制冷与低温的热力学基础

第一章制冷的热力学基础1、分析高低温热源温度变化对逆向卡诺循环制冷系数的影响。

答：制冷系数与低温热源的温度成正比，与高低温热源的温差成反比。

当高低温热源的温度一定时，制冷系数为定值。

制冷系数与制冷剂的性质无关。

2、比较制冷系数和热力完善度的异同。

答：制冷系数与热力完善度的异同：1.两者同为衡量制冷循环经济性的指标；2.两者定义不同。

制冷系数为制冷循环总的制冷量与所消耗的总功之比。

热力完善度为实际循环的制冷系数与工作于相同温度范围内的逆向卡诺循环的制冷系数之比。

3.两者的作用不同。

制冷系数只能用于衡量两个工作于相同温度范围内的制冷循环的经济性，热力完善度可用于衡量两个工作于不同温度范围内的制冷循环的经济性。

4.两者的数值不同。

制冷系数一般大于1，热力完善度恒小于1。

第二章制冷剂、载冷剂及润滑油1、为下列制冷剂命名：（1）CCI2F2：R12 （2）CO2 :R744 （3）C2H6 :R170 （4）NH3 :R717 （5）CBrF3:R13 （6）CHCIF2 :R22 （7）CH4 :R50 （8）C2H4:R150 （9）H2O :R718 （10）C3H6 R270 2、对制冷剂的要求有哪几方面？答：1、热力学性质方面（1）在工作温度范围内，要有合适的压力和压力比。

即：PO>1at，PK不要过大。

（2）q0和qv要大。

（3）w和wv（单位容积功）小，循环效率高。

（4）t排不要太高，以免润滑油粘度降低、结焦及制冷剂分解。

2、迁移性质方面（1）粘度及密度要小，可使流动阻力减小，制冷剂流量减小。

（2）热导率3、物理化学性质方面（1）无毒，不燃烧，不爆炸，使用安全。

（2）化学稳定性和热稳定性好，经得起蒸发和冷凝的循环变化，不变质，不与油发生反应，不腐蚀，高温下不分解。

（3）对大气环境无破坏作用，即不破坏臭氧层，无温室效应。

4、其它原料来源充足，制造工艺简单，价格便宜。

要大，可提高换热器的传热系数，减小换热面积。

绪论：一、制冷（Refrigeration ）1. 定义：通过人工的方法，把某物体或某空间的温度降低到低于周围环境的温度，并使之维持在这一低温的过程。

实质：热量的转移的过程。

（注意和“冷却”的区别）2. 制冷途径：a. 天然冷源b. 人工制冷天然冷源：用深井水或“冬季采冰以供夏用”。

二、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，称为人工制冷。

而这种实现制冷所需要的机器和设备的总和就称为制冷装置或制冷机。

制冷机中使用的工作物质称为制冷剂。

制冷程度：人工制冷可以获得的温度。

制冷的方法：1. 液体汽化制冷（蒸汽制冷）：利用液体汽化吸热标准大气压下，1kg 液氨汽化可吸收1371 的热量，且气体温度低达-33.4 ℃；p ＝870pa 时，水在5 ℃下即可沸腾，吸热2489kJ/kg 。

分类：蒸汽压缩制冷、吸收式制冷、蒸汽喷射式制冷, 吸附式制冷2. 气体膨胀制冷：将高压气体做绝热膨胀，使其压力、温度下降，利用降温后的气体来吸取被冷却物体的热量从而制冷。

3. 热电制冷（半导体制冷）：利用某种半导体材料的热电效应。

建立在帕尔帖(peltire) 效应（电流流过两种不同导体的界面时，将从外界吸收热量，或向外界放出热量）原理上。

三、发展概况及应用1. 发展概况：制冷技术是从19 世纪中叶开始发展起来的，1934 年美国人波尔金斯试制成功了第一台以乙醚为工质、闭式循环的蒸汽压缩式制冷机。

了解低温热力学的基本原理和应用低温热力学是研究低温条件下物质的热力学性质和行为的学科。

它的基本原理源于热力学的基本定律，但在低温条件下，物质的行为会出现一些特殊的现象和规律。

本文将从基本原理和应用两个方面介绍低温热力学的知识。

首先，我们来了解低温热力学的基本原理。

低温热力学的基本定律包括热力学第一定律和第二定律。

热力学第一定律是能量守恒定律，它表明能量可以从一个系统转移到另一个系统，但总能量保持不变。

在低温条件下，物质的能量转移往往伴随着相变现象，如固态到液态的相变。

这种相变过程中，物质的能量会发生变化，导致系统的能量守恒。

热力学第二定律是热力学过程的方向性定律，它表明热量只能从高温物体传递到低温物体，而不能反向传递。

在低温条件下，物质的热传导性质会发生变化，导致热量的传递方式出现一些特殊的现象。

例如，超导材料在低温下可以实现零电阻传输，这是由于低温条件下电子的运动受到凝聚态物质的限制，从而减小了电阻。

了解了低温热力学的基本原理，我们可以看到它在许多领域中的应用。

首先，低温热力学在冷却技术中有着广泛的应用。

在超导领域，低温热力学可以用来研究超导材料的性质和行为，以及设计制造高温超导材料。

此外，低温热力学还可以应用于制冷技术，如制造低温冰箱和制冷设备。

其次，低温热力学在材料科学中也有重要的应用。

在低温条件下，物质的性质和行为会发生变化，这为研究材料的性能提供了新的途径。

例如，低温热力学可以用来研究材料的热膨胀性质，从而设计制造具有特定热膨胀系数的材料。

此外，低温热力学还可以用来研究材料的磁性和电性等性质。

此外，低温热力学还在天文学和宇宙学中有着重要的应用。

在宇宙学中，低温热力学可以用来研究宇宙微波背景辐射的性质和行为，从而揭示宇宙的起源和演化。

在天文学中，低温热力学可以用来研究宇宙中的冷物质和冷气体，如星际云和星际介质。

综上所述，低温热力学是研究低温条件下物质的热力学性质和行为的学科。

它的基本原理源于热力学的基本定律，但在低温条件下，物质的行为会出现一些特殊的现象和规律。

制冷技术的热力学基础制冷技术的热力学基础在制冷循环中,工质不断地进行着热力状态变化。

描述工质所处热力状态的物理量称为工质的热力状态参数,简称状态参数。

一定的状态，其状态参数有确定的数值.工质状态变化时，初、终状态参数之间的差值，仅与初、终状态有关，而与状态变化的过程无关。

制冷技术中常见的状态参数有：温度、压力、比容、内能、焓与熵等。

这些参数对于进行制冷循环的分析和热力计算，都是非常重要的。

一、温度温度是描述热力系统冷热状态的物理量,是标志物体冷热程度的参数。

物体的温度可采用测温仪表来测定。

为了使温度的测量准确一致，就要有一个衡量温度的标尺，简称温标，工程上常用的温标有：二、摄氏温标又叫国际百度温标,常用符号t表示，单位为℃。

2。

绝对温标常用符号T表示，单位为开尔文（代号为K）。

绝对温标与摄氏温标仅是起点不同而已（t=0℃时，T=273.16K），它们每度的温度间隔确是一致的。

在工程上其关系可表示为:T=273+t（K）二、压力压力是单位面积上所承受的垂直作用力，常用符号P表示。

压力可用压力表来测定。

在国际单位制中，压力单位为帕斯卡（Pa），实际应用时也可用兆帕斯卡（MPa)或巴（bar）表示，1MPa=106Pa而1bar=105 Pa。

压力的标记有绝对压力、表压力和真空度三种情况.绝对压力是指容器中气体的实际压力，用符号P表示;表压力（PB)是指压力表(或真空表）所指示的压力；而当气体的绝对压力比大气压力（B）还低时，容器内的绝对压力比大气压力低的数值,称为真空度(PK).三者之间的关系是:P=PB表压力+B大气压力或 P=B大气压力-PK真空度，作为工质的状态参数应该是绝对压力,而不是表压力或真空度。

三、比容比容是指单位质量工质所占有的容积，用符号υ表示。

比容是说明工质分子之间密集程度的一个物理量。

比容的倒数为工质的密度,即单位容积工质所具有的质量，用符号ρ表示。

比容和密度之间互为倒数关系。

热力学与制冷基础知识一、常用物理量及其概念要理解制冷原理需要一些基础的物理知识。

在本节中，我们将讲解一些常用物理量并举一些简单的应用例子。

所涉及到的内容不能代替物理课程，但足够我们用了。

对于有较好的物理学基础的人来说，这一节可以作为复习，甚至可以省略。

（一）质量、力和重量物体的质量是它所包含的物质的量。

国际单位用千克。

力是一个物体施加于另一个物体的推力或拉力。

力的国际单位为牛顿。

物体的重量是地球引力施加在物体上的力。

也就是说，重量是一种力而不是质量。

然而，在生活中，重量常用来表示物体的质量，因此质量和重量常发生混淆。

但是，当我们用千克力为单位表示重量时，在数值上与质量是相同的，因此在计算中应该不会发生错误。

在任何情况下，问题的本质通常会显示出究竟我们考虑的是质量还是重量。

（二）密度、比容和比重密度（d ）是某种物质单位体积的质量（m ），比容（v ）是密度的倒数。

即：V m d =mV v = 式中V 为体积。

物质的密度和比容会随着温度和压力的变化而变化，尤其是液体和气体。

液体的比重定义为它的密度与相同体积的4℃的水的密度的比值。

4℃的水的密度为1000kg/m 3，所以比重为 1000d d d r w ==式中d ：物质的密度，kg/m 3； d w 是4℃的水的密度，kg/m 3。

质量、密度和比容都是物质的物理特性。

对于制冷过程来说还有其它一些重要的物理性质的量，即：压力、温度、焓和比热。

（三）压力、绝对压力、表压、真空压力、液柱压力和水汽分压压力定义为施加在单位面积上的力。

用公式的形式来表达就是： AF p ==面积力 如果力的单位为牛顿，面积的单位用平方米，则压力的单位为牛/米2（N/m 2）。

在国际单位制中，压力的单位为帕斯卡（Pa ），1帕斯卡（Pa ）=1牛/米2（N/m 2）。

然而在制冷工作中还经常会用到许多其它的压力单位，如毫米汞柱、巴（bar ）和大气压，附录中列出了这些单位之间的相互转化。

制冷机原理是什么
制冷机的原理是基于热力学和热传递的基础上进行工作的。

它通过从低温物体吸收热量，然后将热量传递给高温物体，使得低温物体的温度进一步降低，从而起到制冷的效果。

制冷机的工作原理主要有两种：蒸发冷却和压缩冷却。

1.蒸发冷却：制冷机中的制冷剂在低压下通过蒸发器，吸收低
温物体的热量，使得制冷剂从液态变成气态。

当制冷剂从蒸发器进入压缩机后，被压缩成高压气体，同时也提高了温度。

接下来，制冷剂经过冷凝器，通过释放热量到高温物体，使得制冷剂重新变成液态，完成一个制冷循环。

2.压缩冷却：制冷机中的制冷剂在低温低压状态下通过蒸发器，吸收低温物体的热量，从而转变成气态。

制冷剂随后被压缩机压缩成高压气体，通过排热器将热量传递给高温物体，并转变成高温高压的气态制冷剂。

最后，制冷剂通过节流阀或展开阀降低压力和温度，重新变为低温低压的气态制冷剂，完成一个制冷循环。

制冷机的工作原理可以通过不断的制冷循环来实现持续的制冷效果。

同时，制冷机还可以通过调节系统中的参数（如温度、压力等）来实现不同的制冷效果以满足不同的需求。