制冷循环

目录一、制冷循环的工作原理 (1)二、压缩式制冷 (3)三．吸收式制冷 (5)四、其他制冷方式 (6)1、蒸汽喷射制冷 (6)2、空气压缩制冷 (7)3、声能(热声效应)制冷技术 (8)4、热管式制冷技术 (10)5、磁制冷技术 (10)6、吸附式制冷 (11)7、热电制冷 (12)浅谈制冷循环生活中，存在着各种制冷循环，电冰箱、空调、汽车等，它与我们的生活密切相关。

通过对制冷循环的研究与改进，可以有效地实现节能降耗。

一、制冷循环的工作原理与动力装置相反，制冷循环装置是通过外界对系统提供能量，使制冷工质将热量从低温物体（如冷库等）移向高温物体（如大气环境）的循环过程，从而将物体冷却到低于环境温度，并维持此低温。

制冷循环由压缩过程、冷凝过程、膨胀过程、蒸发过程组成。

就是利用有限的制冷剂在封闭的制冷系统中，反复地将制冷剂压缩、冷凝、膨胀、蒸发，不断的在蒸发器处吸热汽化，进行制冷降温。

逆卡诺循环是理想制冷循环，它的工作过程如下：绝热压缩过程1'—2'，制冷剂的温度由T0'升至Tk'，外界输入功w ；等温冷凝过程2'—3'，制冷剂在等温Tk'向高温热源放出热量qk'；绝热膨胀过程3'—4'，制冷剂的温度由Tk‘降至T0’，膨胀机输出功we ；等温蒸发过程4'—1'，制冷剂在等温T0'吸收低温热源中的热量q0'制冷循环的重要参数是制冷系数， 制冷系数是指单位功耗所能获得的能量，也称制冷性能系数，用符号COP 表示，它是制冷系统（制冷机）的一项重要技术经济指标。

制冷性能系数大，表示制冷系统（制冷机）能源利用效率高。

逆卡诺循环的制冷系数： )0/(0))(0/()(0/q0'''''''c T Tk T S S T Tk S S T W b a b a c -=---==ε在一定的环境温度下，冷库温度越低，制冷系数就越小。

（因此为取得良好的经济效益，没有必要把冷库的温度定得超乎寻常的低。

这也是一切实际制冷循环遵循的原则。

）逆卡诺循环是理想的制冷系统原理，实际中，由于传热温差的存在是不可能实现的。

下面是传热温差存在时的逆卡诺循环：具有传热温差的逆卡诺循环制冷系数εc'为:)]0()'0'/[()0'0()0/(0'T Tk T Tk T T T Tk T c ∆+∆+-∆-=-=ε由于'c ε <c ε因此：具有传热温差的不可逆循环的制冷系数，总小于相同热源温度时的逆卡诺循环制冷系数。

根据实现压缩过程、冷凝过程、膨胀过程、蒸发过程的方式不同，有不同种类的制冷循环系统，包括压缩式制冷循环、吸收式制冷循环、蒸汽喷射式制冷、声能制冷、热管式制冷、磁制冷、吸附式制冷，空气压缩制冷、地温制冷等，下面分别进行介绍。

二、压缩式制冷在各种制冷方法中，其中最常用的是压缩式制冷，大约占90%以上。

压缩式制冷的原理是利用制冷剂（一种物质）在低温下沸腾吸热，由于沸腾吸热时的温度低于制冷对象的温度，制冷对象的热量就传递给了制冷剂，制冷对象的温度就降低。

通过压缩机做功，使吸热后的制冷剂温度和压力升高（高于环境温度）。

这时，制冷剂就可以把热量传递给环境。

然后，通过节流降压，制冷剂重新在低温下沸腾吸热。

如此不断循环制冷，达到制冷效果。

大体工作原理如上所述，在实际应用中，压缩式制冷机有一套完善的设备保证制冷工作的正常进行。

蒸汽压缩式制冷系统由压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器组成，用管道将它们连接成一个密封系统。

制冷剂液体在蒸发器内以低温与被冷却对象发生热交换，吸收被冷却对象的热量并气化，产生的低压蒸汽被压缩机吸入，经压缩后以高压排出。

压缩机排出的高压气态制冷剂进冷凝器，被常温的冷却水或空气冷却，凝结成高压液体。

高压液体流经膨胀阀时节流，变成低压低温的气液两相混合物，进入蒸发器，其中的液态制冷剂在蒸发器中蒸发制冷，产生的低压蒸汽再次被压缩机吸入。

如此周而复始，不断循环。

理论压缩式制冷循环与逆卡诺循环的不同之处在于：制冷剂在冷凝器和蒸发器中按等压过程循环，而且具有传热温差；采用膨胀阀代替膨胀机；压缩机吸人饱和蒸气而不是湿蒸气。

通过两者之间的不同之处可以看到两者的差别，等压过程的使用不用外部提供压力源，减少了不必要的能量消耗，间接的提高了制冷器的制冷效率。

同时压缩机吸收的是饱和蒸汽，相比于吸收湿蒸气，公量消耗减少，使制冷器的的制冷系数和热力完善度提高，降低了能耗的损失。

理论上的差别与实际虽然小有出入，但是大体的概念相差不大，总之相比于逆卡诺循环，压缩式制冷机可以更好的降低能耗，提高制冷的效率。

在实际应用中，影响压缩式制冷机效率的主要因素有以下三个方面：1、用干压缩代替湿压缩后的饱和损失：压缩机吸人湿蒸气，多消耗功量，使制冷系数和热力完善度降低的损失。

2、2、液体过冷对制冷循环的影晌：过冷温度一般要比冷凝温度低5℃左右。

对于过冷度对制冷效果的影响分析：a、过冷液体节流比饱和液体节流增加了制冷量ΔQ。

b、没有增加压缩机的耗功量。

c、液体过冷能增加循环的制冷系数。

（其中过冷系数计算公式为：εc= q0 +Δq03/ w > q0 / w ）3.吸气过热对制冷循环的影响：提高压缩机的吸气过热度可以产生的影响如下：a、能增加制冷量Δq；b、增加了压缩机的耗功量Δw；c、制冷系数的变化，取决于Δq04/ Δw值是否能大于理论循环的制冷系数q0 / w值。

对于第三点，对制冷系数的影响需要考虑所用制冷剂的不同。

比如：制冷剂为氟利昂12等时，吸气过热度增加，能提高制冷系数；而当制冷剂为氨氟利昂11、氟利昂22等时，随过热度的提过，制冷系数降低。

选择吸气过热度一般根据经验知：以氨为制冷剂时，过热度控制在3～5℃之内；以氟利昂为制冷剂，过热度要控制在10—40℃范围之内。

压缩式制冷是利用压缩机内部阀板组进行压缩做功和吸排气从而达到制冷的目的，其与吸收式制冷利用溶液进行吸热和放热循环而达达到制冷的目的完全不同。

吸收式制冷将低压蒸气变为高压蒸气所采用的方式，压缩式制冷机是通过压缩机完成，而吸收式制冷机则是通过发生器、节流阀、吸收器和溶液泵来完成。

相互比较而言压缩式制冷机的结构相对简单，应用更为广泛。

压缩式制冷机的应用遍布各个层面，商业、人民生活、工业生产、农牧业、交通建筑、科学实验、医疗卫生，可以说制冷系统无处不在。

生活中所用的空调、冰箱，交通运输中的冷藏车，大型土方开采所采用的冻土式开采，医疗的血库、基因库的环境保证，无一离的开制冷系统的支持，尤其结构相对简单，效果明显的压缩式制冷机，以成为现今不可或缺的装备。

同时压缩式制冷循环系统还有更大的发展空间，需要我们共同努力，进一步发现其价值。

三．吸收式制冷吸收式制冷循环是利用一种吸收剂将汽化的制冷剂蒸气吸收，制冷剂汽化带走汽化热而产生制冷效应。

吸收了制冷剂蒸气的吸收剂在发生器中消耗热能而释放出制冷剂蒸气，重新恢复吸收能力。

释放的制冷剂蒸气冷却液化后经过节流降压，再一次汽化。

周而复始，连续制冷。

由此可见，吸收式制冷循环式完成溶液热力学过程来取得制冷效应的（右图1-2）。

蒸气吸收式制冷系统制冷循环系统的主要部件有：发生器、冷凝器、制冷剂节流装置、蒸发器、吸收器、溶液节流装置和溶液泵。

为了充分利用能源，提高制冷循环效率，系统中通常增加溶液换热器，回收热量。

吸收式制冷系统主要包括两个循环回路：一个是制冷剂循环回路，另一个是吸收剂循环回路；这两个循环回路是有公共部分的，体现吸收式制冷循环中制冷剂和吸收剂的相互作用，吸收剂对低压制冷剂蒸气吸收以及消耗热能加热后释放出高压制冷蒸气的特点。

与蒸气压缩制冷系统相比较，两个制冷循环均具有蒸发器、冷凝器、和节流装置，不同点是前者的压缩机部件被后者吸收剂循环回路所替代，把吸收器比作压缩机吸入侧，发生器接受外界热能对其内稀溶液加热，提高制冷剂蒸气压力。

需要指出，吸收式制冷循环系统工作中，吸收剂吸收制冷剂蒸气的过程伴随着释放出吸收热量，为了保证吸收过程的持续进行，必须冷却吸收剂，将吸收热量排至高温热源。

吸收式制冷机利用溶液在一定条件下能析出低沸点组分的蒸气，在另一条件下又能强烈地吸收低沸点组分蒸气这一特性完成制冷循环。

目前吸收式制冷机中多采用二元溶液作为工质，习惯上称低沸点组分为制冷剂，高沸点组分为吸收剂，二者组成工质对。

吸收式制冷循环有如下特点：以一次能源热能为驱动能源，可以利用高、低品位热能（例如：余热、废弃热、废水热）；节约电耗；运转部件少，噪声低；机组在真空状态下运行，无高压危险，安全可靠；采用冷热电联产生的运行模式时，可以有效地提高能源的利用效率。

四、其他制冷方式上面介绍了几种常见的基本制冷方式，下面就来介绍几种依据制冷循环的基本原理所衍生出来的比较新型的制冷方式。

1、蒸汽喷射制冷蒸气喷射式制冷也属于蒸气压缩式制冷的一种。

它是利用液体汽化吸收汽化热来传递热量达到制冷效果。

该系统的压缩部件不是压缩机而是喷射式扩压器。

蒸气喷射式制冷循环由喷射器、冷凝器、蒸发器、节流装置、泵、锅炉和空调末端系统等部件组成。

喷射器有喷嘴、扩压器和吸入室构成。

蒸气喷射式制冷循环工作原理：压力锅炉消耗外界热量将其内水加热汽化产生高温高压工作蒸气。

工作蒸气进入喷射器的喷嘴进行膨胀。

膨胀后的蒸气以高速流动，由管内流体的伯努利能量方程可知，渐缩喷管的喉部面积最小，蒸气流速最大，动能最大而压力能最小，在喷射器内形成低压力区。

蒸发器与喷射器相连通而处于低压区。

蒸发器内部分水蒸发，从未汽化的水中吸收汽化热（低温热源）而降低未汽化水的温度，产生制冷效果。

被降温的水通过冷媒水泵送入冷库制冷而升温，重新返回蒸发器内汽化和冷却，周而复始，连续制冷。

蒸发器中产生的制冷剂蒸气经过吸入室与流动的工作蒸气在喷嘴出口处混合后经过扩压器而流入冷凝器。

在扩压器中蒸气流速降低而压力升高，被环境介质（高温热源）冷却而凝结为液态水。

液态水由冷凝器引出，分为两路：一路经过节流装置降压后送回蒸发器内，继续蒸发制冷；另一路制冷剂泵提高压力送回压力锅炉，重新加热产生工作蒸气。

蒸气喷射式制冷机除了水作为介质外，也可采用其制冷剂作为工作介质。

各种制冷剂的标准蒸气温度不同，可以得到不同的制冷温度，以满足民用和工业工艺的各种温度要求。

蒸气喷射式制冷循环结构简单，加工方便，没有运动部件，可靠性高，能利用一次能源。

不足之处是所需工作蒸气的压力高，喷射器流动损失大而效率低。

该循环中喷射器的增压效果被用来与蒸气压缩式制冷循环相结合使用，即：喷射器作为压缩机入口前的增压器，可以提高单级压缩制冷循环在低温制冷时的效率，弥补蒸气压缩式制冷循环的不足2、空气压缩制冷这里需要先解析一下气体压缩式制冷机。