制冷与低温工程专业导论。
姓名:陈仕锋。
班级:制冷121班。
学号:121403050303
制冷与低温工程专业导论。
通过专业导论的学习,对制冷与低温工程有了更深一步的理解,明白了本专业的市场前景、制冷设备、制冷方法、制冷介质、以及重要用途等相关专业知识。对于我以后的专业课的学习有了很大的帮助。下面就以下几个问题简单的论述一下。
一、前景分析。
改革开放以来,中国制冷、空调市场在世界市场风光无限,已经成为全球制冷、空调业的焦点。仅仅经过十几年的发展,中国的制冷、空调行业就成为世界第二大冷冻空调设备的消费市场和最大的生产国,无论在生产产品品种、质量还是技术水平等方面均取得长足进步。
前瞻产业研究院发布的《中国制冷、空调设备行业产销需求与投资**分析报告》显示,从制冷设备的需求层面来讲,我国与发达国家相比差距不小。我国冷链物流发展滞后,致使农产品冷链流通率仅为5-20%,而农产品流通腐损率约在15-30%之间,美国等发达国家则分别为95%以上和5%以下。根据测算主要农产品年流通腐损价值超过5500亿元,即占gdp约1.
4%的价值因冷链产业落后而浪费。
未来5年我国冷链需求将步入快速增长期,短期内行业补偿性需求仍将持续,预计冷链流通需求cagr约为18%。而计入更新需求后,冷链设备行业的增速有望更快。
前瞻产业研究院制冷、空调设备行业研究小组表示,尽管空调行业面临调整,需求来自于商业建筑、公共建筑和大型别墅的**空调行业仍处于成长期内,短期内在建与新建商业地产面积仍较快增长,支撑**空调15%左右的增速压力大不;同时,行业将受能效政策和进口替代驱动。预计,“十二五”期间我国制冷、空调设备行业将迎来一轮快速发展。
随着社会的发展,越来越多的能从事各类制冷设备的维护、安装、生产以及销售的专业人才。那么,制冷行业的就社会经济地不断提高,人们对生活质量要求越来越高,制冷空调在国内越来越普遍,社会上也需要业情况到底如何呢?
首先,制冷行业人才缺口大。据笔者了解,大约有70%的人认为制冷行业的就业前景十分光明。随着制冷行业的竞争白热化加剧,越来越多的企业注重创新型人才的挖掘和培养。
2023年6月份以来,大金、海尔等知名企业都支持了不同院校举办的大学生制冷空调创新大赛,并颁发了奖项,就是为了鼓励制冷行业创新型人才的发展。在“2023年大金杯制冷空调创新大赛”上,主办方曾表示,至少在未来五年内会继续支持这个比赛,鼓励制冷空调行业新人才的出现。另外,越来越多的高等院校开设了制冷专业,专业人才的素质越来越高,制冷行业就业前景十分看好。
其次,现在制冷行业的发展并不缺少维护、安装、生产以及销售的人才,企业更多的是需要高精尖人才。虽然制冷行业的就业前景一片光明,但是对于研究的要求相对来说更高了。当下制冷行业最普遍的就业方向是制冷和工业冷却等,但是长远来看,制冷行业更多的是向新能源方向发展,比如太阳能制冷等。
想从事制冷行业的人员不应该放弃新能源制冷的方向。
二、制冷系统的组成。
制冷机组的组成:压缩机、冷凝器、膨胀阀,蒸发器和控制系统等。
1、制冷压缩机的作用。
制冷压缩机是制冷装置中最主要的设备,通常称为制冷装置中的主机。制冷剂蒸气从低压提高为高压以及汽体的不断流动、输送,都是借助于制冷压缩机的工作来完成的,也就是说,制冷压缩机的作用是:
1)从蒸发器中吸取制冷剂蒸气,以保证蒸发器内一定的蒸发压力。
2)提高压力,将低压低温的制冷剂蒸气压缩成为高压高温的过热蒸气,以创造在较高温度(如夏季35℃左右的气温)下冷凝的条件。
3)输送并推动制冷剂在系统内流动,完成制冷循环。
2、根据冷却介质种类的不同,冷凝器可归纳为四大类,其作用如下:
水冷却式:在这类冷凝器中,制冷剂放出的热量被冷却水带走。冷却水可以是一次性使用,也可以循环使用。水冷却式冷凝器按其不同的结构型式又可分为立式壳管式、卧式壳管式和套管式等多种。
空气冷却式(又叫风冷式):在这类冷凝器中,制冷剂放出的热量被空气带走。空气可以是自然对流,也可以利用风机作强制流动。这类冷凝器系用于氟利昂制冷装置在供水不便或困难的场所。
水—空气冷却式:在这类冷凝器中,制冷剂同时受到水和空气的冷却,但主要是依靠冷却水在传热管表面上的蒸发,从制冷剂一侧吸取大量的热量作为水的汽化潜热,空气的作用主要是为加快水的蒸发而带走水蒸气。所以这类冷凝器的耗水量很少,对于空气干燥、水质、水温低而水量不充裕的地区乃是冷凝器的优选型式。
这类冷凝器按其结构型式的不同又可分为蒸发式和淋激式两种。
蒸发—冷凝式:在这类冷凝器中系依靠另一个制冷系统中制冷剂的蒸发所产生的冷效应去冷却传热间壁另一侧的制冷剂蒸汽,促使后者凝结液化。如复叠式制冷机中的蒸发—冷凝器即是。
3、膨胀阀的作用:膨胀阀起节流降压的作用,经冷凝器冷凝后的高压制冷剂液体经过节流阀时,因受阻而使压力下降,导致部分制冷剂液体气化,同时吸收气化潜热,其本身温度也相应降低,成为低温低压的湿蒸汽,然后进入蒸发器。
三、常见的制冷方法。
一) 液体汽化制冷
液体汽化制冷是利用液体汽化时的吸热效应而实现制冷的。在一定压力下液体汽化时,需要吸收热量,该热量称为液体的汽化潜热。液体所吸收的热量来自被冷却对象,使被冷却对象温度降低,或者使它维持低于环境温度的某一温度。
为了使上述过程得以连续进行,必须不断地将蒸气从容器(蒸发器)中抽走,再不断地将液体补充进去。由此可见,液体汽化制冷循环由液体工质低压下汽化、工质气体升压、高压气体液化、高压液体降压四个基本过程组成。
压缩式、吸收式、喷射式和吸附式制冷都属于液体汽化制冷方式。
1.压缩式制冷
压缩式制冷系统由压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器组成,用管道将其连成一个封闭的系统。工质在蒸发器内与被冷却对象发生热量交换,吸收被冷却对象的热量并汽化,产生的低压蒸气被压缩机吸人,压缩机消耗能量(通常是电能),将低压蒸气压缩到需要的高压后排出。压缩机排出的高温高压气态工质在冷凝器内被常温冷却介质(水或空气)冷却,凝结成高压液体。
高压液体流经膨胀阀时节流,变成低压、低温湿蒸气,进入蒸发器,其中的低压液体在蒸发器中再次汽化制冷。
2. 吸收式制冷
吸收式制冷是以热能为动力、利用溶液吸收和发生制冷剂蒸气的特性来完成循环的。吸收式制冷系统的主要部件
设该系统使用氨-水溶液为工作物质,则吸收器中充有氨水稀溶液,用它吸收氨蒸气。溶液吸收氨蒸气的过程是放热过程。因此,必须对吸收器进行冷却,否则随着温度的升高,吸收器将丧失吸收能力。
吸收器中形成的氨水浓溶液用溶液泵提高压力后送入发生器。在发生器中,浓溶液被加热至沸腾。产生的蒸气先经过精馏,得到几乎是纯氨的蒸气,然后进入冷凝器。
在发生器中形成的稀溶液通过热交换器返回吸收器。为了保持发生器和吸收器之间的压力差,在两者的连接管道上安装了节流阀,在这一系统中,水为吸收剂,氨为吸收剂。
吸收式制冷的另外一种常见类型是以水为制冷剂,溴化锂水溶液为吸收剂的溴化锂吸收式制冷机,用于生产冷水,可供集中式空气调节使用,或者提供生产工艺需要的冷却用水。
吸收式制冷机消耗热能,可用多种不同品位的热能驱动。通常用1mpa(表压力)以下的蒸气或燃气、燃油为驱动热源。也可以利用温度在75℃以上的热水、废气等低品位余热驱动;还可以利用太阳能、地热等能源。
因此,吸收式制冷易于实现能源的综合利用。
3. 喷射式制冷
喷射式制冷以蒸气的压力能为驱动能源,用喷射器造成一个真空环境,使制冷剂在低温下蒸发而制冷。从锅炉来的蒸气进入喷射器的喷嘴,在其中迅速膨胀,在喷嘴出口处达到很大速度并形成真空状态。由于高速气流的引射作用,将蒸发器内的蒸气不断抽吸出来,从而保持蒸发器的真空。
在喷射器内,工作蒸气与被引射蒸气经过充分混合后以冷凝压力流出。所以,喷射式制冷机中,制冷剂和工作蒸气是同一种物质。
4. 吸附式制冷
吸附制冷系统也是以热能为动力的能量转换系统,其机理是,一定的固体吸附剂对某种制冷剂气体具有吸附作用。周期性地加热和冷却吸附剂,使之交替吸附和解吸,解吸时,释放出制冷剂气体,并使之冷凝为液体;吸附时,制冷剂液体蒸发,产生制冷作用。吸附制冷的工作介质是吸附剂-制冷剂工质对。
以沸石-水工质对为例,由吸附床、冷凝器、蒸发器和管道构成一个封闭系统,吸附床内充装了沸石,制冷剂液体(水)聚集在蒸发器中。吸附床被加热时,沸石温度升高,产生解吸作用,从沸石中脱附出水。此时,系统内的水压力上升,当达到与环境温度对应的饱和压力时,水在冷凝器中凝结,同时放出潜热,凝水贮存在蒸发器中。
对吸附床冷却时,沸石温度逐渐降低,它吸附水的能力逐步提高,造成系统内气体压力降低,蒸发器中的水不断蒸发出来,用以补充沸石对水的吸附。蒸发过程吸热,达到制冷的目的。
二) 热电制冷
热电制冷又称温差电制冷或半导体制冷。
在铜丝的两头各接一根铋丝,再将两根铋丝分别接到直流电源的正、负极上,通电后,发现一个接头变热,另一个接头变冷,这个现象称为帕尔帖效应,是热电制冷的依据。
热电制冷的效果主要取决于两种材料的热电势。纯金属材料的导电性好、导热性也好,但其帕尔帖效应很弱,制冷效率极低(不到1%)。半导体材料具有较高的热电势,可以成功地用来做成小型热电制冷器。
但热电制冷的效率不高,半导体器件的**又很高,而且必须使用直流电源,因此往往需要变压整流装置,增加了热电堆以外的体积,所以热电制冷在需要制冷量较大的场合不宜使用。但由于它改变电流方向就可以实现制冷、制热的相互转换,灵活性强、使用方便可靠,非常适合于空间探测飞机上的科学仪器、电子仪器和医疗器械的制冷装置上,核潜艇驾驶舱的空调设备上,还常在手提式冷热箱中采用热电制冷,很适合于郊游、兵营、或汽车司机使用。
三)气体膨胀制冷
高压气体绝热膨胀时,对膨胀机作功,同时气体的温度降低。用这种方法可以获得低温。与液体汽化式制冷相比,空气膨胀制冷是一种没有相变的制冷方式,所采用的工质主要是空气。
此外,根据不同的使用目的,工质也可以是co2,o2,n2,he或其它理想气体。
构成这种制冷方式的循环系统称为理想气体的逆向循环系统。其循环型式主要有:定压循环,有回热的定压循环和定容循环。
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