冷热源工程课件

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1、第一章制冷基本知识冷热源工程一、制冷发展简史我国早在三千年前的周朝就有了用冰的历史。据《艺文志》记载：“大秦国有五宫殿，以水晶位柱拱，称水晶宫，内实以冰，遇夏开放”。这是我国最早的空调房间。希腊人和罗马人早已知道建造地下雪窖，储藏压实的雪。印度人、埃及人把水放在浅的多孔陶器内，夜间放于地下洞穴中，利用水蒸发冷却空气。1.1理想制冷循环—逆卡诺循环1.1.1概述1834年美国人波尔金斯（Perkins）制成第一台用乙醚为工质的制冷机；1844年美国医生高里（Gorrie）用封闭循环的空气制冷机为发烧病人建立了一座空调站。威廉·西门

2、斯（WilliamSiemens）在空气制冷机中确立了回热器原理。1860年法国人卡列（Carre）发明了氨水吸收式制冷系统；到1874年林德（Linde）设计成功氨制冷机，被公认为制冷机的始祖，这些都对制冷技术的发展起了重大作用；1913年美国工程师拉森（Lnvsen）制造出世界上第一台手操纵家用电冰箱；1918年美国开尔文纳特（Kelvinator）公司首次在市场上推出自动电冰箱；1926年美国通用（G.E.）公司经过11年的试验，研制成功了世界上第一台全封闭式制冷系统的自动电冰箱，1927年家用吸收式冰箱问世。目前全国生产

3、制冷设备的厂家有近100家，生产空调设备的厂家有近200家。自1989年来工业产值平均年增长20%左右。目前我国制冷空调行业产值约占全球总量的12%以上，成为继美国、日本之后的第三大制冷空调生产国。我国电冰箱、家用空调器产量已居世界第一位，分别占到世界总产量的30%和16%。溴化锂吸收式制冷机产量居世界第二位。我国在产品质量、技术水平上均有很大提高，与国外先进水平的差距日益缩小，有的产品已达到世界同类产品的先进水平。二十多年来中国制冷空调行业取得了长足的进步，但在全球经济一体化的背景下，面对加入WTO的挑战和竞争，前进的道路上还

4、有很多困难。制冷空调行业要同心协力，加强联合，调整产品结构，注重科研技术开发，创造中国的国际名牌产品，逐步形成规模经济，增强国际竞争力，使中国真正成为制冷空调强国。二、制冷的方法及分类分为物理方法和化学方法。绝大多数的方法是物理方法。目前广泛应用的制冷方法有以下几种：1、相变制冷液体转变为气体、固体转变为液体、固体转变为气体都要吸收潜热，可以利用这个现象来实现制冷。（1）融化制冷图1-1利用冰融化制冷（2）气化制冷图1-2利用液体气化的制冷装置（3）升华制冷利用固体升华的吸热效应来实现制冷的方法。例如干冰（固体CO2）在1标准大

5、气压下升华要吸收573.6kJ/kg的升华潜热，升华时的温度维持在-78.9℃。目前干冰制冷常被用在人工降雨和医疗中。2、气体绝热膨胀制冷一定状态的气体通过节流阀或膨胀机绝热膨胀时，它的温度降低，从而达到制冷的目的。气体绝热节流是通过节流阀来实现的。气体经过阀门时，流速大、时间短，来不及与外界进行热交换，可以近似地看成绝热过程。根据稳定流动能量方程，气体绝热节流后焓值不变。对于实际气体，焓值是温度、压力的函数，节流后的温度将发生变化。这一现象称焦耳-汤姆逊效应。有些气体，如空气、氧、氮、二氧化碳，在常温下节流后温度下降，可以用来

6、制冷。气体绝热节流膨胀常用于气体液化、气体分离。3、温差电制冷图1-3温差电制冷利用物理现象的制冷方法很多，还有绝热放气制冷、涡流管制冷、绝热退磁制冷、氦稀释制冷等。制冷技术的分类：1、普通制冷（普冷）：低于环境温度至-100℃（173K）。冷库制冷技术和空调用制冷技术属于这一类。2、深度制冷（深冷）：-100℃（173K）至-200℃（73K）。空气分离的工艺用制冷技术属于这一类。3、低温制冷（低温）：-200℃（73K）至-268.95℃（4.2K）。4.2K是液氦的沸点。4、极低温制冷（极低温）：低于4.2K。1.1.2有

7、温差传热的逆卡诺循环根据热力学第二定律，热量不会自发地从低温环境传向高温环境。要实现这种逆向传热过程，必须要伴随一个补偿过程使整个孤立系统的熵增等于或大于零。蒸气压缩式制冷就是以消耗机械能作为补偿条件，借助制冷工质的状态变化将热量从温度较低的环境（通常是空调房间、冷库等）不断地传给温度较高的环境(通常是自然界的水或空气）中去。逆卡诺循环由两个可逆等温过程和两个可逆绝热过程组成，循环沿逆时针方向进行，该循环过程的示意图和T-s图如图1-4所示。图1-4逆卡诺循环（a）工作流程；（b）理想循环在制冷循环中，制冷剂从被冷却物体中吸取的

8、热量（即制冷量）与所消耗的机械功之比称为制冷系数，用表示。它是评价制冷循环经济性的指标之一。在逆卡诺循环中：（1-1）此外，逆卡诺循环也可用来获得供热效果，例如冬季将大气环境作为低温热源，将供热房间作为高温热源进行供热。这样工作的装置称为热泵，也就是向泵那样把低