制冷原理 第一章 绪论1

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1、制冷原理与设备河北科技大学热能工程系教师介绍动力工程系，教授河北省制冷学会理事制冷与空调系统工程节能原理和技术热泵技术主研方向王振辉引言制冷原理与设备——是重要的专业课制冷和低温技术：—是为了适应人们对低温条件的需要而产生和发展的科学1.绪论1.2研究的内容和应用范围、发展历史1.1制冷的定义1.1制冷的定义制冷—利用人工的方法，把某物体或某空间的温度降低到低于周围环境的温度，并使之维持在这一低温的过程。实质：将热量从被冷却对象中转移到环境中★制冷≠冷却1.1制冷的定义（1）人工方法（2）被冷却对象温度（3）过程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

2、定义的三要素低温温区的划分通过一定的方式将物体冷却到环境温度以下。“冷”相对于环境温度而言，一般是指环境温度至绝对零度。通过123Ｋ来分界温区制冷温区123K以上低温温区123K以下制冷技术低温技术制冷的温度范围是从环境温度开始，一直可达接近绝对零度即0Ｋ低温温度范围制冷技术分类按照制冷温度大小，分为三类：普通制冷：t＞－120℃深度制冷：－120℃＞t＞－253℃超低温制冷：t＜－253℃空调用制冷技术属于普通制冷。1.2制冷和低温技术的研究内容和范围、发展历史1.2.1研究内容和范围制冷技术的研究对制造和获取低于环境温度的方法、机理、循环组织的热力学分析。制冷工质性质制冷

3、机中把热量从被冷却介质传给环境介质的内部循环流动的工作介质。气体液化和分离技术制冷装置的开发及应用制冷技术研究与开发的三部曲（1）方法—机理—循环：热物理过程应用（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—推广应用制冷与低温技术的应用范围10.火箭推力系统与高能物理1.空气调节2.人工环境3.食品冷冻与冷冻干燥4.低温生物医学技术5.低温电子技术6.机械设计7.红外遥感技术8.加工过程9.材料回收制冷在空调中的作用(1)干式冷却(2)减湿冷却(3)减湿与干式冷却混合方式1.空气调节图1-26制冷与空调的关系制冷和空调的关系相互联系又独立用人工方

4、法构成各种人们所希望达到的环境条件，包括地面的各种气候变化和高空宇宙及其它特殊的要求。2.人工环境与制冷有关的人工环境试验有以下几种(1)低温环境试验(2)湿热试验(3)盐雾试验(4)多种气候试验(5)空间模拟试验根据对食品处理方式不同，食品低温处理工艺可分三类：(1)食品的冷藏与冷却(2)食品的冻结与冻藏(3)冷冻干燥3.食品冷冻与冷冻干燥典型应用例子(1)细胞组织程序冷却的低温保存(2)超快速的玻璃化低温保存方法(3)利用低温器械使病灶细胞和组织低温损伤而坏死的低温外科。4.低温生物医学技术微波激射器必须冷到液氮或液氦温度,以使放大器元素原子的热振荡不至于严重干扰微波的吸收

5、与发射。超导量子干涉器即SQUIDs,被用在相当灵敏的数字式磁力计和伏安表上。在MHD系统、线性加速器和托克马克装置中，超导磁体被用来产生强磁场。5.低温电子技术运用与超导电性有关的Meissner效应,用磁场代替油或空气作润滑剂,可以制成无磨擦轴承。在船用推进系统中,无电力损失的超导电机已获得应用。偏差极小的超导陀螺也已经被研制出来。时速500km/h的低温超导磁悬浮列车已经在日本投入试验运行。6.机械设计采用红外光学镜头可以拍摄热源外形，并可以对热源进行跟踪。一些红外材料往往工作在120K以下的低温下，使得热源遥感信号更为清晰，为了拍摄高灵敏度的信号往往需要更低的温度。一般

6、红外卫星需要70-120K的低温，往往通过斯特林制冷机、脉冲管制冷机、辐射制冷器来实现。空间远红外观测则需要2K以下的温度，往往通过超流氦的冷却技术来实现。7.红外遥感技术炼钢时氧起到某些重要的作用。制取氨时也用到低温系统。压力容器加工时,将预成形的圆柱体放在冷却到液氮温度的模具中,在容器中充入高压氮气,让其扩胀15%,然后容器被从模具中移开并恢复到室温。使用这个方法,材料的屈服强度能增加4至5倍。8.加工过程目前低温技术是回收钢结构轮胎中橡胶的唯一有效的方法，这种方法采用了低温粉碎技术。利用材料在低温状态下的冷脆性能，对物料进行粉粹。低温粉碎技术材料温度降低到一定程度，材料内

7、部原子间距显著减小，结合紧密的原子无退让余地，吸收外力使其变形的能力很差，失去弹性而显示脆性。9.材料回收所有大型的发射的飞行器均使用液氧作氧化剂。宇宙飞船的推进也使用液氧和液氢。观察研究大型粒子加速器产生的粒子的氢泡室要用到液氢。10.火箭推力系统与高能物理LHC-CERN27km超导磁体过冷态超流氦冷却制冷与低温技术的发展历史人工制冷的方法是随着工业革命而开始的。空气制冷机的发明比蒸气压缩式制冷机稍晚。空调技术的应用起始于1919年。发展历史1834年，美国人波尔金斯试制成功了第一台以乙