第一節人工製冷及其方法

一、人工製冷

在自然界,熱量隻能自發地從高溫物體向低溫物體傳遞,而不能反之。正如一杯熱水可自然冷卻為常溫水,而不會低於室溫一樣。要想使某一物體的溫度低於周圍的溫度,隻能依靠人工方法才能實現。

製冷就是采用人工的方法,使自然界中的某物體(如氣體、液體成固體)溫度低於周圍環境溫度。也常稱為人工製冷。

二、人工製冷的方法

人工製冷的方法很多,主要有:

1、物態相變製冷。利用某些物質在熔解、升華、蒸發時的物理變化來吸收周圍介質的熱量。這些物質統稱為製冷劑(或製冷工質)。常用的幹冰製冷、液態製冷劑蒸發製冷等,都是基於此原理。

2、氣體膨脹製冷。利用壓力較高的氣體,通過節流絕熱膨脹、渦流管膨脹或在膨脹機內膨脹時,靠減壓進行製冷,其工質始終保持氣體狀態,而無相變過程。

3、半導體製冷(亦稱為熱電製冷)。半導體製冷又稱溫差電製冷或熱電製冷。它是利用特種半導體材料,製成半導體器件,當有直流電通過時,半導體的一端發生放熱(加熱)現象,而另一端發生吸熱(冷卻)現象,利用上述現象來製取冷量的稱為半導體製冷。

其它還有固體絕熱去磁製冷等方法。電冰箱、空調器就是利用氟利昂製冷劑蒸發製冷的原理來進行工作的。

三、製冷技術及其應用

所謂製冷技術,就是研究人工製冷方法及其應用的一門科學。它包括低溫的產生和應用,各種物質在低溫條件下發生的物理、化學與生物學等變化(如食品冷藏工藝學等),各種製冷設備的結構、性能、使用與維修等問題,都屬於其研究範圍。

根據製冷溫度的不同,製冷可分為如下幾個領域:

1、普通製冷(簡稱普冷)——環境溫度以下到120K。普通高、低溫冷庫,各種商用、家用電冰箱與空調器,都屬於製冷裝置。

2、深度製冷(簡稱深冷)120-20K。空氣、天然氣的液化,就屬於深冷範圍。

3、低溫製冷-20--0.3K。超導、氦液化等。

4、超低溫製冷-0.3K以下。

根據其使用範圍,製冷技術已廣泛應用於食品冷凍、冷藏,生產工藝流程的低溫控製,醫藥衛生、醫療保健的低溫設施,各種軍用、民用裝備低溫環境模擬試驗,建築、車輛、航空航天飛行器的空氣調節,半導體激光、紅外線探測、“超導”現象等高技術的發展,都與製冷技術緊密相關。

本課程“家用電冰箱與空調器的維修”也是製冷技術實際應用的一個方麵。