制冷技术及设备培训讲义(新).pdfVIP

第一章 绪论 §1-1 制冷慨述 一、 何谓制冷 制冷作为一门科学是指用人工的方法在一定的时间和一定的空间内将物体或流体冷却，使其温度降到环境 温度以下，并保持这个低温。 冷和热是同一范畴的两个物理概念，都是物质分子运动平均动能的标志。日常生活中常说的“热”或“冷” 是指温度高低的相对概念，是人体对温度高低感觉的反应。 在制冷技术中所说的冷，是指某空间内物体的温度低于周围环境介质（如水或空气）温度而言。因此“制冷” 就是使某一空间内物体的温度低于周围环境介质的温度，并连续维持这样一个温度的过程。 二、何谓人工制冷 我们都知道，热量传递终是从高温物体传向低温物体，直至二者温度相等。热量决不可能自发地从低温物 体传向高温物体，这是自然界的客观规律。 然而，现代人类的生活与生产经常需要某个物体或空间的温度低于环境温度，甚至低得很多。例如，储藏 食品需要把食品冷却到０℃左右或-15℃左右，甚至更低；合金钢在-70℃～-90℃低温下处理后可以提高硬度和 强度。而这种低温要求天然冷却是达不到的，要实现这一要求必须有另外的补偿过程（如消耗一定的功作为补 偿过程）进行制冷。这种借助于一种专门装置，消耗一定的外界能量，迫使热量从温度较低的被冷却物体或空 间转移到温度较高的周围环境中去，得到人们所需要的各种低温，称谓人工制冷。而这种装置就称谓制冷装置 或制冷机。 三、实现制冷的途径 制冷的方法很多，可分为物理方法和化学方法。但绝大多数为物理方法。目前人工制冷的方法主要有相变制 冷、气体绝热膨胀制冷和半导体制冷三种。 １、相变制冷 即利用物质相变的吸热效应实现制冷。如冰融化时要吸取 80 kcal/kg 的熔解热；氨在１标 准大气压下气化时要吸取 327kcal/kg 的气化潜热；干冰在１标准大气压下升华要吸取 137kcal/kg 的热量，其 升华温度为-78.9℃。目前干冰制冷常被用在人工降雨和医疗上。 ２、气体绝热膨胀制冷 利用气体通过节流阀或膨胀机绝热膨胀时，对外输出膨胀功，同时温度降低，达到 制冷的目的。 ３、半导体制冷 珀尔帖效应告诉我们：两种不同金属组成的闭合电路中接上一个直流电源时，则一个接合 点变冷，另一个接合点变热。但是纯金属的珀尔帖效应很弱，且热量通过导线对冷热端有相互干扰，而用两种 半导体（Ｎ型和Ｐ型）组成的直流闭合电路，则有明显的珀尔帖效应且冷热端无相互干扰。因此，半导体制冷 就是利用半导体的温差电效应实现制冷地。目前温差电制冷只用在小型制冷器中，如电子计算机恒温冷却、精 密测量仪器的冷源及精密机床的油箱冷却器等等，都是温差电制冷。 利用物理现象制冷的方法还有很多，我们不一一介绍。目前生产实际中广泛应用的制冷方法是：利用液体的 气化实现制冷，这种制冷常称为蒸气制冷。它的类型有：蒸汽压缩式制冷（消耗机械能）、吸收式制冷（消耗 热能）和蒸汽喷射式制冷（消耗热能）三种。 四、制冷体系的划分 制冷服务对象不同，要求的制冷温度也不同。在工业生产和科学研究上，人们通常根据制冷温度的不同把 人工制冷分为“普冷”和“深冷”两个体系。一般把制取温度高于-120℃的称为“普冷”、低于-120℃的称为 “深冷”。其中深冷又可分为深度制冷（120－20K）、低温制冷(20-0.3K)与超低温制冷(0.3K 以下)。 由于低温范围的不同，制冷系统的组成也不同，因此，根据食品制冷要求，本课程我们只介绍普通制冷温度 范围内的蒸气压缩制冷。 §1-2 制冷的发展简史及应用 一、我国制冷的发展简史 人类最早的制冷方法是利用自然界存在的冷物质-冰、深井水等。我国早在周朝就有了用冰的历史。到了秦 汉，冰的使用就更进了一步，据《艺文志》记载：大秦国有五宫殿，以水晶为柱拱，称水晶宫，内实以冰，遇 夏开发。”这实质是我国最早的空调房间。到了唐朝已生产冰镇饮料并已有了冰商。冰酪、奶冰也发源于中国， 是冰淇淋的雏形，在元朝时由意大利著名旅行家马可·波罗带到了欧洲。 1 人工制冷至今在世界上才有 100 多年的历史。旧中国制冷工业基本上是空白，解放前上海只有几家很小的 “冰箱厂”且只搞维修业务，全国冷库也仅有几座。解放后，制冷工业得到飞速发展，特别是八十年代通过引 进国外先进技术，