工业制冷相关原理与设备.pptVIP

本讲主要内容 一、制冷原理 1、制冷的基本概念 2、制冷技术的发展概况 3、制冷技术的应用 4、制冷方法 二、制冷剂、载冷剂和润滑油 三、制冷压缩机 1、制冷压缩机的作用 2、压缩机的工作过程 3、制冷压缩机的分类 一、制冷原理 1、制冷的基本概念 制冷：利用人工的方法，把某物体或某空间的温度降低到低于周围环境 的温度，并使之维持在这一低温的过程。 实质：将热量从被冷却对象中转移到环境中。 ★制冷≠冷却 2、制冷技术的发展概况 1755年爱丁堡的化学教师库仑利用乙醚蒸发使水结冰。他的学生布拉克从本质上解释了融化和气化现象，提出了潜热的概念，并发明了冰量热器，标志着现代制冷技术的开始。 1834年发明家波尔金斯造出了第一台以乙醚为工质的蒸气压缩式制冷机，并正式申请了英国第6662号专利。这是后来所有蒸气压缩式制冷机的雏型。 到1875年卡利和林德用氨作制冷剂，从此蒸气压缩式制冷机开始占有统治地位。 1859年，卡列发明了氨水吸收式制冷系统，申请了原理专利。 1910年左右，马利斯·莱兰克发明了蒸气喷射式制冷系统。 到20世纪，制冷技术有了更大发展，1910年家用冰箱问世。1930年氟利昂制冷工质的出现给制冷技术带来新的变革。 3、制冷技术的应用 空调工程：空气调节、除湿等。 食品工程：冷库、家用冰箱、冰柜、冷藏陈列柜等。 机械与电子工业：工业的许多生产过程需要在低温下进行。 农业：种子贮存以及育苗等。 医疗卫生事业：血浆、疫苗及某些特殊药品的低温保存。 国防工业和现代科学：人工降雨；在高寒地区使用的发动机、汽车、常规武器的环境模拟试验等。 此外，电子技术、能源、新型原材料、宇宙开发、生物技术等尖端科学领域中，制冷技术也起着重要的作用。 4、制冷方法 液体汽化制冷：利用液体汽化吸热原理。 如：蒸汽压缩式制冷、吸收式制冷、蒸汽喷射式制冷、吸附式制冷 气体膨胀制冷：将高压气体做绝热膨胀，使其压力、温度下降，利用降温后的气体来吸取被冷却物体的热量从而制冷。 热电制冷：利用某种半导体材料的热电效应。 涡流管制冷：使压缩气体产生涡流并分离成冷、热两部分，其中冷气流用来制冷。 液体汽化制冷的原理 当液体处在容器内时，液体汽化形成蒸汽，若此容器内除了液体及液体本 身的蒸汽外不存在其他气体，那么液体和蒸汽在某一压力下将达到平衡。如 果将一部分饱和蒸汽从容器中抽走，液体中就必然要再汽化一部分蒸汽来维 持平衡。液体汽化时，需要吸收热量，此热量称为汽化潜热，汽化潜热来自 被冷却对象，它使被冷却对象变冷，或者使它维持在低于环境温度的某一低 温，从而达到制冷的目的。 利用液体汽化方法的制冷循环由以下四个基本过程组成。 ①制冷工质汽化（蒸发） ②蒸汽升压（压缩），使蒸汽的冷凝过程在常温下实现。 ③高压蒸汽的液化（冷凝） ④高压液体降压（节流） 蒸汽压缩式制冷原理 制冷循环为： 在蒸发器中产生的低压制冷剂蒸发，在压缩机中被压缩到冷凝压力，消 耗了机械功W，此时为绝热压缩过程，同时温度不断升高；然后压缩后的蒸 汽在过饱和状态下进入冷凝器中，因受到冷却介质（水或空气）的冷却而 凝结成饱和液体，并放出热量，其冷凝过程为一等温等压过程；由冷凝器 出来的制冷剂液体，经膨胀阀进行绝热膨胀到蒸发压力，温度降到与之相 应的饱和温度。此时已成为两相状态 的汽液混合物；然后进入蒸发器，进 行等温等压的蒸发过程，并回复到起 始状态，完成一个循环。 采用环境空气或水来冷却冷 凝器中的制冷机时，对于单级 蒸汽压缩式制冷循环能获得的 最低温度约为-20～-30℃，当 采用R502制冷剂时，能获得- 40 ℃左右的蒸发温度。当要制 取更低温度的冷量时，单级压 缩制冷机就无法实现了。 两级压缩制冷系统将压缩过 程分为两个阶段进行，一般用 来制取-30 ℃～-70 ℃ 复叠式制冷循环系统采用两 种或两种以上的制冷剂，一般 用来制取-60 ℃～-120 ℃ 蒸汽压缩式制冷的优点 一、蒸汽压缩式制冷循环的蒸发过程和冷却过程是在等温度情况下进行 的，不可逆性小，故循环的制冷系数大； 二、它是利用液体的蒸发过程来制冷，故单位制冷量大； 三、在蒸发器和冷凝器中都是有集态改变的传热过程，传热系数较大， 因而设备不是很庞大。 因此蒸汽压缩式制冷运用最为广泛。 吸收式制冷 吸收式制冷是利用某些具有特殊性质的工质对，通过一种物质对另一种物质的吸收和释放，产生物质的 状态变化，从而伴随吸热和放热过程。目前常用的工质对有氨水和水/溴化锂。 吸收制冷的基本原理一般分为以下五个步骤： （1）利用工作热源（如水蒸