河南科技大学制冷原理第一章人工制冷的基本方法.ppt

第一章 人工制冷的基本方法 1.1 制冷的热力学原理 理想制冷循环——逆向卡诺循环 理想制冷循环的性能指标 人工制冷的几种方法 1.2 液体汽化制冷方法 蒸气压缩式制冷 蒸气吸收式制冷 蒸气吸收式制冷 蒸气吸收式制冷 蒸气吸收式制冷 蒸气吸收式制冷 蒸汽喷射式制冷 蒸汽喷射式制冷—理论循环热力计算 吸附式制冷 1.3 气体的节流效应和 绝热膨胀制冷 绝热膨胀制冷 1.4 其它制冷方法 磁制冷 磁制冷 涡流管制冷 涡流管实物 热声制冷 * * 1.1 制冷的热力学原理 1.2 液体汽化制冷方法 1.3 气体的节流效应和 绝热膨胀制冷 1.4 其它制冷方法 1 理想制冷循环——逆向卡诺循环 2 理想制冷循环的性能指标 人工制冷是指借助于制冷装置，以消耗机械能或电磁能、热能、太阳能等形式的能量为代价，把热量从低温系统向高温系统转移而得到低温，并维持这个低温。 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。 1.1 制冷的热力学原理 单位质量制冷剂向高温热源放出的热量 单位质量制冷剂从被冷却的对象所吸取的热量 制冷系数 不可逆循环的热力完善度， 值越接近于1，说明实际循环越接近可逆循环，不可逆损失越小，经济性越好。 为不可逆循环的制冷系数 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 气体的节流效应和绝热膨胀制冷 3 其它制冷方法 热电制冷 磁制冷 涡流管制冷 热声制冷 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。 相变制冷就是利用前者的吸热效应而实现的。利用液体相变的，是液体汽化制冷； 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 吸收式制冷的基本原理 吸收式制冷机基本循环 A 动力部分B冷凝器 C 节流阀 D 蒸发器 a 冷却水 b 热源 1 发生器 2吸收器 3溶液热交换器 4 溶液泵 5 节流阀 吸收式制冷最突出的优点，是可以直接利用各种热能来驱动，除可以利用燃料燃烧的高势能外，还可利用生产过程和自然界中大量存在的低势能，如低压蒸气、热水、烟道气等工业余热以及太阳能、地热能等自然界热量。 蒸汽喷射式制冷系统的原理 A 喷射器 B 冷凝器 C 蒸发器 D 节流阀 E 锅炉 F 水泵　Ｇ 热交换器 在蒸汽喷射式制冷机中，按正向循环工作的喷射器起着压缩机的作用，故称为喷射式压缩机。 制冷量 为被引射制冷蒸汽的流量 锅炉的供热量 冷凝器放热量 工作蒸汽流量 泵所消耗的功 泵功较小，如果可以忽略，则整个制冷机的热平衡式 热力系数 其中 为喷射系数 原理：一定的固体吸附剂对某种制冷剂气体具有吸附作用，而且吸附能力随吸附剂温度的改变而不同。工作介质是吸附剂－制冷剂工质对。按吸附机理说，有物理吸附与化学吸附之别。 已研究的吸附工质对（吸附剂－制冷剂）主要有： 沸石－水；硅胶－水；活性碳－甲醇； 金属氢化物－氢；氯化物盐类－氨等。 基本型吸附式制冷循环 间歇式吸附式制冷系统（太阳能制冷机） 实际气体的焓是温度和压力的函数，节流后温度一般会发生变化，这一现象称为节流温度效应，也叫做焦耳一汤姆逊（Joule-Thomson）效应 焦耳一汤姆逊效应系数 利用气体的节流效应可以生产出低温制冷机 林德-汉普森制冷机的热力循环系统 基本原理：高压气体通过膨胀机绝热膨胀时，对外输出功率，同时气体的温度降低 微分等熵效应系数 A 压缩机 B 空气冷却器 C 膨胀机 D 制冷室 定压循环空气制冷机系统 珀尔帖效应基本原理 热电制冷 基本原理： 利用珀尔帖效应原理达到制冷目的，即在两种不同金属组成的闭合线路中，通以直流电流，会产生一个接点热，另一个接点冷的现象，称为温差电现象。半导体材料所产生的温差电现象较其他金属要显著得多，一般热电制冷都采用半导体材料，所以也称之为半导体制冷。 热电偶对 三级复叠式热电堆 卡诺型磁性制冷循环 基本原理:磁介质