制冷原理第7章

1、制冷原理第七章 其他制冷方法 7.1 压缩式气体制冷循环 压缩式气体制冷理论循环是由等熵压缩、等压冷却、等熵膨胀和等压吸热四个过程组成 无回热气体制冷剂原理及循环的Ts图 特点 无回热气体制冷循环的制冷系数小于同温度条件下的逆卡诺循环的制冷系数，循环的经济比逆卡诺循环差。 循环的经济性与压力比有关，压力比越高，制冷系数越低。 改进1定压回热气体制冷循环 制冷机中装有透平膨胀机的回热器。由冷箱到压缩机的低温气体与冷却器高压常温气体在回热器中进行热交换，进入透平压缩机的吸气温度提高，而到透平膨胀机的温度进一步降低。 定压回热气体制冷机原理图及循环的Ts图 改进2定容回热气体制冷循环 由两个等温过程

2、和两个等容过程组成。整个循环过程为：在温度Tc下的等温压缩过程，气体的压力和体积由P1,V1变到P2,V2;等容放热过程；等温膨胀过程，温度T0吸收热量Q的等容吸热过程。 斯特林循环与温度条件相同的逆卡诺循环制冷系数相同，是效率最高的循环，特别适用于低温制冷 7.2 气体喷射式制冷 蒸气喷射式制冷，不用压缩机而是利用高压蒸气的喷射，引射及扩压作用完成对蒸气的压缩。这是一种直接利用热能的制冷方式。 分类： 单效蒸发一个蒸发温度 多效蒸发多个蒸发温度 一般冷冻水进出蒸发器温差在57时采用单效；温差为512时采用两效；温差为1020采用三效。 气体喷射式制冷的特点 优点： 设备结构简单；一次投资低，

3、没有运动部件，使用寿命长；操作、维修比较容易；以水为制冷剂运行安全可靠。 缺点： 蒸气和冷却水消耗量比较大，制冷效率低，运时噪声大 7.3 气体膨胀制冷 利用在刚性容气中的高压气体在绝热膨胀时温度降低（此过程又称焦耳膨胀）的效应制冷。 若膨胀前容器中的压力足够高且温度又很低，绝热膨胀时，留存在容器中的气体能够降到气体的液化温度，可以对氮、氧等气体进行液化。 脉管制冷机 运行可靠，但其效率低，制冷能达到124K的温度 第七章 其他制冷方法7.4 气体涡流制冷 7.4.1 气体涡流制冷的工作原理 1.组成：由喷嘴、涡流室、分离孔板及冷、热两端管子等组成。（如下图所示） 第七章 其他制冷方法2.工作

4、原理：它是一种借助涡流管的作用使高速气流产生旋涡分离出冷、热两股气流，而利用冷气流获得冷量的方法。7.4.2 气体涡流制冷的应用主要用于用于天然气和石油伴生气的烃类分离和回收。第七章 其它制冷方法 7.5 热 电 制 冷7.5.1 热电效应1. 塞贝克效应 2. 帕尔帖效应 3. 汤姆逊效应4. 焦耳效应5.傅里叶效应 第七章 其它制冷方法7.5.2 热电制冷的工作原理 半导体基本热电偶 单级热电堆 第七章 其它制冷方法 单级热电堆 将数十个乃至数百个热电电偶串联，将冷端排在一起，热端排在一起，组成热电堆，称单级热电堆。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

5、电堆的冷端放到被冷却系统中去吸热降温，这就是单级热电堆式半导体制冷器热的工作原理。第七章 其它制冷方法实物图：第七章 其它制冷方法多级热电堆式半导体制冷器原理图a) 串联二级热电堆 b) 并联二级热电堆 c) 串、并联三级热电堆 为了获得更低的温度或更大的温差可采用多级热电堆式半导体制冷。它是由单级热电联结而成。联结的方式有串联、并联及串并联。其中二级、三级热电堆式半导体制冷最为常见。 第七章 其它制冷方法7.5.3 热电制冷的应用 1. 在电子技术上的应用 2. 在生物学和医学上的应用 3. 在工业上的应用 4. 在军事上的应用 5. 在日常生活上的应用 第七章 其它制冷方法制冷片+水冷 听

6、装饮料降温新手段制冷片+涡轮风扇电源解析第七章 其它制冷方法显卡散热系统第七章 其它制冷方法显卡散热系统7.6固体吸附制冷 固体吸附式制冷是以某种具有多孔性的固体作为吸附剂,某种气体作为制冷剂,形成吸附制冷工质对,其中固体吸附剂是不流动的,而吸附介质是流动的。 在固体吸附剂对气体吸附物吸附的同时,流体吸附物不断地蒸发成可供吸附的气体,蒸发过程对外界吸热实现制冷;吸附饱和后利用太阳能加热使其解吸。 吸附可分为物理吸附和化学吸附。 物理吸附是分子间范德华力所引起的 化学吸附是吸附剂与被吸附物之间通过化学键起作用的结果,吸附与脱附过程都伴随有化学反应。 脱附过程 吸附过程 太阳能吸附式制冷系统示意图

7、 7.7 磁制冷 固体磁性物质（磁性粒子构成的系统）在受外磁场作用磁化时，系统的磁有序度加强（磁熵减小），对外放出热量；将其去磁，则磁有序度下降（磁熵增大），又要从外界吸收热量。这种磁性粒子系统在磁场的施加与去除过程中所呈现的热现象称为磁热效应。 磁制冷就是利用的磁热效应磁制冷的潜在应用市场 应用场合温区/ K应用场合温区/ K液化气体氢1520近室温制冷空调、热泵:大规模集中制冷(中央空调)汽车空调家用空调288300天然气109丙酮231氨气240丁烷273工业热泵糖的精炼、酒精蒸馏300470近室温制冷超市制冷及食品冷冻:食品加工厂冷冻蔬菜、水果、肉类、百货冷冻265275谷物干燥295315农业化学分离、处理70370废物分离处理核废物处理250370化学冷冻(Cl2、NH3、乙烯、聚乙烯)170250农业70295第七章 其他制冷方法7.8 冰蓄冷按照所使用的蓄冷介质不同，可分为三类：即水蓄冷、冰蓄冷及共晶盐蓄冷。7.8.1 冰蓄冷的工作原理1.冰蓄冷设备根据制冰蓄冷设备分为两类：静态制冰设备：指冰的制备、储存和融化在同一位置进行，蓄冰设备和制冰部件作为整体结构。动态制冰设备：指冰的制备和储存不在同一位置，制冰机和蓄冰槽相对独立。 第七章 其他制冷方法2.空调冰蓄冷系统（1）外融冰式空调冰蓄冷系统 外融冰式空调冰蓄冷系统的工作流程示意图第七章 其他制冷方法