蒸汽噴射式制冷的原理圖教學(xué)教材

1、蒸汽噴射式制冷的原理圖二二. 人工制冷的方法人工制冷的方法 1. 相變制冷相變制冷-利用物質(zhì)在一定的低溫下相變吸熱來(lái)制冷。 有制冷效應(yīng)的相變過(guò)程有熔解、氣化和升華，其中廣泛應(yīng)用的是液體氣化制冷，它常見(jiàn)的應(yīng)用形式有四種： 蒸汽壓縮式制冷、吸收式制冷、吸附式制冷和蒸汽噴射式制冷。 蒸汽壓縮式制冷和吸收式制冷是目前應(yīng)用最為廣泛的兩種制冷形式，也是本課程要講的主要內(nèi)容，我們會(huì)在后面章節(jié)著重來(lái)講，下面簡(jiǎn)單介紹其他的制冷方式。相變制冷-蒸汽噴射式制冷原理原理:和蒸汽壓縮式制冷相同,都是利用液體氣化時(shí)吸收熱量來(lái)實(shí)現(xiàn)制冷。系統(tǒng)組成：系統(tǒng)組成：噴射器、冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流閥機(jī)泵幾部分組成。工作過(guò)程：工作過(guò)程：用

2、鍋爐產(chǎn)生高溫高壓的工作蒸汽，將其送入噴嘴，膨脹并以高速流動(dòng)（流速可達(dá)1000m/s以上），于是在噴嘴出口處，造成很低的壓力，由于吸入室和蒸發(fā)器相連，所以蒸發(fā)器中的壓力也會(huì)很低，低溫低壓的部分水吸熱汽化，將未汽化的水溫度降低，這部分低溫水用來(lái)制冷，蒸發(fā)器中產(chǎn)生的制冷劑水蒸氣和工作蒸汽在噴嘴出口處混合，一起進(jìn)入冷凝器，被外部的冷卻水冷卻而變成液態(tài)水，這些冷凝水再經(jīng)冷凝器流出，分兩路，一路經(jīng)節(jié)流降壓后進(jìn)蒸發(fā)器，繼續(xù)蒸發(fā)制冷，另一路經(jīng)泵升壓后回鍋爐，重新生產(chǎn)工作蒸汽 特點(diǎn)特點(diǎn)：（1）以熱能為補(bǔ)償方式 （2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件，使用壽命長(zhǎng) （3）效率低（工作蒸汽的壓力高，噴射器的流動(dòng)損失大

3、） 蒸汽噴射式制冷的原理圖蒸汽噴射式制冷的原理圖相變制冷-吸附式制冷原理:和蒸汽壓縮式制冷相同,都是利用液體氣化時(shí)吸收熱量來(lái)實(shí)現(xiàn)制冷。系統(tǒng)組成：吸附器、蒸發(fā)器、冷凝器以及節(jié)流閥等幾部分組成。工作過(guò)程：首先是利用固體吸附劑對(duì)某種制冷劑有吸附作用，吸附能力與吸附溫度有關(guān)。固體吸附劑受熱，吸附床內(nèi)壓力不斷上升，上升到冷凝壓力開(kāi)始解析出制冷劑，并在冷凝器里冷凝為液體，節(jié)流降壓后進(jìn)入蒸發(fā)器，同時(shí)，當(dāng)固體吸附劑冷卻后，吸附床內(nèi)壓力下降，下降到低于蒸發(fā)壓力時(shí)開(kāi)始吸附蒸汽， 蒸發(fā)器中的制冷劑吸熱氣化產(chǎn)生 冷量，實(shí)現(xiàn)制冷過(guò)程。 從工作過(guò)程可以看出，由加熱-解吸-冷凝與冷卻-吸附-蒸發(fā)交替進(jìn)行，他是一種間歇式制冷

4、。要實(shí)現(xiàn)連續(xù)制冷輸出，就必須采用兩臺(tái)或多臺(tái)吸附器，通過(guò)多臺(tái)吸附器加熱/冷卻運(yùn)行狀態(tài)的切換，實(shí)現(xiàn)連續(xù)供冷。比較成熟的工質(zhì)對(duì)：活性炭甲醇、沸石水、活性炭氨、硅膠-水 金屬氫化物氫、氯化鈣氨以及氯化鍶氨等，目前應(yīng)該用最廣泛的是活性炭甲醇特點(diǎn)：吸附式制冷可以以太陽(yáng)能、工業(yè)余熱等低品位能源作為驅(qū)動(dòng)力，采用非氟氯烴類物質(zhì)為 制冷劑，系統(tǒng)中運(yùn)動(dòng)部 件少，節(jié)能、環(huán)保、結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)噪音、運(yùn)行 穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，但是系統(tǒng) 循環(huán)周期太長(zhǎng)、制冷量 相對(duì)較小、COP有待進(jìn) 一步提高。人工制冷-熱電制冷原理：熱電制冷利用的是熱電效應(yīng)（帕爾貼效應(yīng)）的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)制冷的。熱電效應(yīng)：是指在兩種不同導(dǎo)體組成的閉合回路中通以直流電，當(dāng)電

5、流流過(guò)不同導(dǎo)體的界面時(shí)，就會(huì)使一個(gè)節(jié)點(diǎn)變冷，從外界吸收熱量；一個(gè)節(jié)點(diǎn)變熱，向外界放出熱量，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)，即帕爾貼效應(yīng)。帕爾貼效應(yīng)的反效應(yīng)就是西伯克效應(yīng)，就是在兩種導(dǎo)體組成的回路中，如果保持兩接觸點(diǎn)的溫度不同，就會(huì)在兩個(gè)接觸點(diǎn)之間產(chǎn)生一個(gè)電勢(shì)差-即接觸電動(dòng)勢(shì)。半 導(dǎo) 體 制 冷 原 理因?yàn)榕翣栙N效應(yīng)和西伯克效應(yīng)產(chǎn)生的強(qiáng)烈程度取決于這兩種材料的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性，純金屬材料的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性都好，所以其帕爾貼效應(yīng)和西伯克效應(yīng)都很弱，而半導(dǎo)體材料可以產(chǎn)生強(qiáng)烈的帕爾貼效應(yīng)和西伯克效應(yīng)。 空穴型（P型）材料： 電子型（N型）渦 流 管 制 冷工作原理：渦流管制冷與蒸汽壓縮式制冷，吸收式制冷的制冷機(jī)理完

6、全不同。它是一種借助渦流管的作用使高速氣流產(chǎn)生漩渦分離出冷、熱兩股氣流，利用冷氣流而獲得制冷方法。經(jīng)過(guò)壓縮并冷卻到常溫的氣體由進(jìn)氣導(dǎo)管導(dǎo)入噴嘴，在噴嘴中膨脹并加速，從切線方向射向渦流室，形成自由渦流，自由渦流的旋轉(zhuǎn)角速度離中心越近則越大，由于角速度不同，導(dǎo)致環(huán)形氣流的層與層之間產(chǎn)生摩擦，外層氣流的角速度逐漸升高，動(dòng)能增加，又由于與管壁之間的摩擦，將部分動(dòng)能變成了熱能，溫度升高變成熱氣流，而中心層部分的角速度逐漸降低，失去能量變成冷氣流。渦流管的結(jié)構(gòu)：噴嘴、渦流室、分離孔板以及冷熱兩端的管子組成的一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的能量分離裝置。特點(diǎn)：（1）由于管內(nèi)氣流之間之間的傳導(dǎo) 和對(duì)流情況復(fù)雜，故對(duì)冷、熱端溫度

7、值得 定量地理論計(jì)算困難； （2）效率較低，氣流噪音大 （3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、啟動(dòng)快、使 用靈活。適用于有高壓氣源或可以廉價(jià)獲得 高壓氣體的場(chǎng)合氣 體 膨 脹 制 冷原理：氣體膨脹，溫度降低來(lái)實(shí)現(xiàn)制冷系統(tǒng)組成：主要由制冷換熱器、壓縮機(jī)、冷卻器以及膨脹機(jī)四部分組成 工作過(guò)程：等壓吸熱、等熵壓縮、等壓放熱、等熵膨脹四個(gè)過(guò)程組成。制冷工質(zhì)：空氣、二氧化碳、氮?dú)獾榷嘤糜陲w機(jī)空調(diào)（制冷劑為空氣）三、制冷技術(shù)的應(yīng)用三、制冷技術(shù)的應(yīng)用 1、空調(diào)工程-制冷技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)廣闊的領(lǐng)域。如干式冷卻、冷卻除濕等 2、食品工業(yè)-肉類、海鮮類食品、部分水果蔬菜從加工到生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸與銷售的各個(gè)環(huán)節(jié)，均需要保持必要的

8、低溫環(huán)境，以避免食物變質(zhì)。 3、醫(yī)療衛(wèi)生-如血漿、疫苗以及特殊藥品均需要低溫保存，低溫麻醉、器官或尸體的冷藏等等 4、冰上運(yùn)動(dòng)-冰球、速滑、短道速滑、花樣滑冰等對(duì)冰場(chǎng)的質(zhì)量、環(huán)境提出非常高的要求 人工冰場(chǎng) 5、工業(yè)生產(chǎn)-石油脫蠟、天然氣液化、石油裂解以及合成纖維和化肥的生產(chǎn)等等均需要在低溫環(huán)境下進(jìn)行 6、材料回收-目前低溫技術(shù)是回收鋼結(jié)構(gòu)輪胎中橡膠的唯一有效的方法，采用的是低溫粉碎技術(shù)（利用材料在低溫狀態(tài)下的冷脆性能，對(duì)物料進(jìn)行粉粹） 7、國(guó)防工業(yè)與科學(xué)研究-高寒地區(qū)的汽車、坦克發(fā)動(dòng)機(jī)等需要做環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)，火箭、航天器也需要在模擬高空的低溫條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，超導(dǎo)體的應(yīng)用、半導(dǎo)體激光、紅外線探測(cè)等

9、都需要人工制冷技術(shù)。制冷技術(shù)應(yīng)用非常廣泛，幾乎滲透到我們生活與生產(chǎn)的方方面面。 四、制冷技術(shù)的發(fā)展四、制冷技術(shù)的發(fā)展 最初，人們有計(jì)劃的儲(chǔ)存和應(yīng)用天然冰- 16世紀(jì)，水蒸發(fā)冷卻空氣-1748年，柯倫證明乙醚在真空下蒸發(fā)會(huì)產(chǎn)生制冷效應(yīng)-1834年成功研制的乙醚制冷機(jī)-1856年CO2、SO2、NH3的制冷機(jī)-1929年通用公司發(fā)現(xiàn)了氟利昂-氟利昂迅速發(fā)展-發(fā)現(xiàn)氟利昂破壞臭氧層，加劇全球變暖-工質(zhì)取代問(wèn)題 五、制冷的分類五、制冷的分類 按照制冷所得到得低溫范圍，制冷技術(shù)劃分為以下四個(gè)領(lǐng)域 普通制冷 120K以上 深度制冷 120K20K 低溫制冷 20K0.3K 超低溫制冷 0.3K以下 本課程主要講的是普通制冷。六、本課程的主要內(nèi)容六、本課程的主要內(nèi)容 1、研究獲得低溫的方法和有關(guān)機(jī)理以及與此相關(guān)的制冷循環(huán)，并對(duì)制冷循環(huán)進(jìn)行熱力學(xué)分析與計(jì)算。 2、研究制冷劑的性質(zhì)，從而為制冷機(jī)提供滿意的工作介質(zhì)。 3、研究實(shí)現(xiàn)制冷循環(huán)所需要的各種機(jī)械和技術(shù)設(shè)備，包括他們的工作原理、結(jié)構(gòu)分析、性能分析，以及制冷裝置的流程、系統(tǒng)配套設(shè)計(jì)。七、制冷技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)七、制冷技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 1、