第1章-制冷绪论.ppt

制冷与低温技术原理 戴源德 第1章 绪论 本课程主要介绍普通制冷技术，但为了扩展同学们的知识面，也适当安排了一些课时让大家了解低温制冷技术，也即深冷技术方面的知识。 制冷与冷却的区别 制冷的几个常用基本概念 制冷机：实现制冷所需的机器和设备。 特点：必须消耗机械功或高温热源提供的热量，从而实现热量的转移。 制冷剂：是指制冷装置中使用的工作流体，它在制冷系统中循环流动，通过自身热力状态的循环变化不断与外界发生能量交换，达到制冷的目的。习惯上又称制冷剂为制冷工质或简称为工质。 例：常用的制冷剂有：氟利昂，氨等。 制冷循环：制冷剂在制冷机中不断地流动从而发生一系列的状态变化过程的综合。即在制冷机中，制冷剂进行周而复始的吸热、放热的热力循环。 制冷机 制冷剂（雪种、冷媒） 1.2 制冷与低温技术领域划分 按照所获得的温度，通常将制冷的温度范围划分为3个领域： 普冷：120K以上； 深冷（低温）：120～0.3K； 极低温（或超低温制冷）：0.3K以下。 通常，习惯将120K以下的制冷统称为 低温，120K以上称为普冷（本课程提及的制冷属于此范畴）。 研究获得低于环境温度的方法、机理以及与此对应的循环，并对循环进行热力分析和计算。 研究循环中使用的工质的性质，从而为制冷机和低温装置提供合适的工作介质。 研究气体的液化和分离技术。 研究所需的各种机械和设备，包括它们的工作原理、性能分析、结构设计。 1.4 制冷与低温技术的应用 制冷和低温技术在社会各个领域得到广泛应用，渗透到科学研究、工业生产和人民生活等领域，成为当今世界不可缺少的一门重要技术。 1.4.1 商业及人民生活 食品冷冻、冷藏； 舒适性空气调节； 体育游乐场所空调和人造冰场。 双螺旋食品速冻机、冰激凌凝冻机 真空预冷装置、冷冻干燥机 冷藏车 冷藏柜 空调外机、空调内机与窗式空调结构 室内空调环境 人造溜冰场 1.4.2 工业生产、农牧业及建筑工程 生产用工艺性空调系统； 机械制造业，零部件的过盈配合； 化学工业，混合气体分离等； 钢铁工业，高炉鼓风预冷除湿； 农牧业，人工气候育秧室、作物种子的低温储存等； 建筑工程，冻土法开采土方和隧道堤坝施工等加固工程。 1.4.3 科学研究、空间技术 创造科研所需人工的低温环境、低温发动机等； 气象科学领域，云雾室用于人工气候实验，研究雨滴、冰雹的增长过程等； 空间技术方面，太空气候模拟实验、低温泵和红外探测器推动微型制冷技术的发展。 阿丽亚娜-5型火箭发射失败 2002年11月28日晚法国首枚阿丽亚娜5型“10吨”运力火箭发射失败原因是制冷点火装置未能按计划启动。 航天关键部件：低温发动机技术 航天关键部件：低温发动机，目前仅美国、俄罗斯、法国、日本、中国和印度具备研制能力。 美国航天飞机研制开始于1964，首飞于1981年4月。前苏联暴风雪号航天飞机研制开始于1967，1988年11月也成功首飞。 我国研制了载人航天飞船。 神舟七号载人航天飞船 1.4.4 医疗卫生、低温物理研究 冷冻医疗：冷冻手术、低温麻醉等； 疫苗、细胞组织和药品的冷保存； 真空冷冻法制作血干等； 低温声学、低温光学、低温电子学等的发展，低温超导技术，等等。 1.5 制冷与低温技术的发展历史 对冷的利用可以追溯到5000年以前，人类最早是将冬季自然界里的天然冰雪保存到夏季使用。 如古人用地窖作冷储室和夏季避暑；较早的人工制冰则有，2500年前古埃及人利用水通风蒸发吸热使器皿内的水结冰的例子。 当然这些还谈不上真正的制冷技术。 1.5.2 现代制冷技术历史—普冷 现代制冷技术作为一门科学，是在18世纪中期和后期发展起来的。 1755年英国的大学教授库仑(William Cullen)证明了利用乙醚在真空下蒸发时可以产生冷效应，使水能结冰。 他的学生布拉克(Black)发明了冰量热器，标志着现代制冷技术的开始。 1834年，第1台以乙醚为工质的蒸气压缩式制冷机。 1844年，第一台制冷和空调用的机器 —— 空气制冷机。 1859年，卡列发明氨水吸收式制冷系统。 1872年，美国人波义耳发明氨压缩机。 1874年，林德建造了第1台氨压缩式制冷系统。 1910年左右，发明蒸气喷射式制冷系统。 1918年，发明第1台家用电冰箱。采用氨压缩机。 1929年，Midgley首次发现氟里昂(Freon)12即R12。 1.5.3 现代制冷技术历史—低温 1877年，卡里捷液化了氧气； 1892年，杜瓦发明了用于储存低温液体的杜瓦瓶； 1895年，林德液化了空气，建立了空