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6冷冻关联设备实现人工制冷的方法1.利用物质的相变来吸热制冷;融化(固体—液体)气化(液体—气体)升华(固体—气体)气化制冷(蒸气制冷):包括液氮气化式和蒸气压缩式制冷、吸收式制冷、蒸汽喷射式制冷、吸附式制冷。2.利用气体膨胀产生低温气体等熵膨胀时温度总是降低的,产生冷效应。3.气体涡流制冷高压气体经涡流管膨胀后,可分为冷热两股气流;4.热电制冷(半导体制冷)利用半导体的温差电效应实现的制冷。各种制冷方法均有自身的特点和应用范围,到目前为止,没有一种制冷方法在整个的制冷区间内能保持最佳的制冷效果。因此,不同的制冷区间应选用不同的制冷方法。目前,根据所获低温的温度要求,可把制冷范围分为两个区间,即⑴普冷:低于环境温度~-120℃(153K),简称制冷。⑵低温:-120℃~-273℃(接近0K)所发生的现象和过程或使用的技术和设备。不同制冷范围使用不同的制冷方法,在食品加工、贮运过程中所要求的用冷温度,均属于普冷范围,使用最广泛制冷方法是液体气化法。因此我们主要介绍液体气化制冷的原理和制冷方式,以及在制冷过程中所使用的主要机器和设备。6.1.1制冷原理与制冷剂(2)蒸气压缩式制冷蒸气压缩式制冷所用制冷剂主要有氨和氟利昂,能量补偿过程是消耗机械功的压缩过程。它利用气化温度较低的液态制冷剂的蒸发,吸收被冷却物体的热量,从而使被冷却物体的温度下降,通过压缩机将气化后的制冷剂蒸气吸回并加压,在冷凝器中制冷剂将所吸收的热量传给冷却介质,自身温度得以降低,然后再进行蒸发吸热,如此循环,即可实现制冷。液体气化制冷原理2)制冷剂制冷剂是在制冷装置中进行制冷循环的工作物质,也称制冷工质。制冷剂在蒸发器中汽化吸热,在冷凝器中凝结放热。当前能用作制冷剂的物质有80多种,最常用的是氨、氟里昂类、水和少数碳氢化合物等。1987年9月在加拿大的蒙特利尔室召开了专门性的国际会议,并签署了《关于消耗臭氧层的蒙特利尔协议书》,于1989年1月1日起生效,对氟里昂在的R11、R12、R113、R114、R115、R502及R22等CFC类的生产进行限制。制冷剂的代号和分类制冷剂按标准大气压下的蒸发温度和常温下的冷凝压力可分为:①高温低压制冷剂蒸发温度>0℃,冷凝压力≦0.3MPa,如R11、Rll3、Rll4等。这类制冷剂的蒸发温度较高,冷凝压力较低,适用于离心式制冷机的空调系统和在高温工况下工作的制冷系统。②中温中压制冷剂0℃>蒸发温度>-60℃,0.3MPa≦冷凝压力<2.0MPa、如R717、R12、R22、R502等。这类制冷剂的蒸发温度和冷凝压力能适应一般的使用条件应用范围较广,适用于空调系统以及-65℃以上的制冷系统。③低温高压制冷剂蒸发温度≦-60℃,冷凝压力>2.0MPa。如R13、R14、R503等。这类制冷剂的蒸发温度较低,冷凝压力较高,但由于临界温度较低,不能在常温下液化,故一般多用于复叠式制冷的低温系统。(2)制冷剂的选择要求①对制冷剂热力性质的要求(a)在标准大气压下的蒸发温度低只有较低的蒸发温度,才能通过温差传热获取低温,只有在低温下具有较高的蒸发压力(最好不低于大气压),外界的空气才不易进入系统,制冷剂泄漏也容易发现。(b)在常温下的冷凝压力低冷凝压力越低,压缩机的功耗越小,制冷剂越易于液化。(c)凝固点低制冷剂的凝固点只有低于所需的蒸发温度,才能实现循环制冷。(d)单位容积制冷量适宜一般地说,制冷剂的单位容积制冷量应尽量大些,因为这样可提高压缩机的工作效率,减少系统内的制冷剂量,缩小机器设备的体积及系统的管径等。但对于微型活塞式制冷机和中、小型离心式制冷机来说,则要求制冷剂的单位容积制冷量适当小些,以免因机器设备的体积太小而给生产制造带来困难。(e)临界温度高,相应的临界压力低临界温度是制冷剂蒸气能够实现液化的最高温度。如果临界温度太低,则势必要给制冷剂的液化带来困难,而临界压力越高,则制冷剂的冷凝压力相应也高,这会增大压缩机的功耗、制冷剂的临界温度最好远高于环境温度。②对制冷剂物理化学性质的要求(a)粘度和重度小制冷剂的粘度和重度小,则制冷剂的流动阻力小,换热效率高,压缩机的功耗小;同时还可缩小系统的管径,减小省材的消耗等。(b)放热系数大制冷剂的放热系数大,换热效果好.可减小换热设备的传热面积。(c)渗透性弱,蒸发潜热大,蒸气的比容小渗透性弱,不易泄漏;蒸发潜热大单位制冷量大;蒸气的比容小,压缩机耗功少。(d)有一定的吸水性在制冷系统中,或多或少都会含有湿空气,所以要求制冷剂要有一定的吸水性,避免系统内出现冰塞现象。(e)不含水分和杂质水分和杂质随制冷剂进入系统,易造成设备机器的腐蚀损坏、管路的堵塞等等良后果。(f)化学性质稳定不燃烧、不爆炸、不分解、不化