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1、培训教程制冷基础知识苏州昆拓冷机有限公司Qutu Refrigeration目录1、制冷1 2、制冷技术的应用1 3、制冷方法4 4、单级蒸气压缩制冷循环5 5、制冷剂6 6、两级压缩和复叠式制冷循环10 7、制冷压缩机13 8、制冷机的热交换设备9、制冷机的其他辅助设备及管道10、相关补充知识点11、单位换算请妥善保管，以供以后参考。培训教程一、制冷制冷作为一门科学，是指用人工的方法在一定时间和一定空间内将某物体或流体（气体和液体）冷却，使其温度降低到环境温度以下，并保持这个低温。换句话说，制冷就是从物体或流体中取得热量，并将热量排放到环境介质中去，以产生低于环境温度的过程。机械制冷中所需机
2、械和设备的总合成为制冷机。制冷机中使用的工作介质成为制冷剂。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。制冷剂一系列状态变化过程的综合为制冷循环。为了实现制冷循环，必须消耗能量。所消耗的能量形式可以是机械能、电能、热能、太阳能或其它可能的形式。按照制冷所得到的低温范围，制冷技术划分为以下几个领域；120K以上，普通制冷；120 20K ，深度制冷；20 0.3K ，低温制冷；0.3K以下，超低温制冷。通常也习惯于将 120K 以下的制冷统称为低温制冷。由于制冷温度范围不同，所采用的制冷方式，使用的工质、机器设备及其依据的具体原理有很大差别。
3、二、制冷技术的应用制冷最早是用来保存食品和降低房间温度。随着科学技术和社会文明的进步，制冷的应用几乎渗透到各个生产技术、科学研究领域，并在改善人类的生活质量方面发挥巨大作用。1、商业及人民生活食品冷冻冷藏和舒适性空调是制冷产品应用最为量大面广的领域。商业制冷主要用于对各类食品冷加工、冷藏储存和冷藏运输，使之保质保鲜，满足各个季节市场销售的合理分配，并减少生产和分配过程中食品损耗。现代化的食品工业，从生产、贮运到销售，有一条完整的“冷链”。所使用的制冷装置有：各种食品冷加工装置、大型冷库、冷运汽车、冷藏船、冷藏列车、分配型冷库，供食品零售商店、食堂、餐厅使用的小型装配式冷库、冷藏柜、各类冷饮设备
4、、食品冷陈列柜，直至家庭用的电冰箱。舒适性空调为人们创造适宜的生活和工作环境。如家庭、办公室用的局部空调装置或房间空调器；大型建筑、公共场所、车站、机场、宾馆、商厦、影剧院、游乐厅、办公楼等使用地点集中式中央空调系统；各种交通工具，如轿车、客车、飞机、火车、船舱等的空体设备；文物保藏环境的空调装置等。体育、娱乐场所除采用制冷提供空气调节之外，还用制冷建造人工冰场。我国人工冰场面积 1000 ，年上冰量已达 18 万人次。2、工业生产及农牧业许多生产场所需要用制冷提供一套生产性空调系统。例如：高温生产车间、纺织厂、造纸厂、印刷厂、胶片厂、精密仪器车间、精密计量室、计算机房等的空调系统，为各生产环
5、境提供其所必需的恒温恒湿条件，以保证产品质量或机床、仪表的精度，或精密设备的正常特性。机械制造中，对钢进行低温处理（ -70 -90）可以改变其金相组织，使奥氏体变为马氏体，提高钢的硬度和强度。在机器的装配过程中，利用低温方便地进行零件间的过盈配合。化学工业中，借助于制冷，使气体液化、混合气分离，带走化学反应中的反应热。盐类结晶、润滑油脱脂需要制冷；石油裂解、合成橡胶、合成树脂、燃料生产、化肥生产需要制冷；天然气液化、脱水、贮运也需要制冷。在钢铁工业中，高炉鼓风需要制冷的方法先将其除湿，然后再送入高炉，以降低铁水中的焦化比，保证铁水质量。农牧业中，制冷用于对农作物种子进行低温处理；建造人工气候
6、育秧室；保证良种畜的精液，以便进行人工配种等。3、建筑工程利用制冷实现冻土法开采土方。在挖掘矿井、隧道，建筑江河堤坝时，或者在泥沼、沙水中掘进时，采用冻土法保持工作面，避免坍塌和保证施工安全。拌和混凝土时，用冰代替水，借冰的熔化热补偿水泥的固化反应热。这在制作大型独柱混凝土构件时十分必要，可以有效地避免大型构件因散热不充分而产生内应力和裂缝等缺陷。现代建筑史上极为宏伟的英吉利海峡海底隧道工程，制冷在其中发挥重要作用。这是迄今世界上最长的隧道。它从海底横穿英吉利海峡，连接英国和法国，全长 。列车以 160km/h的时速穿过隧道时，空气温度将上升 49 55 ，故必须有一套独特的冷却系统。美国约克
7、公司提供 8 套冷水机组，分装在隧道两侧各 4 套供隧道内降温，每套机组能力达 6000 7000kw 。4、科学实验研究各种环境模拟装置中，用制冷创造人工环境，为科学研究和生产服务。例如，国防工业领域中，高寒条件下工作的发电机、汽车、坦克、大炮等常规武器的性能需要先在相应环境条件下作模拟试验；航空、航天仪表、火箭、导弹中的控制仪，也需要在地面作模拟高空环境下的试验。低温低压环境试验装置提供这类的研究需要。气象科学中，综合云雾室的制冷系统提供 30 的温度条件。云雾室用于人工天候的实验中，研究雨滴、冰雹的成长过程、冷暖催化剂，各种催化方法及扰动对云雾的宏观、微观影响、模拟云的物理现象，等等。5
8、、医疗卫生制冷在医疗卫生方面发挥日益重要的作用。冷冻医疗是可靠、安全、有效易行和经济的治疗方法，特别是用于治疗恶性肿瘤。用局部冷冻配合手术有很好的治疗效果，如肿瘤、扁桃腺切除，心脏、皮肤、眼球移植等。心脏大血管瓣膜冻存和移植。手术中采用低温麻醉。疫苗、药品需要保存；用真空冷冻干燥法制作血干、皮干。骨髓胎脏和外周血干细胞的深低温冷冻，诸多的低温医疗器械、治疗仪（如基因扩增仪）等都使用了制冷手段。可以说，现代医学已离不开制冷。除此之外，在尖端科学领域，如：微电子技术、能源、新型材料、宇宙开发、生物技术等，低温制冷技术也有十分重要的作用。有人称低温制冷技术是“尖端科学的命脉”，此话实不为过。表 2-
9、1制冷技术的应用温度范围应用举例300 273 27 0 热泵、冷却装置、空调装置273 263 0 10 苛性钾结晶、冷藏运输、运动场的滑冰装置263 240 10 33 冷冻运输、食品长期保鲜、燃气（丙烷等）液化装置240 223 33 50 液筒装置的光滑冻结、矿井工作面冻结223 200 50 73 低温环境实验装置、制取固体 CO （干冰）200 150 73 123 乙烷、乙烯液化、低温医学和低温生物学150 100 123 173 天然气液化100 50 173 223 空气液化、分离，稀有气体分离，合成气分离、氢及氧气还原，液氧、液氢50 20 223 253 氖和氢液化，宇航
10、航空舱空间环境模拟20 4 253 269 超导，氦液化4 10 269 273.15 He的液化、 He 超流动性， Josephson 效应、测量技术、物理研究三、制冷方法1、耗物质法耗用一定的物质 ( 天然冰、深井水等 ) 获得低温。2、人工 ( 机械 ) 制冷方法通过专门装置消耗一定的外功来获得低温，也称耗能制冷。单级压缩式： （一种制冷剂）蒸汽压缩式两级压缩式： （一种制冷剂）复叠式： （同时两种制冷剂）液体汽化吸收式： （制冷剂吸收剂）吸热制冷吸收式吸收 - 扩散式： （制冷剂吸收剂扩散剂）蒸气喷射式： （水） / （氟利昂）固体吸附式： （水、氨、甲醇）气体膨胀吸热制冷：一 （空
11、气， N 、 He 等气体）气体涡流制冷：一 10 一 （空气、 CO 等气体）半导体温差制冷（热电制冷）：（电子空穴）磁制冷： 0.001 300k （磁离子）压缩式制冷由于其装置简单，制冷量适中，运行安全可靠，管理方便，经济性好，被广泛使用于各种船舶上。3、制冷的基本热力学原理从热力学的角度说，制冷系统是利用逆向循环的能量转换系统。按能量补偿的形式（或驱动方式），前面所提及的制冷方法归为两大类：以机械能或电能为补偿的和以热能为补偿的。前者如蒸气压缩式、热电式制冷剂等；后者如吸收、蒸气喷射、吸附式制冷机等。两类制冷机的能量转换关系如下图所示：四、单级蒸气压缩制冷循环单级蒸汽压缩制冷系统，是由
12、制冷压缩机、冷凝器、蒸发器和节流阀四个基本部件组成。它们之间用管道依次连接，形成一个密闭的系统，制冷剂在系统中不断地循环流动，发生状态变化，与外界进行热量交换。其工作过程如下图所示：液体制冷剂在蒸发器中吸收被冷却的物体热量之后，汽化成低温低压的蒸汽、被压缩机吸入、压缩成高压高温的蒸汽后排入冷凝器、在冷凝器中向冷却介质 ( 水或空气 ) 放热，冷凝为高压液体、经节流阀节流为低压低温的制冷剂、再次进入蒸发器吸热汽化，达到循环制冷的目的。这样，制冷剂在系统中经过蒸发、压缩、冷凝、节流四个基本过程完成一个制冷循环。在制冷系统中，蒸发器、冷凝器、压缩机和节流阀是制冷系统中必不可少的四大件，这当中蒸发器是
13、输送冷量的设备。制冷剂是血液，在其中吸收被冷却物体的热量实现制冷。压缩机是心脏，起着吸入、压缩、输送制冷剂蒸汽的作用。冷凝器是放出热量的设备，将蒸发器中吸收的热量连同压缩机功所转化的热量一起传递给冷却介质带走。节流阀对制冷剂起节流降压作用、同时控制和调节流入蒸发器中制冷剂液体的数量，并将系统分为高压侧和低压侧两大部分。根据热力学第二定律（能量守恒定律），压缩机所消耗的功（电能）起了补偿作用，使制冷剂不断从低温物体中吸热，并向高温物体放热，从而完成整个制冷循环。五、制冷剂制冷剂是制冷机中的工作流体，它在制冷机系统中循环流动，通过自身热力状态的循环变化不断与外界发生能量交换，达到制冷的目的。习惯上又称制冷剂为制冷工作介质或简称工质。液体蒸发式制冷机中，制冷剂在要求的低温下蒸发，从被冷却对象中吸取热量；再在较高温度下凝结，向外界排放热量。所以，只有在工作温度范围能够气化和凝结的物质才有可能作为制冷剂使用。多数制冷剂在常温和常压下呈气态。在制冷系统中，制冷剂在蒸发器
