双级氨水吸收制冷系统的模拟优化与改造研究

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1、大连理工大学硕士学位论文1．1．2制冷方法制冷方法很多，常见的有物质相变制冷、气体膨胀制冷、绝热放气制冷、电磁制冷【5】，如图1．1：1．1．3制冷技术发展历史图1．1制冷方法Fig．1．1Methodsofrefrigeration现代的制冷技术，是18世纪后期发展起来的。在此之前，人们很早已懂得冷的利用。我国古代就有人用天然冰冷藏食品和防暑降温。马可·波罗在他的著作《马可·波罗游记》中，对中国制冷和造冰窖的方法有详细的记述【5】。1755年爱丁堡的化学教师库仑利用乙醚蒸发使水结冰。他的学生布拉克从本质上解释了融化和汽化现象，提出了潜热的概念，

2、并发明了冰量热器，标志着现代制冷技术的开始。在普冷方面，1834年发明家波尔金斯造出了第一台以乙醚为工质的蒸气压缩式制冷机，并正式申请了英国第6662号专利。这是后来所有蒸气压缩式制冷机的雏型，但使用的工质是乙醚，容易燃烧。到1875年卡利和林德用氨作制冷剂，从此蒸气压缩式制冷机开始占有统治地位。在此期间，空气绝热膨胀会显著降低空气温度的现象开始用于制冷。1844年，医生高里用封闭循环的空气制冷机为患者建立了一座空调站，空气制冷机使他一举成名。威廉·西门斯在空气制冷机中引入了回热器，提高了制冷机的性能。1859年，卡列发明了氨水吸收式制冷系统，申

3、请了原理专利。1910年左右，马利斯·莱兰克发明了蒸气喷射式制冷系统。到20世纪，制冷技术有了更大发展。全封闭制冷压缩机的研制成功(美国通用电器双级氨水吸收制冷系统的模拟优化与改造研究公司1，米里杰发现氟里昂制冷剂并用于蒸气压缩式制冷循环以及混合制冷剂的应用，伯宁顿发明回热式除湿器循环以及热泵的出现，均推动了制冷技术的发展。在低温方面，1877年卡里捷液化了氧气；1895年林德液化了空气，建立了空气分离设备；1898年杜瓦用液态空气预冷氢气，然后用绝热节流使氢气成为液体，温度降至20．4K；1908年卡末林·昂纳斯用液态空气和液态氢预冷氦气，再用

4、绝热节流将氦液化，获得4．2K的低温。杜瓦子1892年发明的杜瓦瓶，用于贮存低温液体，为低温领域的研究提供了重要条件。1934年，卡皮查发明了先用膨胀机将氦气降温，再用绝热节流使其液化的氦液化器，1947年柯林斯采用双膨胀机于氦的预冷。大部分的氦液化器现已采用膨胀机，在制冷技术的开发和实际使用中获得广泛的应用。新的降低温度方法的发明，扩大了低温的范围，并进入了超低温领域。德拜和焦克分别在1926年和1927年提出了用顺磁盐绝热退磁的方法获取低温，应用此方法获得的低温现己达N(1×10一～5x10刁)K；由库提和西蒙等提出的核子绝热去磁的方法可将温

5、度降至更低，库提用此法于1956年获得了20x10一K。1951年伦敦提出并于1965年研制出的3He．4He混合液稀释制冷法，可达到4x10‘K；1950年泡墨朗切克提出的方法，利用压缩液态3He的绝热固化，达到1×10qK。更近期的制冷技术发展主要缘于世界范围内对食品、舒适和健康方面，以及在空间技术、国防建设和科学实验方面的需要，从而使这门技术在20世纪的后半期得到飞速发展。受微电子、计算机、新型原材料和其它相关工业领域的技术进步的渗透和促进，制冷技术取得了一些突破性的进展，同时也面临一场新的挑战。突破性的进展在于：(1)微电子和计算机技术的

6、应用“机电一体化”浪潮给制冷技术以巨大推动。基础研究方面：计算机仿真制冷循环始于1960年。如今，普冷和低温领域中的各种循环，如：焦一汤节流制冷循环(J—T循环)、斯特林制冷循环、维勒米尔循环(VM循环)、吉福特一麦克马洪循环(G—M循环)、索尔文循环(SV循环)、逆向布雷顿循环、脉管式循环、吸收式制冷循环、热电制冷循环；利用声制冷、光制冷、化学方法制冷的各种循环；以及各种新型的混合型循环，如：热声斯特林发动机驱动小型脉管制冷机的循环均广泛应用计算机仿真技术于循环研究。研究制冷系统的热物理过程、系统及部件的稳态和瞬态特性以及单一工质和混合工质的性

7、质等等，也离不开微电子和计算机技术的应用。在制冷产品的设计制造上：计算机现已广泛用于产品的辅助设计和制造(CAD，CAM)。例如：结构零件设计的有限元法和有限差分法以及用计算机控制精密机械加工。计算机和微处理器对制冷技术的最大影响在于高级自动控制系统的开发。这是一项综合大连理工大学硕士学位论文技术，涉及到先进的控制方法、可靠的集成块芯片及专门的控制模块、精良的传感器。当前制冷系统采用电脑控制已极为普遍，控制模式正在发生变化，由简单的机械式控制发展到综合控制，为提高产品性能作出贡献。(2)新材料在制冷产品上的应用陶瓷及陶瓷复合物(如熔融石英、稳定氧

8、化锆、硼化钛、氧化硅等)具有一系列优良性质：比钢轻、强度和韧性好、耐磨、导热系数小、表面光洁度高。将陶瓷用烧结法渗入溶胶体制成零件或用作