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制冷原理与设备 热能教研室 学时安排 第一章 绪论 1. 制冷的定义 作为一门科学，制冷是指采油人工的方法在一定时间 和一定空间内将某舞厅或流体冷却，使其温度降到环境 温度以下，并保持这个低温。 因此，制冷不同于自然冷却。 2. 明确以下概念 (1)制冷剂：在制冷机中使用的工质称为制冷剂。 (2)制冷机：机械制冷中所需机器和设备的总合称为制冷机。 (3)制冷装置：将生产冷量的制冷机械和消耗冷量的设备结合在一起的装置。 3.制冷的分类 按照制冷所得到的低温范围，制冷技术划分为以 下4个领域： 普通制冷 120K以上 深度制冷 120K~20K 低温制冷 20K~0.3K 低温制冷 超低温制冷 0.3K以下 本课程主要讲普通制冷。 4.制冷技术的研究内容及理论基础 制冷技术主要研究以下三个方面： (1)研究获得低温的方法和有关的机理以及与此相应的制冷循环，并 对制冷循环进行热力学的分析和计算。（比如压缩式制冷） (2)研究制冷剂的性质，从而为制冷机提供性能满意的工作介质。 (3)研究实现制冷循环所必需的各种机械和技术设备，包括他们的工 作原理、性能分析、结构设计，以及制冷装置的流程组织、系统配 套设计。此外，还有热绝缘问题、制冷装置的自动化问题等等。 制冷技术的理论基础主要为热工的三大基础课程，即《工程热 力学》、《工程流体力学》、《传热学》。尤其是《工程热力 学》，学习和从事质量工作的人员应主要在这三门课程方面打好坚 实的理论基础。 5.制冷技术的发展历史 制冷技术的发展概括起来可分为两个阶段： （1）天然冷源的应用阶段 是从古代~18世纪中期。 采用的天然冷源主要是指冬季储存的天然冰和夏季 使用的深井水。 （2）机械制冷阶段 18世纪中期~今。 1755年是人工制冷史的起点。 现代制冷技术作为一门科学是由19世纪中后期发展起 来的，到20世纪具有更大的发展。 6.制冷技术的产生背景及应用 制冷是为适应人们对低温条件的需要而产生和发展 起来的，是人们社会实践的结晶，并随着现代技术的 发展以及人们生活水平的提高，制冷在工业、农业、 建筑、航天等国民经济各个部门的作用和地位日益重 要。 制冷的应用几乎渗透到各个生产技术、科学领域以 及人们生活的各个方面中，概括起来主要有以下几个 领域： (1)商业及人民生活 比如人工冰厂、空调、冰箱、冷柜以及食品的冷冻冷藏、保鲜、冷藏运输等。(2)工业生产及农牧业 比如制药、啤酒、精密仪器车间等； 农作物的种子进行低温处理，人工气候育秧室、蔬菜水果的保鲜等。(3)建筑工程 比如挖掘隧道、建筑河堤时采用的“冻土法”。(4)科学实验研究 如各种环境模拟装置中创造的人工环境。(5)医疗卫生 如药品、疫苗及人体器官的冷藏保存，手术中采用低温麻醉等。(6)尖端科学领域等 如微电子技术、能源、新型材料、宇宙开发等。 制冷与低温技术的应用领域举例 第二章 制冷方法 制冷的方法很多，常见的主要是以下四种： 液体汽化制冷、气体膨胀制冷、涡流管制冷及其热电 制冷。 其中应用最广泛的就是液体汽化制冷（原理），它常见的应用 形式又有以下四种： 蒸汽压缩式制冷、吸收式制冷、蒸汽喷射式制冷和吸 附式制冷。 蒸汽压缩式制冷和吸收式制冷是目前应用最为广泛的 两种制冷方式，也是本课程所讲述的主要内容，我们会 在以后的章节中着重讲述，本节只简单介绍其它的制冷 方式。 §1.1 蒸汽喷射式制冷 原理：和蒸汽压缩式及吸收式制冷相似，均是利用液体汽 化时吸收热量来制冷的。 系统组成：喷射器、冷凝器、蒸发器、节流阀及泵五部分。 系统流程图： 工作过程： 用锅炉产生高温高压的工作蒸汽，将其送入喷嘴，膨 胀并以高速流动（流速可达1000m/s以上），于是在喷嘴 出口处，造成很低的压力，由于吸入室和蒸发器相连，所 以蒸发器中的压力也会很低，低温低压的部分水吸热而汽 化，将未汽化的水的温度降低。这部分低温水就可用于制 冷。蒸发器中产生的冷剂水蒸气和工作蒸汽在喷嘴出口处 混合，一起进入冷凝器，被外部的冷却水冷却而变成液态 水，这些冷凝水再由冷凝器引出，分两路，一路经过节流 降压后送往蒸发器，继续蒸发制冷，另一部分用泵提高压 力送往锅炉，重