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| 制冷原理與制冷劑 “制冷"是指用人工的方法將被冷卻對象（如物體或空間）的溫度降低到環(huán)境溫度以下，并保持這個(gè)溫度。 制冷過程與冷卻過程的區(qū)別是熱量的傳遞方向不同。冷卻過程是熱量自發(fā)地從高溫?zé)嵩磦飨虻蜏責(zé)嵩吹倪^程。制冷過程與冷卻過程相反，故又稱為逆向傳熱過程。人們把這個(gè)從低溫?zé)嵩慈〕鰺崃康倪^程又稱為向低溫?zé)嵩捶懦隼淞康倪^程，即制冷。 根據(jù)熱力學(xué)第二定律，制冷過程是不可能自發(fā)進(jìn)行的。為使制冷過程得以實(shí)現(xiàn)，必須消耗一定的外界能量給予補(bǔ)償。這種能量可以是電能、熱能、太陽能或其他能量。實(shí)現(xiàn)人工制冷的機(jī)器和設(shè)備統(tǒng)稱為“制冷機(jī)"。制冷機(jī)是一種耗能機(jī)械，多利用物質(zhì)的狀態(tài)變化來實(shí)現(xiàn)制冷的目的。工作在制冷機(jī)中的這類介質(zhì)就稱為制冷劑（或稱為制冷工質(zhì)）。人們對制冷機(jī)和制冷劑的不斷研究和發(fā)展，使制冷技術(shù)在各領(lǐng)域的作用日益加強(qiáng)，在各領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 從制冷的定義可以知道，從環(huán)境溫度以下到接近OK這個(gè)范圍，都是制冷技術(shù)所研究的溫度范圍，人們利用各種制冷方法達(dá)到不同的低溫。根據(jù)研究對象、制冷方法和人們的習(xí)慣不同，制冷學(xué)界多數(shù)人的觀點(diǎn)是將制冷的溫區(qū)劃分為如下3個(gè)領(lǐng)域： 1）普通制冷：120K以上。 2）低溫制冷：120～4．2K。 3）超低溫制冷：4．2K以下。 普通制冷的方法常用的有液體氣化制冷、氣體膨脹制冷和熱電制冷。液體氣化制冷利用低溫制冷劑液體的氣化吸收被冷卻對象的熱量，來達(dá)到制冷的目的，例如蒸氣壓縮式制冷、吸收式制冷、吸附式制冷和蒸氣噴射式制冷等就是這樣。氣體膨脹制冷利用高壓制冷劑氣體在降壓降溫膨脹后，吸收被冷卻對象的熱量。熱電制冷利用半導(dǎo)體熱電偶通直流電后，兩結(jié)點(diǎn)處出現(xiàn)一端吸熱、一端放熱的現(xiàn)象來實(shí)現(xiàn)制冷。其他制冷方法如磁制冷等正在研制開發(fā)中。 目前，空調(diào)工程中應(yīng)用的制冷方法，主要是蒸氣壓縮式制冷和吸收式制冷，本課程制冷部分針對這兩部分內(nèi)容編寫。制冷技術(shù)是以熱工理論基礎(chǔ)和流體力學(xué)等課程為基礎(chǔ)的，學(xué)習(xí)過程中一定要重視理論聯(lián)系實(shí)際，才能為工程實(shí)踐打好基礎(chǔ)。 1—1 制冷原理 理想制冷循環(huán)——逆卡諾循環(huán)沒有不可逆損失。在兩恒溫?zé)嵩撮g工作的理想制冷循環(huán)可以用逆卡諾循環(huán)來實(shí)現(xiàn)。逆卡諾循環(huán)由兩個(gè)等溫過程和兩個(gè)等熵過程 |
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| 組成。理論上，它可以在濕蒸氣區(qū)域內(nèi)，由壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹機(jī)和蒸發(fā)器組成一個(gè)循環(huán)系統(tǒng)，利用制冷劑在濕蒸氣區(qū)的等溫蒸發(fā)和等溫冷凝實(shí)現(xiàn)制冷。這里要注意的是，逆卡諾循環(huán)是在假定蒸發(fā)和冷凝兩過程與低溫?zé)嵩春透邷責(zé)嵩撮g沒有傳熱溫差，高、低溫?zé)嵩春愣ǎ评鋭┝鲃?dòng)時(shí)沒有流動(dòng)阻力，壓縮和膨脹過程為等熵過程的可逆條件下做出的，循環(huán)的全過程均是可逆過程，因此稱其為理想制冷循環(huán)。 逆卡諾循環(huán)原理圖如圖1—1所示。制冷劑沿絕熱線3＇＇→4＇＇膨脹，溫度從了T＇＇k降至T＇＇o；然后，沿定溫線4＇＇→1＇＇膨脹，在定溫膨脹過程中制冷劑在T＇＇o溫度下從要被冷卻的物質(zhì)中吸收熱量q＇＇o；制冷劑從狀態(tài)1＇＇被絕熱壓縮至狀態(tài)2＇＇，溫度從T＇＇o升至T＇＇k；最后沿定溫線2，一3，壓縮，在定溫壓縮過程中，制冷劑在T＇＇k溫度下向冷卻劑放出熱量q＇＇k。將循環(huán)1＇＇→2＇＇→3＇＇→4＇＇→1＇＇中的四個(gè)狀態(tài)點(diǎn)表示在T—S圖（溫—熵圖）上，如圖1—2所示。根據(jù)熱工學(xué)的知識(shí)，可以得出其制冷系數(shù)的表達(dá)式為  制冷系數(shù)是制冷量與消壓縮功的功耗之比，它是一個(gè)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，制冷系數(shù)越大，經(jīng)濟(jì)性越好。理想制冷循環(huán)的制冷系數(shù)最大，因此將其作為制冷循環(huán)的標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)際制冷循環(huán)存在不可逆損失，制冷系數(shù)低于理想循環(huán)制冷系數(shù)，用熱力完善度?來表示實(shí)際制冷循環(huán)接近理想制冷循環(huán)程度的指標(biāo)。其表達(dá)式為  |
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