制冷原理和設(shè)備課件

制冷原理與設(shè)備第一章緒論1. 制冷的定義作為一門科學(xué)，制冷是指采用人工的方法在一定時(shí)間和一定空間內(nèi)將某物體或流體冷卻，使其溫度降到環(huán)境溫度以下，并保持這個(gè)低溫。因此，制冷不同于自然冷卻。2. 明確以下概念(1)制冷劑：在制冷機(jī)中使用的工質(zhì)稱為制冷劑。(2)制冷機(jī)：機(jī)械制冷中所需機(jī)器和設(shè)備的總合稱為制冷機(jī)。(3)制冷裝置：將生產(chǎn)冷量的制冷機(jī)械和消耗冷量的設(shè)備結(jié)合在一起的裝置。4.制冷技術(shù)的研究?jī)?nèi)容及理論基礎(chǔ)制冷技術(shù)主要研究以下三個(gè)方面：(1)研究獲得低溫的方法和有關(guān)的機(jī)理以及與此相應(yīng)的制冷循環(huán)，并對(duì)制冷循環(huán)進(jìn)行熱力學(xué)的分析和計(jì)算。（比如壓縮式制冷）(2)研究制冷劑的性質(zhì)，從而為制冷機(jī)提供性能滿意的工作介質(zhì)。(3)研究實(shí)現(xiàn)制冷循環(huán)所必需的各種機(jī)械和技術(shù)設(shè)備，包括他們的工作原理、性能分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以及制冷裝置的流程組織、系統(tǒng)配套設(shè)計(jì)。此外，還有熱絕緣問題、制冷裝置的自動(dòng)化問題等等。制冷技術(shù)的理論基礎(chǔ)主要為熱工的三大基礎(chǔ)課程，即《工程熱力學(xué)》、《工程流體力學(xué)》、《傳熱學(xué)》。尤其是《工程熱力學(xué)》，學(xué)習(xí)和從事質(zhì)量工作的人員應(yīng)主要在這三門課程方面打好堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。5.制冷技術(shù)的發(fā)展歷史制冷技術(shù)的發(fā)展概括起來可分為兩個(gè)階段：（1）天然冷源的應(yīng)用階段是從古代~18世紀(jì)中期。采用的天然冷源主要是指冬季儲(chǔ)存的天然冰和夏季使用的深井水。（2）機(jī)械制冷階段18世紀(jì)中期~今。1755年是人工制冷史的起點(diǎn)。現(xiàn)代制冷技術(shù)作為一門科學(xué)是由19世紀(jì)中后期發(fā)展起來的，到20世紀(jì)具有更大的發(fā)展。6.制冷技術(shù)的產(chǎn)生背景及應(yīng)用制冷是為適應(yīng)人們對(duì)低溫條件的需要而產(chǎn)生和發(fā)展起來的，是人們社會(huì)實(shí)踐的結(jié)晶，并隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展以及人們生活水平的提高，制冷在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑、航天等國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門的作用和地位日益重要。制冷的應(yīng)用幾乎滲透到各個(gè)生產(chǎn)技術(shù)、科學(xué)領(lǐng)域以及人們生活的各個(gè)方面中，概括起來主要有以下幾個(gè)領(lǐng)域：(1)商業(yè)及人民生活

比如人工冰廠、空調(diào)、冰箱、冷柜以及食品的冷凍冷藏、保鮮、冷藏運(yùn)輸?shù)取?/p>

(2)工業(yè)生產(chǎn)及農(nóng)牧業(yè)

比如制藥、啤酒、精密儀器車間等；

農(nóng)作物的種子進(jìn)行低溫處理，人工氣候育秧室、蔬菜水果的保鮮等。

(3)建筑工程

比如挖掘隧道、建筑河堤時(shí)采用的“凍土法”。

(4)科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究

如各種環(huán)境模擬裝置中創(chuàng)造的人工環(huán)境。

(5)醫(yī)療衛(wèi)生

如藥品、疫苗及人體器官的冷藏保存，手術(shù)中采用低溫麻醉等。

(6)尖端科學(xué)領(lǐng)域等

如微電子技術(shù)、能源、新型材料、宇宙開發(fā)等。制冷與低溫技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域舉例

制冷在空調(diào)中的作用

(1)干式冷卻(2)減濕冷卻(3)減濕與干式冷卻混合方式1.空氣調(diào)節(jié)圖1-26制冷與空調(diào)的關(guān)系

制冷和空調(diào)的關(guān)系相互聯(lián)系又獨(dú)立用人工方法構(gòu)成各種人們所希望達(dá)到的環(huán)境條件，包括地面的各種氣候變化和高空宇宙及其它特殊的要求。2.人工環(huán)境與制冷有關(guān)的人工環(huán)境試驗(yàn)有以下幾種(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)食品處理方式不同，食品低溫處理工藝可分三類：(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.食品冷凍與冷凍干燥第二章制冷方法制冷的方法很多，常見的主要是以下四種：液體汽化制冷、氣體膨脹制冷、渦流管制冷及熱電制冷。其中應(yīng)用最廣泛的就是液體汽化制冷（原理），它常見的應(yīng)用形式又有以下四種：蒸汽壓縮式制冷、吸收式制冷、蒸汽噴射式制冷和吸附式制冷。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方式，也是本課程所講述的主要內(nèi)容，我們會(huì)在以后的章節(jié)中著重講述，本節(jié)只簡(jiǎn)單介紹其它的制冷方式。液體氣化制冷原理2.1單級(jí)蒸氣壓縮制冷的理論循環(huán)1.理論循環(huán)定義：在沒有任何實(shí)際損失下的制冷循環(huán)。2.條件：①無溫差傳熱；

②壓縮過程是可逆絕熱壓縮過程即等熵過程；

③管路中無任何耗損。第二章蒸氣壓縮式制冷裝置T-S圖LgP-h圖3.理想制冷循環(huán)：逆卡諾循環(huán)（原理圖）4.實(shí)際采用的制冷理論循環(huán)組成（原理圖）：兩個(gè)定壓過程；一個(gè)絕熱壓縮過程；一個(gè)絕熱節(jié)流過程。5.特點(diǎn)(與卡諾循環(huán)比較）：①用節(jié)流閥代替膨脹機(jī)：②損失膨脹功、產(chǎn)生“閃發(fā)氣體”；但簡(jiǎn)化裝置、便于調(diào)節(jié)，產(chǎn)生節(jié)流損失。③用干壓縮代替濕壓縮；實(shí)現(xiàn)“干沖程”；但耗功量、制冷量均增加，制冷系數(shù)下降。④產(chǎn)生過熱損失蒸氣壓縮式制冷的理想循環(huán)蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)2.2改善蒸氣壓縮制冷循環(huán)的措施節(jié)流損失過熱損失再冷度過熱度Pk/P0>8膨脹閥前液態(tài)制冷劑的再冷卻；蒸氣回?zé)嵫h(huán)；中間冷卻的多級(jí)壓縮有再冷卻器的蒸氣壓縮式制冷回?zé)崾秸魵鈮嚎s式制冷多級(jí)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)2.3單級(jí)蒸氣壓縮式制冷理論循環(huán)的性能指標(biāo)與熱力計(jì)算LgP-h圖

單位質(zhì)量制冷量q0

kJ/kg

q0=h1-h4

單位容積制冷量qvkJ/m3

qv=q0/v1=(h1-h4)/v1制冷劑質(zhì)量流量MR=Q0/q0kg/s制冷劑體積流量VR=MRv1=Q0/qvm3/s

單位質(zhì)量冷凝熱qkkJ/kg

qk=h2-h3冷凝器負(fù)荷Qk=MRqk=MR(h2-h3)kW

單位質(zhì)量耗功率wckJ/kg

wc=h2-h1壓縮機(jī)的理論耗功率Pth=MRwc=MR(h2-h1)kW

理論制冷系數(shù)εth

εth=Q0/Pth=q0/wc=(h1-h4)/(h2-h1)

理想循環(huán)制冷系數(shù)ε0

ε0=T0/(TK-T0)

熱力完善度η

η=

εth/ε0=[(h1-h4)/(h2-h1)]/[T0/(TK-T0)]LgP-h圖ε:相同TK、T0的制冷循環(huán)η:不相同TK、T0的制冷循環(huán)評(píng)價(jià)制冷循環(huán)的經(jīng)濟(jì)型指標(biāo)立式殼管式水冷冷凝器臥式殼管式冷凝器套管式冷凝器蒸發(fā)式冷凝器蒸發(fā)式冷凝器淋激式冷凝器第四章冷凝器和蒸發(fā)器1.2冷凝器的傳熱系數(shù)1.2.1傳熱過程制冷劑側(cè)的放熱金屬壁和垢層的導(dǎo)熱冷卻劑側(cè)的放熱1.2.2傳熱系數(shù)水冷冷凝器(以傳熱管外表面計(jì)算)(式中各參數(shù)見書注解):風(fēng)冷冷凝器(以傳熱管外表面計(jì)算，制冷劑管內(nèi)流動(dòng)):制冷劑側(cè)放熱熱阻油膜熱阻管壁導(dǎo)熱熱阻冷卻劑側(cè)污垢熱阻冷卻劑側(cè)放熱熱阻金屬壁內(nèi)側(cè)油膜的導(dǎo)熱2.蒸發(fā)器2.1蒸發(fā)器的種類(蒸發(fā)器的型式)用泵將工質(zhì)噴淋在傳熱面上。沸騰放熱系數(shù)高，工質(zhì)充灌量小，能消除靜液高度對(duì)蒸發(fā)溫度的影響；設(shè)備費(fèi)用高蒸發(fā)器滿液式非滿液式循環(huán)式噴淋式盤管中全為制冷劑。沸騰放熱系數(shù)高；工質(zhì)充灌量大，對(duì)于F系統(tǒng)，com回油困難。盤管內(nèi)為氣、液共存狀態(tài)。工質(zhì)充灌量少，易于com回油；傳熱效果較滿液式差。泵強(qiáng)制工質(zhì)循環(huán)。沸騰放熱系數(shù)高，com回油較易；系統(tǒng)投資高，運(yùn)行費(fèi)高。2.2常用蒸發(fā)器的種類蒸發(fā)器冷卻液體的蒸發(fā)器冷卻空氣的蒸發(fā)器立管式蒸發(fā)器滿液式殼管蒸發(fā)器干式殼管蒸發(fā)器冷卻盤管冷卻機(jī)氟利昂直接蒸發(fā)式空氣冷卻器滿液式非滿液式非滿液式滿液式非滿液式冷卻盤管有：頂排管、墻排管、單層管、多層管等多種形式。1、有時(shí)候讀書是一種巧妙地避開思考的方法。7月-237月-23Tuesday,July18,20232、閱讀一切好書如同和過去最杰出的人談話。01:17:4901:17:4901:177/18/20231:17:49AM3、越是沒有本領(lǐng)的就越加自命不凡。7月-2301:17:4901:17Jul-2318-Jul-234、越是無能的人，越喜歡挑剔別人的錯(cuò)兒。01:17:4901:17:4901:17Tuesday,July18,20235、知人者智，自知者明。勝人者有力，自勝者強(qiáng)。7月-237月-2301:17:4901:17:49July18,20236、意志堅(jiān)強(qiáng)的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。18七月20231:17:49上午01:17:497月-237、最具挑戰(zhàn)性的挑戰(zhàn)莫過于提升自我。。七月231:17上午7月-2301:17July18,20238、業(yè)余生活要有意義，不要越軌。2023/7/181:17:4901:17:4918July20239、一個(gè)人即使已登上頂峰，也仍要自強(qiáng)不息。1:17:49上午1:17上午01:17:497月-2310、你要做多大的事情，就該承受多大的壓力。7/18/20231:17:49AM01:17:4918-7月-2311、自己要先看得起自己，別人才會(huì)看得起你。7/18/20231:17AM7/18/20231:1