制冷与低温技术(第一章绪论)

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制冷与低温工程技术
佳木斯大学机械工程学院
吴贵福
职称: 职称:教授
本课程主要内容
一、制冷方法 二、制冷剂、载冷剂和润滑油 制冷剂、 三、空调器的制冷系统 四、制冷装置 五、制冷系统方案的确定
第一章 绪论
一、制冷技术的概况 二、制冷的定义 三、制冷技术与学科交叉 四、制冷技术与学科交叉
在船用推进系统中,无电力损失的超导电机已获得 在船用推进系统中, 应用。 应用。 偏差极小的超导陀螺也已经被研制出来。 偏差极小的超导陀螺也已经被研制出来。 时速500km/h的低温超导磁悬浮列车已经在日本投 时速500km/h的低温超导磁悬浮列车已经在日本投 500km/h 入试验运行。 入试验运行。
一、制冷技术的概况
1、制冷技术是一门研究人工制冷原理、方法、设备及应 、制冷技术是一门研究人工制冷原理、方法、 用的科学技术。在工业生产和科学研究上, 用的科学技术。在工业生产和科学研究上,常把制冷分为 普冷” 深冷” 又称低温技术)两个体系, “普冷”和“深冷”(又称低温技术)两个体系,前者的 制冷温度高于-120℃,而后者低于 制冷温度高于 ℃ 而后者低于-120℃,但它们的划分 ℃ 界限不是绝对的。 界限不是绝对的。 环境温度到120K的范围属于制冷,而从 的范围属于制冷,而从120K以下到 环境温度到 的范围属于制冷 以下到 绝对零度的范围属于低温 也有将120K以下的制冷统称 低温, 绝对零度的范围属于低温,也有将 以下的制冷统称 低温制冷。 为低温制冷。制冷与低温不仅体现在所获得的温度高低不 还体现在所采用的工质以及获得低温方法不同, 同,还体现在所采用的工质以及获得低温方法不同,但是 亦有重叠交叉之处。 亦有重叠交叉之处。制冷与低温这两个概念是以制取低温 的温度来区分,但并没有严格范围。 的温度来区分,但并没有严格范围。
空调制冷装置
房间空调器 中央空调 运输制冷装置 工程用制冷装置 其他制冷装置
主要参数: 主要参数: 本机小1匹空调 适用面积(平方米): 匹空调, ):10-15 ★ 本机小 匹空调,适用面积(平方米): ★ 单冷壁挂式空调 制冷量( ): ):2300 ★ 制冷量(W): 其它参数: 其它参数: * 室内外机噪音值(≤db(A)分贝): 室内外机噪音值( 分贝): ( 分贝):37/49 * 室内机外形尺寸(mm): 室内机外形尺寸( ):800*170*270 ): * 室外机外形尺寸(mm): 室外机外形尺寸( ):650*260*550 ): * 电源(V/HZ):220/50 电源( :
食品的主要成分:水分、脂肪、蛋白质、糖类、维生素、矿物质、 食品的主要成分:水分、脂肪、蛋白质、糖类、维生素、矿物质、 酶。 食品变质的原因:微生物作用;酶作用;非酶作用(氧化作用、 食品变质的原因:微生物作用;酶作用;非酶作用(氧化作用、呼 吸作用和机械损伤)。 吸作用和机械损伤)。 主要是由处部的微生物和内部的酶引起的, 主要是由处部的微生物和内部的酶引起的,低温能抑制微生物的繁 殖和降低酶的活性。 殖和降低酶的活性。
2.人工环境 2.人工环境 用人工方法构成各种人们所希望达到的环境 条件, 条件,包括地面的各种气候变化和高空宇宙及 其它特殊的要求。 其它特殊的要求。 与制冷有关的人工环境试验有以下几种 (1) 低温环境试验 (2) 湿热试验 (3) 盐雾试验 (4) 多种气候试验 (5) 空间模拟试验
3. 食品冷冻与冷冻干燥 根据对食品处理方式不同,食品低温处理工艺可分三类: 根据对食品处理方式不同,食品低温处理工艺可分三类: (1) 食品的冷藏与冷却 (2) (3) 食品的冻结与冻藏 冷冻干燥
托卡马克(Tokamak)是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环性容 器。它的名字 Tokamak 来源于环形(toroidal)、真空室(kamera)、 磁(magnit)、线圈(kotushka)。最初是由位于苏联莫斯科的库尔恰托 夫研究所的阿齐莫维齐等人在20世纪50年代发明的。 托卡马克的 中央是一个环形的真空室,外面缠绕着儿所线圈。在通电的时候托 卡马克的内部会产生巨大的螺旋型磁场,将其中的等离子体加热到 很高的温度,以达到核聚变的目的。
2、在制冷技术的发展道路上,蒸气压缩式制冷始终处于主导地位。 、在制冷技术的发展道路上,蒸气压缩式制冷始终处于主导地位。 3、人体对温度相当敏感。炎热条件下希望降温以提供适宜的工作 、人体对温度相当敏感。 和生活环境。所有生物过程都受温度影响,低温抑制食品发酵、 和生活环境。所有生物过程都受温度影响,低温抑制食品发酵、霉 菌的增殖,对食品保鲜起重要作用。 菌的增殖,对食品保鲜起重要作用。 4、综上所述,随着科学技术的发展以及人民生活水平的不断提高, 、综上所述,随着科学技术的发展以及人民生活水平的不断提高, 制冷和低温技术在工业、农业、国防、建设、 制冷和低温技术在工业、农业、国防、建设、科学研究等国民经济 各个部门中的作用和地位日益重要。 各个部门中的作用和地位日益重要。 5、实现制冷所必需的机器和设备,称为制冷机 、实现制冷所必需的机器和设备,称为制冷机 在制冷机中,除压缩机、泵和风机等机器外, 在制冷机中,除压缩机、泵和风机等机器外,其余是换热器及 各种辅助设备,统称为制冷设备 制冷设备。 各种辅助设备,统称为制冷设备。而将制冷机同消耗冷量的设备统 称为制冷装置 如冰箱、冷库、空调机等。 制冷装置。 称为制冷装置。如冰箱、冷库、空调机等。制冷机都依靠内部循环 流动的工作介质来实现制冷过程。制冷机所使用的工作介质称为制 流动的工作介质来实现制冷过程。制冷机所使用的工作介质称为制 冷剂。 冷剂。
5. 低温电子技术 微波激射器必须冷到液氮或液氦温度, 微波激射器必须冷到液氮或液氦温度,以使放大器元素原 必须冷到液氮或液氦温度 子的热振荡不至于严重干扰微波的吸收与发射。 子的热振荡不至于严重干扰微波的吸收与发射。 超导量子干涉器即SQUIDs,被用在相当灵敏的数字式磁力 超导量子干涉器即SQUIDs,被用在相当灵敏的数字式磁力 计和伏安表上。 计和伏安表上。 在MHD系统、线性加速器和托克马克装置中,超导磁体被 MHD系统、线性加速器和托克马克装置中, 系统 用来产生强磁场。 用来产生强磁场。
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6. 机械设计 运用与超导电性有关的Meissner效应, 运用与超导电性有关的Meissner效应,用磁场代替 Meissner效应 油或空气作润滑剂,可以制成无磨擦轴承。(超导态是一 油或空气作润滑剂,可以制成无磨擦轴承。
个基本性质的抗磁性,又称迈斯纳效应, 个基本性质的抗磁性,又称迈斯纳效应,即在磁场中一个超导 体只要片于超导态。) 体只要片于超导态。)
热泵供热:从环境介质中吸取热量, 热泵供热:从环境介质中吸取热量,并将其转移给高于环境温度的 加热对象的过程,称为热泵供热。 加热对象的过程,称为热泵供热。 热泵循环与制冷循环的区别: 热泵循环与制冷循环的区别: 热泵循环与制冷循环的形式不同,而循环的目的、 热泵循环与制冷循环的形式不同,而循环的目的、所使用的制 冷剂和循环工作区间的温度不同,当然亦有采用相同的的制冷剂的。 冷剂和循环工作区间的温度不同,当然亦有采用相同的的制冷剂的。 对于从环境介质中吸取热量而向高温处排出热量的制冷系统, 对于从环境介质中吸取热量而向高温处排出热量的制冷系统,可交 替或同时实现制冷与供热两种功能的机器称为制冷与供热热泵 制冷与供热热泵。 替或同时实现制冷与供热两种功能的机器称为制冷与供热热泵。从 能量利用的观点来看,这是一种有效利用能量的方法, 能量利用的观点来看,这是一种有效利用能量的方法,既利用了冷 又利用了热泵。 量,又利用了热泵。
制冷与低温技术的研究内容
1)研究获得低于环境温度的方法、机理以及与此对应的 )研究获得低于环境温度的方法、 循环,并对循环进行热力学的分析和计算。 循环,并对循环进行热力学的分析和计算。 2)研究循环中使用的工质的性质,从而为制冷机和低温 )研究循环中使用的工质的性质, 装置提供合适的工作介质。 装置提供合适的工作介质。 3)研究气体的液化和分离技术。 )研究气体的液化和分离技术。 4)研究所需的各种机械和设备,包括它们的工作原理、 )研究所需的各种机械和设备,包括它们的工作原理、 性能分析、结构设计。 性能分析、结构设计。
冷藏制冷装置
冰箱 冰柜 陈列柜 冷库 冷藏集装箱
关键参数 总有效容积(L) 217 总有效容积 冷藏室有效容积(L) 144 冷藏室有效容积 冷冻室有效容积(L) 48 冷冻室有效容积 耗电量(kW·h/24h) 0.77 耗电量
关键参数 有效容积(L) 120 有效容积 耗电量(kW·h/24h) 耗电量 0.95 冷冻能力 冷冻柜 冷冻能力(冷冻柜 冷冻柜) 外形尺寸(mm) 634*625*945 外形尺寸
产品简介 本产品为常温面包陈列柜 DD2系列:二层架,分别可放 盘、8盘、10 系列: 系列 二层架,分别可放6盘 盘 盘 DD3系列:三层架,分别可放 盘、12盘、15 系列: 系列 三层架,分别可放9盘 盘 盘 陈列柜底座有各款颜色的必丽石可供选择。 陈列柜底座有各款颜色的必丽石可供选择。
NZL-Z型系列恒温、恒湿装配式冷库专门为种子培 型系列恒温、 型系列恒温 贮藏,茶叶、烟草加工、贮藏,白酒酿造、 育、贮藏,茶叶、烟草加工、贮藏,白酒酿造、医药 化工品贮藏及科研而设计制造。 具有制冷、除湿、 化工品贮藏及科研而设计制造。 具有制冷、除湿、加 加湿等功能,可以保持空气温、 热、加湿等功能,可以保持空气温、湿度的调节的精 度。
制冷机Q0 + W = Qk 热泵Qa + W = Qh 联合机Q0 + W = Qh Q0、Q a 为从较低温度的热源吸取一定的热量; W为水泵功; Qk、Q h 为向较高温度的热源放出热量。
二、制冷的定义
制冷是指用人工的方法在一定时间和一定空间内将物体 制冷是指用人工的方法在一定时间和一定空间内将物体 是指用人工的方法在一定时间 冷却,使其温度降低到环境温度以下,保持并利用这个 冷却,使其温度降低到环境温度以下, 温度。 温度。 按照所获得的温度, 按照所获得的温度,通常将制冷的温度范围划分为以下 几个领域: 以上, ;(120~0.3)K,深冷 几个领域:120K以上,普冷;( 以上 普冷;( ) , (又称低温); 又称低温);0.3K以下,极低温。 以下,极低温。 ); 以下 由于温度范围不同,所采用的降温方式,使用的工质、 由于温度范围不同,所采用的降温方式,使用的工质、 机器设备以及依据的具体原理有很大差别。 机器设备以及依据的具体原理有很大差别。
三、制冷技术与学科交叉
制冷与低温技术的学科交叉领域举例 1. 空气调节 2. 人工环境 3. 食品冷冻与冷冻干燥 4. 低温生物医学技术 5. 低温电子技术 6. 机械设计 7. 红外遥感技术 8. 加工过程 9. 材料回收 10. 火箭推力系统与高能物理
制冷和空调 的关系相互 联系又独立 制冷在空调中的作用 (1)干式冷却 (1)干式冷却 (2)减湿冷却 (2)减湿冷却 (3)减湿与干式冷却混合方式 (3)减湿与干式冷却混合方式
4. 低温生物医学技术 低温生物学 研究低温对生物体产生的影响及应用的学科。 研究低温对生物体产生的影响及应用的学科。 低温医学 研究温度降低对人类生命过程的影响, 研究温度降低对人类生命过程的影响,以及低温技术在 人类同疾病作斗争中的应用的学科。 人类同疾病作斗争中的应用的学科。 低温生物医学 低温生物学和低温医学的统称。 低温生物学和低温医学的统称。 典型应用例子 (1)细胞组织程序冷却的低温保存 (1)细胞组织程序冷却的低温保存 2)超快速的玻璃化低温保存方法 (2)超快速的玻璃化低温保存方法 (3)利用低温器械使病灶细胞和组织低温损伤而坏死的低 (3)利用低温器械使病灶细胞和组织低温损伤而坏死的低 温外科。 温外科。
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