工業(yè)制冷相關原理及設備(已修改)
2025-03-06 19:09 本頁面
【正文】 本講主要內容 一、制冷原理 制冷的基本概念 制冷技術的發(fā)展概況 制冷技術的應用 制冷方法 二、制冷劑、載冷劑和潤滑油 三、制冷壓縮機 制冷壓縮機的作用 壓縮機的工作過程 制冷壓縮機的分類 活塞式制冷壓縮機 滾動轉子式制冷壓縮機 渦旋（渦線）式制冷壓縮機 螺桿式制冷壓縮機 離心式制冷壓縮機 四、冷凝器、蒸發(fā)器（下講重點講） 五、節(jié)流機構 六、輔助設備 一、制冷原理 ? 制冷的基本概念 ? 制冷：利用人工的方法，把某物體或某空間的溫度降低到低于周圍環(huán)境 的溫度，并使之維持在這一低溫的過程。 實質：將熱量從被冷卻對象中轉移到環(huán)境中。 ★制冷 ≠ 冷卻 制冷機：實現(xiàn)制冷所需的機器和設備。 特點：必須消耗能量 —— 電能、機械能等。 制冷劑：制冷機中把熱量從被冷卻介質傳給環(huán)境介質的內部循環(huán)流動的 工作介質。 制冷循環(huán)：在制冷機中，制冷劑周而復始吸熱、放熱的流動循環(huán)。 熱力學第一定律：能量守恒和轉換定律 熱力學第二定律：能量貶值原理 不可能把熱從低溫物體傳向高溫物體而不引起其它變化 高溫物體外界補償 熱量低溫物體人工制冷 ： 制冷技術的發(fā)展概況 ? 1755年愛丁堡的化學教師庫侖利用乙醚蒸發(fā)使水結冰。他的學生布拉克從本質上解釋了融化和氣化現(xiàn)象，提出了潛熱的概念，并發(fā)明了冰量熱器，標志著現(xiàn)代制冷技術的開始。 ? 1834年發(fā)明家波爾金斯造出了第一臺以乙醚為工質的蒸氣壓縮式制冷機，并正式申請了英國第 6662號專利。這是后來所有蒸氣壓縮式制冷機的雛型。 ? 到 1875年卡利和林德用氨作制冷劑，從此蒸氣壓縮式制冷機開始占有統(tǒng)治地位。 ? 1859年，卡列發(fā)明了氨水吸收式制冷系統(tǒng)，申請了原理專利。 ? 1910年左右，馬利斯 萊蘭克發(fā)明了蒸氣噴射式制冷系統(tǒng)。 ? 到 20世紀，制冷技術有了更大發(fā)展， 1910年家用冰箱問世。 1930年氟利昂制冷工質的出現(xiàn)給制冷技術帶來新的變革。 近二十年來，制冷技術的發(fā)展主要體現(xiàn)在以下幾個方面： 1）范圍的擴展。目前人類能達到的最低制冷溫度是用原子核絕熱去磁的方 法達到 10^6 K。絕對零度為 0K（ ），在此溫度下，構成物質的 所有分子和原子均停止運動。 2）熱泵技術。人們利用逆向循環(huán)實現(xiàn)熱量的轉換，因此熱泵技術也列入制 冷技術的范疇。 3）設備規(guī)模不斷擴大。用于空調的冷水機組制冷量可達 7000KW。 4）計算機的應用。計算機技術的迅猛發(fā)展，也大大推動了制冷技術的發(fā)展 及應用。 5）新制冷劑的研究。總的看來，可以把制冷劑的發(fā)展歷程劃分為兩個階 段，第一個階段是從自然物質到人工合成的物質；那么制冷劑發(fā)展的第二個階 段將再回歸到自然物質。 氟利昂是一種化學性質非常穩(wěn)定的人工合成物質，使臭氧層受到破壞、減 薄直至消失。因此對氟利昂制冷劑的替代勢在必行。 制冷技術的應用 ? 空調工程：空氣調節(jié)、除濕等。 ? 食品工程：冷庫、家用冰箱、冰柜、冷藏陳列柜等。 ? 機械與電子工業(yè)：工業(yè)的許多生產(chǎn)過程需要在低溫下進行。 ? 農業(yè)：種子貯存以及育苗等。 ? 醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)：血漿、疫苗及某些特殊藥品的低溫保存。 ? 國防工業(yè)和現(xiàn)代科學：人工降雨；在高寒地區(qū)使用的發(fā)動機、汽車、常規(guī)武器的環(huán)境模擬試驗等。 此外，電子技術、能源、新型原材料、宇宙開發(fā)、生物技術等尖端科學領域中，制冷技術也起著重要的作用。 制冷方法 ? 液體汽化制冷：利用液體汽化吸熱原理。 如： 蒸汽壓縮式制冷 、 吸收式制冷 、蒸汽噴射式制冷、吸附式制冷 ? 氣體膨脹制冷：將高壓氣體做絕熱膨脹，使其壓力、溫度下降，利用降溫后的氣體來吸取被冷卻物體的熱量從而制冷。 ? 熱電制冷：利用某種半導體材料的熱電效應。 ? 渦流管制冷：使壓縮氣體產(chǎn)生渦流并分離成冷、熱兩部分，其中冷氣流用來制冷。 液體汽化制冷的原理 當液體處在容器內時，液體汽化形成蒸汽，若此容器內除了液體及液體本 身的蒸汽外不存在其他氣體，那么液體和蒸汽在某一壓力下將達到平衡。如 果將一部分飽和蒸汽從容器中抽走，液體中就必然要再汽化一部分蒸汽來維 持平衡。液體汽化時，需要吸收熱量，此熱量稱為汽化潛熱，汽化潛熱來自 被冷卻對象，它使被冷卻對象變冷，或者使它維持在低于環(huán)境溫度的某一低 溫，從而達到制冷的目的。 利用液體汽化方法的制冷循環(huán)由以下四個基本過程組成。 ①制冷工質汽化（蒸發(fā)） ②蒸汽升壓（壓縮），使蒸汽的冷凝過程在常溫下實現(xiàn)。 ③高壓蒸汽的液化（冷凝） ④高壓液體降壓（節(jié)流） 蒸汽壓縮式制冷原理 ? 制冷循環(huán)為： 在蒸發(fā)器中產(chǎn)生的低壓制冷劑蒸發(fā)，在壓縮機中被壓縮到冷凝壓力，消 耗了機械功 W，此時為絕熱壓縮過程，同時溫度不斷升高；然后壓縮后的蒸 汽在過飽和狀態(tài)下進入冷凝器中，因受到冷卻介質（水或空氣）的冷卻而 凝結成飽和液體，并放出熱量，其冷凝過程為一等溫等壓過程；由冷凝器 出來的制冷劑液體，經(jīng)膨脹閥進行絕熱膨脹到蒸發(fā)壓力，溫度降到與之相 應的飽和溫度。此時已成為兩相狀態(tài) 的汽液混合物；然后進入
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