制冷原理与设备概述

制冷原理与设备天津商业大学机械工程学院制冷与空调工程系李慧宇教学主要内容：制冷原理各种制冷方法概述单级蒸气压缩式制冷循环制冷剂双级蒸气压缩式制冷循环复叠式蒸气压缩式制冷循环制冷设备冷凝器和蒸发器节流机构及其他辅助设备教学参考书：制冷原理与设备吴业正主编，机械工业出版社制冷与低温原理陈光明陈国邦主编，机械工业出版社制冷原理与装置郑贤德主编，机械工业出版社空调调节用制冷技术彦启森主编，中国建筑工业出版社课程学习要求：了解并掌握蒸气压缩式制冷的基本原理及其循环特点；了解并掌握制冷机设备的各种类型及其设计计算；了解各种制冷方法的基本原理及其循环；通过本课程的学习，能够进行制冷循环的热力计算及机器设备的选型（或设计）；按时完成作业。绪论制冷技术实现制冷的途径制冷技术的应用制冷技术的研究内容和基础理论绪论一、制冷技术1.制冷的定义：制冷就是使某一空间内物体的温度低于周围环境介质的温度，并维持这个低温环境的过程。2.实现制冷的途径：天然冷却

利用自然界的物质来完成的降温过程人工制冷—利用制冷装置获得所需的低温，但要消耗能量（如：电能、热能、机械能、太阳能等）。3.制冷机机械制冷中所需机器设备的总合称为制冷机。4.制冷剂制冷机中使用的工作介质称为制冷剂。制冷剂在制冷机中循环流动，同时与外界发生能量交换，即不断地从被冷却对象中吸取热量，向环境排放热量。二、实现人工制冷的方法1.利用物质的相变来吸热制冷；

融化（固体—液体）气化（液体—气体）升华（固体—气体）气化制冷（蒸气制冷）：包括蒸气压缩式制冷、吸收式制冷、蒸汽喷射式制冷、吸附式制冷。2.利用气体膨胀产生低温气体等熵膨胀时温度总是降低的，产生冷效应。3.气体涡流制冷高压气体经涡流管膨胀后，可分为冷热两股气流；4.热电制冷（半导体制冷）利用半导体的温差电效应实现的制冷。根据制冷温度的不同，制冷技术可大体上划分三大类：普通冷冻：＞120K深度冷冻：120K~20K低温和超低温：＜20K。t=T-273.15(t,℃;T,Kelvin开）T=273+t三.制冷技技术的的研究究内容容1）研究究获得得低温温的方方法和和有关关的机机理以以及与与此相相应的的制冷冷循环环，并并对制制冷循循环进进行热热力学学的分分析和和计算算。2）研究究制冷冷剂的的性质质，从从而为为制冷冷机提提供性性能满满意的的工作作介质质。3）研究究实现现制冷冷循环环所必必需的的各种种机械械和技技术设设备，，包括括它们们的工工作原原理、、性能能分析析、结结构设设计，，以及及制冷冷装置置的流流程组组织、、系统统配套套设计计。四.制冷技技术的的应用用１.空调工工程空调工工程是是制冷冷技术术应用用的一一个广广阔领领域。。光学学仪器器仪表表、精精密计计量量量具、、纺织织等生生产车车间及及计算算机房房等，，都要要求对对环境境的温温度、、湿度度、洁洁净度度进行行不同同程度度的控控制；；体育育馆、、大会会堂、、宾馆馆等公公共建建筑和和小汽汽车、、飞机机、大大型客客车等等交通通工具具也都都需有有舒适适的空空调系系统。。２.食品工程易腐食品从从采购或捕捕捞、加工工、贮藏、、运输到销销售的全部部流通过程程中，都必必须保持稳稳定的低温温环境，才才能延长和和提高食品品的质量、、经济寿命命与价值。。这就需有有各种制冷冷设施，如如冷加工设设备、冷冻冻冷藏库、、冷藏运输输车或船、、冷藏售货货柜台等。。３.机械与电子子工业精密机床油油压系统利利用制冷来来控制油温温，可稳定定油膜刚度度，使机床床能正常工工作。对钢钢进行低温温处理可改改善钢的性性能，提高高钢的硬度度和强度，，延长工件件的使用寿寿命。多路路通讯、雷雷达、卫星星地面站等等电子设备备也都需要要在低温下下工作。４.医疗卫生事事业血浆、疫苗苗及某些特特殊药品需需要低温保保存。低温温麻醉、低低温手术及及高烧患者者的冷敷降降温等也需需制冷技术术。５.国防工业和和现代科学学在高寒地区区使用的发发动机、汽汽车、坦克克、大炮等等常规武器器的性能需需要作环境境模拟试验验，火箭、、航天器也也需要在模模拟高空条条件下进行行试验，这这些都需要要人工制冷冷技术。人人工降雨也也需要制冷冷。６.家用冰箱及及空调等日日常生活方方面也是制制冷技术的的应用。拼装式冷库库结构简图图大型装配式式冷库外形形图果汁机楼宇空调陈列柜五.制冷技术的的发展历史史1755年，爱丁堡堡的化学教教授库伦利利用乙醚蒸蒸发使水结结冰。他的的学生布拉拉克从本质质上解释了了融化和汽汽化现象，，导出了潜潜热的概念念，并发明明了冰量热热器，标志志着现代制制冷技术的的开始。1834年，在伦敦敦工作的美美国发明家家波尔金斯斯造出了第第一台以乙乙醚为工质质的蒸气压压缩式制冷冷机，并正正式呈请了了英国第6662号专利。这这是后来所所有蒸气压压缩式制冷冷机的雏型型。1875年，卡列和和林德用氨氨作制冷剂剂，制造了了氨蒸气压压缩式制冷冷机。1844年，美国人人J.Gorrie发明了空气气循环式制制冷机，并并于1851年获得美国国专利，这这是世界第第一台制冷冷和空调用用机器。1858年，美国人人尼斯取得得了冷库设设计的第一一个美国专专利，从此此商用食品品冷藏事业业开始发展展。我国制冷的的发展简史史人类最早的的制冷方法法是利用自自然界存在在的冷物质质－冰、深深井水等。。我国早在在周朝就有有了用冰的的历史。到到了秦汉，，冰的使用用就更进了了一步，据据《艺文志》记载：大秦秦国有五宫宫殿，以水水晶为柱拱拱，称水晶晶宫，内实实以冰，遇遇夏开发。。”这实质是我我国最早的的空调房间间。到了唐唐朝已生产产冰镇饮料料并已有了了冰商。冰冰酪、奶冰冰也发源于于中国，是是冰淇淋的的雏形，在在元朝时由由意大利著著名旅行家家马可·波罗带到了了欧洲。人工制冷至至今在世界界上才有100多年的历史史。旧中国国制冷工业业基本上是是空白，解解放前上海海只有几家家很小的“冰箱厂”且只搞维修修业务，全全国冷库也也仅有几座座。解放后后，制冷工工业得到飞飞速发展，，特别是八八十年代通通过引进国国外先进技技术，使我我国的制冷冷、空调产产品打入了了国际市场场。第一章制制冷方方法常用制冷的的方法有：：液体气化制制冷气体膨胀制制冷涡流管制冷冷热电制冷液体汽化形形成蒸气，，利用该过过程的吸热热效应制冷冷的方法称称液体蒸发发制冷。当液体处在在密闭的容容器内时，，若容器内内除了液体体和液体本本身的蒸气气外不含任任何其它气气体，那么么液体和蒸蒸气在某一一压力下将将达到平衡衡。这种状状态称饱和和状态。如如果将一部部分饱和蒸蒸气从容器器中抽出，，液体中就就必然要再再汽化出一一部分蒸气气来维持平平衡。以液体为制制冷剂，它它在汽化时时要吸收汽汽化潜热，，该热量来来自被冷却却对象，只只要液体的的蒸发温度度比环境温温度低，便便可使被冷冷却对象变变冷或者使使它维持在在环境温度度以下的某某一低温。。为了使上述述过程得以以连续进行行，必须不不断地从容容器中抽走走制冷剂蒸蒸气，再不不断地将液液体补充进进去。通过一定的的方法将蒸蒸气抽出，，再令其凝凝结为液体体后返回到到容器中。。为使制冷剂剂蒸气的冷冷凝过程可可以在常温温下实现，，需要将制制冷剂蒸气气的压力提提高到常温温下的饱和和压力。这这样，制冷冷剂将在低低温低压下下蒸发，产产生制冷效效应；又在在常温和高高压下凝结结，向环境境温度的冷冷却介质排排放热量。。凝结后的制制冷剂液体体由于压力力较高，返返回容器之之前需要先先降低压力力。液体蒸发制制冷循环必必须具备以以下四个基基本过程：：制冷剂液体体在低压下下汽化产生生低压蒸气气，将低压蒸气气抽出并提提高压力变变成高压气气，将高压气冷冷凝成高压压液体，高压液体再再降低压力力回到初始始的低压状状态。按照实现循循环所采用用的方式之之不同，液液体蒸发制制冷有蒸气压缩式式制冷蒸气吸收式式制冷蒸气喷射式式制冷吸附式制冷冷等系统组成：：1-压缩机2-冷凝器3-膨胀阀4-蒸发器组成的密闭闭系统。图1-1蒸气压缩式式制冷循环环流程图§1-1蒸气压缩式式制冷蒸气压缩制制冷.exe工作原理：：制冷剂在蒸蒸发器中吸吸收被冷却却对象的热热量而蒸发发，产生的的低压蒸气气被压缩机机吸入，经经压缩机压压缩后制冷冷剂压力升升高，压缩缩机排出的的高压蒸气气在冷凝器器中被常温温冷却介质质冷却，凝凝结成高压压液体。高高压液体经经膨胀阀节节流，变成成低压、低低温湿蒸气气，进入蒸蒸发器，低低压液体在在蒸发器中中再次汽化化蒸发。如如此周而复复始。§1-2.蒸气吸收式式制冷系统组成：发生器、吸吸收器、冷冷凝器、蒸蒸发器、溶溶液热交换换器、溶液液泵、冷剂剂泵等图1-2吸收式制冷冷流程图工质对：制制冷剂与吸吸收剂常用：氨—水溶液溴化锂—水溶液吸收式制冷冷机消耗的的热源，可可以是废热热、废气、、蒸汽、热热水或燃油油、燃气等等。吸收式制冷冷.exe图1-3单效热水型型溴化锂吸吸收式制冷冷机工作原理（（工作过程程）：Ⅰ.溴化锂溶液液在发生器器中被热源源加热沸腾腾，产生出出制冷剂蒸蒸汽在冷凝凝器被冷凝凝成冷剂水水。冷剂水水经U型管节流进进入蒸发器器，在低压压下蒸发，，产生制冷冷效应。Ⅱ.发生器中出出来的浓溶溶液，经热热交换器降降温、降压压后进入吸吸收器，与与吸收器中中的稀溶液液混合为中中间浓度的的溶液。中中间热度的的溶液被吸吸收器泵输输送并喷淋淋，吸收从从蒸发器中中产生的冷冷剂蒸汽，，形成稀溶溶液。稀溶溶液由发生生器泵输送送到发生器器，重新被被热源加热热，形成浓浓溶液。氨水吸收式式制冷循环环工作原理理：在发生器中中的氨水浓浓溶液被热热源加热至至沸腾，产产生的蒸气气（氨气中中含有一小小部分水蒸蒸汽）经精精馏塔精馏馏后（得到到几乎是纯纯氨的蒸气气），进入入冷凝器放放出热量后后被冷凝成成液体，经经节流机构构节流，进进入蒸发器器，低压液液体制冷剂剂，吸收被被冷却物体体的热量而而蒸发，达达到制冷的的目的，产产生的低压压蒸气进入入吸收器。。而发生器器中发生后后的稀溶液液，降压后后也进入吸吸收器，吸吸收由蒸发发器来的制制冷剂蒸气气，浓溶液液经溶液泵泵加压后送送入发生器器。如此不不断循环。。单级氨水水实际循循环.swf整个系统统包括两两个回路路：制冷冷剂回路路，溶液液回路。。系统中使使用制冷冷剂和吸吸收剂作作为工作作流体，，称为吸吸收式制制冷的工工质对。。吸收剂对对制冷剂剂气体有有很强的的吸收能能力。吸吸收剂吸吸收了制制冷剂气气体后形形成溶液液。溶液液经加热热又能释释放出制制冷剂气气体。因因此，可可以用溶溶液回路路取代压压缩机的的作用，，构成蒸蒸气吸收收式制冷冷循环。。制冷剂回回路由冷冷凝器、制冷剂剂节流阀阀、蒸发器器组成。高压制冷冷剂气体体在冷凝凝器中冷冷凝，产产生的高高压制冷冷剂液体体经节流流后到蒸蒸发器蒸蒸发制冷冷。溶液回路路由发生生器、吸收器器、溶液节节流阀、溶液热热交换器器和溶液泵泵组成。在吸收器器中，吸吸收剂吸吸收来自自蒸发器器的低压压制冷剂剂蒸气，，形成富富含制冷冷剂的溶溶液，将将该溶液液用泵送送到发生生器，经经加热使使溶液中中的制冷冷剂重新新以高压压气态发发生出来来，送入入冷凝器器。另一方面面，发生生后的溶溶液重新新恢复到到原来成成分，经经冷却、、节流后后成为具具有吸收收能力的的吸收液液，进入入吸收器器，吸收收来自蒸蒸发器的的低压制制冷剂蒸蒸气。吸收过程程中伴随随释放吸吸收热，，为了保保证吸收收的顺利利进行，，需要用用冷却的的方法带带走吸收收热，以以免吸收收液温度度升高。。如果将吸吸收式制制冷系统统与压缩缩式制冷冷系统做做个对比比：吸收器好好比压缩缩式制冷冷系统中中压缩机机的吸入入侧；发生器好好比压缩缩机的排排出侧；；对发生器器内溶液液的加热热，提供供提高制制冷剂蒸蒸气压力力的能量量。普遍应用用的工质质对有两两种：溴溴化锂-水（制冷冷剂是水水），氨-水（制冷冷剂是氨氨）。溴化锂吸吸收式制制冷机用用于制取取7-10℃的冷水；；氨水吸收收式制冷冷机能够够制冷的的温度达达－20℃或更低。。§1-3.蒸气喷射射式制冷冷图1-4蒸气喷射射式制冷冷循环流流程图系统组成成：喷射器、、冷凝器器、蒸发发器、节节流阀、、泵。喷射器由由喷嘴、、吸入室室、扩压压器组成成。循环流程程图如图图1-4所示。蒸气喷射射式制冷冷原理.swf工作原理理高压的工工作蒸气气进入喷喷嘴，膨膨胀并以以1000m/s以上的流流速流动动，于是是在喷嘴嘴出口处处造成很很低的压压力，这这就为蒸蒸发器中中水在低低温下汽汽化创造造了条件件。由于于水的汽汽化吸热热，而使使未汽化化的水的的温度下下降，为为空调系系统提供供低温冷冷水。蒸蒸发器中中产生的的冷剂水水蒸气与与工作蒸蒸气在喷喷嘴出口口处混合合，一起起进入扩扩压器。。在扩压压器中由由于流速速降低而而使压力力升高，，进入冷冷凝器，，放出热热量后被被冷凝成成为液体体，液态态水分两两路：一一路经过过节流阀阀降压后后送回蒸蒸发器，，继续蒸蒸发制冷冷；另一一路用泵泵加压后后送入锅锅炉。图1-5蒸气喷射射式制冷冷机理论论循环的的温熵图图1-2表示工作作蒸气在在喷嘴内内的膨胀胀过程2、3混合后的的状态是是44-5是混合蒸蒸气在扩扩压器中中流动升升压的过过程5-6冷凝器中中气体的的凝结过过程6-7冷剂水的的节流过过程7-3冷剂水的的蒸发过过程6-9-1锅炉的工工作过程程蒸气喷射射式制冷冷机理论论循环的的温熵图图循环热力力分析：：制冷量：：Q0=qm0(h3-h6)kW式中：qm0——被引射蒸气气的质量流流量，kg/s；h3——制冷剂流出出蒸发器时时的焓值，，kJ/kg；h6——凝结水出冷冷凝器时的的焓值,kj/kg。锅炉热负荷荷：Qh=qm1(h1-h6)kW式中：qm1——工作蒸气的的质量流量量，kg/s；h1——工作蒸气出出锅炉时的的焓值，kJ/kg。冷凝器热负负荷：Qk=(qm0+qm1)(h5-h6)kW式中：h5——混合蒸气进进冷凝器时时的焓值，，kJ/kg。循环热平衡衡：Q0+Qh=Qk喷射系数：每公斤工工作蒸气所所引射的制制冷蒸气的的量（kg），即u=qm0/qm1理论喷射系系数：u=qm0/qm1=(h1-h5)/(h5-h3)§1-4.吸附制冷图1-6太阳能沸石石—水吸附制冷冷原理图吸附制冷也也消耗热能能。基本原理：：一定的固体体吸附剂对对某种制冷冷剂气体具具有吸附作作用。吸附附能力随吸吸附剂温度度的不同而而不同。周周期性地冷冷却和加热热吸附剂，，使之交替替吸附和解解吸。解吸吸时，释放放出制冷剂剂气体，并并使之凝结结为液体；；吸附时，，制冷剂液液体蒸发，，产生制冷冷作用。太阳能沸石石-水吸附式制制冷原理.swf组成：吸附附床、冷凝凝器、蒸发发器、连接接管路。吸附原理：：物理吸附附、化学吸吸附工质对：吸吸附剂——制冷剂物理吸附：：沸石——水、硅胶——水、活性炭炭——甲醇、金属属氢化物——氢、氯化锶锶——氨化学吸附：：氯化钙——氨工作原理：：白天，吸附附床受日照照加热，沸沸石温度升升高，产生生解析作用用，从沸石石中脱附出出水蒸气，，系统内的的水蒸气压压力上升，，达到与环环境对应的的饱和压力力时，水蒸蒸气在冷凝凝器中凝结结，同时放放出潜热，，凝水储存存在蒸发器器中。夜间，吸附附床冷下来来，沸石温温度逐渐降降低，它吸吸附水蒸气气的能力逐逐步提高，，造成系统统内气体压压力降低，，同时，蒸蒸发器中的的水不断蒸蒸发出来，，用以补充充沸石对水水蒸气的吸吸附。水的的蒸发过程程吸收了热热量，达到到了制冷的的目的。图2-7太阳能沸石石-水吸附制冷冷原理1-吸附床2-冷凝器3-储水器（蒸蒸发器）脱附.exe吸附.exe热源：只要要保证能够够交替地加加热和冷却却吸附床，，使沸石周周期性地解解吸和吸附附，都能达达到制冷的的目的。吸附制冷属属于液体汽汽化制冷。。吸附床起到到压缩机的的作用。只有一个吸吸附器的系系统只能间间歇制冷。。当吸附器处处于吸附过过程中产生生冷效应。。为了连续制制冷，可以以采用两个个吸附器。。美国学者乔乔纳斯(Jones)还提出用三三个或四个个吸附器进进行系统循循环，不仅仅实现连续续制冷，还还可以利用用一个吸附附床的排热热去加热另另一个吸附附床，从而而使热能充充分利用。。§1-5、热电制冷冷-(温差电制冷冷、半导体体制冷）NP+-冷结点热结点令直流电通通过半导体体热电堆，，即可在一一端产生冷冷效应，另另一端产生生热效应。。半导体热电电堆：一块块N型半导体（（电子型））和一块P型半导体（（空穴型））联接成的的热电偶。。图1-7热电制冷的的原理图热电制冷.exe原理：利用用热电效应应的一种制制冷方法。。帕尔帖效应应：1834年，法国物物理学家帕帕尔帖在铜铜丝的两头头各接一根根铋丝，再再将两根铋铋丝分别接接到直流电电源的正、、负极上，，通电后，，发现一个个接头变热热；另一个个接头变冷冷。这个现现象称为帕帕尔帖效应应。热电制冷元元件：由P型和N型半导体组组成。N型（电子型型）半导体体，P型（空穴型型）半导体体。用铜板板和铜导线线将N，P半导体和低低压直流电电源连接成成一个回路路，铜板和和导线只起起导电作用用。接通电电流时，一一个结点变变冷，另一一个结点变变热。改变变电流方向向，冷热结结点也随着着改变。§1-6.涡流管制冷冷涡流管制冷冷是使压缩缩气体产生生涡流运动动并分离成成冷、热两两部分气流流，冷气流流的温度可可达-10℃～-50℃,热气流的温温度可达100～130℃。1933年，法国的的兰克（Ranque）发明兰克克管。可以以使压缩气气体产生涡涡流、并将将其流分成成冷、热两两部分，分分别从管的的两端流出出。涡流管制冷冷装置结构构图如图所所示。组成：喷嘴嘴、涡流室室、孔板、、管子和控控制阀。图1-9涡流管制冷冷装置结构构图涡流管制冷冷原理.swf涡旋管是一一个构造比比较简单的的管子，它它主要是由由喷嘴、涡涡流室、分分离孔板及及冷热两端端的管子组组成。气体体分离成两两部分是在在涡流管的的涡流室内内进行。涡涡流室内部部形状为阿阿基米德螺螺线，喷嘴嘴沿切线方方向装在涡涡流室的边边缘，其连连接可以有有不同的方方法。在涡流室的的一侧装有有一个分离离孔板，其其中心孔径径约为管子子内径的一一半（或稍稍小一些）），它与与喷嘴中心心线的距离离大约为管管子内径之之半。分离离孔板之外外即为冷端端管子。热热端装在分分离孔板的的另一侧，，在其外端端装有一个个控制阀，，控制阀离离开涡流室室的距离约约为管子内内径的10倍。涡流管可以以同时得到到冷热两种种效应。根据试验，，当高压气气体的温度度为室温时时，冷气流流的温度可可达（-50~-10）℃，热气气流的温度度可达（100~130）℃，控制制阀用来改改变热端管管子中气体体的压力，，因而可调调节两部分分气流的流流量比，以以改变它们们的温度。。工作原理：：经过压缩并并冷却到常常温的气体体（空气、、co2、N2等气体）进进入喷嘴，，在喷嘴中中膨胀并加加速到音速速，从切线线方向射入入涡流室，，形成自由由涡流。自自由涡流的的旋转角速速度离中心心越近就越越大。由于于角速度不不同，在环环形气流的的层与层之之间产生摩摩擦，中心心层部分的的气流角速速度逐渐降降低；外层层气流的角角速度逐渐渐升高，因因此存在着着由中心向向外层的动动量流。内内层气体失失去能量，，从孔板流流出时具有有较低的温温度；外层层气体吸收收能量，动动能增加，，又因为与与管壁摩擦擦，将部分分动能变成成热能，使使得从控制制阀流出的的气体具有有较高的温温度。§1-7.空气（气体体）膨胀制制冷单一气体工工质的布雷雷顿制冷循循环布雷顿(Brayton)制冷循环又又称逆向焦焦耳循环，，其工作过过程包括等等熵压缩，，等压冷却却，等熵膨膨胀及等压压吸热四个个过程，这这与蒸气压压缩式制冷冷机的四个个工作过程程相近，两两者的区区别在于工工质在布雷雷顿制冷循循环中不发发生集态改改变。历史上第一一次实现的的气体制冷冷机是以空空气作为工工质的，称称为空气制制冷机。组成：压缩缩机、膨胀胀机、空气气冷却器和和冷室。其循环是开开式的。工质在循环环过程中没没有相变。。制冷剂还可可以是CO2，O2，N2，He等理想气体体。构成这种制制冷方式的的循环系统统称为理想想气体的逆逆向循环系系统。其循环型式式主要有定定压循环、、有回热的的定压循环环和定容循循环。一、无回热热气体制冷冷机循环布雷顿循环环.exe工作原理：：从压缩机排排出的高温温高压(T2、p2)气体进入冷冷却器，在在定压p2下被冷却到到温度T3，然后进入入膨胀机，，等熵膨胀胀到冷室的的压力p1(一般为1个大气压)，同时温度度降到T4，成为低温温低压的冷冷气流，冷冷气流进入入冷室，使使被冷却对对象降温，，而空气本本身因吸收收了热量，，温度回升升到T1，这个过程程是在低压压p1下的等压吸吸热过程。。离开冷室室的空气（（p1，T1）被压缩机机吸入，等等熵压缩后后，状态达达到p2，T2完成一个循循环。图1示出无回热热气体制冷冷机系统图图。气体由由压力p0被压缩到较较高的压力力pc，然后进入入冷却器中中被冷却介介质（水或或循环空气气）冷却，，放出热量量Qc，而后气体体进入膨胀胀机，经历历绝热膨胀胀过程，达达到很低的的温度，又又进入冷箱箱吸热制冷冷。在理想情况况下，我们们假定压缩缩过程和膨膨胀过程均均为理想绝绝热过程，，吸热和放放热均为理理想等压过过程（即没没有压力损损失），并并且换热器器出口处没没有端部温温差。这样样假设后的的循环称为为气体制冷冷机的理论论循环，其其p−V图及T−s图如图2所示。图中中T0是冷箱中制制冷温度，，Tc是环境介质质的温度，，1－2是等熵压缩缩过程，2－3是等压冷却却过程，3－4是等熵膨胀胀过程，4－1是在冷箱中中的等压吸吸热过程。。由式（7）可以看出出，无回热热气体制冷冷机理论循循环的性能能系数与循循环的压力力比或压缩缩机的温度度比、、膨胀机的的温度比有有关。。压力比或或者温度比比越大，循循环性能系系数越低。。因而为了了提高循环环的经济性性应采用较较小的压力力比。由于Tc小于T2，所以无回回热气体制制冷机理论论循环的性性能系数小小于同温限限下的可逆逆卡诺循环环的性能系系数，即cop<copc。这是因为为在Tc和T2不变的情况况下，无回回热气体制制冷机理论论循环冷却却器中的放放热过程2－3和冷箱中的的吸热过程程4－1，具有传热热温差，因因而存在不不可逆损失失。压力比比越大则传传热温差越越大，不可可逆损失越越大，循环环的制冷系系数越小，，循环的热热力完善度度也越低。。由式（6）可以看出出，当pc及p0给定时，cop将保持不变变；但随着着T0的降低（或或Tc的升高）可可逆卡诺循循环的性能能系数copc将下降，使使气体制冷冷机理论循循环的热力力完善度提提高。因此此，用气体体制冷机制制取较低的的温度时效效率较高。。实际循环中中压缩机与与膨胀机中中并非等熵熵过程，换换热器中存存在传热温温差和流动动阻力损失失，这些因因素使得实实际循环的的单位制冷冷量减小，，单位功增增大，性能能系数与热热力完善度度降低，并并引起循环环特性的某某些变化。。二、定压回回热气体制制冷机循环环在分析无回回热气体制制冷机的理理论循环时时得出结论论：理论循循环的性能能系数随压压力比pc/p0的减小而增增大，所以以适当的降降低压力比比是合理的的。但是由由于环境介介质温度是是一定的，，降低压力力比将使膨膨胀后的气气体温度升升高，从而而限制了制制冷箱温度度的降低。。应用回热原原理，可以以既克服了了上述缺点点，又达到到了降低压压力比的目目的。所谓回热就就是把由冷冷箱返回的的冷气流引引入一个热热交换器―回热器，用用来冷却从从冷却器来来的高压常常温气流，，使其温度度进一步降降低，而从从冷箱返回回的气流则则被加热，，温度升高高。这样就就使压缩机机的吸气温温度升高，，而膨胀机机的进气温温度降低，，因而循环环的工作参参数和特性性发生了变变化。布雷顿制冷冷机.exe图5－10为定压压回热热式气气体制制冷机机的系系统图图及其其理论论循环环的T-s图。图图中1－2和4－5是压缩缩和膨膨胀过过程；；2－3和5－6是在冷冷却器器中的的冷却却过程程及冷冷箱中中的吸吸热过过程；；3－4和6－1是在回回热器器中的的回热热过程程。图5－10b中还表表示出出了工工作于于同一一温度度范围围内具具有相相同制制冷量量的无无回热热循环环6－7－8－5－6。显然然两个个循环环具有有相同同的工工作温温度和和相等等的单单位制制冷量量，但但定压压回热热循环环的压压力比比，单单位压压缩功功和单单位膨膨胀功功都比比无回回热循循环的的小得得多。。由式（（5－22）可以以看出出，回回热循循环2-2-3-4-5-6与无回回热循循环6－7－8－5，两者者不单单有相相同的的工作作温度度范围围和相相等的的单位位制冷冷量，，而且且理论论性能能系数数的表表达式式也相相同。。但这这并不不能说说明两两种循循环是是等效效的，，因为为回热热循环环压力力比小小，不不仅减减小了了压缩缩机和和膨胀胀机的的单位位功，，而且且减小小了压压缩过过程，，膨胀胀过程程的不不可逆逆损失失，所所以回回热循循环实实际性性能系系数比比无回回热循循环大大，特特别是是应用用高效效透平平机械械后，，制冷冷机经经济性性大大大提高高。当制取取－80℃℃以下低低温时时，定定压回回热气气体制制冷机机的热热力完完善度度超过过了各各种型型式的的蒸气气压缩缩式制制冷机机。但但是到到目前前为止止，定定压回回热气气体制制冷机机的应应用还还是很很不普普遍，，这是是因为为它的的热交交换设设备比比较庞庞大，，而且且，当当应用用透平平机械械时只只适用用于大大型的的制冷冷装置置。三、斯斯特林林制冷冷循环环1816年斯特特林提提出了了一种种由两两个等等温过过程和和两个个等容容回热热过程程组成成的闭闭式热热力学学制冷冷循环环，称称为斯斯特林林制冷冷循环环，也也称为为定容容回热热制冷冷循环环。图5－16表示了了理想想的单单级斯斯特林林制冷冷循环环示意意图。。图5－16c示出了了理想想的斯斯特林林制冷冷循环环的p－V图和T－s图。制冷机机由回回热器器R、冷却却器A、冷量量换热热器C及两个个气缸缸和两两个活活塞组组成。。左面面为膨膨胀活活塞，，右面面为压压缩活活塞。。两个个气缸缸与活活塞形形成两两个工工作腔腔：冷冷腔（（膨胀胀腔））Vc0和室温温（压压缩））腔Va，由回回热器器R连通，，两个个活塞塞作折折线式式间断断运动动。假设在在稳定定工况况下，，回热热器中中已经经形成成了温温度梯梯度，，冷腔腔保持持温度度Tc0，室温温腔保保持温温度Ta，如图图5－16a所示。。从图图5－16b、c中的状状态1开始，，压缩缩活塞塞和膨膨胀活活塞均均处于于右止止点。。气缸缸内有有一定定量的的气体体，压压力为为P1，容积积为V1，循环环所经经历的的过程程如下下：斯特林林.exe等温温压压缩缩过过程程1－2：压压缩缩活活塞塞向向左左移移动动而而膨膨胀胀活活塞塞不不动动。。气气体体被被等等温温压压缩缩，，压压缩缩热热经经冷冷却却器器A传给给冷冷却却介介质质（（水水或或空空气气）），，温温度度保保持持恒恒值值Ta，压压力力升升高高到到P2，容容积积减减小小到到V2。定容容放放热热过过程程2－3：两两个个活活塞塞同同时时向向左左移移动动，，气气体体的的容容积积保保持持不不变变，，即即V3=V2，直直至至活活塞塞到到达达左左止止点点。。当当气气体体通通过过回回热热器器R时，，将将热热量量传传给给填填料料，，因因而而温温度度由由Ta降低低到到Tc0，同同时时压压力力由由P2降低低到到P3。等温温膨膨胀胀过过程程3－4：压压缩缩活活塞塞停停止止在在左左止止点点，，而而膨膨胀胀活活塞塞继继续续向向左左移移动动，，直直至至左左止止点点，，温温度度为为Tc0的气气体体进进行行等等温温膨膨胀胀，，通通过过冷冷量量换换热热器器C从低低温温热热源源（（冷冷却却对对象象））吸吸收收一一定定的的热热量量Qc0（循循环环制制冷冷量量））。。容容积积增增大大到到V4而压压力力降降低低到到P4。定容容吸吸热热过过程程4－1：两两个个活活塞塞同同时时向向右右移移动动直直至至右右止止点点，，气气体体容容积积保保持持不不变变，，V1=V4，回回复复到到起起始始位位置置。。当当温温度度为为Tc0的气气体体流流经经时时从从回回热热器器R填料料吸吸热热，，温温度度升升高高到到T1，同同时时压压力力增增加加到到P1。4－1过程程，，气气体体吸吸收收的的热热量量等等于于2－3过程程气气体体所所放放出出的的热热量量。。9、静夜四无无邻，荒居居旧业贫。。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、雨雨中中黄黄叶叶树树，，灯灯下下白白头头人人。。。。04:25:4404:25:4404:2512/29/20224:25:44AM11、以我独独沈久，，愧君相相见频。。。12月-2204:25:4404:25Dec-2229-Dec-2212、故人江江海别，，几度隔隔山川。。。04:25:4404:25:4404:25Thursday,December29,202213、乍见翻翻疑梦，，相悲各各问年。。。12月-2212月-2204:25:4404:25:44December29,202214、他乡生生白发，，旧国见见青山。。。29十十二月20224:25:44上午午04:25:4412月-2215、比不了得得就不比，，得不到的的就不要。。。。十二月224:25上上午12月-2204:25December29,202216、行动动出成成果，，工作作出财财富。。。2022/12/294:25:4404:25