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冷热源工程 建环教研室 第1章　制冷的基本知识 本章主要内容 1.1概述 1.2理想制冷循环 1.3蒸气压缩式制冷的理论循环 1.4蒸气压缩式制冷的实际循环 1.1概述 本节主要内容 一.制冷的定义及研究内容 二.制冷技术的应用 三.制冷技术的发展历程及研究方向 四.常用的制冷方法 1.1概述 思考：为什么强调用“人工”的方法？ 天然冷源受地理、气候等条件的限制而不可多得。 A. 受到地区条件的限制，不是处处都有； 　如　冰（≤0℃）； 　　　地下水的水温：东北地区 4～14℃ 　　西北地区 18～20℃ 　　华北地区 15～19℃ 　　华东地区 19～20℃ 1.1概述 B. 温度不能太低，远远不能满足工农业生产、科学技术发展及人们生活水平提高对冷的要求。 C.大量使用地下水会使地面下沉。 D. 大型系统使用天然冷源时，因其他方面的损失，不一定是经济的。 1.1概述 研究内容：可以概括为以下四个方面： (1)研究获得低于环境温度的方法、机理以及与此对应的循环，并对循环进行热力学的分析和计算。 　(2)研究循环中使用的工质的性质，从而为制冷机提供合适的工作介质。因工质在循环中发生状态变化，所以工质的热物理性质是进行循环分析和计算的基础数据。此外，为了使这些工质能实际应用，还必须掌握它们的一般物理化学基础。 　(3)研究气体液化和分离技术。例如液化氧、氮、氢、氦等气体，将空气或天然气液化、分离，均涉及一系列的制冷或低温技术。 　(4)研究所需的各种机械和设备，包括它们的工作原理、性能分析、结构设计。此外还有热绝缘问题，装置的自动化问题，等等。 1.1概述 上述前三个方面构成制冷或低温技术原理的基本研究内容，第四方面涉及具体的设备和装置。 1.1概述 三、制冷技术的发展历程及研究方向 　　人们很早就懂得冷的利用。在我国古代就有人用天然冰冷藏食品和防暑降温。马可·波罗在他的著作《马可·波罗游记》中，对中国制冷和造冰窖的方法有详细的记述。 　　1755年爱丁堡的化学教师库仑利用乙醚蒸发使水结冰。他的学生布拉克从本质上解释了融化和气化现象，提出了潜热的概念，并发明了冰量热器，标志着现代制冷技术的开始。 　　 在普冷方面，1834年发明家波尔金斯造出了第一台以乙醚为工质的蒸气压缩式制冷机，并正式申请了英国第6662号专利。这是后来所有蒸气压缩式制冷机的雏型，但使用的工质是乙醚，容易燃烧。 1.1概述 　　　　　　　1875年卡列和林德用氨作制冷剂，从此蒸气压缩式制冷机开始占有统治地位。在此期间，空气绝热膨胀会显著降低空气温度的现象开始用于制冷。1844年，医生高里用封闭循环的空气制冷机为患者建立了一座空调站，空气制冷机使他一举成名。威廉·西门斯在空气制冷机中引入了回热器，提高了制冷机的性能。1859年，卡列发明了氨水吸收式制冷系统，申请了原理专利。1910年左右，马利斯·莱兰克发明了蒸气喷射式制冷系统。 　　20世纪，制冷技术有了更大发展。全封闭制冷压缩机的研制成功；米里杰发现氟里昂制冷剂并用于蒸气压缩式制冷循环，以及混合制冷剂的应用；伯宁顿发明回热式除湿器循环以及热泵的出现，均推动了制冷技术的发展。 1.1概述 协会：1888　　　　　　英国冷库和冰协会 　　　　1903、1904　　　美国制冷设备制造协会和美国制冷工　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　程师协会 　　　　1908　　　　　　国际制冷学会（法） 　　　　1978　　　　　　中国加入 1.1概述 制冷技术研究的方向： 　　　近期制冷技术的发展主要缘于世界范围内对食品、舒适和健康方面，以及在空间技术、国防建设和科学实验方面的需要，从而使这门技术在20世纪的后半期得到飞速发展。受微电子、计算机、新型原材料和其它相关工业领域的技术进步的渗透和促进，制冷技术取得了一些突破性的进展，同时也面临一场新的挑战。 (1)微电子和计算机技术的应用 　 在基础研究方面：计算机仿真制冷循环始于1960年。如今，普冷和低温领域中的各种循环，如：吸收式制冷循环、热电制冷循环； 1.1概述 　利用声制冷、光制冷、化学方法制冷的各种循环；以及各种新型的混合型循环。研究制冷系统的热物理过程、系统及部件的稳态和瞬态特性以及单一工质和混合工质的性质等等，也离不开微电子和计算机技术的应用。 　　在制冷产品的设计制造方面：计算机现已广泛用于产品的辅助设计和制造(CAD，CAM