【正文】 環(huán)過(guò)程為： 首先工質(zhì)在T0下從冷源（即被冷卻物體）吸取熱量q0，并進(jìn)行等溫膨脹41，然后通過(guò)絕熱壓縮12，使其溫度由T0升高至環(huán)境介質(zhì)的溫度Tk, 再在Tk下進(jìn)行等溫壓縮23，并向環(huán)境介質(zhì)（即高溫?zé)嵩矗┓懦鰺崃縬k, 最后再進(jìn)行絕熱膨脹34，使其溫度由Tk 降至T0即使工質(zhì)回到初始狀態(tài)4，從而完成一個(gè)循環(huán)。沒(méi)有這個(gè)補(bǔ)償條件，熱量是不可能從低溫?zé)嵩磦鹘o高溫?zé)嵩吹摹t有：ε1=q2/ w0w0ε2= q1/ w0=q2+ w0=ε1+1如逆循環(huán)的目的是給高溫物體供熱，則稱為熱泵循環(huán)。其循環(huán)的凈功為負(fù)值。 評(píng)價(jià)正循環(huán)的好壞，通常用循環(huán)熱效率ηt來(lái)衡量，循環(huán)熱效率是指工質(zhì)在整個(gè)熱力循環(huán)中，對(duì)外界所作的凈功w0 與循環(huán)中外界所加給工質(zhì)的熱量q1的比值。為了能重復(fù)地進(jìn)行膨脹，工質(zhì)在每次膨脹之后必須進(jìn)行壓縮，以便使其回到初態(tài)。正循環(huán)的單位質(zhì)量?jī)艄0 為正值，若設(shè)高溫?zé)嵩醇咏o工質(zhì)的熱量為q1，工質(zhì)放給低溫?zé)嵩吹臒崃繛閝2，則：而是只要有一個(gè)補(bǔ)償過(guò)程，熱量就能自低溫物體傳到高溫物體。對(duì)于能量傳遞和轉(zhuǎn)換過(guò)程進(jìn)行的方向、條件和限度則是由熱力學(xué)第二定律來(lái)揭示的，它指出：“熱量能自發(fā)的從高溫物體傳向低溫物體，而不能自發(fā)的從低溫物體傳向高溫物體”。六、熵 熵是一個(gè)導(dǎo)出的熱力狀態(tài)參數(shù)，熵的中文意義是熱量被溫度除所得的商，熵的外文原名意義是“轉(zhuǎn)變”，指熱量可以轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ某潭龋碚鞴べ|(zhì)狀態(tài)變化時(shí)，與外界熱交換的程度。五、焓 焓是一個(gè)復(fù)合的熱力狀態(tài)參數(shù)，表征系統(tǒng)中所有的總能量，它是內(nèi)能與壓力之和。分子動(dòng)能包括分子的直線運(yùn)動(dòng)動(dòng)能、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)能和分子內(nèi)部振動(dòng)能三項(xiàng)，其大小與氣體的溫度有關(guān)。比容是說(shuō)明工質(zhì)分子之間密集程度的一個(gè)物理量。壓力的標(biāo)記有絕對(duì)壓力、表壓力和真空度三種情況。絕對(duì)溫標(biāo)與攝氏溫標(biāo)僅是起點(diǎn)不同而已（t=0℃時(shí)，T=），它們每度的溫度間隔確是一致的。一、溫度 溫度是描述熱力系統(tǒng)冷熱狀態(tài)的物理量，是標(biāo)志物體冷熱程度的參數(shù)。一定的狀態(tài)，其狀態(tài)參數(shù)有確定的數(shù)值。總之，制冷技術(shù)的應(yīng)用是很廣泛的，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人民生活水平的不斷提高，制冷技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用將會(huì)走向新的領(lǐng)域。人工降雨也需要制冷。多路通訊、雷達(dá)、衛(wèi)星地面站等電子設(shè)備也都需要在低溫下工作。２、食品工程易腐食品從采購(gòu)或捕撈、加工、貯藏、運(yùn)輸?shù)戒N售的全部流通過(guò)程中，都必須保持穩(wěn)定的低溫環(huán)境，才能延長(zhǎng)和提高食品的質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)壽命與價(jià)值。解放后，制冷工業(yè)得到飛速發(fā)展，特別是八十年代通過(guò)引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，使我國(guó)的制冷、空調(diào)產(chǎn)品打入了國(guó)際市場(chǎng)。冰酪、奶冰也發(fā)源于中國(guó)，是冰淇淋的雛形，在元朝時(shí)由意大利著名旅行家馬可我國(guó)早在周朝就有了用冰的歷史。其中深冷又可分為深度制冷、低溫制冷與超低溫制冷。它的類型有：蒸汽壓縮式制冷（消耗機(jī)械能）、吸收式制冷（消耗熱能）和蒸汽噴射式制冷（消耗熱能）三種。因此，半導(dǎo)體制冷就是利用半導(dǎo)體的溫差電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)制冷地。目前干冰制冷常被用在人工降雨和醫(yī)療上。但絕大多數(shù)為物理方法。而這種低溫要求天然冷卻是達(dá)不到的，要實(shí)現(xiàn)這一要求必須有另外的補(bǔ)償過(guò)程（如消耗一定的功作為補(bǔ)償過(guò)程）進(jìn)行制冷。二、何謂人工制冷 我們都知道，熱量傳遞終是從高溫物體傳向低溫物體，直至二者溫度相等。11 制冷慨述一、何謂制冷冷和熱是同一范疇的兩個(gè)物理概念，都是物質(zhì)分子運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志。日常生活中常說(shuō)的“熱”或“冷”是指溫度高低的相對(duì)概念，是人體對(duì)溫度高低感覺(jué)的反應(yīng)。熱量決不可能自發(fā)地從低溫物體傳向高溫物體，這是自然界的客觀規(guī)律。這種借助于一種專門裝置，消耗一定的外界能量，迫使熱量從溫度較低的被冷卻物體或空間轉(zhuǎn)移到溫度較高的周圍環(huán)境中去，得到人們所需要的各種低溫，稱謂人工制冷。目前人工制冷的方法主要有相變制冷、氣體絕熱膨脹制冷和半導(dǎo)體制冷三種。２、氣體絕熱膨脹制冷 利用氣體通過(guò)節(jié)流閥或膨脹機(jī)絕熱膨脹時(shí)，對(duì)外輸出膨脹功，同時(shí)溫度降低，達(dá)到制冷的目的。目前溫差電制冷只用在小型制冷器中，如電子計(jì)算機(jī)恒溫冷卻、精密測(cè)量?jī)x器的冷源及精密機(jī)床的油箱冷卻器等等，都是溫差電制冷。四、制冷體系的劃分 制冷服務(wù)對(duì)象不同，要求的制冷溫度也不同。由于低溫范圍的不同，制冷系統(tǒng)的組成也不同，因此，根據(jù)食品制冷要求，本課程我們只介紹普通制冷溫度范圍內(nèi)的蒸氣壓縮制冷。到了秦漢，冰的使用就更進(jìn)了一步，據(jù)《藝文志》記載：大秦國(guó)有五宮殿，以水晶為柱拱，稱水晶宮，內(nèi)實(shí)以冰，遇夏開(kāi)發(fā)。波羅帶到了歐洲。二、制冷技術(shù)的應(yīng)用隨著制冷工業(yè)的發(fā)展，制冷技術(shù)的應(yīng)用也日益廣泛，現(xiàn)已滲透到人們生活和生產(chǎn)活動(dòng)的各個(gè)領(lǐng)域，從日常的衣、食、住、行，到尖端科學(xué)技術(shù)都離不開(kāi)制冷技術(shù)。這就需有各種制冷設(shè)施，如冷加工設(shè)備、冷凍冷藏庫(kù)、冷藏運(yùn)輸車或船、冷藏售貨柜臺(tái)等。４、醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)血漿、疫苗及某些特殊藥品需要低溫保存。６、家用冰箱及空調(diào)等日常生活方面也是制冷技術(shù)的應(yīng)用。第二章 制冷技術(shù)的熱力學(xué)基礎(chǔ)167。工質(zhì)狀態(tài)變化時(shí)，初、終狀態(tài)參數(shù)之間的差值，僅與初、終狀態(tài)有關(guān)，而與狀態(tài)變化的過(guò)程無(wú)關(guān)。物體的溫度可采用測(cè)溫儀表來(lái)測(cè)定。在工程上其關(guān)系可表示為： T=273+t（K）二、壓力 壓力是單位面積上所承受的垂直作用力，常用符號(hào)P表示。絕對(duì)壓力是指容器中氣體的實(shí)際壓力，用符號(hào)P表示；表壓力（PB）是指壓力表（或真空表）所指示的壓力；而當(dāng)氣體的絕對(duì)壓力比大氣壓力（B）還低時(shí)，容器內(nèi)的絕對(duì)壓力比大氣壓力低的數(shù)值，稱為真空度（PK）。比容的倒數(shù)為工質(zhì)的密度，即單位容積工質(zhì)所具有的質(zhì)量，用符號(hào)ρ表示。而分子位能的大小與分子間的距離有關(guān)，亦即與工質(zhì)的比容有關(guān)。對(duì)１kg工質(zhì)而言，可表示為： ｈ＝ｕ＋Pυ （kJ/kg）或（kcal/kg）式中 ｈ— 焓或稱比焓（kJ/kg或kcal/kg） υ— 比容（m3/kg） ｕ— 內(nèi)能（kJ/kg或kcal/kg） P— 絕對(duì)壓力（N/m2或[wqp1][wqp2]Pa） 在工程單位制中，壓力單位常用工程氣壓、物理大氣壓和毫米水柱等單位。熵是通過(guò)其他可以直接測(cè)量的數(shù)量間接計(jì)算出來(lái)的。這正像石頭或水不可能自發(fā)的從低處向高處運(yùn)動(dòng)一樣。制冷裝置就是以消耗一定的外間功作為補(bǔ)償過(guò)程而實(shí)現(xiàn)人工制冷的。 (一)循環(huán) 熱變功的根本途徑是依靠工質(zhì)的膨脹。我們把工質(zhì)從初態(tài)出發(fā)，經(jīng)過(guò)一系列狀態(tài)變化又回到初態(tài)的封閉過(guò)程，稱為“循環(huán)”。即：q1q2q1=q1w0ηt=q1q2=1 膨脹壓縮循環(huán)按逆時(shí)針?lè)较蜻M(jìn)行的，稱為逆循環(huán)。若用q1表示工質(zhì)向高溫?zé)嵩捶懦龅臒崃?，用q2表示工質(zhì)從低溫?zé)嵩次盏臒崃浚瑒t有：w0=q1q2 或q1=q2+w0 上式說(shuō)明，外界對(duì)工質(zhì)做功，且熱量的傳遞方向也全部改變。 逆循環(huán)的好壞通常用性能系數(shù)ε來(lái)衡量。 （二）理想制冷循環(huán)理想制冷循環(huán)可通過(guò)逆卡諾循環(huán)來(lái)說(shuō)明。 對(duì)于逆卡諾循環(huán)來(lái)說(shuō)，由圖22可知： q0=T0(S1S4） qk=Tk(S2S3)=Tk(S1S4） w0=qkq0=Tk(S1S4)T0(S1S4)=(TkT0)(S1S4）則逆卡諾循環(huán)制冷系數(shù)εk 為：T0 (S1—S4）(Tk—T0) (S1—S4）εk=q0w0==Tk—T0T0 任何實(shí)際制冷循環(huán)的制冷系數(shù)都小于逆卡諾循環(huán)的制冷系數(shù)。即： η=ε/εk熱力完善度是用來(lái)表示制冷機(jī)循環(huán)接近逆卡諾循環(huán)循環(huán)的程度。通常我們把固態(tài)的物體叫固體，液態(tài)的物體叫液體，氣態(tài)的物體叫氣體。其中，在液體表面進(jìn)行的汽化過(guò)程叫蒸發(fā)，在液體內(nèi)部產(chǎn)生氣泡的劇烈汽化過(guò)程叫沸騰。飽和壓力與飽和溫度總是相互對(duì)應(yīng)的，即一定的飽和壓力對(duì)應(yīng)著一定的飽和溫度，反之亦然。 物質(zhì)從汽態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)的過(guò)程稱為冷凝或叫做液化。 物質(zhì)由氣態(tài)直接轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過(guò)程稱為凝華。采用對(duì)數(shù)值lgP（而不采用P）為縱坐標(biāo)的目的是為了縮小圖的尺寸，提高低壓區(qū)域的精確度，但在使用時(shí)仍然直接從圖上讀出P的數(shù)值即可。②等焓線h：豎直細(xì)直線。 ⑥等干度線χ：只存在于濕蒸汽區(qū)和過(guò)熱蒸汽區(qū)域內(nèi)，走向與飽含液體線或干飽和蒸汽線基本一致。在工程計(jì)算中，根據(jù)需要可以查取制冷劑的飽和熱力性質(zhì)表，根據(jù)一個(gè)狀態(tài)參數(shù)，再查取制冷劑的飽和液體或干飽和蒸汽的其它狀態(tài)參數(shù)。如已知蒸發(fā)溫度t0，便能知道制冷劑蒸發(fā)壓力P0，這樣便能根據(jù)P0＝C的等壓線和干飽和蒸汽線的交點(diǎn)得出點(diǎn)1。點(diǎn)3：為制冷劑液體過(guò)冷后的狀態(tài)。 4—1：為制冷劑在蒸發(fā)器中的汽化吸熱過(guò)程。例2—2 絕對(duì)壓力為10bar，溫度為20℃的氟利昂—22呈何種狀態(tài)? 解: 所求狀態(tài)可由10bar的等壓線和20℃等溫線的交點(diǎn)B來(lái)表示(見(jiàn)圖2—5)。K，因其為絕熱壓縮過(guò)程，故壓縮過(guò)程熵值不變。由于制冷劑在蒸發(fā)器和冷凝器中的吸熱和放熱過(guò)程都是在定壓下進(jìn)行，而定壓過(guò)程中熱量的變化以及壓縮機(jī)在絕熱壓縮過(guò)程中所消耗的功都可以用焓差來(lái)計(jì)算，并且制冷劑在節(jié)流閥前后的焓值又保持不變，所以利用1gP一h圖來(lái)分析制冷循環(huán)及進(jìn)行熱力計(jì)算最為方便。它的性質(zhì)直接關(guān)系到制冷裝置的制冷效果、經(jīng)濟(jì)性、安全性及運(yùn)行管理，因而對(duì)制冷劑性質(zhì)要求的了解是不容忽視的。 。冷凝壓力不宜過(guò)高（一般≯12～15絕對(duì)大氣壓），以減少制冷設(shè)備承受的壓力，以免壓縮功耗過(guò)大并可降低高壓系統(tǒng)滲漏的可能性。以提高各換熱器的傳熱系數(shù)，降低其在系統(tǒng)中的流動(dòng)阻力損失。 。 二、制冷劑的一般分類 根據(jù)制冷劑常溫下在冷凝器中冷凝時(shí)飽和壓力Pk和正常蒸發(fā)溫度T0的高低，一般分為三大類： 冷凝壓力Pk≤２～３Kg/cm2（絕對(duì)），T0 ０℃ 如Ｒ11（CFCl3），其T0＝℃。 如Ｒ71Ｒ1Ｒ22等，這類制冷劑一般用于普通單級(jí)壓縮和雙級(jí)壓縮的活塞式制冷壓縮機(jī)中。但用于食品工業(yè)和空調(diào)制冷的僅十多種。 氨有很好的吸水性，即使在低溫下水也不會(huì)從氨液中析出而凍結(jié)，故系統(tǒng)內(nèi)不會(huì)發(fā)生“冰塞”現(xiàn)象。但是，氨有較強(qiáng)的毒性和可燃性。其缺點(diǎn)是：有刺激性臭味、有毒、可以燃燒和爆炸，對(duì)銅及銅合金有腐蝕作用。 Ｒ12是一種無(wú)色、透明、沒(méi)有氣味，幾乎無(wú)毒性、不燃燒、不爆炸，很安全的制冷劑。因此，在小型氟利昂制冷裝置中不設(shè)分油器，而裝設(shè)干燥器。 Ｒ22的許多性質(zhì)與Ｒ12相似，但化學(xué)穩(wěn)定性不如Ｒ12，毒性也比Ｒ12稍大。32 載 冷 劑載冷劑是用來(lái)先接受制冷劑的冷量而后去冷卻其它物質(zhì)的媒介物質(zhì)，又稱冷媒。 、導(dǎo)熱系數(shù)高。 二、常用載冷劑及性質(zhì) 載冷劑的種類較多，可以是氣體、液體或固體。但空氣的比熱小，所以只有利用空氣直接冷卻時(shí)才采用空氣作載冷劑。常用的鹽水主要有氯化鈉水溶液和氯化鈣水溶液。 圖中曲線Ⅰ（實(shí)線）為氯化鈉鹽 水的凝固曲線，曲線Ⅱ（虛線）為氯 0℃ 化鈣鹽水的凝固曲線。 圖31 鹽水的凝固點(diǎn)與濃度的關(guān)系 在共晶點(diǎn)的左側(cè)，如果鹽水的濃度不變，而溫度降低，當(dāng)?shù)陀谠摑舛人鶎?duì)應(yīng)的凝固點(diǎn)時(shí)，則有冰從鹽水中析出，所以共晶點(diǎn)左面的曲線稱為析冰線。鹽水的濃度增高，雖可降低凝固點(diǎn)，但使鹽水密度加大、比熱減小。 （２）注意鹽水對(duì)設(shè)備及管道的腐蝕問(wèn)題。因而，從含氧量與腐蝕性來(lái)要求，鹽水濃度不可太低。添加防腐劑時(shí)應(yīng)特別小心并注意毒性。167。 冷凍機(jī)油在軸封及汽缸與活塞間起密封作用，防止制冷劑泄漏。粘度過(guò)大會(huì)使壓縮機(jī)摩擦功率和摩擦發(fā)熱量增加，啟動(dòng)力矩增大，機(jī)器效率降低。故應(yīng)選用溫度對(duì)粘度影響小的潤(rùn)滑油。 潤(rùn)滑油在試驗(yàn)條件下，冷卻到停止流動(dòng)的溫度，稱為凝固點(diǎn)。 潤(rùn)滑油(在開(kāi)口盛油器內(nèi))加熱到它的蒸汽與火焰接觸時(shí)，發(fā)生閃火的最低溫度稱為閃點(diǎn)。 潤(rùn)滑油中不應(yīng)含有水分，因?yàn)樗植坏珪?huì)使蒸發(fā)壓力下降，蒸發(fā)溫度升高，而且會(huì)加劇油的化學(xué)變化及腐蝕金屬的作用。 一般新油中不含有水分和機(jī)械雜質(zhì)，因?yàn)橛糜谥评錂C(jī)的潤(rùn)滑油，在生產(chǎn)過(guò)程中都經(jīng)過(guò)了嚴(yán)格的脫水處理。 擊穿電壓是一個(gè)表示潤(rùn)滑油絕緣性能的指標(biāo)，純潤(rùn)滑油絕緣性能很好，但當(dāng)其含有水分、纖維、灰塵等雜質(zhì)時(shí)，絕緣性能就會(huì)降低。其主要性能指標(biāo)如表2—1所示。 表2—1 國(guó)產(chǎn)冷凍機(jī)油的規(guī)格及主要性能指標(biāo)項(xiàng) 目質(zhì) 量 指 標(biāo)粘 度 等 級(jí)N15N22N32N46N68運(yùn)動(dòng)粘度(mm2/s)閃點(diǎn)(℃)≤150160160170180凝點(diǎn)(℃)≤4035酸值(mgKOH/g)≤氧化后酸值≤氧化沉淀物≤%%%%水分無(wú)機(jī)械雜質(zhì)無(wú)第四章 蒸氣壓縮式制冷循環(huán)167。這就需要通過(guò)壓縮機(jī)和冷凝器等來(lái)完成。 把這種低壓低溫的氨液引入蒸發(fā)器吸熱蒸發(fā)，即可使其周圍空氣及物料的溫度下降而達(dá)到制冷的目的。42 單級(jí)壓縮制冷循環(huán)一、單級(jí)壓縮制冷循環(huán)的基本組成 如前所述，蒸氣壓縮式制冷，是由壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥（或毛細(xì)管）和蒸發(fā)器四大部件組成的。該高壓液體通過(guò)調(diào)節(jié)站經(jīng)膨脹閥節(jié)流降壓后，再次進(jìn)入汽液分離器。 三、單級(jí)壓縮制冷循環(huán)的性能指標(biāo) 即１