制冷剂技术与原理2-2
制冷原理 第2章 制冷方法08
1 pc ( ) p0
k 1 k
1
T1 T4 T2 T1 T3 T4
(2-50)
因为热源温度是恒值，此时比较标准循环应当 是可逆卡诺循环，其 制冷系数 为：
T1 c T3 T1
因此上述理论循环的 热力完善 度为：
T3 T1 Tc T0 T1 ( )( ) c T2 T1 T1 T2 T0
Qc0 Tc0 (s4 s3 )
工质为理想气体:
(2-54)
理想的斯特林制冷机的排热量为:
Qa Ta (s1 s2 )
工质为理想气体:
(2-56)
Qc 0 m R Ta ln(v1 / v2 )
2.3 涡流管制冷
是利用人工方法产生漩涡，使气流分为冷热两 部分。利用分离出来的冷气流即可制冷。
涡流管制冷装置
涡流管制冷装置
涡流管制冷系统
2.4 气体膨胀制冷
历史上第一次实现的气体 制冷机是以空气作为工质 的，并且称为空气制冷机
2.4.1 气体绝热节流
1.实际气体的节流
(1) 节流过程的热力学特征 通过膨胀阀时焓不变，因阀中存在摩擦 阻力损耗，所以它是个不可逆过程，节 流后熵必定增加
2.1.4 蒸汽喷射式制冷
图2-6 蒸汽喷射式制冷机理论工作循环的温－熵图
现在可根据图2-6进行理论循环的热力计算。
制冷量
0 qmo (h3 h6 )
h qm1 (h1 h6 )
(2-6)
式中 qm 0——被引射制冷蒸气的流量 锅炉的供热量 (2-7)
式中 qm1 ——工作蒸气流量
2.1.4 蒸汽喷射式制冷
冷凝器
a
工作蒸汽
第二章 制冷原理
制冷原理 五、制冷剂
制冷剂是进行制冷循环的工作物质。 对制冷剂的要求 理想的制冷剂要求化学性质是无毒、无刺激性气味、对金属腐蚀作用小、与润滑油 不起化学反应，不易燃烧、不易爆炸、并且要求制冷剂有良好的热力学性质，即在 大气压力下它在蒸发器内的蒸发温度要低、蒸发压力最好与大气压相近；制冷剂在 冷凝器中、冷凝温度对应的压力要适中，单位制冷量要大，汽化热要大，而液体的 比热要小，气体的比热要大。要求制冷剂的物理性质：凝固温度要低、临界温度要 高 (最好高于环境温度)，导热系数和放热系数要大，比重和粘度要小，泄漏性要小。
制冷原理
德玛仕技术部 主讲人：印定兵 2018年08月15日
第二章
制冷原理
制冷原理
制冷原理 一、蒸气压缩式制冷原理
蒸气制冷是利用某些低沸点的液态制冷剂在不同压力下汽化时吸热的性质来实现 人工制冷的。 在制冷技术中，蒸发是指液态制冷剂达到沸腾时变成气态的过程。液态变成气态 必须从外界吸收热能才能实现，因此是吸热过程，液态制冷剂蒸发汽化时的温度叫做 蒸发温度，凝结是指蒸汽冷却到等于或低于饱和温度，使蒸汽转化为液态。 在日常生活中，我们能够观察到许多蒸发吸热的现象。比如，我们在手上擦一些 酒精，酒精很快蒸发，这时我们感到擦酒精部分反应很凉。又如常用的制冷剂氟利昂 F-12液体喷洒在物体上时，我们会看到物体表面很快结上一层白霜，这是因为F-12的液 体喷到物体表面立即吸热，使物体表面温度迅速下降(当然这是不实用的制冷方法，制 冷剂F-12不能回收和循环使用)。目前一些医疗机构采用的冷冻疗法即是利用了这一原 理。 蒸气压缩式制冷是利用液态制冷剂汽化时吸热，蒸汽凝结时放热的原理进行制冷的。
制冷剂工作原理
制冷剂工作原理
制冷剂是制冷系统中至关重要的组成部分，它通过循环往复的工作原理来实现制冷效果。
制冷剂的工作原理主要包括蒸发、压缩、冷凝和膨胀四个过程。
首先是蒸发过程，当制冷剂进入蒸发器时，受到外界热源的影响，制冷剂从液态转变为气态，吸收周围的热量，使得蒸发器周围的温度降低。
接着是压缩过程，气态的制冷剂经过蒸发后进入压缩机，压缩机对制冷剂进行压缩，使其温度和压力升高。
这一过程使得制冷剂的能量得到增加，为后续的冷凝过程做好准备。
然后是冷凝过程，压缩后的制冷剂进入冷凝器，通过冷却介质的作用，制冷剂释放热量，从而转变为液态。
这一过程使得制冷剂的温度和压力降低，为下一步的膨胀过程做好准备。
最后是膨胀过程，液态的制冷剂通过膨胀阀进入蒸发器，压力降低使得制冷剂再次转变为气态，从而完成了一个完整的循环。
这一过程使得制冷剂重新回到蒸发器，继续吸收热量，实现持续的制冷效果。
综上所述，制冷剂通过蒸发、压缩、冷凝和膨胀四个过程循环往复工作，实现了制冷系统的制冷效果。
这一工作原理为各种制冷设备的运行提供了基础，也为我们的生活和工业生产提供了便利。
制冷技术原理与应用基础课件第2章 常用制冷工质及其性质
制冷技术
2.2.1 制冷剂代号与种类
由于制冷剂种类繁多，为了书写和表达方便，国际上统一 规定了制冷剂的简化代号，可用的每种制冷剂均有唯一的、国 际统一的代号，代号与种类是相关的。常用制冷剂按组成区分 有单一制冷剂和混合制冷剂；按化学成分区分有有机制冷剂和 无机制冷剂。
制冷技术
2.3 环境影响指标
自1974年，莫林纳(M.J.Molina)和罗兰(F.S.Rowland) 提出臭氧层问题以来，大量的研究和大气实测数据表明， 臭氧层问题已经非常严重。目前，臭氧层被破坏问题以成 为全球性环境问题。
2.3.1 根据环保观点的命名 2.3.2 消耗臭氧物质对环境的破坏作用 2.3.3 对环境影响的评价指标
链 烷 烃 的 卤 族 元 素 衍 生 物 制 冷 剂 编 号 规 则 为 R(m1)(n+1)(x)B(z) ； 链 烯 烃 的 卤 族 元 素 衍 生 物 制 冷 剂 编 号 规 则 为 R1(m-1)(n+1)(x)B(z)；环烷烃的卤族元素衍生物制冷剂编号规则 为RC(m-1)(n+1)(x)B(z)；如制冷剂中无Br，则在编号中不出现 B(z)项；对于同分异构体，在后面加英文字母来区别。
制冷技术
第2章 常用制冷工质及其性质
2.1制冷剂的演化过程 2.2制冷剂的选用原则 2.3环境影响指标 2.4制冷剂的热力性质 2.5制冷剂的化学性质与实用性质 2.6制冷剂的溶解性质 2.7常用制冷剂 2.8载冷剂简介 2.9润滑油简介
制冷技术
制冷压缩机2第二章往复式制冷压缩机课件
等于1的计算误差很小,因此可得
p1(Vc+Vp)=ps0(Vc+Vp-ΔV″)
ΔV″=(Vc+Vp)
(
pso ps0
p1 )
=(Vc+Vp)Δps1/ps0
以此式代入式(2-8),则λp=1-
1 c ps1 v pso
(2-16)
在λp的近似计算中,为简便起见,甚至可令c=0,则其近似公式便成为
Vx=V″Ts0/T6
和计算λp时一样,近似地取过程1-6的多变压缩过程指数为1,则T1=T6。用 此关系和上式,从式(2-9)可得
λT=Vx/V″=Ts0/T1
(2-18)
热力性能
λT不同于λV和λp,它的数值不能从示功图上直接求出。利用试验所得的ηV、 λV和λp值,根据式(2-11)可以求得温度系数和泄漏系数的乘积λlλT。对于顺流立 式压缩机,有经验公式
热力性能
4)在排气过程中,气体需克服流动阻力,因而排气终止时,p3>pdk,或写成 p3=pdk+Δpd3,而理论循环的排气过程为b—c,排气过程中气体的状态不变,压力 为pdk,温度为Tdk。
5)气缸内部的不严密性和可能发生的吸、排气阀延迟关闭都会引起气体 的泄漏损失。
6)就进入压缩机的制冷剂成分和状态而言,在理论循环中假设制冷剂为 纯粹的干蒸气,但在实际运转时,往往有一定数量的润滑油随同制冷剂在制冷 系统中循环;此外,有时被吸入的制冷剂为湿蒸气,这均影响压缩机的输气能力 和功耗。
2)由于吸气阀的弹簧力,使余隙容积中的气体一直膨胀至点4,气体才被吸 入气缸。气体进入气缸后,一方面因流动阻力而降低压力,另一方面与所接触 的壁面以及余隙容积中的气体进行热交换,使吸气终止时缸内气体压力变为 p1=ps0-Δps1,温度变为T1(图2-5a的点1),T1>Ts0,而理论循环的吸入过程为d-a,吸入 过程中气体的状态不变,压力为ps0,温度为Ts0。
第2章 制冷剂及载冷剂
2m+2=n+x+y+z
氟利昂的代号用“R×××B×”表示。 第一位数字m-1，该值为零时则省略不写， 第二位数字为n+1；第三位数字为x；第 四位数字为z，如为零时，与字母“B”一 起省略。
3、烷烃类（碳氢化合物） 烃类制冷剂有烷烃类制冷剂（甲烷、 乙烷），链烯烃类制冷剂（乙烯、丙烯） 等。从经济观点看是出色的制冷剂，但 易燃烧，安全性很差，用于石油化学工 业。
CFC11的替代物
HCFC123的臭氧(03)层耗减潜能 ODP=0.02，全球变暖潜能GWP=29，属 HCFCs物质。目前重通、约克、特灵均 有离心式冷水机组产品。
2.2.2
CFC12的替代物
1、HFC134a（C2H3F4） 该物质ODP=0，GWP=420，国内外 已广泛使用，目前国内尚不能批量生产。 西安近代集团与西藏金珠集团已合资建设 年产5000吨的HFC134a生产厂，1999年 开工，2002年投产；另杭州氟化工研究 所可小批量供应。HFC134a热力性质与 CFC12很接近，两者可兼容，其充注量 比CFC12少20％左右。
目前使用较多的几种共沸制冷工质， 主要是R507，其组成和沸点如下表：
代 号 组 分 组 成 相对 分子 质量 98.9 沸点 共沸温 各组分 /℃ 度/℃ 的沸点 /℃ 46.7 -48.8/ -47.7
R507 R125 50.0/ 50.0 / 143a
特点：
1、在一定的蒸发压力下蒸发时，具 有几乎不变的蒸发温度，而且蒸发温度 一般比组成它的单组分的蒸发温度低。
(二)非共沸混合制冷工质
非共沸混合制冷工质没有共沸点。 在定压下蒸发或凝结时，气相和液相的 成分不同，温度也在不断变化。图2-5表 示了非共沸制冷工质的温度一质量分数 (T-w)图。
制冷剂 工作原理
制冷剂工作原理
制冷剂是一种介质，通常用于制冷设备中，如冰箱、空调等。
它能够通过循环往复地吸热和放热的过程，实现温度的降低。
工作原理主要包括四个关键步骤：蒸发、压缩、冷凝和膨胀。
首先，在制冷循环开始时，制冷剂处于液态。
当它通过蒸发器时，遇到低温环境，这时制冷剂吸收外界热量并发生蒸发。
在蒸发的过程中，制冷剂从液态转化为气态，吸热使得周围环境温度下降。
然后，蒸发后的制冷剂气体会被压缩机吸入。
压缩机会施加高压，使制冷剂气体压缩，同时也使其温度升高。
通过压缩，制冷剂气体的分子间距离缩小，增加分子的动能。
接下来，高温高压的制冷剂气体进入冷凝器。
冷凝器通常位于外部，其周围环境温度较低。
当制冷剂气体通过冷凝器时，它会散发热量，使其温度下降，从而使制冷剂气体逐渐冷凝成液态。
最后，冷凝后的制冷剂液体通过膨胀阀进入蒸发器（也称为蒸发器）。
在蒸发器中，制冷剂液体压力降低，使其迅速蒸发，从而吸热并带走周围环境的热量。
这样，制冷剂周而复始地循环，不断吸收和释放热量，实现温度的降低。
要注意的是，不同的制冷剂有不同的性质和特点。
例如，氟利昂是一种广泛应用的制冷剂，但由于其对臭氧层的破坏和全球
变暖的影响，目前被禁止或受到限制。
因此，对于制冷剂的选择需要考虑其环境友好性和能效性能。
制冷与低温技术原理—第2章制冷方法
2.1.2 蒸气压缩式制冷
1. 系统组成： 压缩机，冷凝器，膨胀阀，蒸发器等主要设备
组成，用管道将其连接成一个封闭的系统。
2. 制冷系统图：
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
压缩机：起着压缩和输送制冷剂蒸汽并造成蒸发器 中低压力，冷凝器中高压力的作用，是整 个系统的心脏。
3. 多级热电堆式半导体制冷的基本原理
为了获得更低的温度或更大的温差可采用多级热电堆式 半导体制冷。它是由单级热电联结而成。 联结的方式有：串联，并联，及串并联。其中二级， 三级热电堆式半导体制冷最为常见。
a) 串联二级热电堆
b) 并联二级热电堆 c) 串，并联三级热电堆
多级热电堆式半导体制冷器原理图
• 压力0.52MPa。
固态CO2
液态CO2
常压下，干冰的升华 温度-78.5℃，升华热 为573.6kJ/kg。
升华
气态CO2
课后问题3； 干冰的物理性质 。
吸热
说
明 干冰的制冷能力比冰和冰盐都大。
2. 液体蒸发制冷
共同特点： 是利用液体汽化 时的吸热效应而 实现制冷的。
常用方法： ✓ 蒸气压缩式制冷 ✓ 吸收式制冷 ✓ 蒸气喷射式制冷 ✓ 吸附式制冷
高压液体流 经膨胀阀节 流，形成低 压低温的 气，液两相 混合物进入 蒸发器。
4. 应用：
➢ 蒸气压缩式制冷机是应用最广泛的制冷机。 是本课程的重点内容之一。
➢ 具有100多年的历史，相当完备，广泛应用 在空气调节，各种冰箱，食品冷藏，冷加工 方面。
➢ 制冷的温度范围为5℃ — -150℃。
制冷技术与原理
制冷技术与原理
嘿，朋友们！今天咱来聊聊制冷技术与原理。
想象一下，在炎热的夏天，你打开冰箱，那股凉凉的气息扑面而来，是不是感觉特别爽？这可都得归功于制冷技术呀！
制冷的原理其实就像一场“热量大挪移”。
简单来说，就是把一个地方的热量搬到另一个地方去。
就好比你觉得房间里太热了，就把热气“赶”到外面去。
制冷系统里有个很关键的东西叫制冷剂，它就像个勤劳的“搬运工”。
这个“搬运工”先在蒸发器里吸收热量，变成气态，然后被压缩机这个“大力士”压缩，温度升高。
接着，它跑到冷凝器里，把热量释放出去，又变回液态。
最后，通过节流阀这个“小关卡”，再回到蒸发器，继续开始“搬运”热量的工作。
生活中很多地方都离不开制冷技术呢。
除了家里的冰箱，空调让整个屋子都变凉快，超市里的冷柜让我们能买到新鲜的食物。
总之，制冷技术就像我们在炎热夏天里的好朋友，默默地为我们服务，给我们带来凉爽和舒适。
下次你再享受制冷带来的好处时，可别忘了它背后的这些有趣原理哦！。
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。
制冷原理第二章制冷剂
爆炸极限 1.8~8.4 16.0~25.0 None None
制冷剂代号 R23 R32 R22 R744
爆炸极限 None 14~31 None None
18
制冷剂的物理化学性质及其应用
3、安全分类 毒性分为A、B两级
（A——低毒性、B——高毒性） 可燃性分为1、2、3三级
（1——不燃；2——低度可燃；3——高度可燃）
料无腐蚀作用。
30
目录
制冷剂概述 制冷剂的物理化学性质及其应用 载冷剂 ➢ 润滑油
31
润滑油
一、润滑油的功效 在制冷装置中，润滑油保证压缩机正常运转，对压缩机各
个运动部件起润滑与冷却作用，在保证压缩机运行的可靠性和 使用寿命中起着极其重要的作用。
减少运动零件摩擦量，延长寿命； 带走摩擦热； 防止制冷剂气体泄露； 清洗润画面，带走污垢； 保护零件防止锈蚀；
臭氧层有潜在消耗能力。
22
23
制冷剂的物理化学性质及其应用
臭氧衰减指数ODP CFC高、HCHC低、HFC为0
温室效应指数GWP CFC高、HCHC和 HFC低
总等效温室效应TEWI • 第一部分：直接温室效应——温室气体排放、泄露 或维修报废时进入大气产生的温室效应； • 第二部分：间接温室效应——使用这些温室气体的 装置因耗能引起的二氧化碳排放所带来的温室效应。
上节回顾
相变制冷——液体汽化、固体熔化与升华；压焓图 有外功输出（等熵）
绝热膨胀制冷 无外功输出（等焓）
（温度随微小压力变化而变化的关系） 逆卡诺循环
制冷的热力学特征 洛伦兹循环 热能驱动的制冷循环
（制冷量、制冷系数、热力系数、热力完善度、热泵系数）
1
第二章 制冷剂、载冷剂及润滑油
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。
制冷剂技术与原理2.1.2
（2-26）
由图（2-21）可知，与无回热循环1-23-4-5-1相比较，回热循环的单位制冷 量增大了
q0 h4 h4 h1 h1 c p0 t R （2-27）
但单位功也增大了
制 冷 原 理 与 技 术
h1 ) ( h2 h1 ) w0 w' w0 ( h2
（一）简单单级蒸气压缩式制冷 的理论循环计算
制 冷 原 理 与 技 术 单级理论循环是建立在以下一些假设的基 础上的： （1）压缩过程为等熵过程，即在压缩 过程中不存在任何不可逆损失
（2）在冷凝器和蒸发器中，制冷剂 的冷凝温度等于冷却介质的温度，蒸发 温度等于被冷却介质的温度，且冷凝温 度和蒸发温度都是定值
（2-2）
按照式（2-1）和式（2-2），单级压缩蒸气制 冷机循环的各个过程有如下关系：
q0称为单位制冷量，习惯上取为正值， 在T-s图上用面积1-5-b-a-1代表，而在 lg p-h图上则用线段5-1表示。
（1）压缩过程: dw=dh
dq=0,因而 （2-3） d w= 0 （2-4）
w=h2-h1
' 0
(2-18)
由制冷剂的T-s图我们可以得到，在过热 区，过热度越大，其等熵线的斜率越大， 根据式（2-17），得
w0 0
（2-19）
图2-19有效过热的过热度对制冷系数的影响
制 冷 原 理 与 技 术
表2-2过热度对排气温度的影响
过热度 R502 R600a R290 R134a R22 ℃ 0 45.3 37.4 44.4 44.1 55.9 30 73.9 65.7 72.1 72.9 NH3
5．实际制冷系数
制 冷 原 理 与 技 术
制冷和低温技术原理—第2章 制冷方法
高压液体流 经膨胀阀节 流，形成低 压低温的 气，液两相 混合物进入 蒸发器。
4. 应用： 蒸气压缩式制冷机是应用最广泛的制冷机。 是本课程的重点内容之一。 具有100多年的历史，相当完备，广泛应用 在空气调节，各种冰箱，食品冷藏，冷加工 方面。 制冷的温度范围为5℃ — -150℃。
2.1.5 吸附式制冷
1. 系统组成：
吸附床，冷凝器，蒸发器 用管道连成一个封闭系统。
太阳辐射 沸石 吸附床 （沸石密封盒）
2. 工作原理：
肋片 （冷凝器） 储水器
一定的固体吸附剂对某种 （蒸发器） 制冷剂气体具有吸附作用， 白天脱附 夜间吸附 而且吸附能力随吸附剂温 太阳能沸石-水吸附制冷原理 度的改变而不同。 通过周期性地冷却和加热吸附剂， 使之交替地吸附和解吸。 解吸时，释放制冷剂气体，使之凝结为液体。 吸附时，制冷剂液体蒸发，产生制冷作用。
热电制冷
气体绝热膨胀制冷
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。
气体涡流制冷
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。
2.2.2 磁制冷
1. 工作原理： 是利用磁热效应的一种制冷方式。
既是固体磁性物质（磁性离子构成的系统）在受磁场 作用磁化时，系统的磁有序度加强（磁熵减小）， 对外放出热量；再将其去磁，则磁有序度下降（磁熵 增大），又要从外界吸收热量。
2.2.3 声制冷
1. 工作原理： 是利用热声效应的一种制冷方式。
制冷技术基础第三版教学课件第二章 制冷概述
24 第 二 章 制 冷 概 述
§2—2 制冷的方法及基本原理
2．吸收式制冷的工作原理 如图所示为吸收式制冷循环
示意图，来自发生器的高温、高压 吸收剂液体经调压阀降压后进入吸 收器，在冷却水的作用下降温后强 烈地吸收来自蒸发器的低温、低压 制冷剂蒸气，从而形成制冷剂—吸 收剂混合溶液。
4 第二章 制冷概述
制冷概念示意图
§2—1 制冷的概念、分类和应用
二、制冷的分类
1、普通制冷 简称普冷，取得的温度在稍低于环境温度到-153.15 ℃之间,这类制
冷常用于一般的生产和日常生活。
5 第二章 制冷概述
§2—1 制冷的概念、分类和应用
2、深度制冷 简称深冷，取得的温度在-253.15～-153.15 ℃之间，这类制冷常用
37 第 二 章 制 冷 概 述
蒸气压缩式制冷系统组成图
§2—2 制冷的方法及基本原理
2、蒸气压缩式制冷的工作原理 （1）制冷剂汽化吸热 如图所示为蒸气压缩式制冷
循环示意图，在蒸气压缩式制冷中， 蒸发器用于制冷剂的汽化吸热，而 压缩机、冷凝器和节流元件则用来 处理“废气”，具体工作原理如下：
18 第 二 章 制 冷 概 述
蒸气压缩式制冷循环示意图
6．医疗卫生 医务人员利用制冷技术对病人进行低温手术、低温麻醉，在低温条
件下保存血液、人体干细胞、人体器官和其他药品等。
13 第 二 章 制 冷 概 述
§2—1 制冷的概念、分类和应用
7．气体的液化 液态氧、氢、氮、氦是医疗、国防等诸多领域需要的特殊物质，这
些物质的获得通常只能采用在加高压的同时冷冻空气的办法将它们分离 出并保存起来。
燃烧爆炸危险，汽化潜热大。 （5）工作蒸汽消耗量大，制冷循环效率较低。
制冷技术 第二章 制冷剂和载冷剂
第一节 制冷剂
三、常用制冷剂的性质 目前常用的制冷剂有水、氨和氟利昂，其性质见表2-3。
表2-3 常 用 制 冷 剂 的 性 质
制冷 剂代号
分子式
分子量 标准 凝固 临界 M 沸点/℃ 温度/℃ 温度/℃
临界 压力 /MPa
R718 R717 R11 R12 R13 R22 R113 R114 R134a
） 1.33(0℃)
1.32
1.135
1.138 1.15(10℃) 1.194(10℃) 1.08(60℃) 1.092(10℃)
1.11
毒性 级别
无 2 5 6 6 5a 4～5 6 6
2.008 1.127(30℃) 5a
1.788 1.133(30℃) 5a
第一节 制冷剂
（一）水（R718） 优点：无毒、无味、不会燃烧和爆炸，而且是容易得到的物 质。 缺点：水蒸气的比容大，单位容积制冷量小，水的凝固点高， 不能制取较低的温度。 适用场合：适用于蒸发温度0℃以上的情况。所以，水作为制 冷剂常用于蒸气喷射制冷机和溴化锂吸收式制冷机中。 水的物理参数：在标准大气压下,它的沸点温度为100℃，临 界温度374.12℃，临界压力为22.12MPa，凝固温度为0℃。
第一节 制冷剂
（三）碳氢化合物（烃类） 碳氢化合物称烃，烃类制冷剂有烷烃类制冷剂（甲烷、乙烷），烯 烃类制冷剂有（乙烯、丙烯）等。 （四）混合制冷剂 混合制冷剂又称多元混合溶液。它是由两种或两种以上制冷剂按比 例相互溶解而成的混合物。它分为共沸溶液和非共沸溶液。 共沸溶液，在固定压力下蒸发或冷凝时，其蒸发温度和冷凝温度恒 定不变，而且它的气相和液相具有相同的组分。共沸溶液制冷剂代号的 第一个数字均为5，目前作为共沸溶液制冷剂的有R500、R502等。 非共沸溶液，在固定压力下蒸发或冷凝时其蒸发温度和冷凝温度是 不断变化的，气、液相的组成成分也不同。目前非共沸溶液应用的有 R12/R13、R22/114、R22/R152a/R124等。
制冷剂的原理
制冷剂的原理
制冷剂是一种用于制冷或冷冻的物质，它们通过吸收热量来降低物体的温度，从而实现制冷的效果。
在制冷系统中，制冷剂扮演着至关重要的角色，它们的选择和运用直接影响着制冷系统的性能和效率。
那么，制冷剂的原理是什么呢？
首先，制冷剂的原理涉及到热力学中的蒸发和冷凝过程。
在制冷系统中，制冷剂首先以液态形式进入蒸发器，当它吸收外部热量时，会发生蒸发并转化为气态。
这个过程需要吸收大量的热量，从而使蒸发器的温度降低。
接着，气态的制冷剂会被压缩成液态，释放出热量，然后通过冷凝器散发热量，使得制冷剂重新变成液态，完成一个完整的循环。
其次，制冷剂的原理还涉及到温度和压力之间的关系。
根据热力学原理，当压力增加时，物质的温度也会随之上升，而当压力降低时，温度也会下降。
在制冷系统中，制冷剂在蒸发器和冷凝器中会不断地经历压缩和膨胀的过程，这就使得制冷剂能够吸收和释放热量，从而达到降温的效果。
此外，制冷剂的选择也是制冷原理的重要部分。
不同的制冷剂
具有不同的蒸发温度和压缩性能，因此在不同的制冷系统中需要选择合适的制冷剂来实现最佳的制冷效果。
同时，制冷剂的选择还需要考虑到环保性和安全性等因素，以确保制冷系统的运行不会对环境和人体造成不良影响。
总的来说，制冷剂的原理是基于热力学和压力温度关系的，通过蒸发和冷凝的循环过程来实现对物体温度的降低。
制冷剂的选择和运用需要综合考虑多种因素，以确保制冷系统能够稳定、高效地运行。
希望通过本文的介绍，读者对制冷剂的原理有了更清晰的认识。
制冷技术与原理试题答案
制冷技术与原理试题答案一、选择题1. 制冷技术中，压缩式制冷系统的主要工作原理是基于哪种热力学循环？A. 卡诺循环B. 布雷顿循环C. 斯特林循环D. 阿蒙森循环答案：A2. 在制冷剂流动过程中，以下哪种现象会导致冷凝器效率下降？A. 制冷剂过度充注B. 制冷剂不足C. 冷凝器风扇不工作D. 蒸发器温度过低答案：A3. 制冷系统中，膨胀阀的作用是什么？A. 增加制冷剂的压力B. 减少制冷剂的压力C. 控制制冷剂的流量D. 加热制冷剂答案：C4. 哪种类型的制冷系统不需要使用机械压缩机？A. 吸收式制冷B. 压缩式制冷C. 喷射式制冷D. 热泵制冷答案：A5. 在制冷系统中，蒸发器的主要功能是什么？A. 压缩制冷剂B. 冷凝制冷剂C. 吸收制冷剂D. 使制冷剂蒸发并吸收热量答案：D二、填空题1. 制冷剂在________中蒸发，吸收周围热量，从而达到制冷的效果。
答案：蒸发器2. 制冷系统中，________的作用是将低温低压的制冷剂蒸汽压缩成高温高压的蒸汽。
答案：压缩机3. 在压缩式制冷系统中，________是用于控制制冷剂流量和压力的关键部件。
答案：膨胀阀4. 制冷剂在________中释放热量，由气态转变为高压液态。
答案：冷凝器5. 制冷系统的效率通常用________来衡量，它是冷却效果与消耗能量的比值。
答案：能效比三、简答题1. 请简述制冷剂在制冷系统中的循环过程。
答：制冷剂首先在蒸发器中吸收热量并蒸发成气态，然后通过压缩机被压缩成高温高压的蒸汽，接着进入冷凝器，在冷凝器中释放热量并冷凝成液态，最后通过膨胀阀降低压力并重新进入蒸发器，循环往复。
2. 为什么制冷系统需要定期维护和检查？答：制冷系统需要定期维护和检查以确保系统的正常运行和效率。
这包括检查制冷剂的充注量、清洁冷凝器和蒸发器的散热片、检查压缩机的运行状态以及确保所有连接件的密封性良好。
定期维护可以预防故障，延长设备寿命，并提高能效。
制冷原理总复习-2
• 图19.13给出了另设热水交换器的机型，图中略去了 其他设备。在采暖运行时，高压发生器产生的冷剂水蒸汽 在热水交换器中凝结放热，将采暖热水加热。而这时其他 设备不参加工作，制冷运行同图19.11。这种机组可作为 夏季制冷、冬季采暖的专用机组；也可以作为制冷、采暖 同时进行的机组，这时热水器中的冷剂水宜用作制冷。热 水器也可以作热水供应的热交换器，这样机组成为同时制 冷与热水供应的热交换器。若在热水器中设两组盘管，一 组用作采暖，一组用作热水供应，这样机组就成了制冷与 采暖同时又供应热水的机组，但这时机组进行热水供应需 消耗额外能量，或减少采暖供热能力或制冷量。
2
• 1、离心式制冷压缩机制冷量的调节方法是( )。 A、改变叶轮进口导叶的开启度 B、改变吸气截止阀的开启度 C、改变排气截止阀的开启度 D、改变供液截止阀的开启度 • 2、蒸发器中制冷剂蒸发时干度x的变化为（ ） • （A）由x=0逐渐增大至x=1（B）x=0不变（C）由x=1逐渐减小为 x=0（D）x=1不变 • 3、供热循环的供热系数是指（ ） • （A）从低温热源吸收的热量与循环消耗外功的比值 • （B）向高温热源放出的热量与循环消耗外供的比值 • （C）从低温热源吸收的热量与向高温热源放出的热量的比值 • （D）比相同热源下制冷循环的制冷系数少1 • 4、工质流经冷凝器冷凝（ ） • （A）放出热量，且放热量等于其焓值减少 • （B）放出热量，焓值增加 • （C）吸收外界热量，焓值增加 • （D）由于冷凝过程中压力不变，所以焓值不变 • 5、在lgp-h图中，等温线在湿蒸气区与( )重叠。 A、等焓线 B、等熵线 C、等压线 D、等比容线
1、热泵型空调器四通阀的作用是：（ C ）。 A， 改变压缩机的吸、排汽方向；B，改变压缩机的排汽方向； C， 改变系统制冷剂的流向； D，改变压缩机的吸汽方向。 2、对大气臭氧层没有破坏作用的制冷剂是：（C ）。 A，R12； B，R22； C，R717； D，R502。 3、按化学结构分类，氟里昂制冷剂属于（B ）类。 A．无机化合物； B．饱和碳氢化合物的衍生物； C．多元混合溶液； D．碳氢化合物。 4、氟利昂制冷剂中产生对大气污染的主要成分是：(B )。 A，氟 ； B，氯； C，氢； D，溴。 5、节流机构有多种形式，家用分体挂壁式空调机适宜采用 （ A ）。 A．毛细管； B．热力膨胀阀； C．热电膨胀阀； D．浮球阀。 6、恒温恒湿空调机的温度控制精度为±（B ）℃。 A．0.5； B．1； C．1.5； D．2。
r22制冷剂原理
r22制冷剂原理
R22制冷剂，也称为氟利昂22，是一种常用的制冷剂，应用
广泛于空调系统和家用冷藏设备中。
R22制冷剂的工作原理基
于其物理特性和循环过程。
R22制冷剂是一种氟氯化碳化合物，其化学式为CHClF2。
它
具有低毒性、低燃点和较好的热传导性能，是一种相对安全且有效的制冷剂。
R22制冷剂在制冷系统中起到传热和压缩的作用。
在制冷循环过程中，R22制冷剂首先通过蒸发器进入制冷系统。
在蒸发器中，R22制冷剂吸收空气或水等热量，从而使蒸发器
内的温度降低。
随后，蒸发的R22制冷剂气体通过压缩机被
压缩成高温高压气体。
这个过程中，R22制冷剂的压力和温度
显著上升。
压缩过后的高温高压气体经过冷凝器，通过散热的方式释放热量。
在冷凝器中冷却的R22制冷剂被转变成液体状态。
之后，液体R22制冷剂通过膨胀阀进入到蒸发器，重新参与循环过程。
这个过程中，R22制冷剂的温度迅速下降，并吸收新一轮
的热量。
通过不断循环蒸发和冷凝的过程，R22制冷剂可以有效地从制
冷系统中吸收热量并释放热量，实现空调系统和冷藏设备的制冷效果。
此外，R22制冷剂还具有较好的传热性能和化学稳定性，能够在较宽的温度范围内工作。
然而，由于R22制冷剂的氯氟化合物成分对臭氧层有破坏作用，被认为是温室气体，对环境造成潜在危害。
因此，在一些国家和地区，对R22制冷剂的使用逐渐受到限制，并逐步被环保和高效的替代制冷剂所取代。
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( 三) 溶液的相平衡
1、多元体系的相平衡关系式
(2-74)
根据吉布斯定律，多元体系的自由度为
N F NC N P 2
(2-75)
双组分的吸收式制冷工质对气液相 平衡状态方程式为 制 冷 原 理 与 技 术
F p, T , 0
(2-76)
双组分的吸附式制冷工质对气固相 平衡状态方程式为
工作循环如图2-143a所示 以增加热量为目的，故又称 增热型吸收式热泵。 2)第二类吸收式热泵
工作循环如图2-143b所示 以升温为目的，故又称为 热变换器
表 2-15
分类方式 机组名称 制冷机组 冷水机组 冷热水机组 热泵机组 氨—水 溴化锂 其它 蒸汽型 直燃型 热水型 余热型 其它型
吸收式机组的种类
溴化锂吸收式热泵机组
(1)溴化锂吸收式冷热水机组
通常以燃油、燃气为能源。此时机组中 的发生器相当于一台溴化锂溶液锅炉。通过 发生器中产生的高温制冷剂加热
制 冷 原 理 与 技 术
NEXT
(2)溴化锂吸收式热泵 溴化锂吸收式热泵又分为第一类和第二类 两种型式。
制 冷 原 理 与 技 术
1)第一类吸收式热泵
利用 压缩机 液化制冷剂蒸气
在 吸收和吸附式 制冷循环中
利用 液体吸收剂或固体吸附剂 液化制冷剂蒸气
吸收或吸附式制冷与压缩式制冷相比有以下 特点：
制 冷 原 理 与 技 术
(1)可以利用各种热能驱动 (2)可以大量节约用电 (3)结构简单，运动部件少，安全可靠 (4)对环境和大气臭氧层无害 (5)热力系数COP低于压缩式制冷循环
制 冷 原 理 与 技 术
COPideal 1.2
TevapTcond Td Tabs
Qcond 0.8 (2-94) Qabs
在吸收式制冷中另一个有用的关系式为
Td min Tcond Tabs Tevpa
(2-95)
图2-139 两级溴化锂吸收制冷机系统构成，1、2、3、4-溶液泵
制 冷 原 理 与 技 术
吸附等温线主要用于工业装置的微量吸附
等压吸附线主要用于解吸的操作设计
等量吸附线主要用于进行吸附热的计算和 吸附工质对的选择
(2) 吸附理论与吸附率方程
制 冷 原 理 与 技 术
吸附势理论(Polanyi理论) 是从固体表面 存在吸附势能场出发，描述多分子层吸附的理 论模型
(2-79)
图2-130
溴化锂溶液的p—t图
（2）溶液的p—t图
制 冷 原 理 与 技 术
图2-130 为溴化锂溶液的p—t图，图中标 出等质量分数线簇，左侧的 0 线代表水的 特性，并标出了水的饱和温度 t’。
图2-131为氨水溶液的p—t图，图中标出 等质量分数线簇，左侧的 1线代表氨的特 性，右侧的 0 线代表水的特性，并在右 侧标出了氨的饱和温度 t’。
100
0.05
0.1
10
(b) 活性炭-甲醇 吸附制冷p-T-x图
1000
0 20 40 60 80 100 120 140
0.26
1
(a)活性炭纤维-甲醇 吸附制冷p-T-x图
100
0.02
10
图2-135
1
0
20
40
60
80
100
120
140
在蒸发过程中: 制冷剂吸收蒸发潜热，由液体蒸发成气体
准高斯分布型方程(D-A方程)
制 冷 原 理 与 技 术
x x0 exp E
这种方程还存在一些缺点：
n
(2-86)
(1)在压力低时，吸附量不能自动地转化 为Henry定律 (2)特性曲线与温度无关的假说在吸附质 为极性物质时，其误差较大 (3)对表面孔径分布不均匀的情况没有给 出很好的解释
图2-134 溴化锂溶液的液固相平衡图
4、气固相平衡
(1) 吸附类型
制 冷 原 理 与 技 术
吸附质与吸附剂的平衡吸附量为：
x f p,T
x f pT
吸附体系
关于特定体系表示如下：
等温吸附线 等压吸附线 等量吸附线
x f T p
p f T x
这三种吸附曲线从本质是一致的，但它们对 于研究吸附现象各有长处：
双组分的吸收式制冷工质对是一种二元溶液, 其质量分数 是以溶液中溶质的质量百分数表 示的。 溴化锂溶液的摩尔分数为
GLiBr /GH O GLiBr 100%
2
(2-68)
2、溶液的摩尔分数
溶液中某一组分的摩尔分数为
制 冷 原 理 与 技 术
i mi /m1 m2 mn 100% mi Gi / M i
图2-131
氨水溶液的p—t图
图2-133 氨水溶液的h— 图
（3）溶液的h 图 制 冷 原 理 与 技 术
如图2-133为氨水溶液的
h 图。
3、液固相平衡
在一定的温度下, 溶质在溶剂中的溶解量 是有限的。这时的溶液称为 饱和溶液, 这时的 温度称为 结晶温度。图2-134为溴化锂溶液的 液固相平衡图。等质量分数线簇右下方的一条 曲线就是溶液的 结晶曲线。
(2-70)
(2-71)
双组分的吸收式制冷工质对是一种二元溶 液，其摩尔分数 是以溶液中溶质的摩尔百 分数表示的。 溴化锂溶液的摩尔分数为
mLiBr /(mH O mLiBr ) 100%
2
(2-72)
3、吸附式制冷工质对的浓度
活性炭一氨的浓度为
制 冷 原 理 与 技 术
x M NH 3 / M c
制 冷 原 理 与 技 术
在冷凝过程中: 制冷剂排放冷凝潜热，由蒸气冷凝成液体
2、吸收与发生过程
在吸收式制冷循环中，制冷剂蒸气的吸收或 发生过程是在 恒定的 压力下进行的
3、吸附与解吸过程 制 冷 原 理 与 技 术
在吸附式制冷系统中吸附和解吸从理论上 来说是 恒压过程 图2-136所示，固体吸附剂受热解吸出制冷 剂，在制冷剂压力达到冷凝压力时即开始解吸冷凝过程，制冷剂被冷凝成液体
NEXT
图2-138是对应于图2-129(b)的 单效型吸 收式制冷系统 示意图。所谓单效指的是驱动热 源热能只利用了一次。
制 冷 原 理 与 技 术
从图2-138可知，高温热源的热量总是供应 给发生器 (2-87) Q Q
hot d
低温热源的热量供应给蒸发器
Qcold Qevap
(2-88)
制 冷 原 理 与 技 术
江苏双良吸收式制冷介绍
2.2 吸收和吸附式制冷
一、吸收和吸附 制 冷 原 理 与 技 术
(一) 吸收和吸附式制冷的特点
制冷剂蒸发 吸收热量制冷
气体制冷剂回复液体状态 利用吸收或吸附方式
制 冷 原 理 与 技 术
NEXT
如图2-129所示： 制 冷 原 理 与 技 术
在 压缩式 制冷循环中
Tevap Td Tabs Tcond (2-91) Td Tcond Tevap Tabs
对于大多数吸收剂有以下关系式成立
Qabs 1.2 ~ 1.3 Qcond
Td Tabs 1.2(Tcond Tevap )
(2-92)
(2-93)
由此可以分析出理想单效吸收式制冷循环COP
（二）工质对的状态参数
制 冷 原 理 与 技 术
压缩式制冷循环
单一组分工质
吸收式制冷循环
双组分工质对
吸附式制冷循环
固—液工质对
1、溶液的质量分数
溶液中某组分的质量百分数为
制 冷 原 理 与 技 术
i
= G i / ( G 1 + G 2 + + G i + + G n) 100 % (2-67)
从目前吸收式系统制冷剂和吸收剂看，对 几个热量项可以概括如下：
制 冷 原 理 与 技 术
Qevpa Qcond
(2-89)
(2-90)
Qd Qabs
显然，对于一个制冷系统来说，单个的热 量独立调节是不可能的。
理想的单效吸收式制冷循环 COP 可以表达为
制 冷 原 理 与 技 术
COPideal
二、吸收式循环
制 冷 原 理 与 技 术
(一)吸收式制冷循环 吸收式制冷机 由发生器、冷凝器、蒸发 器、冷剂泵、溶液泵、吸收器及溶液热交换 器等部件组成 由于它是利用工质对的质量分数变化， 完成制冷剂的循环，因而被称为吸收式制冷
图2-138
单效型吸收式制冷系统示意图
制 冷 原 理 与 技 术
与以上单效基本循环相比，吸收式制冷循 环可以分为多级循环和多效循环
制 冷 原 理 与 技 术
多级循环采用的是简单复迭方式，图2-139 为一典型的两级溴化锂吸收式制冷机系统构成， 与单效吸收式系统比具有很多优点
多效循环则是对于高温热源的热量予以多 次利用，使得系统COP有明显的提高。
图2-140
( )V 0 T
S
(2-82)
其中
f V
s
称为 特征吸附函数
离吸附表面L处摩尔气体吸附势能
制 冷 原 理 与 技 术