制冷与低温技术原理—第6章 热交换过程与制冷设备
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。
第六章热交换过程及换热器
第一节 热交换设备的传热过程及传热计算
两倍边界层最大厚度，当涉及结露和结霜工况时，肋间距
还应适当增大。工程上，当hi/ho＝3～5时，一般选择β较小
的低肋；当hi/ho＞10时，选择β较大的高肋。 引入污垢系数后，以肋侧表面面积为基准的传热系数为
ko 1 1 1 1 ( Ri ) ( Ro ) hi ho
(6－16)
1 1 ) (6－17) hi ho 式中：β＝A2/A1 ，为肋化系数。由上式可见，加肋后，肋
侧的对流换热热阻是1/βηho，而未加肋时为1/ho，加肋后热 阻减小的程度与(βη)有关。由肋化系数的定义易知β＞1， 其大小取决于肋高与肋间距。增加肋高可以加大β，但增加 肋高会使肋效率ηf降低。减小肋间距也可以加大β，但肋间 距过小会增大流体的流动阻力。一般肋间距应大于
第一节 热交换设备的传热过程及传热计算
第一节 热交换设备的传热过程及传热计算
表6－1 换热器传热表面的污垢系数 部位及介质 冷凝器氨侧 蒸发器氨侧 污垢系数/(m2· K/W) 0.43×10－3 0.60×10－3
氟利昂(钢管)侧
冷却水侧 盐水、海水侧 冷媒水、水蒸气侧
0.09×10－3
0.09×10－3 0.18×10－3 0.045×10－3
二、通过圆管的传热 三、通过肋壁的传热 四、平均传热温差与析湿系数 五、换热器传热计算的平均温差法
第一节 热交换设备的传热过程及传热计算
换热器是制冷机的重要设备，其特性对制冷机的性能
有重要影响。换热器中包括多种热交换过程，如凝结、沸
腾、强制对流、自然对流等。本章主要介绍蒸发器和冷凝 器的结构、传热特性以及蒸发器供液量自动调节，也适当 介绍一些制冷系统传热强化与削弱的方法。 热量由壁面一侧的流体穿过壁面传给另一侧流体的过 程称为传热过程。制冷机热交换设备中的传热基本可以归 结为通过平壁、圆管壁以及肋壁的传热，本节结合制冷换 热器传热计算的实际需要，给以简要回顾。
制冷原理与设备教材(PDF 136页)
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：
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
4. 低温生物医学技术
低温生物学 研究低温对生物体产生的影响及应用的学科。
低温医学 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。
低温生物医学 低温生物学和低温医学的统称。
典型应用例子 (1)细胞组织程序冷却的低温保存
(2)超快速的玻璃化低温保存方法
(3)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。
5. 低温电子技术
微波激射器必须冷到液氮或液氦温度,以使放大 器元素原子的热振荡不至于严重干扰微波的吸 收与发射。
超导量子干涉器即SQUIDs,被用在相当灵敏的 数字式磁力计和伏安表上。
在MHD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。
6. 机械设计
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。
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)
冷藏箱制冷原理：制冷剂与热交换的过程
冷藏箱制冷原理：制冷剂与热交换的过程
冷藏箱通过运用制冷原理来维持低温环境，从而保持食物的新鲜和品质。
以下是冷藏箱制冷原理的基本过程：
1. 制冷剂的循环：
制冷剂选择：冷藏箱内使用一种特定的制冷剂，例如氟利昂或氨气。
这些物质在适当的条件下能够迅速吸收和释放热量。
循环系统：冷藏箱内有一个循环系统，包括压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器等组件。
2. 压缩机的作用：
压缩过程：制冷剂首先被压缩机压缩成高压气体。
这个过程使得制冷剂的温度和压力升高。
3. 冷凝器中的散热：
冷凝过程：高压气体通过冷凝器，与外部环境交换热量，冷却成高压液体。
此时，制冷剂释放出热量。
4. 膨胀阀降温：
膨胀过程：高压液体通过膨胀阀，压力骤降，变成低压液体。
这一过程导致制冷剂的温度急剧下降。
5. 蒸发器中的吸热：
蒸发过程：低压液体通过蒸发器，与箱内的空气或物体交换热量，蒸发成低压蒸汽。
这个过程使得制冷剂吸收热量，从而降低箱内的温度。
6. 制冷周期的循环：
循环继续：低压蒸汽再次被压缩机吸收，整个制冷循环重新开始。
通过这个连续的制冷循环，冷藏箱内的制冷剂不断地吸收和释放热量，实现箱内温度的降低。
这个制冷原理基于制冷剂在不同压力下
的相变过程，通过压缩、冷凝、膨胀和蒸发等阶段，不断循环进行，从而维持箱内的低温环境。
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。
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。
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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
制冷原理与设备
制冷原理与设备
制冷原理是利用热力学原理，通过吸热和排热的方式实现物体的降温。
制冷设备利用制冷剂的循环运动和相变过程，将热量从一个特定区域转移到另一个区域，从而降低后者的温度。
制冷设备通常由压缩机、冷凝器、蒸发器和节流阀等核心部件组成。
制冷原理中的压缩机起着关键的作用。
通过压缩机的作用，制冷剂在高压下变得非常热，并将此热量转移到冷凝器中。
冷凝器通常是一个管道，制冷剂在其中经历了冷却和凝结过程。
冷凝过程中，制冷剂释放出大量的热量，导致温度暴降，从而使制冷装置一侧的温度显著降低。
冷凝后的制冷剂通过节流阀进入蒸发器，此时压力骤然下降，制冷剂变成低温低压的状态，从而吸收周围的热量并蒸发。
这个过程使蒸发器内的温度急剧下降，为制冷物体提供了冷却效果。
完成蒸发后，制冷剂再次进入压缩机，循环往复，不断实现吸热和排热的循环，从而持续降低目标区域的温度。
除了核心组件外，制冷设备还需要其他辅助部件，如冷却风扇、蓄冰槽等，以提高制冷效果。
冷却风扇能够加快散热速度，使冷凝器更加高效地散热。
蓄冰槽可以储存大量冰块，通过对热量的吸收将温度降低到更低的程度。
总结来说，制冷原理是通过循环往复的制冷剂流动和相变过程，实现对目标区域温度的降低。
制冷设备的核心部件是压缩机、冷凝器、蒸发器和节流阀，通过它们的协同作用，制冷设备能
够实现快速的降温效果。
辅助部件如冷却风扇和蓄冰槽可以增强制冷效果。
制冷与低温技术原理
制冷与低温技术原理制冷和低温技术是为了提供低温环境而开发出的一项技术。
制冷技术主要用于在一定的环境温度下，将热量从一个物体或空间中移除，以降低其温度。
而低温技术则是使温度进一步降低到极低的水平，通常用于实验室研究、医疗设备和工业应用等领域。
制冷技术的原理主要基于热力学和热传导的原理。
按照热力学原理，热量会从高温的物体流向低温的物体，直到两者达到热平衡。
因此，通过制冷技术，我们可以利用一些工具和材料来降低物体的温度，使其与环境温度相比更低。
通常采用的制冷原理之一是蒸发冷却。
这种原理运用液体蒸发时吸收热量的特性。
当液体（通常是制冷剂）处于较低的压力下时，其沸点也会降低，因此液体会蒸发。
在蒸发的过程中，液体吸收周围环境的热量，使得周围环境的温度降低。
这就是为什么在身体上喷洒酒精或水会感觉凉爽，因为当它们蒸发时会吸收皮肤表面的热量。
制冷技术还可以利用压缩循环来实现。
这种原理基于两种物质经历压缩和膨胀阶段时温度的变化。
在压缩阶段，制冷剂被压缩成高温高压气体，然后通过冷凝器散热，变成高温高压液体。
接下来，液体通过膨胀阀控制放松到较低的压力，以降低温度。
在膨胀的过程中，制冷剂从液体变为气体，吸收周围环境的热量，然后进入蒸发器。
在蒸发器中，制冷剂在降低周围温度的同时，释放蒸发时所吸收的热量，重复循环使用。
低温技术则需要更加复杂的工艺来实现极低的温度。
其中最常用的技术是梯级制冷。
梯级制冷依赖于多级的制冷循环，每个循环都有一个深冷剂和一个浅冷剂组成。
深冷剂的制冷剂在较低的温度下工作，将其对应的温度传递给下一个浅冷剂的制冷剂。
这样，随着级数的增加，整个系统可以实现更低的温度。
目前最低的实现的温度约为100mK，也就是0.1K。
为实现这样低的温度，需要采用超导材料和特殊的制冷手段。
另一个常用的低温技术是制冷剂的制冷。
这种方法依赖于制冷剂的相变性质。
当制冷剂压缩时，其温度会升高，然后通过冷凝器和膨胀阀实现制冷剂的降温，然后进入蒸发器。
制冷基本原理PPT课件
5.热力学第一定律
自然界中的一切物质都具有能量，能量不可能 被创造，也不可能被消灭；但能量可以从一种 形态转变为另种形态，且在能量的转化过程中 能量的总量保持不变。
6.热力学第二定律
热不能自发地、不付代价地从低温物体传 到高温物体；或者说：如果不消耗外功， 就不可能把热量从低温物体传到高温物体。 例如，制冷装置就是根据此定律，用消耗 一定的机械能、电能或热能作为补偿条件， 把热量由低温物体传向高温物体,而达到制 冷目的的。
1.什么是温度 温度是表明物体冷热程度的物理量.
2.什么是压力 单位面积所受到的垂直作用力就为压力．
3.什么是制冷
制冷就是使某一空间内物体温度低于周围 环境介质的温度,并维持这个低温的过程. 换一句话说,制冷技术就是制取,保持温度 的专有技术.
4.什么是热泵
逆向循环具有从低温热源吸热向高温热源放热的 特点,当使用目的是从低温热源吸收热量时,该装 置就是制冷机;当使用的目的是向高温热源释放热 量时,它就是热泵.
7.什么是制冷系数
就是制冷量与压缩机输入功率之比．
8.什么是导热
导热是物体各部分直接接触时所发生的热 量传递方式. 9.什么是对流换热
对流换热是指流体各部分或流体与固体壁面间 发生相对位移时引起的热量传递.在制冷换热 器中,制冷剂流过管内时的热量传递就是典型 的对流换热.
第二章 蒸气压缩式制冷装置 的基本原理
制冷基本原理
课程内容
第一章 制冷原理的名词解释 第二章 蒸气压缩式制冷装置的基本原理 第三章 制冷剂 第四章 制冷压缩机 第五章 制冷换热器 第六章 节流机构 第七章 制冷设备和管道的保温
第一章 制冷原理的名词解释
温度 压力 制冷 热泵 热力学第一、二定律 制冷系数 导热 对流换热
制冷与低温技术原理
制冷与低温技术原理
制冷技术的原理是通过将热量从一个物体或空间转移到另一个物体或空间，从而降低物体或空间的温度。
主要有以下几种原理：
1. 蒸发冷却：利用液体蒸发过程中吸收热量的特性来降低温度。
例如，制冷机中的制冷剂在蒸发器中蒸发时吸收空气中的热量，使得空气变得冷。
2. 压缩膨胀循环：通过压缩和膨胀的过程来实现制冷。
制冷机中的制冷剂被压缩成高温高压气体，然后通过膨胀阀发生膨胀，降低温度。
3. 热电效应：在一些材料中，当电流通过时会发生热量的吸收或释放。
通过控制电流的大小和方向，可以实现温度的调节。
低温技术是在制冷技术的基础上进一步降低温度的技术。
常见的低温技术包括：
1. 冷冻机：使用制冷剂循环制冷的机器，能够将物体或空间的温度降低到较低的程度。
2. 液氮冷却：利用液氮的低沸点来实现低温。
液氮的沸点为-196°C，可以通过倒入液氮来使物体或空间迅速冷却。
3. 超导技术：超导材料在极低温度下具有无电阻的特性。
通过将材料冷却到超导温度，可以实现超导电流的高效传输。
这些制冷和低温技术被广泛应用于各个领域，如制冷设备、食品储存、科学实验、医疗保健等。
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三、其他换热器
作用：提高工作效率，或用于较低蒸 发温度的系统．
类型：回热器、中间冷却器、冷凝蒸发器和 板式换热器等．
１.回热器
进气
1 进液
出液
2
图4-13 盘管式回热器结构
1-壳体 2-盘管 3-进、出气接管及法兰
出气 3
２、板式换热
降压降温，保证压差：PK P0，TK T0
漏。
❖ 3.具有自动补偿功能。
第7章 辅助设备
辅助设备 作用：完善制冷系统的技术性能，保证可靠的
运行． 分类：制冷剂的贮存、分离、净化设备和润滑
一.目前有哪些主要的制冷方法
气体膨胀制冷 蒸气压缩制冷 固态物质升华制冷
二.蒸气压缩式制冷
1. 基本组成 压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器
第三章 制冷剂
一.什么叫制冷剂 制冷剂就是能从一个地方吸收热量，而 在另一个地方排出热量，以达到制冷目 的的工质。
二.常用的制冷剂概述
1.无机化合物 例如: NH3 H2O 2.氟里昂 例如: R12 R22 R134a 3.碳氢化合物 例如: CH4 C2H6
外平衡热力膨胀阀示意图
外平衡热力膨胀阀的安装位置
感温包的安装位置
三、毛细管 安装位置：冷凝器与蒸发器之间 作 用：作为制冷循环的流量控与 节流元件
工作原理：根据流体在管内流动产生 摩擦阻力，来改变其流 量．管短，压降小，流量大； 反之压降大流量小．
结构特点
❖ 1.结构简单，制造方便，价格低廉。 ❖ 2.没有运动部件，本身不容易产生故障和泄
制空气流动）．
1 水出 水进
2 5
3
A4
7 8 9
10
11
A
B
制冷热交换器原理
制冷热交换器原理
制冷热交换器是一种用于实现热能传递的装置。
它通常由两个不同的热流体流经互相接触的金属或非金属材料构成。
其工作原理是基于热传导和热辐射。
当制冷热交换器中的制冷剂通过蒸发器时，它从低温环境中吸收热量，使蒸发器表面的温度降低。
这样，制冷剂的温度低于被冷却物体的温度，从而使热量从被冷却物体传递到制冷剂。
另一方面，制冷剂通过冷凝器时，会释放热量，使冷凝器的表面温度升高。
这时，冷凝器处于高温环境中，使得热量从制冷剂传递到外部环境中。
制冷热交换器还可以通过间接热交换来实现热能传递。
在这种情况下，热源和冷源之间通过一个隔离层进行热量传递。
隔离层可以是导热材料，如金属，或者是非导热材料，如塑料。
通过优化隔离层的导热性能，可以实现高效的热能传递。
制冷热交换器广泛应用于各个领域，如空调系统、制冷设备、化工工艺中的冷却和加热过程等。
通过合理设计和选择材料，可以提高制冷热交换器的效率和性能，实现能源的节约和环境的保护。
制冷与低温技术原理复习提纲
“低温原理与装置”考试大纲（2016年12月）以下所列，均为考试要点：绪论1. 填空题(1).按照获取制冷的温度范围划分，K以上为普冷；~ K为深冷或称低温；K以下为极（超）低温。
2. 了解低温技术在现代工业、农业、科学研究、医学等等领域的广泛应用；3. 了解低温技术的发展简况（见课本第2页）。
第一章低温技术的热力学基础1..要求(1).熟练掌握范德瓦尔方程及其特性；(2).了解描述实际气体的其它二参数、多参数状态方程；(3).掌握对比态定律；(4).掌握热力学能、焓、熵的一般关系式的推导方法（焓、熵各有三个表达式）；(5).了解比热容的一般关系式；(6).掌握计算实际气体混合物热力性质的混合法则；(7).熟练掌握热动平衡的三个判据；(8).熟练掌握克拉贝隆-克劳修斯方程，了解其推导过程；(9).掌握饱和蒸汽压方程及其推导过程；(10).掌握一元物系的相平衡条件和三相平衡。
2. 名词解释临界参数、自发过程、化学势、三相点、第二章溶液热力学基础1. 要求(1).掌握溶解热、溶液的焓的计算式；(2).掌握四个吉布斯方程的推导过程；(3).熟练掌握溶液相平衡的条件、吉布斯相律的计算式；(4).熟练掌握理想溶液模型的三个特性；(5).熟练掌握拉乌尔定律及其在二元溶液中的应用（包括计算式）；(6).熟练掌握亨利定律（包括计算式）；(7).熟练掌握康诺瓦罗夫第一、第二定律；(8).熟练掌握二元溶液的气液相平衡p-x图和T-x图、了解h-ξ图；(9).熟练掌握二元溶液的混合过程、蒸发与冷凝过程及其在T-x图上的表示，熟练掌握杠杆规则，了解节流过程和吸收过程。
2. 名词解释二元溶液、多元溶液、溶解热（混合热）、h —x 图拉乌尔定律应用于实际溶液时的正偏差、负偏差共沸溶液、液固相平衡、共晶点3. 问答(1). 生成溶液的方法主要有哪几种？（见课本第45页）(2). 对于二元溶液的相平衡图(p -x 图、T -x 图和h -ξ 图)各有什么特征？(3). 在二元溶液的h -ξ 图的湿蒸气区中，当压力改变时，同一点所代表的热力状态是否改变？说明原因。
制冷设备原理
制冷设备原理制冷设备是指利用物质的相变过程，通过吸收外界热量来降低物体的温度的设备。
它在我们日常生活中扮演着重要的角色，如冰箱、空调等。
那么，制冷设备是如何实现降温的呢？接下来，我们将从原理的角度来解释制冷设备的工作原理。
首先，制冷设备的工作原理基于热力学的基本原理。
根据热力学第一定律，能量守恒定律，热量是一种能量形式，能够从一个物体传递到另一个物体，或者转化为其他形式的能量。
而根据热力学第二定律，热量不可能自发地从低温物体传递到高温物体，这就是热力学第二定律的热传递定律。
其次，制冷设备利用物质的相变过程来实现降温。
常见的制冷设备中使用的工质有水、氨、氟利昂等。
这些工质在不同的压力和温度下会发生相变，从而吸收或释放热量。
以冰箱为例，冷冻室内的制冷剂在低压下蒸发吸收热量，使冷冻室内温度降低，而在高压下凝结释放热量，使冷冻室外温度升高。
通过这样的循环过程，实现了冷热的交换。
另外，制冷设备还需要通过压缩、膨胀、冷凝、蒸发等过程来完成制冷循环。
在压缩过程中，制冷剂被压缩成高压气体，温度升高；在膨胀过程中，高压气体通过节流阀膨胀成低压气体，温度降低；在冷凝过程中，制冷剂释放热量，由气态变成液态；在蒸发过程中，制冷剂吸收热量，由液态变成气态。
这些过程相互作用，不断循环，实现了制冷设备的工作。
总的来说，制冷设备的工作原理是基于热力学的基本原理，利用物质的相变过程来实现降温。
通过压缩、膨胀、冷凝、蒸发等过程，制冷设备能够不断地吸收热量，使物体的温度降低。
这种工作原理不仅在冰箱、空调等家用电器中得到应用，也在工业生产中发挥着重要作用。
制冷设备的发展将为人类的生活和生产带来更多的便利和效益。
制冷与低温技术原理-小组讨论题之欧阳家百创编
第一章绪论（小组讨论题-课堂完成）欧阳家百（2021.03.07）填空题1.制冷是指用（）的方法在一定时间和一定空间内将（）冷却，使其温度降低到（）以下，并保持这个低温。
2.制冷是一个逆向循环，为了实现制冷循环，必须（）。
3. 在科学研究和工业生产中，常将制冷分为（）和（）两个体系。
4. 根据国际制冷学会第13次制冷大会（1971年）的建议，将（）温度定义为普冷和低温的分界线。
5. （）是自然界诸元素中沸点最低的气体，也是最后被液化的气体。
6. 定压下，单位质量液体汽化时所吸收的热量称为（）。
7. 任何一种物质，随着（）的提高其汽化热不断减小，当到达（）状态时，汽化热为零。
8. 节流过程是（），节流前后，（）保持不变，（）和（）降低。
9. 制冷机按照逆卡诺循环工作时，制冷系数只与（）有关，与（）无关。
10. 制冷机制冷系数的数值范围为（），热泵泵热系数的数值范围为（），热机热效率的数值范围为（）。
选择题（单选）1.空调用制冷技术属于（）A. 普通制冷B. 深度制冷C. 低温制冷D. 极低温制冷2.人工制冷技术的发展起源于（）A. 蒸气压缩式制冷B. 吸收式制冷C. 蒸汽喷射制冷D. 气体膨胀制冷3.实际制冷循环的制冷系数与逆卡诺循环的制冷系数之比称为（）A. 压缩比B. 输气效率C. 热力完善度D. 能效比4.热泵循环中的制热过程是（）A．电热加热 B．热水供热 C．制冷剂汽化 D．制冷剂的冷却冷凝第二章制冷方法（小组讨论题-课堂完成）填空题1. 制冷的方法有很多，常见的方法有（），（），（），和（）等方法。
2. 在制冷技术中，常应用纯水冰或冰盐的（）过程以及干冰的（）过程来制冷。
3. 利用纯水冰冷却只能使被冷却物体保持（）的温度。
4. 应用冰和盐混合物的融化过程可以达到（）的温度。
冰盐冷却时热交换是通过冰块表面的（）进行的。
5. 干冰的制冷能力比冰和冰盐都（）。
6. 液体蒸发制冷循环必须具备四个基本过程：即（），（），（）和（）四个过程。
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（2）强制对流空气冷却式冷凝器
1-肋片 2-传热管 3-上封板 4-左端板 5-进气集管 6-弯头 7-出液集管 8-下封板 9-前封板 10-通风机 11-装配螺钉
6.1.1 冷凝器
3. 蒸发式冷凝器
6.1.1 冷凝器
3. 蒸发式冷凝器 优点：（1）用水量少； （2）结构紧凑，可安装在屋顶上，节省 占地面积。蒸发式冷凝器的耗水量少，特别 适合用于缺水和气候干燥的地区。 通常安装在制冷机房的屋顶上。 缺点：冷却水不断循环使用，水垢层增长较快， 需要使用经过软化处理的水。
6.1.2 蒸发器
1. 影响蒸发器传热的主要因素
控制润滑油进入蒸发器； 蒸发器结构应有利于气液分离，实际中出口装有 气液分离器，保护压缩机的工作。 按冷却的介质不同分为 冷却液体载冷剂的蒸发器； 冷却空气的蒸发器； 根据供液方式的不同分为 满液式蒸发器； 干式蒸发器； 循环式蒸发器； 喷淋式蒸发器。
1. 氨用中间冷却器
中间冷却器操作注意事项： 中间冷却器内气体流速一般为 0.5- 0.8m/s。 蛇形盘管内氨液流速为0.40.7m/s，其出口氨液温度比进口 低3-5℃。 中间冷却器的中间压力一般在 0.3MPa（表压）左右， 不宜超过0.4MPa（表压）。 高压级的吸气过热度，即吸气温度比中间冷却器的 中间温度高2- 4℃。
6.1.1 冷凝器
（1）壳管式冷凝器 立式壳管式冷凝器：大型氨制冷装置； 卧式壳管式冷凝器：大中型氨或氟利昂制冷装置。 • 氨卧式壳管式冷凝器：钢管； • 氟利昂卧式壳管式换热器：钢管或铜管。
氨卧式壳管式冷凝器示意图
Ф25-32mm的无缝钢管，国产：4-10个流程； 安装排气阀，放水阀，集污包，压力表，安全阀，均压阀； 水速0.8-1.5m/s，传热系数930-1160W/(m2.K)， 单位面积换热量4071-5234W/m2。
2. 干式蒸发器 是一种制冷剂液体在传热管内能够完全汽化的 蒸发器。 其传热管外侧被冷却介质为载冷剂（水）或 空气，制冷剂在管内吸热蒸发，流量约为传热 管内容积的20%-30%。 按被冷却介质不同分为； 冷却液体介质的干式蒸发器； 冷却空气的干式蒸发器；
（1）冷却液体介质的干式蒸发器
现代制冷技术
第 6 章 制冷设备
第六章 制冷设备
主要内容:
制冷装置的换热设备；
制冷装置的节流机构； 制冷压缩机； 蒸汽压缩式制冷装置的辅助设备。
6.1 制冷装置的换热设备
制冷装置的热交换设备主要有： 冷凝器，蒸发器，冷凝-蒸发器，中冷器， 回热器，吸收器，发生器和溶液热交换器等。 6.1.1 冷凝器 按照使用冷却介质和冷却方式的不同，分为三类：
2. 氟用中间冷却器
氟利昂制冷系统双级压缩时大都采用 一次节流中间不完全冷却循环。
冷凝器
5 3 节流阀 中间 冷却器 4
冷凝器
6 4
5 高压 压缩机
低压 压缩机
高压 压缩机
低压 压缩机
节流阀 7 8 节流阀
3 中间 冷却器
6
7 节流阀
2
8
2 9
蒸发器
1
蒸发器
1
6.4.2 分离与贮存设备
1. 气液分离设备
6.1.2 蒸发器
3. 循环式蒸发器 制冷剂在管内反复循环吸热蒸发直至完全 汽化。多用于大型液泵供液和重力供液冷库 系统或低温环境实验装置。
6.1.3 传热过程的强化
换热设备的基本传热公式 ；
t m t1 t 2 t 1 ln t 2
传热过程的强化 增大传热面积； 增大对数平均温度度差； 增大总传热系数； 降低污垢热阻值； 降低管壁热阻。
对数平均温差
t m
t1 t 2 t 1 ln t 2
6.2 制冷装置的节流机构
6.2.1 节流机构的作用和工作原理
当制冷剂流体通过一小孔时，一部分静压力转变 为动压力，流速急剧增大，成为湍流流动，流体发 生扰动，摩擦阻力增加，静压下降，使流体达到降 压调节流量的目的。
6.2.2 节流机构的作用有两点：
内平衡式热力膨胀阀 由阀体、推杆、阀座、阀针、弹簧、调节杆、 感温包、联接管、感应膜片等部件组成
内平衡式热力膨胀阀
毛细管 毛细管是最简单的节流装置，在家用冰箱， 窗式空调器；中小型空气调节机广泛应用； 毛细管是一根有规定长度的直径很细的紫铜管， 它的内径一般为0.5～2mm。
毛细管作节流装置的特点: • 毛细管由紫铜管拉制而成，制造方便，价格低廉；
小型冷库
• 分液头: 使制冷剂均匀地分配到蒸发器的各路管组中。 • 压力控制器: 压缩机工作时的安全保护控制装置。 • 油分离器: 把润滑油分离出来，并返回到曲轴箱去。 • 热气冲霜管: 定期加热蒸发器而除霜。 • 冷却塔: 利用空气使冷却水降温，循环使用，节约用水。 • 冷却水泵: 冷却水循环的输送设备 • 干燥过滤器: 除去冷凝器中的水份和杂质，防止膨胀阀冰 堵或堵塞。 • 回热器: 过冷液体制冷剂，提高低压蒸汽温度，消除压缩 机的液击。 • 电磁阀: 压缩机停机后自动切断输液管路，起保护压缩机 的作用。
热泵型风冷式冷水机组原理图
1风扇 2翅片式换热器 3套管式换热器 4水泵 5膨胀阀 6视镜 7干燥过滤器 8贮液罐 9气液分离器 10压缩机 11四通换向阀 12,13,14,15单向阀 16低压接口 17高压接口
水冷式小型氟利昂冷库制冷系统流程图
1－蒸发器 2－分液头 3－热力膨胀阀 4－低压表 5－压力控制器 6－压缩机 7－高压表 8－油分离器 9－热气冲霜管 10－截止阀 11－冷却塔 12－冷却水泵 13－冷却水量调节阀 14－冷凝器 15－干燥过滤器 16－回热器 17－电磁阀
热力膨胀阀
热力膨胀阀普遍用于氟利昂制冷系统中。通过 感温机构的作用，随蒸发器出口处制冷剂的温 度变化而自动变化，达到调节制冷剂供液量的 目的。 热力式膨胀阀: 主要由阀体、感温包和毛细管组成。 热力式膨胀阀按膜片平衡方式不同有： 内平衡式和外平衡式两种类型.
6.2 制冷装置的节流机构
（2）套管式冷凝器
由不同直径的管子套在一起，并弯制成蛇形或螺旋形； 制冷剂蒸汽在套管间冷凝，冷凝液从下部引出， 冷却水在直径较小的管道内自下而上流动， 与制冷剂形成逆流式。 换热效果较好。当水速为1-2m/s时，传热系数在900 – 1300W/(m2.K) ； 优点：结构简单，制作方便，传热效果好； 缺点：冷却水和制冷剂两侧的流动阻力较大， 金属消耗量大，对水垢清洗不方便； 一般用在小型氟利昂制冷装置中。
（1）自然对流空气冷却式冷凝器
自然对流空气冷却式冷凝器
依靠空气在冷凝器被加热后自动上升的过程将冷凝器释放 的热量带走； 不需要风机，没有噪声，多用于小型制冷装置； 目前普遍应用的是丝管式结构的空气自由运动式冷凝器。 在蛇形传热管两侧焊有钢丝Ф1.4-Ф1.6mm， 丝间距一般为4-10mm，传热管采用Ф4-Ф6mm复合钢管 （管外镀铜，又称帮迪管）； 传热系数较低，可达9-16 W/(m2.K)。
（1）对从冷凝器中出来的高压液体制冷剂进行节 流降压为蒸发压力； （2）根据系统负荷变化，调整进入蒸发器的制冷 剂液体的数量。
6.2 制冷装置的节流机构
6.2.3 节流机构的种类 按供液量调节方式分为五个类型：
用手动调节的节流机构（手动节流阀）； 用液位调节的节流机构：浮球调节阀； 用蒸汽过热度调节的节流机构： 热力膨胀阀，电热膨胀阀； 用电子脉冲调节的节流机构； 不进行调节的节流机构；毛细管，恒压节流阀。
（2）冷却空气的干式蒸发器
按空气的运动状态分为； 冷却自由运动空气的蒸发器； 冷却强制流动空气的蒸发器。
自然对流式冷却空气的蒸发器（排管）
根据其安装的位置分为： 墙排管、顶排管、搁架式排管等多种形式； 从构造形式上可分为： 立式、卧式和盘管式等类型。
强制对流式冷却空气的蒸发器
a)蒸发器 b)绕片管 c)套片管 1-传热管 2-肋片 3-挡板 4-通风机 5-集气管 6-分液器
水冷冷凝器； 空气冷却式冷凝器； 蒸发式冷凝器。
6.1.1 冷凝器
1. 水冷式冷凝器 用水作冷却介质，带走制冷剂冷凝时放出的 热量； 冷却水可使用江河湖海水或地下水； 冷却水可以一次使用，也可循环使用； 循环使用的冷却水需配有水冷却塔或冷水池； 结构：壳管式，套管式，板式等； 特点：传热效率高，结构紧凑。 多用于大中型制冷设备。
（1）壳管式满液式蒸发器
卧式满液式蒸发器结构
壳管式满液式蒸发器
制冷剂在壳内管外蒸发，载冷剂在管内流动。 一般为多程式。 载冷剂的进出口设在端盖上，取下进上出走向，制冷剂 液体从壳底部或侧面进入壳内，蒸汽由上部引出。壳内 制冷剂液体始终保持约为壳径70%-80%的静液面高度。 安装排气阀，放水阀，集污包，压力表，安全阀，均压阀； 氨壳管式蒸发器采用无缝钢管， 氟利昂壳管式蒸发器采用铜管，管外加肋片。 载冷剂流速为1.0-1.5m/s，传热系数可达450-520W/(m2.K)， 单位面积换热量2300-2600W/m2。
2.分类
6.1.2 蒸发器
1. 满液式蒸发器
按结构分为；卧式壳管式，直管式，螺旋管式 等结构形式； 共同特点：在蒸发器内充满了液态制冷剂液体， 运行中吸热蒸发产生的制冷剂蒸汽不断从液体中 分离出来，由于制冷剂与换热面充分接触， 具有较大换热系数。 缺点：制冷剂充注量大，液住静压给蒸发温度 造成不良影响。
套管式冷凝器
6.1.1 冷凝器
2. 空气冷却式冷凝器 用空气作冷却介质，制冷剂在管内冷凝，
空气在管外流动吸收管内制冷剂放出的热量； 由于空气的换热系数较小，管外（空气侧） 常设置肋片，以强化管外换热； 按空气流动方式的不同，分为： 自然对流空气冷却式冷凝器：家用冰箱； 强制对流空气冷却式冷凝器：小型氟利昂制冷设备， 如：冷柜，家用空调，车载空调，冷藏车。