制冷技术

制冷技术发展及应用

摘要：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。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，并保持这个温度。制冷技术已广泛用于工业、农业、商业、医药、国防及建筑等领域。制冷技术发展和应用在各行业的生产过程，尖端科学研究及改善人们生活居住环境、食品贮藏保鲜等方面起到越来越重要的作用，同时也促进了科学技术的进步和社会的发展。制冷技术的发展和应用，与国计民生密切相关，甚至必不可少。

正文：1. 制冷技术的发展历程

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。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，并保持这个温度。

现代的制冷技术，是18世纪后期发展起来的。在此之前，人们很早已懂得冷的利用。我国古代就有人用天然冰冷藏食品和防暑降温。马可·波罗在他的著作《马可·波罗游记》中，对中国制冷和造冰窖的方法有详细的记述。

1755年爱丁堡的化学教师库仑利用乙醚蒸发使水结冰。他的学生布拉克从本质上解释了融化和气化现象，提出了潜热的概念，并发明了冰量热器，标志着现代制冷技术的开始。

在普冷方面，1834年发明家波尔金斯造出了第一台以乙醚为工质的蒸气压缩式制冷机，并正式申请了英国第6662号专利。到1875年卡利和林德用氨作制冷剂，从此蒸气压缩式制冷机开始占有统治地位。

在此期间，空气绝热膨胀会显著降低空气温度的现象开始用于制冷。1844年，医生高里用封闭循环的空气制冷机为患者建立了一座空调站，空气制冷机使他一举成名。威廉·西门斯在空气制冷机中引入了回热器，提高了制冷机的性能。1859年，卡列发明了氨水吸收式制冷系统，申请了原理专利。1910年左右，马利斯·莱兰克发明了蒸气喷射式制冷系统。

到20世纪，制冷技术有了更大发展。全封闭制冷压缩机的研制成功（美国通用电器公司）；米里杰发现氟里昂制冷剂并用于蒸气压缩式制冷循环以及混合制冷剂的应用；伯宁顿发明回热式除湿器循环以及热泵的出现，均推动了制冷技术的发展。

在当代社会，制冷技术已经几乎渗透到各个生产技术、科学研究领域，并在改善人类的生活质量方面发挥着巨大作用。生活中，制冷广泛用于食品冷加工、冷贮藏、冷藏运输，适性空气调节，体育运动中制造人工冰场等；工业生产中，为生产环境提供必要的恒温恒湿环境，对材料进行低温处理，利用低温进行零件间的过盈配合等；农牧业中，对农作物的种子进行低温处理等；建筑工程中，利用制冷实现冻土开采土方；现代医学也离不开制冷，深低温冷冻骨髓和外周血干细胞、手术中的低温麻醉等；制冷技术还在尖端科学领域如微电子技术、新型材料、宇宙开发、生物技术的研究和开发中起着举足轻重的作用。可以说，现代技术进步是伴随着制冷技术发展起来的。

2.制冷技术的应用

制冷技术已广泛用于工业、农业、商业、医药、国防及建筑等领域。制冷技术发展和应用在各行业的生产过程，尖端科学研究及改善人们生活居住环境、食品贮藏保鲜等方面起到越来越重要的作用，同时也促进了科学技术的进步和社会的发

展。制冷技术的发展和应用，与国计民生密切相关，甚至必不可少。

2.1制冷技术在食品工业的应用

制冷技术的重要应用部门之一是食品工业。制冷在食品贮藏保鲜中起着决定作用。制冷机的发明和应用，促进了食品工业的发展，也促进了食品资源的开发和利用。大中型食品冷库、冷藏船、冷藏列车及冷藏汽车的应用，大大促进了各国内部和国际间的食品贸易和交流。制冷技术的广泛应用已普及到食品工业各个部门和所以销售环节，即形成了所谓“冷链”。由于食品采用了一定的低温贮存加工，才能有效地延长食品贮藏时间，并保持食品原有特有的色、香、味及营养成分。

食品的生产、加工、冻结、贮藏和分配等环节广泛采用制冷技术，适时向市场提供冷藏或冷冻食品，有效地调节了市场的供给，提高了食品的经济效益。各种商业冷藏柜、食品冷藏陈列柜的出现，大大地促进了冷饮食品的发展和销售。家用电冰箱的普及，有效地调节和丰富了人们的生活。冷冻干燥技术应用于某些生物制品和粮食制品加工过程中，大大提高了生产效率，保证了生产质量。制冷技术应用于酿造工业，有效地控制发酵反应过程并实现了低温加工、包装及贮藏。

工业上冷冻食品可以采用以下方法：气流冷冻、接触冷冻和低温冷冻。气流冷冻、接触冷冻属于传统方式，冷冻的低温主要由制冷压缩机来实现。这种方式主要使用通道式冷冻机或者流化床通过气流进行冷冻。将要冷冻的食品放在输送带上，冷空气从通道上传送过来，从食品上流过。通道式气流冷冻适用于所有包装食品、非包装食品、规则形状食品和非规则形状食品。流化床冷冻时，底部网槽将冷空气向上推动，松散、未包装的食品来回移动，被冷空气冻结。使用冷冻带、柔性钢带或者旋转气缸是接触冷冻中另一种传统的冷冻方法。这种方法中，包装食品被放在金属板之间，冷却剂在金属板之间流动，将金属板冷却到零下40°C左右。接触冷冻主要用于冷冻块状食品例如鱼片或者奶油菠菜等。

低温冷冻机不同于传统的冷冻机，因为低温冷冻机的冷冻速率极高，可以达到每小时5厘米。举例来说，制作奶酪和酸奶的发酵剂可以迅速被冷冻成松散的粒状物。因为温度迅速降低，高达95%的微生物可以存活。这样，冷冻的发酵剂容易储存，运输并在发酵过程中使用。传统冷冻机的冷冻能力设计的时候是固定的，低温冷冻机的冷冻范围广，可以冷冻很多新产品。

2.2制冷技术在空气调节方面的应用

空气调节是制冷技术应用面最广的领域。大多数空调系统都需要利用制冷装置进行空气的温度、湿度调节，构建人们所希望达到的环境条件。根据使用场合的不同，空气调节可分为舒适性空调和工艺性空调。

舒适性空调是为人们创造适宜的生活和工作环境。例如:家庭、办公室用的局部空调装置或房间空调器;大型建筑、办公楼、车站、机场、宾馆、E院、商厦、影剧院、游乐厅等公共场所安装的集中式空调系统;汽车、飞机、火车、轮船等交通工具上的空调设施等。舒适性空调的应用不仅有益于人们的身心健康，而且可以提高生产和工作效率。

有些生产场所不仅需要为在恶劣环境中工作的人员提供一定程度的舒适条件，而且需要有利于设备工作和加工产品的工艺性空调。例如:高温生产车间、纺织厂、造纸厂、印刷厂、胶片厂。

机器设备的操作控制房、精密仪器车间、精密加工车间、精密计量室、计算机房等场所需要空调系统，提供各生产环境必需的温、湿度条件，以保证产品的质量或精密设备的正常工作特性。