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1、制冷技术基础知识制冷技术的应用制冷技术的应用 第一章第一章 制冷技术基础制冷技术基础 制冷种类制冷种类制冷方法制冷方法气体膨胀制冷气体膨胀制冷蒸汽压缩制冷蒸汽压缩制冷 吸收式制冷吸收式制冷吸附式制冷吸附式制冷蒸汽喷射制冷蒸汽喷射制冷热电制冷热电制冷（半导体制冷）：利用某种半导体材料的热电效应。建立（半导体制冷）：利用某种半导体材料的热电效应。建立 在帕尔帖在帕尔帖(peltire)效应（电流流过两种不同导体的界面时效应（电流流过两种不同导体的界面时，将从外界吸收热量，或向外界放出热量）原理上。将从外界吸收热量，或向外界放出热量）原理上。制冷技术分类：制冷技术分类：不同的制冷类型，可制取不同的温

2、度不同的制冷类型，可制取不同的温度范围，所采取的制冷方法、制冷剂、范围，所采取的制冷方法、制冷剂、制冷设备也不相同制冷设备也不相同 将高压气体做绝热膨胀，使其压力、温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。却物体的热量从而制冷。1.发生器发生器 2冷凝器冷凝器 3.节流阀节流阀 4.蒸发皿蒸发皿 5吸收吸收皿皿 6.节流阀节流阀 7.热交换器热交换器 8.溶液泵溶液泵磁制冷就是利用磁热效应，又称磁卡效应磁制冷就是利用磁热效应，又称磁卡效应 的制冷的制冷.磁热效应是指融制冷工磁热效应是指融制冷工质在等温磁化时向外

3、界放出热量，而绝热去磁时温度降低，从外界吸收热质在等温磁化时向外界放出热量，而绝热去磁时温度降低，从外界吸收热量的现象量的现象.磁制冷技术中的制冷工质是固态的磁性材料磁制冷技术中的制冷工质是固态的磁性材料.我们知道，物质由我们知道，物质由原子构成，原子由电子和原子核构成，电子有自旋磁矩还有轨道磁矩，这原子构成，原子由电子和原子核构成，电子有自旋磁矩还有轨道磁矩，这使得有些物质的原子或离子带有磁矩使得有些物质的原子或离子带有磁矩.JI顶磁性材料的离子或原子磁矩在无顶磁性材料的离子或原子磁矩在无外磁场时是杂乱无章的，加外磁场后，原子的磁矩沿外磁场取向排列，使外磁场时是杂乱无章的，加外磁场后，原子的

4、磁矩沿外磁场取向排列，使磁矩有序化，从而减少材料的磁惰，因而会向外放出热量磁矩有序化，从而减少材料的磁惰，因而会向外放出热量;而一旦去掉外磁而一旦去掉外磁场，材料系统的磁有序减小，磁恼增大，因而会从外界吸收热量场，材料系统的磁有序减小，磁恼增大，因而会从外界吸收热量.磁磁脑是脑是温度和磁场的函数，如果把这样两个绝热去磁引起的吸热过程和绝热磁化温度和磁场的函数，如果把这样两个绝热去磁引起的吸热过程和绝热磁化引起的放热过程用一个循环连接起来，通过外加磁场，有意识地控制磁惰，引起的放热过程用一个循环连接起来，通过外加磁场，有意识地控制磁惰，就可使得磁性材料不断地从一端吸热而在另一端放热，从而达到制冷

5、的目就可使得磁性材料不断地从一端吸热而在另一端放热，从而达到制冷的目的。的。早在早在1907年郎杰斐就注意到：顺磁体绝热去磁过程中，其温度会降低。年郎杰斐就注意到：顺磁体绝热去磁过程中，其温度会降低。从机理上说，固体磁性物质（磁性离子构成的系统）在受磁场作用磁化时，从机理上说，固体磁性物质（磁性离子构成的系统）在受磁场作用磁化时，系统的磁有序度加强（磁熵减小），对外放出热量；再将其去磁，则磁有序系统的磁有序度加强（磁熵减小），对外放出热量；再将其去磁，则磁有序度下降（磁熵增大），又要从外界吸收热量。这种磁性离子系统在磁场施加度下降（磁熵增大），又要从外界吸收热量。这种磁性离子系统在磁场施加与除

6、去过程中所出现的热现象称为磁热效应。与除去过程中所出现的热现象称为磁热效应。1927年德贝（年德贝（Debye）和杰）和杰克预言了可以利用此效应制冷。克预言了可以利用此效应制冷。1933年杰克实现了绝热去磁制冷。从此，年杰克实现了绝热去磁制冷。从此，在极低温领域（在极低温领域（mK级至级至16K范围）磁制冷发挥了很大作用。现在低温磁制范围）磁制冷发挥了很大作用。现在低温磁制冷技术比较成熟。美国、日本、法国均研制出多种低温磁制冷冰箱，为各种冷技术比较成熟。美国、日本、法国均研制出多种低温磁制冷冰箱，为各种科学研究创造极低温条件。例如用于卫星、宇宙飞船等航天器的参数检测和科学研究创造极低温条件。例

7、如用于卫星、宇宙飞船等航天器的参数检测和数处理系统中，磁制冷还用在氦液化制冷机上。而高温区磁制冷尚处于研究数处理系统中，磁制冷还用在氦液化制冷机上。而高温区磁制冷尚处于研究阶段。但由于磁制冷不要压缩机、噪声小，小型、量轻等优点，进一步扩大阶段。但由于磁制冷不要压缩机、噪声小，小型、量轻等优点，进一步扩大其高温制冷应用很有诱惑力，目前十分重视高温磁制冷的开发。其高温制冷应用很有诱惑力，目前十分重视高温磁制冷的开发。12：等：等温磁化温磁化（排热）（排热）23：等磁场等磁场过程过程（温度（温度降低）降低）34：等温退磁（吸热制冷）：等温退磁（吸热制冷）41：等磁过：等磁过程（温度上升）程（温度上升

8、）温度温度20K以上，特别是近室温附近，磁性离子系统热以上，特别是近室温附近，磁性离子系统热运动大大加强，顺磁盐中磁有序态难以形成，它在受外磁运动大大加强，顺磁盐中磁有序态难以形成，它在受外磁场作用前后造成的磁系统熵变大大减小，磁热效应也大大场作用前后造成的磁系统熵变大大减小，磁热效应也大大减弱。所以，进入高温区制冷，低温磁制冷所采用的材料减弱。所以，进入高温区制冷，低温磁制冷所采用的材料和循环都不适用。和循环都不适用。注意：表压力和真空度不是状态参数，只有绝对压力才能作为注意：表压力和真空度不是状态参数，只有绝对压力才能作为描述工质状描述工质状 态的状态参数。态的状态参数。固态液态气态凝固凝

9、固熔解凝华升华升华液化液化汽化教材教材 P4教材教材 P1教材教材 P2 纬度45度经过的地方有法国波尔多地区、意大利北部、罗马尼亚，加拿大南部，美国拿帕，南纬45度有新西兰、南美的智利和阿根廷等，北纬45度有欧洲一片。大气压不是固定不变的。为了比较大气压的大小，在大气压不是固定不变的。为了比较大气压的大小，在19541954年第十届国际计年第十届国际计量大会上，科学家对大气压规定了一个量大会上，科学家对大气压规定了一个“标准标准”：在纬度：在纬度4545的海平面上，当的海平面上，当温度为温度为00时，时，760760毫米高汞柱产生的压强叫做标准大气压。既然是毫米高汞柱产生的压强叫做标准大气压

10、。既然是“标准标准”，在根据液体压强公式计算时就要注意各物理量取值的准确性。从有关资料上查在根据液体压强公式计算时就要注意各物理量取值的准确性。从有关资料上查得：得：00时汞的密度为时汞的密度为13.59513.595103Kg103Kgm m3 3，纬度，纬度4545的海平面上的的海平面上的g g值为值为9.806729.80672牛千克。牛千克。可得可得760760毫米高汞柱产生的压强为毫米高汞柱产生的压强为 ：P P汞汞=汞汞gh=13.595gh=13.595103103千克千克m m3 39.806729.80672牛千克牛千克0.76m 0.76m P P汞汞=1.01325=1.

11、0132510105 5PaPa。这就是这就是1 1个标准大气压的值个标准大气压的值 教材教材 P2 教材教材 P3用用u u 型压力计测量系统压力的方法如图所示：型压力计测量系统压力的方法如图所示：CCpK 教材教材 P6 法国物理学家卡诺（法国物理学家卡诺（Nicolas Leonard Sadi Carnot,17961832）(右右图图)生于巴黎。其父生于巴黎。其父L.卡诺是法国有名的数学家、将军和政治活动家，学术上卡诺是法国有名的数学家、将军和政治活动家，学术上很有造诣，对卡诺的影响很大。很有造诣，对卡诺的影响很大。卡诺身处蒸汽机迅速发展、广泛应用的时代，他看到从国外进口的尤其卡诺身

12、处蒸汽机迅速发展、广泛应用的时代，他看到从国外进口的尤其是英国制造的蒸汽机，性能远远超过自己国家生产的，便决心从事热机效率是英国制造的蒸汽机，性能远远超过自己国家生产的，便决心从事热机效率问题的研究。他从理论的高度上对热机的工作原理进行研究，以期得到普遍问题的研究。他从理论的高度上对热机的工作原理进行研究，以期得到普遍性的规律；性的规律；1824年他发表了名著年他发表了名著谈谈火的动力和能发动这种动力的机器谈谈火的动力和能发动这种动力的机器书中写道：书中写道：“为了以最普遍的形式来考虑热产生运动的原理，就必须撇开任为了以最普遍的形式来考虑热产生运动的原理，就必须撇开任何的机构或任何特殊的工作介

13、质来进行考虑，就必须不仅建立蒸汽机原理，何的机构或任何特殊的工作介质来进行考虑，就必须不仅建立蒸汽机原理，而且建立所有假想的热机的原理，不论在这种热机里用的是什么工作介质，而且建立所有假想的热机的原理，不论在这种热机里用的是什么工作介质，也不论以什么方法来运转它们。也不论以什么方法来运转它们。”卡诺出色地运用了理想模型的研究方法，以他富于创造性的想象力，精卡诺出色地运用了理想模型的研究方法，以他富于创造性的想象力，精心构思了理想化的热机心构思了理想化的热机后称卡诺可逆热机（卡诺热机），提出了作为热后称卡诺可逆热机（卡诺热机），提出了作为热力学重要理论基础的卡诺循环和卡诺定理，从理论上解决了提高

14、热机效率的力学重要理论基础的卡诺循环和卡诺定理，从理论上解决了提高热机效率的根本途径。根本途径。卡诺在这篇论文中指出了热机工作过程中最本质的东西：热机必须工作于两卡诺在这篇论文中指出了热机工作过程中最本质的东西：热机必须工作于两个热源之间，才能将高温热源的热量不断地转化为有用的机械功；明确了个热源之间，才能将高温热源的热量不断地转化为有用的机械功；明确了“热的热的动力与用来实现动力的介质无关，动力的量仅由最终影响热素传递的物体之间的动力与用来实现动力的介质无关，动力的量仅由最终影响热素传递的物体之间的温度来确定温度来确定”，指明了循环工作热机的效率有一极限值，而按可逆卡诺循环工作，指明了循环工

15、作热机的效率有一极限值，而按可逆卡诺循环工作的热机所产生的效率最高。实际上卡诺的理论已经深含了热力学第二定律的基本的热机所产生的效率最高。实际上卡诺的理论已经深含了热力学第二定律的基本思想，但由于受到热质说的束缚，使他当时未能完全探究到问题的底蕴。思想，但由于受到热质说的束缚，使他当时未能完全探究到问题的底蕴。1832年年8月月24日卡诺因染霍乱症在巴黎逝世，年仅日卡诺因染霍乱症在巴黎逝世，年仅36岁。卡诺的学术地位随着热岁。卡诺的学术地位随着热功当量的发现，热力学第一定律、能量守恒与转化定律及热力学第二定律相继被功当量的发现，热力学第一定律、能量守恒与转化定律及热力学第二定律相继被揭示的过程

16、慢慢形成了。揭示的过程慢慢形成了。1847年，亥姆霍兹发表年，亥姆霍兹发表论力的守恒论力的守恒，第一次系统地，第一次系统地阐述了能量守恒原理，从理论上把力学中的能量守恒原理阐述了能量守恒原理，从理论上把力学中的能量守恒原理推广到热、光、电、磁、化学反应等过程，揭示其运动形推广到热、光、电、磁、化学反应等过程，揭示其运动形式之间的统一性，它们不仅可以相互转化，而且在量上还式之间的统一性，它们不仅可以相互转化，而且在量上还有一种确定的关系。能量守恒与转化使物理学达到空前的有一种确定的关系。能量守恒与转化使物理学达到空前的综合与统一。综合与统一。将能量守恒定律应用到热力学上，就是热力学第一定将能量守

17、恒定律应用到热力学上，就是热力学第一定律。律。热可以转变为功，功也可以转变成热，一定量的热消失时，必然伴随产生相应量的功；消耗一定的功时，必然产生与之对应量的热。或者说：热能可以转变为机械能，机械能可以转变为热能，在它们的传递和转换过程中，总量保持不变。实际的工质状态变化过程中，热力学第一定律的表达式为ALuQLAQ教材教材 P7AB1234XSPFLVXSXS与气体所作的微小膨胀功 为：L而 ，即在此过程中的乘积，正是1千克工质比容的变化量，所以得：VPLdF的乘积在压容图上等于面积dF，所以面积dF在压容图上即表示 的数值VPL1、热量不可能自发地、不花任何代价地从低温物体传、热量不可能自

18、发地、不花任何代价地从低温物体传向高温物体。向高温物体。2、不可能从单一热源取得热量使之完全转变为功而不、不可能从单一热源取得热量使之完全转变为功而不产生其他影响。产生其他影响。3、不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零。、不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零。高温物体外界补偿热量低温物体人工制冷：历史上首个成型的第二类永动机装置是历史上首个成型的第二类永动机装置是1881年美国年美国人约翰人约翰嘎姆吉为美国海军设计的零发动机，这一装置利嘎姆吉为美国海军设计的零发动机，这一装置利用海水的热量将液氨汽化，推动机械运转。但是这一装置用海水的热量将液氨汽化，推动机械运转。但是这一装置无法持续运转，因为

19、汽化后的液氨在没有低温热源存在的无法持续运转，因为汽化后的液氨在没有低温热源存在的条件下无法重新液化，因而不能完成循环。条件下无法重新液化，因而不能完成循环。1820年代法国工程师卡诺设计了一种工作于两个热年代法国工程师卡诺设计了一种工作于两个热源之间的理想热机源之间的理想热机卡诺热机，卡诺热机从理论上证明卡诺热机，卡诺热机从理论上证明了热机的工作效率与两个热源的温差相关。德国人克劳修了热机的工作效率与两个热源的温差相关。德国人克劳修斯和英国人开尔文在研究了卡诺循环和热力学第一定律后，斯和英国人开尔文在研究了卡诺循环和热力学第一定律后，提出了热力学第二定律。这一定律指出：不可能从单一热提出了热

20、力学第二定律。这一定律指出：不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用功而不产生其他影响。热源吸取热量，使之完全变为有用功而不产生其他影响。热力学第二定律的提出宣判了第二类永动机的死刑，而这一力学第二定律的提出宣判了第二类永动机的死刑，而这一定律的表述方式之一就是：第二类永动机不可能实现。定律的表述方式之一就是：第二类永动机不可能实现。教材教材 P7tQF)(tQKJZFtnw）（twtn教材教材 P8 物质在加热（或冷却）过程中，温度升高（或降低）所吸物质在加热（或冷却）过程中，温度升高（或降低）所吸收（或放出）的热量叫显热。用符号收（或放出）的热量叫显热。用符号Q Q显显表示。表示。显热计

21、算公式：显热计算公式：物质在加热（或冷却）过程中，只改变原有状态，而温度物质在加热（或冷却）过程中，只改变原有状态，而温度不发生变化，这种不发生变化，这种 改变状态所消耗（或得到）的热叫做改变状态所消耗（或得到）的热叫做。用符号用符号Q Q潜潜表示表示温度温度 1000时间时间水为例水为例气态气态固态固态液态液态凝固凝固熔解熔解汽化汽化液化液化物质在加热（冷却）过程中温度和状物质在加热（冷却）过程中温度和状态随时间变化曲线图态随时间变化曲线图t(kJ)GCQ显教材教材 P8教材教材 P31压缩比：是指汽缸活塞的最大行程容积与最小行程容积的比值 无机化合物：NH3、CO2、H2O 、N2O。命名

22、：R7*为分子量 例：NH3R717 CO2R744 H2OR718N2OR744a一、根据常温下冷凝压力大小和在大气压力下蒸发温度的高低分三类：一、根据常温下冷凝压力大小和在大气压力下蒸发温度的高低分三类：高温低压制冷剂，冷凝压力小于高温低压制冷剂，冷凝压力小于0.3MPa，蒸发温度大于，蒸发温度大于0 冷凝压力为冷凝压力为0.32MPa，蒸发温度大于，蒸发温度大于0-50冷凝压力大于冷凝压力大于2MPa，蒸发温度低于，蒸发温度低于-504.混合溶液混合溶液由两种由两种(或以上或以上)制冷剂按一定比例相互溶解而成的混合物。制冷剂按一定比例相互溶解而成的混合物。A共沸溶液：固定共沸溶液：固定p

23、下蒸发或冷凝时，下蒸发或冷凝时，t0、tk不变，气、液相组分相同。不变，气、液相组分相同。命名：命名：R5*为发现的顺序：为发现的顺序：R500、R501、R502.R509等。等。B非共沸溶液：固定非共沸溶液：固定p下蒸发或冷凝时，下蒸发或冷凝时，t0、tk变，气、液相组分不同。变，气、液相组分不同。命名：命名：R4*为发现的顺序：为发现的顺序：R400、R401、R402、.R507等。等。4.R134a（四氟乙烷分子式（四氟乙烷分子式C2H2F4）标准蒸发温度标准蒸发温度-26.5，凝固温度，凝固温度-96.6，温室效应是，温室效应是R112的十分的十分之一，对臭氧层无破坏作用，对金属件

24、有腐蚀性。之一，对臭氧层无破坏作用，对金属件有腐蚀性。注意：注意：R134a的吸气压力约为的吸气压力约为0MPa,R600a的吸气压力约为的吸气压力约为-0.05MPa,HC混合制冷剂的吸气压力基本同混合制冷剂的吸气压力基本同R12相当。相当。1、氨（代号：、氨（代号：717 分子式分子式NH3）氨是目前使用最为广泛的一种中压中温制冷剂。氨的凝固温度为-77.7，标准蒸发温度为33.3，在常温下冷凝压力一般为1.11.3MPa，即使当夏季冷却水温高达时也决不可能超过1.5MPa。氨的单位标准容积制冷量大约为520kcal/3。氨有很好的吸水性，即使在低温下水也不会从氨液中析出而冻结，故系统内不

25、会发生“冰塞”现象。氨对钢铁不起腐蚀作用，但氨液中含有水分后，对铜及铜合金有腐蚀作用，且使蒸发温度稍许提高。因此，氨制冷装置中不能使用铜及铜合金材料，并规定氨中含水量不应超过0.2。氨的比重和粘度小，放热系数高，价格便宜，易于获得。但是，氨有较强的毒性和可燃性。若以容积计，当空气中氨的含量达到0.50.6时，人在其中停留半个小时即可中毒，达到1113时即可点燃，达到16时遇明火就会爆炸。因此，氨制冷机房必须注意通风排气，并需经常排除系统中的空气及其它不凝性气体。总上所述，氨作为制冷剂的优点是：易于获得、价格低廉、压力适中、单位制冷量大、放热系数高、几乎不溶解于油、流动阻力小，泄漏时易发现 爆炸

26、极限：15.8%-28%R600a制冷剂蒸发潜热大，冷却能力强；流动性能好，输制冷剂蒸发潜热大，冷却能力强；流动性能好，输送压力低，耗电量低，负载温度回升速度慢。送压力低，耗电量低，负载温度回升速度慢。R600a制冷制冷剂与各种压缩机润滑油兼容。（注：剂与各种压缩机润滑油兼容。（注：R600a在制冷系统中在制冷系统中含量不足时，会造成压力值过大，机器声音异常，压缩机含量不足时，会造成压力值过大，机器声音异常，压缩机寿命缩短）寿命缩短）主要用作超低温制冷剂，与主要用作超低温制冷剂，与R22组成的制冷系统用于组成的制冷系统用于-80-120的超低温制冷装置。也用作泡沫塑料的发泡的超低温制冷装置。也

27、用作泡沫塑料的发泡剂剂,作制冷剂替代作制冷剂替代R12。健康危害：健康危害：具有弱刺激和麻醉作用。急性中毒：主要表现为头痛、具有弱刺激和麻醉作用。急性中毒：主要表现为头痛、头晕、嗜睡、恶心、酒醉状态，严重者可出现昏迷。慢性头晕、嗜睡、恶心、酒醉状态，严重者可出现昏迷。慢性影响：出现头痛、头晕、睡眠不佳、易疲倦。影响：出现头痛、头晕、睡眠不佳、易疲倦。制冷剂的储存要求制冷剂的储存要求1、储存钢瓶的仓库距厂房不得小于、储存钢瓶的仓库距厂房不得小于25m，距离住地和公共建筑物不得小于，距离住地和公共建筑物不得小于50m。2、氨瓶仓库应为不低于二级耐火等级的单独建筑物。、氨瓶仓库应为不低于二级耐火等级

28、的单独建筑物。3、仓库不应有明火或其他取暖设备。、仓库不应有明火或其他取暖设备。4、仓库内要自然通风或有机械通风装置。、仓库内要自然通风或有机械通风装置。5、钢瓶卧放时应头部朝向一方，防止滚动，堆放不应超过、钢瓶卧放时应头部朝向一方，防止滚动，堆放不应超过5层。层。6、氨瓶严禁与氧气瓶、氢气瓶同室存放，以免引起燃烧、爆炸。、氨瓶严禁与氧气瓶、氢气瓶同室存放，以免引起燃烧、爆炸。7、制冷剂钢瓶应远离热源，防止阳光暴晒。、制冷剂钢瓶应远离热源，防止阳光暴晒。制冷剂钢瓶使用注意事项：制冷剂钢瓶使用注意事项：1、操作人员启钢瓶阀门时，应站在阀的侧面缓慢开启；、操作人员启钢瓶阀门时，应站在阀的侧面缓慢开

29、启；2、钢瓶阀门冻结时，应把钢瓶移到较暖的地方，或用洁净的温水解冻，严禁明、钢瓶阀门冻结时，应把钢瓶移到较暖的地方，或用洁净的温水解冻，严禁明火烘烤。火烘烤。3、不得靠近热源，与明火的距离不得小于、不得靠近热源，与明火的距离不得小于10m，夏季防止阳光暴晒。，夏季防止阳光暴晒。4、瓶中气体不能全部用完，必须留有剩余压力。、瓶中气体不能全部用完，必须留有剩余压力。1.水水H2O（R718）优点：环保、安全易得、无毒无味；优点：环保、安全易得、无毒无味；缺点：比容大、缺点：比容大、qv小，凝固点高，制冷温度小，凝固点高，制冷温度0。适用：蒸汽喷射式制冷机、溴化锂吸收式制冷机。适用：蒸汽喷射式制冷机

30、、溴化锂吸收式制冷机。2.氨氨NH3（R717）优点：环保、热力性质好（沸点优点：环保、热力性质好（沸点-33.4，凝固点，凝固点-77.7）、工作压力）、工作压力适中、适中、q0、qv较大、粘性小，密度小，流动阻力小、传热性较大、粘性小，密度小，流动阻力小、传热性能好、溶水性好、不会能好、溶水性好、不会“冰塞冰塞”，纯氨不腐蚀，但含水后腐蚀铜及铜，纯氨不腐蚀，但含水后腐蚀铜及铜合金（磷青铜除外）。合金（磷青铜除外）。缺点：毒性大、有刺激性臭味、易燃易爆、一旦泄漏，将污染空缺点：毒性大、有刺激性臭味、易燃易爆、一旦泄漏，将污染空气、食品，并刺激人，微溶于润滑油，易有油膜。气、食品，并刺激人，微

31、溶于润滑油，易有油膜。适用：大中型工业制冷装置（适用：大中型工业制冷装置（-65以上）和大中型冷库。以上）和大中型冷库。3.氟利昂氟利昂优点：无味、不易燃易爆、毒性小、等熵指数小、排气温度低，优点：无味、不易燃易爆、毒性小、等熵指数小、排气温度低，不腐蚀金属，分子量大。不腐蚀金属，分子量大。缺点：密度大、粘性大、流动阻力大，渗透性强，易于泄漏而不缺点：密度大、粘性大、流动阻力大，渗透性强，易于泄漏而不被发现，含氟原子的氟利昂与明火接触能分解出剧毒的光被发现，含氟原子的氟利昂与明火接触能分解出剧毒的光气气COCl2，价格高。，价格高。适用：使用范围广。适用：使用范围广。1.全球温度上升全球温度上

32、升2.全球海平面上升全球海平面上升3.皮肤癌患者增多皮肤癌患者增多教材教材 P39ODP制冷剂对大气臭氧层消耗潜能值，以制冷剂对大气臭氧层消耗潜能值，以CFC-11的的ODP=1.0为相对值，以为相对值，以HFC-134a的的ODP值为零。值为零。GWP制冷剂温室效应潜能值，以制冷剂温室效应潜能值，以CFC-11的的ODP=1.0为相为相对值，以对值，以HFC-134a的的GWP值为值为0.240.29。教材教材 P40对载冷剂的要求对载冷剂的要求 (1)在使用温度范围内不凝固、不汽化。在使用温度范围内不凝固、不汽化。(2)比热要大。比热要大。(3)密度小，粘度小。密度小，粘度小。(4)导热系

33、数大。导热系数大。(5)不腐蚀设备、管道及其他附件；无毒，化学稳定性好。不腐蚀设备、管道及其他附件；无毒，化学稳定性好。(6)价格便宜，易于购买。价格便宜，易于购买。载冷剂的种类载冷剂的种类载冷剂按其工作温度大致可分为载冷剂按其工作温度大致可分为3类：类：1.高温载冷剂高温载冷剂 高温载冷剂（如水）适用于高温载冷剂（如水）适用于0以上的制冷循环，被广泛用于空调以上的制冷循环，被广泛用于空调装置。装置。2.中温载冷剂中温载冷剂 中温载冷剂，如氯化钠、氯化钙的水溶液，适用于中温载冷剂，如氯化钠、氯化钙的水溶液，适用于550的制的制冷装置中。冷装置中。3.低温载冷剂低温载冷剂 低温载冷剂，如低温载冷

34、剂，如R11、三氯乙烯，适用于低于、三氯乙烯，适用于低于50的制冷装置。的制冷装置。盐水溶液温度盐水溶液温度-浓度图浓度图盐水作为载冷剂时应注意以下问题：盐水作为载冷剂时应注意以下问题：一、要合理地选择盐水的浓度一、要合理地选择盐水的浓度盐水的浓度增高，虽可降低凝固点，但使盐水密度加大、比热减小，使输液泵的功率消盐水的浓度增高，虽可降低凝固点，但使盐水密度加大、比热减小，使输液泵的功率消耗增大。耗增大。目前一般在选择盐水浓度时，使其凝固温度比制冷剂的蒸发温度低目前一般在选择盐水浓度时，使其凝固温度比制冷剂的蒸发温度低为宜。为宜。二、注意盐水对设备及管道的腐蚀问题二、注意盐水对设备及管道的腐蚀问

35、题1、最好采用闭式盐水系统。以减少盐水与空气接触机会，从而降低对设备及管道的腐蚀、最好采用闭式盐水系统。以减少盐水与空气接触机会，从而降低对设备及管道的腐蚀2、盐水浓度不可太低。因为盐水的含氧量随盐水浓度的降低而增高。、盐水浓度不可太低。因为盐水的含氧量随盐水浓度的降低而增高。3、在盐水中加入一定量的防腐剂并使其具有合适的酸碱性。、在盐水中加入一定量的防腐剂并使其具有合适的酸碱性。配制方法：配制方法：1m3的氯化钙水溶液中应加的氯化钙水溶液中应加16kg的重铬酸钠和的重铬酸钠和043kg的氢氧化钠；的氢氧化钠；1m3氯氯化钠水溶液中加入化钠水溶液中加入32kg的重铬酸钠和的重铬酸钠和0864k

36、g的氢氧化钠。的氢氧化钠。加入防腐剂后，必须使盐水呈弱碱性（加入防腐剂后，必须使盐水呈弱碱性（p=7.58.5），这可通过氢氧化钠的加入量进行），这可通过氢氧化钠的加入量进行调整调整，添加防腐剂时应特别小心并注意毒性。，添加防腐剂时应特别小心并注意毒性。三、三、盐水作为载冷剂时应注意以下问题：盐水作为载冷剂时应注意以下问题：载冷剂在使用过程中，会因吸收空气中的水分而使其浓度降低。为了防止盐水的浓度降载冷剂在使用过程中，会因吸收空气中的水分而使其浓度降低。为了防止盐水的浓度降低，引起凝固点温度升高，必须定期检测盐水的比重。若浓度降低，应适当补充盐量，低，引起凝固点温度升高，必须定期检测盐水的比重

37、。若浓度降低，应适当补充盐量，以保持在适当的浓度。以保持在适当的浓度。故选用工业级的无水氯化钙（对形状无要求），应合理配置，定期检查。故选用工业级的无水氯化钙（对形状无要求），应合理配置，定期检查。教材教材 P421 1、定压加热（或冷却）时制冷剂状态的变化、定压加热（或冷却）时制冷剂状态的变化 如果我们取如果我们取1 1 千克液态千克液态R12 R12 注入到汽缸中，并保持在一定的注入到汽缸中，并保持在一定的压力（压力（P=0.74MPaP=0.74MPa）下对其进行加热（或冷却）时，所引起温度）下对其进行加热（或冷却）时，所引起温度和体积的变化如左图所示：和体积的变化如左图所示：由于所取的

38、液态由于所取的液态R12 R12 是是1000 1000 克，所以其体积可用比容克，所以其体积可用比容v v 来表示。在变化过程中，温度和体积的关系如右图所示。来表示。在变化过程中，温度和体积的关系如右图所示。2.饱和温度饱和温度和和饱和压力饱和压力制冷剂的液态和气态处于共存，而液态和气态的制冷剂又可以彼制冷剂的液态和气态处于共存，而液态和气态的制冷剂又可以彼此互相转换，处于一种动态平衡时，这种状态的制冷剂叫饱和蒸此互相转换，处于一种动态平衡时，这种状态的制冷剂叫饱和蒸汽，而饱和蒸汽的温度就叫饱和温度，饱和蒸汽的压力叫饱和压汽，而饱和蒸汽的温度就叫饱和温度，饱和蒸汽的压力叫饱和压力，但其压力由

39、制冷剂的温度而定。力，但其压力由制冷剂的温度而定。3.临界温度临界温度和和临界压力临界压力各种气体在一定的温度和压力条件下都可以液化，但当温度升各种气体在一定的温度和压力条件下都可以液化，但当温度升高超过某一数值时，压力再增加也不能使气体液化，这一温度高超过某一数值时，压力再增加也不能使气体液化，这一温度就叫临界温度，在这一温度下，使气体液化的最低压力叫临界就叫临界温度，在这一温度下，使气体液化的最低压力叫临界压力。压力。制冷剂种类制冷剂种类临界温度临界温度()临界压力临界压力(MPa)R11198.04.37R12112.04.12R2296.04.94R50290.14.13R134a10

40、0.63.944R717132.411.297教材教材 P10量湿蒸汽 总湿蒸汽中的蒸汽量由上式可以看出，由上式可以看出，x最大值为最大值为1，x最小值为最小值为0，X值只在值只在01之间之间x=0时，为饱和液体状态，饱和蒸汽为时，为饱和液体状态，饱和蒸汽为0，饱和液为，饱和液为100%，是湿蒸汽的一种极限状态。，是湿蒸汽的一种极限状态。X=1时，为干饱和蒸汽状态，饱和蒸汽为时，为干饱和蒸汽状态，饱和蒸汽为100%，饱和液为，饱和液为0，也是湿蒸汽的一种极限状态。，也是湿蒸汽的一种极限状态。X=0.2时，为湿蒸汽状态，是饱和蒸汽占时，为湿蒸汽状态，是饱和蒸汽占20%，饱和液占，饱和液占80%的

41、湿蒸汽状态。的湿蒸汽状态。量液体 质量蒸汽 质量湿蒸汽 总教材教材 P10蒸发和液化蒸发和液化 一般情况下，液体在某一压力下被加热后因吸热而温度上升，一般情况下，液体在某一压力下被加热后因吸热而温度上升，当温度上升到某一定值时，液体开始沸腾并变为蒸汽，但此刻温度当温度上升到某一定值时，液体开始沸腾并变为蒸汽，但此刻温度并不改变，这种现象叫沸并不改变，这种现象叫沸 腾。在制冷技术中，习惯上将液体汽化腾。在制冷技术中，习惯上将液体汽化的两种形式：蒸发和沸腾统称蒸发。如果把此蒸汽在同样压力下冷的两种形式：蒸发和沸腾统称蒸发。如果把此蒸汽在同样压力下冷却，则会出现与上述情况完全相反的变化过程，在放出等

42、于蒸发潜却，则会出现与上述情况完全相反的变化过程，在放出等于蒸发潜热的全部热量后液化，这一过程中所放出的热量称为冷凝潜热，这热的全部热量后液化，这一过程中所放出的热量称为冷凝潜热，这一过程称为冷凝过程。一过程称为冷凝过程。饱和状态饱和状态 液体发生状态变化而变成过热蒸汽的过程。开始蒸发时的液体液体发生状态变化而变成过热蒸汽的过程。开始蒸发时的液体称为饱和液体；其蒸发后全部变成蒸汽时，此蒸汽称为干饱和蒸汽；称为饱和液体；其蒸发后全部变成蒸汽时，此蒸汽称为干饱和蒸汽；这两者之间的状态称为饱和状态；其中有液体和气体共存时的气体这两者之间的状态称为饱和状态；其中有液体和气体共存时的气体被叫作湿蒸汽。干

43、饱和蒸汽再加热则变成过热蒸汽，饱和液体再冷被叫作湿蒸汽。干饱和蒸汽再加热则变成过热蒸汽，饱和液体再冷却则变成过冷液体，过热蒸汽与干饱和蒸汽的温差称为过热度，过却则变成过冷液体，过热蒸汽与干饱和蒸汽的温差称为过热度，过冷液体与饱和液体的温差称为过冷度。冷液体与饱和液体的温差称为过冷度。节流与增压节流与增压 在流体通路当中，通道突然缩小时，液体压力便会下降，所对在流体通路当中，通道突然缩小时，液体压力便会下降，所对应的沸点也随之下降，因此液体开始汽化，产生气体，汽化所耗的应的沸点也随之下降，因此液体开始汽化，产生气体，汽化所耗的热量来自液体本身，这种变化只是状态的变化，与外界并没有热和热量来自液体

44、本身，这种变化只是状态的变化，与外界并没有热和功的交换，因此流体的焓值不变。这种状态变化被称为节流。功的交换，因此流体的焓值不变。这种状态变化被称为节流。制冷循环制冷循环 制冷循环共有四个过程：制冷循环共有四个过程：(）蒸发过程；）蒸发过程；(2(2）压缩过程；）压缩过程；(3(3）冷凝过程；）冷凝过程；(4(4）节流过程。）节流过程。在传热过程中，温差是传热的动力，一定也有一个参数，在传热过程中，温差是传热的动力，一定也有一个参数，它的变化是衡量是否传热的尺度，这个参数定义为熵，它的变化是衡量是否传热的尺度，这个参数定义为熵，用用S S表示，表示，1kg1kg工质的熵称为比熵。工质的熵称为比

45、熵。为表示制冷剂状态变化时，热量传递程度的物理量，一定温度的为表示制冷剂状态变化时，热量传递程度的物理量，一定温度的物体，它所得到或放出的放出的热量与该物体的绝对温度之比，物体，它所得到或放出的放出的热量与该物体的绝对温度之比，称为熵，单位称为熵，单位kJ/(kg.k)熵值规定：熵值规定：各种制冷剂各种制冷剂0时熵值时熵值为为1.00 kJ/(kg.k)制冷技术中常用的图表制冷技术中常用的图表教材教材 P6Kab2、焓（、焓（h）表示制冷剂在各种状态下所具有的能量总和，焓与温度、压力、比表示制冷剂在各种状态下所具有的能量总和，焓与温度、压力、比容等概念一样，表明制冷剂状态的一种参数。对于开口系

46、统，当工容等概念一样，表明制冷剂状态的一种参数。对于开口系统，当工质流进（或流出）系统时，不仅把工质所具有的内能带入（或带出）质流进（或流出）系统时，不仅把工质所具有的内能带入（或带出）系统，而且还把它所获得的推动功也带入（或带出系统），就是说系统，而且还把它所获得的推动功也带入（或带出系统），就是说对于开口系统，当工质流进（或流出）系统时，它的内能和推动功对于开口系统，当工质流进（或流出）系统时，它的内能和推动功总是同时出现。为计算方便，把工质的内能和推动功之和定义为焓。总是同时出现。为计算方便，把工质的内能和推动功之和定义为焓。制冷剂的总能量包含内能和外能之和，内能制冷剂的总能量包含内能和

47、外能之和，内能(u)与分子热运动有关，与分子热运动有关，外能与制冷剂蒸汽的压力和比容有关，即焓等于内能与外能之和外能与制冷剂蒸汽的压力和比容有关，即焓等于内能与外能之和 huPv（KJ/kg）焓值规定：各种制冷剂焓值规定：各种制冷剂0时饱和液的焓规定为时饱和液的焓规定为200.00kJ/kg 氨为氨为500.00kJ/kg压焓图：一点三区五态八线压焓图：一点三区五态八线2、压焓图（、压焓图（logp-h图）图）教材教材 P20L n phtSPk=0=1hL n ph12342 压焓图压焓图LnphtSPk=0=1hLnphtSPk=0=1hL n phtSPk=0=1hLnphtSPk=0=

48、1hLnph12342L n phtSPk=0=1hL n ph12342 L n phtSPk=0=1hL n ph12342 L n phtSPk=0=1hL n ph12342 注意：注意：1.等压线等压线po、pk的确定很关键，在确定时必须以区内的的确定很关键，在确定时必须以区内的to、tk等温线为准等温线为准2.确定各个变化过程时，要注意同一条等温线在不同区域的确定各个变化过程时，要注意同一条等温线在不同区域的曲线类型是不同的曲线类型是不同的3.不同制冷剂的不同制冷剂的logp-h图是不同的，要看清已知条件正确选图是不同的，要看清已知条件正确选择择logp-h图图4.确定状态点后，立

49、即查出对应的焓值并记录下来。确定状态点后，立即查出对应的焓值并记录下来。教材教材 P26R12压焓图压焓图基本概念基本概念制冷剂在制冷设备中的能量交换关系制冷剂在制冷设备中的能量交换关系热力计算热力计算制冷循环种类制冷循环种类基本概念基本概念焓焓熵熵焓是系统的状态参数，具有能量的意义。焓是系统的状态参数，具有能量的意义。若在一可逆的微小状态变化过程中，若在一可逆的微小状态变化过程中，1kg1kg工质与外界交工质与外界交换的热量为换的热量为qq，工质的温度为，工质的温度为 T T，则工质熵的微小变，则工质熵的微小变化量化量d ds s定义为：定义为：d ds s=q/Tq/T制冷基本原理制冷基本

50、原理单级蒸汽压缩式制冷系统由压缩单级蒸汽压缩式制冷系统由压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器组机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器组成，用管道连接成一封闭系统，成，用管道连接成一封闭系统，制冷剂在系统中循环流动。制冷剂在系统中循环流动。制冷剂在蒸发器中吸收被冷却对制冷剂在蒸发器中吸收被冷却对象的热量并沸腾汽化成蒸汽，与象的热量并沸腾汽化成蒸汽，与之相对应的压力之相对应的压力P0P0称为蒸发压力，称为蒸发压力，温度温度t0t0称为蒸发温度；压缩机不称为蒸发温度；压缩机不断地抽吸蒸发器中产生的蒸汽并断地抽吸蒸发器中产生的蒸汽并将其压缩到冷凝压力将其压缩到冷凝压力PkPk，然后送，然后送往冷凝器，蒸汽压缩式制冷系统