布雷顿制冷循环1．.PPT

制冷与低温技术原理(二) 多媒体教学课件 李文科 制作 第二章 制冷方法 第一节 物质相变制冷 第二节 电、磁、声制冷 第三节 气体涡流制冷 第四节 气体膨胀制冷 第五节 绝热放气制冷 第一节 物质相变制冷 内 容 提 要 一、相变制冷概述 二、蒸气压缩式制冷 三、蒸气吸收式制冷 四、蒸气喷射式制冷 五、吸附制冷 第一节 物质相变制冷 一、相变制冷概述 物质有三种集态(相态)：气态、液态、固态。 物质集态的改变称为“相变”。 相变过程中，由于物质分子重新排列和分子热运动速度的改变，会吸收或放出热量，这种热量称为潜热。 (1)物质发生从质密态到质稀态的相变时将吸收潜热； (2)物质发生由质稀态向质密态的相变时将放出潜热。 相变制冷就是利用物质发生从质密态到质稀态的相变时的吸热效应而实现的。利用液体相变的，是液体蒸发制冷；利用固体相变的，是固体融化或升华冷却。 第一节 物质相变制冷 液体蒸发制冷以流体作制冷剂，通过一定的机器设备构成制冷循环，可以对被冷却对象实现连续制冷。它是制冷技术中使用的主要方法。 固体相变冷却则是以一定数量的固体物质作制冷剂，作用于被冷却对象，实现冷却降温。一旦固体全部相变，冷却过程即告终止。 第一节 物质相变制冷 1．固体相变冷却 常用的制冷剂有：冰、冰盐、干冰，以及其他固体物质。 (1) 冰冷却 冰融化或升华均可用于冷却，主要利用冰融化冷却。 常压下冰在0℃融化，冰的融化潜热为335 kJ/kg。能够满足0℃以上的制冷要求。 冰冷却时，常借助空气或水作中间介质以吸收被冷却对象的热量。此时，换热过程发生在水或空气与冰表面之间。被冷却物体所能达到的温度一般比冰的融化温度高5～10℃。厚度10 cm左右的冰块，其比表面积在25～30 m2/m3之间。为了增大比表面积，可以将冰粉碎成碎冰。 第一节 物质相变制冷 水与冰表面的表面传热系数为116 W/(m2·K)。空气与冰表面的表面传热系数见表2－l。 表2－1 空气与冰表面的表面传热系数W/(m2· K) 冰的其他物理特性如下： 水冻结成冰时出现膨胀现象，其体积约增大9%。冰的平均密度为900 kg/m3。冰的膨胀系数与温度有关，见表2－2。 第一节 物质相变制冷 表2－2 冰的膨胀系数 冰的比热容与温度有关，用下式表达 kJ/(kg·k) (2－1) 在温度为-20～0℃范围内，其平均比热容为2.093 kJ/(kg·K)。 冰的导热系数也随温度改变。在-20℃以下，冰的导热系数的平均值为2.32 W/(m·K)。冰在0℃时的导温系数a=0.00419 W/h。 第一节 物质相变制冷 (2)冰盐冷却 冰盐是指冰与盐类的混合物。用冰盐作制冷剂可以获得更低的温度。 冰盐冷却是利用冰盐融化过程的吸热。冰盐融化过程的吸热包括冰融化吸热和盐溶解吸热这两种作用。起初冰在0℃下吸热融化，融化水在冰表面形成一层水膜。接着盐溶于水，变成盐水膜，由于溶解要吸收溶解热，造成盐水膜的温度降低。继而，在较低的温度下冰进一步融化，并通过其表层的盐水膜与被冷却对象发生热交换。这样的过程一直进行到冰全部融化，与盐形成均匀的盐水溶液。 冰盐冷却能达到的低温程度与盐的种类和混合物中盐与冰的质量比有关。 第一节 物质相变制冷 工业上应用最广的冰盐是块冰与工业食盐NaCl的混合物。表2－3给出NaCl冰盐的融化温度和单位制冷能力。 表2－3 NaCl冰盐的融化温度和单位制冷量 第一节 物质相变制冷 工业上常用如下经验公式计算NaCl冰盐的制冷特性： 融化温度 tm =－0.7x (2－2) 单位制冷能力 q0 = 335 + 4.187tm (2－3) 密度 ρ= 500 + 0.5x (2－4) NaCl冰盐与空气之间的表面传热系数值： 当温差为5～15℃时，若空气自然对流，表面传热系数为5.8～8.l W/(m2·K)；若空气强制对流，表面传热系数将增大1.2倍。 其他种类的冰盐特性如表2－4所示。冰(雪)与某些酸类的混合物也有与冰盐类似的冷却作用和机理，其特性在表2－4中一并列出。 第一节