制冷原理与技术-PPT课件

低温测量技术
介绍常用的低温测量技术和仪器。
低温技术应用领域
医学
探索低温技术在医学领域的应用，如冷冻保存 和冷冻手术。
科学研究
了解超导技术在科学研究中的重要性，如磁共 振成像。
太空探索
了解低温技术在太空探索中的应用，如航天器 冷却。
食品
探索低温在食品储存和保鲜中的应用，如速冻 食品。
低温的定义和分类
工业制冷
了解低温技术在工业制冷中的应用，如制冷车 间和冷冻冷藏库。
半导体制造
探索低温技术在半导体制造过程中的重要性。
冷冻燃料
了解低温技术在航天器和火箭燃料中的应用。
冷冻运输
探索低温技术在冷冻食品和生物样品运输中的 应用。
制冷原理与技术第三章低 温原理与技术教材教学课 件
本节课程将全面介绍低温原理与技术，包括低温的应用领域和分类，实验技 术和仪器，制冷剂和制冷循环，以及超导技术的低温材料。
低温原理概述
进一步降低温度
学习如何达到更低的温度以实现各种应用。
温度单位
探索不同温度单位，并理解其之间的转换。
热力学基础
了解低温原理的基本概念和热力学定律。
1
常用制冷剂
了解常用的低温制冷剂，如氟利昂和液氨。
2
制冷循环
探索低温制冷循环的工作原理，如蒸发器和好的低温制冷剂，如天然气和二氧化碳。
低温材料和超导技术
低温材料
• 超导材料 • 磁性材料 • 液氦贮存材料
超导技术
• 超导电缆 • 超导磁体 • 超导电子元器件
低温技术在工业领域的应用
摄氏度 零下273.15°C
华氏度 零下459.67°F
了解低温在不同温度单位中的定义，以及低温的分类。

机体（曲轴箱）
气缸
组成
活塞
吸、排气阀
曲轴连杆机构
制冷原理与技术
活塞式压缩机有以下特点：
①因为是往复运动，转速不宜太高 ②气缸工作腔有余隙容积 ③气缸工作腔必须设置吸、排气阀， 使吸、排气过程产生阻力损失 ④结构复杂，零部件多。 ⑤往复式压缩机不允许吸气带液
制冷原理与技术
⒉ 回转式压缩机 回转机最普通的为固定叶片式结构， 常常又称作“滚动活塞式压缩机”。
2.1.3蒸气压缩式制冷系统的构成
制冷原理与技术
蒸气压缩式制 冷系统的构成
压缩机 热交换设备 节流机构
各种控制阀 辅助部件
制冷原理与技术
(一)压缩机
图2-25 制冷和空调用压缩机的分类及结构示意图
称为
压缩机
主机 压缩式制冷系统的心脏
有用能的输入 制冷剂在系统中的循环流动
制冷原理与技术
整机性能 可靠性 寿命 噪声
制冷原理与技术
离心机的特点是：
①结构简单、转速高、输气 量大，故体积、重量小
②制冷剂不与润滑油接触， 避免了油对制冷剂的影响
③与前述各种容积式压缩机 特性一个重要的不同之处是
它的吸、排气压力差（或压力比）与吸 气量有密切关系，吸气量变化还影响机器效 率，在部分负荷运行时，有可能出现喘振。
喘振现象就是气流在流道内来回撞击而 不能正常输出。
1-传热管 2-肋片 3-挡板 4-通风机 5-集气管 6-分液器
制冷原理与技术
（三）节流机构
节流机构是实现制冷循环所必 须的四个基本的系统组成部件之一
位于冷凝器与蒸发器之间。 作用
对制冷剂的流动起扼制作用 使来自冷凝器的高压液态制冷剂压力降低 控制进入蒸发器的制冷剂质流率

QK KT
2、热电制冷的产冷量
在制冷热电偶中，一个结点上放热，而另一个结点上吸热，因此两个结点间有 温差。由于热传导，热从热结点流向冷结点。因热电偶内流动的电流产生焦耳热， 使局部温度升高，温度升高就使更多的热流向冷结点，起了增加从热结点至冷结点 总热量的作用。若热在电流为I的导体上达到平衡，则传导给冷结点的纯热流可用一 维傅里叶方程来表示：
Eab abT
式中α ab称为塞贝克系数，又称为材料对的 温差电动势率，
帕尔贴效应：当直流电通过两种不同导电材料构成的回路时，结点上将产生吸热 或放热现象。帕耳帖效应是塞贝克效应的逆过程。直流电回路时，回路的一端吸 收热量，另一端则放出热量。吸热量称为帕耳帖热，它正比于电流 I:
Qp ab I ab abT
式中 ab 称为帕尔贴系数
汤姆逊效应：若电流通过有温度梯度的导体，则在导体与周围环境之间将进行能量 交换，这种现象称为汤姆逊效应。实验得出单位长度吸收或放出的热与电流和温度 梯度的乘积成比例：
QT
I
dT dx
QT—每单位长度导体的吸（放热）率，也 称汤姆逊热 τ —比例常数，称为汤姆逊系数； I—通过导体的电流； dT/dx—温度梯度
右图所示的连接方法在实际中无用，因此要用左图的连接方法代替。在上面的一个接头处， 电流方向是n到p,温度下降并且吸热，这就是冷端。而在下面的一个接头，电流方向是p到n，温 度上升并且放热，因此是热端。
把若干对半导体热电偶在电路上串联起来。而在传热方面则是并联的，这就 构成了一个常见的制冷热电堆。接上直流电源后，这个热电堆的上面是冷端，下 面是热端。借助热交换器等各种传热手段，使热电堆的热端不断散热并且保持一 定的温度，把热电堆的冷端放到工作环境中取吸热降温，这就是热电制冷器的工 作原理。

(1-13) (1-14)
(1-15)
闭口系完成一循环后，循环中与外界交换的 热量等于与外界交换的净功量
(1-16)
4.2 开口系统的能量平衡
图1-2 开口系统流动过程中的能量平衡
图示开口系统，dτ 时间内，质量
的微
元工质流入截面1-1，质量
的微元工质流出
2-2，系统从外界得到热量 ，对机器设备作功 。
热力完善度
(1-34) (1-35)
(1-36) (1-37)
(1-38)
(1-39)
温度 T
3.热源温度可变时的逆向可逆循环—洛伦兹循环
图1-10 洛伦兹循环的T-s图
洛伦兹循环工作 在二个变温热源 间。
与卡诺循环不同 之处主要是蒸发 吸热和冷却放热 均为变温过程
熵S
(假设制冷过程和冷却过程传热温差均为Δ T )
作为制冷剂应符合的要求
1.热力学性质方面
(1) 工作温度范围内有合适的压力和压力比。 蒸发压力≧大气压力 冷凝压力不要过高 冷凝压力与蒸发压力之比不宜过大
(2) 单位制冷量q0和单位容积制冷量qv较大。 (3) 比功w和单位容积压缩功wv小，循环效率高。 (4) 等熵压缩终了温度t2不能太高，以免润滑条件恶化
是系统为维持工质流动所需的功 ， 称为流动功
3．焓
焓
用符号H表示，单位是焦耳 （J）
H= U+pV
(1-5)
比焓
用符号h表示，单位是焦耳/千克 （J／kg
）
(1-6)
焓是一个状态参数。
焓也可以表示成另外两个独立状态参数的函数 。 如：h=f(T,v) 或 h=f(p,T); h=f(p,v) (1-9)
借传热来传递能量无需物体的宏观移动。

制冷剂种类
介绍常用的制冷剂种类， 如氟利昂、氨、二氧化碳 等。
制冷剂性质
分析制冷剂的热力学性质、 化学性质以及对环境和安 全性的影响。
制冷剂选择原则
阐述选择制冷剂的原则， 包括环保性、安全性、热 力学性能以及经济性等方 面。
制冷系统组成及工作原理
制冷系统组成
介绍制冷系统的基本组成， 包括压缩机、冷凝器、蒸 发器、膨胀阀等主要部件。
05
实验人员必须熟悉实验 室安全出口、安全设施
的位置和使用方法。
02
严格遵守实验操作规程， 禁止随意更改实验步骤
或试剂用量。
04
实验仪器使用说明及维护保养要求
在使用实验仪器前，必须认真 阅读使用说明书，了解仪器的 性能、使用方法和注意事项。
使用仪器前，应对仪器进 行检查，确保其处于正常 工作状态。
非接触式测温法
02
通过测量被测介质辐射出的热辐射能量来推算温度。常用仪表
有红外测温仪、辐射测温仪等。
仪表选择原则
03
根据测量范围、精度要求、响应时间、使用环境等因素选择合
适的测温仪表。
压力测量与真空技术
压力测量原理
利用弹性元件受压变形的原理，将压力转换为位移或应变进行测量。常用仪表有压力表、 压力传感器等。
在使用仪器时，要严格按 照操作规程进行操作，避 免损坏仪器或造成危险。
对于出现故障的仪器，要及 时联系专业人员进行维修， 不得私自拆卸或修理。
实验结束后，要及时对仪 器进行清洗、保养，并填 写使用记录。
数据记录、处理和分析方法
在实验过程中，要认真记录实验数据， 包括实验条件、试剂用量、操作步骤等 。
低温特点
包括物质热运动减弱、热传导性 能变化、电子行为改变等，导致 物质在低温下具有独特的物理和 化学性质。

三、其他换热器
作用：提高工作效率，或用于较低蒸 发温度的系统．
类型：回热器、中间冷却器、冷凝蒸发器和 板式换热器等．
１.回热器
进气
1 进液
出液
2
图4-13 盘管式回热器结构
1-壳体 2-盘管 3-进、出气接管及法兰
出气 3
２、板式换热
降压降温，保证压差：PK P0，TK T0
漏。
❖ 3.具有自动补偿功能。
第7章 辅助设备
辅助设备 作用：完善制冷系统的技术性能，保证可靠的
运行． 分类：制冷剂的贮存、分离、净化设备和润滑
一.目前有哪些主要的制冷方法
气体膨胀制冷 蒸气压缩制冷 固态物质升华制冷
二.蒸气压缩式制冷
1. 基本组成 压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器
第三章 制冷剂
一.什么叫制冷剂 制冷剂就是能从一个地方吸收热量，而 在另一个地方排出热量，以达到制冷目 的的工质。
二.常用的制冷剂概述
1.无机化合物 例如: NH3 H2O 2.氟里昂 例如: R12 R22 R134a 3.碳氢化合物 例如: CH4 C2H6
外平衡热力膨胀阀示意图
外平衡热力膨胀阀的安装位置
感温包的安装位置
三、毛细管 安装位置：冷凝器与蒸发器之间 作 用：作为制冷循环的流量控与 节流元件
工作原理：根据流体在管内流动产生 摩擦阻力，来改变其流 量．管短，压降小，流量大； 反之压降大流量小．
结构特点
❖ 1.结构简单，制造方便，价格低廉。 ❖ 2.没有运动部件，本身不容易产生故障和泄
制空气流动）．
1 水出 水进
2 5
3
A4
7 8 9
10
11
A
B