西交大制冷与低温原理教案

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1、《制冷及低温原理》课程讲课教案1绪论1.1制冷的定义要点：（1）人工方法（2）被冷却对象温度（3）过程实现制冷需要有补偿过程即有能量输入。用热力学第二定律说明内在本质原因。制冷温度范围划分：掌握术语：制冷剂、制冷量制冷循环制冷机、制冷设备制冷装置1.2研究内容、应用和发展内容：（1）方法——机理——循环：热物理过程（2）制冷剂：热物理性质、物理化学性质（3）制冷机械与设备：原理——性能——设计要点：研究目的意义课外学习应用：生活、生产、科研发展历史2制冷方法2.1物质相变制冷要点：基本概念：（1）物质集态：（2）相变（3）潜热相变制冷：吸热效应——制冷2.1.1固体相变冷却（1）冰冷却：融点

2、：0、潜热335kJ/kg46（1）冰盐冷却：冰盐种类制冷温度冰盐浓度（2）干冰冷却：固态CO2：三相点：-56.6，0.52MPa三相点上吸热融化，下吸热升华，常压升华温度-78.5。2.1.2液体蒸发制冷汽化吸热制冷要点：循环的基本原理：①气液平衡饱和状态②四个过程③增压、降压实现循环方式多样（1）蒸气压缩式制冷：要点①系统基本组成：四个部件+冷剂②工作过程③压缩机作用：增压，循环动力④膨胀阀作用：降压，控制流量⑤耗能：机械能，电能（2）蒸气吸收式要点：①系统组成②工作过程③热压缩概念④耗能：热能（3）蒸气喷射式制冷：要点：①系统组成：喷射器，工质泵②工作过程：循环T——S图③循环的热力

3、分析：④制冷剂：H2O、R等⑤能耗：热能描述循环性能的指标：制冷量，锅炉热负荷46冷凝器热负荷，泵功喷射系数，循环热平衡详解T-S图（1）吸附制冷要点：1）制冷原理：a、固体吸附剂吸附冷剂蒸汽作用，b、吸附能力，c、周期冷却与加热吸附剂形成吸附和解吸（脱附）2）吸附机理3）工质对①物理吸附制冷：1）沸石（铝硅酸盐矿物）+水2）系汽组成：吸附床+Con+Eva3）间歇式制冷4）连续制冷：多吸附器连续作用循环制冷速率吸附床传热传质特性（改善措施）②固——气热化学制冷（反应法）1）固气化学吸附：氯化物与氨的反应热现象固气2）单效液体蒸发吸附循环：见参考教材P203）工质对：氯化钡（Bacl2）+氨

4、（NH3）系气组成与工作过程：固——气相平衡图：（见参考教材P20）2.2电磁声制冷2.2.1热电制冷：要点：西贝克效应46温差电制冷（半导体），热电效应（帕尔帖效应）：注意：热电效应强度材料的热电势热电制冷元件（热电偶）：P型+N型半导体，连接铜线式铜片热电堆：并联式串联多个热电偶2.2.2磁制冷要点：磁热效应的物理意义补充知识：磁感应强度：表示磁场强弱和方向的物理量：F——受力，l——导线长度，I——电流强度磁场强度：H磁导率：B=H磁矩：磁熵：课外自习：1.低温磁制冷2.高温磁制冷2.2.3声制冷要点：热声效应：热能与声能之间相互转换现象声波传播时会产生压力波动，位移波动，温度波动，当

5、其与固体边界相遇，相互作用而有能量之转换。课外自习：2.3气体涡流制冷2.3.1原理：1.2方法，使压缩气体产生涡流运动并分离成冷、热两部分，冷气流去制冷。工作介质：空气、CO2、NH3涡旋（流）管：构成2.3.2工作过程：高压室温气体·····冷热气流分离详解工作过程的T——S图：462.3.3制冷计算涡流管的冷却效应：等熵膨胀强度效应：冷却效率：涡流管加热效应：制冷量：制热量：质量平衡、能量平衡可应用于过程，则：3单级蒸气压缩式制冷3.1可逆制冷循环3.1.1制冷的热力学原理要点：①逆向循环制冷循环①热源、热汇概念②制冷循环的热力学本质：能量补偿实现热量转移：低温热源至高温热汇③逆向循环

6、见图3-1描述循环性能的参数（指标）：热泵、制冷机、热泵型制冷机COP=46重点理解关系式：COPH=COPR+1（有条件才成立）制冷系数，供热系数（热泵系数）循环效率（热力完善度）：3.1.2逆卡诺制冷循环：循环构成及工作过程：循环中的能量转换关系：热力学第一定律应用循环的性能系数：分析其特性：①，②，③，注意应用：的讨论要点：COP，的特点、区别与联系3.1.3劳论茨循环要点：条件是热源热汇是变温的制冷剂吸、放过程也是变温的循环构成：条件：任何过程无传热温差46等熵压缩与膨胀过程。可逆劳化茨循环的性能系数：放热量：吸热量：Tm、Tom平均变量温差输入功：w=q-q03.2单级蒸汽压缩式制

7、冷理论循环要点：3.2.1循环系统组成与工作过程1、系统：四部件+Pipe+R2、工作过程：单级蒸汽压缩：一次性压缩3.2.2制冷剂的状态图热力状态参数：p、T、v、s、h（1）压——焓图：图的结构特性：一点、两线、三区、五态等值线族：等t、p、v、s、h、临界点：在临界温度以上，物态只能以汽相存在（2）温——熵图：3.2.3理论循环：（饱和循环）1、理论循环的假定：（见参考教材P69）五条2、理论循环在状态