保设备的正常运行。
如果设备出现故障，需要根据实际情况进行修复。
如压缩机故障、制冷剂泄漏、冷凝器堵塞等，需要找到故障原因，进行相应的维修和更换部件。
此外，还需定期进行设备的维护保养，预防设备出现故障。
综上所述，制冷与空调设备在现代社会中扮演着重要角色，它们的原理和维修都是复杂的，需要专业人员来进行操作和维护，以确保设备的正常运行和使用寿命。
制冷与空调设备在现代社会中扮演着至关重要的角色。
它们不仅为人们提供了舒适的居住和工作环境，也在许多行业中发挥着关键作用，如医疗、食品加工、化工、电子制造等。
因此，了解制冷与空调设备的原理和维修对于维护设备正常运行以及提高设备效率具有重要意义。
制冷设备的原理是通过控制和转移热量来降低温度。
这里以制冷设备中常见的制冷剂循环原理说明其工作原理。
首先，制冷剂从蒸发器中吸收热量并变为蒸汽，然后进入压缩机。
在压缩机中，制冷剂被压缩，温度和压力升高。
制冷原理与设备教材(PDF 136页)
3.制冷的分类
按照制冷所得到的低温范围，制冷技术划分为以 下4个领域：
普通制冷 120K以上 深度制冷 120K~20K 低温制冷 20K~0.3K 低温制冷 超低温制冷 0.3K以下 本课程主要讲普通制冷。
4.制冷技术的研究内容及理论基础
制冷技术主要研究以下三个方面： (1)研究获得低温的方法和有关的机理以及与此相应的制冷循环，并 对制冷循环进行热力学的分析和计算。（比如压缩式制冷） (2)研究制冷剂的性质，从而为制冷机提供性能满意的工作介质。 (3)研究实现制冷循环所必需的各种机械和技术设备，包括他们的工 作原理、性能分析、结构设计，以及制冷装置的流程组织、系统配 套设计。此外，还有热绝缘问题、制冷装置的自动化问题等等。
制冷与低温技术的应用领域举例 1. 空气调节
制冷和空调
的关系相互
联系又独立
图1-26 制冷与空调的关系
制冷在空调中的作用 (1)干式冷却
(2)减湿冷却
(3)减湿与干式冷却混合方式
2.人工环境
用人工方法构成各种人们所希望达到的环境条件，包 括地面的各种气候变化和高空宇宙及其它特殊的要求。
与制冷有关的人工环境试验有以下几种 (1) 低温环境试验 (2) 湿热试验 (3) 盐雾试验 (4) 多种气候试验 (5) 空间模拟试验
制冷技术的理论基础主要为热工的三大基础课程，即《工程热 力学》、《工程流体力学》、《传热学》。尤其是《工程热力 学》，学习和从事质量工作的人员应主要在这三门课程方面打好坚 实的理论基础。
5.制冷技术的发展历史
制冷技术的发展概括起来可分为两个阶段：
（1）天然冷源的应用阶段
是从古代~18世纪中期。 采水。
制冷原理与设备
热能教研室
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5.特点(与卡诺循环比较）：
①用节流阀代替膨胀机： ②损失膨胀功、产生“闪发气体”；但简化装置、便于调节，
产生节流损失。 ③用干压缩代替湿压缩；实现“干冲程”；但耗功量、制冷量
均增加，制冷系数下降。 ④产生过热损失
蒸气压缩式制冷的理想循环
蒸气压缩式制冷的理论循环
液体气化制冷原理
第二章 蒸气压缩式制冷装置
2.1 单级蒸气压缩制冷的理论循环
❖ 1.理论循环定义：在没有任何实际损失下的制冷循环。 ❖ 2.条件：①无温差传热；
②压缩过程是可逆绝热压缩过程即等熵过程； ③管路中无任何耗损。
T-S图
LgP-h图
3.理想制冷循环：逆卡诺循环（原理图） 4.实际采用的制冷理论循环组成（原理图）：
制冷原理与设备
第一章 绪论
1. 制冷的定义 作为一门科学，制冷是指采用人工的方法在一定时间
和一定空间内将某物体或流体冷却，使其温度降到环境 温度以下，并保持这个低温。 因此，制冷不同于自然冷却。 2. 明确以下概念 (1)制冷剂：在制冷机中使用的工质称为制冷剂。 (2)制冷机：机械制冷中所需机器和设备的总合称为制冷机。 (3)制冷装置：将生产冷量的制冷机械和消耗冷量的设备结 合在一起的装置。
4.制冷技术的研究内容及理论基础
制冷技术主要研究以下三个方面： (1)研究获得低温的方法和有关的机理以及与此相应的制冷循环，并 对制冷循环进行热力学的分析和计算。（比如压缩式制冷） (2)研究制冷剂的性质，从而为制冷机提供性能满意的工作介质。 (3)研究实现制冷循环所必需的各种机械和技术设备，包括他们的工 作原理、性能分析、结构设计，以及制冷装置的流程组织、系统配 套设计。此外，还有热绝缘问题、制冷装置的自动化问题等等。
2.2 改善蒸气压缩制冷循环的措施
节流损失 过热损失
膨胀阀前液态制冷剂的再冷却； 蒸气回热循环；
过热度
再冷度
中间冷却的多级压缩
Pk/P0>8
有再冷却器的蒸气压缩式制冷
回热式蒸气压缩式制冷
多级蒸气压缩式制冷循环
2.3 单级蒸气压缩式制冷理论循环的性能指标与热力计算
• 单位质量制冷量q0 kJ/kg q0=h1-h4
LgP-h图
评价制冷循环 的经济型指标
ε:相同TK、T0的制冷循环 η :不相同TK、T0的制冷循环
立式壳管式水冷冷凝器
卧式壳管式冷凝器
套管式冷凝器
蒸发式冷凝器
蒸发式冷凝器
淋激式冷凝器
第四章 冷凝器和蒸发器
1.2 冷凝器的传热系数 1.2.1 传热过程
制冷剂侧 的放热
压缩机的理论耗功率Pth=MRwc=MR(h2-h1) kW • 理论制冷系数εth
εth=Q0/Pth=q0/wc=(h1-h4)/ (h2-h1)
• 理想循环制冷系数ε0 ε0=T0/ (TK-T0)
• 热力完善度η η= εth/ε0=[(h1-h4)/(h2-h1)]/[T0/ (TK-T0)]
3. 食品冷冻与冷冻干燥 根据对食品处理方式不同，食品低温处理工艺 可分三类：
(1) 食品的冷藏与冷却 (2) 食品的冻结与冻藏
(3) 冷冻干燥
第二章 制冷方法
制冷的方法很多，常见的主要是以下四种： 液体汽化制冷、气体膨胀制冷、涡流管制冷及热电 制冷。 其中应用最广泛的就是液体汽化制冷（原理），它常 见的应用形式又有以下四种： 蒸汽压缩式制冷、吸收式制冷、蒸汽喷射式制冷和吸 附式制冷。 蒸汽压缩式制冷和吸收式制冷是目前应用最为广泛的 两种制冷方式，也是本课程所讲述的主要内容，我们会 在以后的章节中着重讲述，本节只简单介绍其它的制冷 方式。
制冷的应用几乎渗透到各个生产技术、科学领域以 及人们生活的各个方面中，概括起来主要有以下几个 领域：
(1)商业及人民生活 比如人工冰厂、空调、冰箱、冷柜以及食品的冷冻冷藏、保鲜、
冷藏运输等。 (2)工业生产及农牧业
比如制药、啤酒、精密仪器车间等； 农作物的种子进行低温处理，人工气候育秧室、蔬菜水果的保 鲜等。 (3)建筑工程 比如挖掘隧道、建筑河堤时采用的“冻土法”。 (4)科学实验研究 如各种环境模拟装置中创造的人工环境。 (5)医疗卫生 如药品、疫苗及人体器官的冷藏保存，手术中采用低温麻醉等。 (6)尖端科学领域等 如微电子技术、能源、新型材料、宇宙开发等。
• 单位容积制冷量qv kJ/m3 qv= q0/v1=(h1-h4)/v1
制冷剂质量流量MR=Q0/q0 kg/s 制冷剂体积流量VR= MRv1=Q0/qv m3/s
• 单位质量冷凝热qk kJ/kg qk= h2-h3
冷凝器负荷Qk=MRqk= MR(h2-h3) kW
LgP-h图
• 单位质量耗功率wc kJ/kg wc=h2-h1
（2）机械制冷阶段
18世纪中期~今。 1755年是人工制冷史的起点。 现代制冷技术作为一门科学是由19世纪中后期发展起 来的，到20世纪具有更大的发展。
6.制冷技术的产生背景及应用
制冷是为适应人们对低温条件的需要而产生和发展 起来的，是人们社会实践的结晶，并随着现代技术的 发展以及人们生活水平的提高，制冷在工业、农业、 建筑、航天等国民经济各个部门的作用和地位日益重 要。
制冷技术的理论基础主要为热工的三大基础课程，即《工程热 力学》、《工程流体力学》、《传热学》。尤其是《工程热力 学》，学习和从事质量工作的人员应主要在这三门课程方面打好坚 实的理论基础。
5.制冷技术的发展历史
制冷技术的发展概括起来可分为两个阶段：
（1）天然冷源的应用阶段
是从古代~18世纪中期。 采用的天然冷源主要是指冬季储存的天然冰和夏季 使用的深井水。
制冷与低温技术的应用领域举例 1. 空气调节
制冷和空调
的关系相互
联系又独立
图1-26 制冷与空调的关系
制冷在空调中的作用 (1)干式冷却
(2)减湿冷却
(3)减湿与干式冷却混合方式包 括地面的各种气候变化和高空宇宙及其它特殊的要求。
与制冷有关的人工环境试验有以下几种 (1) 低温环境试验 (2) 湿热试验 (3) 盐雾试验 (4) 多种气候试验 (5) 空间模拟试验