制冷和低温技术应用基本原理—第二章制冷方式

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。
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. 制2冷- 冷系凝统图器：，3-工蒸作蒸发气 器a ，14- 节2 流阀，5,6 -
热源： 煤（早期）；蒸汽，水；燃油，燃天然气加热；
化学反应热，太阳能热。
5. 应用： ➢ 生产冷水。 可供集中式空气调节或提供生产 冷水。 ➢ 溴化锂制冷机只能制取0℃以上的冷量。 ➢ 氨水吸收式制冷机能够制取的温度可达 -20℃ 或更低。
2.1.4 蒸气喷射式制冷
1. 系统组成：
1- 喷射器（a- 喷嘴，b- 扩压室，c- 吸入 室），
制冷剂 水 氨 水
吸收剂 浓硫酸 水 溴化锂
说 明
吸收剂对制冷剂气体有很强的吸收能力。
3. 工作过程：
制冷剂回路
Qk 冷凝器
发生器
节
QH
流 阀
溶液热 交换器
蒸发器 溶
液
Qo
QA 吸收器
泵
蒸气吸收式制冷的基本系统
溶液回路
高压制冷剂 气体在冷凝 器中冷凝， 产生的高压 制冷剂液体 经节流后到 蒸发器蒸发 制冷。
膨胀阀：对制冷剂起到节流降压的作用，并调节 进入蒸发器的制冷剂流量。
蒸发器：是输出冷量的设备。制冷剂在蒸发器中 吸收被冷却物体的热量，从而达到制取 冷量的目的。
冷凝器：是输出热量的设备。从蒸发器中吸取的 热量连同压缩机消耗的功所转化的热量 在冷凝器中被冷却介质带走。
3. 工作过程：
蒸发器
压缩机
3 膨 胀 阀
2.1.2 蒸气压缩式制冷
1. 系统组成： 压缩机，冷凝器，膨胀阀，蒸发器等主要设备
组成，用管道将其连接成一个封闭的系统。
2. 制冷系统图：
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
压缩机：起着压缩和输送制冷剂蒸汽并造成蒸发器 中低压力，冷凝器中高压力的作用，是整 个系统的心脏。
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。
1. 系统组成： 蒸发器，冷凝器，节流阀，发生器，吸收器，
热交换器和溶液泵组成。
2. 制冷系统图：
两个回路
制冷剂回路 溶液回路
Qk
冷凝器
发生器
节
QH
流 阀
溶液热 交换器
蒸发器 溶
液
Qo QA 吸收器
泵
蒸气吸收式制冷的基本系统
吸收式制冷的工质对： 名称
• 硫酸水溶液吸收式制冷机 • 氨水吸收式制冷机 • 溴化锂吸收式制冷机
以一定数量的固体 物质为制冷剂，作 用于被冷却对象， 实现冷却降温。一 旦固体全部相变， 冷却过程即终止。
1. 固体相变制冷
原理；利用固体融化或升华冷却。 制冷剂：冰，冰盐，干冰，其它固体升华冷却。
（1）冰冷却 吸热
融化
常压下，冰在0℃融化， 融化潜热为335kJ/kg。
冰
水
水蒸气
升华
吸热
课后问题1；
制冷与低温技术原理
第2
第 2 章 制冷方法
内容要求 物质相变制冷 电，磁，声制冷 气体涡流制冷 气体膨胀制冷 绝热放气制冷
常见的制冷方法有四种：
物质相变制冷
利用液体在低温下的蒸发过程或固体 在低温下的融化或升华过程从被冷却 物体吸取热量以制取冷量。
热电制冷
气体绝热膨胀制冷
气体涡流制冷
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。
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 பைடு நூலகம்，成高压 液体。
说 明
冰的物理性质。
可满足0ºC以上的制冷要求。
（2）冰盐冷却
吸热 冰0℃融化
冰融化
吸热
冰盐
盐水膜 和冰
盐水 溶液
课后问题2； 冰盐的性质。
盐溶解
吸热
说 明
1. 冰盐冷却能达到的低温程度与盐的种类
和混合物中盐与冰的质量有关。
2. 常用的冰盐是块冰与工业食盐的混合物。
（3）干冰冷却
吸热
融化
CO2的三相点参数： • 温度-56.6℃，
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℃。
2.1.3 蒸气吸收式制冷
4. 对比：蒸气吸收式制冷与蒸气压缩式制冷系统
（1）系统组成
a: 相同：冷凝器，节流阀，蒸发器。 b: 不同：吸收式制冷中，压缩机由吸收器，发生器，
溶液泵，热交换器，节流阀溶液回路所代替。
（2）制冷剂
a: 压缩式：只需要制冷剂工质。 b: 吸收式：吸收剂--制冷剂工质对。
（3）补偿能量
a: 压缩式：机械能或电能。 b: 吸收式：热能。
• 压力0.52MPa。
固态CO2
液态CO2
常压下，干冰的升华 温度-78.5℃，升华热 为573.6kJ/kg。
升华
气态CO2
课后问题3； 干冰的物理性质 。
吸热
说
明 干冰的制冷能力比冰和冰盐都大。
2. 液体蒸发制冷
共同特点： 是利用液体汽化 时的吸热效应而 实现制冷的。
常用方法： ✓ 蒸气压缩式制冷 ✓ 吸收式制冷 ✓ 蒸气喷射式制冷 ✓ 吸附式制冷
冷却流体
降压
升压
被冷却流体 构成循环的原理
冷却流体
液体蒸发制冷循环必须 具备四个基本过程：
降压
升压
被冷却流体 构成循环的原理
制冷剂低压汽化 制冷剂液体在低温低压下 汽化， 产生低压蒸气。
蒸气升压
将低压蒸气抽出并提高压力 变成高压蒸气。
高压蒸气液化 将高压蒸气冷凝成高压液体。
高压液体降压 高压液体再降低压力回到 初始的低压状态。