1、制冷原理第七章 其他制冷方法 7.1 壓縮式氣體制冷循環(huán) 壓縮式氣體制冷理論循環(huán)是由等熵壓縮、等壓冷卻、等熵膨脹和等壓吸熱四個(gè)過程組成 無回?zé)釟怏w制冷劑原理及循環(huán)的Ts圖 特點(diǎn) 無回?zé)釟怏w制冷循環(huán)的制冷系數(shù)小于同溫度條件下的逆卡諾循環(huán)的制冷系數(shù)，循環(huán)的經(jīng)濟(jì)比逆卡諾循環(huán)差。 循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性與壓力比有關(guān)，壓力比越高，制冷系數(shù)越低。 改進(jìn)1定壓回?zé)釟怏w制冷循環(huán) 制冷機(jī)中裝有透平膨脹機(jī)的回?zé)崞?。由冷箱到壓縮機(jī)的低溫氣體與冷卻器高壓常溫氣體在回?zé)崞髦羞M(jìn)行熱交換，進(jìn)入透平壓縮機(jī)的吸氣溫度提高，而到透平膨脹機(jī)的溫度進(jìn)一步降低。 定壓回?zé)釟怏w制冷機(jī)原理圖及循環(huán)的Ts圖 改進(jìn)2定容回?zé)釟怏w制冷循環(huán) 由兩個(gè)等溫過程

2、和兩個(gè)等容過程組成。整個(gè)循環(huán)過程為：在溫度Tc下的等溫壓縮過程，氣體的壓力和體積由P1,V1變到P2,V2;等容放熱過程；等溫膨脹過程，溫度T0吸收熱量Q的等容吸熱過程。 斯特林循環(huán)與溫度條件相同的逆卡諾循環(huán)制冷系數(shù)相同，是效率最高的循環(huán)，特別適用于低溫制冷 7.2 氣體噴射式制冷 蒸氣噴射式制冷，不用壓縮機(jī)而是利用高壓蒸氣的噴射，引射及擴(kuò)壓作用完成對蒸氣的壓縮。這是一種直接利用熱能的制冷方式。 分類： 單效蒸發(fā)一個(gè)蒸發(fā)溫度 多效蒸發(fā)多個(gè)蒸發(fā)溫度 一般冷凍水進(jìn)出蒸發(fā)器溫差在57時(shí)采用單效；溫差為512時(shí)采用兩效；溫差為1020采用三效。 氣體噴射式制冷的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)： 設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單；一次投資低，

3、沒有運(yùn)動(dòng)部件，使用壽命長；操作、維修比較容易；以水為制冷劑運(yùn)行安全可靠。 缺點(diǎn)： 蒸氣和冷卻水消耗量比較大，制冷效率低，運(yùn)時(shí)噪聲大 7.3 氣體膨脹制冷 利用在剛性容氣中的高壓氣體在絕熱膨脹時(shí)溫度降低（此過程又稱焦耳膨脹）的效應(yīng)制冷。 若膨脹前容器中的壓力足夠高且溫度又很低，絕熱膨脹時(shí)，留存在容器中的氣體能夠降到氣體的液化溫度，可以對氮、氧等氣體進(jìn)行液化。 脈管制冷機(jī) 運(yùn)行可靠，但其效率低，制冷能達(dá)到124K的溫度 第七章 其他制冷方法7.4 氣體渦流制冷 7.4.1 氣體渦流制冷的工作原理 1.組成：由噴嘴、渦流室、分離孔板及冷、熱兩端管子等組成。（如下圖所示） 第七章 其他制冷方法2.工作

4、原理：它是一種借助渦流管的作用使高速氣流產(chǎn)生旋渦分離出冷、熱兩股氣流，而利用冷氣流獲得冷量的方法。7.4.2 氣體渦流制冷的應(yīng)用主要用于用于天然氣和石油伴生氣的烴類分離和回收。第七章 其它制冷方法 7.5 熱 電 制 冷7.5.1 熱電效應(yīng)1. 塞貝克效應(yīng) 2. 帕爾帖效應(yīng) 3. 湯姆遜效應(yīng)4. 焦耳效應(yīng)5.傅里葉效應(yīng) 第七章 其它制冷方法7.5.2 熱電制冷的工作原理 半導(dǎo)體基本熱電偶 單級熱電堆 第七章 其它制冷方法 單級熱電堆 將數(shù)十個(gè)乃至數(shù)百個(gè)熱電電偶串聯(lián)，將冷端排在一起，熱端排在一起，組成熱電堆，稱單級熱電堆。借助熱交換器等各種傳熱手段，使熱電堆的熱端不斷散熱并且保持一定的溫度，把熱

5、電堆的冷端放到被冷卻系統(tǒng)中去吸熱降溫，這就是單級熱電堆式半導(dǎo)體制冷器熱的工作原理。第七章 其它制冷方法實(shí)物圖：第七章 其它制冷方法多級熱電堆式半導(dǎo)體制冷器原理圖a) 串聯(lián)二級熱電堆 b) 并聯(lián)二級熱電堆 c) 串、并聯(lián)三級熱電堆 為了獲得更低的溫度或更大的溫差可采用多級熱電堆式半導(dǎo)體制冷。它是由單級熱電聯(lián)結(jié)而成。聯(lián)結(jié)的方式有串聯(lián)、并聯(lián)及串并聯(lián)。其中二級、三級熱電堆式半導(dǎo)體制冷最為常見。 第七章 其它制冷方法7.5.3 熱電制冷的應(yīng)用 1. 在電子技術(shù)上的應(yīng)用 2. 在生物學(xué)和醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用 3. 在工業(yè)上的應(yīng)用 4. 在軍事上的應(yīng)用 5. 在日常生活上的應(yīng)用 第七章 其它制冷方法制冷片+水冷 聽

6、裝飲料降溫新手段制冷片+渦輪風(fēng)扇電源解析第七章 其它制冷方法顯卡散熱系統(tǒng)第七章 其它制冷方法顯卡散熱系統(tǒng)7.6固體吸附制冷 固體吸附式制冷是以某種具有多孔性的固體作為吸附劑,某種氣體作為制冷劑,形成吸附制冷工質(zhì)對,其中固體吸附劑是不流動(dòng)的,而吸附介質(zhì)是流動(dòng)的。 在固體吸附劑對氣體吸附物吸附的同時(shí),流體吸附物不斷地蒸發(fā)成可供吸附的氣體,蒸發(fā)過程對外界吸熱實(shí)現(xiàn)制冷;吸附飽和后利用太陽能加熱使其解吸。 吸附可分為物理吸附和化學(xué)吸附。 物理吸附是分子間范德華力所引起的 化學(xué)吸附是吸附劑與被吸附物之間通過化學(xué)鍵起作用的結(jié)果,吸附與脫附過程都伴隨有化學(xué)反應(yīng)。 脫附過程 吸附過程 太陽能吸附式制冷系統(tǒng)示意圖

7、 7.7 磁制冷 固體磁性物質(zhì)（磁性粒子構(gòu)成的系統(tǒng)）在受外磁場作用磁化時(shí)，系統(tǒng)的磁有序度加強(qiáng)（磁熵減?。瑢ν夥懦鰺崃?；將其去磁，則磁有序度下降（磁熵增大），又要從外界吸收熱量。這種磁性粒子系統(tǒng)在磁場的施加與去除過程中所呈現(xiàn)的熱現(xiàn)象稱為磁熱效應(yīng)。 磁制冷就是利用的磁熱效應(yīng)磁制冷的潛在應(yīng)用市場 應(yīng)用場合溫區(qū)/ K應(yīng)用場合溫區(qū)/ K液化氣體氫1520近室溫制冷空調(diào)、熱泵:大規(guī)模集中制冷(中央空調(diào))汽車空調(diào)家用空調(diào)288300天然氣109丙酮231氨氣240丁烷273工業(yè)熱泵糖的精煉、酒精蒸餾300470近室溫制冷超市制冷及食品冷凍:食品加工廠冷凍蔬菜、水果、肉類、百貨冷凍265275谷物干燥295315農(nóng)業(yè)化學(xué)分離、處理70370廢物分離處理核廢物處理250370化學(xué)冷凍(Cl2、NH3、乙烯、聚乙烯)170250農(nóng)業(yè)70295第七章 其他制冷方法7.8 冰蓄冷按照所使用的蓄冷介質(zhì)不同，可分為三類：即水蓄冷、冰蓄冷及共晶鹽蓄冷。7.8.1 冰蓄冷的工作原理1.冰蓄冷設(shè)備根據(jù)制冰蓄冷設(shè)備分為兩類：靜態(tài)制冰設(shè)備：指冰的制備、儲存和融化在同一位置進(jìn)行，蓄冰設(shè)備和制冰部件作為整體結(jié)構(gòu)。動(dòng)態(tài)制冰設(shè)備：指冰的制備和儲存不在同一位置，制冰機(jī)和蓄冰槽相對獨(dú)立。 第七章 其他制冷方法2.空調(diào)冰蓄冷系統(tǒng)（1）外融冰式空調(diào)冰蓄冷系統(tǒng) 外融冰式空調(diào)冰蓄冷系統(tǒng)的工作流程示意圖第七章 其他制冷方法