一人工制冷的基本方法
制冷知识
绪论：一、制冷（Refrigeration ）1. 定义：通过人工的方法，把某物体或某空间的温度降低到低于周围环境的温度，并使之维持在这一低温的过程。
实质：热量的转移的过程。
（注意和“冷却”的区别）2. 制冷途径：a. 天然冷源b. 人工制冷天然冷源：用深井水或“冬季采冰以供夏用”。
二、人工制冷我们都知道，热量传递终是从高温物体传向低温物体，直至二者温度相等。
热量决不可能自发地从低温物体传向高温物体，这是自然界的客观规律。
然而，现代人类的生活与生产经常需要某个物体或空间的温度低于环境温度，甚至低得很多。
例如，储藏食品需要把食品冷却到０℃左右或－15℃左右，甚至更低；合金钢在-70℃～－90℃低温下处理后可以提高硬度和强度。
而这种低温要求天然冷却是达不到的，要实现这一要求必须有另外的补偿过程（如消耗一定的功作为补偿过程）进行制冷。
这种借助于一种专门装置，消耗一定的外界能量，迫使热量从温度较低的被冷却物体或空间转移到温度较高的周围环境中去，得到人们所需要的各种低温，称为人工制冷。
而这种实现制冷所需要的机器和设备的总和就称为制冷装置或制冷机。
制冷机中使用的工作物质称为制冷剂。
制冷程度：人工制冷可以获得的温度。
制冷的方法：1. 液体汽化制冷（蒸汽制冷）：利用液体汽化吸热标准大气压下，1kg 液氨汽化可吸收1371 的热量，且气体温度低达-33.4 ℃；p ＝870pa 时，水在5 ℃下即可沸腾，吸热2489kJ/kg 。
分类：蒸汽压缩制冷、吸收式制冷、蒸汽喷射式制冷, 吸附式制冷2. 气体膨胀制冷：将高压气体做绝热膨胀，使其压力、温度下降，利用降温后的气体来吸取被冷却物体的热量从而制冷。
3. 热电制冷（半导体制冷）：利用某种半导体材料的热电效应。
建立在帕尔帖(peltire) 效应（电流流过两种不同导体的界面时，将从外界吸收热量，或向外界放出热量）原理上。
三、发展概况及应用1. 发展概况：制冷技术是从19 世纪中叶开始发展起来的，1934 年美国人波尔金斯试制成功了第一台以乙醚为工质、闭式循环的蒸汽压缩式制冷机。
制冷和低温技术原理第2章制冷方法ppt课件
一方面在吸收器中，吸 另一方面，发生后 收剂吸收来自蒸发器的 的溶液重新恢复到 低压制冷剂蒸气，形成 原来成分，经冷 富含制冷剂的溶液，再 却，节流后成为具 将该溶液用泵送到发生 有吸收能力的吸收 器，经加热使溶液中的 液，进入吸收器， 制冷剂重新以高压气态 吸收来自蒸发器的 发生出来，送入冷凝器。 低压制冷剂蒸气。
3 膨 胀 阀
4
冷却介质
冷凝器 蒸发器
2 压缩机
1 被冷却介质
蒸气压缩式制冷的基本系统图
冷凝器
膨胀阀
低温低压的 制冷剂液体 与被冷却对
象发生热交 换，吸收被 冷却对象的 热量并汽化
形成冷剂蒸 气。
低压蒸气被 压缩机吸入 ，经压缩后 形成高温高 压蒸气排 出。
压缩机排出 的高压制冷 剂气体进入 冷凝器，被 冷却水或空 气冷却、冷 凝，成高压 液体。
令直流电通过半导体热电堆，即可在 一端产生冷效应，另一端产生热效应。
高压气体经绝热膨胀即可达到较低 温度，令低压气体复热即可制取冷量。
高压气体经涡流管膨胀后即可分离冷, 热两股气流，用冷气流的复热过程即 可制冷。
3
2.1 物质相变制冷
2.1.1 相变制冷概述
液体蒸发制冷
固体相变制冷
以流体为制冷剂，通 过一定的机器设备构 成制冷循环，利用液 体汽化时的吸热效应 ，实现对被冷却对象 的连续制冷。
吸热（冷接点） 铜片
P
N
放热（热接点）
-
+
半导体制冷原理图
2. 单级热电堆式半导体制冷 的基本原理
单级热电堆：
单级热电堆式半导体制冷
将数十至数百个热电偶电堆串联，将冷端排在一起，
热端排在一起，组成热电堆，称为单级热电堆。
制冷原理
三. 制冷技术的发展历程
• 人工制冷的方法是随着工业革命开始的。1748年， 英国人柯伦证明了乙醚在真空下蒸发时会产生制 冷效应。1755，苏格兰人 W.Cullen教授利用乙 醚蒸发使水结冰。W.Cullen教授的学生BLack从 本质上解释了融化和汽化现象，导出了潜热的概 念，并发明了冰量热器，这标志着现在制冷技术 的开始.......
五.经济性方面的要求
• 制冷剂应能工业化生产，原料容易获得， 并且价格便宜。由于制冷剂种类繁多，其 性质差别较大，完全符合理想要求的制冷 剂是很难找到的，因此在选择制冷剂时要 根据实际情况综合考虑。
• 氨有较好的热力学性质和热物理性质。氨的临界 温度（133.0℃）高，凝固点（-77.7℃）较低， 标准沸点为-33.3℃。在常况下，氨在制冷系统中 的蒸发压力位0.1MPa~0.5MPa，因而空气不易渗 入系统中，氨的冷凝压力一般为1.0MPa~1.6MPa， 其压力比适中。
四. 我国制冷行业的发展前景
• 目前，我国制冷空调行业已具有品种比较齐全的 大、中、小型制冷空调产品系列、产品质量、性 能和技术水平较过去有很大的提高，并已形成了 具有一定基础的科研、教学、设计和生产体系， 正在缩小与国外先进水平的差距。到目前为止， 我国制冷空调行业正飞速地发展。
第一章 制冷剂和载冷剂制
共沸混合物制冷剂代号：按开发的顺序 从R500开始排列。
4 非共沸混合物制冷剂
非共沸混合物制冷剂是由 两种或两种以上相互不 形成共沸混合物的单组 分制冷剂混合物而成的 制冷剂。
非共沸混合物制冷剂代号： 剂代号：按开发的顺序 从R400开始排列。
• 5 无机化合物制冷剂
无机化合物制冷剂是较早采用主制冷剂，主 要有氨，空气，水和二氧化碳等。
制冷基本知识知识点归纳
制冷原理及设备期末复习有不全的大家相互补充题型：填空20分；选择10分；判断10分；简答45分（5道）；计算1道，带计算器。
绪论•实现人工制冷的方法（4大类，简单了解原理）1.利用物质的相变来吸热制冷；融化（固体—液体）,气化（液体—气体）,升华（固体—气体）气化制冷（蒸气制冷）：包括蒸气压缩式制冷、吸收式制冷、蒸汽喷射式制冷、吸附式制冷。
2.利用气体膨胀产生低温气体等熵膨胀时温度总是降低的，产生冷效应。
3.气体涡流制冷高压气体经涡流管膨胀后，可分为冷热两股气流；4.热电制冷（半导体制冷）利用半导体的温差电效应实现的制冷。
•根据制冷温度的不同，制冷技术可大体上划分三大类：•普通冷冻：＞120K【我们只考普冷】•深度冷冻：120K~20K•低温和超低温：＜20K。
t=T-273.15 (t, ℃; T, Kelvin 开）T=273+t常用制冷的方法有：液体蒸发制冷循环必须具备以下四个基本过程：液体气化制冷制冷剂液体在低压下汽化产生低压蒸气，气体膨胀制冷将低压蒸气抽出并提高压力变成高压气，涡流管制冷将高压气冷凝成高压液体，热电制冷高压液体再降低压力回到初始的低压状态。
按照实现循环所采用的方式之不同，液体蒸发制冷有蒸气压缩式制冷蒸气吸收式制冷蒸气喷射式制冷吸附式制冷等蒸气压缩式制冷系统组成：1-压缩机2-冷凝器3-膨胀阀4-蒸发器组成的密闭系统。
工作原理：制冷剂在蒸发器中吸收被冷却对象的热量而蒸发，产生的低压蒸气被压缩机吸入，经压缩机压缩后制冷剂压力升高，压缩机排出的高压蒸气在冷凝器中被常温冷却介质冷却，凝结成高压液体。
高压液体经膨胀阀节流，变成低压、低温湿蒸气，进入蒸发器，低压液体在蒸发器中再次汽化蒸发。
如此周而复始。
蒸气吸收式制冷系统组成：发生器、吸收器、冷凝器、蒸发器、溶液热交换器、溶液泵、冷剂泵等工质对：制冷剂与吸收剂常用：氨—水溶液溴化锂—水溶液工作原理：Ⅰ.溴化锂溶液在发生器中被热源加热沸腾，产生出制冷剂蒸汽在冷凝器被冷凝成冷剂水。
制冷方法
第2章制冷方法制冷的方法很多，常见的有：物质相变制冷，气体膨胀制冷，绝热放气制冷，电、磁制冷。
本章介绍现有的各种制冷方法，概述其基本原理和应用领域。
利用天然冷源也是获得低温的一个方面(例如，采集和贮存天然冰、冬灌蓄冷、深井水空调等)。
面对工业化伴随而来的环境问题压力，利用天然冷源的环保意义日益突出。
天然冷源利用会受到更多重视。
2．1 物质相变制冷2．1．1 相变制冷概述物质有三种集态：气态、液态、固态。
物质集态的改变称为相变。
相变过程中，由于物质分子重新排列和分子热运动速度的改变，会吸收或放出热量，这种热量称为潜热。
物质发生从质密态到质稀态的相变时，将吸收潜热；反之，当它发生由质稀态向质密态的相变时，放出潜热。
相变制冷就是利用前者的吸热效应而实现的。
利用液体相变的，是液体蒸发制冷；利用固体相变的，是固体融化或升华冷却。
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。
1．固体相变冷却常用的制冷剂是冰、冰盐、干冰，此外还有一些其他固体物质。
(1) 冰冷却冰冷却是最早使用的降温方法，现在仍广泛应用于日常生活、工农业、科学研究等各种领域。
冰融化和冰升华均可用于冷却，实际主要是利用冰融化冷却。
常压下冰在0℃融化，冰的融化潜热为335 kJ/kg。
能够满足0℃以上的制冷要求。
冰冷却时，常借助空气或水作中间介质以吸收被冷却对象的热量。
此时，换热过程发生在水或空气与冰表面之间。
被冷却物体所能达到的温度一般比冰的融化温度高5－10℃。
厚度10 cm左右的冰块，其比表面积在25－30 m2/m3之间。
为了增大比表面积，可以将冰粉碎成碎冰。
水到冰表面的表面传热系数为116 W/(m2·K)。
空气到冰表面的表面传热系数与二者之间的温度差以及空气的运动情况有关。
冷水机制冷原理与方法
AP1008127 吕文安冷水机及制冷原理一、制冷原理人工制冷是用人工的方法，通过一定的设备在一定的时间内和一定空间内将物质冷却至环境温度下，并保持这个低温。
人工制冷的方法有：蒸汽压缩式制冷、吸收式制冷、蒸汽喷射式制冷、半导体制冷、太阳能制冷等。
我们公司的制冷设备（冷水机、空调机、干燥机等）都采用蒸汽压缩式制冷，所以在此只讲蒸汽压缩式制冷原理。
密封系统，制冷剂（工质）在这个密封系统中不断循环流动，发生状态变化与外界进行热交换。
在实际制冷系统中，除了上述的四大部分以外，还往往有一些辅助设备，如干燥过滤器、分液器、油分离器、储液器、过载保护器、起动继电器、温度控制器等等。
这些辅助设备和器件，在提高制冷可靠性和安全性方面提供了保证。
制冷四大部分各自所起的作用如下：1.压缩机它的作用是吸入蒸发器中低压制冷剂蒸汽，将其压缩到冷凝压力（压缩机排气口至节流装置入口处为高压部分，称为冷凝压力），然后排至冷凝器。
常用的压缩机有往复式、离心式、螺杆式、滚动转子式、滑片式和涡旋式等。
我们公司的制冷设备大多数采用的是往复式压缩机，现在有个别制冷设备用的是螺杆式压缩机（如“凌静”牌冷水机）。
2. 冷凝器它的作用是将来自压缩机的高压制冷剂蒸汽冷凝成液体，在冷凝过程中，制冷剂蒸汽释放出热量，被水或空气所带走。
3.节流装置制冷剂液体经节流装置，压力从冷凝压力降至蒸发压力。
（从节流装置末端至压缩机吸入端为低压部分，称为蒸发压力）4.蒸发器经节流装置的制冷剂液体在蒸发器中吸收被冷却物的热量而变为蒸汽，因此蒸发器是一个对外输出冷量的设备。
从上表可以看出制冷循环的工作过程是：低压、低温的制冷剂蒸汽被压缩机吸入并压缩成高压、高温的蒸汽，然后排入冷凝器中向冷却物质（水或空气）放热而冷凝为高压的液体。
这种制冷剂液体经节流装置（节流阀或毛细管）节流以后变为低压、低温的制冷剂进入蒸发器，液态的制冷剂在蒸发器中吸收被冷却物体的热量后，汽化成低压、低温的蒸汽再次被压缩机吸入并压缩成高压、高温的蒸汽，从而起到循环制冷的作用。
人工造雪原理
人工造雪原理
人工造雪原理是指利用人工手段，在无雪或雪量不足的地区创造具有一定厚度和质量的雪的过程。
以下是人工造雪的基本原理：
1. 降温方法：通过降低气温来达到形成雪的条件。
常用的降温方法包括利用制冷剂、压缩空气、喷雾降温等。
其中，制冷剂通常是一种低温物质，通过传导或循环流动，将周围环境的热量吸收并带走，从而达到降温的效果。
2. 水雾喷洒：将水以雾状喷洒在冷空气中，水滴在空气中迅速冷却凝结，并形成冰晶。
这些冰晶会不断吸收周围空气中的水分，逐渐生长成为雪花。
3. 制造点核：在人工造雪过程中，往往需要一些固体核心物质来促使雪花的生长。
这些核心物质通常是人工添加的微小颗粒，如冷冻剂、盐类等。
这些颗粒与水分子结合，提供了形成冰晶的必要条件。
4. 风力推动：人工造雪时，常会利用风力将水雾扩散至较大的面积。
风力可以帮助将湿度高的空气带到较低的温度区域，促使雪花的形成和增长。
通过以上原理，人工造雪可以在无雪或雪量不足的地区提供足够的雪量，满足冰雪运动、冰雪旅游、冰雪娱乐等需求。
人工造雪技术的不断发展，不仅拓宽了冬季运动的发展空间，也为冰雪地区的经济发展做出了重要贡献。
制冷原理与设备吴业正第二版复习大全A
制冷原理与设备考试复习资料制冷技术是为适应人们对低温条件的需要而产生和发展起来的。
一、人工制冷是指用人为的方法不断地从被冷却系统（物体或空间）吸收热量并排至环境介质（空气或水）中去，并在必要长的时间内维持所必要的低温的一门技术。
二、制冷技术的研究内容1）研究获得低温的方法和有关机理，以及与此相应的制冷循环，并对制冷循环进行热力计算。
2）研究制冷工质的性质3）研究制冷循环所必需的各种机械设备、控制仪表和系统等，以及它们的工作原理、性能分析、结构设计、组织流程、系统配套、设备隔热及自动化运行制冷技术的应用1）空调工程对环境的温度、湿度、洁净度进行控制。
2）食品工程保持稳定的低温环境，延长和提高食品的质量。
3）机械及冶金工业 4）医疗卫生事业5）国防工业和现代科技6）石油化工、有机合成 7）轻工业、精密仪表工业8）农业、水产业 9）建筑及水利 10）日常生活第一章制冷的方法一、制冷的方法1、相变：是利用某些物质在发生相变时的吸热效应进行制冷的方法。
2、气体膨胀制冷是利用压缩气体的绝热膨胀效应，从而获得低温气流的制冷技术。
3、热电制冷（半导体制冷）是利用帕尔帖效应的原理来达到制冷的目的。
4、固体吸附式制冷某些固体物质在一定的温度和压力下能吸附某种工质的气体或水蒸气，在另一温度及压力下又能将它释放出来。
5、气体涡流制冷是利用压缩气体经过涡流管产生的涡流，使气流分离成冷、热两股气流。
6、磁制冷是一种以磁性材料为工质的制冷技术。
其基本原理是借助次制冷材料的可逆磁热效应（磁卡效应），即磁制冷材料等温磁化时，向外界放出热量，而绝热退磁时因温度降低，从外界吸收热量。
二、各种制冷方法的原理1、蒸汽压缩式制冷2、蒸汽吸收式制冷3、蒸汽喷射式制冷4、吸附式制冷5、热电制冷（半导体制冷）6、气体膨胀制冷（空气制冷）7、涡流管制冷第2章单极蒸汽压缩式制冷循环一、单级蒸汽压缩式制冷循环的基本工作原理1、制冷循环系统的基本组成基本组成：制冷压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器基本原理图2 、制冷循环过程压缩过程（升压）、冷凝过程（放热）、节流过程（降压）、蒸发过程（吸热）3、制冷系统各部件的主要作用1）制冷压缩机作用：将来自蒸发器的制冷剂蒸汽由蒸发压力提高至冷凝压力。
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人工制冷的方法
1 液体汽化制冷方法
蒸气压缩式制冷 蒸气吸收式制冷 蒸汽喷射式制冷
吸附式制冷
2 冰、盐水冰冷却和固体升华制冷
3 气体的节流效应和绝热膨胀制冷
4 其它制冷方法
热电制冷
磁制冷 涡流管制冷 热声制冷
制冷系数
q2 0
q2 q2 T2 (sm sn ) T2 0 q1 q2 (T1 T2 )(sm sn ) (T1 T2 )
国外习惯上将制冷系数称为制冷机的性能系数 COP(Coefficience of Performance)。我们要研究一定条 件下COP的最高值。
r h h T (s s)
q0 r(1 x)
液体汽化
每千克液体汽化时的吸热量，即单位制冷量，不仅与液 体的汽化潜热有关，还与开始汽化前的含汽量有关。压力 较高的饱和液体经节流减压后即进入两相区，并含有一定 的汽量。若用x表示开始汽化时的干度，则单位制冷量可表 示为
制冷技术研究的内容
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。
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。 机械制冷要通过制冷剂热力状态的变化才能实现。所以，制冷剂 的热物理性质是进行循环分析和计算的基础数据。此外，为了使 制冷剂能实际应用，还必须掌握它们的一般物理化学性质。
气态（汽）
汽化（沸腾）
蒸发制冷—沙漠袋
一、液体汽化
任何液体汽化时都产生吸热效应，在恒温下单位质 量的液体汽化时所吸收的热量叫做汽化潜热。
例如，在大气压下1kg液氨汽化时要吸收1370kJ的 热量，得到-33.4℃；l kgR12汽化时，得到-29.8℃，要 吸收167．5kJ的热量。由热力学知，液体的沸点及汽 化潜热和压力有关，当压力提高时，液体的沸点升高， 而汽化潜热减小。当达到临界状态时，汽相及液相界限 消失，汽化潜热等于零。液体的汽化潜热可按下式计算：
第一章 人工制冷的基本方法
制冷作为一门科学是指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。
这里所说的“冷”是相对于环境而言的。灼热的铁 放在空气中，通过辐射和对流向环境传热，逐渐冷却 到环境温度。它是自发的传热降温，属于自然冷却， 不是制冷。
制冷就是从物体或流体中取出热量，并将热量 排放到环境介质中去，以产生低于环境温度的过程。
获得低温的方法
目前，获得低温的方法很多，可分为物理方法 和化学方法，而绝大多数制冷方法属于物理方法。 在物理方法中应用最广泛的为相变制冷及气体绝热 膨胀制冷，此外尚有涡流制冷、绝热放气制冷、温 差电制冷(珀尔帖效应)、顺磁盐或核绝热退磁制冷、 氦稀释制冷、固体升华制冷、氦减压蒸发制冷、 3He绝热压缩制冷、吸附制冷等，利用宇宙空间的 低温热汇(2～4K)辐射制冷的方法。
③研究实现制冷循环所必须的各种机械和技术设备，包括它们 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。
机械制冷中所需机器和设备的总合称为制冷机。
制冷机中使用的工作介质称为制冷剂。制冷 剂在制冷机中循环流动，同时与外界发生能量交 换，即不断地从被冷却对象中吸取热量，向环境 排放热量。制冷剂一系列状态变化过程的综合为 制冷循环。
q1 T1 (sm sn )
单位质量制冷剂从被冷却的对象所吸取的热量
q2 T2 (sm sn )
压缩单位质量制冷剂所作的功 w0 q1 q2 T1 Sm Sn T2 (Sm Sn ) (T1 T2 )(Sm Sn )
理想制冷循环的性能指标
热力学关心的是能量转换的经济性，即花费一定的补 偿能，可以收到多少制冷效果（制冷量）。
上式说明：
①两恒温热源间工作的可逆制冷机，其制冷系数只与热 源温度有关，而与制冷机使用的制冷剂性质无关。
②制冷系数 的值与两热源温度的接低程度有关，T2 与 T1越接近（T1/T2 越小），制冷系数 越大；反之 越小。实 际制冷机制冷系数 随热源温度的化趋势与可逆机是一致 的。
2019/12/3
§1—1 相变制冷
物质有三种集态：气态、液态、固态。物质集态的改变称 为相变。相变过程中，由于物质分子重新排列和分子热运动速 度的改变，会吸收或放出热量，这种热量称作潜热。
物质发生从质密态到质稀态的相变时，将吸收潜热；反之， 当它发生由质稀态向质密态的相变时，放出潜热。
固态（冰）
溶化
升华
液态（水）
q0 r(1 x)
分析式(2—2)可知，制冷剂汽化潜热越大或节流后产 生的蒸汽越少，则单位制冷量越大。制冷剂的汽化潜热随 制冷剂的种类不同而不同，而节流后产生蒸汽量的多少， 不仅与制冷剂种类有关，而且与节流膨胀前后的压力．范 围有关，膨胀的范围越大则膨胀后产生的蒸汽量越多，也 就是x的数值越大。
制冷的热力学原理
理想制冷循环——逆向卡诺循环 当高温热源和低温热源随着过程的进行温度不变时，具有两个
可逆的等温过程和两个等熵过程组成的逆向循环。 在相同温度范围内，它是消耗功最小的循环，即热力学效率最
高的制冷循环，因为它没有任何不可逆损失。
理想制冷循环——逆向卡诺循环
单位质量制冷剂向高温热源放出的热量
越小，经济性越好。
蒸气压缩式制冷
压缩式制冷循环原理图 A 压缩机 B 冷凝器 C 膨胀阀 D 蒸发器 蒸气压缩式制冷技术被广泛应用于空调器、冰箱、冷藏 室、冷库中，应用领域几乎涉及到各个行业
13
实际制冷机循环中的不可逆损失总是存在的，其性能系数COP 恒小于相同热源条件下可逆机的性能系数COPc。用制冷循环效 率 评价实际制η 冷循环的热力学完善程度（与可逆循环的接近 程度）， 又叫制冷循环的热力完善。
不可逆循环的热力完善度， ' 为不可逆循环的制冷系数
'
值越接近于1，说明实际循环越接近可逆循环，不可逆损失