涡流管制冷涡流管制冷装置

第4章 其它制冷方法
为了获得更低的温度或更大的温差可采用多级热电堆式半导体制冷。它 是由单级热电联结而成。联结的方式有串联、并联及串并联。其中二级、三 级热电堆式半导体制冷最为常见
图4-12 多级热电堆式半导体制冷器原理图 a) 串联二级热电堆 b) 并联二级热电堆 c) 串、并联三级热电堆
第4章 其它制冷方法
第4章 其它制冷方法
• 4.4.1 热电效应
• 热电制冷的理论基础是固体的热电效应，在无外 磁场存在时，它包括五个效应，导热、焦耳热损 失、西伯克(Seebeck)效应、帕尔帖(Peltire)效应 和汤姆逊(Thomson)效应。热电制冷又称作温差 电制冷，或半导体制冷 .
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图 涡流管制冷装置 1－喷嘴 2－孔板 3－涡流室 4－控制阀
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4.6 涡流管制冷
涡流管制冷装置
第4章 其它制冷方法
第4章 其它制冷方法
为了提高涡流管制冷效率，可在系统中增 加回热器、干燥器、喷射器等设备 它不仅可降低进涡流管气体的温度，也可 降低冷气流的压力，从而降低冷气流的温 度，提高涡流管制冷的经济性
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• 4.2.2 蒸汽喷射式制冷循环基本组成和工作 过程
– 4.2.2.1 蒸汽喷射式制冷循环主要热力设备 – 1．锅炉 – 2．蒸汽喷射器 – 3．冷凝器 – 4．凝结水泵 – 5．蒸发器与节流器
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• 4.2.2.2 蒸汽喷射式制冷循环工作过程
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图4-8 吸附式制冷系统原理 1－吸附剂容器 2、5－单向阀 3－冷凝器 4－贮液器
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图4-9 沸石太阳能制冷系统原理图 a ）白天脱附 b ）夜间吸附 1－沸石密封盒 2－冷凝器 3－贮水箱（蒸发器）
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第4章 其它制冷方法
• 吸附式制冷系统的特点是：
– 具有不耗电、无任何运动部件、系统简单、没 有噪声、无污染、不需维修、寿命长、安全可 靠、投资回收期短、对大气臭氧层无破坏作用 等一系列优点。 – 另外，还可利用吸附剂吸附吸附质时所放出的 吸附热，提供家庭用热水和冬季采暖用热源。 – 缺点是循环属于间歇性的，热力状态不断地发 生变化，难以实现自动化运行；对能量的贮存 也较困难，特别是太阳能吸附式制冷系统，太 阳能的波动会进一步影响到系统的循环特性。
图4-16 带回热器的涡流管冰箱系统 1－干燥器 2－冷（冰）箱 3－涡流管 4－喷射器 5－回 热器
压缩空气经干燥器干燥后进入回 热器，被由冷箱中排出的冷气流 冷却后进入涡流管，获得更低温 度的冷气流进入冷箱中。由涡流 管内排出的热气流，经喷射器内 喷嘴膨胀，造成一真空，吸出由 冷箱出来的气体。经回热器升温 后的气流，再经喷射器内的扩压 器，压力升高后排入大气
• 4.5 空气膨胀制冷
历史上第一次实现的气体制冷机是以空气 作为工质的，并且称为空气制冷机 压缩式空气制冷机的工作过程也是包括等 熵压缩，等压冷却，等熵膨胀及等压吸热 四个过程 这与蒸汽压缩式制冷机的四个工作过程相 近，其区别在于工质在循环过程中不发生 集态改变
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图4-13 无回热定压循环气体制冷机的流程图及温－熵图 a) 系统流程图 b) 循环温－熵图 1－压缩机 2－冷却器 3－膨胀机 4－冷箱
单级热电堆
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4.4.2 热电制冷工作原理
将数十个乃至数百个热电电 偶串联，将冷端排在一起， 热端排在一起，组成热电堆， 称单级热电堆， 借助热交换器等各种传热手 段，使热电堆的热端不断散 热并且保持一定的温度，把 热电堆的冷端放到被冷却系 统中去吸热降温，这就是单 级热电堆式半导体制冷器热 的工作原理。 图4-11 单级热电堆
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图4-14 定压回热气体制冷机的流程图及温－熵图 a) 系统流程图 b) 循环温－熵图 A－透平压缩机 B－冷却器 C－透平膨胀机 D－冷箱 E－回热器
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• 4.6 涡流管制冷
– 涡流管制冷器是一种结构简单的制冷装置，涡流冷却效应的实质 是利用人工方法产生漩涡，使气流分为冷热两部分。利用分离出 来的冷气流即可制冷 .
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• 4.4 热电制冷
– 热电制冷具有其显著特点：
• • • • • • • • • • 无机械传动部分 冷却速度和制冷温可任意调节 可将冷热端互换 不用制冷剂 体积和功率都可做得很小 方便的可逆操作 可做成家用冰箱，或小型低温冰箱 可制成低温医疗器具 可对仪器进行冷却 可做成零点仪
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图4-6 蒸汽喷射式制冷系统 1－喷射器（α－喷嘴 b－扩压器 c－吸入室） 2－冷凝器 3－蒸发器 4－节流阀 5 、6－泵
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图4-7 蒸汽喷射式制冷机理论工作循环的温－熵图
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• 4.3 吸附式制冷
– 吸附制冷系统是以热能为动力的能量转换系统。 – 其道理是：一定的固体吸附剂对某种制冷剂气 体具有吸附作用。 – 吸附能力随吸附温度的不同而不同。 – 周期性地冷却和加热吸附剂，使之交替吸附和 解析。解析时，释放出制冷剂气体，并使之凝 为液体； – 吸附时，制冷级液体蒸发，产生制冷作用.
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• 4.2 蒸汽喷射式制冷
– 4.2.1 蒸汽喷射式制冷循环的特点 – 1）蒸汽喷射式制冷的设备结构简单，金属耗量少，造价低廉，运 行可靠性高，使用寿命长，一般都不需备用设备。 – 2）制冷系统操作简便，维修量少。 – 3）蒸汽喷射式制冷循环耗电量少，如果使用于有较多工业余汽的 场合，能节约能源。 – 4）蒸汽喷射式制冷以水作为制冷剂，并且根据需要可使制冷剂、 载冷剂合为一体，或者采用开式循环形式。由于水具有汽化潜热 大，无毒等优越性，所以系统安全可靠。 – 5）用水作为制冷剂制取低温时受到水的凝固点的限制，为了获得 更低的蒸发温度，正在研制以用氨、氟利昂为制冷剂的蒸汽喷射 式制冷机。另外将蒸汽喷射器与活塞式制冷压缩机、吸收式制冷 机等串联，用以作为低压级，也能获得较低的蒸发温度。 – 6）蒸汽喷射器的加工精度要求较高，蒸汽喷射式制冷循环的工作 蒸汽消耗量较大，制冷循环效率较低。这一切都限制了蒸汽喷射 式制冷的实际应用。