第2章-制冷方法課件

1第2章制冷方法2.1物質(zhì)相變制冷物質(zhì)集態(tài)：氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)相變(phasetransition

)：物質(zhì)集態(tài)的改變潛熱(latentheat

)：相變過程中吸收或放出熱量相變吸熱效應→相變制冷液體相變→液體蒸發(fā)制冷；固體相變→固體融化或升華冷卻液體蒸發(fā)制冷(refrigerationbyliquidevaporation)

液體蒸發(fā)制冷以流體作制冷劑，通過一定的機器設(shè)備構(gòu)成制冷循環(huán)，可以對被冷卻對象實現(xiàn)連續(xù)制冷。它是制冷技術(shù)中使用的主要方法。飽和狀態(tài)(saturatedstate

)飽和壓力與飽和溫度的對應關(guān)系：1第2章制冷方法2.1物質(zhì)相變制冷2飽和壓力與飽和溫度的對應關(guān)系飽和水及飽和水蒸氣的熱力性質(zhì)R22飽和液體及蒸氣的熱力性質(zhì)2飽和壓力與飽和溫度的對應關(guān)系飽和水及飽和水蒸氣的熱力性質(zhì)R3液體蒸發(fā)制冷原理原理示意圖：實現(xiàn)連續(xù)制冷——循環(huán)的過程※液體蒸發(fā)制冷實際循環(huán)方式低壓低溫下蒸發(fā)過程●蒸氣壓縮式增壓過程●蒸氣吸收式高壓高溫下凝結(jié)過程●蒸氣噴射式降壓過程●吸附式3液體蒸發(fā)制冷原理原理示意圖：實現(xiàn)連續(xù)制冷——循環(huán)的過程4蒸氣壓縮式制冷

(vapor-compressionrefrigeration

)蒸氣壓縮式制冷實際裝置

房間空調(diào)器4蒸氣壓縮式制冷

(vapor-compressionr45蒸氣壓縮式制冷的基本系統(tǒng)系統(tǒng)示意圖：

系統(tǒng)工作過程：雙開門冰箱

5蒸氣壓縮式制冷的基本系統(tǒng)系統(tǒng)示意圖：系統(tǒng)工作過程：雙開門6蒸氣壓縮式制冷的工作過程6蒸氣壓縮式制冷的工作過程67蒸氣吸收式制冷

(vaporabsorptionrefrigeration

)實際的制冷機7蒸氣吸收式制冷

(vaporabsorptionref78蒸氣吸收式制冷蒸氣吸收式制冷的基本系統(tǒng)1－發(fā)生器(generator)2－冷凝器(condenser)

3－制冷劑節(jié)流閥(refrigerationthrottlevalve)

4－蒸發(fā)器(evaporator)5－吸收器(absorber)6－溶液節(jié)流閥(solutionthrottlevalve)7－溶液熱交換器(solutionheatexchanger)8－溶液泵(solutionpump)8蒸氣吸收式制冷蒸氣吸收式制冷的基本系統(tǒng)1－發(fā)生器(ge9蒸氣吸收式制冷Absorptionrefrigerationcycle

9蒸氣吸收式制冷Absorptionrefrigerati910蒸氣吸收式制冷系統(tǒng)工作過程：1）稀溶液的加壓和預熱過程2）發(fā)生器中的蒸氣發(fā)生過程3）濃溶液的冷卻與節(jié)流過程4）吸收器中的吸收過程5）冷凝過程6）節(jié)流過程7）蒸發(fā)過程10蒸氣吸收式制冷系統(tǒng)工作過程：1）稀溶液的加壓1011熱電制冷熱電制冷(thermoelectricrefrigeration

)利用熱電效應(即帕爾帖效應)的一種制冷方法

小型手提式電冰箱熱電制冷元件

11熱電制冷熱電制冷(thermoelectricrefr12熱電制冷熱電效應(thermoelectriceffects)：兩種不同材料組成的電回路在有直流電通過時，兩個接點處分別發(fā)生了吸、放熱效應→

帕爾帖熱電效應

12熱電制冷熱電效應(thermoelectriceffe13熱電制冷由于半導體材料（如蹄化鉍）構(gòu)成的熱電偶具有顯著的帕爾帖熱電效應，因此產(chǎn)生了實際的應用價值。半導體制冷基本熱電偶熱電堆13熱電制冷由于半導體材料（如蹄化鉍）構(gòu)成的熱電偶具有顯著的14熱電制冷Arefrigerationeffectcanalsobeachievedwithoutusinganymovingpartsbysimplypassingasmallcurrentthroughaclosedcircuitmadeupoftwodissimilarmaterials.ThiseffectiscalledthePeltiereffect,andarefrigeratorthatworksonthisprincipleiscalledathermoelectricrefrigerator.ThermoelectricRefrigerationSystems14熱電制冷Arefrigerationeffectc15熱電制冷基本計算公式描述半導體制冷的重要性能參數(shù)是：制冷量、放熱量、耗功率和制冷系數(shù)。制冷量：放熱量：15熱電制冷基本計算公式16熱電制冷消耗功率：制冷系數(shù)：16熱電制冷17熱電制冷最大制冷溫差

在不改變熱電對材料及幾何尺寸的前提下，增加冷、熱端之間的溫差時，制冷量降低，因而在確定冷、熱端之間的最大溫差時，取那么：

將上式對電流求導并令其等于零，得到最大溫差下的電流為：其對應的最大溫差為：

Z為熱電材料的優(yōu)值系數(shù):17熱電制冷最大制冷溫差18熱電制冷最大制冷系數(shù)制冷量和輸入功率均隨電流變化，并在某一電流下兩者之比值達到最大值，最大制冷系數(shù)為制冷系數(shù)最大時的電流為：其中18熱電制冷最大制冷系數(shù)19TheEndThankyouforyourattention19TheEndThankyouforyourat20蒸氣噴射式制冷

(Ejectorrefrigeration)蒸氣噴射式制冷的基本系統(tǒng)噴射器:噴嘴，吸入室混合室，擴壓器系統(tǒng)工作過程：20蒸氣噴射式制冷

(Ejectorrefrigerati2021吸附式制冷(Adsorptionrefrigeration)

制冷原理：固體吸附劑吸附作用吸附能力∝吸附劑溫度實現(xiàn)交替吸附和解吸→制冷作用吸附分類：物理吸附與化學吸附

吸附工質(zhì)對（吸附劑－制冷劑）：

沸石－水；硅膠－水；活性碳－甲醇；金屬氫化物－氫21吸附式制冷(Adsorptionrefrigerati2122吸附式制冷(adsorptionrefrigeration)

系統(tǒng)組成與工作過程（以物理吸附為例）

吸附床、冷凝器、蒸發(fā)器和工質(zhì)對（沸石與水蒸氣）22吸附式制冷(adsorptionrefrigerati2223氣體渦流制冷(vortex

refrigeration)氣體渦流制冷:

渦流冷卻效應:是利用人工方法使常溫高壓產(chǎn)生漩渦，使氣流分為冷熱兩部分;利用分離出來的冷氣流即可制冷渦流管:23氣體渦流制冷(vortexrefrigeration)24氣體渦流制冷經(jīng)過壓縮并冷卻到室溫的氣體（通常是用空氣，也可以用其他氣體如二氧化碳、氨等）進入噴嘴內(nèi)膨脹以后以很高的速度切線方向進入渦流室，形成自由渦流，經(jīng)過動能的交換并分離成溫度不相同的兩部分，中心部分的氣流經(jīng)孔板流出，即冷氣流；邊緣部分的氣體從另一端經(jīng)控制閥流出，即熱氣流。所以渦流管可以同時得到冷熱兩種效應。根據(jù)試驗，當高壓氣體的溫度為室溫時，冷氣流的溫度可達（-50~-10）℃，熱氣流的溫度可達（100~130）℃，控制閥用來改變熱端管子中氣體的壓力，因而可調(diào)節(jié)兩部分氣流的流量比，以改變它們的溫度。24氣體渦流制冷經(jīng)過壓縮并冷卻到室溫的氣體（通常是用空氣，也25氣體渦流制冷渦流管工作過程25氣體渦流制冷渦流管工作過程26氣體渦流制冷圖中點4表示氣體在壓縮以前的狀態(tài)，4-5為壓縮機中的等熵壓縮過程，5-1為在冷卻器中的等壓冷卻過程。點1表示高壓氣體進噴嘴以前的狀態(tài)，在理想情況下經(jīng)絕熱膨脹到壓力P2時溫度降到s，膨脹后的狀態(tài)用點2a表示。點2表示渦流管出來的冷氣流狀態(tài)，其溫度是Tc；點3表示渦流管出來的熱氣流的狀態(tài)，其溫度為Th。1-2及分別表示冷熱兩部分氣流的分離過程，這一過程是不可逆的過程；為熱氣流經(jīng)控制閥的節(jié)流過程，節(jié)流前后比焓值不變。26氣體渦流制冷圖中點4表示氣體在壓縮以前的狀態(tài)，4-5為壓27氣體渦流制冷制冷性能計算冷卻效應等熵膨脹溫度效應加熱效應冷氣流分量制冷量冷卻效率27氣體渦流制冷制冷性能計算28氣體渦流制冷特點：渦流管的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，維護方便，啟動快，且能達到比較低的溫度；其主要缺點是效率低。故渦流管只宜用于那些不經(jīng)常使用的小型低溫試驗設(shè)備。應用回熱原理及噴射器來降低渦流管冷氣流的壓力，不僅可以進一步降低渦流管所能獲得的低溫，而且還可以提高渦流管的經(jīng)濟性。為了獲得更低的溫度還可以采用多級渦流管。