制冷基础知识及发展史..

2012.制冷基础知识及发展史第一章：制冷发展史第二章：制冷基础知识第一章：制冷发展史一、制冷发展简史：人类最早的制冷方法是利用自然界存在的冷物质－冰、深井水等。我国早在周朝就有了用冰的历史。到了秦汉，冰的使用就更进了一步，据《艺文志》记载：大秦国有五宫殿，以水晶为柱拱，称水晶宫，内实以冰，遇夏开发。”这实质是我国最早的空调房间。到了唐朝已生产冰镇饮料并已有了冰商。冰酪、奶冰也发源于中国，是冰淇淋的雏形，在元朝时由意大利著名旅行家马可·波罗带到了欧洲。第一章：制冷发展史中国古代储藏冰的容器中国古代储藏冰的建筑第一章：制冷发展史人工制冷至今在世界上才有100多年的历史。旧中国制冷工业基本上是空白，解放前上海只有几家很小的“冰箱厂”且只搞维修业务，全国冷库也仅有几座。解放后，制冷工业得到飞速发展，特别是八十年代通过引进国外先进技术，使我国的制冷、空调产品打入了国际市场。第一章：制冷发展史二、制冷技术的应用：随着制冷工业的发展，制冷技术的应用也日益广泛，现已渗透到人们生活和生产活动的各个领域，从日常的衣、食、住、行，到尖端科学技术都离不开制冷技术。１.空调工程空调工程是制冷技术应用的一个广阔领域。光学仪器仪表、精密计量量具、纺织等生产车间及计算机房等，都要求对环境的温度、湿度、洁净度进行不同程度的控制；体育馆、大会堂、宾馆等公共建筑和小汽车、飞机、大型客车等交通工具也都需有舒适的空调系统。第一章：制冷发展史精密空调汽车空调飞机空调第一章：制冷发展史２.食品工程易腐食品从采购或捕捞、加工、贮藏、运输到销售的全部流通过程中，都必须保持稳定的低温环境，才能延长和提高食品的质量、经济寿命与价值。这就需有各种制冷设施，如冷加工设备、冷冻冷藏库、冷藏运输车或船、冷藏售货柜台等。冷藏运输车冷藏售货柜台第一章：制冷发展史３.机械与电子工业精密机床油压系统利用制冷来控制油温，可稳定油膜刚度，使机床能正常工作。对钢进行低温处理可改善钢的性能，提高钢的硬度和强度，延长工件的使用寿命。多路通讯、雷达、卫星地面站等电子设备也都需要在低温下工作。飞机模拟机油压系统第一章：制冷发展史４.医疗卫生事业血浆、疫苗及某些特殊药品需要低温保存。低温麻醉、低温手术及高烧患者的冷敷降温等也需制冷技术。低温麻醉冷藏贮存疫苗、血浆第一章：制冷发展史５.国防工业和现代科学在高寒地区使用的发动机、汽车、坦克、大炮等常规武器的性能需要作环境模拟试验，火箭、航天器也需要在模拟高空条件下进行试验，这些都需要人工制冷技术。人工降雨也需要制冷。人工降雨航天器模拟高空环境第一章：制冷发展史６.家用冰箱及空调等日常生活方面也是制冷技术的应用。总之，制冷技术的应用是很广泛的，随着国民经济的发展，科学技术的进步，人民生活水平的不断提高，制冷技术的发展与应用将会走向新的领域。家用冰箱家用空调第二章：制冷基础知识一、制冷系统的组成：日常生活中我们都有这样的疑问:怎样才能制冷制热呢?利用制冷剂由液体状态汽化为蒸气状态过程中吸收热量，被冷却介质因失去热量而降低温度，达到制冷的目的。第二章：制冷基础知识一、制冷系统的组成：答：压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器。问题：制冷四大件？第二章：制冷基础知识系统工作原理：第二章：制冷基础知识二、蒸气单级压缩介绍：单级蒸气压缩式制冷循环系统，是由不同直径的管道和在其中制冷剂会发生不同状态变化的部件组成，串接成一个封闭的循环回路，在系统回路中装入制冷剂，制冷剂在这个循环回路中能够不停地循环流动。第二章：制冷基础知识制冷原理：利用制冷剂由液体状态汽化为蒸气状态过程中吸收热量，被冷却介质因失去热量而降低温度，达到制冷的目的。术语：制冷剂在变为蒸气之后，需要对它进行压缩、冷凝、继而进行再次汽化吸热。对制冷剂蒸气只进行一次压缩，称为蒸气单级压缩。第二章：制冷基础知识三、制冷循环过程制冷剂蒸气压缩、冷凝成液体，放出热量第二章：制冷基础知识三、制冷循环过程冷凝后的制冷剂流经节流元件进入蒸发器。从入口端的高压pk降低到低压p0，从高温tk降低到t0，并出现少量液体汽化变为蒸气。第二章：制冷基础知识三、制冷循环过程制冷剂蒸汽回到压缩机中压缩放热，使高压高温制冷剂蒸气冷却、冷凝成高压常温的制冷剂液体压缩制冷剂蒸气，提高压力和温度得到低温低压制冷剂制冷剂液体吸热、蒸发、制冷制冷压缩的系统解释四、制冷系统各部件的主要用途第二章：制冷基础知识五、制冷剂的变化过程五、制冷剂的变化过程–制冷剂在蒸发器中的变化•以液体为主的的制冷剂，流入蒸发器不断汽化，全部汽化变时，又重新流回到压缩机的吸气口，再次被压缩机吸入、压缩、排出，进入下一次循环。五、制冷剂的变化过程–制冷剂在冷凝器中的变化•过热蒸气进入冷凝器后，在压力不变的条件下，先是散发出一部分热量，使制冷剂过热蒸气冷却成饱和蒸气。•饱和蒸气在等温条件下，继续放出热量而冷凝产生了饱和液体。–制冷剂在节流元件中的变化•饱和液体制冷剂经过节流元件，由冷凝压力pk降至蒸发压力p0，温度由tk降至t0。为绝热膨胀过程。•小结–单级蒸汽压缩式制冷理论循环组成：制冷压缩机冷凝器节流器蒸发器–压缩过程（压缩机中进行）•通过压缩使制冷剂由低温低压的蒸汽变为高温高压气体。–冷却冷凝过程（冷凝器中进行）•在冷凝器中冷却冷凝成制冷剂液体。–节流过程（节流阀中进行）•压力、温度降低，焓值不变–蒸发过程（蒸发器中进行）•吸热蒸发，变成低温低压制冷剂气第二章：制冷基础知识六、单级蒸汽压缩式制冷理论循环组成：–制冷压缩机–冷凝器–节流器–蒸发器•单级蒸气压缩式制冷循环，是指制冷剂在一次循环中只经过一次压缩，最低蒸发温度可达-40～-30℃。单级蒸气压缩式制冷广泛用于制冷、冷藏、工业生产过程的冷却，以及空气调节等各种低温要求不太高的制冷工程。第二章：制冷基础知识七、运用：过热分为有效过热和有害过热两种–实际循环中，形成制冷循环中吸气过热现象的原因很多，主要有：•1）蒸发器的蒸发面积的选择大于设计所需的蒸发面积，制冷剂在蒸发器内吸收被冷却介质的热量而过热，属有效过热。•2）制冷剂蒸气在压缩机的吸气管路中吸收外界环境的热量而过热，属有害过热。第二章：制冷基础知识3）在半封闭、全封闭制冷压缩机中，低压制冷剂蒸气进入压缩以前，吸收电动机绕组和运转时所产生的热量而过热，属有害过热，但是必须的。4）制冷系统设置了回热器，制冷剂蒸气在回热器中吸收制冷剂液体的热量而过热，属有害过热，但有过冷过程伴随。第二章：制冷基础知识八、热交换及压力损失对制冷循环的影响1.吸气管道•从蒸发器出口到压缩机吸气入口之间的管道称为吸气管道•吸入管道对循环性能的影响最大。•吸入管道中的压力降始终是有害的，它使得吸气比容增大，压缩机的压力比增大，单位容积制冷量减少，压缩机容积效率降低，比压力增大，制冷系数下降。2.排气管道•在压缩机的排出管道中，热量由高温制冷剂蒸气传给周围空气，它不会引起性能的改变，仅仅是减少了冷凝器中的热负荷。第二章：制冷基础知识八、热交换及压力损失对制冷循环的影响3.液体管道•在冷凝器到膨胀阀这段管路中，热量通常由液体制冷剂传给周围空气，使液体制冷剂过冷，制冷量增大。然而，也可能水冷冷凝器中的冷却水温度很低，冷凝温度低于环境温度，热量由空气传给液体制冷剂，可能导致部分液体气化，这不仅使单位制冷量下降，而且使得膨胀阀不能正常工作。4.两相管道•通常膨胀阀是紧靠蒸发器安装的。倘若将它安装在被冷却空间内，传给管道的热量将产生有效制冷量；若安装在室外，热量的传递使制冷量减少，因而此段管道必须保温。第二章：制冷基础知识八、热交换及压力损失对制冷循环的影响5.蒸发器•如果假定不改变制冷剂出蒸发器时的状态，它仅使蒸发器中的传热温差减小，要求传热面积增大而已。•如果假定不改变蒸发过程中的平均传热温差，其结果与吸气管道阻力引起的结果一样。第二章：制冷基础知识八、热交换及压力损失对制冷循环的影响6.冷凝器–假定出冷凝器的压力不变，为克服冷凝器中制冷剂的流动阻力，必须提高进冷凝器时制冷剂的压力，这必须导致压缩机的排气压力升高，压力比增大，压缩机耗功增加，制冷系数下降。7.压缩机–在理论循环中，假设压缩过程为等熵过程。而实际上，整个过程是一个压缩指数在不断变化的多方过程。另外，由于压缩机气缸中有余隙容积的存在，气体经过吸、排气阀及通道出有热量交换及流动阻力，这些因素都会使压缩机的输气量减少，制冷量下降，消耗的功率增大。第二章：制冷基础知识8.不凝性气体对制冷循环的影响•系统中的不凝性气体往往积存在冷凝器上部，因为它不能通过冷凝器的液封。不凝性气体的存在将使冷凝器内的压力增加，从而导致压缩机排气压力提高，比功增加制冷系数下降，压缩机容积效率降低。应及时加以排除。9.冷凝、蒸发过程传热温差对循环性能的影响•由于冷凝器与蒸发器中传热温差的存在，会使实际的冷凝温度比理论循环的冷凝温度高，蒸发温度则比理论循环的蒸发温度低，从而使循环的制冷系数下降。制冷循环中制冷剂与热源之间的传热温差越大，制冷循环的效率越低。•但传热温差的存在并不影响理论制冷循环的热力计算用于实际制冷循环。