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1、制冷空调技术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月制冷空调技术第一讲 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 制冷空调技术什么是制冷技术？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
2、及到多个领域。第一节 制冷技术发展的历史制冷空调技术n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n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n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。制冷空调技术n秦汉以后: 冰的应用范围逐步扩大n唐朝， 在长安市场出现了一种有名的冷饮： 槐叶冷 淘n “青青高槐叶，采摘付中橱，经齿冷于雪，劝人投此 珠” 杜甫 n元朝:饮料生
3、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。 制冷空调技术n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 （No 8080#）制冷空调技术 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
4、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制冷空调技术 第二节 制冷的主要方法及分类n相变制冷蒸汽压缩，吸收式制冷，吸附式制冷n气体绝热膨胀制冷n气体涡流管制冷n热电制冷n磁制冷n太阳能制冷n热管制冷n脉管制冷等等1. 主要方法分类制冷空调技术蒸汽压缩以及吸收式制冷制冷空调技术气体绝热膨胀制冷制冷空调技术涡流制冷制冷空调技术热电制冷制冷空调技术磁磁热效应热效应- -磁制冷磁制冷磁
5、热效应：磁热效应：利用磁致冷材料的磁利用磁致冷材料的磁 热效应热效应( (基本原理是基本原理是 磁性材料的磁化放热磁性材料的磁化放热 和退磁吸热和退磁吸热) )。基于材料的磁热效应基于材料的磁热效应 和一定的热力流程可和一定的热力流程可 以构成磁制冷循环。以构成磁制冷循环。制冷空调技术永磁体驱动室温磁制冷原理样机永磁体驱动室温磁制冷原理样机制冷空调技术2. 制冷技术的分类：绝对温度T（K）= 摄氏温度t (）+ 273 华氏温度F（ ）= 1.8 摄氏温度t (）+ 32制冷技术一般按温度范围来划分，可分为：l120K（-153 ）以上 普通制冷l 120K20K（-153 -253 ） 深温
6、制冷l120K20K（-153 -253 ） 深温制冷l 20K0.3K（-253 -273 ） 低温制冷l 0.3K （-273 ）以下 超低温制冷制冷空调技术图1-17 低温温度范围 制冷空调技术第三节 制冷技术应用n1. 空气调节n2. 人工环境n3. 食品冷冻与冷冻干燥n4. 低温生物医学技术n5. 低温电子技术n6. 机械设计n7. 红外遥感技术n8. 加工过程n9. 材料回收n10. 火箭推力系统与高能物理制冷空调技术制冷在空调中的作用 (1)干式冷却 (2)减湿冷却 (3)减湿与干式冷却混合方式 1. 空气调节图1-26 制冷与空调的关系 制冷和空调的关系相 互联系又独立制冷空调
7、技术用人工方法构成各种人们所希望达到的环境条件，包括 地面的各种气候变化和高空宇宙及其它特殊的要求。 2.人工环境与制冷有关的人工环境试验有以下几种 (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 制冷空调技术根据对食品处理方式不同，食品低温处理工艺可分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. 食品冷冻与冷冻干燥制冷空调技术低温生物学-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
8、温医学的统称。 典型应用例子 (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. 低温生物医学技术制冷空调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. 低温电子技术制冷空调技术运用与超导电性有关的Meissner效应,用磁场代替油或空气 作润滑剂,可以制成无磨擦轴承。在船用推进系统中,无电力损失的超导电机已获得应用
9、。 偏差极小的超导陀螺也已经被研制出来。时速500km/h的低温超导磁悬浮列车已经在日本投入试验运 行。 6. 机械设计制冷空调技术采用红外光学镜头可以拍摄热 源外形，并可以对热源进行跟踪。 一些红外材料往往工作在120K以下 的低温下，使得热源遥感信号更为 清晰，为了拍摄高灵敏度的信号往 往需要更低的温度。 一般红外卫星需要70-120K 的低温，往往通过斯特林制冷机 、脉冲管制冷机、辐射制冷器来 实现。空间远红外观测则需要2K以 下的温度，往往通过超流氦的冷 却技术来实现。 7. 红外遥感技术制冷空调技术炼钢时氧起到某些重要的作用。制取氨时也用到低温系统。压力容器加工时,将预成形的圆柱体放
10、在冷却到液氮温度的模 具中,在容器中充入高压氮气,让其扩胀15%,然后容器被从模具 中移开并恢复到室温。使用这个方法,材料的屈服强度能增加4至5倍。 8. 加工过程制冷空调技术目前低温技术是回收钢结构轮胎中橡胶的唯一有效的方 法，这种方法采用了低温粉碎技术。 利用材料在低温状态下的冷脆性能，对物料进行 粉粹。 低温粉碎技术材料温度降低到一定程度，材料内部原子间距显著减小 ，结合紧密的原子无退让余地，吸收外力使其变形的能 力很差，失去弹性而显示脆性。 9. 材料回收制冷空调技术低温粉碎机低温粉碎机生物低温切片机生物低温切片机制冷空调技术所有大型的发射的飞行器均使用液氧作氧化剂。 宇宙飞船的推进也
11、使用液氧和液氢。 观察研究大型粒子加速器产生的粒子的氢泡室要用到 液氢。 10. 火箭推力系统与高能物理 LHC-CERN27km超导磁体过冷态超流氦冷却制冷空调技术第四节 本课程的安排与要求（一）绪论 2学时（二）蒸汽压缩式制冷原理 4学时（三）电冰箱及其控制技术 4学时（四）空气调节原理 2学时（五）制冷空调新技术 2学时（六） 考 查 2学时 课程安排制冷空调技术n教材： 顾四方等.制冷技术基础.杭州：杭州电子科技大学.n教学参考书：n陈光明，陈国邦. 制冷与低温原理. 北京：机械工业出版社，2000n周远，王如竹. 制冷与低温工程. 北京：中国电力出版社，2003n吴业正. 制冷原理与设备. 西安：西安交通大学出版社，1997n王如竹等. 最新制冷技术. 北京：科学出版社，2002n 王如竹等. 吸附式制冷. 北京：机械工业出版社，2002n顾四方等. 空调器维修入门. 杭州：浙江科学技术出版社，1998n陈芝久等. 制冷装置自动化.北京：机械工业出版社，2002参考资料
