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杭州電子科技大學(xué)－精品課程制冷空調(diào)與自動(dòng)化(

Automation

of

Refrigeration

&

Air-conditioning

)

杭州電子科技大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院人工環(huán)境實(shí)驗(yàn)室精品課制作小組2007年8月第一講制冷技術(shù)概述第一節(jié)制冷技術(shù)發(fā)展的歷史第二節(jié)制冷的主要方法第三節(jié)制冷技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的應(yīng)用第四節(jié)本課程的安排與基本要求什么是制冷技術(shù)？制冷技術(shù)就是研究人工冷卻的一門科學(xué)。研究?jī)?nèi)容包括：制冷過程、制冷過程熱力學(xué)和傳熱學(xué)原理，以及制冷機(jī)器與設(shè)備的制造、性能、操作與控制、故障診斷與維修技術(shù)等。目前制冷技術(shù)實(shí)際上是一門非常綜合性的學(xué)科，涉及到多個(gè)領(lǐng)域。第一節(jié)制冷技術(shù)發(fā)展的歷史我國(guó)早在三千年前的周朝———人們利用天然冰來冷藏食品和制作飲料《詩(shī)經(jīng)》:“二之日鑿冰沖沖,三之日納入凌陰”漢書?《周禮》中記載了:

周朝專管冰的官史——凌人春秋戰(zhàn)國(guó)和秦漢時(shí)期:天然用冰制冷技術(shù)有了較大的發(fā)展《漢書》上載道:春秋時(shí)期，秦國(guó)皇宮造有一座冰宮魏國(guó)曹植在《大暑賦》中有:“積素冰于幽館，氣飛積而為霜”

人類“制冷技術(shù)”的發(fā)展，經(jīng)歷了“自然冷卻”和“人工制冷”兩個(gè)階段。秦漢以后:冰的應(yīng)用范圍逐步擴(kuò)大唐朝，在長(zhǎng)安市場(chǎng)出現(xiàn)了一種有名的冷飲：槐葉冷淘“青青高槐葉，采摘付中櫥，經(jīng)齒冷于雪，勸人投此珠”———杜甫元朝:飲料生產(chǎn)技術(shù)已相當(dāng)發(fā)達(dá)意大利著名旅游家——馬可.波羅，曾來我國(guó)長(zhǎng)期居住，并把飲料生產(chǎn)技術(shù)帶回意大利，傳向歐洲。近代現(xiàn)代：自然冷卻技術(shù)的在各領(lǐng)域得到全面發(fā)展冰鎮(zhèn)啤酒、飲料，冰凍魚肉地窯、山洞的綜合運(yùn)用發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)床的水冷卻電風(fēng)扇、水空調(diào)1755年化學(xué)家?guī)靵鲈趷鄱”だ靡颐颜舭l(fā)制造出冰——人類首次人工制冷1834年美國(guó)發(fā)明家波爾斯在倫敦造出了第一臺(tái)以乙醚為工質(zhì)的蒸汽壓縮機(jī)1844年美國(guó)醫(yī)生高里在弗羅里達(dá)州利用剛發(fā)明的制冰機(jī)造出了第一臺(tái)空調(diào)器，并于1851年獲得美國(guó)專利（No8080#）1910年第一臺(tái)以氨為工質(zhì)的冰箱問世1920年美國(guó)開利公司制造出第一臺(tái)開啟式壓縮機(jī)的臥式柜型空調(diào)器1930年第一臺(tái)以氟利昂為工質(zhì)（R-12)的制冷機(jī)問世1951年第一臺(tái)窗式空調(diào)器正式問世1964年我國(guó)第一臺(tái)“雙鹿”牌——窗式空調(diào)器問世80年代末我國(guó)電冰箱產(chǎn)量占全世界第一位90年代中我國(guó)空調(diào)器產(chǎn)量占全世界第一位第二節(jié)制冷的主要方法及分類相變制冷－蒸汽壓縮，吸收式制冷，吸附式制冷氣體絕熱膨脹制冷氣體渦流管制冷熱電制冷磁制冷太陽(yáng)能制冷熱管制冷脈管制冷等等1.主要方法分類蒸汽壓縮以及吸收式制冷氣體絕熱膨脹制冷渦流流制制冷冷熱電電制制冷冷磁熱熱效效應(yīng)應(yīng)-磁磁制制冷冷磁熱熱效效應(yīng)應(yīng)：：利用用磁磁致致冷冷材材料料的的磁磁熱熱效效應(yīng)應(yīng)(基基本本原原理理是是磁磁性性材材料料的的磁磁化化放放熱熱和和退退磁磁吸吸熱熱)。?；谟诓牟牧狭系牡拇糯艧釤嵝?yīng)應(yīng)和和一一定定的的熱熱力力流流程程可可以以構(gòu)構(gòu)成成磁磁制制冷冷循循環(huán)環(huán)。。永磁磁體體驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)室室溫溫磁磁制制冷冷原原理理樣樣機(jī)機(jī)2.制制冷冷技技術(shù)術(shù)的的分分類類：：絕對(duì)對(duì)溫溫度度T（（K））=攝攝氏氏溫溫度度t(℃））+273華氏氏溫溫度度F（（℉）=1.8×攝氏氏溫溫度度t(℃））+32制冷冷技技術(shù)術(shù)一一般般按按溫溫度度范范圍圍來來劃劃分分，，可可分分為為：：120K（-153℃℃）以以上————普通制制冷120K~20K（-153℃℃~-253℃℃））————深溫制制冷120K~20K（-153℃℃~-253℃℃））————深溫制制冷20K~0.3K（-253℃℃~-273℃℃））————低溫制制冷0.3K（-273℃℃）以以下————超低溫溫制冷冷圖1-17低溫溫度范圍

第三節(jié)節(jié)制制冷冷技術(shù)術(shù)應(yīng)用用1.空氣調(diào)調(diào)節(jié)2.人工環(huán)環(huán)境3.食品冷冷凍與與冷凍凍干燥燥4.低溫生生物醫(yī)醫(yī)學(xué)技技術(shù)5.低溫電電子技技術(shù)6.機(jī)械設(shè)設(shè)計(jì)7.紅外遙遙感技技術(shù)8.加工過過程9.材料回回收10.火箭推推力系系統(tǒng)與與高能能物理理制冷在在空調(diào)調(diào)中的的作用用(1)干式冷卻

(2)減濕冷卻

(3)減濕與干式冷卻混合方式

1.空空氣氣調(diào)節(jié)節(jié)圖1-26制冷與空調(diào)的關(guān)系

制冷和和空調(diào)調(diào)的關(guān)關(guān)系相相互聯(lián)系又又獨(dú)立立用人工工方法法構(gòu)成成各種種人們們所希希望達(dá)達(dá)到的的環(huán)境境條件件，包包括地地面的的各種種氣候候變化化和高高空宇宇宙及及其它它特殊殊的要要求。。2.人工工環(huán)境與制冷有有關(guān)的人人工環(huán)境境試驗(yàn)有有以下幾幾種(1)低溫環(huán)境試驗(yàn)(2)濕熱試驗(yàn)(3)鹽霧試驗(yàn)(4)多種氣候試驗(yàn)(5)空間模擬試驗(yàn)根據(jù)對(duì)食品品處理方式式不同，食食品低溫處處理工藝可可分3類：：(1)食品的冷藏與冷卻(2)食品的凍結(jié)與凍藏(3)冷凍干燥3.食品品冷凍與冷冷凍干燥低溫生物學(xué)-研究低溫對(duì)生物體產(chǎn)生的影響及應(yīng)用的學(xué)科。

低溫醫(yī)學(xué)-研究溫度降低對(duì)人類生命過程的影響，以及低溫技術(shù)在人類同疾病作斗爭(zhēng)中的應(yīng)用的學(xué)科。低溫生物醫(yī)學(xué)-低溫生物學(xué)和低溫醫(yī)學(xué)的統(tǒng)稱。

典型應(yīng)用例例子(1)細(xì)胞組織程序冷卻的低溫保存(2)超快速的玻璃化低溫保存方法(3)利用低溫器械使病灶細(xì)胞和組織低溫?fù)p傷而壞死的低溫外科。4.低溫溫生物醫(yī)學(xué)學(xué)技術(shù)微波激射器

必須冷到液氮或液氦溫度,以使放大器元素原子的熱振蕩不至于嚴(yán)重干擾微波的吸收與發(fā)射。超導(dǎo)量子干涉器即SQUIDs,被用在相當(dāng)靈敏的數(shù)字式磁力計(jì)和伏安表上。在MHD系統(tǒng)、線性加速器和托克馬克裝置中，超導(dǎo)磁體被用來產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)。5.低溫溫電子技術(shù)術(shù)運(yùn)用與超導(dǎo)導(dǎo)電性有關(guān)關(guān)的Meissner效應(yīng),用磁場(chǎng)代代替油或空空氣作潤(rùn)滑滑劑,可以以制成無(wú)磨磨擦軸承。。在船用推進(jìn)進(jìn)系統(tǒng)中,無(wú)電力損損失的超導(dǎo)導(dǎo)電機(jī)已獲獲得應(yīng)用。。偏差極小的的超導(dǎo)陀螺螺也已經(jīng)被被研制出來來。時(shí)速500km/h的低溫超超導(dǎo)磁懸浮浮列車已經(jīng)經(jīng)在日本投投入試驗(yàn)運(yùn)運(yùn)行。6.機(jī)械械設(shè)計(jì)采用紅外光光學(xué)鏡頭可可以拍攝熱熱源外形，，并可以對(duì)對(duì)熱源進(jìn)行行跟蹤。一一些紅外材材料往往工工作在120K以下下的低溫下下，使得熱熱源遙感信信號(hào)更為清清晰，為了了拍攝高靈靈敏度的信信號(hào)往往需需要更低的的溫度。一般紅外衛(wèi)衛(wèi)星需要70-120K的低低溫，往往往通過斯特特林制冷機(jī)機(jī)、脈沖管管制冷機(jī)、、輻射制冷冷器來實(shí)現(xiàn)現(xiàn)?？臻g遠(yuǎn)紅外外觀測(cè)則需需要2K以以下的溫度度，往往通通過超流氦氦的冷卻技技術(shù)來實(shí)現(xiàn)現(xiàn)。7.紅外外遙感技術(shù)術(shù)煉鋼時(shí)氧起起到某些重重要的作用用。制取氨時(shí)也也用到低溫溫系統(tǒng)。壓力容器加加工時(shí),將將預(yù)成形的的圓柱體放放在冷卻到到液氮溫度度的模具中中,在容器器中充入高高壓氮?dú)?讓其擴(kuò)脹脹15%,然后容器器被從模具具中移開并并恢復(fù)到室室溫。使用用這個(gè)方法法,材料的的屈服強(qiáng)度度能增加4至5倍。。8.加工工過程目前低溫技技術(shù)是回收收鋼結(jié)構(gòu)輪輪胎中橡膠膠的唯一有有效的方法法，這種方方法采用了了低溫粉碎碎技術(shù)。利用用材材料料在在低低溫溫狀狀態(tài)態(tài)下下的的冷冷脆脆性性能能，，對(duì)對(duì)物物料料進(jìn)進(jìn)行行粉粉粹粹。。低溫溫粉粉碎碎技技術(shù)術(shù)材料料溫溫度度降降低低到到一一定定程程度度，，材材料料內(nèi)內(nèi)部部原原子子間間距距顯顯著著減減小小，，結(jié)結(jié)合合緊緊密密的的原原子子無(wú)無(wú)退退讓讓余余地地，，吸吸收收外外力力使使其其變變形形的的能能力力很很差差，，失失去去彈彈性性而而顯顯示示脆脆性性。。9.材材料料回回收收低溫溫粉粉碎碎機(jī)機(jī)生物物低低溫溫切切片片機(jī)機(jī)所有有大大型型的的發(fā)發(fā)射射的的飛飛行行器器均均使使用用液液氧氧作作氧氧化化劑劑。。宇宙宙飛飛船船的的推推進(jìn)進(jìn)也也使使用用液液氧氧和和液液氫氫。。觀察察研研究究大大型型粒粒子子加加速速器器產(chǎn)產(chǎn)生生的的粒粒子子的的氫氫泡泡室室要要用用到到液液氫氫。。10.火火箭箭推推力力系系統(tǒng)統(tǒng)與與高高能能物物理理LHC-CERN27km超超導(dǎo)導(dǎo)磁磁體體過冷冷態(tài)態(tài)超超流流氦氦冷冷卻卻第四四節(jié)節(jié)本本課課程程的的安安排排與與要要求求（一一））緒緒論論2學(xué)學(xué)時(shí)時(shí)（二二））蒸蒸汽汽壓壓縮縮式式制制冷冷原原理理4學(xué)學(xué)時(shí)時(shí)（三三））電電冰冰箱箱及及其其控控制制技技術(shù)術(shù)4學(xué)學(xué)時(shí)時(shí)（四））空氣氣調(diào)節(jié)節(jié)原理理2學(xué)時(shí)時(shí)（五））制冷冷空調(diào)調(diào)新技技術(shù)2學(xué)時(shí)時(shí)（六））考考查查2學(xué)學(xué)時(shí)課程安安排教材：顧四方方等.《制制冷技技術(shù)基基礎(chǔ)》》.杭杭州：：杭州州電子子科技技大學(xué)學(xué).教學(xué)參參考書書：陳光明明，陳陳國(guó)邦邦.《《制制冷與與低溫溫原理理》.北北京：：機(jī)械械工業(yè)業(yè)出版版社，，2000周遠(yuǎn)，，王如如竹.《《制制冷與與低溫溫工程程》.北北京：：中國(guó)國(guó)電力力出版版社，，2003吳業(yè)正正.《《制制冷原原理與與設(shè)備備》.西西安：：西安安交通通大學(xué)學(xué)出版版社，，1997王如竹竹等.《《最新