声制冷的基本原理

制冷机原理观察实验
515010910042 王加鑫
观察对象
G-M制冷机、热声制冷装置、换热器
实验步骤
在实验室三位助教老师的介绍下分别详细观察了解G-M制冷机、热声制冷装置、换热器的构造和运行方式。

实验结果
一、G-M制冷机（及脉管）
背景
单极GM制冷机的系统示意图（图片来自互联网）G－M循环是由吉福特（Gifford）和麦克马洪（Mcmahon）二人发明，其原理是绝热气体放气制冷，制冷温度从液氦温度到液氮温度。

单级G－M机组成：压缩机组1，进气阀2，排气阀3，回热器4，换热器5和膨胀机6等组成。

脉管制冷机原理
原理：利用高压气体在脉管空腔的绝热放气膨胀过程中获得制冷效应
二、热声制冷装置
热声制冷机的基本结构主要由扬声器、板叠、热端换热器、冷端换热器、共振管等组成。

板叠是工作介质发生热力过程的场所，板叠通道间充满气体工作介质。

在热声制冷机中，多采用氮气、氦气或其他惰性气体作为工作介质。

制冷效应的产生还要依靠声波的存在，声波的存在会使气体工作介质发生压缩与膨胀等一系列热力过程。

技术特点：它使用的介质如He、Ne等对环境完全无害，并且除了类
似于扬声器的振动外，没有曲轴活塞运动，不需要密封。

三、换热器
原理：板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种新型高效换热器。

各种板片之间形成薄矩形通道，通过板片进行热量交换。

用作冷凝器和蒸发器。

实验感想
本次实验我在老师的带领下观察了制冷机，我学习到了更多关于制冷机的原理及应用方面的知识。

参观制冷工程的实验室也给我带来了不小的触动，可以说对科研多了一份近距离的了解吧。

六种常见制冷方式一、蒸汽式压缩制冷原理：在蒸汽压缩制冷循环系统中，压缩机从蒸发器吸入低温低压的制冷剂蒸汽，经压缩机绝热压缩成为高温高压的过热蒸汽，再压入冷凝器中定压冷却，并向冷却介质放出热量，然后冷却为过冷液态制冷剂，液态制冷剂经膨胀阀（或毛细管）绝热节流成为低压液态制冷剂，在蒸发器内蒸发吸收空调循环水（空气）中的热量，从而冷却空调循环水（空气）达到制冷的目的，流出低压的制冷剂被吸入压缩机，如此循环工作。

压缩机功能：把制冷剂蒸气从低压状态压缩至高压状态，创造了制冷剂在冷凝器中常温液化的条件。

被称为整个装置的“心脏”。

冷凝器功能：使压缩机排出的制冷剂过热蒸气冷却，并凝结为制冷剂液体，在冷凝器内制冷剂的热量排放给冷却介质。

分类：水冷式冷凝器、风冷式冷凝器、蒸发式冷凝器。

风冷式冷凝器：使用和安装方便，不需要冷却水、热量由分机将其带入大气中。

但同样传热系数低，相对其他类型重量偏大，翅片表面会积灰是散热能力下降，须及时清理。

蒸发器功能：依靠制冷剂液体的蒸发来吸收冷却介质热量的换热设备，它在制冷系统中的任务是对外输出冷量。

分类：满液式（沉浸式）蒸发器、干式蒸发器。

干式蒸发器：沉浸式蛇管、壳管式、板式、喷淋式等。

节流装置功能：截流降压：高压常温的制冷剂流过膨胀阀后，就变为低压、低温的制冷剂液体。

控制制冷剂流量：膨胀阀通过感温包感受蒸发器出口处制冷剂过热度的变化来控制阀的开度，调节进入蒸发器的制冷剂流量，使其流量与蒸发器的热负荷相匹配。

控制过热度：膨胀阀具有控制蒸发器出口制冷剂过热度的功能，即保持蒸发器的传热面积的充分利用，又防止压缩机冲缸事故的发生。

分类：手动节流阀、热力膨胀阀、毛细管、电子膨胀阀、浮球板、固定孔板、可变孔板。

二、蒸汽吸收式制冷以制冷剂 - 吸收剂为工作流体，称为吸收工质对。

常用工质对：溴化锂- 水（制冷剂是水）、氨- 水（制冷剂是氨）- 低沸点工质是制冷剂。

装置：吸收式制冷装置由发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、循环泵、节流阀等部件组成，工作介质包括制取冷量的制冷剂和吸收、解吸制冷剂的吸收剂，二者组成工质对。

空调器制冷系统原理及常见故障图⽂解析（简单易懂值得收藏）空调器的制冷制热基本原理空调器的制冷零部件介绍制冷系统常见故障分析制冷系统案例分析与讨论家⽤空调⽅案设计及常⽤专业术语空调器的制冷制热基本原理⼏个重要概念：焓：⽤于流体，指特定温度作为起点时物质所含的热量。

1标准⼤⽓压，0℃的焓值为0.焓随流体的状态、温度和压⼒等参数变化，当对流体加热或加给外功时，焓就增⼤；反之，流体被冷却或蒸汽膨胀向外作功，焓就减少。

熵：是⼀个导出的热⼒状态参数，当制冷剂吸收热量时，熵值必须增加，反之放热时，熵值减少；熵值的变化，可以判断制冷剂与外界之间热流的变化。

节流：指流体通过狭⼩截⾯时压⼒降低，不作外功，⽽且节流前后⼀定距离处的速度不变的过程。

如果制冷剂通过的电⼦膨胀阀，由于冷媒流速较⼤，通过阀门截⾯的时间短，冷媒基本来不及与外界进⾏热交换，这种情况当作绝热节流处理。

临界状态：在饱和状态中，液态和⽓态两相共存。

但当饱和温度继续升⾼，到达某⼀温度时，物质的液相和⽓相的区别就会消失，这时液相不再存在，此时对应状态点为临界点。

显热和潜热：显热是指物体被加热或冷却时只有温度变化⽽⽆相变（或形态变化）时所得到或放出的热量；潜热是指物体相变⽽温度不变时吸收或放出的热量。

空调器的制冷循环流程进⾏制冷运⾏时，来⾃室内机蒸发器的低压低温制冷剂⽓体被压缩机吸⼊压缩成⾼压⾼温⽓体，排⼊室外机冷凝器，通过轴流风扇的作⽤，与室外的空⽓进⾏热交换⽽成为中温⾼压的制冷剂液体，经过⽑细管的节流降压、降温后进⼊蒸发器，在室内机的风扇作⽤下，与室内需调节的空⽓进⾏热交换⽽成为低压低温的制冷剂⽓体，如此周⽽复始地循环⽽达到制冷的⽬的。

空调器的⼯作原理流程图(制冷)单级压缩蒸⽓制冷循环空调器的制热循环当进⾏制热运⾏时，电磁四通换向阀动作，使制冷剂按照制冷过程的逆过程进⾏循环。

制冷剂在室内机换热器中放出热量，在室外机换热器中吸收热量，进⾏热泵制热循环，从⽽达到制热的⽬的。

制冷机的工作原理制冷机是一种通过吸收热量并将其排出的设备，用于降低物体的温度。

它在许多领域都有广泛的应用，包括家用冰箱、空调系统、工业冷却等。

制冷机的工作原理主要涉及热力学和热传递的原理，下面我们将详细介绍制冷机的工作原理。

1. 蒸发冷却制冷机的工作原理基于蒸发冷却的原理。

当液体蒸发时，它会吸收周围的热量，使周围环境变得更凉。

这就是为什么我们感觉到蒸发汗水时会感到凉爽的原因。

在制冷机中，这个原理被利用来降低物体的温度。

制冷机中的制冷剂（通常是氟利昂或氨）在低压条件下蒸发，吸收周围的热量，从而使物体变得更冷。

2. 压缩和冷凝制冷机中的制冷剂蒸发后，需要通过压缩来提高其温度和压力。

这通常是通过压缩机完成的。

当制冷剂被压缩时，它的温度和压力都会升高。

然后，制冷剂会通过冷凝器，这是一个热交换器，使其散热并变成液体。

在这个过程中，制冷剂释放出吸收的热量，使其温度降低。

3. 膨胀阀冷凝后的制冷剂液体会通过膨胀阀进入蒸发器。

膨胀阀的作用是减少制冷剂的压力，使其能够蒸发并吸收周围的热量。

蒸发器是制冷机中的另一个热交换器，它使制冷剂蒸发并吸收热量，从而降低物体的温度。

4. 周而复始制冷机的工作原理可以通过上述循环来总结：制冷剂蒸发吸收热量，经过压缩提高温度和压力，然后通过冷凝释放热量并变成液体，最后通过膨胀阀进入蒸发器蒸发吸收热量，如此周而复始。

除了上述基本的工作原理外，制冷机还涉及到一些其他的技术细节，例如制冷剂的选择、制冷剂循环系统的设计、热交换器的性能等等。

这些都是制冷机工作原理的重要组成部分。

总结制冷机的工作原理基于蒸发冷却和热力学原理。

通过制冷剂的蒸发、压缩和冷凝，以及膨胀阀和蒸发器的作用，制冷机能够降低物体的温度。

制冷机在现代生活中有着广泛的应用，它为我们提供了舒适的生活和工作环境，也为许多工业生产提供了必要的冷却条件。

制冷机的工作原理是一个复杂而又精密的系统工程，对于我们理解和应用制冷技术有着重要的意义。

热声制冷的基本原理热声制冷是一种基于热声效应实现的制冷技术。

它利用气体在周期性膨胀和压缩过程中吸收和释放热量的特性，在低频声场中实现制冷效果。

热声制冷具有无需运动部件、低噪音、高可靠性和较高制冷效率等特点，因此在一些特定领域得到广泛应用。

热声制冷的基本原理如下：1. 热声效应：当声波通过气体介质传播时，将产生周期性的压缩和膨胀效应，使气体分子发生往复运动。

根据热力学第一定律，气体分子在压缩过程中会吸收热量，而在膨胀过程中则会释放热量。

2. 声波泵浦：热声制冷中的关键设备是声波泵浦，它通过声波作用将气体从低温端推向高温端。

声波泵浦通常由压电陶瓷和金属薄膜等材料构成，通过施加交变电压使压电陶瓷产生往复振动，从而产生声波传播到气体介质中。

3. 声波层流组织：通过精心设计声波泵浦的结构和气体流道，可以使气体介质形成一种特殊的层流组织，即声波层流组织。

声波层流组织是气体分子在声波泵浦作用下形成的一种周期性波动分布，它具有具有周期性的气体密度波动和相位波动。

4. 声波热流：在声波层流组织中，气体分子受到声波周期性膨胀和压缩的作用，从而产生周期性的热流。

当气体分子经历压缩过程时，吸收周围的热量；而在经历膨胀过程时，则释放热量。

这种热流的存在是热声制冷实现制冷效果的基础。

5. 声波声管：声波声管是热声制冷中用于传导声波的介质通道。

它通常由管道和薄膜等材料构成，通过精心设计的结构和材料选择，实现声波的最佳传播和吸收效果。

6. 制冷效果：当声波传播到声波声管中，声波层流组织会形成周期性的热流。

这种热流在声管两端的气体介质中产生周期性的热吸收和热释放。

通过适当设计的热交换器，将热力转移到外界，从而实现制冷效果。

热声制冷的制冷效果与声管结构、声波频率、工作气体等因素有关。

总之，热声制冷是利用声波作用使气体在周期性膨胀和压缩过程中吸收和释放热量的技术，通过适当的声波泵浦和声管设计，实现对制冷物体的制冷效果。

热声制冷具有无需运动部件、低噪音、高可靠性和较高制冷效率等特点，在一些领域有着广泛的应用前景。

超声制冷原理
超声制冷是一种新型的制冷技术，它利用高强度声波在液体中产生空化现象，使液体温度降低。

其原理基于声波在液体中传播时，会产生高压区和低压区，当低压区压力低于液体的饱和蒸汽压时，液体就会产生蒸发，这种现象称为空化。

超声制冷系统通常由声波发生器、声波传感器、试样室和冷却系统等组成。

当超声波通过液体时，它会在液体中产生高压区和低压区，低压区产生的空化会导致液体的温度降低。

如果在超声波的高压区和低压区之间引入冷却介质，就可以将被冷却介质吸收的热量带走，实现制冷效果。

超声制冷技术有许多优点，如可靠性高、操作简单、能耗低、环保等，因此被广泛应用于食品保鲜、制冷设备、生物医学等领域。

然而，由于超声波的传播距离较短，其制冷效率相对传统制冷技术仍有一定差距，需要进一步的研究和改进。

总之，超声制冷原理基于声波在液体中产生空化现象，通过引入冷却介质实现制冷效果，是一种新型的制冷技术，具有许多优点，但仍需要进一步研究和改进。