一人工制冷的基本方法
制冷知识
绪论：一、制冷（Refrigeration ）1. 定义：通过人工的方法，把某物体或某空间的温度降低到低于周围环境的温度，并使之维持在这一低温的过程。
实质：热量的转移的过程。
（注意和“冷却”的区别）2. 制冷途径：a. 天然冷源b. 人工制冷天然冷源：用深井水或“冬季采冰以供夏用”。
二、人工制冷我们都知道，热量传递终是从高温物体传向低温物体，直至二者温度相等。
热量决不可能自发地从低温物体传向高温物体，这是自然界的客观规律。
然而，现代人类的生活与生产经常需要某个物体或空间的温度低于环境温度，甚至低得很多。
例如，储藏食品需要把食品冷却到０℃左右或－15℃左右，甚至更低；合金钢在-70℃～－90℃低温下处理后可以提高硬度和强度。
而这种低温要求天然冷却是达不到的，要实现这一要求必须有另外的补偿过程（如消耗一定的功作为补偿过程）进行制冷。
这种借助于一种专门装置，消耗一定的外界能量，迫使热量从温度较低的被冷却物体或空间转移到温度较高的周围环境中去，得到人们所需要的各种低温，称为人工制冷。
而这种实现制冷所需要的机器和设备的总和就称为制冷装置或制冷机。
制冷机中使用的工作物质称为制冷剂。
制冷程度：人工制冷可以获得的温度。
制冷的方法：1. 液体汽化制冷（蒸汽制冷）：利用液体汽化吸热标准大气压下，1kg 液氨汽化可吸收1371 的热量，且气体温度低达-33.4 ℃；p ＝870pa 时，水在5 ℃下即可沸腾，吸热2489kJ/kg 。
分类：蒸汽压缩制冷、吸收式制冷、蒸汽喷射式制冷, 吸附式制冷2. 气体膨胀制冷：将高压气体做绝热膨胀，使其压力、温度下降，利用降温后的气体来吸取被冷却物体的热量从而制冷。
3. 热电制冷（半导体制冷）：利用某种半导体材料的热电效应。
建立在帕尔帖(peltire) 效应（电流流过两种不同导体的界面时，将从外界吸收热量，或向外界放出热量）原理上。
三、发展概况及应用1. 发展概况：制冷技术是从19 世纪中叶开始发展起来的，1934 年美国人波尔金斯试制成功了第一台以乙醚为工质、闭式循环的蒸汽压缩式制冷机。
制冷和低温技术原理第2章制冷方法ppt课件
一方面在吸收器中，吸 另一方面，发生后 收剂吸收来自蒸发器的 的溶液重新恢复到 低压制冷剂蒸气，形成 原来成分，经冷 富含制冷剂的溶液，再 却，节流后成为具 将该溶液用泵送到发生 有吸收能力的吸收 器，经加热使溶液中的 液，进入吸收器， 制冷剂重新以高压气态 吸收来自蒸发器的 发生出来，送入冷凝器。 低压制冷剂蒸气。
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
冷凝器
膨胀阀
低温低压的 制冷剂液体 与被冷却对
象发生热交 换，吸收被 冷却对象的 热量并汽化
形成冷剂蒸 气。
低压蒸气被 压缩机吸入 ，经压缩后 形成高温高 压蒸气排 出。
压缩机排出 的高压制冷 剂气体进入 冷凝器，被 冷却水或空 气冷却、冷 凝，成高压 液体。
令直流电通过半导体热电堆，即可在 一端产生冷效应，另一端产生热效应。
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。
3
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。
吸热（冷接点） 铜片
P
N
放热（热接点）
-
+
半导体制冷原理图
2. 单级热电堆式半导体制冷 的基本原理
单级热电堆：
单级热电堆式半导体制冷
将数十至数百个热电偶电堆串联，将冷端排在一起，
热端排在一起，组成热电堆，称为单级热电堆。
制冷原理
三. 制冷技术的发展历程
• 人工制冷的方法是随着工业革命开始的。1748年， 英国人柯伦证明了乙醚在真空下蒸发时会产生制 冷效应。1755，苏格兰人 W.Cullen教授利用乙 醚蒸发使水结冰。W.Cullen教授的学生BLack从 本质上解释了融化和汽化现象，导出了潜热的概 念，并发明了冰量热器，这标志着现在制冷技术 的开始.......
五.经济性方面的要求
• 制冷剂应能工业化生产，原料容易获得， 并且价格便宜。由于制冷剂种类繁多，其 性质差别较大，完全符合理想要求的制冷 剂是很难找到的，因此在选择制冷剂时要 根据实际情况综合考虑。
• 氨有较好的热力学性质和热物理性质。氨的临界 温度（133.0℃）高，凝固点（-77.7℃）较低， 标准沸点为-33.3℃。在常况下，氨在制冷系统中 的蒸发压力位0.1MPa~0.5MPa，因而空气不易渗 入系统中，氨的冷凝压力一般为1.0MPa~1.6MPa， 其压力比适中。
四. 我国制冷行业的发展前景
• 目前，我国制冷空调行业已具有品种比较齐全的 大、中、小型制冷空调产品系列、产品质量、性 能和技术水平较过去有很大的提高，并已形成了 具有一定基础的科研、教学、设计和生产体系， 正在缩小与国外先进水平的差距。到目前为止， 我国制冷空调行业正飞速地发展。
第一章 制冷剂和载冷剂制
共沸混合物制冷剂代号：按开发的顺序 从R500开始排列。
4 非共沸混合物制冷剂
非共沸混合物制冷剂是由 两种或两种以上相互不 形成共沸混合物的单组 分制冷剂混合物而成的 制冷剂。
非共沸混合物制冷剂代号： 剂代号：按开发的顺序 从R400开始排列。
• 5 无机化合物制冷剂
无机化合物制冷剂是较早采用主制冷剂，主 要有氨，空气，水和二氧化碳等。
制冷基本知识知识点归纳
制冷原理及设备期末复习有不全的大家相互补充题型：填空20分；选择10分；判断10分；简答45分（5道）；计算1道，带计算器。
绪论•实现人工制冷的方法（4大类，简单了解原理）1.利用物质的相变来吸热制冷；融化（固体—液体）,气化（液体—气体）,升华（固体—气体）气化制冷（蒸气制冷）：包括蒸气压缩式制冷、吸收式制冷、蒸汽喷射式制冷、吸附式制冷。
2.利用气体膨胀产生低温气体等熵膨胀时温度总是降低的，产生冷效应。
3.气体涡流制冷高压气体经涡流管膨胀后，可分为冷热两股气流；4.热电制冷（半导体制冷）利用半导体的温差电效应实现的制冷。
•根据制冷温度的不同，制冷技术可大体上划分三大类：•普通冷冻：＞120K【我们只考普冷】•深度冷冻：120K~20K•低温和超低温：＜20K。
t=T-273.15 (t, ℃; T, Kelvin 开）T=273+t常用制冷的方法有：液体蒸发制冷循环必须具备以下四个基本过程：液体气化制冷制冷剂液体在低压下汽化产生低压蒸气，气体膨胀制冷将低压蒸气抽出并提高压力变成高压气，涡流管制冷将高压气冷凝成高压液体，热电制冷高压液体再降低压力回到初始的低压状态。
按照实现循环所采用的方式之不同，液体蒸发制冷有蒸气压缩式制冷蒸气吸收式制冷蒸气喷射式制冷吸附式制冷等蒸气压缩式制冷系统组成：1-压缩机2-冷凝器3-膨胀阀4-蒸发器组成的密闭系统。
工作原理：制冷剂在蒸发器中吸收被冷却对象的热量而蒸发，产生的低压蒸气被压缩机吸入，经压缩机压缩后制冷剂压力升高，压缩机排出的高压蒸气在冷凝器中被常温冷却介质冷却，凝结成高压液体。
高压液体经膨胀阀节流，变成低压、低温湿蒸气，进入蒸发器，低压液体在蒸发器中再次汽化蒸发。
如此周而复始。
蒸气吸收式制冷系统组成：发生器、吸收器、冷凝器、蒸发器、溶液热交换器、溶液泵、冷剂泵等工质对：制冷剂与吸收剂常用：氨—水溶液溴化锂—水溶液工作原理：Ⅰ.溴化锂溶液在发生器中被热源加热沸腾，产生出制冷剂蒸汽在冷凝器被冷凝成冷剂水。
制冷方法
第2章制冷方法制冷的方法很多，常见的有：物质相变制冷，气体膨胀制冷，绝热放气制冷，电、磁制冷。
本章介绍现有的各种制冷方法，概述其基本原理和应用领域。
利用天然冷源也是获得低温的一个方面(例如，采集和贮存天然冰、冬灌蓄冷、深井水空调等)。
面对工业化伴随而来的环境问题压力，利用天然冷源的环保意义日益突出。
天然冷源利用会受到更多重视。
2．1 物质相变制冷2．1．1 相变制冷概述物质有三种集态：气态、液态、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，会吸收或放出热量，这种热量称为潜热。
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。
利用液体相变的，是液体蒸发制冷；利用固体相变的，是固体融化或升华冷却。
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。
固体相变冷却则是以一定数量的固体物质作制冷剂，作用于被冷却对象，实现冷却降温。
一旦固体全部相变，冷却过程即告终止。
1．固体相变冷却常用的制冷剂是冰、冰盐、干冰，此外还有一些其他固体物质。
(1) 冰冷却冰冷却是最早使用的降温方法，现在仍广泛应用于日常生活、工农业、科学研究等各种领域。
冰融化和冰升华均可用于冷却，实际主要是利用冰融化冷却。
常压下冰在0℃融化，冰的融化潜热为335 kJ/kg。
能够满足0℃以上的制冷要求。
冰冷却时，常借助空气或水作中间介质以吸收被冷却对象的热量。
此时，换热过程发生在水或空气与冰表面之间。
被冷却物体所能达到的温度一般比冰的融化温度高5－10℃。
厚度10 cm左右的冰块，其比表面积在25－30 m2/m3之间。
为了增大比表面积，可以将冰粉碎成碎冰。
水到冰表面的表面传热系数为116 W/(m2·K)。
空气到冰表面的表面传热系数与二者之间的温度差以及空气的运动情况有关。
冷水机制冷原理与方法
AP1008127 吕文安冷水机及制冷原理一、制冷原理人工制冷是用人工的方法，通过一定的设备在一定的时间内和一定空间内将物质冷却至环境温度下，并保持这个低温。
人工制冷的方法有：蒸汽压缩式制冷、吸收式制冷、蒸汽喷射式制冷、半导体制冷、太阳能制冷等。
我们公司的制冷设备（冷水机、空调机、干燥机等）都采用蒸汽压缩式制冷，所以在此只讲蒸汽压缩式制冷原理。
密封系统，制冷剂（工质）在这个密封系统中不断循环流动，发生状态变化与外界进行热交换。
在实际制冷系统中，除了上述的四大部分以外，还往往有一些辅助设备，如干燥过滤器、分液器、油分离器、储液器、过载保护器、起动继电器、温度控制器等等。
这些辅助设备和器件，在提高制冷可靠性和安全性方面提供了保证。
制冷四大部分各自所起的作用如下：1.压缩机它的作用是吸入蒸发器中低压制冷剂蒸汽，将其压缩到冷凝压力（压缩机排气口至节流装置入口处为高压部分，称为冷凝压力），然后排至冷凝器。
常用的压缩机有往复式、离心式、螺杆式、滚动转子式、滑片式和涡旋式等。
我们公司的制冷设备大多数采用的是往复式压缩机，现在有个别制冷设备用的是螺杆式压缩机（如“凌静”牌冷水机）。
2. 冷凝器它的作用是将来自压缩机的高压制冷剂蒸汽冷凝成液体，在冷凝过程中，制冷剂蒸汽释放出热量，被水或空气所带走。
3.节流装置制冷剂液体经节流装置，压力从冷凝压力降至蒸发压力。
（从节流装置末端至压缩机吸入端为低压部分，称为蒸发压力）4.蒸发器经节流装置的制冷剂液体在蒸发器中吸收被冷却物的热量而变为蒸汽，因此蒸发器是一个对外输出冷量的设备。
从上表可以看出制冷循环的工作过程是：低压、低温的制冷剂蒸汽被压缩机吸入并压缩成高压、高温的蒸汽，然后排入冷凝器中向冷却物质（水或空气）放热而冷凝为高压的液体。
这种制冷剂液体经节流装置（节流阀或毛细管）节流以后变为低压、低温的制冷剂进入蒸发器，液态的制冷剂在蒸发器中吸收被冷却物体的热量后，汽化成低压、低温的蒸汽再次被压缩机吸入并压缩成高压、高温的蒸汽，从而起到循环制冷的作用。
人工造雪原理
人工造雪原理
人工造雪原理是指利用人工手段，在无雪或雪量不足的地区创造具有一定厚度和质量的雪的过程。
以下是人工造雪的基本原理：
1. 降温方法：通过降低气温来达到形成雪的条件。
常用的降温方法包括利用制冷剂、压缩空气、喷雾降温等。
其中，制冷剂通常是一种低温物质，通过传导或循环流动，将周围环境的热量吸收并带走，从而达到降温的效果。
2. 水雾喷洒：将水以雾状喷洒在冷空气中，水滴在空气中迅速冷却凝结，并形成冰晶。
这些冰晶会不断吸收周围空气中的水分，逐渐生长成为雪花。
3. 制造点核：在人工造雪过程中，往往需要一些固体核心物质来促使雪花的生长。
这些核心物质通常是人工添加的微小颗粒，如冷冻剂、盐类等。
这些颗粒与水分子结合，提供了形成冰晶的必要条件。
4. 风力推动：人工造雪时，常会利用风力将水雾扩散至较大的面积。
风力可以帮助将湿度高的空气带到较低的温度区域，促使雪花的形成和增长。
通过以上原理，人工造雪可以在无雪或雪量不足的地区提供足够的雪量，满足冰雪运动、冰雪旅游、冰雪娱乐等需求。
人工造雪技术的不断发展，不仅拓宽了冬季运动的发展空间，也为冰雪地区的经济发展做出了重要贡献。
制冷原理与设备吴业正第二版复习大全A
制冷原理与设备考试复习资料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。
一、人工制冷是指用人为的方法不断地从被冷却系统（物体或空间）吸收热量并排至环境介质（空气或水）中去，并在必要长的时间内维持所必要的低温的一门技术。
二、制冷技术的研究内容1）研究获得低温的方法和有关机理，以及与此相应的制冷循环，并对制冷循环进行热力计算。
2）研究制冷工质的性质3）研究制冷循环所必需的各种机械设备、控制仪表和系统等，以及它们的工作原理、性能分析、结构设计、组织流程、系统配套、设备隔热及自动化运行制冷技术的应用1）空调工程对环境的温度、湿度、洁净度进行控制。
2）食品工程保持稳定的低温环境，延长和提高食品的质量。
3）机械及冶金工业 4）医疗卫生事业5）国防工业和现代科技6）石油化工、有机合成 7）轻工业、精密仪表工业8）农业、水产业 9）建筑及水利 10）日常生活第一章制冷的方法一、制冷的方法1、相变：是利用某些物质在发生相变时的吸热效应进行制冷的方法。
2、气体膨胀制冷是利用压缩气体的绝热膨胀效应，从而获得低温气流的制冷技术。
3、热电制冷（半导体制冷）是利用帕尔帖效应的原理来达到制冷的目的。
4、固体吸附式制冷某些固体物质在一定的温度和压力下能吸附某种工质的气体或水蒸气，在另一温度及压力下又能将它释放出来。
5、气体涡流制冷是利用压缩气体经过涡流管产生的涡流，使气流分离成冷、热两股气流。
6、磁制冷是一种以磁性材料为工质的制冷技术。
其基本原理是借助次制冷材料的可逆磁热效应（磁卡效应），即磁制冷材料等温磁化时，向外界放出热量，而绝热退磁时因温度降低，从外界吸收热量。
二、各种制冷方法的原理1、蒸汽压缩式制冷2、蒸汽吸收式制冷3、蒸汽喷射式制冷4、吸附式制冷5、热电制冷（半导体制冷）6、气体膨胀制冷（空气制冷）7、涡流管制冷第2章单极蒸汽压缩式制冷循环一、单级蒸汽压缩式制冷循环的基本工作原理1、制冷循环系统的基本组成基本组成：制冷压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器基本原理图2 、制冷循环过程压缩过程（升压）、冷凝过程（放热）、节流过程（降压）、蒸发过程（吸热）3、制冷系统各部件的主要作用1）制冷压缩机作用：将来自蒸发器的制冷剂蒸汽由蒸发压力提高至冷凝压力。
人工造雪的原理
人工造雪的原理人工造雪的原理人工造雪就是利用特定的设备和技术在天气不满足下雪条件的地方人工制造雪花，满足人们的雪上运动和娱乐需求。
在偏远地区和高山滑雪场等场所，人工造雪扮演着至关重要的角色，使得滑雪爱好者拥有更多的滑雪时间和机会。
传统的人工造雪依靠低压水雾喷向寒冷天气中，当水分子的温度低于零度时会结晶成雪片。
现在，随着科学技术的不断发展，人们对人工造雪的原理有了更深的了解，喷雪设备也越来越先进。
以下是人工造雪的原理。
一、制冷原理制冷是人工造雪的关键。
在生产雪花时，需要将水雾中的水分子冷却到足够低的温度，达到冰的结晶点，才能形成雪花。
这需要雪花机通过气压差和制冷剂的循环来控制温度。
现代人工造雪机利用了压缩机和制冷剂的原理。
压缩机将空气压缩成高压状态，也可以将空气压缩成低压状态，分别称为正压和负压。
正压状态的空气通过通过加热器加热，冷却后就可以形成低压的空气。
负压状态的空气则被用来冷却水雾，降低温度。
冷却器也是人工造雪的重要部分。
冷却器是一种装置，它可以通过流过其中的制冷剂来降低温度，使得水分子达到结晶的温度。
这种制冷剂可以是氨、一氧化碳和液氮等。
在工作时，通过循环水的流动和制冷剂的循环，完成对水的冷却作用。
二、喷雾原理在制冷成功后，需要将冷却后的水雾喷出来。
这时，喷雾装置就起到了作用。
喷雾器将冷却后的液体通过高压泵压入高压管道，并经过喷嘴自然喷出，在雾气中形成了有机锭形的微小液滴。
这时，人工造雪机的顶部有一个转动的漏斗，装有水滴。
当漏斗开始旋转时，水滴会依次从漏斗中滴落。
落在滑雪或滑板道上的水滴会凝固成雪花。
三、控制和维护最后一步是对雪花机的控制和维护。
人工造雪机非常复杂，需要严格的维护，以保证它们的可靠性和持久性。
定期更换机器上的零部件非常重要，以确保机器在工作的过程中避免损坏。
另外，还需要将人工造雪机的工作时间调整到适宜的时间段。
通常情况下，夜间温度最低，应该在凌晨1点至5点之间的这个时段制造雪花，这样早上人们到来时就可以享受到美妙的滑雪体验。
制冷原理
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7. 热力学第一定律： 自然界一切物质都具有能量，它能够从一种形式转换为另一种形式,从 一个物体传递给另一个物体，在转换和传递过程中能量的数量不变。 8. 热力学第二定律： 热量能自发地从高温物体传向低温物体，而不能自发地从低温物体传 向高温物体。要使热量从低温物体向高温物体传递，必须借助外功， 即消耗一定的热能或机械能。
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压缩机的形式
速度型回转式 离心压缩机
容积型往复式 活塞压缩机
容积型回转式 螺杆压缩机
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第三章
制冷剂
1. 制冷剂的概念 制冷机中的工作介质，在制冷机中循环流动，通过自身热力状态的变化与 外界发生能量交换，从而达到制冷的目的。 蒸汽制冷机中的制冷剂从低温热源中吸取热量，在低温下气化，再在高温 下凝结，向高温热源排放热量。所以，只有在工作温度范围内能够气化和凝 结的物质才有可能作为制冷剂使用。多数制冷剂在大气压力和环境温度下呈 气态。 2. 制冷剂的种类： 无机物：NH3、CO2、H2O 氟利昂：R22、R134a、R407C、R410A等 碳氢化合物：甲烷、乙烷、乙烯等 3. ODP和GWP 臭氧衰减指数、温室效应指数
这一过程是在等温、等压下进行的，液体制冷剂吸取被冷却介质的热量 （即制冷）而不断气化，制冷剂的状态沿等压线 po 向干度增大的方向变 化，直到全部变为饱和蒸气为止。
这样，制冷剂的状态又重新回到进入压缩机前的状态点 1，从而完成一 个完整的理论制冷循环。
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单级蒸气压缩式制冷循环温熵图表示
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第四章 换热设备
凡是两物体间有温度差，彼此就会发生热量的传递。换热 器的主要任务是两种或两种以上的流体在其中进行热交换。
室内人工冰场制冷工艺设计与案例
室内人工冰场制冷工艺设计与案例
一、室内人工冰场制冷工艺设计
1、工艺设计原则
（1）制冷效果优先。
选择制冷水泵，确保最佳冰场制冷效果；
（2）抗冻性优先。
要使用耐低温的制冷水管及材料，防止冷凝水析
出冻结；
（3）运行效率及噪音要求。
在运行效率及噪音要求下，选择优质的
制冷水泵；
（4）结构要求。
结构紧凑，维护方便，易于操作。
2、制冷水泵
制冷水泵主要作用是将热量转移到冰冷的冷水里，使冷水的温度下降，实现冰场制冷的目的。
制冷水泵一般由两部分组成：一部分为电动机，另
一部分为泵壳、泵轮和活塞等。
（1）电动机
电动机和泵壳的选择是制冷系统的关键要素，必须综合考虑抗冻性、
制冷效果、节能性及噪音，以确保最佳制冷性能。
电动机采用永磁直流电
动机，具有较低噪音、节能、抗冻性优越。
（2）泵壳
泵壳的材料必须具有良好的抗冻、耐腐蚀、抗压性和韧性等特点，同
时考虑节能和维护的便捷性。
目前常用的泵壳材料有碳钢、不锈钢和铝合
金等，具体选择要根据不同制冷水管的特性及室内环境考虑。
（3）泵轮
泵轮采用优质的特殊钢制。
人工制冷
人工制冷的含义人工制冷也叫“机械制冷”，也称为“人工致冷”，是借助于一种专门的技术装置，通常是由压缩机、热交换设备和节流机构等组成，消耗一定的外界能量，迫使热量从温度较低的被冷却物体，传递给温度较高的环境介质，得到人们所需要的各种低温。
是指用人为的方法不断地从被冷却系统排热至环境介质中去，从而使被冷却系统达到比环境介质更低的温度，并在必要长的时间内维持所需的低温的一门工程技术。
人工制冷的基本方法人工制冷的方法很多，大致可分为物理方法和化学方法两类，而绝大多数的人工制冷方法属于物理方法。
在普通制冷技术领域内，应用最广泛的物理方法有相变制冷、气体膨胀制冷；其次是热电制冷、固体吸附制冷以及研究中的涡流制冷等。
相变制冷相变制冷是利用某些物质在发生相变时的热换效应进行制冷的方法。
因为物质在发生相变的过程中，当物质分子重新排列和分子运动速度改变时，需要吸收或放出热量，即相变潜热。
在现代制冷技术中，主要是利用制冷剂液体在低压下的汽化过程来制取冷量，如蒸气压缩机制冷、吸收式制冷及蒸气喷射式制冷等。
相变制冷中，制冷剂的汽化潜热大小与制冷剂的性质有关，并影响其制冷能力：1）制冷剂的相对分子质量越小，其汽化潜热量越大；2）任何一种制冷剂的汽化潜热随汽化压力的提高而减少，当达到临界状态时，其汽化潜热为零。
所以，制冷剂的临界温度与凝固温度是液体汽化相变制冷循环的极限工作温度范围。
固体如干冰、水冰、溶液冰等的熔化和升华也能使物体或空间冷却。
单纯利用干冰、水冰、溶液冰，一般能满足短时间的降温要求，这只是一个简单的冷却过程，而不能称为制冷。
因为制冷过程是一个通过制冷循环使热量不断地从低温热源传到高温热源的连续过程，这一过程必须依靠制冷机来实现。
气体膨胀制冷气体膨胀制冷是基于压缩气体的绝热节流效应沪哦压缩气体的绝热膨胀效应，从而获得低气流来制取冷量的制冷技术，常用的有空气压缩式制冷循环等。
气体膨胀制冷根据使用的设备不同表现出气体膨胀时的不同特性。
第一章 人工制冷的基本方法
在-115℃到-183．1℃温度范围内干冰的平均比热值为1.189kJ／kg· K。 在-56℃到-110℃温度范围内干冰的比热值如下： t，℃ -56.6 -60 -70 -80 -90 -100 -110
274 .8 1.216 T
w／m，K
K c pk J／kg·
Байду номын сангаас
1.563
1.528
1.428
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）。
制冷系数
0
q2
T2 ( s m s n ) q2 T2 0 q1 q2 (T1 T2 )(s m s n ) (T1 T2 ) q2
国外习惯上将制冷系数称为制冷机的性能系数 COP(Coefficience of Performance)。我们要研究一定条 件下COP的最高值。
制冷技术研究的内容
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。 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。 机械制冷要通过制冷剂热力状态的变化才能实现。所以，制冷剂 的热物理性质是进行循环分析和计算的基础数据。此外，为了使 制冷剂能实际应用，还必须掌握它们的一般物理化学性质。 ③研究实现制冷循环所必须的各种机械和技术设备，包括它们 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。
冰冷却
冰的比热与温度有关，可按下式计算c=2.165-0.0264T 在0～-20℃的温度范围内，其比热的平均值为=2.093KJkg· k 冰的导热系数也随温度而变： 对于-20℃以上的温度，可 取导热系数的平均值为2.32W／m· K。 冰的导热系数λ： 温 度 ℃ 0 2．23 -50 2．77 -100 3．47 λ ，W／m· K 冰的导温系数： 在0℃时冰的导温系数为a=0.00419m2/h。
室内人工冰场制冷工艺设计和案例
室内人工冰场制冷工艺设计和案例1.基本原理室内人工冰场制冷工艺设计主要包括传热、传质、水的结冰过程等基本原理。
首先，需要通过传热进行制冷，即通过制冷机组对冰场空气进行制冷，使其温度达到结冰所需的低温。
然后，通过传质原理，将冷冻机组产生的冷量传递给冰面，使冰面保持低温。
最后，根据水的结冰过程进行控制，确保冰面的质量和韧性。
2.设计案例（1）冷冻剂制冷系统：冰场制冷的一种常见方法是采用冷冻剂制冷系统。
冷冻剂制冷系统由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器等组成。
压缩机抽取低温的制冷剂进行压缩，使其温度和压力升高，然后将高温高压的制冷剂传递给冷凝器，通过冷却水或风冷器将其冷却，使其变为高压液体。
经过膨胀阀的节流作用，高压制冷剂变为低压制冷剂，进入蒸发器，从而吸收冰面产生的热量，实现制冷效果。
（2）地板制冷系统：地板制冷系统是一种常用的室内人工冰场制冷工艺设计。
该系统通过将制冷剂流经埋设在地板中的管道，使地板迅速冷却，从而达到整个冰场的制冷效果。
地板制冷系统能够提供均匀的冷却效果，使冰面质量更好。
（3）空调制冷系统：空调制冷系统也可以用于室内人工冰场制冷工艺设计。
该系统利用空调设备对空气进行制冷，通过冷风对冰面进行冷却。
空调制冷系统在室内冰场的舒适度方面较为出色，但对于大型冰场来说，空调系统可能无法满足制冷需求。
以上是室内人工冰场制冷工艺设计的基本原理和一些案例。
在实际设计过程中，需要根据冰场的具体情况，综合考虑能源消耗、成本、制冷效果等因素，选择适合的制冷工艺。
制冷工艺设计必须确保冰场保持低温环境，以满足人们对室内冰场的需求。
制冷原理
五，制热原理
• 1, 电加热，就是发热丝，室外机不启动。 • 2，热泵制热 • 四通阀:是热泵型空调的一个重要部件，是空调器 进行制冷和制热工作转换的换向阀，起改变制冷 剂流向的作用。 • 热泵制热是利用制冷系统的压缩冷凝器来加热室 内空气，空调器在制冷工作时低压制冷剂液体在 蒸发器内蒸发吸热而高温高压制冷剂在冷凝器内 放热冷凝。热泵制热是通过电磁四通阀换向，将 制冷系统的吸排气管位置对换。原来制冷工作蒸 发器的室内盘管变成制热时的冷凝器，这样制冷 系统在室外吸热向室内放热。实现制热的目的。
二，人工制冷的方法
• 常见的有以下几种： • 1，利用液化气化的吸热效应制冷（蒸气制冷）； • 2，利用气体膨胀产生的冷效应实现制冷（气体膨 胀制冷）； • 3，利用半导体的热电效应制冷；（热电制冷）； • 目前，在制冷与空气调节技术中，蒸气制冷方法 占绝对优势。
三，制冷系统的四大件
• 压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器（制冷系统 四大件） • 1，压缩机：空调器制冷系统的动力核心，将蒸发 器中低温低压的制冷剂蒸气吸入并压缩到高温高 压的过热蒸气，然后排到冷凝器。 • 常用压缩机有活塞式、转子式、涡旋式、螺杆式 和离心式等。 • 2，冷凝器：将来自压缩机的高温高压制冷蒸气冷 凝成过冷的液体。在冷凝过程中，制冷剂蒸发放 出热量，故用水或空气来冷却。
• R410A：主流中高温环保制冷剂，主要用于家用 空调，中小型商用空调（中小型单元式空调、户 式中央空调、多联机）、移动空调（汽车空调）、 除湿机、冷冻式干燥器、船用制冷设备、工业制 冷等制冷设备。 • R22：对臭氧层有破坏、并且存在温室效应，是 当今使用最广的中低温制冷剂，主要用于家用空 调、商用空调、中央空调、移动空调、热泵热水 器、除湿机、冷冻式干燥器、冷库、食品冷冻设 备、船用冷冻设备、工业制冷、商业制冷、冷冻 冷凝机组、超市陈列展示柜等制冷设备。
制冷的方法
一些制冷方法简介人工制冷的方法很多，主要有相变制冷、气体膨胀制冷、热电制冷等。
相变制冷中除以消耗机械能（或电能）作为补偿过程的蒸气压缩式制冷外，尚有消耗热能的吸收式制冷、蒸汽喷射式制冷、吸附式制冷等。
蒸气压缩式制冷前面已作过详细论述，下面将对其它制冷方式作简要介绍。
4.1 吸收式制冷吸收式制冷机是一种以热能为主要动力的制冷机，它的工作原理早在十八世纪七十年代就已提出，直到1859年才试制成功第一台吸收式制冷机。
早期的吸收式制冷循环用氨水溶液作工质，其中氨为制冷剂，水为吸收剂，并使用水蒸汽为热源。
它是一种蒸发温度较低的吸收式制冷循环。
当热源温度在100～150℃范围内，冷却水温度为10～30℃时，蒸发温度可达-30℃；两级氨水吸收式制冷循环则可获得更低的蒸发温度。
但是氨有毒、对人体有危害，因而它的应用受到限制。
由于装置比较复杂，金属消耗量大，加热蒸汽的压力要求较高，冷却水消耗量大，热力系数较低，使氨水吸收式制冷机的使用受到限制。
随着制冷技术的发展，1945年美国开利公司试制出第一台制冷量为523kW的单效溴化锂吸收式制冷机，开创了吸收式制冷机的新局面。
1966年我国的上海第一冷冻机厂试制出了制冷量1160kW的单效溴化锂吸收式制冷机。
溴化锂吸收式制冷循环以水为制冷剂，以溴化锂溶液为吸收剂，蒸发温度较高（0℃以上）适用于空调，这种工质无毒、无臭、无味，对人体也无害。
溴化锂吸收式制冷机可用一般的低压蒸汽或60℃以上的热水作为热源，因而在利用低温热能及太阳能制冷方面具有独特的作用。
当前由于限制使用CFCs的国际性蒙特利尔议定书已开始实施，世界各国对吸收式制冷更加重视，因此溴化锂吸收式制冷机的生产正在迅速发展。
4.1.1 吸收式制冷工作原理1．吸收式制冷工作原理吸收式制冷是用热能作动力的制冷方法，它也是利用制冷剂汽化吸热来实现制冷的。
因此，它与蒸气压缩式制冷有类似之处，所不同的是两者实现把热量由低温处转移到高温处所用的补偿方法不同，蒸气压缩式制冷用机械功补偿，而吸收式制冷用热能来补偿。
制冷原理
制冷原理制冷基础一、冷却的概念及人工制冷1、冷却的基本概念冷却——就是取出物体的热量，使物体的温度降低。
冷却的过程伴随着物体本身热能的减少。
自热冷却的程度受周围介质的影响，冷却的极限温度不可能低于周围介质的温度。
要想把某一物体的温度降到低于周围介质的温度，只能借助于人工冷却的方法，即：人工制冷。
2、人工制冷人工制冷：就是通过消耗一定的外功，利用不同的制冷方式，使被冷却的物体温度下降到低于周围介质温度的某一预定温度。
普冷技术：利用人工制冷所制取的温度不低于120K（-153.15℃）时，称为普冷技术。
深冷技术：利用人工制冷制取的温度范围在120K至绝对温度零度（-273.15℃）的制冷技术称为深冷技术。
人工制冷所采用的制冷方式，按制冷原理分，主要有以下5种：（1）高压气体膨胀制冷使常温下的高压气体在膨胀机中绝热膨胀，达到较低的温度，再让气体复热，即可产生冷量，而对被冷却物体制冷。
（2）液体蒸发制冷使常温下的冷凝液体经过节流降压，达到较低的温度，再让液体在低压下蒸发，即可产生冷量，而对被冷却物体制冷。
（3）气体涡流制冷使常温下的高压气体在涡流管中分流，分离出冷、热两股气流，再让冷气流复热，即可产生冷量，而对被冷却物体制冷。
（4）半导体制冷用导电片将N型半导体和P型半导体串联起来，构成电偶，接在直流电路中，电流便由N型半导体流向P型半导体，从而在电偶的一端产生吸热现象，另一端产生放热现象，利用电偶吸热的一端产生的冷量而对被冷却物体制冷。
（5）化学方法制冷利用有吸热效应的化学反应过程，可产生冷量而对被冷却物体制冷。
3、常用的几种制冷系统人工制冷所采用的方式，按制冷系统分主要由4种：（1）压缩式制冷系统依靠压缩机提高制冷剂的压力，以实现制冷循环的系统称为压缩式制冷系统，主要由压缩机、冷凝器、节流或膨胀装置、蒸发器等组成封闭的制冷循环系统，制冷剂在系统中循环工作。
（2）吸收式制冷系统依靠吸收器——发生器组的作用完成制冷剂和吸收剂之间的热交换，从而实现制冷循环的制冷系统，主要由发生器、吸收器、冷凝器、节流装置，蒸发器组成封闭系统，二元溶液工质在系统内循环工作，其中低沸点组份作为制冷剂用以蒸发制冷，高沸点组份作为吸收剂，利用其对制冷剂蒸气的吸收作用完成工作循环。
空气调节用制冷技术
空气调节用制冷技术0 绪论0.1 人工制冷的方法本课程为“空气调节”用制冷技术，即是此制冷技术是为“空调”服务的。
供热工程由热源、热网和热用户组成，热源是为热用户服务的。
本课程作为空气调节之“冷源”的一门技术，讲述其制冷方法、工作原理、制冷系统的组成、设备构造及其计算、系统设计、运行调节等。
什么是空气调节？——使某一特定空间（房间）内空气温度、相对湿度、空气流速、压力、洁净度等参数进行人工调节的技术称为空气调节，简称为空调。
对于某一空间，在夏季由于太阳辐射或内外温差向室内传进热量，以及室内人员、灯光、设备产生热量及湿量而在室内形成热、湿负荷，若要保持这房间内空气温、湿度，就必须要求空调设备将这些热、湿负荷从室内转移出去。
如何转移呢？方法是利用温度较低的介质来吸取这些热量。
什么是制冷？——制冷是将低温热源（某物体或某空间）中的热量转移到高温热源中去，使其达到比环境更低的温度，并使之维持这个温度的过程。
如冷库、冰箱等。
技术——在某一领域（某方面）积累的知识和经验或某方面的技巧。
所以说，制冷技术就是将低温热源中的热量转移到高温热源中去的知识、经验或技巧。
实现制冷可以通过两种途径：利用天然冷源和利用人工冷源。
天然冷源是自然界存在的冷源，例如冰、雪、地下水等，可用作食品的冷藏和防暑降温。
我国对天然冷源的应用有悠久的历史，而且在采集、贮存和使用天然冷源方面积累了丰富的经验，直到现在，天然冷源在一些地区仍然得到应用。
天然冷源具有价廉、贮量大等优点，而且利用它还不需要复杂的技术和设备。
所以在满足使用要求的前提下，应优先考虑利用天然冷源。
但是天然冷源受时间、地区及运输条件的限制，一般不能得到0℃以下的温度，而且不易控制和调节。
所以天然冷源只用在防暑降温和少量食品的短期贮藏方面。
工业生产及科学试验等对低温的要求，大都是通过人工冷源来实现。
人工冷源是利用各种类型的制冷机械进行冷量的生产，即利用人工的方法实现制冷。
人工制冷需要比较复杂的技术和设备，而且生产的冷量成本较高，但是它完全避免了天然冷源的局限性，特别是可以根据不同的要求获得不同的低温。
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。
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人工制冷的方法
1 液体汽化制冷方法
蒸气压缩式制冷 蒸气吸收式制冷 蒸汽喷射式制冷
吸附式制冷
2 冰、盐水冰冷却和固体升华制冷
3 气体的节流效应和绝热膨胀制冷
4 其它制冷方法
热电制冷
磁制冷 涡流管制冷 热声制冷
制冷系数
q2 0
q2 q2 T2 (sm sn ) T2 0 q1 q2 (T1 T2 )(sm sn ) (T1 T2 )
国外习惯上将制冷系数称为制冷机的性能系数 COP(Coefficience of Performance)。我们要研究一定条 件下COP的最高值。
r h h T (s s)
q0 r(1 x)
液体汽化
每千克液体汽化时的吸热量，即单位制冷量，不仅与液 体的汽化潜热有关，还与开始汽化前的含汽量有关。压力 较高的饱和液体经节流减压后即进入两相区，并含有一定 的汽量。若用x表示开始汽化时的干度，则单位制冷量可表 示为
制冷技术研究的内容
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。
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。 机械制冷要通过制冷剂热力状态的变化才能实现。所以，制冷剂 的热物理性质是进行循环分析和计算的基础数据。此外，为了使 制冷剂能实际应用，还必须掌握它们的一般物理化学性质。
气态（汽）
汽化（沸腾）
蒸发制冷—沙漠袋
一、液体汽化
任何液体汽化时都产生吸热效应，在恒温下单位质 量的液体汽化时所吸收的热量叫做汽化潜热。
例如，在大气压下1kg液氨汽化时要吸收1370kJ的 热量，得到-33.4℃；l kgR12汽化时，得到-29.8℃，要 吸收167．5kJ的热量。由热力学知，液体的沸点及汽 化潜热和压力有关，当压力提高时，液体的沸点升高， 而汽化潜热减小。当达到临界状态时，汽相及液相界限 消失，汽化潜热等于零。液体的汽化潜热可按下式计算：
第一章 人工制冷的基本方法
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，并保持这个低温。
这里所说的“冷”是相对于环境而言的。灼热的铁 放在空气中，通过辐射和对流向环境传热，逐渐冷却 到环境温度。它是自发的传热降温，属于自然冷却， 不是制冷。
制冷就是从物体或流体中取出热量，并将热量 排放到环境介质中去，以产生低于环境温度的过程。
获得低温的方法
目前，获得低温的方法很多，可分为物理方法 和化学方法，而绝大多数制冷方法属于物理方法。 在物理方法中应用最广泛的为相变制冷及气体绝热 膨胀制冷，此外尚有涡流制冷、绝热放气制冷、温 差电制冷(珀尔帖效应)、顺磁盐或核绝热退磁制冷、 氦稀释制冷、固体升华制冷、氦减压蒸发制冷、 3He绝热压缩制冷、吸附制冷等，利用宇宙空间的 低温热汇(2～4K)辐射制冷的方法。
③研究实现制冷循环所必须的各种机械和技术设备，包括它们 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。
机械制冷中所需机器和设备的总合称为制冷机。
制冷机中使用的工作介质称为制冷剂。制冷 剂在制冷机中循环流动，同时与外界发生能量交 换，即不断地从被冷却对象中吸取热量，向环境 排放热量。制冷剂一系列状态变化过程的综合为 制冷循环。
q1 T1 (sm sn )
单位质量制冷剂从被冷却的对象所吸取的热量
q2 T2 (sm sn )
压缩单位质量制冷剂所作的功 w0 q1 q2 T1 Sm Sn T2 (Sm Sn ) (T1 T2 )(Sm Sn )
理想制冷循环的性能指标
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）。
上式说明：
①两恒温热源间工作的可逆制冷机，其制冷系数只与热 源温度有关，而与制冷机使用的制冷剂性质无关。
②制冷系数 的值与两热源温度的接低程度有关，T2 与 T1越接近（T1/T2 越小），制冷系数 越大；反之 越小。实 际制冷机制冷系数 随热源温度的化趋势与可逆机是一致 的。
2019/12/3
§1—1 相变制冷
物质有三种集态：气态、液态、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。
固态（冰）
溶化
升华
液态（水）
q0 r(1 x)
分析式(2—2)可知，制冷剂汽化潜热越大或节流后产 生的蒸汽越少，则单位制冷量越大。制冷剂的汽化潜热随 制冷剂的种类不同而不同，而节流后产生蒸汽量的多少， 不仅与制冷剂种类有关，而且与节流膨胀前后的压力．范 围有关，膨胀的范围越大则膨胀后产生的蒸汽量越多，也 就是x的数值越大。
制冷的热力学原理
理想制冷循环——逆向卡诺循环 当高温热源和低温热源随着过程的进行温度不变时，具有两个
可逆的等温过程和两个等熵过程组成的逆向循环。 在相同温度范围内，它是消耗功最小的循环，即热力学效率最
高的制冷循环，因为它没有任何不可逆损失。
理想制冷循环——逆向卡诺循环
单位质量制冷剂向高温热源放出的热量
越小，经济性越好。
蒸气压缩式制冷
压缩式制冷循环原理图 A 压缩机 B 冷凝器 C 膨胀阀 D 蒸发器 蒸气压缩式制冷技术被广泛应用于空调器、冰箱、冷藏 室、冷库中，应用领域几乎涉及到各个行业
13
实际制冷机循环中的不可逆损失总是存在的，其性能系数COP 恒小于相同热源条件下可逆机的性能系数COPc。用制冷循环效 率 评价实际制η 冷循环的热力学完善程度（与可逆循环的接近 程度）， 又叫制冷循环的热力完善。
不可逆循环的热力完善度， ' 为不可逆循环的制冷系数
'
值越接近于1，说明实际循环越接近可逆循环，不可逆损失