制冷原理

第三章 制冷循环与冷冻冷藏的基本概念

目的：了解单级压缩循环、双级压缩循环的特点；

了解冷冻冷藏的基本概念；

合理的操作制冷系统、科学管理冷库。

第一节 单级压缩蒸汽式制冷循环

1、 单级压缩制冷循环原理图：可以简单地用图1-9来表示。

制冷剂在制冷系统内相继经过压缩、冷凝、节流、蒸发四个过程，便完成单级压缩制冷循环，即达到制冷的目的。

2、 单级压缩制冷循环的主要设备：

1

在制冷循环中，蒸发器、压缩机、冷凝器、节流阀是必不可少的四大部件：

1）蒸发器：制冷剂在低压（蒸发压力）下以较低 的温度（蒸发温度）蒸发，吸收被冷却物质的热量实现制冷，是向外输送冷量的设备。

2）压缩机：是系统的心脏，起到输送制冷剂蒸汽 的作用，同时保证蒸发器在低压下运行、冷凝器在高压（冷凝压力）下运行。是输入功的设备。

3）冷凝器：制冷剂蒸汽在高压下将从蒸发器吸收 的热量以及压缩功转化的热量传递给冷却介质，冷凝成温度较高的（冷凝温度）液体。是放出热量的设备。

4）节流阀：将从冷凝器冷凝的制冷剂液体节流降 压（降到蒸发压力）后进入蒸发器，同时控制和调节制冷剂的流量，并将系统分为高压侧和低压侧两部分。

在实际的制冷系统中，为了提高运行的经济性、可靠 性和安全性，

液氨制冷原理

在制冷循环中，蒸发器、压缩机、冷凝器、节流阀是必不可少的四大部件：

蒸发器：制冷剂在低压（蒸发压力）下以较低的温度（蒸发温度）蒸发，吸收被冷却物质的热量实现制冷，是向外输送冷量的设备。

压缩机：是系统的心脏，起到输送制冷剂蒸汽的作用，同时保证蒸发器在低压下运行、冷凝器在高压（冷凝压力）下运行。是输入功的设备。 冷凝器：制冷剂蒸汽在高压下将从蒸发器吸收的热量以及压缩功转化的热量传递给冷却介质，冷凝成温度较高的（冷凝温度）液体。是放出热量的设备。

节流阀：将从冷凝器冷凝的制冷剂液体节流降压（降到蒸发压力）后进入蒸发器，同时控制和调节制冷剂的流量，并将系统分为高压侧和低压侧两部分。

在实际的制冷系统中，为了提高运行的经济性、可靠性和安全性，还设有一些辅助设备，如气液分离器、油分离器、油冷却器、空气分离器、贮液器、集油器、过滤器以及安全附件、阀门等。 制冷原理

从蒸发器出来的氨的低温低压蒸气被吸入压缩机内，压缩成高压高温的过热蒸气，然后进入冷凝器。由于高压高温过热氨气的温度高于其环境介质的温度，且其压力使氨气能在常温下冷凝成液体状态，因而排至冷凝器时，经冷却、冷凝成高压常温的氨液。高压常温的氨液通过膨胀阀时，因节流而降压，在压力降低

制冷原理中文版

制 冷 技 术第 1讲 绪 论

制冷原理中文版

热

热源

热利用

热系统施工

热系统运行

暖通冷 冷源 冷利用 冷系统施工 冷系统运行

流体力学

基础知识热工理论

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一、基本概念 制冷：利用人工的方法，把某物体或某空间的温度降低到低于周围环境的温度， 并使之维持在这一低温的过程。实质：将热量从被冷却对象中转移到环境中 ★ 实例 制冷≠冷却

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制冷机：实现制冷所需的机器和设备。特点：必须消耗能量——电能、机械能等

制冷剂：制冷机中把热量从被冷却介质传给环境介质的内部循环流动的工作介质。

制冷循环：在制冷机中，制冷剂周而复始吸热、放热的流动循环。

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二、制冷方法 液体气化制冷：利用液体气化吸热原理。如：蒸气压缩式制冷、吸收式制冷、蒸气喷射式制冷

气体膨胀制冷：将高压气体做绝热膨胀，使其压力、温度下降，利用降温后的气体来吸取 被冷却物体的热量从而制冷。

热电制冷：利用某种半导体材料的热电效应。

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三、制冷技术分类按照制冷温度大小，分为三类：

普通制冷：t>-120℃ 深度制冷： -120℃ >t>-253℃ 超低温制冷：t<-253℃空调用制冷技术属于普通制冷。

制冷原理题库 第一部分

1、 液体是（ ）的总称。 A 液体 B 气体 C 固体 D 液体和气体 2 、 溴化锂系统中，溴化锂是（ ）

A、吸收剂 B、扩散剂 C、制冷剂 D、载冷剂

3 、 制冷系统中干燥过滤器应安装在（ ）上。

A、冷凝器进气管 B、冷凝器出液管道 C、节流阀出液管道 D、蒸发器进液管道

4 、 制冷剂的（ ）要大，可减小制冷压缩机的尺寸。

A、单位质量制冷剂 B、单位容积制冷量 B、单位冷凝热负荷 D、单位功耗

5、 隔热材料应具备的性能是（ ）

A、吸水性好 B、比重大 C、导热系数要小 D、耐火性一般

6、 氯化纳盐水的共晶点温度是（ ）

A、-55°C B、-21.2°C C、-33.6°C D、-16°C

7、 使用开启式制冷压缩机的制冷系统，制冷压缩机轴封的密封是在（ ）协助下建立起 来的。

A、制冷剂 B、空气层 C、水 D、冷冻油

8、 选择双级压缩式制冷循环的原因是（ ）

Ａ、高压过高 Ｂ、低压过低 Ｃ、压缩比过大 Ｄ、压缩比过小

9、 在焓-湿图上，等温度线与∮=100%的交点表示该温度下的（ ）空气。

A、过饱和 B、饱和 C、未饱和 D、过热

10、 水冷式冷凝器中的水是（

制冷原理题库 第一部分

1、 液体是（ ）的总称。 A 液体 B 气体 C 固体 D 液体和气体 2 、 溴化锂系统中，溴化锂是（ ）

A、吸收剂 B、扩散剂 C、制冷剂 D、载冷剂

3 、 制冷系统中干燥过滤器应安装在（ ）上。

A、冷凝器进气管 B、冷凝器出液管道 C、节流阀出液管道 D、蒸发器进液管道

4 、 制冷剂的（ ）要大，可减小制冷压缩机的尺寸。

A、单位质量制冷剂 B、单位容积制冷量 B、单位冷凝热负荷 D、单位功耗

5、 隔热材料应具备的性能是（ ）

A、吸水性好 B、比重大 C、导热系数要小 D、耐火性一般

6、 氯化纳盐水的共晶点温度是（ ）

A、-55°C B、-21.2°C C、-33.6°C D、-16°C

7、 使用开启式制冷压缩机的制冷系统，制冷压缩机轴封的密封是在（ ）协助下建立起 来的。

A、制冷剂 B、空气层 C、水 D、冷冻油

8、 选择双级压缩式制冷循环的原因是（ ）

Ａ、高压过高 Ｂ、低压过低 Ｃ、压缩比过大 Ｄ、压缩比过小

9、 在焓-湿图上，等温度线与∮=100%的交点表示该温度下的（ ）空气。

A、过饱和 B、饱和 C、未饱和 D、过热

10、 水冷式冷凝器中的水是（

稀释制冷机

He3-He4稀释制冷机原理图

1-混合器 （10mk） 2-热交换器 3-蒸馏器（0.6-0.7K）4-液池冷凝器（1K） 5-液氦预冷 6-液氮预冷 7-机械真空泵 8-液氮冷却的冷阱 9-扩散泵 10-限流器 11-真空阀

1951年H.London提出可以用超流4He稀释3He的方法制冷的理论。到1965年P.Das等人根据这一理论制成了3He-4He稀释制冷机，目前已达到2mK的低温。它可以长时间地维持毫K范围的温度，有较大的冷却能力，已成为获得毫K温度的最重要的手段和设备。

3He，4He的混合液在0.86K以上时，液3He可以以任何比例溶解在液4He中，但是当混合溶液的温度降到0.86K以下时，混合液则分离成两相，其中含3He多的相称为浓缩相，而含3He少的相称为稀释相。在低于0.86K的任一温度都对应于一定的3He含量的稀释相和浓缩相，并达到相平衡。当从稀释相中取走3He原子时，为了保持两相的平衡，则由浓缩相中的3He通过相界面进入稀释相以补充被移去的3He原子。可以计算得3He在稀释相中的焓和熵比在浓缩相中要大得多。所以这种稀释过程需要吸热，利用这个吸热现象制成了稀释制冷机。

稀释制冷机

He3-He4稀释制冷机原理图

1-混合器 （10mk） 2-热交换器 3-蒸馏器（0.6-0.7K）4-液池冷凝器（1K） 5-液氦预冷 6-液氮预冷 7-机械真空泵 8-液氮冷却的冷阱 9-扩散泵 10-限流器 11-真空阀

1951年H.London提出可以用超流4He稀释3He的方法制冷的理论。到1965年P.Das等人根据这一理论制成了3He-4He稀释制冷机，目前已达到2mK的低温。它可以长时间地维持毫K范围的温度，有较大的冷却能力，已成为获得毫K温度的最重要的手段和设备。

3He，4He的混合液在0.86K以上时，液3He可以以任何比例溶解在液4He中，但是当混合溶液的温度降到0.86K以下时，混合液则分离成两相，其中含3He多的相称为浓缩相，而含3He少的相称为稀释相。在低于0.86K的任一温度都对应于一定的3He含量的稀释相和浓缩相，并达到相平衡。当从稀释相中取走3He原子时，为了保持两相的平衡，则由浓缩相中的3He通过相界面进入稀释相以补充被移去的3He原子。可以计算得3He在稀释相中的焓和熵比在浓缩相中要大得多。所以这种稀释过程需要吸热，利用这个吸热现象制成了稀释制冷机。

制冷原理复习题

第一章 简答题

1. 什么叫制冷？

2. 制冷技术领域是如何划分的? 3.什么是制冷系数？ 4.什么是热力完善度？

5. 能够实现制冷的方法有哪些？其中利用液体气化的制冷方法有哪些？ 6. 简述蒸气压缩式制冷原理及系统组成。

第二章 简答题

1.蒸气压缩式制冷的理论循环与理想循环有哪些主要区别？实际循环与理论循环又有哪些主要区别？

2.在蒸气压缩式制冷循环的热力计算中，为什么多采用压-焓（lgp-h）图?试说明压—焓图的组成。

3.什么叫有害过热？为什么要采用回热循环？有些制冷剂不宜采用回热循环，为什么？

4.制冷剂在通过节流元件时压力降低，温度也大幅度下降，可以认为节流过程近似绝热过程，那么制冷剂降温时的热量传给了谁？

第二章 计算题

1. 一理想制冷循环，被冷却物温度恒为5℃，冷却介质温度恒为25℃，两个传热过程的传热温差均为5℃。试求

（1）理想制冷循环的制冷系数εc为多少？

（2）考虑传热温差时，两个等温过程和两个等熵过程组成的制冷循环的制冷系数ε为多少？

（3）热力完善度η为多少？

2.有一空调用单级蒸气压缩式制冷系统，假定为理论制冷循环，工作条件如下：蒸发温度t0=5℃，冷凝温度tk=40℃，制冷剂为

溴化锂制冷机的工作原理

制冷原理

冷水发生原理吸收式冷冻机是把水(H2O)作为制冷剂，[溴化锂](LiBr)溶液作为吸收剂的冷温水发生装置。 对物体进行大量冷却一般利用蒸发 潜热。注射的时候如果涂上[酒精],其部 位感觉凉爽是因为酒精蒸发时吸收了蒸发 潜热，夏季在院子里泼水感觉凉爽也是因 为水蒸发时从周围吸收了蒸发潜热。

把1kg(1L)的水从0℃加热到100℃需要100Kcal的热量称为显热。 如果把1kg(1L)100℃的水全部蒸发需要540 Kcal的热量称为蒸发潜热。 如此能看出即使使用1kg的水，利用其潜热比利用显热需要更大的热量。

水在海平面-绝对压力760mmHg时蒸发温度为100℃;但气压 变低时，就能在更低的温度下蒸发。 在白头山山顶上水约在89℃蒸发，做饭时夹生就是这个原因。 如果绝对压力为6mmHg-大气压相当于绝对压力760mmHg时 水约在4℃蒸发。这时的蒸发潜热为每1kg约599kcal。

空调用冷水出口 7 ℃

把上述状态的水做为制冷剂可以制造出7℃的冷水。 在内部压力达到为6mmHg的封闭容器内，制冷剂水 在4℃蒸发，吸收容器铜管内通入冷媒水的热量，使冷媒 体温度降低至7℃ ,达到空调用冷水的目的。 把这个容器叫做蒸发器

制冷原理与设备复习题

绪论

一、填空：

1、人工制冷温度范围的划分为：环境温度~－153.35为普通冷冻；－153.35℃~-268.92℃为低温冷冻；-268.92℃~接近0k为超低温冷冻。

2、人工制冷的方法包括（相变制冷）（气体绝热膨胀制冷）（气体涡流制冷）（热电制冷）几种。 3、蒸汽制冷包括（单级压缩蒸气制冷）（两级压缩蒸气制冷）（复叠式制冷循环）三种。 二、名词解释：人工制冷 ；制冷；制冷循环；热泵循环；制冷装置；制冷剂。

1. 人工制冷：用人工的方法，利用一定的机器设备，借助于消耗一定的能量不断将热量由低温物体转移给高温物体的连续过程。

2.制冷:从低于环境温度的空间或物体中吸取热量,并将其转移给环境介质的过程称为制冷。 3.制冷循环：制冷剂在制冷系统中所经历的一系列热力过程总称为制冷循环

4.热泵循环：从环境介质中吸收热量，并将其转移给高于环境温度的加热对象的过程。 5.制冷装置：制冷机与消耗能量的设备结合在一起。 6.制冷剂：制冷机使用的工作介质。 三、问答：

制冷原理与设备的主要内容有哪些？ 制冷原理的主要内容：

1.从热力学的观点来分析和研究制冷循环的理论和应用； 2.介绍制冷剂、载冷剂及润滑油等的性质及应用。

3.介绍制