人工制冷的基本方法课件

制冷原理与设备s课程属性＞核心专业课。在传热学、工程热力学等专业基础课程和其它专业课程（制冷压缩机、换热器原理与设计、小型制冷装置、制冷装置及应用）之间起着承上启下的作用。主要内容/---------X/---------\/---------X/、制冷相关的几个基本概念制冷方法制冷技术的发展历史制冷技术的应用领域\________)X________)\________)\________)个基本概念制冷用人工的方法在一定时间和一定空间内将某物体或空间冷却，使其温度降至环境温度以下并保持这个温度。普通制冷制冷温度大于120K的制冷技术低温制冷制冷温度大于4.2K低于120K的制冷技术超低温制冷制冷温度低于4.2K的制冷技术冷却热量从高温对象传向低温对象的过程。★冷却壬制冷制冷：必须消耗能量，电能、机械能、热能、太阳能等。冷却：自发过程几个基本概念制冷机实现制冷的机器和设备生制冷机中压缩机、泵、风机以及换热制冷设备器和各种辅助设备制冷剂制冷机中所使用的工作介质。制冷循环制冷剂在制冷机中循环流动，同时与夕卜界发生能量交换的过程。当資森号：答羅次歌：状亚龙制冷空调虚拟仿真考核系统几个基本概念公布/卄甘从环境介质或物体中吸收热量，并热泵供热］将其转移给高于环境温度的加热对象的过程。制冷与供热热泵对于从环境介质中吸收热量而向高温处排出热量的制冷系统，可交替或同时实现制冷与供热两种功能的机器。理想循环■逆卡诺循环(a)工作流程♦:♦蒸发器・无传热温差,•:•冷凝器一►无传热温差,♦:♦压缩机・无摩擦运动,无损失无损失绝执•:•制冷剂在管道当中流动时没有损失,界没有换热。和夕卜蒸名压瑞式制冷的理想循环东方仿真COPYRIGHTA制冷系数=收益/代价s=q-%Wnetq。二T0(S1-s4)Tk(S2一电)一T0(S1-S4)Tk一A逆卡诺循环是制冷系数最大的循环，逆卡诺循环的制冷系数只与热源温度有关，与制冷剂种类无关，区别于蒸气压缩式理论循环与实际循环要求冷凝器内制冷剂与高温热源冷A却水或空气无无温差，蒸发器内制冷剂与低温热源冷冻水或空气无温差。制冷剂流动过程当中没有损失。2、要求压缩过程是绝热,无摩摩擦的且进入压缩机的是湿蒸汽状态，会发生液击3、循环是可逆的，是一个理想的过程,X这些假设都是不可能实现的。.这是不可能的，不可能的!(2)有传热温差逆卡诺循环m1.1-7有传炼温差的制冷欄环假设高位热源温度40°C，低位热源温度5°C.温差为5°C无温差：,7；273+5-睥E=—2—=----=7.94K-K40-5有温差：7273,工L-L45-01、逆卡诺循环蒸发温度对制冷系数的影响大于冷凝温度&=—W—V冬=一-一蒸发温度对制冷系数的I如.(Tk-ToydT0(Tk-Tj影响吏为艸！■2、逆卡诺循环是理想循环，其制冷(制热)系数最大3、逆卡诺循环制冷系数仅仅与冷凝温度和蒸发温度有关，与制冷剂种类无关。图1-10洛伦兹循环的T-S图洛伦兹循环为什么釆用?热和冷却放热均为变温过程洛伦兹循环工作在二个变温热源间。与逆卡诺循环不同之处主要是蒸发吸■秘甥O1、已知某电动压缩式制冷机组处于额定负荷出力的工况运行：冷凝温度是30°C，蒸发温度是2°C，不同的销售人员介绍该工况下机组的制冷系数值，不可取信的为下列何项？并说明原因。（A）5.85（B）6.52（C）6.80（D）9.821.2制冷方法利用液体在低温下的蒸发过程或固体在低温下的熔化或升华过程从被冷却物体吸收热量以制取冷量。将高压气体做绝热膨胀，使其压力、温度下降，利用降温后的气体来吸取被冷却物体的热量从而制冷。.体涡流制冷高压气体经涡流管膨胀后即可分离为冷、热两股气流，利用冷气流的复热过程即可制冷。■电制冷「利用某种半导体材料的热电效应其它制冷方法磁制冷、电化学制冷液体汽化制冷方法物质有三种集态：气态、液态、固态。物质集态的改■5回变称为相变。相变过程中，由于物质分子重新排列和分子热运动速度的改变，会吸收或放出热量，这种热量称作潜热。物质发生从质密态到质稀态的相变时，将吸收潜热；反之，当它发生由质稀态向质密态的相变时，放出潜热。相变制冷就是利用前者的吸热效应而实现的。利用液体相变的，是液体汽化制冷；冷凝器圧墻式制冷节流：机构二P0蒸发器低用部分最广泛应用的制冷机时倒x吸收式制冷蒸气压缩式®©加热吸附床阀门..L蒸发器器液贮吸附床吸附式制冷2.气体节流制冷实际气体的焓是温度和压力的函数，节流后温度一般会发生变化，这一现象称为节流温度效应，也叫做焦耳一汤姆逊(Joule-Thomson)效应林德-汉普森制冷机的热力循环系统U2-U1=P1V1-P2V2节流后气体温度下降。PMVp2v2节流后气体温度下降。P1V1=p2V2P1V1P2V2如果差值的绝对值等于气体内位能的增大值，那么内动能不变。因此节流后气体温度也不变。这个温度又称为转化温度。mi-H实际气悻等話膨服的T-P图1.2制冷方法3.气体膨胀制冷基本原理：高压气体通过膨胀机绝热膨胀时，对外输出功率，同时气体的温度降低在两种不同金属组成的闭合线路如若豔，亦电毎就斎矗眄电式制冷一一塩木热电泻制冷方法基本原理:磁介质的熵分为热熵和磁熵绝热变化时，系统的熵变为0,即S=AST+ASB=0当绝热去磁时，即在绝热条件下，使介质的磁场迅速下降为。时，介质中的分子磁矩平行于外磁场的方向的排列状态便不能维持，而又将逐步恢复到磁化前的混乱状态，即无序性增加，SB变大（△SB0）。由于△S=0，故△ST0，即受热运动影响的无序性减少，介质的温度降低。可见，绝热去磁可以使磁介质的温度降低，也叫绝热去磁制冷。制冷方法根据实验得知，电冰箱和空调装置使用的制冷剂一一氟利昂会污染环境，而用磁制冷原理制作的冰箱这不仅不会破坏环境，而且效率要比用氟利昂制冷高40%，其成本低25%。因此，磁制冷技术使一向很有发展前途的技术。(lefttoright)VitalijPecharsky,DavidJilesandKarlGschneidnerarehelpingpushtheadvancementofmagneticrefrigeration.Earlierthisfall,thefirstroom-temperature,permanent-magnetmagneticrefrigeratorwassuccessfullytestedbyAstronauticsCorporationofAmerica,aresearchpartnerintheprojectwithAmesLaboratory.MagneticRefrigeratorSuccessfullyTested涡流管制冷(Ranque)发现旋风分离器中旋转的空气流具有1931年，法国工程师兰克低温，于是他在1933年发明了一种装置，可以使压缩气体产生涡流并能将气流冷、热两部分，其中冷气流用来制冷，该装置称为涡流管，又叫兰克管。这种制冷方法称为涡流管制冷热声板，端换热器5谐振管6低温热源热声制冷简单地说热声制冷就是利用热声效应的制冷技术。热声效应：声波在空气中传播时会产生压力及位移的波动。声波的传播也会引起温度的波动。当声波所引起的压力、位移及温度的波动与一固体边界相作用时，就会发生明显的声波能量与热能的转换，这就是热声效应。尸繭恂制—代纳凉神器ANEWGCNEaAriONOFCOOLAIRARTIFACT热风变冷风浑浊变汇利用水泵将水箱中的水淋到内部风轮把湿膜滤芯周围貝用水分蒸发吸热从而达到湿膜波芯上由风轮电机驱动有一定i显度的空气吹岀，利卄心冷去新a礙吾尔自治区住房和城乡建设厅[211121125关于在施工图审査中傲好推广使用干空气能间接蒸发冷水机组空调系统丄作的通知伊华砰戸克n弟州旋没十，•谷电.护、刁逆達目（理萤L&粘工密审自机拘.雁卷《H治区竖信爰等七再n关.史狀〒电♦沽集发为水机迢史■票紺产业化卒基六引若（-.?*虬的无先；H新财发【2。”復号）（以下简題K通如3）?,为姓一歩做好；穿气荒何樱揍发令水机組空的券练推广由死二件.江就U国*志工作屮U关冋爾愛知加F：、使用叩责会■成有:卜北费金迎嘛―集屮空刈佝公人樓貌知」业项E,&4谷柴《渔处》受汞发用节於齒果史岀的干卒勺：杭&恙爰冷東机（空谢菸我方击中咨是西表帛该关发伫为令労必翌,氏迓用潼京貌的不十审杏埋#.一.使/fl-lUt政貧金或非13勺。少瓷会浦政项目的果中丈安M糸建.建谈呸，牛=里％伐E、接善发冷书机推空洌聚统.直接蒸发冷却极限为湿球温度制备冷风50年代起广泛应用，紡织、农业、”空调；仅适于护常「燥地区制备冷水间接蒸发冷却极限为露点温度不同I：艺：管式、板式、热管式、岩板蓄冷式等；不同流程：一次空气不同来源过渡季冷却塔供冷；「燥地区的直接蒸发冷水装置；制备出低丁室外湿球温度的冷水；近5年内已在M北地区30多项匚程中应用；性能评价指标原则：“节能”与“省钱”，即“效率”与“效益”1、COPCOP=W2、能源利用系数EI¥劣-d注意：(1)COP是瞬时值，COP与工况有关(2)W是何值E=供冷量COP—初级能源—儿-发电效率输配电效率-电动机效率»5-7制浄額定工况下各种制冷机的一次能效寧比较(不计冷却系统能耗)序f机妞型大PER(kW/kW)PER的比牧(％)A膚心大*水乳il1.351001B1.2592.7C4杆O4UUI1.1988.4D0.6850.5E0.6749,9F0.8361.1GMf*化■吸收大机Mi.1887.7HJLK冬疑化＜E吸收大牝也!.O678.31鳶汽或蚊决化狀瑛收久40K机妞0.785?.83、LPLV部分负荷工况表4.3-9IPLV（或NPLV）=L2%XA+32.&%XB+39・7%XC+26.3%XDI式中A——100%负荷时的性能系数，kW/kW；B——75%负荷时的性能系数，kW/kW;C—S0%负荷时的性能系数，kW/kW；D——25%负荷时的性能系数，kW/kW,…名称部分负荷规定工况IPLVNPLV®蒸发器100%负荷出水温度CC）7选定的出水温度0%负荷出水温度CC）同100%负荷的出水温度流量[m，/(h-kW)]0.172选定的流量汚垢系数（rx^・r/kw）0.018指定的汚垢系数水冷式冷凝器100%负荷岀水温度CC）30选定的出水温度75%负荷出水温度（P）26②50%负荷出水温度（*C）2325%负荷岀水温度（V）1919流最[m3/(h・kW)]0.215迁定的流最污垢系数（m2■r/kw）0.044指定的污垢系數风冷式冷凝器100%负荷出水温度CC）3575%负荷岀水温度CC）31.550%负荷岀水温度（P）2825%负荷出水温度（P）24.5污垢系数（m2・r/kW）0国家标准《冷水机组能效限定值及能源效率等级》GB19577—2015规定，能源效率等级(简称能效等级)按机组名义工况制冷条件下，依据性能系数、综合部分负荷性能系数大小，依次分成1、2、3三个等级，2级为冷水机组节能评价值，3级为能效限定值，如表4.3-19所不。,冷水机组能效限定值及能效等级^4.3-19类型名义制冷皑CC(kW)能,曲等級IPLV/COP(W7W)123IPLV/COPIPLV/OOPIPLV/COP风冷式或蒸发冷却式0X503-8/