一人工制冷的基本方法
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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
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
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
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）。
为了实现制冷循环，必须消耗能量。所消耗 能量的形式可以是机械能、电能、热能、太阳能 或其它可能的形式.
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
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。
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。
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：
§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）
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。
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。
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。
制冷系数
q2 0
q2 q2 T2 (sm sn ) T2 0 q1 q2 (T1 T2 )(sm wenku.baidu.com 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。
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 随热源温度的变化趋势与可逆机是一致 的。
2019/12/3
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
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
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
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）。
为了实现制冷循环，必须消耗能量。所消耗 能量的形式可以是机械能、电能、热能、太阳能 或其它可能的形式.
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
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。
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。
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：
§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）
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。
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。
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。
制冷系数
q2 0
q2 q2 T2 (sm sn ) T2 0 q1 q2 (T1 T2 )(sm wenku.baidu.com 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。
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 随热源温度的变化趋势与可逆机是一致 的。
2019/12/3