【正文】 ，可以改變其金相組織，使奧氏體變成馬氏體，提高鋼制機(jī)械零件的硬度及耐磨性。 2 用于食品工業(yè) 一些易腐食品（魚(yú)、肉類(lèi)、蛋、果品、蔬菜等）的加工、貯藏和運(yùn)輸，都需要在低溫條件下進(jìn)行，以保證食品的質(zhì)量和減少干縮損失。但是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，制冷技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用，它直接關(guān)系到很多工業(yè)部門(mén)的生產(chǎn)發(fā)展和人民生活水平的提高由于制冷技術(shù)和設(shè)備的廣泛使用，用于各種形式制冷機(jī)的能耗與日俱增。在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究上，人們通常根據(jù)制冷溫度的不同把人工制 冷分為“普冷”和“深冷”兩個(gè)體系。 綜合上述， 目前生產(chǎn)實(shí)際中廣泛應(yīng)用的制冷方法是：利用液體的氣化實(shí)現(xiàn)制冷，這種制冷常稱(chēng)為蒸氣制冷。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)制冷的。這種熱電效應(yīng)又叫溫差電效應(yīng)，也就是我們通常用來(lái)測(cè)量溫度的熱電偶原理。（ 1931 年法國(guó)蘭克） （ 熱電制冷 ） 1834 年，法國(guó)物理學(xué)家 帕爾帖 發(fā)現(xiàn)了熱電制冷和制熱效應(yīng)。最早出現(xiàn)的空氣制冷機(jī)采用定壓循環(huán)。以第一種應(yīng)用最為廣泛。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。人工制冷需要比較復(fù)雜的技術(shù)和設(shè)備，而且生產(chǎn)的冷量成本較高，但是它完全避免了天然冷源的局限性，特別是可以根據(jù)不同的要求獲得不同的低溫。但是天然冷源受時(shí)間、地區(qū)及運(yùn)輸條件的限制，一般不能得到 0℃以下的溫度，而且不易控制和調(diào)節(jié)。 天然冷源是自然界存在的冷源，例如冰、雪、地下水等，可用作食品的冷藏和防暑降溫。如冷庫(kù)、冰箱等。 什么是空氣調(diào)節(jié)？ —— 使某一特定空間（房間）內(nèi)空氣溫度、相對(duì)濕度、空氣流速、壓力、潔凈度等參數(shù)進(jìn)行人工調(diào)節(jié)的技術(shù)稱(chēng)為 空氣調(diào)節(jié) ，簡(jiǎn)稱(chēng)為 空調(diào) 。 1 空氣調(diào)節(jié)用制冷技術(shù) 0 緒論 人工制冷的方法 本課程為“空氣調(diào)節(jié)”用制冷技術(shù)，即是此制冷技術(shù)是為“空調(diào)”服務(wù)的。 對(duì)于某一空間，在夏季由于太陽(yáng)輻射或內(nèi)外溫差向室內(nèi)傳進(jìn)熱量，以及室內(nèi)人 員、燈光、設(shè)備產(chǎn)生熱量及濕量而在室內(nèi)形成熱、濕負(fù)荷，若要保持這房間內(nèi)空氣溫、濕度，就必須要求空調(diào)設(shè)備將這些熱、濕負(fù)荷從室內(nèi)轉(zhuǎn)移出去。 技術(shù) —— 在某一領(lǐng)域（某方面）積累的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)或某方面的技巧。我國(guó)對(duì)天然冷源的應(yīng)用有悠久的歷史，而且在采集、貯存和使用天然冷源方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，直到現(xiàn)在，天然冷源在一些地區(qū)仍然得到應(yīng)用。所以天然冷源只用在防暑降溫和少量食品的短期貯藏方面。 人工制冷可以獲得的溫度稱(chēng)為制冷溫度。目前人工制冷的方法主要有相變制冷（蒸發(fā)制冷）、氣體膨脹制冷和半導(dǎo)體 制冷三種。因此，只要選擇適當(dāng)?shù)墓べ|(zhì)、創(chuàng) 造一定的壓力條件，就可以利用物體的相變獲得所要求的溫度。 2 利用高壓氣體通過(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。 氣體逆向循環(huán)是利用氣體吸收顯熱實(shí)現(xiàn)制冷的，因?yàn)闅怏w的比熱容很小，單位制冷量很小，一般情況下要求氣體的流量大，循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性較低，所以后來(lái)氣體膨脹制冷逐漸被蒸汽壓縮式制冷所取代。（我們知道，由兩種不同導(dǎo)體組成的一個(gè)閉合環(huán)路，如圖所示， A、 B 分別表示兩種不同的導(dǎo)體，當(dāng)其中一個(gè) 聯(lián)接點(diǎn)被加熱（稱(chēng)為熱端），另一個(gè)聯(lián)接點(diǎn)被冷卻（稱(chēng)為冷端）時(shí)，也就是兩個(gè)聯(lián)接點(diǎn)有溫差存在時(shí)，便在環(huán)路中產(chǎn)生了電動(dòng)勢(shì)，稱(chēng)為溫差電動(dòng)勢(shì)，其大小與導(dǎo)體的性質(zhì)及兩個(gè)聯(lián)接點(diǎn)的溫差有關(guān)。相反，如果在電路中通入電流，則一個(gè)聯(lián)接點(diǎn)的溫度就會(huì)降低成為吸熱端（冷端），而另一個(gè)聯(lián)接點(diǎn)的溫度會(huì)上升成為放熱端（熱端），這樣就形成了熱電制冷和制熱的效應(yīng)。 熱電制冷的系統(tǒng)和過(guò)程不同于另外兩種制冷方式，它不需要借助工質(zhì)實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)移，整個(gè)裝置沒(méi)有任何機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，運(yùn)行中沒(méi)有噪聲，設(shè)備體積小，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，但耗電量大，制冷量小，能夠獲得的溫差也不大。我們將重點(diǎn)學(xué)習(xí) 3 它。一般把制冷溫度高于－ 120℃的稱(chēng)為“普冷”、低于－ 120℃的稱(chēng)為“深冷”。一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家制冷的電耗量約占電能總消耗量的 20％ 30％。所采用的裝置有冷藏庫(kù)、冷藏車(chē)、冷藏船等等。 一些科學(xué)研究機(jī)構(gòu)，如材料研究所、物理研究所、化學(xué)研究所等都需要人工制冷，以滿足科學(xué)研究和試驗(yàn)的需要。本課程的主要任務(wù)是使學(xué)生掌握蒸氣壓縮式制冷的基本原理、系統(tǒng)組成和主要設(shè)備的性能及選擇計(jì)算，掌握溴化鋰吸收式制冷機(jī)的工作原理和設(shè)備特點(diǎn)，掌握空調(diào)冷源系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法。這個(gè)系統(tǒng)主要由四大部件組成，通過(guò)管路把它們連結(jié)在一起。圖中虛線以外部分為 制冷段 ，制冷劑從貯液器經(jīng)膨脹閥，降低了壓力和溫度。由于采用壓縮機(jī)使氣態(tài)制冷 劑增壓，故稱(chēng)為蒸汽壓縮式制冷。它是一個(gè)理想循環(huán)，其組成的各熱力過(guò)程， 2 與外界既無(wú)溫差也無(wú)摩擦損失 。 P６ . 4. 熱泵裝置 供熱系數(shù) μ＝ qk/∑w＝ ε＋ 1，所以熱泵供熱量＞消耗的功量，可以綜合利用能源。 通常用 熱力完善度 η來(lái)表征制冷循環(huán)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。所以，熱力完善度是制冷循環(huán)的一個(gè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，但它與制冷系數(shù)的意義不同。 三、蒸汽壓縮式制冷的理想循環(huán) 實(shí)現(xiàn)逆卡諾循環(huán)最大的困難是兩個(gè)等溫過(guò)程。 有溫差傳熱時(shí)的制 冷系數(shù)： εc’= (p5) 蒸汽壓縮式制冷的理論循環(huán) 一、蒸汽壓縮式制冷的理論循環(huán) 雖然人們?cè)O(shè)想利用濕蒸汽來(lái)實(shí)現(xiàn)逆卡諾循環(huán)，但是在實(shí)際上，即使在濕蒸汽區(qū)，其理想循環(huán)也難以實(shí)現(xiàn)，困難在于： ①無(wú)溫差傳熱過(guò)程實(shí)際上不能實(shí)現(xiàn)；②液體膨脹做功少；③濕壓縮危害。 ③ 節(jié)流 損失大?。? 隨（ TkT0）的增加而增大；與制冷劑性質(zhì)有關(guān)：飽和液線越平緩（制冷劑比熱越大），制冷劑汽化潛熱越小或冷凝壓力 pk越接近臨界壓力 pk時(shí)，節(jié)流損失越大。 （ 2）干壓縮代替濕壓縮 在濕壓縮時(shí)，壓縮機(jī)所吸入的是濕蒸汽，壓縮后為飽和蒸汽，而干壓縮時(shí)壓縮機(jī)吸入的是飽和汽，壓縮后為過(guò)熱蒸汽。這是不允許的。 循環(huán)分析： 采用節(jié)流閥＋干壓縮時(shí)，循環(huán)為 12341。 實(shí)際循環(huán)的制冷系數(shù)除與高、低溫?zé)嵩吹臏囟扔嘘P(guān)外，還與制冷劑的熱力性質(zhì)有關(guān)。而且，對(duì)于同一種制冷劑，節(jié)流損失的大小主要與節(jié)流前后制冷劑的溫度差有關(guān)。如果能進(jìn)一步降低節(jié)流前液體制冷劑 的溫度（過(guò)冷），則可減小節(jié)流損失。圖中 3→ 3`就是高壓液態(tài)制冷劑在再冷卻器中的再冷卻過(guò)程。 過(guò)冷在再冷卻器中進(jìn)行。當(dāng)采用冷卻水與制冷劑逆流時(shí)，適當(dāng)放大冷凝面積也可達(dá)到過(guò)冷目的。 回?zé)崞饕话悴捎帽P(pán)管式。 幾點(diǎn)說(shuō)明： ① 過(guò)冷增加的制冷能力Δ q0（面積 4`4bb`）＝過(guò)熱吸熱量Δ q（面積 11`a`a），但是壓縮機(jī)多耗功Δ wc（ 1`2`21）； ② ε是否提高取決于制冷劑性質(zhì)和工作溫度上下限。 對(duì)于 NH3不采用回?zé)嵫h(huán)。 綜上所述，改善制冷循環(huán)的措施： 減少節(jié)流損失 —— 過(guò)冷、回?zé)?；減少過(guò)熱損失 —— 多級(jí)壓縮，中間冷卻。 為了提高低壓區(qū)的精度，所以縱坐標(biāo)是 lgp。箭頭表示各參數(shù)值增加的方向。不同制冷劑的壓焓圖的形狀也有所不同。 點(diǎn) 1：制冷劑蒸汽進(jìn)入壓縮機(jī)狀態(tài)。 總之： 1） 1—2：絕熱壓縮過(guò)程，單位質(zhì)量制冷劑消耗功 wc=h2h1 kJ/kg； 2） 2—3：制冷劑在冷凝器中定壓放熱過(guò)程，其中 2—2`放出過(guò)熱量， 2`—3`放出汽化潛熱， 3`—3 再冷卻放熱。 二、蒸汽壓縮式制冷理論循環(huán)的熱力計(jì)算 計(jì)算蒸汽壓縮制冷理論循環(huán)時(shí)，首先需要確定循環(huán)的工作參數(shù)（即工況，通常為蒸發(fā)溫度 t0、冷凝溫度 tk、液態(tài) 制冷劑再冷度和壓縮機(jī)的吸氣溫度 t1），根據(jù)工況便能在 lgph 圖上確定各有關(guān)狀態(tài)點(diǎn)的參數(shù)值，進(jìn)而畫(huà)出循環(huán)過(guò)程。 二、實(shí)際循環(huán) 圖中過(guò)程線 12341 所組成的循環(huán)是蒸發(fā)壓力為 p0，冷凝壓力為 pk 時(shí)，蒸汽壓縮制冷的理論循環(huán)。當(dāng)制冷劑被壓縮至高于氣缸壁的溫度時(shí)，制冷劑將向氣缸壁散熱，變?yōu)榉艧釅嚎s過(guò)程，比熵有所減小，直到壓力升至 p2。由于減壓后溫度大幅度降低，盡管該段管道有保溫，制冷劑還會(huì)從外部吸收一些熱量，所以，制冷劑的比焓稍有增加； （ 9） 4`1`：制冷劑經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器吸熱變成氣態(tài)，此時(shí)也與冷凝器相似，由于流動(dòng)途中存在摩擦和渦流，蒸發(fā)過(guò)程也不是定壓過(guò)程，隨蒸發(fā)器形式的不同，壓力有不同程度的降低。至于如何考慮，將在以后介紹。制冷系統(tǒng)借助于制冷劑的狀態(tài)的變化，達(dá)到制冷的目的。 制冷劑 一、制冷劑的種類(lèi)和編號(hào) 目前使用的制冷劑有很多種，歸納起來(lái)主要有四類(lèi)：無(wú)機(jī)化合物、烴類(lèi)、鹵代烴以及混合溶液。 （一）無(wú)機(jī)化合物 有 NH CO H2O 等。目前用作制冷劑的主要是甲烷和乙烷的衍生物。“氟里昂”是國(guó)外一個(gè)生產(chǎn)廠商的商業(yè)名稱(chēng)（商標(biāo)）。 化合物名稱(chēng) 分子式 m、 n、 x、 z 值 a、 b、 c、 d 值 編號(hào) 一氟三氯甲烷 CFCl3 1 0 1 0 0 1 1 0 R11 二氟二氯甲烷 CF2Cl2 R12 五氟一氯乙烷 C2F5Cl R115 三氟一溴甲烷 R13B1 甲烷 1 4 0 0 0 5 0 0 R50 乙烷 2 6 0 0 1 7 0 0 R170 丙烷 3 8 0 0 2 9 0 0 R290 乙烯 2 4 0 0 1 5 0 0 R1150 丙烯 C3H6 R1270 （三）多元混合溶液 由兩種或兩種以上的制冷劑按一定比例相互溶解而成的溶合物，以擴(kuò)大溫度使用范圍，改善耗能指標(biāo)。最早的為 R500，后面的依次為 R50 R502 等。 目前對(duì)非共沸溶液仍未給予編號(hào)，只是將組成的組分間用“ /”隔開(kāi)表示，如 R12/R22，R22/R142b， R22/R13B1 等。對(duì)于它的同分異構(gòu)體，在代號(hào)后加“ a”、“ b”、“ c”或在個(gè)位數(shù)上 加一個(gè)數(shù)字以示區(qū)別。但由于該類(lèi)制冷劑易燃燒和爆炸，而且溶于潤(rùn)滑油中會(huì)使油的粘度降低，安全性較差，使其應(yīng)用受到一定的限制。這類(lèi)制冷劑多用于空氣調(diào)節(jié)制冷系統(tǒng)的離心式壓縮機(jī)中； ②中溫（中壓）制冷劑 —— 通常 tB＝ 0～ 60℃， pk＝ ～ 2 MPa，如 R1 R2 R71R142b、丙烯、丙烷等。 二、對(duì)制冷劑的要求 制冷效率 ：理論循環(huán)制冷系數(shù)與兩個(gè)傳熱過(guò)程具有傳熱溫差的逆卡諾循環(huán)制冷系數(shù)之比：39。 （ 2）蒸發(fā)壓力和冷凝壓力適中 制冷劑在蒸發(fā)溫度下的飽和壓力最好接近大氣壓力，且稍高于大氣壓力。制冷系統(tǒng)中所采用的冷卻物質(zhì)一般為水或空氣，冷凝溫度處于常溫，故希望常溫下冷凝壓力不要過(guò)高，一般不超過(guò) ～ MPa，這樣可以減少制冷設(shè)備的承受壓力，以及制冷劑向外滲漏的可能性。但對(duì)于小型制冷裝置，壓縮機(jī)尺寸較小，意義就不太明顯。這不但有利于提高壓縮機(jī)的輸氣系數(shù)，而且不會(huì)使?jié)櫥吞蓟?，?duì)壓縮機(jī)潤(rùn)滑也是有利的。 （二）對(duì)物理化學(xué)性質(zhì)的要求 （ 1）制冷劑的導(dǎo)熱系數(shù)、放熱系數(shù)要高 這樣可以提高熱交換效率，減少蒸發(fā)器、冷凝器等 熱交換器的傳熱面積。 （ 5）溶水性和溶油性 ★溶水性 氟里昂和烴類(lèi)制冷劑難溶于水，氨易溶于水?！氨睍?huì)影響制冷機(jī)工作。（ 所謂“鍍銅”現(xiàn)象 ，是指在氟里昂制冷系統(tǒng)中，制冷劑水解產(chǎn)生的酸，腐蝕銅和銅合金，而后生成物再與高溫的氣缸內(nèi)表面、閥門(mén)、活塞、活塞銷(xiāo)、曲軸、軸承等部位接 觸，銅被鐵所轉(zhuǎn)換，在這些表面上產(chǎn)生一層銅膜的現(xiàn)象。 ★溶油性 一般情況下，制冷劑與潤(rùn)滑油是接觸的，所以必須考查制冷劑的溶油性。 ② 無(wú)限溶解潤(rùn)滑油。 ③ 有限溶解。這與溶液的溫度、制 冷劑種類(lèi)、潤(rùn)滑油的種類(lèi)有關(guān)。 （三）其他方面的要求 （ 1） 對(duì)人的生命健康應(yīng)無(wú)危害，不具有毒性、窒息性和刺激性；毒性分六級(jí)： P19。 三、常用制冷劑及其性質(zhì) 目前在蒸汽壓縮式制冷裝置中采用較為廣泛的制冷劑有氨、氟里昂及混合工質(zhì)。濃度 ～ ％時(shí)，人停留半小時(shí)即可中毒。所以要求含水量＜ ％。用于 t0＞ 65℃以上制冷系統(tǒng)。 ⑤ 傳熱性能差（放熱系數(shù)低）； ⑥ 分子量大，比重大，流動(dòng)性差，所以阻力損失大； ⑦ 絕熱指數(shù) k 小，壓縮終溫低； ⑧ 單位容積制冷能力 qv 差，制冷劑循環(huán)量大； ⑨ 吸水性差，易產(chǎn)生冰塞，所以要設(shè)置干燥器；若有水存在，能分解出 HCl、 HF，會(huì)腐蝕金屬，產(chǎn)生鍍銅現(xiàn)象。冰箱就用它。 ● R22 (CHF2Cl)： ★ 蒸發(fā)溫度 ℃，凝固溫度 160℃。所以在制冷系統(tǒng)的低壓部分設(shè)置油分離裝置。 ★ 含氟多，所以性質(zhì)穩(wěn)定，無(wú)毒； ★ qv 大。為避免在蒸發(fā)器等設(shè)備中形成過(guò)大的真空度，R11 多用于制冷溫度較高的制冷裝置或熱泵裝置中。 ● R114 (C2F4Cl2)： ★ 沸點(diǎn)為 ℃，