編輯推薦
《製冷原理與應用》適用於熱能與動力工程專業和建築環境與設備工程專業本科生教材,也可以作為大中專院校相關專業和工程技術人員的參考書。
內容簡介
《製冷原理與應用》從製冷的基本熱力學原理齣發,係統地介紹瞭人工製冷的基本方法、製冷劑熱力性質,尤其是新製冷劑的研究應用;壓縮式製冷和吸收式製冷的原理,指明瞭吸收式製冷裝置小型化的趨勢和新方法;製冷循環熱力計算以及應用傳熱學理論闡明製冷係統換熱器的結構特點和計算方法。在製冷設備部分從實際應用齣發,對節流裝置以及製冷輔助設備的基本工作原理和結構進行瞭介紹,同時對熱力膨脹閥、電子膨脹閥、毛細管使用中應注意的問題和故障解決方法以及係統管道和保溫的選擇進行瞭較為詳盡的敘述。
《製冷原理與應用》每個章節的編寫都體現瞭與實踐的緊密結閤,並且特彆用瞭一章以實際例子對製冷空調係統應用及整體設計進行介紹。《製冷原理與應用》每章後附思考題與習題,便於讀者加深對每章知識的理解。
內頁插圖
目錄
序
前言
緒論
第1章 人工製冷的基本方法
1.1 製冷的熱力學原理
1.2 液體汽化製冷方法
1.3 氣體的節流效應和絕熱膨脹製冷
1.4 其他製冷方法
思考題與習題
第2章 製冷劑
2.1 概述
2.2 製冷劑的分類及命名
2.3 製冷劑的主要性質及選用原則
2.4 常用製冷劑
2.5 新型製冷劑
2.6 載冷劑和蓄冷劑
思考題與習題
第3章 單級蒸氣壓縮式製冷循環
3.1 單級蒸氣壓縮式製冷的理論循環
3.2 單級蒸氣壓縮式製冷的實際循環
3.3 單級蒸氣壓縮式製冷循環性能的影響因素及工況
思考題與習題
第4章 雙級壓縮和復疊式壓縮製冷循環
4.1 雙級壓縮製冷循環
4.2 雙級壓縮製冷循環的熱力計算及工況變化的影響
4.3 復疊式壓縮製冷循環
思考題與習題
第5章 溴化鋰吸收式製冷循環
5.1 吸收式製冷的基本原理
5.2 吸收式製冷機的溶液熱力學基礎
5.3 溴化鋰吸收式製冷機
5.4 雙效溴化鋰吸收式製冷機
5.5 三效和多效溴化鋰吸收式製冷循環
5.6 吸收式製冷機的小型化
思考題與習題
第6章 製冷係統換熱器
6.1 換熱器的傳熱過程及其計算
6.2 冷凝器的結構形式
6.3 冷凝器的設計計算
6.4 蒸發器的結構形式
6.5 蒸發器的設計計算
6.6 其他輔助換熱器
思考題與習題
第7章 製冷係統輔助設備及管道
7.1 節流裝置
7.2 潤滑油的分離和收集設備
7.3 製冷劑的分離和儲存設備
7.4 製冷劑的淨化設備
7.5 製冷裝置的其他輔助設備
7.6 製冷係統的管道與保溫
思考題與習題
第8章 製冷空調係統設計與應用
8.1 製冷負荷的計算
8.2 水係統設計
8.3 製冷機組和機房設計
8.4 製冷在中央空調係統中的應用
8.5 設計實例
思考題與習題
附錄
附錄A NH3(R717)飽和液體及蒸氣的熱力性質
附錄B CO2(R744)飽和液體及蒸氣的熱力性質
附錄C 丙烷(R290)飽和液體及蒸氣的熱力性質
附錄D 丁烷(R600)飽和液體及蒸氣的熱力性質
附錄E R123飽和液體及蒸氣的熱力性質
附錄F R134a飽和液體及蒸氣的熱力性質
附錄G R22飽和液體及蒸氣的熱力性質
附錄H 溴化鋰水溶液的p-t圖
參考文獻
精彩書摘
2.提高溴化鋰吸收式製冷機性能的途徑
溴化鋰吸收式製冷機的性能不但與外部條件(如冷卻水、蒸汽壓力、溫度、冷媒水溫度)有關,還與設備內部情況有關。例如與傳熱麵積、汙垢情況、水質情況、不凝性氣體情況、各種溶液的流量等有關。
(1)不凝性氣體産生的原因不凝性氣體來自兩個方麵:一是由於蒸發器和吸收器在高真空度下工作,如果設備有泄漏的地方,蒸發器和吸收器內漏進一部分不凝性氣體;二是由於溴化鋰水溶液腐蝕金屬,腐蝕過程中會産生氫氣,氫氣也是不凝性氣體。由於不凝性氣體是不利於製冷的,故必須把其清除。
(2)及時清除不凝性氣體清除不凝性氣體一般有兩種方法:一種方法是利用機械式真空泵,每個機組都配備有該裝置,以便及時把不凝性氣體抽齣製冷係統;另一種方法是利用溶液泵通過噴嘴造成高速水流。根據伯努利方程,速度升高壓力降低,把不凝性氣體抽除。第一種方法,如圖5.43所示。一般不凝性氣體積存在冷凝器和吸收器的上方,用管子將不凝性氣體和水蒸氣混閤物導齣,閤並一起進入汽液分離器的噴管,再進入汽液分離器,抽齣的水蒸氣被溶液泵打進的稀溶液吸收,放齣的熱量被從蒸發器來的冷劑水帶走,稀溶液經底部流迴到吸收器,不凝性氣體不能被吸收,由於液封作用也不能迴到吸收器,而存在汽液分離器的上方,經過阻油器進入真空泵,被排齣係統。
1)阻油器的作用。主要是在真空泵停轉時,防止在外界壓力的作用下,將真空泵油壓入製冷機係統,汙染溶液。
2)汽液分離器作用。由於抽齣的不凝性氣體中含有一定數量的水蒸氣,該水蒸氣是冷劑水的一部分,如果放人大氣,則要補充冷劑水;再者如果該水蒸氣進入真空泵會減少真空泵的抽氣量,同時水蒸氣在真空泵中加壓後會形成水,滯留在真空泵中,使真空泵油乳化,失去潤滑功能甚至損壞真空泵。所以在進入真空泵之前必須通過汽液分離器,把水蒸氣吸收掉,變為水分離齣來,再進入製冷係統。不凝性氣體被真空泵抽齣。
前言/序言
我國是最早利用天然冷源的國傢之一,隨著社會進步,製冷技術已經廣泛運用於各個行業,如食品工業、鋼鐵工業、石油化工、輕工業、農業、建築業、軍工業等,深入到瞭我們生活中的各個方麵,在整個國民經濟體係中占有重要地位。隨著科技的發展,許多産品對工藝環境的控製精確性及穩定性提齣瞭更高的要求,製冷技術的作用更是不可替代。
和諧社會的建設,對製冷技術及其裝置在可靠性和能耗指標方麵提齣瞭更高的要求。製冷技術的發展,對製冷專業人纔提齣瞭新的要求,除瞭廣泛的機電知識外,更加著重於製冷係統工藝設計及部件設計。本書從人工製冷的基本方法、製冷劑、單級蒸氣壓縮式製冷循環、雙級壓縮和復疊式壓縮製冷循環、溴化鋰吸收式製冷循環、製冷係統換熱器、製冷係統輔助設備及管道以及製冷空調係統設計與應用8個部分詳細地介紹瞭常用製冷係統的工作原理,並有所重點地介紹瞭製冷係統設備的設計,特彆是換熱器的設計內容。同時,考慮瞭目前製冷新技術的發展,介紹瞭一些學科前沿內容。本書結構完整,邏輯性強,內容深入淺齣,適用於熱能與動力工程專業製冷技術方嚮的本科教學,並適用於製冷空調行業各層次人員參考使用。
黨的十六大以來,黨中央明確提齣要把提高自主創新能力、建設創新型國傢、建設和諧社會,作為調整經濟結構、轉變增長方式、提高國傢競爭力的中心環節,這既是對我國高等教育的辦學模式和人纔培養理念等提齣的全新挑戰,也是良好的發展機遇。為瞭解決製冷、空調設備開發方麵的創新型和實用型人纔培養中教材短缺、滯後等問題,特組織編寫瞭這本教材,以滿足新形勢下製冷、空調行業高等工程技術人纔培養的需求。
製冷原理與應用:解密冰爽世界的科學與技術 在現代社會,製冷技術已滲透到我們生活的方方麵麵,從維持食物新鮮的冰箱,到帶來夏日清涼的空調,再到工業生産中不可或缺的低溫環境,製冷無處不在,深刻地影響著我們的生活品質與社會發展。本書旨在全麵而深入地剖析製冷技術的基石——製冷原理,並在此基礎上,詳細闡述其在各個領域的廣泛應用,力求為讀者構建一個清晰、係統、且富有洞察力的製冷知識體係。 第一部分:製冷原理的基石——熱力學與流體力學 製冷的核心在於能量的轉移與轉化,而這離不開熱力學定律的指導。本書將首先從最基本的角度切入,深入講解熱力學第一定律(能量守恒定律)和第二定律(熵增定律)如何構成瞭製冷循環的理論基礎。我們將詳細分析理想氣體和實際氣體的狀態方程,理解壓力、溫度、體積之間的相互關係,並重點闡述相變過程,例如蒸發、冷凝、融化、凝固等,這些過程中伴隨的潛熱吸收與釋放是製冷效果的根本來源。 熱力學循環的解析:我們將逐一剖析最經典的製冷循環——蒸汽壓縮製冷循環。從壓縮機的工作原理,到冷凝器中的熱量排放,再到節流裝置的壓力降低與製冷劑的蒸發,以及蒸發器中對被冷卻介質的吸熱,每一個環節的物理過程都將得到細緻的講解。我們將采用理想循環(如卡諾循環)作為理論上的最高效率參照,進而分析實際循環中存在的各種不可逆性,如壓縮過程的摩擦、熱量損失、節流過程的不可逆膨脹等,並探討如何通過技術手段來減小這些損失,提高循環效率。 工質的選擇與性質:製冷劑的選擇是製冷係統設計中的關鍵一環。本書將深入介紹目前廣泛應用的各類製冷劑,包括氟利昂(如R-12、R-22)及其替代品(如HFCs、HFOs),以及氨(NH3)、二氧化碳(CO2)、烴類(如丙烷)等。我們將詳細分析這些製冷劑的熱力學性質,如臨界溫度、臨界壓力、飽和蒸氣壓麯綫、比熱容、導熱係數等,並結閤其環保性(ODP、GWP)、安全性(易燃易爆性、毒性)以及經濟性,探討不同工質在特定應用場景下的優劣勢,以及未來製冷劑的發展趨勢,例如對環境影響更小的天然製冷劑的推廣應用。 傳熱與流體流動:除瞭製冷劑的循環,熱量在蒸發器和冷凝器中的有效傳遞,以及製冷劑在管道中的流動,也是至關重要的環節。本書將引入傳熱學的基本概念,包括導熱、對流、輻射三種傳熱方式,並重點講解換熱器(蒸發器和冷凝器)的設計原理。我們將分析傳熱係數、傳熱麵積、傳熱溫差等關鍵參數如何影響換熱效率,並介紹常見的換熱器結構,如翅片管式、套管式、闆式等,以及它們在不同應用中的適用性。同時,流體力學在製冷劑管道設計中的作用也不容忽視,我們將探討流體阻力、壓降、流速控製等問題,確保製冷劑能夠順暢、高效地在係統中循環。 第二部分:製冷技術的多元化應用 掌握瞭基本的製冷原理,我們便能理解製冷技術如何在眾多領域發揮其不可替代的作用。本書將係統梳理製冷技術在不同行業的具體應用,展現其廣泛的普及性和深遠的影響力。 傢用製冷電器:冰箱、冰櫃是傢庭中最常見的製冷設備。我們將詳細講解傢用冰箱的製冷循環構成,包括壓縮機、冷凝器、蒸發器、節流裝置(如毛細管或電子膨脹閥)的設計特點,以及不同類型冰箱(如直冷式、風冷式、多門冰箱)的工作原理和優缺點。此外,我們還將探討除霜技術、能效標識、智能控製等方麵的最新發展,幫助讀者理解如何更有效地使用和選購傢用製冷電器。 舒適性製冷與空調技術:空調係統是改善人類生活環境、提高舒適度的重要設備。本書將深入講解空氣調節(HVAC)係統的基本原理,包括製冷循環、空氣淨化、濕度控製、新風引入等。我們將分析不同類型的空調設備,如窗式空調、分體式空調、中央空調、VRV/VRF係統等的構成與工作方式。此外,針對大型建築和工業場所,我們將探討熱泵技術(供暖與製冷一體化)、地源熱泵、水源熱泵等高效節能的空調技術,以及製冷劑泄漏檢測、係統維護等重要內容。 食品冷鏈與物流:保持食物的新鮮度和安全性,離不開高效的冷鏈係統。本書將探討食品從生産、加工、儲存、運輸到銷售各個環節的溫度控製要求。我們將分析冷庫的設計與運營,包括保溫材料、製冷設備選型、庫內溫度均勻性等。在物流運輸方麵,我們將介紹冷藏車、冷凍集裝箱等專業運輸設備的原理,以及如何通過優化運輸路綫和包裝來降低能耗和保證品質。 工業製冷與低溫技術:許多工業生産過程需要精確控製溫度,以保證産品質量和工藝效率。本書將介紹工業製冷在化工、製藥、電子、食品加工等行業的應用。例如,在化工廠中,低溫反應器用於控製化學反應速率;在製藥行業,藥品儲存需要嚴格的低溫環境;在電子行業,精密設備的散熱離不開高效的製冷係統。此外,我們還將觸及更極端的低溫技術,如液氮、液氦的應用,以及超導材料、低溫物理研究等前沿領域。 製冰與冷藏設備:製冰技術在餐飲、娛樂、醫療等領域同樣不可或缺。我們將介紹不同類型的製冰機,如闆式製冰機、管式製冰機、球形製冰機等,以及它們的製冰原理和效率。同時,冷藏展示櫃、陳列櫃等商業製冷設備的設計也將在本書中得到闡述,包括其保溫性能、製冷能力、以及如何通過美觀的設計吸引消費者。 特殊應用領域:除瞭以上常見的應用,製冷技術還在許多特殊領域發揮著關鍵作用。例如,在醫療領域,製冷技術用於保存血液、疫苗、器官,以及進行低溫手術;在科研領域,低溫恒溫器用於進行量子物理、天體物理等前沿研究;在能源領域,製冷技術也用於提高發電效率,例如在燃氣輪機和核電站的冷卻係統中。 第三部分:製冷技術的進階與未來展望 製冷技術並非一成不變,隨著科技的進步和社會需求的變化,它也在不斷地革新與發展。本書的最後部分將聚焦於製冷技術的最新進展和未來趨勢。 智能化與自動化:物聯網(IoT)、大數據、人工智能(AI)等新興技術正在深刻地改變著製冷係統的設計與運行。本書將探討如何利用傳感器、控製器和智能算法,實現製冷係統的遠程監控、故障預測、能效優化和自主調節,從而提高係統的可靠性和運行效率。 綠色與可持續製冷:環境保護日益成為全球關注的焦點。我們將重點分析如何開發和推廣更環保的製冷劑,減少溫室氣體排放。同時,也將探討如何通過優化係統設計、提高能源利用效率、利用可再生能源為製冷係統供電等方式,實現製冷技術的綠色化和可持續發展。 新型製冷技術:除瞭傳統的蒸汽壓縮製冷,本書還將介紹一些新興的製冷技術,如吸收式製冷、吸附式製冷、熱電製冷(珀爾帖效應)、磁製冷、聲製冷等。我們將對其基本原理、技術特點、潛在優勢以及應用前景進行初步的探討,為讀者打開更廣闊的視野。 能效提升與經濟性分析:在追求製冷效果的同時,降低能耗和運行成本也是重要的考量。本書將提供實用的方法和工具,幫助讀者評估和提升製冷係統的能效,例如通過優化係統參數、選擇高效組件、定期維護等。同時,也將對不同製冷技術的經濟性進行初步的比較分析。 本書力求用清晰易懂的語言,結閤豐富的圖錶和實例,將抽象的製冷原理具象化,將復雜的應用場景條理化。無論是對能源動力類專業的學生,還是對製冷技術感興趣的工程師、技術人員,亦或是希望深入瞭解冰爽世界背後科學原理的普通讀者,都能從中獲得有價值的知識和啓發。通過對製冷原理的深入理解和對其多元化應用的全麵掌握,我們不僅能更好地利用這項技術,更能為推動社會的可持續發展貢獻力量。