第五章吸收式制冷循环及其它制冷循环
制冷与低温工程
第一章制冷的热力学基础1、分析高低温热源温度变化对逆向卡诺循环制冷系数的影响。
答：制冷系数与低温热源的温度成正比，与高低温热源的温差成反比。
当高低温热源的温度一定时，制冷系数为定值。
制冷系数与制冷剂的性质无关。
2、比较制冷系数和热力完善度的异同。
答：制冷系数与热力完善度的异同：1.两者同为衡量制冷循环经济性的指标；2.两者定义不同。
制冷系数为制冷循环总的制冷量与所消耗的总功之比。
热力完善度为实际循环的制冷系数与工作于相同温度范围内的逆向卡诺循环的制冷系数之比。
3.两者的作用不同。
制冷系数只能用于衡量两个工作于相同温度范围内的制冷循环的经济性，热力完善度可用于衡量两个工作于不同温度范围内的制冷循环的经济性。
4.两者的数值不同。
制冷系数一般大于1，热力完善度恒小于1。
第二章制冷剂、载冷剂及润滑油1、为下列制冷剂命名：（1）CCI2F2：R12 （2）CO2 :R744 （3）C2H6 :R170 （4）NH3 :R717 （5）CBrF3:R13 （6）CHCIF2 :R22 （7）CH4 :R50 （8）C2H4:R150 （9）H2O :R718 （10）C3H6 R270 2、对制冷剂的要求有哪几方面？答：1、热力学性质方面（1）在工作温度范围内，要有合适的压力和压力比。
即：PO>1at，PK不要过大。
（2）q0和qv要大。
（3）w和wv（单位容积功）小，循环效率高。
（4）t排不要太高，以免润滑油粘度降低、结焦及制冷剂分解。
2、迁移性质方面（1）粘度及密度要小，可使流动阻力减小，制冷剂流量减小。
（2）热导率3、物理化学性质方面（1）无毒，不燃烧，不爆炸，使用安全。
（2）化学稳定性和热稳定性好，经得起蒸发和冷凝的循环变化，不变质，不与油发生反应，不腐蚀，高温下不分解。
（3）对大气环境无破坏作用，即不破坏臭氧层，无温室效应。
4、其它原料来源充足，制造工艺简单，价格便宜。
要大，可提高换热器的传热系数，减小换热面积。
工程热力学制冷循环课件
影响性能因素分析
蒸发温度与冷凝温度
蒸发温度越低、冷凝温度越高，制冷系数越 低，性能下降。
制冷剂性质
不同制冷剂的热力性质不同，对制冷循环性 能产生显著影响。
过冷度与过热度
适当的过冷度和过热度有利于提高制冷系数， 但过度增加会导致性能下降。
压缩机效率
压缩机效率越高，输入功越小，制冷循环性 能越好。
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优化设计策略探讨
优化蒸发器和冷凝器设计
提高传热效率，降低传热温差，有利 于提高制冷系数。
采用高效压缩机
选用高性能压缩机，降低输入功，提 高制冷循环经济性。
优化制冷剂选择
选用环保、高效制冷剂，提高制冷循 环性能。
系统集成与优化
通过系统集成和优化设计，降低系统 能耗和成本，提高整体性能。
06 工程应用案例分析
螺杆式压缩机
利用螺杆的旋转运动，使 制冷剂在压缩腔内受到挤 压和输送。具有高效、低 噪音等特点。
离心式压缩机
通过叶轮的高速旋转，使 制冷剂在离心力作用下获 得动能并压缩。适用于大 型制冷系统。
冷凝器、蒸发器及节流装置
冷凝器
节流装置
将高温高压的制冷剂蒸气冷却为饱和 液体，释放热量给冷却介质。通常采 用风冷或水冷方式。
04 热电偶合式制冷循环
热电偶合式制冷原理
塞贝克效应
利用两种不同材料之间的 温差产生电压。
帕尔贴效应
当有电流通过由两种不同 材料组成的回路时，在结 点处会吸收或放出热量。
汤姆逊效应
当电流通过有温度梯度的 导体时，导体将吸收或放 出热量。
热电偶材料选择与性能
材料选择
选择具有高热电势、低电阻率、高导 热率、良好机械性能和化学稳定性的 材料。
第五章 热力循环——热力学第二定律
dSsys
QR
T
由于传热δQR而引 起体系熵的变化
我们称
QR
T
为随
QR热流产生的熵流。
熵流定义：dS f δQR /T
功源熵变为零，因此功的传递不会引起熵的流动。
(2) 熵产dSg
dSsys≥δQ/T
Δ等S式g>0dS，sys 不 可QT R 逆 dS过g 积程分
Ssys
Q 0
Q
T
S g
dS g ——熵产生Δ，Sg由=0于，过可程的逆不过可程逆性引起的熵变。
普：对物质没限制，适用于任一物质
5.4 水蒸气动力循环
1. 卡诺循环
T (R)
WS (R) QH
QH QL QH
1 QL QH
以水蒸气为工质的卡诺循环示意图：
2
T
1 TL TH
QH 锅
透 WS ,Tur
TH 1
2
平
炉
W S ,Pump
3
冷凝器 QL
TL
4
3
1 水泵
4
6
5S
图1 卡简诺单的循蒸环汽动各力步装骤置的能量图平2 衡T—和S图熵上平的卡衡诺式循环
过程的不可逆程度越大，熵产生量也越大；熵产生永远
不会小于零。 ΔSg<0，不可能过程
5.2 熵
2. 熵平衡式
熵流 S f (Q T )
物流入
mi si
i
in
敞开体系
S g SA
物流出
m jsj
j
out
W
敞开系统熵平衡示意图
熵平衡的一般关系式：熵流+熵入+熵产-熵出=熵积累
dSopsys dt
制冷循环PPT课件
11-2 压缩蒸气制冷循环
（The vapor-compression cycle）
一、压缩蒸气制冷循环设备流程
16
二、循环T-s 图和制冷系数 ε
qC h1 h5 h1 h4
q1 h2 h4
wnet h2 h1
？ qC h1 h4 T1 T4 wnet h2 h1 T2 T1
制冷系数及1kg空气的制冷量；(2)若 保持不变而采用回热，
理想情况下压缩比是多少? 解 (1) 无回热
T1 TC 253.15K T3 T0 293.15K
p2 0.5MPa 5
p1 0.1MPa
1/
T2 T1
p2 p1
T3 T4
1
1.41
T2 T1 253.15K 5 1.4 401.13K
藏库的温度为-10℃，而周围环境温度为30 ℃。试计算： 1）吸收式制冷装置的COPmax
2）如果实际的热量利用系数为0.4 COPmax，而要达到制冷能 力为2.8105kJ/h，求需提供湿饱和蒸汽的质量流率qm是多少。
解 据压力p = 0.2MPa，从饱和水蒸气表中查得饱和温度 ts=120.23℃120 ℃，汽化潜热
总循环
1 kg蒸汽制冷量
q2 = q7-3 = h3-h7 1 kg蒸汽冷凝器放出热量
q冷= q5-6= h6-h5 1 kg工作蒸汽吸热量
q1= q8-1= h1-h8
29
2. 能量利用系数
Q2 Q
m1h3 h7 m2 h1 h8
工作蒸汽能量及输入功最终均以热量形式在冷凝器中向环 境散失，构成能质下降以弥补制冷蒸汽循环中蒸汽能质提高 的过程。
第五节-吸附式制冷
制冷循环的种类
吸附式制冷
• 1、吸附制冷定义：
某些固体物质在一定的温度及压力下，
能吸附某种气体或水蒸汽，在另一温度及
压力下，又能将它释放出来。这种吸附与
解吸的过程引起的压力变化，相当于制冷
压缩机的作用。固体吸附制冷就是根据这
一原理来实现的。
吸附式制冷
➢ 吸附：物质内部的分子和周围分子有互
破坏臭氧层的物质，值得开发。
（2）吸附式制冷可采用余热驱动，不仅对电力的紧张供应
可起到减缓作用，而且能有效利用大量低品位热能，如
太阳能，清洁没有污染。
（3）太阳能吸附式制冷具有结构简单，无运动部件，噪声
低，寿命长等特点。
吸附式制冷
3、吸附式制冷的缺点
（1）固体吸附剂为多微孔介质，比表面积大，导热性能很低
吸附式制冷
，因而吸附/解吸时间长。（可以开发新型吸附剂，从吸收
式制冷系统采用液体工质中是否可以有所启发？）
（2）单位质量吸附剂的制冷功率较小，使得制冷机尺寸较
大，吸附式制冷系统的功率远不如吸收式制冷系统，原因何
在？（强化传热，提高附剂的传热性能和单位吸附剂的制
冷功率，减小制冷机的尺寸 ）
吸附式制冷
吸附制冷技术的应用
吸收热量达到一定的温度或温度范围来
克服作用力。
吸附式制冷
吸附式制冷
太阳能吸附制冷原理图
一个基本的吸附式制冷系统由吸附床
(集热器) 、冷凝器、蒸发器和阀门等构成。
工作过程由热解吸和冷却吸附组成。
基本循环过程是利用太阳能或者其他热源,
使吸附剂和吸附质形成的混合物(或络合物)
在吸附器中发生解吸, 放出高温高压的制冷
剂气体进入冷凝器,冷凝出来的制冷剂液体
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。
《制冷循环原理》课件
吸收式制冷循环
优点
对环境友好、能源消耗低、维护 方便。
缺点
效率较低、制冷量较小、调节困 难。
吸附式制冷循环
总结词
利用固体吸附剂吸附气体，产生低温，从而达到制冷效果。
详细描述
吸附式制冷循环是利用固体吸附剂吸附气体，产生低温，从而达到制冷效果的一种循环 方式。其原理是利用吸附剂在吸附过程中放出热量，然后通过冷凝器将热量传递给周围
实现制冷系统的快速响应和高效运行。
制冷技术在新能源领域的应用
新能源领域
随着新能源技术的不断发展，制冷技术在新能源领域 的应用也越来越广泛，如太阳能、风能等可再生能源 的利用，需要制冷技术作为支撑和保障。
技术融合
制冷技术与新能源技术的融合，可以实现能源的高效 利用和节能减排，推动能源结构的优化和可持续发展 。
掌握制冷循环原理是深入理解制冷技术、提高制冷设备性能和能效、解决实际 问题的关键。
01
制冷循环的基本原 理
制冷循环的组成
01
02
03
04
压缩机
用于压缩制冷剂，提高其压力 和温度。
冷凝器
用于将高温高压的制冷剂冷却 成液体。
膨胀阀
用于将高压液态制冷剂节流成 低温低压的湿蒸汽。
蒸发器
用于将低温低压的湿蒸汽吸热 ，使其蒸发成气体，从而降低
技术挑战
新型制冷技术的研发面临技术挑战，如材料 性能、系统稳定性、制造成本等问题，需要 科研人员不断探索和改进。
制冷技术的智能化与自动化
智能化
制冷技术的智能化是未来的发展趋势，通过 引入人工智能、物联网等技术，实现制冷系 统的自适应调节、远程监控和故障诊断等功 能，提高系统的稳定性和能效。
自动化
吸收式制冷.
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做动力的制冷方法，他也是利用制冷剂汽化吸热来实现制冷的。
因此，他与蒸汽压缩式制冷有类似之处，所不同的是两者实现把热量从低温处转移到高温处所用的补偿方法不同，蒸汽压缩式制冷用机械功补偿，而吸收式制冷用热能补偿。
为了比较，图4-1同时给出了吸收式和蒸汽压缩式制冷机的工作原理图。
吸收式制冷机所用的工质是由两种沸点不同的物资组成的二元混合物（溶液）。
低沸点的物质是制冷剂，高沸点的物质是吸收剂。
吸收式制冷机中有两个循环------制冷剂循环和溶液循环。
吸收式制冷循环是有发生器、吸收器、冷凝器、蒸发器、溶液泵以及节流器等组成。
1） 制冷剂循环的完成过程。
由发生器G 出来的制冷剂蒸气（可能含有少量的吸收剂蒸气）在冷凝器C 中冷凝成高压液体，同时释放出冷凝热量；高压液体经膨胀阀EV 节流到蒸发压力，进入蒸发器E 中。
低压制冷剂液体在蒸发器中蒸发成低压蒸汽，并同时从外界吸取热量（实现制冷）。
a)b )CE EV EVG A E C EV COP图4-1 吸收式和蒸发压缩式制冷机工作原理a)吸收式制冷机b)蒸汽压缩式制冷机E-蒸发器C-冷凝器EV-膨胀阀CO 压缩机G-发生器A-吸收器P-溶液泵低压制冷剂蒸气进入吸收器A中，而后由吸收器、发生器组成的溶液循环将低压制冷剂蒸气转变成高压蒸气。
2)溶液循环过程。
在吸收器中，由发生器来的稀溶液（若溶液的浓度以制冷剂的含量计）吸收蒸发器来的制冷剂蒸气，而成为浓溶液，吸收过程释放出来的热量用冷却水带走。
由吸收器出来的浓溶液经溶液泵P提高压力，并输送到发生器G中。
在发生器中利用外热源对浓溶液加热，其中低沸点的制冷剂蒸气被蒸发出来（可能有少量的吸收剂蒸气被蒸发出来），而浓溶液成为稀溶液。
溶液经吸收器→发生器→吸收器的循环，实现了将低压制冷蒸气转变为高压制冷剂蒸气。
不难看到，吸收式制冷机中制冷剂循环的冷凝、蒸发、节流三个过程与蒸汽压缩式制冷机是相同的，所不同的是低压蒸气转变为高压蒸气的方法，蒸气压缩式制冷是利用压缩机来实现的，消耗机械能；吸收式制冷机是利用吸收器、发生器等组成的溶液循环来实现的，消耗热能。
吸收式制冷机的制冷循环流程
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制冷与低温技术原理—第5章 吸收式制冷循环(氨水)
•1a-1 进入精馏塔的浓溶液被加热的过程； •1-2 浓溶液在发生段的加热汽化过程； •3’’-1’’ 提馏段的热交换过程； •1’’-5’’ 精馏段热质交换过程，含水氨蒸气浓度进一步提高； •5’’-6 冷剂氨蒸气在冷凝器中的冷凝过程； •6-6a 冷剂氨蒸气在过冷器中的过冷过程； •6a-7 6点状态的过冷液体经节流阀节流到p0 压力， 其湿蒸气达到点7状态的节流过程； •7-8 蒸发器中的蒸发过程；
4. 扩散-吸收式制冷机。
课外阅读
单级可达-30℃ 多级最低可达 -55~-60℃
qk h6 h6a h8a h8
循环系统的热平衡关系：
q0 qh q k qa q R
循环的热力系数：
q0 qh
一般热力系数的范围在0.3—0.4之间。
5.2.4 其他形式的吸收式制冷机
1. 双级氨吸收式制冷循环；
2. 复合吸收式制冷循环；
3. GAX吸收制冷循环；
5.2.2 氨水吸收式制冷循环的h-w图（含过冷器）
pk p0
2 ’’ 3 ’’ 1 ’’ 8a 8 h
5 ’’
8 ’’ ’’ 7
pk p0
2
1
1a 4 a
6 6a-7 8
’
4 8’a
w ‘a w ‘r
7’ w ‘’r
w
5.2.2 氨水吸收式制冷循环的h-w图（不含过冷器）
pk p0 2 ’’ 3 ’’ 1 ’’
5.2.2 氨水吸收式制冷循环的h-w图
氨水吸收式制冷机工作循环的热力过程：
点2状态的饱和稀溶液，由发生器引出后经历热力过程； •2-2a 发生段底部引出液在溶液热交换器中的降温过程； •2a-3 降温后的引出液的节流过程（2a和3点重合）； •3-8a’ 稀溶液进入吸收器后的吸收过程； 点4状态的浓溶液经溶液泵提升到pk压力，达到点4a状态, 升压过程其浓度和焓值均不变（点4a和4重合）。
吸收式制冷机组的冷媒水循环流程
吸收冷却器单元中的水循环过程在总体冷却性能中发挥着关键作用。
在这一过程中，制冷剂水吸收热量，然后通过冷凝器释放，从而产生
冷却水，用于多种用途。
过程从冷冻水进入吸收器开始。
在这个阶段，制冷剂的水从外部来源
吸收热量，经常通过带有二级水循环的热交换器。
这种吸收过程导致
制冷剂水温度下降和蒸汽压力增加。
吸收的热能转移到制冷剂上，然
后从现在冷却的水中分离出来，形成一种高能溶液。
高能溶液然后移动到发电机上，冷冻剂由天然气、蒸汽或废热等热源
煮沸。
这种沸腾过程导致制冷剂释放其吸收的热能并蒸发，导致压力
和温度增加。
剩下的弱溶液随后被泵回吸收器，以便循环继续。
高压和高温蒸汽然后移动到冷凝器，将吸收的热释放到冷却水中。
这
导致制冷剂蒸汽回缩为液态，而冷却水吸收释放的热量。
现在的液态
制冷剂然后进入膨胀阀，其压力降低，导致温度下降，导致循环重新
开始。
关于吸收冷却器的一个有趣的事实是，它们能够将废热作为主要能源。
这使得它们具有很高的能效和环保性，因为它们可以利用各种工业工
艺或可再生能源产生的低级热量。
吸收冷却器单元的水循环过程是为冷却目的产生冷却水的关键组成部
分。
了解这一过程对于优化各种应用的吸收冷却器的性能和效率至关重要。
第五章吸收式制冷循环及其它制冷循环
（4）、以氟利昂为制冷剂的工质对。适用于工作温度 在0℃以下的太阳能吸收式制冷机。在高发生温度、 低冷凝温度下采用R22—DMF（三甲替甲酰胺）有利。 相反的条件下采用R22－DEGDME（四甘醇二甲醚） 为好。它们无毒、无腐蚀，化学性质稳定。
氨水溶液在低温下容易析出结晶。根据浓度不同， 在-79℃时会析出NH3·H2O或2NH3·H2O等纯水 冰、纯氨冰或氨的水合物。因此，氨水溶液在 吸收式制冷机中所能达到的最低温度，受这一 性质的限制。
缺点： 1）吸收剂与制冷剂的沸点过于接近，须精馏。 2）发生温度高。
第三节、溴化锂吸收式制冷机的工作循环与热工计算
考虑到发生器和冷凝器部分的工作压力高于蒸发 器和吸收器部分的工作压力，以及发生器部分的温度 也较蒸发器高，故采用高温隔层将筒体分为高、低压 两舱。
上部为发生器、冷凝器，下部为蒸发器、吸收器。
蒸发器的冷剂水盘亦采用上述同样的绝热方法， 以防止吸收器的热量传给蒸发器的冷剂水。
高温隔层采用真空绝热或隔层中填充绝热材料的
C2氨H5固N有H2的-H毒2O性和和C爆H炸3N性H2。-H乙2O胺中因乙其胺气和压甲较胺低能，减利轻于 在吸收式热泵机组中使用。
（3）、以醇为制冷剂的工质对。
甲醇类工质对具有化学性质稳定，热物性好，对金属无 腐蚀等优点。但是其溶液密度小，蒸气压力高，在气 相中混有吸收剂，可燃，粘度大，工作范围窄。
热源蒸汽(或热水)通入发生器，在管内流过，加 热管外溶液使其沸腾并蒸发出冷剂蒸汽，而热源蒸汽 放出汽化潜热后凝结成水排出。
一般应将该凝结水回收并送回锅炉加以利用。
氨吸收式制冷循环
1.1.4.4.2 氨吸收式制冷循环系统中的压力和温度吸收式制冷系统也被分为高压侧和低压侧两部分。
蒸发器和吸收器属于低压侧。
蒸发器内的压力由所希望的蒸发温度确定，该温度必须稍低于被冷却介质的温度；吸收器内压力稍低于蒸发压力，一方面是因为在它们之间存在着管道等的流动阻力，另一方面也是溶液吸收蒸气所必须具有的推动力。
冷凝器和发生器属于高压侧，冷凝器内的压力是根据冷凝温度而定的，该温度必须稍高于冷却介质的温度；发生器内的压力由于要克服管道阻力等的影响而应稍高于冷凝器的压力。
在进行下面的讨论时将忽略这些压差，然而在实际情况下，这种压差（尤其是蒸发器和吸收器之间的压差）必须加以考虑，特别是在低温装置中，蒸发器和吸收器之间的较小压差就能引起浓度的较大差别。
由于冷凝器和吸收器是用相同的介质（通常为水）来冷却的，如果冷却水平行地通过吸收器和冷凝器，它们的温度可近似地认为是一致的；如果冷却水选通过吸收器，再通过冷凝器时，冷凝器内的温度将高于吸收器内的温度。
发生器内溶液的温度取决于加热介质的温度，该温度稍低于加热介质温度。
单级氨水吸收式制冷机的循环过程在氨水吸收式制冷机中，由于氨和水在相同压力下的气化温度比较接近（例如在一个标准大气压力，氨与水的沸点分别为 －33.4℃和100℃，两者仅相差133.4℃），因而对氨水溶液加热时，产生的蒸气中也含有较多的水分。
氨蒸气浓度的高低直接影响到整个装置的经济性和设备的使用寿命。
为了提高氨蒸气的浓度，必须进行精馏。
精馏原理已在前面"吸收式制冷机的溶液热力学基础"章节中作了介绍。
实际上，精馏程是在精馏塔设备内进行的。
精馏塔进料口以下发生热、质交换的区域叫提馏段，进料口以上发生热、质交换的区域叫精馏段。
精馏塔还有一个发生器（又称再沸器）和回流冷凝器，前者用来加热氨水浓溶液，产生氨和水蒸气，供进一步精馏用；后者用来产生回流液，也供精馏过程使用。
图1为单级氨水吸收式制冷机的流程图浓度为 的浓溶液（点1a）进入精馏塔，在精馏塔内的发生器中被加热，吸收热量 后，部分溶液蒸发，产生的蒸气经过提馏段，得到浓度为 的氨蒸气(1+R)kg，随后经过精馏段和回流冷凝器，使上升的蒸气得到进一步的精馏和分凝，浓度提高到 (点5'' )，由塔顶排出，排出的蒸气质量为1kg。
热电制冷
第六节 热电制冷技术 －半导体制冷
半导体及其 基本特性
？什么是半导体 物体按导电能力分类
导体——具有良好的导电能力的物体 （如铜、银、铝） 半导体——导电能力介于导体和绝缘体之间的物 体（如锗、硅、砷化镓及 许多金属氧化物） 绝缘体——导电能力很差的物体（如橡胶、塑 料、陶瓷等）
半导体的特性：光敏特性、热敏特性和掺杂特性
谢应明?吸收式制冷循环?吸附式制冷循环?喷射式制冷循环?压缩式气体制冷循环?气体涡流制冷?热电制冷主要内容?了解各种非压缩蒸气式制冷方法和工作原理?了解非压缩蒸气式制冷机组的结构和特点?了解主要非压缩蒸气式制冷机组的设计计算?了解非压缩蒸气式制冷技术的现状和发展教学目标和任务?制冷原理与装置郑贤德机械工业出版社2000?制冷原理与设备张祉祐西安交通大学机械工业出版社1993?溴化锂吸收式制冷机戴永庆机械工业出版社1995?吸附式制冷王如竹机械工业出版社2002?网络
一对电偶的制冷量是很小的，如φ 6xL7 的电偶对,其制冷量仅为3.3～4.2kJ/h
Байду номын сангаас
为了获得较大的冷量可将很多对电偶对 串联成热电堆，称单级热电堆
单级热电堆在通常情况下只能得到大约 50℃的温差。为了得到更低的冷端温度，可 用串联、并联及串并联的方法组出多级热电 堆，图5-20示出多级热电堆的结构型式。
＋
－
＋
—
二、制冷量计算
当电偶对通以直流电I 时，因珀尔贴效 应产生的 吸热量 与电流I 成正比
式中
——珀尔贴系数
Q I
它与导体的物理化学性质有关，可按下式计算
( P N )Tc
式中α －半导体材料的温差电系数，v/℃， α p是正值、α N是负值 Tc —冷端温度，℃
吸收式制冷基本原理
“四大件”
“六大件”: 发生器，冷凝器，膨胀阀，蒸发器，吸收器，溶液泵
制冷循环1个 逆循环
两个循环： 1.制冷剂循环——逆循环（同蒸气压缩式制冷）； 2.吸收剂循环——正循环（视为热力压缩机）。
二、吸收式制冷机的热力系数
1、定义
——吸收式制冷机所制取的制冷量φ0与所消耗的热量φg之比。
可见：循环倍率对吸收式制冷的热力系数影响很大，为增 大热力系数，需减小循环倍率。
为减小循环倍率，需增大放气范围及减小浓溶液浓度 。
双 筒 形 单 效 溴 化 锂 吸 收 式 制 冷 机 结 构 简 图
溴化锂吸收式制冷机的主要附加措施
1、防腐蚀问题
一方面确保机组的密封性维持机组内高真空， 长期不运行时可充入氮气；另一方面在溶液中 加入缓蚀剂。
蒸汽压缩式 制冷
机械能或电能 （低品位）热能
吸收式制冷
多为单一工质 （R717,R718
,R22,R134a 等）
为沸点相差较大的物质组成的二元溶液 吸收剂——沸点高者
又名“制冷剂—吸收剂”工质对 制冷剂——沸点低者 常见二元溶液： （1）NH3+H2O——制冷温度：1~-45℃，多用作工艺生产过
程的冷源 制冷剂 吸收剂 （2） LiBr+H2O——制冷温度：>0℃，可用于制取空调用冷
➢该吸收式制冷循环是可逆的； 境的放热量
➢热媒温度、蒸发温度、冷凝温度、环境温度均为常量
吸收式制冷系统单位时间内引起外界熵的变化为：
由蒸周发热发围生力器环器学中境热第被引媒二冷起引定却的起律物熵的可质增熵知引为增：起为：系的：统熵SS引e增g 起为T外ee：T界gg S总0 熵的T变00 化吸应收大式于制或冷系等统于与零外：界的能量交换
吸收式制冷
设计参数的选定
浓溶液浓度ξr 为保证循环的经济性和安全运行，希望放气范围(ξr－ξa)在 (0.03～0.06)之间，因此： ξr=ξa+(0.03~0.06) 发生器内溶液的最高温度t4 t4＝f(ξr , pg) 溶液热交换器出口温度t7与t8 t8由热交换器的冷端温差确定，如果温差小，热效率虽然高， 但要求的传热面积会较大；为了浓防止结晶，t8应比ξr所对 应的结晶温度高10℃以上，因此冷端温差取(15～25) ℃， 即 t8=t2+(15~25) ℃
强化传热与传质过程
传热管表面进行脱脂和防腐处理; 改进喷嘴结构,改善喷淋液的雾化情况; 提高冷却水和冷媒水的水质,减少污垢热阻; 采用强化传热管; 合理的调节喷淋密度.
采取适当的防腐措施
溴化锂溶液在有空气存在的情况下,对一般金 属有强烈的腐蚀性,因此要及时抽除不凝性气 体并严格防止空气的漏入; 采用耐腐蚀的材料,但是价格昂贵,难以推广 使用; 增加缓蚀剂(0.1%~0.3%铬酸锂和适量的氢 氧化锂,使溶液的pH=9.5~10.5)可有效地延 缓溴化锂溶液对金属的腐蚀作用.
双效吸收式制冷循环
图5-33 双筒双效串联蒸汽型溴化锂冷水机组
图5-34 串联蒸汽型溴化锂冷水机组工作过程
远大并联流程双效蒸汽型溴化锂冷水机组
优点： 1.高发溶液循环量 减少一半，节省启 动能耗；高发易升 温，能耗减少20%以 上。 2.高发溶液可以更 浓，尤其是应付超 常规条件：如冷却 水超温或吸收器铜 管结垢。 3.低发溶液不需太 浓，避免低交结晶。
• （1）单效 • （2）双效 • （3）多效
4）按溶液循环流程分类 （1）串联流程，它又分为两种，
• 一种是溶液先进入高压发生器，后进入低压发生器， 最后流回吸收器； • 另一种是溶液先进入低压发生器，后进入高压发生 器，最后流回吸收器。
制冷技术模块六-溴化锂吸收式制冷循环系统的原理与课件
度降低时将有结晶析出，破坏循环的正常运行。
3)在常压下，水的沸点是100℃，而溴化锂的沸点为1265℃，两者
相差较大，因此，溶液沸腾时产生的蒸气成分几乎都是水，很少
带有溴化锂的成分，这样不必进分压很小，比同温度下纯水的饱和蒸气
溶液加热升温后，进入高压发生器；另一路经溶液泵升压后，又
分成两路，一路进入低温换热器，被从低压发生器流出的浓溶液
加热升温后，再经凝水换热器继续升温，然后进入低压发生器，
另一路作为引射器12的工作流体。
(2)冷剂水的循环 高、低压发生器分别产生的冷剂水和冷剂水蒸
气在冷凝器中被冷却水冷却和冷凝后，汇集起来经节流装置，淋
用液态制冷剂在低压低温下汽化以达到制冷的目的。
图6-1 吸收式制冷原理图
1—冷凝器 2—发生器 3—溶液泵 4—溶液节流阀 5—吸收器 6—蒸发器 7—制冷剂节
流阀
二、相关知识
(二)溴化锂水溶液的性质
1.吸收式制冷循环工质对的选择要求
(1)制冷剂的选择要求 吸收式制冷循环中制冷剂的选择要求与蒸
气压缩式制冷循环基本相同，应具有较大的单位容积制冷量，适
5)能在10%~100%范围内进行制冷量的自动、无级调节，而且在部
分负荷时，机组的热力系数并不明显下降。
6)溴化锂水溶液对金属，尤其是黑色金属有强烈的腐蚀性，特别
在有空气存在的情况下更为严重，因此，对金属的密封性要求非
常严格。
7)由于系统以热能作为补偿，加上溴化锂水溶液的吸收过程是放
热过程，故对外界的排热量大，通常比蒸气压缩式制冷机大一倍，
一般性质与食盐大体类似，是一种稳定的物质，在大气中不挥发，
制冷循环
本章主要以制冷循环为研究对象，分析循环 的特点，各参数的变化关系及计算热量、功量 和效率。
制冷循环类型： 压缩气体制冷 压缩式制冷循环 压缩蒸气制冷 吸收式制冷循环 吸附式制冷循环 蒸气喷射制冷循环 半导体制冷
1.1 制冷机
热环境 Q1 （排热量） W0（耗功量）
Q1 Q2 W0
R
制冷剂
制冷剂是制冷工质 ，是电冰箱制冷系 统的搬运工，在制 冷系统中实现冷循 环。
制冷剂的性质
• 对制冷剂热力性质的要求： 1、对应装置的工作温度，要有适中的压力； 2、在工作温度下，汽化潜热大； 3、临界温度要高于环境温度（冷凝过程可 更多利用定温排热）； 4、工质的三相点要高于循环的下限温度； 5、蒸气的比体积小，工质的传热性好。
冷库
具有回热的空气压缩制冷循环的T-s图
具有回热的空气压缩制冷循环T-s图
T 2' T2 2
6’ 6
3 T 7 5
T1
8
1
4 4” 4’
s
2、具有回热的空气压缩制冷循环的计算 理论循环5-6-8-4-5 制冷量 q2 h1 h4 cp T1 T4 放热量 q1 h6 h7 cp T6 T7 耗净功 w0 q1 q2 q q2 2 制冷系数 w0 q1 q2 实际循环 5 6 8 4 5
三、实际压缩蒸气制冷循环过程
电冰箱工作原理
电冰箱构造
电 冰 箱 主 要 构 造 制冷系统※
压缩机 冷凝器 蒸发器
毛细管
制冷剂
温控器 电磁阀 补偿加热器 化霜加热器 化霜温控器 温度熔断器
电器系统
制冷系统
蒸发器 冷冻室 蒸汽 制冷剂
冷凝器
制冷系统动态原理图
双级压缩
6、由2个单级系统组成的复叠式制冷机
双级压缩
7、由3个单级系统组成的复叠式制冷机
空调系统
1、冷水机
空调系统
2、风冷系统
空调系统
3、户式新风
空调系统
4、双效溴化锂吸收式制冷系统
制冷系统动态原理图
制冷方式
1、压缩式制冷
制冷方式
2、吸收式制冷
制冷方式
3、半导体制冷
制冷方式
4、吸附式制冷
制冷循环
1、理论循环
制冷循环
2、过冷循环
制冷循环
3、过热循环
制冷循环
4、回热循环
压焓图、温熵图
1、度的影响
压焓图、温熵图
3、过冷循环温熵图分析
压焓图、温熵图
4、双级压缩压焓图
压焓图、温熵图
5、复叠式压缩机温熵图
双级压缩
1、一级节流、中间完全冷却的双级压缩制冷循环
双级压缩
2、一级节流、中间不完全冷却的双级压缩制冷循环
双级压缩
3、两级节流、中间完全冷却的双级压缩制冷循环
双级压缩
4、两级节流、中间不完全冷却的双级压缩制冷循环
双级压缩
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第三章 单级压缩蒸汽制冷循环
第二节 单级压缩蒸气制冷实际循环
第四章 两级压缩和复叠制冷循环
本节课内容（10）
▪ 第五章 吸收式制冷循环及其它制冷循环
第一节 吸收式制冷机的基本原理与工质 第二节 吸收式制冷机溶液循环的热力特性
第五章 吸收式制冷循环及 其它制冷循环
第一节 吸收式制冷机的基本原理与工质
水一氯化锂（H2O-LiCl）、水一碘化锂（H2O-LiI）， 对设备的腐蚀性较小。H2O-LiI适合于低品位热源。 不足之处是它们的溶解度小，使制冷机的工作范围 偏小。
因此又提出了三元工质系，如H2O-LiCl-LiBr，既具有 H2O-LiCl等的优越性能，又因加入了LiBr而改善了 工作范围过窄的缺点。而H2O-LiBr-LiSCN对太阳能 吸收式制冷机比较适合
C2氨H5固N有H2的-H毒2O性和和C爆H炸3N性H2。-H乙2O胺中因乙其胺气和压甲较胺低能，减利轻于 在吸收式热泵机组中使用。
（2）、以氨作为制冷剂的工质对。该溶液以水为吸 收剂，具有很强的吸收氨的性质，适用于工作温度 在0℃以下的吸收式制冷机。
氨与水沸点相差不大，在发生器中发生出的氨蒸气中 含有一定数量的水蒸气，需要采取精馏措施，提高 氨蒸气纯度。因而机组变得复杂且昂贵。
为钠了）解，决它这具一有缺比陷热，容可和采粘用度NH小3，-N热aS导CN率（和氨气—化硫潜氰热酸 较高等特点。尤其NaSCN挥发性差，作吸收剂可不 需要精馏设备。而且用于太阳能吸收式制冷机时性 能较好，造价也不高。另外，
变成冷剂水。冷却水先流经吸收器后，再流过冷凝器，出冷
凝器的冷却水温度较高，一般是通入冷却水塔，降温后再打
入吸收器循环使用
③冷媒水系统
来自用户的冷媒水通入蒸发器的管簇内，由于管外冷剂水 的蒸发吸热，使冷媒水降温。制冷机的工作目的是获得低温 (如7℃)的冷媒水，冷媒水就是冷量的“媒体”。
②冷却 水系统
第二节 吸收式制冷机溶液循环的热力特性
第三节、溴化锂吸收式制冷机的工作循环与热工 计算
第四节、氨水吸收式制冷机 第五节 压缩式气体制冷循环 第六节 气体涡流制冷 第七节 热电制冷 第八节 固体吸附制冷
我国在吸收制冷设计和制造方面处于国际先进水平, 出现了江苏双良,长沙远大,大连三洋等一系列著名品 牌.
利用 液体吸收剂或固体吸附剂 液化制冷剂蒸气
吸收式制冷机或热泵有两个循环： 一二是是制溶冷液剂回回路路：：即即发生由器发的生贫器液中(制产冷生剂的含制量低冷的剂溶蒸液气)，在 冷经凝节流器阀中进冷入凝吸，收而器中后，经在节低流压阀情节况下流，，吸在收蒸蒸发发器器来中的蒸低发压 成蒸 液蒸气)，并气再向，由外蒸溶界液气放泵进出提入吸高收吸压热收力，器送所至被形发吸成生收的器富；，液在(制发冷生剂器含中量外高界的供溶给
▪ 一、吸收式制冷机工作原理 ▪ 与蒸气压缩式制冷循环一样，吸收式制冷循
环也是利用相变过程伴随的吸、放热特性来 获取低温的。 ▪ 然而，不同的是它有不同的补偿过程。前者 以消耗机械功为代价、后者则以热能为动力。
▪ 吸收式制冷机由发生器、吸收器、冷凝器、 蒸发器、节流阀和溶液泵等设备组成。
(一) 吸收式制冷的特点
吸收式制冷机是一种以热能为主要动力的制冷机 。 蒸汽压缩制冷循环：压缩机（消耗机械功） 吸收式制冷循环：吸收塔，解吸器，换热器，泵 （消耗低品位热量）
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
➢ 在 压缩式 制冷循环中
利用 压缩机 压缩制冷剂蒸气
➢ 在 吸收和吸附式 制冷循环中
（1）、以水作为制冷剂的工质对。 （2）、以氨作为制冷剂的工质对。 （3）、以醇为制冷剂的工质对。 （4）、以氟利昂为制冷剂的工质对。
到目前为止，实际上使用的还只限于氨-水溶液与溴化锂-水溶液两种
（1）、以水作为制冷剂的工质对。只能适用于工作温 度在0℃以上的吸收式制冷机。
其中以水—溴化锂（H2O-LiBr）的应用最为广泛。
热量加热溶液，使部分制冷剂从溶液中分离出来，产生高压制 冷剂蒸气。
制冷剂回路
溶液回路
•以冷后这力水的，的一为目溴为将冷过制 的化使溶剂程冷 。锂制水液是剂吸冷蒸加在，收过气热吸利式程被使收用制能溴其器水冷连化水中在机续锂份发高是不溶分生真以断液离的空溴地所出，下化进吸来然蒸锂行收，后发溶下，而以吸液去溶溶热热为，液液能达吸蒸变变为到收发稀浓动制剂，，， 这一过程是在发生器中进行的。发生器中得到的 蒸汽在冷凝器中凝结成水，经节流后再送至蒸发 器中蒸发。如此循环达到连续制冷的目的。
热源蒸汽(或热水)通入发生器，在管内流过，加 热管外溶液使其沸腾并蒸发出冷剂蒸汽，而热源蒸汽 放出汽化潜热后凝结成水排出。
一般应将该凝结水回收并送回锅炉加以利用。
②冷却水系统
▪
在吸收器中溶液吸收来自蒸发器的低压冷剂蒸汽，是个
放热过程。为使吸收过程连续进行下去，需不断加以冷却。
在冷凝器中也需冷却水，以便将来自发生器的高压冷剂蒸汽
吸附式制冷
▪ 本节目选自中央电视台走进科学栏目,系 1999年科普节目<余热吸附制冷>.选播该节 目内容时,我国在此领域研究尚不十分成熟, 然而所给出的思想还是有一定参考价值的.
▪ 近年来上海交通大学所进行的研究工作基本 上与节目内容相一致.并取得了一些实质性 进展.
第一节 吸收式制冷机的基本原理与工质
主要区别: 由低压冷剂蒸汽如何变成高压蒸汽所采用的方 法不同
压▪溴缩吸化式收锂制式吸冷制收机式冷是制机通冷过是机原通除动过了机吸上驱收述动冷器压剂，缩水机溶和来液溴实泵化现和锂的发溶， 液就两是生个：器内①等部热设循源备环系来外统，；实还②现有冷的三却。个水系系统统与；外③部冷相媒联水，系这统。
①热源系统:
③冷机的工质
▪ 1、工质对的分类
吸收式制冷机的工质，通常是采用两种不同沸点的 物质组成的二元溶液，以低沸点（或易挥发）组份 为制冷剂，高沸点组份为吸收剂，两组份统称“工 质对”。 制冷剂的性质和要求与压缩蒸气制冷循环相同，
而吸收剂则必须具有强烈吸收制冷剂的能力。此能 力越强系统中所需要的吸收剂循环量就越少，可以 节省发生器加热量，同时减少吸收器冷却负荷和溶 液泵功率等。