制冷与低温技术原理第1章节绪论

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1、制冷与低温技术原理第1章绪论第1章绪论内容要求：制冷的基本概念制冷和低温技术的研究内容制冷和低温技术的应用制冷和低温技术的发展历史制冷和低温技术的热力学基础1.1制冷的基本概念1.1.1制冷:是指用人工的方法在一定时间和一定空间内将某物体冷却，使其温度降低到环境温度以下，并保持这个温度。（1）制冷不同于自然冷却。（2）制冷的实现必须包括消耗能量的补偿过程。说明（3）制冷就是从物体中吸取热量，并将热量排放到环境介质中去，以产生低于环境温度的过程。1.1.2制冷机：机械制冷中所必须的机器和设备的总和。1.1.3制冷设备：压缩式制冷机：压缩机蒸发器冷凝器节流机构辅助设备

2、发生器蒸发器冷凝器节流机构等吸收器吸收式制冷机：1.1.4制冷剂：制冷机中所使用的工作介质。（1）制冷剂在制冷机中循环流动，同时与外界发生能量交换，即不断地从被冷却介质中吸取热量，向环境放出热量，从而实现制冷的目的。（2）制冷剂必须在工作温度范围内能够汽化和冷凝。1.1.5制冷循环:制冷剂一系列状态变化过程的综合。说明1.1.6制冷技术划分领域图1-1低温温度范围按照所获得的温度：普通制冷120K以上深度制冷120~0.3K超低温制冷0.3K以下学术用语的统一120K-80K液化天然气温度（LNG温度）空气分离温度（氮，氧，氩）100K60K-63K氮温度（氮液化

3、温度）22K-14K氢温度（氢液化温度）5.2K-1K氦-4温度，氦-3温度（液4He,液3He温度)2K氦-4负压抽气,得超流氦相He-II1K以下超低温（ULT）1.2制冷和低温技术的研究内容研究内容概括为四个方面：研究获得低于环境温度的方法，机理以及与此相应的循环，并对循环进行热力学分析和计算。研究制冷剂的性质，从而为制冷机提供合适的工作介质。研究所需的各种机械和设备，包括它们的工作原理，性能分析，结构设计，热绝缘问题，装置的自动化问题等。研究气体的液化和分离技术。1.3制冷和低温技术的应用商业及人民生活工业生产及农牧业建筑工程科学研究医疗卫生空间技术低温物

4、理研究商业及人民生活商业制冷：各类食品的冷加工，冷藏储存，冷藏运输食品冷加工车间冷库物流冷藏车冷藏库冷柜冷柜空气调节:为人们创造适宜的生活和工作环境柜式家用空调中央空调组合中央空调户式中央空调家庭中央空调风柜空调工业生产及农牧业工业空调六轴五联动车铣加工精密零件发动机低温测试计算机房温度20-30℃球铁马氏体农牧业春化闷麦法交通运输业压缩天然气单燃料城市客车建筑工程冻土挖掘英吉利海峡隧道英吉利海峡隧道科学研究NASA模拟月球环境进行登陆勘测演练云雾室医疗卫生空间技术液氮罐火箭推进器低温物理研究低温声学，低温光学，低温电子学等。超导现象。1.4制冷和低温技术的发展历

5、史现代制冷技术是18世纪后期发展起来的1755年，爱丁堡化学教授WilliamCullen利用乙醚蒸发使水结冰；他的学生Black提出潜热概念，发明了冰量热器，标志着现代制冷技术的开始。1834年，美国发明家Perkins造出了第一台乙醚为工质的蒸汽压缩式制冷机。1875年，氨为制冷剂的蒸汽压缩式制冷机产生。1844年，美国医生Gorrie发明了空气循环式制冷机，为患者建立了一座空调站。1859年，Curre发明了氨水吸收式制冷系统，并申请了原理专利。普冷方面1910年，Maurice发明了蒸汽喷射式制冷系统。1910年，第一台家用冰箱问世。1930年，氟利昂制冷

6、工质出现。20世纪后，制冷技术有了更大的发展，热泵列入制冷技术范畴。低温方面1877年，LouisCailletet液化了氧气。1895年，Linde液化了空气。1898年，Dewar液化了氢气。1908年，K.Onnes液化了氦气。1934年，Kapitsa发明了氦液化器。1947年，柯林斯采用双膨胀机于氦的预冷。1926年，P.Debye和W.F.Giauque分别提出了用顺磁盐绝热退磁的方法获取低温，1933年可获得0.25K。1950年，Pomeranchuk提出利用压缩液态3He的绝热固化方法获取低温，1965年获得0.018K，1978年获得0.001

7、K。1951年，H.London发明了3He-4He混合液稀释制冷法，可获得低温4×10-3K。1956年，N.Kurti和F.Simon提出了核子绝热去磁的方法获得更低温，在1956年用该方法可获得2×10-5K，1963年可获得1.2µK。超低温方面微电子和计算机技术的应用：基础研究：计算机仿真技术用于循环研究;制冷产品的设计制造：应用计算机广泛用于产品的辅助；综合技术：高级自动控制系统。新材料在制冷产品中的应用：陶瓷及陶瓷复合物，聚合材料的使用。机器，设备的发展：压缩机的发展；低温机器和设备的开发；气体分离设备，热交换器以及低温恒温器的进展。新制冷剂的研究：

8、氟利昂工质