制冷原理与设备(自编)PPT格式课件下载.ppt

1、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。合在一起的装置。3.制冷的分类制冷的分类 按照制冷所得到的低温范围，制冷技术划分为以按照制冷所得到的低温范围，制冷技术划分为以下下4个领域：个领域：普通制冷普通制冷 120K以上以上 深度制冷深度制冷 120K20K 低温制冷低温制冷 20K0.3K 低温制冷低温制冷 超低温制冷超低温制冷 0.3K以下以下 本课程主要讲普通制冷。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的研究内容及理论基础 制冷技术主要研究以下三个方面：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，并研究获得

2、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）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。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。套设计。制冷技术的理论基础主要为热工的三大基

3、础课程，即制冷技术的理论基础主要为热工的三大基础课程，即工程热工程热力学力学、工程流体力学工程流体力学、传热学传热学。尤其是。尤其是工程热力工程热力学学，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，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。实的理论基础。5.制冷技术的发展历史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：制冷技术的发展概括起来可分为两个阶段：（1 1）天然冷源的应用阶段）天然冷源的应用阶段 是从古代是从古代1818世纪中期。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

4、。使用的深井水。（2 2）机械制冷阶段机械制冷阶段 1818世纪中期世纪中期 今。今。17551755年是人工制冷史的起点。年是人工制冷史的起点。现代制冷技术作为一门科学是由现代制冷技术作为一门科学是由1919世纪中后期发展起世纪中后期发展起来的，到来的，到2020世纪具有更大的发展。世纪具有更大的发展。6.6.制冷技术的产生背景及应用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、发展以及人

5、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建筑、航天等国民经济各个部门的作用和地位日益重要。要。制冷的应用几乎渗透到各个生产技术、科学领域以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及人们生活的各个方面中，概括起来主要有以下几个领域：领域：（1）（1）商业及人民生活商业及人民生活 比如人工冰厂、空调、冰箱、冷柜以及食品的冷冻冷藏、保鲜、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。冷藏运输等。（2）（2）工业生产及农牧业工业生产及农牧业 比如制药、啤酒、精密仪器车间等；比如制药、啤酒、

6、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。鲜等。（3）（3）建筑工程建筑工程 比如挖掘隧道、建筑河堤时采用的比如挖掘隧道、建筑河堤时采用的“冻土法冻土法”。（4）（4）科学实验研究科学实验研究 如各种环境模拟装置中创造的人工环境。如各种环境模拟装置中创造的人工环境。（5）（5）医疗卫生医疗卫生 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。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）（6）尖端科学领域等尖端科学领域等 如微电子技术、能源、新型材料、宇宙开发等。如微电子技术、能源、

7、新型材料、宇宙开发等。制冷与低温技术的应用领域举例制冷与低温技术的应用领域举例 制冷在空调中的作用制冷在空调中的作用 （1）（1）干式冷却干式冷却 （2）（2）减湿冷却减湿冷却 （3）（3）减湿与干式冷却混合方式减湿与干式冷却混合方式 1.1.空气调节空气调节图图1-26 制冷与空调的关系制冷与空调的关系 制冷和空调制冷和空调的关系相互的关系相互联系又独立联系又独立用人工方法构成各种人们所希望达到的环境条件，包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。括地面的各种气候变化和高空宇宙及其它特殊的要求。2.2.人工环境人工环境与制冷有关的人工环境

8、试验有以下几种与制冷有关的人工环境试验有以下几种 （1）（1）低温环境试验低温环境试验 （2）（2）湿热试验湿热试验 （3）（3）盐雾试验盐雾试验 （4）（4）多种气候试验多种气候试验 （5）（5）空间模拟试验空间模拟试验 根据对食品处理方式不同，食品低温处理工艺根据对食品处理方式不同，食品低温处理工艺可分可分三类三类：（1）（1）食品的冷藏与冷却食品的冷藏与冷却 （2）（2）食品的冻结与冻藏食品的冻结与冻藏 （3）（3）冷冻干燥冷冻干燥 3.3.食品冷冻与冷冻干燥食品冷冻与冷冻干燥研究低温对生物体产生的影响及应用的学科。研究低温对生物体产生的影响及应用的学科。低温生物学低温生物学研究温度降低

9、对人类生命过程的影响，以及低研究温度降低对人类生命过程的影响，以及低温技术在人类同疾病作斗争中的应用的学科。温技术在人类同疾病作斗争中的应用的学科。低温医学低温医学低温生物医学低温生物医学 低温生物学和低温医学的统称。低温生物学和低温医学的统称。典型应用例子典型应用例子 （1）（1）细胞组织程序冷却的低温保存细胞组织程序冷却的低温保存 （2）（2）超快速的玻璃化低温保存方法超快速的玻璃化低温保存方法（3）（3）利用低温器械使病灶细胞和组织低温损伤利用低温器械使病灶细胞和组织低温损伤 而坏死的低温外科。而坏死的低温外科。4.4.低温生物医学技术低温生物医学技术微波激射器微波激射器必须冷到液氮或液

10、氦温度必须冷到液氮或液氦温度,以使放大以使放大器元素原子的热振荡不至于严重干扰微波的吸器元素原子的热振荡不至于严重干扰微波的吸收与发射。收与发射。超导量子干涉器超导量子干涉器即即SQUIDsSQUIDs,被用在相当灵敏的数被用在相当灵敏的数字式磁力计和伏安表上。字式磁力计和伏安表上。在在MHDMHD系统、线性加速器和托克马克装置中，超系统、线性加速器和托克马克装置中，超导磁体被用来产生强磁场。导磁体被用来产生强磁场。5.5.低温电子技术低温电子技术 运用与超导电性有关的运用与超导电性有关的MeissnerMeissner效应效应,用磁场代用磁场代替油或空气作润滑剂替油或空气作润滑剂,可以制成无

11、磨擦轴承。可以制成无磨擦轴承。在船用推进系统中在船用推进系统中,无电力损失的超导电机已获无电力损失的超导电机已获得应用。得应用。偏差极小的超导陀螺也已经被研制出来。时速时速500km/h500km/h的低温超导磁悬浮列车已经在日本的低温超导磁悬浮列车已经在日本投入试验运行。投入试验运行。6.6.机械设计机械设计 采用红外光学镜头可以采用红外光学镜头可以拍摄热源外形，并可以对热拍摄热源外形，并可以对热源进行跟踪。一些红外材料源进行跟踪。一些红外材料往往工作在往往工作在120K120K以下的低温以下的低温下，使得热源遥感信号更为下，使得热源遥感信号更为清晰，为了拍摄高灵敏度的清晰，为了拍摄高灵敏度

12、的信号往往需要更低的温度。信号往往需要更低的温度。一般红外卫星需要一般红外卫星需要70-120K70-120K的低温，往往通的低温，往往通过斯特林制冷机、脉冲管过斯特林制冷机、脉冲管制冷机、辐射制冷器来实制冷机、辐射制冷器来实现。现。空间远红外观测则需空间远红外观测则需要要2K2K以下的温度，往往通以下的温度，往往通过超流氦的冷却技术来实过超流氦的冷却技术来实现。7.7.红外遥感技术红外遥感技术炼钢时氧起到某些重要的作用。炼钢时氧起到某些重要的作用。制取氨时也用到低温系统。压力容器加工时压力容器加工时,将预成形的圆柱体放在冷却到液将预成形的圆柱体放在冷却到液氮温度的模具中氮温度的模具中,在容器

13、中充入高压氮气在容器中充入高压氮气,让其扩胀让其扩胀15%,15%,然后容器被从模具中移开并恢复到室温。使用然后容器被从模具中移开并恢复到室温。使用这个方法这个方法,材料的屈服强度能增加材料的屈服强度能增加4 4至至5 5倍。倍。8.8.加工过程加工过程目前低温技术是回收钢结构轮胎中橡胶的唯一目前低温技术是回收钢结构轮胎中橡胶的唯一有效的方法，这种方法采用了低温粉碎技术。有效的方法，这种方法采用了低温粉碎技术。利用材料在低温状态下的冷脆性能，对物料进利用材料在低温状态下的冷脆性能，对物料进行粉粹。行粉粹。低温粉碎技术低温粉碎技术材料温度降低到一定程度，材料内部原子间距显材料温度降低到一定程度，

14、材料内部原子间距显著减小，结合紧密的原子无退让余地，吸收外力著减小，结合紧密的原子无退让余地，吸收外力使其变形的能力很差，失去弹性而显示脆性。使其变形的能力很差，失去弹性而显示脆性。9.9.材料回收材料回收所有大型的发射的飞行器均使用液氧作氧化剂。所有大型的发射的飞行器均使用液氧作氧化剂。宇宙飞船的推进也使用液氧和液氢。观察研究大型粒子加速器产生的粒子的氢泡室观察研究大型粒子加速器产生的粒子的氢泡室要用到液氢。要用到液氢。10.10.火箭推力系统与高能物理火箭推力系统与高能物理 LHC-CERN27km超导磁体过冷态超流氦冷却第二章第二章 制冷方法制冷方法 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、涡流管制冷及其热电制冷。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。液体气化制冷原理1.1 蒸汽喷射式制冷原理：和蒸汽压缩式及吸收式制冷相似，均是利用液体汽 化时吸收热量来制冷的。系统组成：喷射器、冷凝器、蒸发器、节流阀及泵五部分。系统流程图：工作过程：用锅炉产生高温高压的工作蒸汽，将其送入喷嘴，膨胀并以高速流动（流速