制冷原理與技術第三章低溫原理與技術教材教學課件CATALOGUE目錄低溫原理概述低溫制冷技術基礎低溫制冷設備與系統(tǒng)低溫測量與控制技術低溫材料選擇與性能要求低溫實驗方法與操作規(guī)范01低溫原理概述指物質在低溫條件下出現(xiàn)的特殊物理和化學現(xiàn)象，如超導、超流、低溫相變等。低溫現(xiàn)象包括物質熱運動減弱、熱傳導性能變化、電子行為改變等，導致物質在低溫下具有獨特的物理和化學性質。低溫特點低溫現(xiàn)象與特點能源領域材料領域醫(yī)療領域科學研究領域低溫技術應用領域利用低溫技術提高能源利用效率和開發(fā)新能源，如超導輸電、低溫儲能等。應用低溫技術進行冷凍治療、器官保存等。通過低溫處理改變材料性能，如超導材料、低溫合金等。用于研究物質在低溫下的基本性質和物理現(xiàn)象，如量子霍爾效應、BCS理論等。發(fā)展歷史從19世紀末開始，隨著制冷技術的發(fā)展，低溫技術逐漸興起。20世紀中期以后，隨著超導、超流等低溫現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和研究深入，低溫技術得到迅速發(fā)展?，F(xiàn)狀目前，低溫技術已經(jīng)廣泛應用于能源、材料、醫(yī)療、科學研究等領域，并取得了顯著成果。同時，隨著科學技術的不斷進步和需求的不斷提高，低溫技術仍面臨著許多挑戰(zhàn)和機遇。低溫技術發(fā)展歷史與現(xiàn)狀02低溫制冷技術基礎通過逆卡諾循環(huán)實現(xiàn)制冷，包括蒸發(fā)、壓縮、冷凝和膨脹四個基本過程。逆卡諾循環(huán)分析制冷循環(huán)的性能，包括制冷系數(shù)、制冷量、功耗等關鍵參數(shù)。制冷系數(shù)與性能探討提高制冷循環(huán)效率的方法，如采用高效壓縮機、優(yōu)化換熱器設計等。制冷循環(huán)的優(yōu)化制冷循環(huán)原理介紹常用的制冷劑種類，如氟利昂、氨、二氧化碳等。制冷劑種類制冷劑性質制冷劑選擇原則分析制冷劑的熱力學性質、化學性質以及對環(huán)境和安全性的影響。闡述選擇制冷劑的原則，包括環(huán)保性、安全性、熱力學性能以及經(jīng)濟性等方面。030201制冷劑選擇與性質介紹制冷系統(tǒng)的基本組成，包括壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、膨脹閥等主要部件。制冷系統(tǒng)組成詳細闡述制冷系統(tǒng)的工作原理，包括制冷劑的循環(huán)流程、各部件的作用以及系統(tǒng)整體的運行過程。工作原理分析制冷系統(tǒng)的性能評價指標，如制冷量、制冷效率、COP等，以及影響因素和優(yōu)化方法。制冷系統(tǒng)性能評價制冷系統(tǒng)組成及工作原理03低溫制冷設備與系統(tǒng)

壓縮機類型及工作原理往復式壓縮機通過活塞在氣缸內往復運動，實現(xiàn)氣體的壓縮和排放。具有結構簡單、制造方便等優(yōu)點，但運轉時存在較大的振動和噪音。螺桿式壓縮機利用螺桿的旋轉運動，使氣體在壓縮腔內受到壓縮。具有運轉平穩(wěn)、噪音低、效率高等優(yōu)點，適用于大中型制冷系統(tǒng)。離心式壓縮機通過高速旋轉的葉輪將氣體加速并壓縮。具有結構緊湊、重量輕、流量大等優(yōu)點，但效率相對較低，適用于大型制冷系統(tǒng)。將壓縮機排出的高溫高壓氣體冷卻成液體，釋放熱量。通常采用管殼式或板式結構，設計時需考慮散熱面積、冷卻介質流量等因素。將低溫低壓的液體蒸發(fā)成氣體，吸收熱量。根據(jù)制冷劑和被冷卻物體的不同，可采用不同形式的蒸發(fā)器，如滿液式、干式、降膜式等。冷凝器與蒸發(fā)器結構與設計蒸發(fā)器冷凝器電子膨脹閥通過電子控制系統(tǒng)精確調節(jié)制冷劑流量，實現(xiàn)制冷系統(tǒng)的高效運行。具有響應速度快、調節(jié)精度高等優(yōu)點，但價格相對較高。熱力膨脹閥根據(jù)蒸發(fā)器出口處的過熱度調節(jié)制冷劑流量，保持蒸發(fā)器內一定的蒸發(fā)溫度。具有結構簡單、調節(jié)精度高等優(yōu)點。毛細管利用毛細管內的阻力實現(xiàn)制冷劑的節(jié)流降壓。具有結構簡單、價格低廉等優(yōu)點，但調節(jié)性能較差，適用于小型制冷系統(tǒng)。節(jié)流裝置類型及作用04低溫測量與控制技術03儀表選擇原則根據(jù)測量范圍、精度要求、響應時間、使用環(huán)境等因素選擇合適的測溫儀表。01接觸式測溫法利用熱平衡原理，使測溫元件與被測介質達到熱平衡狀態(tài)，從而測量溫度。常用儀表有熱電阻、熱電偶等。02非接觸式測溫法通過測量被測介質輻射出的熱輻射能量來推算溫度。常用儀表有紅外測溫儀、輻射測溫儀等。溫度測量方法及儀表選擇壓力測量原理利用彈性元件受壓變形的原理，將壓力轉換為位移或應變進行測量。常用儀表有壓力表、壓力傳感器等。真空技術研究氣體在低壓狀態(tài)下的性質、行為和應用的科學。包括真空度的測量、真空系統(tǒng)的設計和真空裝置的使用等。壓力測量與真空技術在低溫系統(tǒng)中的應用用于監(jiān)測低溫系統(tǒng)的壓力變化，確保系統(tǒng)安全運行；同時，真空技術可用于實現(xiàn)低溫系統(tǒng)的絕熱和降低熱損失。壓力測量與真空技術自動控制原理01研究自動控制系統(tǒng)的工作原理、性能分析和設計方法的科學。包括經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論。低溫系統(tǒng)中的自動控制02通過采用自動控制技術，實現(xiàn)對低溫系統(tǒng)溫度、壓力等參數(shù)的自動調節(jié)，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行并滿足工藝要求?？刂品绞降倪x擇03根據(jù)低溫系統(tǒng)的特點和要求，選擇合適的控制方式，如位式控制、比例控制、比例積分控制等。同時，可引入先進的控制算法和優(yōu)化策略，提高系統(tǒng)的控制精度和穩(wěn)定性。自動控制原理在低溫系統(tǒng)中的應用05低溫材料選擇與性能要求隨著溫度的降低，金屬材料的韌性會逐漸降低，容易發(fā)生脆性斷裂。韌性降低在低溫下，金屬材料的強度通常會增加，但塑性會降低。強度增加金屬在低溫下的熱導率會增加，使得熱量更容易傳遞。熱導率增加金屬材料在低溫下的性能變化耐低溫性某些非金屬材料如橡膠、塑料等，在低溫下能保持較好的彈性和韌性。熱穩(wěn)定性非金屬材料在低溫下通常具有較好的熱穩(wěn)定性，不易發(fā)生熱變形。絕緣性能許多非金屬材料具有良好的絕緣性能，適用于低溫環(huán)境下的電氣絕緣。非金屬材料在低溫下的性能特點復合材料可以綜合不同材料的優(yōu)勢，設計出具有優(yōu)異低溫性能的構件。結合優(yōu)勢復合材料具有較高的比強度和比剛度，有利于實現(xiàn)低溫設備的輕量化。輕量化某些復合材料在低溫下具有良好的耐腐蝕性，適用于特殊環(huán)境的應用。耐腐蝕性復合材料在低溫領域的應用前景06低溫實驗方法與操作規(guī)范實驗室內嚴禁吸煙、飲食，以及使用明火。01實驗室安全注意事項實驗人員必須熟悉實驗室安全出口、安全設施的位置和使用方法。02在進行實驗前，必須了解實驗物質的性質、危險性以及相應的應急處理措施。03嚴格遵守實驗操作規(guī)程，禁止隨意更改實驗步驟或試劑用量。04實驗過程中要保持安靜，禁止大聲喧嘩或進行與實驗無關的活動。05實驗儀器使用說明及維護保養(yǎng)要求在使用實驗儀器前，必須認真閱讀使用說明書，了解儀器的性能、使用方法和注意事項。使用儀器前，應對儀器進行檢查，確保其處于正常工作狀態(tài)。在使用儀器時，要嚴格按照操作規(guī)程進行操作，避免損壞儀器或造成危險。實驗結束后，要及時對儀器進行清洗、保養(yǎng)，并填寫使用記錄。對于出現(xiàn)故障的儀器，要及時聯(lián)系專業(yè)人員進行維修，不得私自拆卸或修理。數(shù)據(jù)記錄要準確、清晰，不得隨意涂改或偽造數(shù)據(jù)。對于實驗數(shù)據(jù)出現(xiàn)異?；虿环项A期的情況，要及時進行分析并找出原因