1、制冷原理,制冷的概念 制冷的应用 制冷方法 制冷剂 蒸气压缩式制冷原理 制冷设备 制冷装置,1.制冷的概念,制冷-通过一定的方式将物体冷却到环境温度以下。 “冷”相对于环境温度而言，一般是指环境温度至绝对零度。制冷与低温温区的划分 通过123来分界温区: 制冷温区 123K以上 低温温区 123K以下,2.制冷的应用,冷藏制冷装置 空调制冷装置 工程用制冷装置,冷藏制冷装置,冰箱,冰柜,陈列柜,冷库,冷藏集装箱,关键参数 l 有效容积(L) 120 l 耗电量(kWh/24h) 0.95 冷冻能力(冷冻柜)外形尺寸(mm) 634*625*945,房间空调器,中央空调,运输空调制冷装置,空调制
2、冷装置,工程用制冷装置,其他制冷装置,制冷空调装置的发展趋势,对于大型混凝土构件，凝固过程的放热将造成开裂。例如葛洲坝的建筑过程就离不开制冷。在矿山、隧道建设中遇到流沙等恶劣地质条件，可以用制冷将土壤冻结.,工程用制冷装置,制冷技术与学科交叉,制冷与低温技术的学科交叉领域举例,制冷在空调中的作用,1. 空气调节,制冷和空调 的关系相互 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，包括地面的各种气候变化和高空宇宙及其它特殊的要求。,2.人工环境,与制冷有关的人工环境试验有以下几种,根据对食品处理方式不同，食品低温处理工艺可分三类：,3. 食品冷冻与冷冻干燥,4. 低温生物医学技术,5
3、. 低温电子技术,运用与超导电性有关的Meissner效应,用磁场代替油或空气作润滑剂,可以制成无磨擦轴承。在船用推进系统中,无电力损失的超导电机已获得应用。偏差极小的超导陀螺也已经被研制出来。时速500km/h的低温超导磁悬浮列车已经在日本投入试验运行。,6. 机械设计,采用红外光学镜头可以拍摄热源外形，并可以对热源进行跟踪。一些红外材料往往工作在120K以下的低温下，使得热源遥感信号更为清晰，为了拍摄高灵敏度的信号往往需要更低的温度。,一般红外卫星需要70-120K的低温，往往通过斯特林制冷机、脉冲管制冷机、辐射制冷器来实现。空间远红外观测则需要2K以下的温度，往往通过超流氦的冷却技术来实
4、现。,7. 红外遥感技术,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,将预成形的圆柱体放在冷却到液氮温度的模具中,在容器中充入高压氮气,让其扩胀15%,然后容器被从模具中移开并恢复到室温。使用这个方法,材料的屈服强度能增加4至5倍。,8. 加工过程,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。,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。,9. 材料回收,利用材料在低温状态下的冷脆性能，对物料进行粉粹。,所有大型的发射的飞行器均使用液氧作氧化
5、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要用到液氢。,10. 火箭推力系统与高能物理,LHC-CERN 27km超导磁体 过冷态超流氦冷却,3. 制冷方法,相变制冷 气体膨胀制冷 热电制冷 气体涡流制冷,4. 制冷剂,制冷剂按其化学组成主要有三类,沸点-33.3，凝固点-77.9单位容积制冷量大粘性小，传热性好，流动阻力小毒性较大，有一定的可燃性，安全分类为B2 氨蒸气无色，具有强烈的刺激性臭味氨液飞溅到皮肤上会引起肿胀甚至冻伤氨系统中有水分会加剧对金属腐蚀同时减小制冷量 以任意比与水互溶但在矿物润滑油中的溶解度很小 系统中氨分离的游离氢积累至一定程度遇空气
6、爆炸 氨液比重比矿物润滑油小，油沉积下部需定期放出在氨制冷机中不用铜和铜合金材料(磷青铜除外),1.2.4 常用制冷剂,1.无机物,2.氟利昂,(1) R12（二氟二氯甲烷 CF2Cl2）,(2) R134a（四氟乙烷 CH2FCF3）,(4) R22（二氟一氯甲烷 CHF2Cl）,(3) R11（一氟三氯甲烷 CFCl3）,3.碳氢化合物,(1) R600a（异丁烷 i-C4H10）,(2) R290（丙烷 C3H8）,沸点和凝固点比R600a低，蒸气压较高和容积制冷量比R600a大，其他制冷特性及安全特性均与R600a相似。,4.混合制冷剂,(1) 共沸制冷剂,共沸制冷剂特点：,蒸气压缩式
7、制冷原理,热源温度不变时的逆向可逆循环逆卡诺循环,卡诺制冷 机是热力 理想的等 温制冷机,压缩蒸气制冷循环原理,压缩蒸气制冷循环分析,X=0,X=1,4,5,1,2,3,1,h,2,h5,o,qo,k,w,lgP,以卡诺循环作为比较依据，第一类循环就是卡诺循环制冷机，而第二类循环则是理想的热源驱动逆向可逆循环三热源循环。,热源驱动的逆向可逆循环三热源循环,制冷设备,制冷四大件： 蒸发器 冷凝器 压缩机 节流装置,卧式壳管式冷凝器 Closed Shell and Tube Condenser,一、冷凝器,1.冷凝器的构造Structure,2.冷凝器的性能Performance,单位时间内必须
8、排走的热量(要求)。,冷凝器的热负荷：,冷凝器的排热量:,根据冷却水带走的热量计算冷凝器的排热量,1. 蒸发器的构造,干式壳管蒸发器 Closed Shell-tube Dry Expansion Evaporator,蒸发盘管 Evaporating Coil：主要用于鱼库、肉库,绕片式蛇行管,套片式蛇行管,绕片式排管,冷风机Fanned Air Cooler ：用于各种冷库,2.蒸发器的性质,蒸发器的制冷量:,单位时间的吸热量。,制冷装置,冷库的建筑,冷库主要用于食品的冷冻加工和冷藏。它不同于一般的工业和民用建筑，是一种 有严格的隔热性、密封性、 坚固性和抗冻性要求的独特结构的建筑物。,第
9、4章 冷冻冷藏与气调设施,结构,冷藏温度,冷库容量,生产性冷库 分配性冷库 综合性冷库 零售性冷库,大型冷库 （10000t以上） 大中型冷库（5000t10000 t） 中小型冷库（500t5000t） 小型冷库 （500t以下）,高温冷库（-20C以上） 低温冷库（-150C以下）,土建式冷库 装配式冷库 土（石）洞冷库,按用途,冷库的分类,冷库建筑的组成和结构特点,冷库由主体建筑和附属建筑组成,2冻结物冷藏间,2冻结物冷藏间,1,1,1,7,8,13,14,3贮冰间,4制冰间,5,11,10,9,11,12,6,1-冻结间 2-冻结物冷藏间 3-贮冰间 4-制冰间 5-机房 6-常温脱盘、脱钩间 7-常温穿堂 8-穿堂 9-贮藏室 10-管理室 11-工人休息间 12-走廊13-公路站台 14-铁路站台 15-联系廊,冻结间,冻结间,冻结间,机房,15,冷库的基本构造,屋盖构造,地坪构造,地下构造,墙体构造,由钢结构架、屋面板和 外围板,三明治板,同土建冷库,同土建冷库,围护结构,外围结构,地 坪结构,地下结构,装配式冷库的基本结构,
