2 2010-12-25 制冷循环过程2010F

斯特林热机演示实验实验类型：热学2010年6月【实验目的】――――――――――――――――――――――――――――――――――了解斯特林热机的现象及其原理。

【实验仪器】――――――――――――――――――――――――――――――――――图1 斯特林热机在该装置中有两个活塞：1．动力活塞：这是发动机上方较小的活塞。

它是紧封闭的。

当发动机内的气体膨胀时，动力活塞会向上运动。

2．置换器活塞：这是装置中较大的活塞。

它在气缸中非常自由，因此随着其上下运动，空气很容易在加热式或冷却式气缸之间流动。

置换器活塞通过上下运动来控制是对发动机中的气体进行加热还是冷却。

它有两个位置：当置换器活塞靠近大气缸的上方时，发动机内的大部分气体由热源加热，然后开始膨胀。

发动机内产生的压力会强制动力活塞向上运动。

当置换器活塞靠近大气缸的底部时，发动机内的大部分气体开始冷却收缩。

这会导致压力下降，从而使动力活塞向下运动，对气体进行压缩。

发动机会反复对气体进行加热和冷却，以便从气体的膨胀和收缩中吸取能量。

【实验现象】――――――――――――――――――――――――――――――――――1.在烧杯中装入开水。

2.将斯特林热机置于烧杯上，观察斯特林热机的运转。

【实验原理分析】――――――――――――――――――――――――――――――――――斯特林热机（Stirling Engine），是一种由外部供热使气体在不同温度下作周期性压缩和膨胀的封闭往复式发动机。

它由苏格兰牧师斯特林提出。

斯特林热机在十九世纪初被发明，目前已经发展为上百种不同的机械结构。

斯特林热机是一种高效率的能量转换装置，相对于内燃机燃料在气缸内燃烧的特点，斯特林热机仅采用外部热源，工作气体不直接参与燃烧，因此又被称为外燃机。

只要外部热源温度足够高，无论是使用太阳能、废热、核原料、生物能等在内的任何热源，都可使斯特林热机运转，既安全又清洁，故其在能源工程技术领域的研究兴趣日益增加，极有可能成为未来动力的来源之一。

制冷循环原理3.1蒸气压缩式制冷原理如果制冷工质的状态变化跨越液、气两态，则制冷循环称为蒸气压缩制冷循环。

蒸气压缩制冷装置是目前使用最广泛的一种制冷装置，绝大多数家用冰箱、空调机、冷柜等都是采用蒸气压缩式制冷。

3.1.1单级蒸气压缩制冷循环分析家用冰箱、空调机、冷柜等制冷装置的功能、结构形式、整体布局虽然不同，其主要部件都包括压缩机、冷凝器、膨胀阀（或称节流阀）和蒸发器四部分。

通过简化如图3-1所示。

图3-1是蒸气压缩制冷装置制冷循环示意图。

其工作循环如下：经过膨胀阀（毛细管）绝热节流，降压降温至状态4的湿蒸气进入蒸发器（冷库），进行定压蒸发吸热，离开蒸发器时已成为干饱和蒸气；从蒸发器出来的状态1的干饱和蒸气被吸入压缩机进行压缩，升压、升温至过热蒸气状态2；进入冷凝器，进行定压放热，凝结为液体3；从冷凝器出来的液体经过膨胀阀（毛细管）节流降压至湿蒸气状态4进入蒸发器（冷库），从而完成了一个循环4-1-2-3-4。

蒸气压缩式制冷循环可概括为四个过程。

①蒸发过程4-1低温低压的液体制冷剂从冷库中以汽化潜热方式吸收被冷却物热量后，变成低温低压的制冷剂蒸气。

②压缩过程1-2为了维持一定的蒸发温度，制冷剂蒸气必须不断地从蒸发器引出，从蒸发器出来的制冷剂蒸气被压缩机吸入并被压缩成高压气体，且由于在压缩过程中，压缩机要消耗一定的机械功，机械能又在此过程中转换为热能，所以制冷剂蒸气的温度有所升高，制冷剂蒸气呈过热状态。

③冷凝过程2-3从制冷压缩机排出的高温高压过热的制冷剂蒸气，进入冷凝器后受到冷却物（如冷却水、空气等）的冷却而变为液体。

④节流过程3-4从冷凝器出来的制冷剂液体经过降压设备（如节流阀、膨胀阀等）减压到蒸发压力。

节流后的制冷剂温度也下降到蒸发温度，并产生部分闪蒸气体。

节流后的气液混合物进入蒸发器进行蒸发过程。

上述四个过程依次不断进行循环，从而达到连续制冷的目的。

3.1.2单级压缩式制冷循环在压-焓图上的表示单级压缩式制冷循环主要由压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器四大件所组成，这四大件由管道连接起来，便构成了一个最简单的制冷系统（如图3-1所示）。

制冷剂循环过程制冷剂循环是制冷系统中重要的环节，能够实现热量传递和温度调控。

本文将详细介绍制冷剂循环过程，包括其作用、主要组成和工作原理等内容。

一、制冷剂循环的作用制冷剂循环在制冷系统中扮演着至关重要的角色。

其主要作用如下：1. 热量传递：制冷剂循环通过吸收和释放热量，实现了热量的传递。

当制冷剂经过蒸发器时，吸收外界热量并蒸发成气态；而经过冷凝器时，释放热量并凝结为液态。

这样，通过循环不断实现热量的吸收和释放，从而达到制冷的效果。

2. 温度调控：制冷剂循环可以对系统内的温度进行调控。

通过调整循环中的压力和流量，可以实现对制冷系统的温度控制，满足不同环境条件下的制冷需求。

二、制冷剂循环主要组成制冷剂循环主要由以下几个组成部分构成：1. 压缩机：压缩机是制冷剂循环的核心部件，其作用是将低温低压的制冷剂气体吸入，并将其压缩成高温高压的气体。

通过压缩，制冷剂的温度和压力均升高，为后续的冷凝过程做准备。

2. 冷凝器：冷凝器是将高温高压的制冷剂气体冷却凝结成液体的部件。

制冷剂在冷凝器中释放热量，通过传热与外界环境接触，使制冷剂由气态转变为液态。

3. 膨胀阀：膨胀阀是控制制冷剂流量和压力的部件。

它通过调节制冷剂的过流面积，使制冷剂在膨胀阀后压降，温度降低，从而形成低温低压的制冷剂流体。

4. 蒸发器：蒸发器是将低温低压的制冷剂液体吸收外界热量并蒸发的部件。

通过与被制冷物体接触，蒸发器将外界热量带走，并将制冷剂再次变为低温低压的气体，完成整个循环过程。

三、制冷剂循环的工作原理制冷剂循环的工作原理可以总结为以下几个步骤：1. 压缩：制冷剂经过蒸发器吸收热量后变为气态，然后被压缩机吸入并被压缩成高温高压的气体。

2. 冷凝：经过压缩后的制冷剂气体进入冷凝器，与外界环境接触并释放热量，冷却凝结成液体。

3. 膨胀：制冷剂液体通过膨胀阀进入蒸发器，由于膨胀阀的作用，制冷剂的压力降低，温度下降。

4. 蒸发：制冷剂液体在蒸发器中与被制冷物体接触，吸收外界热量并蒸发成气态，形成低温低压的制冷剂气体。

ASHRAE Handbook 2010 Refrigeration 中文目录2009版的基础知识部分让人叹为观止，2010版的制冷部分只能用无言以对。

真郁闷，昨天被人拉到公司打酱油，所以只能先翻到二级标题。

以后有时间慢慢把三级标题翻出来。

光目录就弄出几十页的动静，何以堪啊。

2 2010 Refrigeration 46Dedication 46编著人员 46技术委员会、工作组、和技术资源组 46ASHRAE 研究：提高生活品质 46序 46系统和方法（Systems and Practices） 462.1.1 卤代烃制冷系统 462.1.2 氨制冷系统 472.1.3 二氧化碳制冷系统 472.1.4 过量充液系统（Liquid Overfeed Systems） 482.1.5 制冷系统的部件匹配（Component Balancing in Refrigeration Systems） 482.1.6 制冷剂系统的化学 482.1.7 制冷剂系统内水分和其它杂质的控制 482.1.8 设备和系统脱水、充注和试验 492.1.9 制冷剂的密封、恢复、回收和再利用 49部件和设备 492.1.10 制冷剂管路的绝热系统 492.1.11 制冷剂控制元件 502.1.12 制冷剂系统内的润滑油 502.1.13 制冷系统的载冷剂 512.1.14 受迫对流空气冷却器 512.1.15 零售食品存储冷冻和设备 512.1.16 食品服务和一般商业冷冻设备 522.1.17 家用冰箱和冷冻机 522.1.18 吸收设备 52食品冷却和储藏 522.1.19 食品的热力性质 522.1.20 食品的冷却和冷冻时间 532.1.21 日用品储藏设备 532.1.22 食品微生物和冷藏 532.1.23 冷藏设备设计 542.1.24 冷藏设备负荷 54冷冻运输 542.1.25 货运集装箱、轨道运输、拖车和卡车 542.1.26 海运冷冻 552.1.27 航空运输 55食品、饮料和花卉应用 552.1.28 水果、蔬菜和鲜花的预冷 552.1.29 工业食品冷冻系统 562.1.30 肉类产品 562.1.31 禽类产品 562.1.32 鱼类产品 572.1.33 乳类产品 572.1.34 蛋和蛋类产品 572.1.35 阔叶树和藤类水果 582.1.36 柑橘类水果、香蕉和亚热带水果 582.1.37 蔬菜 592.1.38 果汁浓缩物和冷藏果汁产品 592.1.39 饮料 592.1.40 已处理食品，预加工过的食品和精制食品 60 2.1.41 烘焙食品 602.1.42 巧克力、糖果、坚果、干果和干燥蔬菜 61 工业应用 612.1.43 制冰 612.1.44 溜冰场 612.1.45 混凝土坝和次表土 622.1.46 化工中的制冷 622.1.47 低温应用 622.1.48 超低温制冷 632.1.49 生物医学应用和低温制冷 632.1.50 制冷术语 632.1.51 规范和标准 63ASHRAE Handbook 2009 Fundamental 中文目录花了三天的业余时间才把《ASHRAE Handbook 2009 Fundamental》目录翻译成中文，因为涉及的学科太多，很多专业名称采用的是直译，后续如果在阅读过程中有新发现我会修改过来。

制冷系统循环过程
1．压缩机：吸入从蒸发器出来的低温干燥制冷剂蒸气经气缸压缩成高温高压的饱和蒸汽。

此为绝热压缩过程。

温度（70～90℃）压力量（1.3～1.5Mpa）。

2．冷凝器：借助冷却介质（水或空气）把制冷剂蒸汽的热量排放外界、液化为常温的液态制冷剂。

此为等压降过程。

3．膨胀阀：调节制冷剂流量、起节流降压雾化作用。

4．蒸发器：制冷剂借助外界的热量在蒸发器内沸腾吸热从而达到制冷目的，吸热后的干燥的制冷剂蒸汽返回压缩机完成一次制冷循环。

此为吸热汽化过程。

5．安全配置：
6．过滤器：（内装有份子筛和铜丝网）作用、滤除系统内贱存的杂质和水份。

7．电磁阀：防止二次开机发生湿冲程。

8．高低压力保护继电器：保护范围
（1）高压保护：由于高压阀门的误操作或系统内存有大量空气、及断水断电和充注制冷剂过多而使排出压力高于1．９Mpa时切断压缩机电源。

（2）低压保护：当系统内压力低于0＞时切断压缩机电源。

9．水流量压力继电器：当换热器内水流量低于正常值时切断压缩机电源。

10．电磁阀：配合温度控制器的温度切定、开启或关闭空调未端水的供给。

冷负荷估算法肉类冷冻加工冷负荷估算：库房冷藏间，制冰冷负荷估算小型冷库单位制冷负荷估算冻结物冷藏间每吨食品需冷却面积：250吨以下（-15，—18）0.9~1。

2M2/t（光滑排管) 2.5～3。

0 M2/t(翅片管）500~1000吨冷藏库-18 0。

7~0。

95M2/t(光滑排管）1。

8～2。

7 M2/t（翅片管）1000~3000吨单层库—18,-20 0。

6~0.9M2/t（光滑排管） 1.8～2.7M2/t（翅片管）1500~3500吨多层库–18 0。

55～0.68M2/t（光滑排管) 1.5～1。

8 M2/t（翅片管）4500~9000吨多层库—18 0.45～0。

50M2/t（光滑排管） 1.3~1.5 M2/t（翅片管冷库单位面积耗冷量估算值qF（W/M2）鱼类准备间、冻结间每吨单位耗冷量估算值（W/吨）常用冷凝器的传热系数K,单位面积热负荷qF值注：1．非特殊注明均以氨为工质。

2．凡水冷式的K或qF值，是指冷却水温度+32℃以下及水侧污垢热阻8.6＊10—5—1.72＊10—4M2＊K/W的情况。

3风冷温差取5单位换算1KW＝860大卡 1Kj＝0。

23885大卡 1冷吨(美）＝3024大卡 1冷吨(日)＝3320大卡1冷吨（英）＝3589.4大卡 1冷吨(英,旧）＝3333大卡 1BTU＝0.252大卡1大卡＝1升水降低1℃所放出的热量制冷系统设计方面的资料一、设计任务和已知条件根据要求，在武汉地区，以风机盘管为末端装置，冷冻水温度为7℃，空调回水温度为11℃，总制冷量为400KW，冷却水系统选用冷却塔使用循环水.二、制冷压缩机型号及台数的确定1、确定制冷系统的总制冷量制冷系统的总制冷量，应该包括用户实际所需要的制冷量，以及制冷系统本身和供冷系统冷损失,可按下式计算:式中——制冷系统的总制冷量（KW）—-用户实际所需要的制冷量（KW）A——冷损失附加系数。

一般对于间接供冷系统,当空调制冷量小于174KW时，A=0.15~0。

制冷循环系统的基本知识与简单原理一、概念1、定义；制冷是指用人工的方法在一定时间和一定空间内将某物体或流体冷却，使其温度降到环境温度以下，并保持这个低温。

2、制冷机：机械制冷中所需机器和设备的总称为制冷机。

3、制冷剂：制冷机中使用的工作介质称为制冷剂.制冷剂在制冷机中循环流动，同时与外界发生能量交换,即不断地从被冷却对象中吸取热量，向环境排放热量。

制冷剂一系列状态变化过程的综合为制冷循环.4、制冷的方法：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、半导体制冷和磁制冷等。

4。

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；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℃。

4.2.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，达到制冷目的。

4。

3。

半导体制冷: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。

(两种不同的金属构成闭合回路，当回路中存在直流电流时,两个接头之间将产生温差。

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)、蒸汽喷射式制冷（消耗热能)和吸附式制冷等几种。

二、制冷循环原理❖一般制冷机的制冷原理，液体制冷剂在蒸发器中吸收被冷却的物体热量之后→汽化成低温低压的蒸汽→被压缩机吸入→压缩成高压高温的蒸汽后排入冷凝器→在冷凝器中向冷却介质(水或空气)放热→冷凝为低温高压液体→经节流阀节流→再次进入蒸发器吸热汽化变成低温低压的气态(湿蒸汽）→吸入压缩机达到循环制冷的目的。

李家沱煤业有限责任公司李家沱煤矿2010~2014年采掘接续说明（第3稿）编制：审核：批准：李家沱煤业有限责任公司李家沱煤矿二○○九年九月二十二日李家沱煤矿2010~2014年采掘接续说明一、目前工程进展情况矿建工程截止2009年9月22日，李家沱矿井井下矿建工程已进入收尾阶段，预计首采工作面切眼及辅助运输顺槽计划在2009年10月10日砼底板施工完成，计划水仓、泵房、变电所工程在2009年9月30日完成，具备设备安装条件；除6煤辅助运输大巷及回风大巷、北侧总回风巷三个单位工程砼底板及喷浆成巷工程计划于10月31日前完成以外，主要矿建工程全部已经全部完成；地面土建工程土建工程影响矿井投产的关键工程中截止2009年9月22日形象进度完成情况如下：井口房围护砌体完成50%，外墙保温完成35%；主井皮带机转载站主体混凝土工程完成球形网架准备安装；皮带走廊事项基础及承台施工完毕、一层柱钢筋完成；1216平台井下水处理联合厂房主体及混凝土施工完毕；工业场地综合管网工程中除主管沟与井下供排水管道、井口房、转载站、生活污水处理站（三期管网）没有开工外其它主管沟工程已经基本完成；除无轨胶轮车库、选煤厂办公楼综合管沟排水管道正在施工中，热交换站正在建设外，其余已经完成。

1194平台、1210平台综合管沟已完成90%，检查井、回填土、室外消火栓没有完成；排水管道没有完成。

1216平台主要包括1000m3生活水池、2×1000m3生产消防水池、吸水池、水泵房、井下水污水处理联合厂房、调节水池、中间水池、2×750m3井下消防水池、黄河水务由吕映圪卜引入的DN150生活给水管道、科源水务由三拉沟水库引入的DN400生产消防供水管道已经开工。

按目前进底预计可在2009年10月底工。

科源水务公司三拉沟水库供水工程目前提水泵房土建工程已经完成，供水管路完成总工程量的80%（总计约七公里还剩余1.2公里），计划在10月底完成土建工程，只等供电系统到位后即可具备供水条件；临时地销煤落、装、运系统风井配套工程：中锅炉房、压风机房主体完成，制氮机室、注浆站正在施工，场地硬化、管沟等配套工程计划在10月底全部完成，不会影响矿井投产；机电安装工程除主井永久皮带、顺槽皮带、中央变电所、水泵房、采煤工作面还没有开始安装外，其它工程正在安装施工中，对矿井正常投产也不会造成大的影响；根据目前矿土安三类工程进度情况来看，除洗煤厂外，矿井各项工程能够确保在2009年年底具备投产条件。

15． 制冷循环15.1制冷与逆卡诺循环将物体冷却到低于周围环境的温度，并且维持这一低温，称为制冷。

为实现这一目的，需要将热量从低温物体（如冷藏室）移向高温物体（如环境）。

由热力学第二定律可知，这一过程不能自发实现，必须消耗外部可用能，通常是消耗机械能或高温热源所提供的热能。

因此制冷循环是一种逆向循环。

如果循环的目的是从低温物体取走热量，以维持物体的低温状态，称之为制冷循环。

前已述及，在两个恒温热源间的动力循环中，卡诺循环的热效率最高。

按照图15-1，由两个定温过程和两个定熵过程按照与卡诺循环相反方向（逆时针）运行的循环称为逆卡诺循环。

可以证明在两个恒温热源间，逆卡诺循环的制冷系数最大，为L H L T T T -=max ε （15-1）式中，H T 和L T 分别是高温热源与低温热源的温度。

L H L L Q Q Q W Q -==ε ← LL H H T Q T Q ≤ 从式中可以看出，和卡诺循环一样，逆卡诺循环的制冷系数也只与高温热源与低温热源的温度有关。

15.2 空气压缩式制冷循环 利用空气作为制冷工质构成空气压缩制冷循环——逆布雷顿循环。

和下节将要讲到的蒸汽制冷循环不同的是：在空气制冷循环中，工质不会发生相变，而是依靠显热在定压情况下吸收和放出热量，因此制冷量较小，偏离逆卡诺循环较远，经济性较低。

鉴于空气定温吸热、放热不易实现，改用两个定压过程代替，因而压缩空气制冷循环实为逆向的布雷顿循环。

分析：低温热源（冷库）吸热 412h h q -=高温热源（环境）放热 321h h q -=耗功 ()()413221hh h h q q w ---=-=制冷系数 ()()()()1141324132414132412---=----=----==T T T T T T T T T T h h h h h h w q ε 过程1-2、 3-4 定熵， 4311212T T p p T T =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=-κ → κκπ1124132-==--T T T T T T 故 111-=-κκπε （15-2） 可见 ↑→↓επ 减小增压比，可使 制冷系数提高，但这会使 膨胀温降减小，制冷量下降。