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1、第八章 医用制冷,概 述,药品 试剂 血制品 疫苗,冷库,间冷式蒸发器,速冻冷库,医用保温库,温度和热的概念,温度 -表示物体冷热程度的物理量 ，以、 表示 K(t)+273 (t) =(t) -32)*5/9 热量 -热传递过程中物体内能变化的量度 ，用焦尔(J) 、卡(cal)、千卡(kcal)等做热量单位 lcal418J 热量的传递有三种方法-传导、对流和辐射,物态变化熔解和凝固,物质的三种状态 -同一物质，由于温度和压力不同可以处于固态、液态、气态 熔解和凝固 -物质从固态变为液体的过程叫熔解 ；从液体变为固态的过程叫凝固 熔解热：单位质量的某种物质，在熔点时，从固态完全熔解为同温度
2、的液态时所需的热量,物态变化 汽化和液化,汽化和液化 -物质由液态转化为气态的过程叫做汽化；从气态转化为液态的过程叫液化 汽化热：单位质量的某种液体在温度保持不变的情况下转化为气体时所需要的热量,压强与真空,工程计量度单位：kgf/cm2 大气压力: 1个标准大气压力=1.01x105Pa 1个工程大气压力=0.98x105Pa 绝对压力和相对压力 液柱高,P：压强 p：比重 h：液柱高度 g：常数,真空度：真空是指压强远小于1个大气压的气态空间 压强大于110-3托（0.133Pa）-低真空 压强在110-3托110-8托高真空 制冷系统要求真空度在0.008托以下 1托（Torr）=1毫米
3、汞柱（mmHg） =133.329帕（Pa）,临界温度与临界压力,临界温度-气体在一定的温度和压力下都可以液化，但温度升高超过一定数值时，即使再增大压力也无法使其液化 临界压力临界温度下，使气体液化的最低压力,各种制冷剂的临界温度和临界压力,饱和温度与饱和压力,密闭容器中的液体和气体，当分子运动处于平衡状态时，蒸气的密度不再改变，温度和压力也就稳定下来，这种状态下的液体叫做饱和液体。它们所具有的温度叫饱和温度，饱和蒸气的压力叫做饱和压力 饱和温度和饱和压力是个变化量。当压力和温度改变时，动态平衡被破坏，经过一定时间，又建立了新条件下的平衡状态。 图8-1是几种制冷剂饱和温度与压力的关系图。,几
4、种制冷剂的饱和温度与压力曲线,蒸发与冷凝,蒸发-液态制冷剂沸腾时变成气态的过程(吸热过程) 冷凝-蒸气冷却到等于或低于饱和温度(放热过程),过热和过冷,过热-压力不变而温度上升，并超过了该饱和压力下的饱和温度，此时的蒸气称为过热蒸气，所示温度为过热温度,超过饱和蒸气的温度的数值为过热度 过冷-压力一定温度低于该压力对应的饱和温度时称为过冷。过冷液体的温度低于饱和温度的差值称为过冷度,制冷原理,气体制冷 蒸发制冷(如压缩式制冷、吸收式制冷和蒸气喷射式制冷) 温差电制冷(半导体制冷),蒸发制冷,液体气化形成蒸汽，利用该过程的吸热效应制冷的方法称液体蒸发制冷 当液体处在密闭的容器内时，若容器内除了液
5、体和液体本身的蒸汽外不含任何其它气体，那么液体和蒸气在某一压力下将达到平衡。这种状态称饱和状态。如果将一部分饱和蒸汽从容器中抽出，液体就必然要再气化出一部分蒸汽来维持平衡。 我们以该液体为制冷剂，制冷剂液体气化时要吸收气化潜热，该热量来自被冷却对象，只要液体的蒸发温度比环境温度低，便可使被冷却对象变冷或者使它维持在环境温度下的某一低温。,制冷剂回路由冷凝器、制冷剂节流阀、蒸发器组成。高压制冷剂气体在冷凝器中冷凝，产生的高压制冷剂液体经节流后到蒸发器蒸发制冷。溶液回路由发生器、吸收器、溶液节流阀、溶液热交换器和溶液泵组成。在吸收器中，吸收剂吸收来自蒸发器的低压制冷剂气体，形成富含制冷剂的溶液，将
6、该溶液用泵送到发生器，经过加热使是溶液中的制冷剂重新蒸发出来，送入冷凝器。另一方面，发生后的溶液重新恢复到原来的成分，经冷却、节流后成为具有吸收能力的吸收液，进入吸收器，吸收来自蒸发器的低压制冷剂蒸汽。吸收过程中伴随释放吸收热，为了保证吸收的顺利进行，需要冷却吸收液,半导体电制冷,半导体电子制冷又称热电制冷，或者温差电制冷，它是利用帕尔帖效应的一种制冷方法,1834年法国科学家珀尔帖（Peltier）发现了一种效应，在两个不同导体组成的回路中通电时，一个接头吸热，另一个接头放热。这就是所谓珀尔帖效应 。,电荷载体在导体中运动形成电流，由于电荷载体在不同的材料中处于不同的能级，当它从高能级向低能
7、级运动时，就会释放出多余的热量。反之，就需要从外界吸收热量（即表现为制冷） 所以，半导体电子制冷的效果就主要取决于电荷载体运动的两种材料的能级差，即热电势差,制冷剂分类,按制冷剂的标准蒸发温度和常温下冷凝压力 1、高温（低压）制冷剂 2、中温（中压）制冷剂 3、低温（高压）制冷剂 制冷剂按照化学成分所分 1、无机化合物制冷剂：代号为R及后面的三位数字，其中第一位为“7”，后两位数字为分子量。如水、R718 2、氟里昂（卤碳化合物制冷剂）：国际规定用 R作为这类制冷剂的代号，如R22 3、饱和碳氢化合物 ：代号与氟里昂一样采用R，如 R50、R170 4、不饱和碳氢化合物制冷剂 ：R后的数字多为
8、1，如R113 5、共沸混合物制冷剂 ： R后三位数的第一位用“5”表示，R502,制冷剂编号规则,将字母“R“置于识别编号之前。例如：R12、R22 制造厂的商标或商品名称也可以置于制冷剂编号前 例如：(商标)R12或(商品名称)R12 自右向左的第一位数字是化合物中氟(F)原子数 自右向左的第二位数字是化合物中氢(H)原子数加1的数 自右向左的第三为数字是化合物中碳(C)原子数减1的数,当该数字为零时，则略去,几种典型的制冷剂,制冷剂R22：一氯二氟甲烷。分子式 CHClF2 制冷剂R12：二氯二氟甲烷 。分子式 CCl2F2 制冷剂R134a: 四氟乙烷，分子式CH2FCF3 ，国际公认
9、的R12替代品 制冷剂性能：臭氧消耗潜值ODP、毒性、冰塞、润滑油的溶解性、腐蚀和渗漏等等,载冷剂,载冷剂是用来先接受制冷剂的冷量而后去冷却其它物质的媒介物质，又称冷媒 选择载冷剂时应考虑因素有：冰点、比热、对金属腐蚀性和价格等 常用载冷剂有空气、水和盐水溶液。,电冰箱由箱体、制冷系统、控制系统和附件构成。在制冷系统中，主要组成有压缩机、冷凝器、蒸发器和毛细管节流器四部分，自成一个封闭的循环系统。其中蒸发器安装在电冰箱内部的上方，其他部件安装在电冰箱的背面。系统里充灌了一种叫“氟里昂12（CF2Cl2，国际符号R12）”的物质作为制冷剂。R12在蒸发器里由低压液体汽化为气体，吸收冰箱内的热量，
10、使箱内温度降低。变成气态的R12被压缩机吸入，靠压缩机做功把它压缩成高温高压的气体，再排入冷凝器。在冷凝器中R12不断向周围空间放热，逐步凝结成液体。这些高压液体必须流经毛细管，节流降压才能缓慢流入蒸发器，维持在蒸发器里继续不断地汽化，吸热降温。就这样，冰箱利用电能做功，借助制冷剂R12的物态变化，把箱内蒸发器周围的热量搬送到箱后冷凝器里去放出，如此周而复始不断地循环，以达到制冷目的。,电冰箱使用的气候类型,电冰箱的星级标准,压缩式电冰箱的构造,全封闭式压缩机结构,滑管式驱动机构原理图 1滑管2滑块3曲柄销 4活塞5气缸6曲柄轴,滑管式驱动机构示意图 1滑管2滑块3曲柄销 4活塞5气缸6曲柄轴
11、,滚动活塞式（滚动转子式、刮片式）制冷压缩机构示意图 1排气管 2气缸 3圆柱形转子 4偏心轮 5润滑油 6吸气管 7滑片 8弹簧 9排气阀,滚动活塞式（滚动转子式）制冷压缩机的工作过程,冷凝器,使气态制冷剂放出热量而冷凝为液体的散热装置 1、空冷式 2、水冷式 3、蒸发式,蒸发器,液态制冷剂汽化吸热进行热交换的设备 1、管板式 2、铝板吹胀式 3、翅片盘管式,干燥过滤器,吸收制冷剂中所含的水分 过滤系统内的赃物，防止毛细管堵塞,毛细管,相当于膨胀阀，起节流降压作用，有利于制冷剂在蒸发器中吸热 安装在干燥过滤器和蒸发器之间 长2-4m, 内径0.5-1mm,温度控制器,温度控制器（又称温度开关
12、或温度继电器）：制冷系统中用来调温、控温的装置，作用是通过调节，设定所需的控制温度，使制冷系统在选定的某一温差范围内运行，控温过程如图所示。,温度控制器,1机械式温度控制器,特点：结构简单、性能稳定、可靠，组装、调试修理方便。,（1）工作原理,组成：感温元件、波纹管（或弹性金属膜片）、毛细管和波动开关机构。,工作原理如图。,？思考：部件3、4、5的作用,温度控制器,（2）机械式温控器的调试,根据设计需要，温控器的主要技术参数在装配时预调好，在预调的基础上，旋转温控器的调节旋钮进行进一步的细调，且可根据温度要求进行自动控制。温度调节旋钮上标有“弱”、“中”、“强”或“1”、“2”、“3”等数字标
13、记字样，如图所示。顺时针转动，箭头所示数字增大，表示温度变低，“强冷”档温控器开关呈常闭状态，使压缩机连续运转制冷，不能自动控温。,温度控制器,2电子式温度控制器,采用的感温元件（传感器）是热敏电阻，具有负电阻温度特性。根据惠斯登电桥原理制成，如图是惠斯登电桥。,温度控制器,控制原理：,根据桥式电路制成的热敏电阻式温度控制器，就是将惠斯登电桥的一个热敏电阻桥路作为感温元件，直接放在适当的位置，三极管的发射极和基极接在电桥的一个对角线上。当热敏电阻受到温度变化的影响时，其阻值就发生相应的变化。通过平衡电桥来改变通往三极管的电流，再经放大来控制压缩机运转继电器的开启，实现对制冷设备的温度控制。（教
14、材图8-21）,温度控制器,控制部分的原理示意图，如图所示。,图中 RT热敏电阻，RP温度调节电位器，K控制压缩机起动的继电器。,特点：温度控制范围大（一般- 40 40），通断温度线性较好，感温灵敏度较高，体积较小。,热敏电阻温度控制电路,电加热器及除霜装置,电冰箱的除霜方式有人工化霜、半自动化霜和全自动化霜三种。,（1）人工化霜,优点：操作简单，省电，缺点：时间不易掌握。,电加热器及除霜装置,（2）半自动化霜,机械式半自动化霜温控器结构原理图。,1. 化霜按钮 2. 温度高低调节凸轮 3. 温度控制板 4. 化霜平衡弹簧 5. 主架板 6. 主弹簧 7. 温差调节螺钉 8. 快跳活动触点
15、9. 固定触点 10. 温度范围高低调节螺钉 11. 化霜温度调节螺钉 12. 化霜弹簧 13. 化霜控制板 14. 传动膜片 15. 感温腔 16. 感温管 17. 蒸发器,融霜时，按下融霜按钮1 ，在传动连杆作用下，融霜控制板13 变成左高右低，则带动主架板5 顺时针旋转过一角度，使得动、定触点断开，压缩机停止运行进人融霜工作状态，同时使感温囊传动膜片力点A 与主架板受力点口相离，保证融霜工作的正常进行。当箱内温度（冷藏室）达10 时，传动膜片的力点A 才能重新与主架板5 受力点Q 相贴合，使主架板逆时针旋转，一方面使动、定触点重新接通恢复制冷运行,电加热器及除霜装置,（3）全自动化霜,化
16、霜过程自动定时，在化霜时使压缩机停止运转，同时接通化霜加热器电路；在化霜后能自动停止化霜过程，恢复制冷压缩机的工作。,分三种方式, 自动循环化霜,缺点:浪费电力，还可能使箱内温度过高,化霜过程中不气作用,电加热器及除霜装置, 积算式自动化霜,如图所示,累计压缩机的运行时间，到设定时间后化霜，比较省电，温度比较恒定,电加热器及除霜装置, 全自动化霜,如图所示,不能用普通保险丝代替,电加热器及除霜装置,电路组成：一个化霜定时器和蒸发器化霜加热器，双金属化霜温控器（又称为双金属片开关）和化霜超热保护熔断器。化霜定时器如图所示，由转动部分（定子、定子绕阻、转子带动齿轮减速箱）和开关部分（凸轮、接点板、凹轮连接部）组成。,电加热器及除霜装置,双金属化霜温控器如图。,电加热器及除霜装置,化霜超热保护熔断器具有防止蒸发器损坏和
