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西安交通大学“制冷与低温原理”课程教学大纲英文名称：Principles of Refrigeration and Cryogenic课程编码：ENP03117课程类型：工程科学学时：44（含课外学时4）学分：2适用对象：主要用于“动力工程及工程热物理”专业，适当修改后也可用于机械、电机、无线电等相关专业。
先修课程：高等数学、大学物理、普通化学、工程热力学、传热学、流体力学。
使用教材及参考书：[1] 吴业正主编.《制冷及低温技术原理》. 北京：高等教育出版社，2004[2] 周远，王如竹主编.《制冷与低温工程》.北京:中国电力出版社，2003[3] 陈光明，陈国邦主编.《制冷与低温原理》. 北京：机械工业出版社，2000一、课程的性质、目的和任务本课程是研究制冷与低温原理的工程技术类课程，是制冷及低温工程领域专业知识教学的基础，属专业基础课。
它的教学目的与任务是：学生学习本课程后，将学到基本的制冷方法、低温获得、气体液化、气体分离以及其它制冷及低温应用技术的知识，掌握制冷与低温技术中能量转换的理论及节能的措施；为学习后续的专业课、生产实习、毕业设计等提供理论准备。
同时也为学生今后解决低温方面的生产实际问题和科学研究打下必要的理论基础。
二、教学基本要求学生学完本课程后，应达到下列要求：1.掌握各种制冷方法的物理本质；2. 掌握制冷与低温技术中的热力循环及其应用范围；3. 熟悉制冷与低温技术中常用工质及其性质，能熟练地应用工质的物性公式和图表进行热力计算；4．掌握气体的分离方法及精馏计算；5．联系实际地培养学生相关设计和研究能力。
三、教学内容及要求第一章：绪论内容：制冷与低温在现代技术发展和人民生活中的作用；研究对象及理论基础；制冷与低温的应用及发展。
要求：掌握制冷的定义，了解制冷及低温技术研究的主要内容及其在一些领域的应用。
第二章：制冷方法内容：1. 利用物质相变的制冷方法（蒸气压缩式制冷，蒸气吸收式制冷，蒸气喷射式制冷，吸附式制冷）；利用电、磁、声效应制冷的方法（基于半导体特性的热电制冷、基于磁热效应的磁制冷和基于热声效应的声制冷）；气体涡流制冷；气体膨胀制冷；绝热放气制冷；节流和等熵膨胀；绝热去磁；He稀释；2. 制冷的基本热力学原理；以机械能或电能为补偿的和以热能为补偿的两类制冷机的能量转换关系；热能驱动的制冷机的等价关系。
第2章制冷方法制冷的方法很多，常见的有：物质相变制冷，气体膨胀制冷，绝热放气制冷，电、磁制冷。
本章介绍现有的各种制冷方法，概述其基本原理和应用领域。
利用天然冷源也是获得低温的一个方面(例如，采集和贮存天然冰、冬灌蓄冷、深井水空调等)。
面对工业化伴随而来的环境问题压力，利用天然冷源的环保意义日益突出。
天然冷源利用会受到更多重视。
2．1 物质相变制冷2．1．1 相变制冷概述物质有三种集态：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。
物质发生从质密态到质稀态的相变时，将吸收潜热；反之，当它发生由质稀态向质密态的相变时，放出潜热。
相变制冷就是利用前者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。
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。
1．固体相变冷却常用的制冷剂是冰、冰盐、干冰，此外还有一些其他固体物质。
(1) 冰冷却冰冷却是最早使用的降温方法，现在仍广泛应用于日常生活、工农业、科学研究等各种领域。
冰融化和冰升华均可用于冷却，实际主要是利用冰融化冷却。
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。
水到冰表面的表面传热系数为116 W/(m2·K)。
空气到冰表面的表面传热系数与二者之间的温度差以及空气的运动情况有关。
低温与制冷原理
低温与制冷原理是指通过降低物体的温度来达到特定目的的一种技术或方法。
低温与制冷技术广泛应用于医学、化工、食品等领域。
低温的物理原理是基于物体的分子活动程度与温度之间的关系。
当物体的温度降低时，分子的活动减慢，它们之间的相互作用力增加。
这会导致物体的性质发生变化，例如固体可能变得更加脆弱，液体可能变得更加黏稠。
制冷的基本原理是通过抽取物体的热量来使其温度下降。
制冷过程中常用的方法包括蒸发制冷、压缩制冷和吸收制冷。
在蒸发制冷中，液体通过蒸发释放热量，从而引起温度下降。
蒸发制冷常用于制作制冷剂，例如空调中使用的氟利昂。
压缩制冷是通过利用气体的压缩和膨胀来实现冷却效果。
在制冷循环中，气体通过压缩变为高压气体，并通过换热器散热降温。
然后气体通过膨胀阀放松压力，变为低压气体，从而引起温度下降。
吸收制冷是利用吸收剂对制冷剂的吸收和释放来实现冷却效果。
当制冷剂与吸收剂接触时，制冷剂被吸收剂吸收，形成复合物。
然后通过加热使复合物分解，制冷剂被释放出来，从而引起温度下降。
总之，低温与制冷原理是利用物质的性质变化和能量转移来实
现温度降低的技术。
不同的制冷方法适用于不同的应用领域，但它们的基本原理都是基于热量转移和物质相互作用的基础物理原理。
西安交通大学“制冷与低温原理”课程教学大纲英文名称：Principles of Refrigeration and Cryogenic课程编码：ENP03117课程类型：工程科学学时：44（含课外学时4）学分：2适用对象：主要用于“动力工程及工程热物理”专业，适当修改后也可用于机械、电机、无线电等相关专业。
先修课程：高等数学、大学物理、普通化学、工程热力学、传热学、流体力学。
使用教材及参考书：[1] 吴业正主编.《制冷及低温技术原理》. 北京：高等教育出版社，2004[2] 周远，王如竹主编.《制冷与低温工程》.北京:中国电力出版社，2003[3] 陈光明，陈国邦主编.《制冷与低温原理》. 北京：机械工业出版社，2000一、课程的性质、目的和任务本课程是研究制冷与低温原理的工程技术类课程，是制冷及低温工程领域专业知识教学的基础，属专业基础课。
它的教学目的与任务是：学生学习本课程后，将学到基本的制冷方法、低温获得、气体液化、气体分离以及其它制冷及低温应用技术的知识，掌握制冷与低温技术中能量转换的理论及节能的措施；为学习后续的专业课、生产实习、毕业设计等提供理论准备。
同时也为学生今后解决低温方面的生产实际问题和科学研究打下必要的理论基础。
二、教学基本要求学生学完本课程后，应达到下列要求：1.掌握各种制冷方法的物理本质；2. 掌握制冷与低温技术中的热力循环及其应用范围；3. 熟悉制冷与低温技术中常用工质及其性质，能熟练地应用工质的物性公式和图表进行热力计算；4．掌握气体的分离方法及精馏计算；5．联系实际地培养学生相关设计和研究能力。
三、教学内容及要求第一章：绪论内容：制冷与低温在现代技术发展和人民生活中的作用；研究对象及理论基础；制冷与低温的应用及发展。
要求：掌握制冷的定义，了解制冷及低温技术研究的主要内容及其在一些领域的应用。
第二章：制冷方法内容：1. 利用物质相变的制冷方法（蒸气压缩式制冷，蒸气吸收式制冷，蒸气喷射式制冷，吸附式制冷）；利用电、磁、声效应制冷的方法（基于半导体特性的热电制冷、基于磁热效应的磁制冷和基于热声效应的声制冷）；气体涡流制冷；气体膨胀制冷；绝热放气制冷；节流和等熵膨胀；绝热去磁；He稀释；2. 制冷的基本热力学原理；以机械能或电能为补偿的和以热能为补偿的两类制冷机的能量转换关系；热能驱动的制冷机的等价关系。
1.1 概述1.1.1 什么是制冷技术？是研究和处理低温工程问题、满足人们对低于环境温度的空间或低温条件的需要而产生和发展起来的一门学科。
1.1.2 制冷技术应用范畴1. 空调制冷技术2. 普通制冷技术3. 冷藏冷冻技术4. 低温制冷技术5. 超低温制冷技术1.1.3 制冷技术面临挑战1. 实现CFCs和HCFs的完备替代，保护大气臭氧层免遭破坏和抑制温室效应2. 改善制冷空调设备和系统效率, 提高节能减排效果3. 高新技术在制冷和空调系统中应用1.2 制冷技术内容1.2.1制冷定义制冷（refrigeration）是用人工的方法在一定时间和一定空间内将某物体或流体降温，使其温度降到环境温度以下，并保持这个低温。
注意：1.制冷是将被冷却物体温度降到低于环境温度的过程。
2.制冷是将热量由低温转移到高温的过程。
3.制冷是消耗能量的过程。
4. 制冷由制冷机械和制冷剂循环来实现。
1.2.2 制冷技术重点1．制冷方方式多样化及其特点2．制冷循环热力学分析和计算（log-p图使用）3．制冷剂特性4．制冷机械设备性能及节能5．制冷装置自动化和智能化技术（机电一体化）1.2.3 制冷温度划分1.普通制冷: 温度高于120K深度制冷：温度在120 ～20K低温制冷：温度在20 ～O.3K超低温制冷: 温度低于0.3K2. 作用：（1）根据制冷技术学科的温度特点去探索和应用。
（2）表明制冷温度范围不同，制冷方式，原理、制冷工质和设备性能间有差别。
1.3 制冷方法简介本课程简要介绍以下几种制冷方式：（1）蒸气压缩式制冷（2）蒸气喷射式制冷（3）吸收式制冷（4）吸附式制冷（5）空气膨胀制冷（6）热电制冷1.3.1 蒸气压缩式制冷1.工作原理：（1）利用制冷剂气、液相变完成热量转移；（2）利用机械式地压缩和膨胀完成制冷剂相变而制冷。
2.制冷设备与制冷剂相匹配：3.蒸气压缩式制冷系统：1—蒸发器2—节流装置3—冷凝器4—压缩机5—原动机4. 特点：（1）系统结构简单，使用方便（2）制冷循环效率较高（3）能量调节灵活，制冷温度范围广（4）机电一体化程度较高（5）各种压缩机适应性能好（6）制冷温度过低时单级制冷循环效率较低1.3.2 蒸气喷射式制冷1. 工作原理：（1）高压工作蒸气引射制冷剂低压蒸发而制冷（2）低压工作蒸气与制冷剂蒸气混合后扩压冷凝（3）消耗热能产生高压工作蒸气（4）工作蒸气与制冷剂为相同工质2. 蒸气喷射式制冷循环示意图1—喷射器(a一喷嘴b一扩压器c一吸人室)，2—冷凝器3—压力锅炉，4—制冷剂泵，5—节流装置6—冷媒水泵7—蒸发器，8—空调用户末端系统3.特点：（1）制冷循环结构简单，加工方便（2）没有运动部件，可靠性高（3）能利用一次能源（4）不足之处是所需工作蒸气的压力高，喷射器流动损失大而效率低（5）喷射器增压与蒸气压缩式循环相结合使用，提高效率1.3.3 吸收式制冷1. 吸收原理：利用吸收剂吸收气化的制冷剂蒸气，制冷剂气化带走气化潜热而产生制冷效应。
