《几种新型制冷技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《几种新型制冷技术（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、浅谈几种新型制冷技术专业：过程装备与把握工程姓名：学号：浅谈几种新型制冷技术引言：20世纪初,人们谈论的话题只是能源,而21世纪初,人们谈论的话题则是能源危机。这说明在当今这个高速进展的社会,能源已经成为支撑我们国家经济进展的基础和核心问题。2022年,我们我们国家一次能源消费总量超过32亿吨标准煤,能源消费总量已经占世界总量的20%,能源消费总量已经超过美国,但经济总量仅为美国的三分之一左右。其中,我们我们国家的石油对外依存度已经超过55%,自然气也已经超过16%是进口,昨日的煤炭大国在2022年也已经是变成了净进口国。近年来，由于传统的制冷空调设施对氟利昂类制冷剂的大量使用，以及对电能的大
2、量消耗成为导致当前环境与能源问题的重要因素。随着我国能源结构的调整，太阳能、地热能、生物质能等可再生能源的应用比例不断提高。因此，研制和进展对臭氧层无损耗、无温室效应而且可以接受低品位能源作为动力的节能环保型的制冷技术是制冷领域争论的重要课题。一、太阳能制冷1、背景：人类进入21世纪以来，电力、煤炭、石油等不行再生能源频频告急，据美国石油业协会估量，地球上尚未开采的原油贮存量已不足两万亿桶，可供人类开采时间不超过95年。在2050年到来之前，世界经济的进展将越来越多地依靠煤炭。其后在2250到2500年之间，煤炭也将消耗殆尽，矿物燃料供应枯竭。同时化石燃料燃烧后造成的排放污染问题日益凸显，能源
3、问题日益成为制约国际社会进展的瓶颈。太阳能既是一次能源，有是可再生能源，可免费使用，又无需运输，对环境也没有污染，具有无可避开的自然优势。同时，我们我们国家幅员宽敞，有着特别丰富的太阳能资源，有2/3以上的地区日照大于2000小时，太阳能资源的理论储量大每年7000亿吨标准煤1。2、原理：主要有吸取式、吸附式、冷管式、除湿式、喷射式和光伏等制冷类型2-3(1) 太阳能吸取式制冷：用太阳能集热器收集太阳能来驱动吸取式制冷系统，接受储存液态冷剂的相变潜热来储存能量，接受其在低压低温下气化而制冷,目前为止示范应用最多的太阳能空调方式。多为溴化锂水系统，也有的接受氨水系统。(2) 太阳能吸附式制冷：将
4、收式制冷相结合的一种蒸发制冷，以太阳能为热源，接受的工质对通常为活性碳甲醇、分子筛水、硅胶水及氯化钙一氨等，可接受太阳能集热器将吸附床加热后用于脱附制冷剂，通过加热脱附冷凝吸附蒸发等几个环节实现制冷。(3) 太阳能除湿空调系统：是一种开放循环的吸附式制冷系统。基本特征是干燥剂除湿和蒸发冷却，也是一种适合于接受太阳能的空调系统。(4) 太阳能喷射式制冷：通过太阳能集热器加热使低沸点工质变为高压蒸汽，通过喷管时因流出速度高、压力低，在吸入室四周吸引蒸发器内生成的低压蒸汽进入混合室，同时制冷剂任蒸发器中汽化而达到制冷效果。(5) 太阳能冷管制冷：这是一种间歇式制冷，主要结构是由太阳能冷管、集热箱、制
5、冷箱、蓄冷器和冷却水回路等组成，是一种特别的吸附式制冷系统太阳能半导体制冷：该系统由太阳能光电转换器(太阳能电池)、数控匹配器、储能设施(蓄电池)和半导体制冷装置四部分组成。太阳能光电转换器输出直流电,一部分直接供应半导体制冷装置进行制冷运行,另一部分则进入储能设施储存,以供阴天或晚上使用,保证系统可以全天候正常运行。2-33、优点：热源温度要求低,可以在比较大的热源温度波动范围内工作;活动部件少;对环境无害，环保。吸附式制冷不需氯氟氢类物质，因而对环境不会产生破坏，同时可以节能。4、应用与进展：目前，我们我们国家的建筑能耗占社会总能耗25%以上，而在建筑能耗中，空调能耗占到50%以上，并且建
6、筑物空调的需求量呈逐年提升趋势，给能源、电力和环境带来很大的压力，在这种状况下，推广和进展太阳能空调系统可以节约大量的一次能源并削减能源转换污染物的排放，符合可持续进展战略的要求。接受太阳能光热转换猎取热量驱动空调制冷机组，具有良好的季节适应性，太阳辐射越强，系统制冷量越大，与建筑空调负荷变化全都。随着太阳能集热技术的不断进展和常规能源价格的持续上涨，太阳能空调系统的投资将越来越低，系统的性能将越来越好，运行经济性和环保效益将更加突出，将会有更多的行业在空调制冷系统中推广接受的太阳能这一取之不尽的免费清洁能源。4二、余热制冷：1、背景：工业余热资源普遍存在，特别在石油化工、钢铁焦化、合成氨、聚
7、酯化纤，橡胶和多晶硅等行业的生产过程中，都存在丰富的余热资源，但是我们我们国家工业余热资源回收率仅33.5%。工业领域中消耗的大量的能量，最终以低温热水的方式排放掉，造成了很大的铺张。同时，汽车行业每年消耗大量的化石燃料，2022年全球汽车总产量高达80,064,168辆。汽车发动机的有用效率一般为35%-40%左右,约占燃料发热量一半以上的能量被发动机赶套循环冷却水及尾气带走。所带走的热量约占发动机燃料发热量的30%,发动机尾气温度约在450C以上，可接受的尾气余热最低温度约为180C,相应的可接受热量约占燃料发热量的20%以上。52、原理：工业余热制冷一般接受吸取式制冷原理，其原理如下图所
8、示:汽车预热制冷技术有喷射式，吸取式，混合式等方式。吸取式制冷技术：余热驱动吸取式制冷装置以溴化锂水溶液为工质，各换热器独立安装于车厢底板下且位于同一平面内，接受特别设计的连接管道连接形成密闭回路，合理接受车上的有限空间，解决现有汽车发动机余热驱动吸取式制冷设施因体积和重量过于浩大而无法应用于车辆上的问题。喷射式制冷：由蒸汽喷射器、蒸发器和冷凝器（即凝汽器）等设施组成，依靠蒸汽喷射器的抽吸作用在蒸发器中保持确定的真空，使水在其中蒸发而制冷3、进展和应用：韩国忠北高校提出的凹凸温双热电发生装置的余热回收系统，可提高燃油经济性10%以上。试验证明在室温30C的环境下，4cmX4cmBi2Te3热电
9、模块高温端在100C200C时，能产生o23oo6.7V/3.39A1.445.68W的电能。在改善燃油经济性和混合动力汽车的争论方面发挥了巨大的潜力。Ford汽车公司接受发动机废气余热发电技术设计了暖通空调系统（HVAC）来改善轻型车的舒适性，提高了能源的接受效率。该系统的能源接受系数设定在制冷系统cop1.3,热泵系统cop2.3,并且优化了热点转化材料的转换优值ZT,提高了热点转换效率。6三、磁制冷1、背景：磁制冷技术可以克服传统的压缩制冷技术的缺点,是一种热效率高、对环境无污染、绿色环保的制冷技术。首先,磁制冷技术与传统的压缩制冷技术的制冷原理不同:磁制冷技术是依靠磁性材料的磁热效应,
10、通过磁化和去磁过程的反复循环而达到制冷目的的。而传统的压缩制冷技术是通过气体压缩和膨胀而实现制冷目的的。其次,磁制冷技术与传统的压缩制冷技术的制冷工质不同:磁制冷技术的制冷工质是固体,这就从根本上避开了使用有毒的、消耗臭氧层以及能产生温室效应的气体的排出。2、基本原理：磁制冷（又称磁卡效应，Magneto-CaloricEffect）即接受磁热效应制冷。磁制冷工质在等温磁化时向外界放出热量，而绝热去磁时从外界吸取热量。对与铁磁性材料，磁热效应在其居里温度（磁有序-无序转变的温度）四周最为显制冷特点：著，当作用有外磁场时，该材料的磁熵值降低并放热；反之当去除外磁场时，材料的磁熵值提升并吸热7-8
11、3、制冷特点：接受磁性物质作为制冷工质，也不导致温室效应。其运动部件少，减小了机械振动和噪声，可靠性高，效率高（能达到卡诺循环的30%60%）。其应用范围广，从UK、mK直到室温以上均适用；在低温（制取液氮、液氦、液氢）领域和高温（特别是近室温）领域都有广泛应用前景93、争论现状：2001年美国宇航公司（AstronauticsCooperationofAmerica联合Ames试验室开发成功了接受永磁体供应磁场的回转式磁制冷机,成为第一台室温磁制冷的制冷机。当前，低温区（20K以下）磁制冷的争论已比较成熟并有用化。高温区磁制冷还处于试验争论开发阶段，目前80K至室温的磁制冷技术是争论的热点。
12、争论出低成本且具有巨磁卡效应的材料以及接受NdFeB等永磁体产生外场（不用结构简洁而昂贵的超导磁体）是室温磁制冷关键。面临的主要困难：每次磁制冷循环所产生的温差还不够大，只有13K,磁性材料磁熵太小；热交换速度不够快，使制冷周期延长，整个循环效率下降；室温条件下，不接受超导技术，仍接受电磁铁或稀土永磁材料产生磁场，则两磁极面总存在空气隙，进入磁场的磁制冷材料有限，这要求有绝热效果好的隔热层。4、应用前景：磁制冷技术由于其节能环保的特点成为一项极具开发潜力的高新制冷技术,有着特别宽敞应用前景,有望取代传统的压缩制冷方式,用于家用、商业、工业生产、汽车空调、超级市场、医疗卫生事业及其他用途的制冷装
13、置,因而磁制冷技术有着广泛的经济效益及社会效益。磁制冷技术要真正得以广泛应用,还需要在高性能磁性材料的开发、磁体和磁场结构的设计、蓄冷及换热技术的改进、磁制冷装置的设计等方面取得新的突破。在极低温顺液化氦等小型装置中，其高效、无污染、无噪声等众多特点使其在将来的太空开发和民用需要方面让人布满期盼；在要求制冷源设施重量轻、振动和噪音小、操作便利、牢靠性高、工作周期长、工作温度和冷量范围广的国防领域也有很好前景。10四、热声制冷1、基本原理：简洁地说，热声效应是由热在弹性介质（常为高压惰性气体）中引起声学自激振荡的物理现象。接受热声逆效应可以实现通过声波（交变机械能），将热从低温输送到高温的泵热过
14、程。当高温端固定在环境温度时，低温端的温度就会持续降低而实现制冷的功能。2、特点:无需使用污染环境的制冷剂，而是使用惰性气体和其混合物作为工质，因此不会导致使用CFCs和HFCs产生臭氧层的破坏温室效应而污染环境；无需振荡的活塞和密封润滑，无运动的部件，使寿命大大延长。3、争论现状：热声制冷分线性制冷和非线性制冷两种。线性热声理论已经成熟，非线性热声理论的争论也不断取得进展，热声制冷机正朝着接受低品位能源的目标前进。11最近几年各国的试验室争论成果主要如下：2006年法国我们国家科研中心制作了1台能调整驻波比率的热声谐振装置，可以简洁和独立地把握声压场和质点速度场，通过优化板叠区域的声场争论，
15、找到诸如温度梯度、传热性能和传热系数最佳匹配关系，以达到热声制冷系统性能的优化。2007年美国普渡高校用DELTAE程序模拟双驻波热声制冷机配置以找到板叠冷热端换热器温差的最佳跨度，以使传热系数增大，争论发觉当冷热端换热器温差达到80C时为最佳跨度。争论结果和能耗显示系统效率适宜于制冷机，但对空调和低温冷却效果不好。2007年美国南伊利诺伊高校对热声传热和系统结构进行试验争论，争论揭示了传热系数、平均压力和振动频率之间的关系，当热声系统在一个合适的振动频率下，平均压力越大，传热系数越大，所以在提高传热系数的同时，要合理考虑板叠结构。2022年荷兰能源争论中心制作了l台同轴热声斯特林制冷机，由直
16、线电机产生声功率驱动，通过再生器将热量从冷端换热器泵给环境，测得性能系数达到卡诺效率的25%，温度达到一54C54、进展和应用：热声技术的应用是相当丰富的，热声能量转换技术将会给包括制冷工业在内的整个能源工业带来很大的影响，它的简洁、环保、节能高效的特性符合当今时代的需要，有人曾大胆预言，热机（包括制冷机）的将来是属于绿色热声热机的。当然就目前的现状而言，由于设计水平远没有达到最优化的程度，材料的选择及制造技术都还在完善之中，而一般的制冷系统经过上百年的进展和改进，热声制冷单件的成本会高于一般传统制冷装置，但随着材料的选择和制造工艺的日趋成熟，可以确定热声制冷机会具有极大的成本优势。热声制冷装置最有可能首先在这些中小型和微型装置中获得市场应用份额，如应用于冰淇淋机、饮水机、家用冰箱、空调机、计算机微处理器等制冷中
