69蓄冷剂_制冷与低温技术原理
- 格式:pdf
- 大小:814.65 KB
- 文档页数:11
制冷与低温技术原理制冷与低温技术是一门涉及物理、化学、工程学等多个领域的学科,它的发展与人类的生产生活息息相关。
本文将深入探讨制冷与低温技术的原理,希望能为读者提供一些有益的知识。
首先,我们来了解一下制冷与低温技术的基本原理。
制冷技术是利用一种叫做制冷剂的物质,通过蒸发和凝结的循环过程,将热量从一个地方转移到另一个地方的技术。
而低温技术则是在极低温度下对物体进行处理或保存的技术。
这两者的原理都是基于热力学和热传递的基本规律,通过控制温度和热量的传递,实现对物体温度的调节和控制。
在制冷技术中,制冷剂起着至关重要的作用。
制冷剂是一种能在低温下蒸发并在高温下凝结的物质,常见的制冷剂包括氨、氟利昂、氯化甲烷等。
通过控制制冷剂的蒸发和凝结过程,可以实现对物体温度的降低。
而在低温技术中,除了制冷剂的选择外,还需要考虑绝热材料、保温材料等因素,以防止热量的传递和损失。
另一个重要的原理是热力学的运用。
热力学是研究热量和功的转化关系的学科,它对制冷与低温技术的原理和应用有着重要的指导作用。
通过热力学的分析,可以确定制冷剂的选择、循环过程的设计以及系统的效率等关键参数,从而提高制冷与低温技术的性能和效率。
此外,工程学的原理也是制冷与低温技术的重要基础。
工程学包括热力学、流体力学、传热学等多个学科,它们为制冷与低温技术的设计、制造和应用提供了理论和方法。
例如,流体力学可以用来分析制冷剂在系统中的流动特性,传热学可以用来研究热量的传递规律,这些都为制冷与低温技术的实际应用提供了理论支持。
总的来说,制冷与低温技术的原理是多方面的,涉及物理、化学、工程学等多个学科的知识。
通过对制冷剂的选择、热力学的分析和工程学的应用,可以实现对物体温度的控制和调节,从而满足不同领域的需求。
希望本文能为读者对制冷与低温技术的原理有所了解,并对相关领域的研究和应用有所帮助。
冰蓄冷原理组成冰蓄冷是一种利用冰的相变吸热原理来储存和利用冷能的技术方法。
它通过将电能或其他能源转化为冷能,并将冷能储存在冰中,以备后续使用。
冰蓄冷技术在空调制冷、食品冷藏、低温物流等领域具有广泛应用。
冰蓄冷的原理基于水的相变过程,即水从固体状态转化为液体状态需要吸收一定数量的热量。
当水从液体状态转化为固体状态时,同样会释放相同数量的热量。
这就是所谓的潜热吸热与潜热放热现象。
利用这种相变原理,可以将冷能存储在冰中,并在需要冷却的时间释放出来。
冰蓄冷系统由以下几个主要组成部分构成:1.蓄冷装置:负责存储冷能的设备。
一般采用蓄冷罐或蓄冷水池作为蓄冷容器。
蓄冷罐通常是一个密封的容器,内部装填着蓄冷剂(一般为水和冰块混合物),外部围有绝热层以减少热量的传递。
蓄冷水池则是一个大型的水贮存设施,通过控制水的温度来实现蓄冷效果。
2.制冷机组:负责将电能或其他能源转化为冷能的设备。
制冷机组一般采用压缩机制冷系统,通过压缩制冷剂来提供冷却效果。
制冷机组通常由压缩机、冷凝器、蒸发器和膨胀阀等组件组成。
制冷机组的运行会产生一定的热量,需要通过冷却系统来排热。
3.管道系统:用于将制冷机组产生的冷能输送到蓄冷装置。
管道系统一般由铜管或塑料管构成,具有良好的导热性和耐腐蚀性。
管道系统连接着制冷机组和蓄冷装置,使冷能能够流动传输。
4.控制系统:用于监测和控制整个冰蓄冷系统的运行。
控制系统通常由传感器、控制器和执行器组成,通过实时监测温度、压力等参数,并控制制冷机组和蓄冷装置的运行,以实现最佳的冻融循环。
冰蓄冷技术通过将制冷机组产生的冷能储存起来,并在需要冷却的时候释放出来,不仅能够提高能源利用效率,而且可以实现电能的削峰填谷。
在需求较低的时段,制冷机组可以利用廉价的电能将冷能储存起来;而在需求较高的时段,可以利用储存的冷能来满足需求,从而节约用电成本。
冰蓄冷技术还具有环保的优点。
相比于传统的制冷方式,它大大降低了二氧化碳的排放量,减少了对大气环境的污染。
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。
制冷与低温技术原理制冷与低温技术是一门涉及物理、化学、工程学等多个学科知识的交叉领域,它广泛应用于工业生产、生活和科学研究等各个领域。
在现代社会中,制冷与低温技术已经成为不可或缺的一部分,它为人类的生产生活提供了便利,同时也推动了科学技术的发展。
本文将从制冷与低温技术的原理入手,对其进行深入探讨。
首先,制冷技术是利用物质的热力学性质,通过能量转移的方式将热量从一个物体转移到另一个物体,以达到降低物体温度的目的。
在制冷技术中,常用的原理包括蒸发冷却原理、压缩冷却原理和热电制冷原理等。
蒸发冷却原理是利用液体蒸发时吸收热量的特性,通过蒸发器将被制冷物体的热量吸收,从而降低其温度。
压缩冷却原理是通过压缩机将制冷剂压缩成高温高压气体,然后通过冷凝器散热,使其冷凝成液体,释放热量,从而降低被制冷物体的温度。
热电制冷原理则是利用热电材料在电场作用下产生冷热效应,实现制冷的原理。
其次,低温技术是指将物体的温度降低到较低的温度范围内,通常在零下100摄氏度以下。
低温技术的应用领域非常广泛,包括超导、超流体、超低温物理、医学冷冻、食品冷藏等多个领域。
在低温技术中,常用的原理包括制冷机制冷原理、液氮制冷原理和制冷剂制冷原理等。
制冷机制冷原理是通过制冷机将低温制冷剂制冷后传递给被制冷物体,实现降温的原理。
液氮制冷原理是利用液氮的低温特性,将其用作制冷剂,实现对被制冷物体的低温冷藏。
制冷剂制冷原理则是利用特定的制冷剂对被制冷物体进行制冷,以达到降温的目的。
综上所述,制冷与低温技术的原理涉及到多个方面的知识,包括热力学、物理学、化学等多个学科。
通过对制冷与低温技术原理的深入理解,我们可以更好地应用这些技术,推动科学技术的发展,为人类的生产生活提供更多的便利。
希望本文能够对读者有所帮助,也希望制冷与低温技术能够在未来得到更广泛的应用和发展。
制冷与低温技术原理制冷和低温技术是为了提供低温环境而开发出的一项技术。
制冷技术主要用于在一定的环境温度下,将热量从一个物体或空间中移除,以降低其温度。
而低温技术则是使温度进一步降低到极低的水平,通常用于实验室研究、医疗设备和工业应用等领域。
制冷技术的原理主要基于热力学和热传导的原理。
按照热力学原理,热量会从高温的物体流向低温的物体,直到两者达到热平衡。
因此,通过制冷技术,我们可以利用一些工具和材料来降低物体的温度,使其与环境温度相比更低。
通常采用的制冷原理之一是蒸发冷却。
这种原理运用液体蒸发时吸收热量的特性。
当液体(通常是制冷剂)处于较低的压力下时,其沸点也会降低,因此液体会蒸发。
在蒸发的过程中,液体吸收周围环境的热量,使得周围环境的温度降低。
这就是为什么在身体上喷洒酒精或水会感觉凉爽,因为当它们蒸发时会吸收皮肤表面的热量。
制冷技术还可以利用压缩循环来实现。
这种原理基于两种物质经历压缩和膨胀阶段时温度的变化。
在压缩阶段,制冷剂被压缩成高温高压气体,然后通过冷凝器散热,变成高温高压液体。
接下来,液体通过膨胀阀控制放松到较低的压力,以降低温度。
在膨胀的过程中,制冷剂从液体变为气体,吸收周围环境的热量,然后进入蒸发器。
在蒸发器中,制冷剂在降低周围温度的同时,释放蒸发时所吸收的热量,重复循环使用。
低温技术则需要更加复杂的工艺来实现极低的温度。
其中最常用的技术是梯级制冷。
梯级制冷依赖于多级的制冷循环,每个循环都有一个深冷剂和一个浅冷剂组成。
深冷剂的制冷剂在较低的温度下工作,将其对应的温度传递给下一个浅冷剂的制冷剂。
这样,随着级数的增加,整个系统可以实现更低的温度。
目前最低的实现的温度约为100mK,也就是0.1K。
为实现这样低的温度,需要采用超导材料和特殊的制冷手段。
另一个常用的低温技术是制冷剂的制冷。
这种方法依赖于制冷剂的相变性质。
当制冷剂压缩时,其温度会升高,然后通过冷凝器和膨胀阀实现制冷剂的降温,然后进入蒸发器。
制冷与低温技术原理
制冷技术的原理是通过将热量从一个物体或空间转移到另一个物体或空间,从而降低物体或空间的温度。
主要有以下几种原理:
1. 蒸发冷却:利用液体蒸发过程中吸收热量的特性来降低温度。
例如,制冷机中的制冷剂在蒸发器中蒸发时吸收空气中的热量,使得空气变得冷。
2. 压缩膨胀循环:通过压缩和膨胀的过程来实现制冷。
制冷机中的制冷剂被压缩成高温高压气体,然后通过膨胀阀发生膨胀,降低温度。
3. 热电效应:在一些材料中,当电流通过时会发生热量的吸收或释放。
通过控制电流的大小和方向,可以实现温度的调节。
低温技术是在制冷技术的基础上进一步降低温度的技术。
常见的低温技术包括:
1. 冷冻机:使用制冷剂循环制冷的机器,能够将物体或空间的温度降低到较低的程度。
2. 液氮冷却:利用液氮的低沸点来实现低温。
液氮的沸点为-196°C,可以通过倒入液氮来使物体或空间迅速冷却。
3. 超导技术:超导材料在极低温度下具有无电阻的特性。
通过将材料冷却到超导温度,可以实现超导电流的高效传输。
这些制冷和低温技术被广泛应用于各个领域,如制冷设备、食品储存、科学实验、医疗保健等。
制冷与低温技术原理
蓄冷剂
带蓄冷的间接冷却
蓄冷剂
正常制冷模式:制冷机→载冷剂→被冷却对象
蓄冷模式:制冷机→载冷剂→蓄冷剂
蓄冷剂供冷模式:蓄冷剂→载冷剂→被冷却对象
制冷机(蒸发器)
被冷却对象
载冷剂
蓄冷剂
用电低谷:0.3¥/kW ∙h 用电高峰:0.55¥/kW ∙h
蓄冷剂的定义冷量的贮存介质
显热蓄冷
例如水
利用蓄冷剂的温度变化显热蓄能,贮能密度[kJ/m3]低,蓄冷器占据空间大。
潜热蓄冷
例如冰
利用液-固相变的潜热蓄冷,贮能密度[kJ/m3]高,可以减小蓄冷器尺寸,而且冷能的贮存与释放过程在恒温下进行,故是普通制冷应用中理想的蓄冷方式。
常见潜热蓄冷剂
溶质溶质的质量分数共晶点温度,℃共晶冰的熔化潜热,kJ/kg
氨NH 3
0.33-100175
0.57-873100.81-92290氯化钡BaCl 2
0.22-7.5/蔗糖0.62-14.5/氯化钙CaCl 20.32-55212氯化钠NaCl 0.23-21235硫酸钠
0.04
-1.2
335
水-冰
共晶冰(盐水、醇类、烯醇类溶液)
某些共晶物质(水溶液)的共晶点和熔化潜热
蓄冰系统运行模式
V2
制冷机组蓄冰示意图
制冷机组
蓄冰罐
乙二醇泵
冷冻泵
板换
用户V4
V1
V3制冷机蓄冰在空调系统不运行的时间段(如:夜间),制冷机自动转换为蓄冰工况:关闭V2、V4阀门,开启V1、V3阀门,使得乙二醇溶液在制冷机和蓄冰罐之间循环。
随着制冰时间的延长,乙二醇温度逐步降低,在管外完成要求冰量的冻结。
蓄冰罐供冷当需要蓄冰罐通过融冰提供冷量,制冷机停止运行,但是作为系统的通路。
通过乙二醇泵将乙二醇溶液送入蓄冰罐,经过降温后的乙二醇溶液进入板换换热。
关闭阀门3,为了控制进入板换的乙二醇温度,将V2、V1阀门设为调节状态。
通过调节V1、V2来调节此处流量分配
制冷机组
蓄
冰罐乙二醇泵
冷冻泵
板换
用户
V4
V2
V1
蓄冰罐供冷示意图
V3
制冷机供冷为维持较高的制冷效率,当制冷机需直接加入制冷时,按空调工况运行。
乙二醇溶液在制冷机和板换之间循环,系统关闭V1和V3、V4,开启V2阀门。
通过板换降温后的冷冻水向用户供冷。
制冷机组供冷示意图
制冷机组
蓄冰罐
乙二醇泵
冷冻泵
板换用户
V4
V2
V1
V3
制冷机、蓄冰罐联合供冷为了满足空调高峰期时的用冷量,乙二醇溶液经过两次降温,即乙二醇溶液先经过制冷机进行一次降温,然后经过蓄冰罐进行二次降温。
所以乙二醇溶液在板换前后的温差达到7℃。
为了控制进入板换的乙二醇溶液温度,调节V2、V1阀门来达到目的。
制冷机组
蓄冰罐乙二醇泵
冷冻泵
板换
用户
V4
V2
V1
通过调节V1、V2来调节此处流量分配
制冷机组联合蓄冰罐供冷示意图
换热表面结冰,冰不流动,结冰一融冰过程在同一处反复进行通过间歇地或连续地剥离出冰片或冰粒并与液体混合,可以流动。
静态制冰
动态制冰
制冰方式
制冰用换热器壁面
水(蓄冷用)
不冻液
融冰过程—界面减少—制冰过程—界面增
大—不冻液冰水(蓄冷用)
制冰过程水(蓄冷用)小罐壁面冷却用、二次侧用不冻液小罐壁面冷却用二次侧用不冻液融冰过程冷却用、二次侧用不冻液小罐壁面界面加热用制冷剂(液体管)水(蓄冷、二次侧用)制冰过程喷水口制冰用换热器(蒸发器)冷却用制冷剂(气体管)
制冰用换热器(蒸发器)换热器(冷疑器)冰喷水口制冰用换热器(蒸发器)冷却用制冷剂(气体管)喷水口剥离制冰过程。