物质相变制冷
第1章制冷方法-PPT课件
2.4.1
布雷顿制冷循环
一、等熵膨胀制冷 高压气体绝热可逆膨胀过程，称为等 熵膨胀。气体等熵膨胀时，有功输出， 同时气体的温度降低，产生冷效应。 常用微分等熵效应 α s 来表示气体等熵 膨胀过程中温度随压力的变化
T αs p s
因 α s 总为正值，故气体等熵膨胀时温度总 是降低，产生冷效应。
2.1 物质相变制冷
气体
凝华
升华 冷凝 凝固 熔解 蒸发
固体
液体
液体蒸发制冷
NEXT
2.1.1 蒸气压缩式制冷
包含： 压缩机 冷凝器 节流阀 蒸发器
2.1.2 蒸气吸收式制冷
包含： 吸收器 发生器 溶液泵 热交换器 冷凝器 节流阀 蒸发器
工作原理：一定的液体对某种制冷剂气 体的吸收能力随温度不同而变化
吸收工质对∶水-氨；溴化锂水溶液-水
消耗热能
2.1.3 吸附式制冷
工作原理：一定的固体吸附剂对某种制 冷剂气体的吸附能力随温度不同而变化
间歇制冷，可采用两个以上吸附器实现 连续制冷
吸附工质对∶沸石-水；硅胶-水；活性炭
-甲醇；氯化锶-氨；氯化钙-氨
有物理吸附和化学吸附两种方式
如果将电源极性互换，则电偶对的制冷端 与发热端也随之互换。
NEXT
多级热电堆
一对电偶的制冷量是很小的，如φ 6xL7 的电偶对,其制冷量仅为3.3～4.2kJ/h
为了获得较大的冷量可将很多对电偶对 串联成热电堆，称单级热电堆
单级热电堆在通常情况下只能得到大约 50℃的温差。为了得到更低的冷端温度，可 用串联、并联及串并联的方法组出多级热电 堆，图2-166示出多级热电堆的结构型式。
顺磁体：不同的磁介质产生的附加磁
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
制冷机的工作原理
制冷机的工作原理
制冷机的工作原理是通过物质的相变过程来达到降低温度的目的。
一般来说，制冷机主要由压缩机、蒸发器、冷凝器和节流阀等组件组成。
首先，制冷机通过压缩机将低温、低压的制冷剂气体压缩成高温、高压的气体。
在这个过程中，制冷剂的压力和温度均升高。
接下来，高压气体进入冷凝器，通过与外界的接触和散热，将热量释放到外界，使制冷剂变成高压液体。
然后，高压液体进入节流阀，经过节流阀的扩散作用，使制冷剂压力急剧下降，同时温度也降低。
最后，制冷剂进入蒸发器，在蒸发器内与外界空气或物体接触，吸收热量进行蒸发，使制冷剂由液体转变为低温低压的蒸汽。
通过这个过程，蒸发器内的温度降低，从而达到降低整个制冷系统的温度的目的。
值得注意的是，制冷机是通过循环工作的，制冷剂会不断循环流动，完成对空气或物体的制冷过程。
整个制冷机的工作原理基于热力学的原理，充分利用了制冷剂的相变特性来实现温度的降低。
冰箱制冷知识简介
Label1冰箱制冷知识简介一、制冷过程相关的几个基本概念1、相变：物质从一相（固相、液相、气相）转变为另一相的过程。
例如：汽化、凝结、凝固、升华等都属于相变，在蒸汽压缩制冷循环过程中，制冷工质利用自身汽化、凝结的相变过程与外界进行热交换，在某一空间吸热，在另一空间放热，达到制冷的目的。
2、汽化：从液态转变为汽态的相变过程，是一个吸热过程。
液态制冷工质在蒸发器中不断地汽化，吸收箱体内的热量，产生制冷效应。
3、饱和温度：在某一确定压力下，汽液两相达到饱和状态时所对应的温度。
饱和温度由其压力而定，压力越高则饱和温度亦越高，反之则越低。
一种物质在一定的压力下达到饱和状态时，总是处于某一确定的温度。
4、饱和压力：在某一确定温度下，汽液两相达到饱和状态时所对应的压力，由其温度而定。
一种物质在一定的温度下达到饱和状态时，总是处于某一确定的饱和压力。
在蒸汽制冷装置中利用制冷剂的饱和温度与饱和压力一一对应的特征，通过调节压力来达到调节温度的目的。
5、蒸发压力：为获得制冷工艺所要求的温度，在蒸发器内须维持与该温度对应的制冷剂沸腾（汽化）时的压力，如R600a在蒸发温度为-23.3℃时的蒸发压力为0.064Mpa(绝对压力)。
6、冷凝压力：冷凝器中制冷剂冷凝时的压力。
与制冷剂性质，冷却介质（空气）的温度和流量，冷凝器传热面积的大小及污脏情况，冷凝器内有无积液和不凝性气体（空气）有关。
Ø如：R600a在冷凝温度为54.4℃时对应的冷凝压力为 0.77Mpa(绝对压力)。
7、吸气压力：也称“回气压力”。
压缩机吸入口处的压力，可由吸气压力表测得，一般比蒸发压力低10~21Kpa（0.01~0.021Mpa），随制冷剂性质和蒸发温度而异，也与系统中管道连接方式有关。
8、排气压力：压缩机排出口出的气体压力，可由排气端的压力表测得，一般排气压力较冷凝压力高11~20Kpa（0.011~0.02Mpa），随制冷剂性质和冷凝温度而异。
制冷空调原理
制冷空调原理
制冷空调是利用物质的相变原理进行工作的。
其基本原理可简述如下：
1. 制冷剂循环：制冷空调中的制冷剂在循环中起到传递热量的作用。
首先，制冷剂以低温低压气体的形式进入制冷机的蒸发器。
在蒸发器中，制冷剂吸收室内的热量，将室内空气的温度降低，自身则被加热并转变为高温高压气体。
2. 压缩：高温高压的制冷剂进入制冷机的压缩机。
在压缩机中，制冷剂被压缩成高温高压气体，使其能够释放更多的热量。
3. 散热：高温高压气体制冷剂进入制冷机的冷凝器。
冷凝器中的制冷剂通过辐射和对流的方式，将热量散发到室外环境中，并逐渐冷却，转变为高压液体。
4. 膨胀：高压液体制冷剂通过膨胀阀进入制冷机的膨胀阀组件。
在膨胀阀的作用下，制冷剂的压力降低，而温度却基本保持不变，使其变为低温低压的液体。
5. 降温：低温低压液体制冷剂进入制冷机的蒸发器。
在蒸发器中，制冷剂从液体状态转变为气体状态，吸收室内的热量，使室内温度持续降低。
而制冷剂本身则被加热，重新进入循环。
通过以上循环过程，制冷空调能够以持续循环的方式将热量从室内移至室外，实现室内空气的降温效果。
此外，制冷空调还通过调节制冷剂的压力和温度，以及调节空气流动的方式，使
得室内温度可以根据需要进行调节，达到人们对舒适环境的需求。
相变现象在制冷技术中的应用案例
相变现象在制冷技术中的应用案例相变现象是物质在特定条件下由一种物态转变为另一种物态的过程。
在制冷技术中，相变现象被广泛应用于各种冷却设备中，以提供高效的制冷效果。
本文将介绍几个相变现象在制冷技术中的应用案例。
第一种应用案例是蒸发冷却。
蒸发冷却是一种利用液体蒸发吸收热量的原理来实现制冷的方法。
在这种方法中，液体通过蒸发吸收周围环境的热量，从而使周围环境的温度降低。
这种制冷方式被广泛应用于空调和冰箱等家用电器中。
例如，当我们打开冰箱门时，冰箱内部的温度会降低，这是因为蒸发冷却过程使得冰箱内部的温度下降。
第二种应用案例是吸附制冷。
吸附制冷是一种利用物质吸附和解吸附过程中释放和吸收热量的原理来实现制冷的方法。
在这种方法中，吸附剂吸附气体时会释放热量，而解吸附时会吸收热量。
这种制冷方式被广泛应用于一些特殊环境下的制冷设备中。
例如，太空舱内部的温度控制就是通过吸附制冷来实现的。
在太空舱中，由于没有空气对流，传统的冷却方法无法工作。
因此，吸附制冷成为了一种非常有效的制冷方式。
第三种应用案例是相变材料的应用。
相变材料是一种能够在特定温度范围内发生相变的物质。
在相变过程中，相变材料会吸收或释放大量的热量，从而实现制冷效果。
相变材料广泛应用于一些需要长时间保持低温的设备中。
例如，冷链物流中的温控箱就是使用相变材料来保持低温的。
在温控箱中，相变材料会在低温环境下吸收热量，然后在箱子内部温度升高时释放热量，从而保持箱内的温度稳定。
除了以上几个应用案例，相变现象还有其他一些在制冷技术中的应用。
例如，冷凝器和蒸发器中的相变现象被用于传热过程中的热交换。
在冷凝器中，气体通过冷却而变成液体，从而释放出大量的热量。
而在蒸发器中，液体通过蒸发而变成气体，从而吸收周围环境的热量。
这些相变过程在制冷设备中的应用，能够提高传热效率，从而提高制冷效果。
总结起来，相变现象在制冷技术中有着广泛的应用。
从蒸发冷却到吸附制冷，再到相变材料的应用，相变现象为制冷设备提供了高效的制冷效果。
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。
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。
第2章 制冷方法
热电制冷
● 基本计算公式 描述半导体制冷的重要性能参数是：制冷量、放热量、耗功率和制 冷系数 。
制冷量： 放热量：
Qc
ITc
KT
ห้องสมุดไป่ตู้
1 2
I
2R
Qh
ITh
KT
1 2
I 2R
15
热电制冷
消耗功率：
N Qh Qc I 2R IT
制冷系数：
ITc
KT
1 2
I 2R
IT I 2R
16
17
热电制冷
●吸附分类：物理吸附与化学吸附 ●吸附工质对（吸附剂－制冷剂）：
沸石－水； 硅胶－水； 活性碳－甲醇； 金属氢化物－氢
21
吸附式制冷(adsorption
refrigeration)
●系统组成与工作过程（以物理吸附为例）
吸附床、冷凝器、蒸发器和工质对（沸石与水蒸气）
22
气体涡流制冷(vortex refrigeration)
2
液体蒸发制冷原理
原 理 示 意 图 ：
➢实现连续制冷——循环的过程 低压低温下蒸发过程
增压过程 高压高温下凝结过程 降压过程
※液体蒸发制冷实际循环方式 ● 蒸气压缩式 ● 蒸气吸收式 ● 蒸气喷射式 ● 吸附式
3
蒸气压缩式制冷
(vapor-compression refrigeration )
最大制冷温差
在不改变热电对材料及几何尺寸的前提下，增加冷、热
端之间的温差时，制冷量降低，因而在确定冷、热端之
间的最大温差时，取
Qc 0
那么：
(ITc
T
1 2
I
2
R)
物质相变制冷技术
物质相变制冷本章提示：重点掌握：蒸气压缩式制冷和蒸气吸收式制冷的热力学原理，系统组成，制冷循环及制冷机特性的理论分析和计算。
一般掌握：蒸气喷射式、吸附式制冷的制冷方法物质有三种集态气态、液态、固态。
物质集态的改变称之为相变。
相变过程中，由于物质分子的重新排列和分子热运动速度的改变，会吸收或放出热量。
这种热量称作潜热。
物质发生从质密态到质稀态的相变是将吸收潜热；反之，当它发生有质稀态向质密态的相变时，则放出潜热。
物质相变制冷是利用液体在低温下的蒸发过程及固体在低温下的熔化或升华过程向被冷却物体吸收热量---即制冷量。
因此，相变制冷分为液体气化制冷与固体熔化与升华制冷，由于液体自身具有流动性，液体气化制冷是广泛应用的。
液体汽化成蒸气的过程吸收热量，从而达到制冷的目的，为了使其连续不断地工作，成为一个循环，便必须使制冷剂在低压下蒸发汽化、蒸气升压、高压气体液化和高压液体降压。
蒸气压缩式制冷、吸收式制冷、蒸气喷射式和吸附式制冷都具备上述四个基本过程，属于液体汽化制冷。
1.1.1制冷的基本热力学原理从热力学角度说，制冷系统是利用逆向循环的能量转换系统。
按补偿能量的形式（或驱动方式），前面所提及的制冷方法归为两大类：以机械能或电能为补偿的和以热能为补偿的。
前者如蒸气压缩式、热电式制冷机等；后者如吸收、蒸气喷射、吸附式两类制冷机的能量转换关系如图1所示。
图1 制冷机的能量转换关系(a) 以电能或机械能驱动的制冷机(b) 以热能驱动的制冷机热力学关心的是能量转换的经济性，即花费一定的补偿能，可以收到多少制冷效果（制冷量）。
为此，对于机械或电驱动方式的制冷机引入制冷系数来衡量；对于热能驱动方式的制冷机，引入热力系数来衡量。
(1)(2)式中----- 制冷机的制冷量；―― ------ 冷机的输入功；―― ----- 驱动热源向制冷机输入的热量。
国外习惯上将制冷系数和热力系数统称为制冷机的性能系数COP(Coefficience of Performance)。
冷冻的原理
冷冻的原理
冷冻技术是一种常见的制冷方法，它利用物质的相变过程来吸收热量，从而降
低物体的温度。
冷冻的原理主要涉及热力学和物质相变的知识，下面将详细介绍冷冻的原理及其相关内容。
首先，我们来了解一下热力学的基本概念。
热力学是研究热量和功的转化关系
的科学，它描述了热量在物体间的传递和转化过程。
在冷冻过程中，热力学原理告诉我们，热量会自然地从高温物体传递到低温物体，直到两者达到热平衡。
因此，要实现冷冻，就需要将热量从被冷却的物体中移走。
其次，冷冻的原理还涉及物质的相变过程。
当物质从一个相态转变到另一个相
态时，会伴随着吸收或释放大量的热量。
在冷冻过程中，我们通常使用制冷剂来实现物质的相变，从而吸收热量并降低物体的温度。
制冷剂通常是一种具有较低沸点的物质，它在低温下可以从液态转变为气态，吸收大量热量。
当制冷剂与被冷却的物体接触时，它会吸收物体释放出的热量，从而使物体温度降低。
此外，冷冻的原理还涉及热力学循环过程。
在冷冻系统中，通常采用蒸发冷凝
循环来实现制冷效果。
该循环包括蒸发、压缩、冷凝和膨胀等过程，通过这些过程，制冷剂可以循环流动并完成相变吸热、放热的过程，从而实现物体的冷冻。
总的来说，冷冻的原理是利用物质的相变过程来吸收热量，从而降低物体的温度。
通过热力学原理和制冷剂的作用，冷冻系统可以实现物体的快速冷却，并广泛应用于食品冷藏、医药保鲜、工业制冷等领域。
希望通过本文的介绍，读者对冷冻的原理有了更深入的了解。
相变蓄冷原理
相变蓄冷原理“哎呀，这相变蓄冷原理到底是怎么回事啊？”相变蓄冷原理呢，简单来说，就是利用物质在相变过程中吸收或释放大量热量的特性来实现蓄冷的目的。
咱们常见的物质都有气态、液态、固态三种状态，而在某些条件下，物质可以在这几种状态之间相互转换。
比如水，它可以是液态的水，也可以变成固态的冰，或者气态的水蒸气。
当水从液态变成固态冰的时候，会释放出大量的热量；而当冰从固态变成液态水的时候，则需要吸收大量的热量。
相变蓄冷就是利用了这种特性。
通常会选用一些合适的相变材料，这些材料在特定的温度下会发生相变，比如从固态变成液态或者从液态变成固态。
在需要蓄冷的时候，将相变材料冷却使其发生相变，从而吸收周围环境的热量，实现蓄冷的功能。
给你举个实际的例子吧，在一些冷链物流中就会用到相变蓄冷技术。
比如说运输生鲜食品，为了保证食品的新鲜度，需要让运输环境一直保持低温。
这时候就可以使用相变蓄冷材料，在出发前将相变材料冷却到低温状态，然后把它们放置在运输车厢内。
在运输过程中，相变材料会慢慢释放出之前储存的冷量，维持车厢内的低温环境。
这样即使运输途中出现了短暂的制冷设备故障，也能依靠相变材料维持一段时间的低温，保证生鲜食品不会变质。
再比如在一些空调系统中也可以应用相变蓄冷。
在夜间用电低谷时，利用便宜的电能将相变材料冷却，储存冷量。
到了白天用电高峰期，就可以利用这些储存的冷量来给室内降温，从而起到移峰填谷、节约能源的作用。
相变蓄冷技术有很多优点。
首先，它可以有效地利用能源，在低谷电价时储存冷量，高峰时使用，降低能源成本。
其次，它能够提供比较稳定的冷量供应，不受外界环境变化的影响。
而且，相变材料通常具有比较长的使用寿命，可以反复使用，降低了成本。
当然，相变蓄冷技术也不是没有缺点。
比如，相变材料的选择有限，不是所有的材料都适合做相变蓄冷材料。
而且，相变材料在反复相变过程中可能会出现性能下降等问题。
相变蓄冷原理就是利用物质相变过程中的热量变化来实现蓄冷，在很多领域都有广泛的应用前景，但也需要不断地研究和改进来克服其存在的一些问题。
相变制冷
[导读]相变制冷就是利用物质由质密态到质稀态的相变(融化、蒸发、升华)时的吸热效应达到制冷目的。
相变是指物质集聚态的变化。
物质在发生相变时，由于分子重新排列和分子热运动速度改变，必然伴随着吸收或放出一定的热量，这种热量称为相变潜热。
相变制冷就是利用物质由质密态到质稀态的相变(融化、蒸发、升华)时的吸热效应达到制冷目的。
1)固体融化制冷制冷技术中常用纯水冰、溶液冰或冰盐的融化过程来制冷。
由于这种方式都是以一定数量的固体物质作制冷剂，作用于被冷却对象，一旦固体全部相变制冷过程即告结束，所以不能利用它们的融化过程来组成制冷机的循环。
天然冰制冷是最早使用的降温方法，但它的来源是有限的，现代制冷技术中大量应用的纯水冰都是制冷机制备的。
在标准大气压(101325Pa)下，纯水冰的融化温度为273.15K，融化潜热为335kJ/kg。
所以，利用纯水冰融化能使被冷却的物体保持O℃以上的温度。
图2.1为水的相平衡图，3条相平衡线将图分为3个区域，即:水、水蒸气和冰。
三相点O的温度为273.16K，压力为610.62Pa。
OK线是水蒸气和水的平衡线，即水汽化过程中的温度和压力关系曲线;OL线是冰和水的平衡线;OS线是冰和水蒸气的平衡线，即冰的升华曲线。
可以看出，在三相点和三相点以下时，冰可以直接升华为水蒸气，冰升华时的温度与相应的压力有关。
尽管冰升华也可以制冷，但实际应用中主要还是利用冰融化制冷。
冰盐作为制冷剂可以实现0℃以下的制冷。
冰盐是指冰和盐类的混合物，工业上应用最广的是冰块与工业食盐(NaCl)的混合物。
冰盐冷却过程包括冰融化吸热和盐溶解吸热:首先是冰吸热融化，在冰表面形成一层水膜，此时的温度为OC;接着盐溶解于水膜中，同时要吸收溶解热，造成盐水膜的温度降低;继而冰在较低的温度下进一步融化，并通过其表层的盐水膜与被冷却对象发生热交换。
这样，当冰全部融化后，形成均匀的盐水溶液。
冰盐冷却所能到达的温度与盐的种类及混合物中盐与冰的比例有关，见表2.1当冰盐按一定的配比混合融化后可以形成共品溶液，常常被用来冻结成共晶冰(也称溶液冰)进行冷量储存，然后在需要用冷的时候吸收热量而融化，使冷却对象降温。
氟制冷的原理
氟制冷的原理氟制冷是一种利用氟化合物进行制冷的技术，其主要原理是通过物质的相变过程消耗热量，实现降温效果。
以下是氟制冷的详细原理：1.相变原理：氟制冷利用氟化合物的相变特性进行制冷，其中最常用的氟化合物是氟利昂（Fluorocarbon）。
氟利昂具有较低的沸点和蒸发热，可以在常温下从液态迅速蒸发为气态，吸收周围的热量。
2.蒸发冷却过程：当外界提供足够的热量给氟利昂时，其开始从液态转变为气态。
在这个过程中，氟利昂吸收空间中的热量，使得周围环境温度下降。
因为氟利昂的沸点通常较低，所以它可以在相对较低的温度下蒸发，达到较低的制冷效果。
3.蒸发冷却循环：为了实现持续的制冷效果，氟制冷设备通常采用蒸发冷却循环。
循环的主要组成部分包括蒸发器、冷凝器、膨胀阀和压缩机。
蒸发器中的氟利昂通过吸收周围热量迅速蒸发，并被压缩机抽入冷凝器。
在冷凝器中，氟利昂通过自然或强制冷却过程冷凝为液态，同时释放掉吸收的热量。
液态氟利昂通过膨胀阀进入蒸发器，重新开始循环。
4.热能传导：氟制冷还利用物质之间的热能传导原理进行制冷。
例如，冷却剂与冷藏物品之间的接触，导致热量从冷藏物品转移到冷却剂，实现降温效果。
这种热能传导的制冷方式在冷藏柜等家用电器中得到广泛应用。
5.制冷效果控制：实际应用中，氟制冷可以通过控制蒸发冷却循环中的一些参数来达到不同的制冷效果。
例如，通过调节压缩机的功率和蒸发器的表面积，可以控制氟利昂的蒸发速率和吸热量，从而实现不同的温度要求。
总的来说，氟制冷利用氟化合物的相变特性和物质之间的热能传导，通过蒸发冷却循环来消耗热量，并实现降温效果。
这种制冷技术在多个领域得到广泛应用，如空调、冷藏柜、超导体冷却等，具有高效、环保的特点。
相变制冷循环的极限工作温度范围
相变制冷循环的极限工作温度范围相变制冷循环是一种常见的制冷方式，它利用物质在相变过程中吸收或放出的潜热来完成制冷循环。
相变制冷循环的极限工作温度范围是指该制冷方式能够达到的最低和最高工作温度。
相变制冷循环的最低工作温度由制冷剂的相变温度决定。
制冷剂的相变温度是指在一定压力下，制冷剂从液态到气态或从气态到液态的温度。
当制冷剂在低于相变温度的温度下运行时，它会从液态变成气态，吸收环境中的热量，从而实现制冷。
因此，相变制冷循环的最低工作温度取决于制冷剂的相变温度，一般在零下50摄氏度左右。
相变制冷循环的最高工作温度由制冷剂的饱和蒸汽压力决定。
饱和蒸汽压力是指在一定温度下，制冷剂从液态到气态的过程中，其气态所产生的压力。
当制冷剂在高于饱和蒸汽压力的温度下运行时，它将无法从液态变成气态，也就无法完成制冷。
因此，相变制冷循环的最高工作温度取决于制冷剂的饱和蒸汽压力，一般在100摄氏度左右。
要实现相变制冷循环的高效运行，需要选择合适的制冷剂。
制冷剂的选择应该综合考虑其相变温度、饱和蒸汽压力、热力学性质以及环境影响等因素。
常见的制冷剂包括氨、氟利昂、丙烷等，它们的相变温度和饱和蒸汽压力各不相同，因此需要根据实际需求进行选择。
除了制冷剂的选择外，相变制冷循环的运行效率还受到其他因素的影响。
例如，制冷剂的流量、压力、温度等参数的控制，以及传热器的设计和性能等都会影响相变制冷循环的制冷效率和稳定性。
相变制冷循环的极限工作温度范围由制冷剂的相变温度和饱和蒸汽压力决定。
为了实现高效稳定的制冷效果，需要选择合适的制冷剂，并注意控制各项参数的运行。
相变制冷循环在实际应用中具有广泛的应用前景，可用于空调、冰箱、制冷车等领域。
第二章 制冷方法
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
吸收式制冷与压缩式制冷相比有以下特点
(1)可以利用各种热能驱动 (1)可以利用各种热能驱动 (2)可以大量节约用电 (2)可以大量节约用电 (3)结构简单，运动部件少，安全可靠 (3)结构简单，运动部件少， 结构简单 (4)对环境和大气臭氧层无害 (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 (5)热力系数COP低于压缩式制冷循环 热力系数COP
2）固体升华制冷
使用最多的固体升华制冷剂是二氧化碳、 使用最多的固体升华制冷剂是二氧化碳、氮、氖和氩。 氖和氩。 固体CO 俗称干冰，干冰的三相点参数为：温度固体CO2俗称干冰，干冰的三相点参数为：温度56.6℃ 压力0.52MPa。 56.6℃，压力0.52MPa。干冰在三相点和三相点以下吸 热时直接升华为二氧化碳蒸气。 热时直接升华为二氧化碳蒸气。 常压下干冰的升华温度为常压下干冰的升华温度为-78.5 ℃，升华潜热为573.6 升华潜热为573.6 kJ/kg。干冰的制冷能力比冰和冰盐都要大， kJ/kg。干冰的制冷能力比冰和冰盐都要大，其单位质 量制冷能力是冰的1.9倍 单位容积制冷能力是冰的2.95 量制冷能力是冰的1.9倍，单位容积制冷能力是冰的2.95 倍。 干冰化学性质稳定，对人体无害，是良好的制冷剂。 干冰化学性质稳定，对人体无害，是良好的制冷剂。
相变是指物质集聚态的变化 物质在发生相变时，由于分子重新排列和分子 物质在发生相变时， 热运动速度改变， 热运动速度改变，必然伴随着吸收或放出一定 的热量，这种热量称为相变潜热。相变制冷就 的热量，这种热量称为相变潜热 相变潜热。 是利用物质由质密态到质稀态的相变（融化、 是利用物质由质密态到质稀态的相变（融化、 蒸发、升华）时的吸热效应，达到制冷的目的。 蒸发、升华）时的吸热效应，达到制冷的目的。
冰淇淋制冷原理：物质的相变与热传导
冰淇淋制冷原理：物质的相变与热传导
冰淇淋制冷的基本原理涉及物质的相变和热传导。
以下是制冷原理的简要解析：
相变过程：制冷的基础在于涉及物质从一个状态到另一个状态的相变过程。
在冰淇淋制备过程中，涉及到液体（牛奶、奶油等）转变成固体（冰）的相变。
冰的形成：冰淇淋的主要成分之一是水分。
通过在制冷过程中，冰淇淋混合物中的水分开始冷却并结冰。
这个过程需要提供足够的冷却能量。
冷却过程：冷却过程可以通过冷冻机或冰盐混合物等方式实现。
在冷冻机中，通过压缩机和冷凝器的工作，将制冷剂（通常是氟利昂等）的温度降低，然后通过蒸发器将这个低温传递给冰淇淋混合物。
蒸发器和传导：在制冷机中，蒸发器的作用是吸收冰淇淋混合物中的热量，促使其中的水分结冰。
同时，通过蒸发器的传导作用，将这部分热能带走。
热量的传递：制冷机中的蒸发器通过吸收冰淇淋混合物中的热量，使水分结冰。
这个过程中，热能从冰淇淋混合物传递到蒸发器，再通过制冷剂传递到冷凝器。
最终，通过冷凝器将这部分热能散发到周围环境。
混合物的搅拌：在制冷的过程中，为了确保冰淇淋的质地均匀，通常需要对混合物进行搅拌。
这有助于防止大冰晶的形成，使冰淇淋更加顺滑。
总的来说，冰淇淋的制冷原理涉及将混合物中的水分结冰，通过制冷机实现对混合物的冷却，同时将吸收的热能通过蒸发器和制冷剂传递到冷凝器，最终释放到周围环境。
这个过程确保了冰淇淋的凝固和冷却，形成了我们喜爱的冰凉美味。
热力学中的相变材料在制冷中的应用
热力学中的相变材料在制冷中的应用相变材料是一种独特的物质，在改变温度或其它外界条件时，能够发生相变（如凝固、熔化、汽化、凝结等），实现能量的转化。
这种物质具有广泛的应用潜力，尤其在制冷领域中，其独特的特性使得它在制冷过程中发挥着重要作用。
热力学中的相变材料在制冷中的应用可以追溯到20世纪80年代。
相对传统的制冷用材料而言，相变材料有许多显著的优势，包括储能能力大、体积小、可逆性好以及操作简便等。
这些特性使得相变材料成为一种非常适合制冷领域的材料。
首先，相变材料的储能能力是其最重要的特点之一。
相变材料通过吸收和释放潜热来实现能量的转化。
在制冷过程中，当相变材料吸收潜热时，它会从固态转变为液态或气态，吸收大量的热量。
当需要制冷时，相变材料会释放潜热并从液态或气态转变为固态，释放出之前吸收的热量。
这种储能的能力使得相变材料在制冷中能够实现高效率的热量转换。
其次，相变材料的体积相对较小，这对于制冷设备的设计非常有利。
相变材料具有高储能密度，即单位体积内所储存的能量非常大。
相对于传统的制冷用材料，相变材料在实现相同的制冷效果时所需的体积要小得多。
这就为制冷设备的小型化提供了可能，使其在空间有限或对重量要求较高的应用中具备了优势。
相变材料的可逆性也是其在制冷中的重要特点之一。
相变过程是可逆的，这意味着相变材料可以在多次相变过程中反复使用而不发生质量损失。
这种可逆性不仅节约了材料的使用量，还降低了制冷设备的维护成本。
最后，相变材料在制冷领域中的应用操作简单，不需要复杂的控制系统。
相变材料只需通过改变温度来实现相变过程，而无需使用复杂的制冷剂或机械装置。
这使得制冷设备的操作更加简单，并且使得这种制冷技术可以应用于更广泛的领域。
目前，相变材料在制冷中的应用已经取得了一些重要的进展。
例如，相变材料已经开始应用于太阳能制冷、低温保温、冷链物流等领域。
此外，相变材料还被用于微电子散热、人体服装和建筑节能等领域。
尽管相变材料在制冷领域中具有巨大的潜力，但其应用还面临一些挑战。
相变制冷
相变制冷————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：相变制冷物质有三种集态：气态、液态和固态。
物质集态的改变称为相变。
相变过程中，由于物质分子重新排列和分子热运动速度的改变，会吸收或放出潜量。
物质发生从质密态到质稀态的相变时，将吸收潜热；反之，当它发生由质稀态向质密态的相变时，放出潜热。
相变制冷就是利用前者的吸热效应而实现的。
物质的三种集态：气态、液态和固态相变制冷分为液体气化制冷、固体熔化制冷与固体升华制冷。
液体气化制冷：液体汽化成蒸气的过程吸收热量，从而达到制冷的目的。
由于液体自身具有流动性，液体气化制冷被广泛应用。
为了使液体气化制冷连续不断地工作，则必须依靠制冷循环，使低压下蒸发汽化的制冷剂升压液化，再通过高压液体降压汽化成蒸气的过程吸收热量，从而达到连续制冷的目的，是制冷技术中使用的主要方法。
固体熔化制冷：用制冷机制备好纯水冰或溶液冰，然后把纯水冰或溶液冰移到需要冷却的地方，依靠吸收热量使它们融化，就可使被冷却对象降温。
纯水冰的融化温度为0℃。
所以，利用纯水冰融化只能使被冷却的物体保持0℃以上的温度。
溶液冰是指由共晶溶液冻结成的冰，也称共晶冰。
将共晶溶液充灌在密封容器里，并将它冻结成固体，即得到溶液冰。
在共晶固体未完全融化成液体之前，它的温度是不变的，称为共晶温度。
共晶温度低于0℃的共晶冰，通常应用于无机械制冷的冷藏汽车中；共晶温度高于0℃的共晶冰，通常作为储能空调系统的储能介质。
固体升华制冷：一般利用干冰（即固体二氧化碳）的升华过程来制冷。
干冰可以由高压液体二氧化碳用降压法得到外。
无论纯水冰、干冰或溶液冰，因不具备流动性，所以都不能利用它们的融化或升华过程来组成制冷机的循环，一旦固体全部相变，冷却过程即告终止。
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蒸气吸收式制冷
(vapor absorption refrigeration )
➢实际的制冷机
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吸附式制冷(adsorption refrigeration)
➢ 系统组成与工作过程（以物理吸附为例）
吸附床、冷凝器、蒸发器和工质对（沸石与水蒸气）
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第2章 制冷方法
2.1 物质相变制冷
物质集态：气态、液态、固态
相变(phase transition )：物质集态的改变
潜热(latent heat )：相变过程中吸收或放出热量
相变吸热效应→相变制冷
➢ 液体相变→液体蒸发制冷；固体相变→固体融化或升华冷却
液体蒸发制冷(refrigeration by liquid evaporation)
饱和压力与饱和温度的对应关系
饱和水及饱和水蒸气的热力性质
R22饱和液体及蒸气的热力性质
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液体蒸发制冷原理
➢ 原理示意图：
➢实现连续制冷——循环的过程 低压低温下蒸发过程
增压过程 高压高温下凝结过程 降压过程
※液体蒸发制冷实际循环方式 ● 蒸气压缩式 ● 蒸气吸收式 ● 蒸气喷射式 ● 吸附式
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蒸气压缩式制冷
(vapor-compression refrigeration )
➢ 蒸气压缩式制冷实际装置
蒸气吸收式制冷
➢ 蒸气吸收式制冷的基本系统
1－发生器 (generator) 2－冷凝器 (condenser) 3－制冷剂节流阀
(refrigeration throttle valve) 4－蒸发器(evaporator) 5－吸收器 (absorber) 6－溶液节流阀
(solution throttle valve) 7－溶液热交换器
➢ 制冷原理： 固体吸附剂吸附作用
吸附能力∝吸附剂温度 实现交替吸附和解吸→制冷作 用
➢ 吸附分类：物理吸附与化学吸附 ➢ 吸附工质对（吸附剂－制冷剂）：
沸石－水； 硅胶－水； 活性碳－甲醇； 金属氢化物－氢
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蒸气吸收式制冷
➢ 系统工作过程：
1）稀溶液的加压 和预热过程
2）发生器中的蒸 气发生过程
3）浓溶液的冷却 与节流过程
4）吸收器中的 吸收过程
5）冷凝过程 6）节流过程 7）蒸发过程
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蒸气喷射式制冷
(solution heat exchanger) 8－溶液泵 (solution pump)
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蒸气吸收式制冷
Absorption refrigeration cycle
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(Ejector refrigeration)
➢ 蒸气喷射式制冷的基本系统 喷射器: 喷嘴 ， 吸入室
混合室，扩压器
frigeration and Cryogenic Engineering
吸附式制冷(Adsorption refrigeration)
房间空调器
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蒸气压缩式制冷的基本系统
➢ 系统示意图：
双开门冰箱
➢ 系统工作过程：
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蒸气压缩式制冷的工作过程
液体蒸发制冷以流体作制冷剂，通过一定的机器设备构成制冷循环，可以对被冷 却对象 实现连续制冷。它是制冷技术中使用的主要方法。
饱和状态(saturated state )
饱和压力与饱和温度的对应关系：
p f (t )
s
s
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