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杭州电子科技大学－精品课程制冷空调与自动化(

Automation

of

Refrigeration

&

Air-conditioning

)

杭州电子科技大学自动化学院人工环境实验室精品课制作小组2007年8月第一讲制冷技术概述第一节制冷技术发展的历史第二节制冷的主要方法第三节制冷技术在国民经济的应用第四节本课程的安排与基本要求什么是制冷技术？制冷技术就是研究人工冷却的一门科学。研究内容包括：制冷过程、制冷过程热力学和传热学原理，以及制冷机器与设备的制造、性能、操作与控制、故障诊断与维修技术等。目前制冷技术实际上是一门非常综合性的学科，涉及到多个领域。第一节制冷技术发展的历史我国早在三千年前的周朝———人们利用天然冰来冷藏食品和制作饮料《诗经》:“二之日凿冰冲冲,三之日纳入凌阴”汉书•《周礼》中记载了:

周朝专管冰的官史——凌人春秋战国和秦汉时期:天然用冰制冷技术有了较大的发展《汉书》上载道:春秋时期，秦国皇宫造有一座冰宫魏国曹植在《大暑赋》中有:“积素冰于幽馆，气飞积而为霜”

人类“制冷技术”的发展，经历了“自然冷却”和“人工制冷”两个阶段。秦汉以后:冰的应用范围逐步扩大唐朝，在长安市场出现了一种有名的冷饮：槐叶冷淘“青青高槐叶，采摘付中橱，经齿冷于雪，劝人投此珠”———杜甫元朝:饮料生产技术已相当发达意大利著名旅游家——马可.波罗，曾来我国长期居住，并把饮料生产技术带回意大利，传向欧洲。近代现代：自然冷却技术的在各领域得到全面发展冰镇啤酒、饮料，冰冻鱼肉地窑、山洞的综合运用发动机、机床的水冷却电风扇、水空调1755年化学家库仑在爱丁堡利用乙醚蒸发制造出冰——人类首次人工制冷1834年美国发明家波尔斯在伦敦造出了第一台以乙醚为工质的蒸汽压缩机1844年美国医生高里在弗罗里达州利用刚发明的制冰机造出了第一台空调器，并于1851年获得美国专利（No8080#）1910年第一台以氨为工质的冰箱问世1920年美国开利公司制造出第一台开启式压缩机的卧式柜型空调器1930年第一台以氟利昂为工质（R-12)的制冷机问世1951年第一台窗式空调器正式问世1964年我国第一台“双鹿”牌——窗式空调器问世80年代末我国电冰箱产量占全世界第一位90年代中我国空调器产量占全世界第一位第二节制冷的主要方法及分类相变制冷－蒸汽压缩，吸收式制冷，吸附式制冷气体绝热膨胀制冷气体涡流管制冷热电制冷磁制冷太阳能制冷热管制冷脉管制冷等等1.主要方法分类蒸汽压缩以及吸收式制冷气体绝热膨胀制冷涡流流制制冷冷热电电制制冷冷磁热热效效应应-磁磁制制冷冷磁热热效效应应：：利用用磁磁致致冷冷材材料料的的磁磁热热效效应应(基基本本原原理理是是磁磁性性材材料料的的磁磁化化放放热热和和退退磁磁吸吸热热)。。基于于材材料料的的磁磁热热效效应应和和一一定定的的热热力力流流程程可可以以构构成成磁磁制制冷冷循循环环。。永磁磁体体驱驱动动室室温温磁磁制制冷冷原原理理样样机机2.制制冷冷技技术术的的分分类类：：绝对对温温度度T（（K））=摄摄氏氏温温度度t(℃））+273华氏氏温温度度F（（℉）=1.8×摄氏氏温温度度t(℃））+32制冷冷技技术术一一般般按按温温度度范范围围来来划划分分，，可可分分为为：：120K（-153℃℃）以以上————普通制制冷120K~20K（-153℃℃~-253℃℃））————深温制制冷120K~20K（-153℃℃~-253℃℃））————深温制制冷20K~0.3K（-253℃℃~-273℃℃））————低温制制冷0.3K（-273℃℃）以以下————超低温温制冷冷图1-17低温温度范围

第三节节制制冷冷技术术应用用1.空气调调节2.人工环环境3.食品冷冷冻与与冷冻冻干燥燥4.低温生生物医医学技技术5.低温电电子技技术6.机械设设计7.红外遥遥感技技术8.加工过过程9.材料回回收10.火箭推推力系系统与与高能能物理理制冷在在空调调中的的作用用(1)干式冷却

(2)减湿冷却

(3)减湿与干式冷却混合方式

1.空空气气调节节图1-26制冷与空调的关系

制冷和和空调调的关关系相相互联系又又独立立用人工工方法法构成成各种种人们们所希希望达达到的的环境境条件件，包包括地地面的的各种种气候候变化化和高高空宇宇宙及及其它它特殊殊的要要求。。2.人工工环境与制冷有有关的人人工环境境试验有有以下几几种(1)低温环境试验(2)湿热试验(3)盐雾试验(4)多种气候试验(5)空间模拟试验根据对食品品处理方式式不同，食食品低温处处理工艺可可分3类：：(1)食品的冷藏与冷却(2)食品的冻结与冻藏(3)冷冻干燥3.食品品冷冻与冷冷冻干燥低温生物学-研究低温对生物体产生的影响及应用的学科。

低温医学-研究温度降低对人类生命过程的影响，以及低温技术在人类同疾病作斗争中的应用的学科。低温生物医学-低温生物学和低温医学的统称。

典型应用例例子(1)细胞组织程序冷却的低温保存(2)超快速的玻璃化低温保存方法(3)利用低温器械使病灶细胞和组织低温损伤而坏死的低温外科。4.低温温生物医学学技术微波激射器

必须冷到液氮或液氦温度,以使放大器元素原子的热振荡不至于严重干扰微波的吸收与发射。超导量子干涉器即SQUIDs,被用在相当灵敏的数字式磁力计和伏安表上。在MHD系统、线性加速器和托克马克装置中，超导磁体被用来产生强磁场。5.低温温电子技术术运用与超导导电性有关关的Meissner效应,用磁场代代替油或空空气作润滑滑剂,可以以制成无磨磨擦轴承。。在船用推进进系统中,无电力损损失的超导导电机已获获得应用。。偏差极小的的超导陀螺螺也已经被被研制出来来。时速500km/h的低温超超导磁悬浮浮列车已经经在日本投投入试验运运行。6.机械械设计采用红外光光学镜头可可以拍摄热热源外形，，并可以对对热源进行行跟踪。一一些红外材材料往往工工作在120K以下下的低温下下，使得热热源遥感信信号更为清清晰，为了了拍摄高灵灵敏度的信信号往往需需要更低的的温度。一般红外卫卫星需要70-120K的低低温，往往往通过斯特特林制冷机机、脉冲管管制冷机、、辐射制冷冷器来实现现。空间远红外外观测则需需要2K以以下的温度度，往往通通过超流氦氦的冷却技技术来实现现。7.红外外遥感技术术炼钢时氧起起到某些重重要的作用用。制取氨时也也用到低温温系统。压力容器加加工时,将将预成形的的圆柱体放放在冷却到到液氮温度度的模具中中,在容器器中充入高高压氮气,让其扩胀胀15%,然后容器器被从模具具中移开并并恢复到室室温。使用用这个方法法,材料的的屈服强度度能增加4至5倍。。8.加工工过程目前低温技技术是回收收钢结构轮轮胎中橡胶胶的唯一有有效的方法法，这种方方法采用了了低温粉碎碎技术。利用用材材料料在在低低温温状状态态下下的的冷冷脆脆性性能能，，对对物物料料进进行行粉粉粹粹。。低温温粉粉碎碎技技术术材料料温温度度降降低低到到一一定定程程度度，，材材料料内内部部原原子子间间距距显显著著减减小小，，结结合合紧紧密密的的原原子子无无退退让让余余地地，，吸吸收收外外力力使使其其变变形形的的能能力力很很差差，，失失去去弹弹性性而而显显示示脆脆性性。。9.材材料料回回收收低温温粉粉碎碎机机生物物低低温温切切片片机机所有有大大型型的的发发射射的的飞飞行行器器均均使使用用液液氧氧作作氧氧化化剂剂。。宇宙宙飞飞船船的的推推进进也也使使用用液液氧氧和和液液氢氢。。观察察研研究究大大型型粒粒子子加加速速器器产产生生的的粒粒子子的的氢氢泡泡室室要要用用到到液液氢氢。。10.火火箭箭推推力力系系统统与与高高能能物物理理LHC-CERN27km超超导导磁磁体体过冷冷态态超超流流氦氦冷冷却却第四四节节本本课课程程的的安安排排与与要要求求（一一））绪绪论论2学学时时（二二））蒸蒸汽汽压压缩缩式式制制冷冷原原理理4学学时时（三三））电电冰冰箱箱及及其其控控制制技技术术4学学时时（四））空气气调节节原理理2学时时（五））制冷冷空调调新技技术2学时时（六））考考查查2学学时课程安安排教材：顾四方方等.《制制冷技技术基基础》》.杭杭州：：杭州州电子子科技技大学学.教学参参考书书：陈光明明，陈陈国邦邦.《《制制冷与与低温温原理理》.北北京：：机械械工业业出版版社，，2000周远，，王如如竹.《《制制冷与与低温温工程程》.北北京：：中国国电力力出版版社，，2003吴业正正.《《制制冷原原理与与设备备》.西西安：：西安安交通通大学学出版版社，，1997王如竹竹等.《《最新