魯班

[拼音]:zhileng

[英文]:refrigeration

即致冷,又稱冷凍,將物體溫度降低到或維持在自然環境溫度以下。實現製冷的途徑有兩種,一是天然冷卻,一是人工製冷。天然冷卻利用天然冰或深井水冷卻物體,但其製冷量(即從被冷卻物體取走的熱量)和可能達到的製冷溫度往往不能滿足生產需要。天然冷卻是一傳熱過程。人工製冷是利用製冷裝置加入能量,使熱量從低溫物體向高溫物體轉移的一種屬於熱力學過程的單元操作。通常所說的製冷操作專指人工製冷,而其製冷溫度不低於150K,製冷溫度更低時稱為深度冷凍(簡稱深冷)。人工製冷在工業上的應用已有一百多年的歷史,現已在工業部門、科學研究及日常生活中廣泛應用。化學工業與製冷技術的關係十分密切,這不僅因為許多化工生產過程,如合成橡膠、合成纖維、合成塑料、染料和醫藥等的製造以及氣體混合物的液化和分離等需要低溫條件,而且製冷過程本身所使用的許多製冷劑也是由化工生產提供的。

原理

製冷須從低溫物體中吸取熱能,並將它傳給較高溫度的物體。根據熱力學第二定律(見化工熱力學),這樣的熱量傳遞只有在加入外功時才成為可能。製冷操作要經過如下熱力學迴圈來實現:首先製冷劑於低壓條件下,在吸熱器或蒸發器中從低溫待冷物體吸取熱量(如果是液體制冷劑則汽化為蒸氣);再使氣(汽)體制冷稽a href='http://www.baiven.com/baike/224/276303.html' target='_blank' >良友梗饈畢耐餑埽敝評浼遼呶露齲蝗緩籩評浼獵誒淙雌骰蚶淠髂謨詰妊固跫呂淙椿蚶淠蛔詈籩評浼輛諏鞣Щ蚺蛘突躚菇滴攏綣且禾逯評浼獵蚪糠制V評浼輛鮮鮁罰垢呶麓湮鍰宓娜攘看私系臀露鵲睦淙醇痢V評涔灘鬧評淞浚腖耐獠磕芰康謀戎黨莆評湎凳V評湎凳嗆飭恐評洳僮骱沒檔鬧匾副輟Ⅻ/p>

方法

根據對製冷劑加壓方法的不同,可分為:

(1)壓縮製冷。氣(汽)態製冷劑經壓縮機升壓,接受外功而製冷的工作流程(見熱力學過程)。製冷劑用空氣,稱為空氣壓縮製冷;製冷劑是低沸點液體(如氨、氟利昂),稱為蒸氣壓縮製冷。前者的優點是空氣無毒、易得,但其缺點是熱容小,所以為產生一定的製冷量時需要空氣迴圈量大,因而動力消耗也大。後者靠汽化和冷凝傳遞熱量,所需製冷劑迴圈量小,有較高的製冷係數,是目前應用最廣的製冷方法。

(2)吸收製冷(圖1)。

利用吸收劑(如水)吸收蒸發器中產生的製冷劑蒸氣(如氨蒸氣),經泵加壓後送入解吸器,於冷凝器的壓力下加熱逐出製冷劑蒸氣。由吸收器、泵、解吸器和節流閥組成的迴圈系統起到了增壓作用,同時,在解吸操作時消耗熱能。此法最大的優點在於吸收劑的解吸,有可能利用廉價易得的低溫熱源,而不需要比較昂貴的壓縮機和消耗電能,對於有餘熱可利用的化工廠尤為適宜。

(3)蒸汽噴射製冷(圖2)利用一定壓力的蒸汽噴射作用,使製冷劑增加了壓力。比較蒸汽壓縮製冷和蒸汽噴射製冷可知,在此以鍋爐和噴射泵代替了壓縮機,蒸汽熱能的消耗代替了壓縮機電能消耗。蒸汽噴射製冷所用的製冷劑一般為水,故不能產生很低的製冷溫度,但水蒸氣無毒、易得,用於空調比較適宜。

(4)半導體制冷。利用半導體的溫差效應制冷。當兩種不同的導體組成一個閉合迴路,並使兩接點處於不同溫度,則迴路內將產生電動勢。相反,若在迴路中接一直流電源,則一個接點溫度上升,另一個接點溫度下降。普通導體的這種溫差效應很弱,但半導體的效應卻很顯著,可用於製冷。半導體制冷器件體積小,操作方便、製冷溫度易於控制,但價格昂貴。可用於某些製冷量小的場合(如醫療器械)。此外,還有多種獲得低溫的方法,如絕熱去磁、渦流管制冷和氣體吸附等。採用絕熱去磁法可以獲得0.001~0.005K的低溫。

參考文章

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