《制冷及低温原理》教案.docx

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1、制冷及低温原理教案1绪论31.1制冷的定义31.2研究内容、应用和发展32制冷方法41. 1物质相变制冷42. 2电磁声制冷63. 3气体涡流制冷73单级蒸气压缩式制冷83.1可逆制冷循环84. 2单级蒸汽压缩式制冷理论循环103.3单级蒸汽压缩式制冷的实际循环123. 4采用混和制冷剂的单级蒸气压缩式制冷循环204制冷剂224. 1概述224. 2制冷剂的性质224. 3混和制冷剂235. 4实用的制冷剂235多级蒸气压缩制冷循环245.1两级压缩制冷的循环形式255. 2两级压缩制冷的系统流程与循环分析255. 3两级压缩制冷循环中间压力的确定及热力计算276. 4复叠式制冷285.5C0

2、2制冷286热交换过程及热换热器297. 1过程见p230238297.2 蒸发器297.3 冷凝器327.4 蒸发器供液量的自动调节337.5 制冷系统的传热强化与消弱367载冷与蓄冷377. 1载冷剂与蓄冷剂377. 2载冷新技术388. 3蓄冷388液态低温工质的制取398.2 低温工程的性质399. 2气体液化循环419溶液热力学基础4610. 1概述4611. 溶液的基本定律4712. 溶液相平衡条件4713. 二元溶液的相平衡4814. 5多种分气体的相平衡4815. 溶液基本热力（工作）过程4910气体的低温分离5110.1空气组成及其主要成分间的气液平衡5110.2空气的精储5

3、110.3精储过程计算5210.4精微塔塔板效率521绪论1.1制冷的定义要点t（1）人工方法（2）被冷却对象温度（3）过程实现制冷需要有补偿过程即有能量输入。用热力学第二定律说明内在本质原因。普冷：120K制冷温度范围划分：深冷（低温）：1200.3K超低温：V0.3K掌握术语：制冷剂、制冷量制冷循环制冷机、制冷设备制冷装置1.2研究内容、应用和发展内容：（1）方法机理循环：热物理过程（2）制冷剂：热物理性质、物理化学性质（3）制冷机械与设备：原理一一性能一一设计要点：研究目的意义课外学习应用：生活、生产、科研发展历史2制冷方法2.1物质相变制冷要点：基本概念：(1)物质集态：(2)相变(3

4、)潜热相变制冷：液体蒸发吸热效应一一制冷固体融化升华f1 .1.1固体相变冷却盐溶液吸热冰盐种类制冷温度-冰盐浓度干冰冷却：冰冷却：融点:0、潜热335kJkg冰盐冷却：冰融化吸热固态CO”三相点:-56.6C,0.52MPa三相点上吸热融化，下吸热升华，常压升华温度-78.5。2 .1.2液体蒸发制冷汽化吸热制冷要点：循环的基本原理：气液平衡饱和状态pf对应保持低温低压下蒸发代化四个过程保持高温高压下冷凝。疑法)j增压、降压实现循环方式多样蒸气压缩式制冷：要点系统基本组成：四个部件+冷剂工作过程压缩机作用：增压，循环动力膨胀阀作用：降压，控制流量耗能：机械能，电能蒸气吸收式设备、工质对要点：

5、系统组成1工作问路冷剂回路溶液回路工作过程热压缩概念耗能：热能蒸气喷射式制冷：要点t系统组成：喷射器，工质泵工作过程：循环TS图循环的热力分析：制冷剂：H2。、R等能耗：热能描述循环性能的指标：制冷量，锅炉热负荷冷凝器热负荷，泵功喷射系数，循环热平衡详解T-S图吸附制冷要点：1）制冷原理：a、固体吸附剂吸附冷剂蒸汽作用，b、吸附能力TOCrT,c、周期冷却与加热吸附剂形成吸附和解吸（脱附）2）吸附机理气2）单效液体蒸发吸附循环：见参考教材P203）工质对：氯化钢（Bacl2）+氨（NH3）系气组成与工作过程:分解/冷凝过程合成/蒸发过程固气相平衡图：（见参考教材P20）2.2电磁声制冷1. 2

6、.1热电制冷：要点：西贝克效应两种材料，冷热节点温差电制冷（半导体），热电效应（帕尔帖效应）：.电回路直流电注意：热电效应强度仅材料的热电势热电制冷元件（热电偶）：P型+N型半导体，连接铜线式铜片热电堆：并联式串联多个热电偶2. 2.2磁制冷要点：磁热效应的物理意义补充知识：磁感应强度：表示磁场强弱和方向的物理量：B=%F受力，1导线长度，I电流强度磁场强度：H磁导率B=MH磁矩：磁麻课外自习：低温磁制冷高温磁制冷3. 2.3声制冷要点*热声效应：热能与声能之间相互转换现象声波传播时会产生压力波动，位移波动，温度波动，当其与固体边界相遇，相互作用而有能量之转换。课外自习：2. 3气体涡流制冷1

7、 .3.1原理：1.2方法，使压缩气体产生涡流运动并分离成冷、热两部分，冷气流去制冷。工作介质：空气、Co八NH3涡旋（流）管：构成2 .3.2工作过程：高压室温气体等燧膨胀,冷热气流分离（压力能f速度能）详解工作过程的T一一S图：3 .3.3制冷计算涡流管的冷却效应：ATc=Ti-Tc等燧膨胀强度效应：Ts=T1-Ts冷却效率：c=-涡流管加热效应：ATh=Th-Tl制冷量：qo=CpcQo=q,（Po制热量：qh=Ca7；Qh=qmhqh质量平衡、能量平衡可应用于过程，则：食=Qh3单级蒸气压缩式制冷3.1 可逆制冷循环3.1.1 制冷的热力学原理要点：逆向循环制冷循环热源、热汇概念制冷循

8、环的热力学本质：能量补偿实现热量转移：低温热源至高温热汇制冷逆向循环:能量转换关系见图3T制热J描述循环性能的参数（指标）：热泵、制冷机、热泵型制冷机由收益能%偿能量COPr=%COPh=Qe重点理解关系式：COpH=COPR+1（有条件才成立）制冷系数，供热系数（热泵系数）循环效率（热力完善度）：Z7=cprnp4 .1.2逆卡诺制冷循环8循环构成及工作过程:循环中的能量转换关系:热力学第一定律应用循环的性能系数：COR=Qo/=TC=1/wTT1.%一1分析其特性：，注意应用：驾空的讨论要点：COP,77的特点、区别与联系3. 1.3劳论茨循环要点：条件是热源热汇是变温的制冷剂吸、放过程也

9、是变温的循环构成：条件：任何过程无传热温差等燧压缩与膨胀过程。可逆劳化茨循环的性能系数：放热量：q=2Tds=T(S9-S3)J3m吸热量：qQ=Tds=T(S1-S4)J4om兀、T的平均变量温差输入功：w=q-qoCoP=%=%/mom3.2单级蒸汽压缩式制冷理论循环要点：3.2.1 循环系统组成与工作过程系统：四部件+Pipe+R工作过程：单级蒸汽压缩：一次性压缩POfPk3.2.2 2.2制冷剂的状态图热力状态参数：p、T、v、Ssh(1)压一一焙图：图的结构特性：一点、两线、三区、五态等值线族：等t、p、v、s、h、x临界点：在临界温度以上，物态只能以汽相存在(2)温燃图：3.2.3

10、 理论循环：(饱和循环)理论循环的假定：(见参考教材P69)五条理论循环在状态图上的描述：(见参考教材P70)Oh循环特性：循环各过程包括：功、热转换与交换应用热力学第一定律(开口系)循环特性指标：要点,单位质量概念(1):qo(2)：qzv：压缩机吸气(3)：w单位：kjkg,kjm3(4)：W.qk压比：11(压机)排气温度：T2COP注意点：对于某一制冷剂采用理论循环分析可知：系统压力水平压机工作条件制冷能力经济性制冷机性能指标：o(kw)P(w)COPqvh(mis)压缩机理论输气量(1)制冷循环量：kg/s(2) o=qQqmqvhqzvkwh4q。=耳一=hv-h4与理论循环对比，其等价于用有用过热循环与理论循环对比,前者的结论适用。蒸发温度低的制冷机适合采用回热。管管压力损失及热交换何人屿吸热：有害（保温）吸气管：!阻力：降低吸气压力（2）排气管:放热：有利（不保温）阻力