制冷技术论文

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制冷技术论文范文第1篇

关键词：吸附制冷研究概况空调应用

1引言

吸附制冷系统以太阳能、工业余热等低品位能源作为驱动力，采用非氟氯烃类物质作为制冷剂，系统中很少使用运动部件，具有节能、环保、结构简单、无噪音、运行稳定可靠等突出优点，因此受到了国内外制冷界人士越来越多的关注。

吸附制冷的基本原理是：多孔固体吸附剂对某种制冷剂气体具有吸附作用，吸附能力随吸附剂温度的不同而不同。周期性的冷却和加热吸附剂，使之交替吸附和解吸。解吸时，释放出制冷剂气体，并在冷凝器内凝为液体；吸附时，蒸发器中的制冷剂液体蒸发，产生冷量。图1是吸附制冷的理想基本循环系统示意图，图2是理想基本循环热力图。

图1理想基本循环系统示意图图2理想基本循环热力图

图1中、为切换系统吸附／解吸状态的控制阀门，为节流阀；图2中、分别为吸附态吸附率和解吸态吸附率，、为吸附起始和终了温度，、为解吸起始和终了温度。吸附制冷理想基本循环的由四个过程组成：(1)12，等容升压；(2)23，等压解吸；(3)34，等容降压；(4)41，等压吸附。(1)(2)过程需要加热，(3)(4)过程需要冷却，12561为制冷剂循环过程，当吸附床处于41阶段时，系统产生冷量。

2吸附制冷技术研究进展

吸附制冷工作原理最早是由Faraday提出的[1]，而后在20世纪20年代才真正开始了吸附制冷系统的相关研究，由于当时提出的吸附制冷系统系统在商业上根本无法与效率高得多、功率大得多的系统竞争，因而并未受到足够的重视。20世纪70年代的能源危机为吸附式制冷技术的发展提供了契机，因为吸附制冷系统可用低品位热源驱动，在余热利用和太阳能利用方面具有独到的优点。进入20世纪90年代，随着全球环境保护的呼声越来越高，不使用氟氯烃作为制冷剂的吸附制冷技术引起了制冷界人士的广泛兴趣，从而使得吸附制冷技术的研究得以蓬勃的发展起来[2]。

吸附制冷吸附研究主要包括工质对性能、吸附床的传热传质性能和系统循环与结构等几个方面的工作，无论哪一个方面的研究都是以化工和热工理论为基础的，例如传热机理、传质机理等等，限于篇幅，本文仅从技术发展的角度来概括吸附制冷的研究进展。

2.1吸附工质对性能研究

吸附制冷技术能否得到工业应用很大程度上取决于所选用的工质对，工质对的热力性质对系统性能系数、初投资等影响很大，要根据实际热源的温度选择合适的工质对。从20世纪80年代初到90年代中期，研究人员为吸附工质对的筛选做了大量的工作，逐渐优化出了几大体系的工质对。按吸附剂分类的吸附工质对可分为：硅胶体系、沸石分子筛体系、活性炭体系（物理吸附）和金属氯化物体系（化学体系）[2,3]。由于化学吸附在经过多次循环后吸附剂会发生变性，因而对几种物理吸附类吸附体系的研究较多。几种常用工质体系的工作特性总结于表1[4]。

表1固体吸附制冷工质对的工作特性和应用范围工质对

制冷剂

毒性

真空度

系统耐压强度

解吸温度

℃

驱动热能

标准沸点

℃

汽化潜热

kJ/kg

沸石－水

100

2258

无

高

低

＞150

高温余热

硅胶－水

100

2258

无

高

低

100

太阳能、低温余热

活性炭－甲醇

65

1102

有

高

适中

110

太阳能、低温余热

活性炭－乙醇

79

842

无

适中

适中

100

太阳能、低温余热

活性炭纤维－甲醇

65

1102

有

高

适中

120

太阳能、低温余热

氯化钙－氨

－34

1368

有

低

高

95

太阳能、低温余热

近几年来，研究人员在吸附工质对方面的研究始终没有停止，从理论和实验两个方面对各种工质对的工作特性进行了广泛的研究。综合考虑强化吸附剂的传热传质性能，开发出较为理想的、环保型吸附工质对，从根本上改变吸附制冷工业化过程中所面临的实际困难，是推动固体吸附式制冷工业技术早日工业化的关键。

2.2吸附床的传热传质性能研究

吸附床的传热传质特性对吸附式制冷系统有较大的影响。一方面，吸附床的传热效率和传质特性直接影响制冷系统对热源的利用；另一方面，传热传质越快，循环周期越短，则单位时间制冷量越大。因此，提高吸附床的传热传质性能是吸附式制冷效率提高的关键。

传质速率主要取决于吸附解吸速度和吸附剂的传质阻力，吸附剂的传质阻力主要是由其孔隙率决定的，此外制冷剂气体在吸附剂内的流程也对传质阻力有很大影响，合理的吸附剂填充方式和吸附器设计可以有效降低传质阻力。对于传热来讲吸附床主要存在两种热阻[6]：吸附换热器的金属材料（换热管道与翅片）与吸附剂之间的接触热阻；固体吸附剂的传热热阻。因此，改善吸附床的传热特性，主要从减小这两个热阻的角度出发，或者依靠增大换热面积来增加总的换热量，也就是通过合理的吸附器结构设计来增加换热量。

在加强传质性能方面，比较有效的方法是通过改变吸附剂颗粒的形状增加床层孔隙率以及在吸附床设计时设置制冷剂气体的流动通道。

吸附器传热性质的加强首先是对吸附剂的处理，目前比较公认的方法有：采用二元混合物，让小颗粒吸附剂掺杂在大颗粒吸附剂之间以减小吸附床的松散性；在吸附剂中掺入高导热系数材料；通过固结等手段改变颗粒形状，增大相互之间的传热面积，减少颗粒间的接触热阻[5]。减小吸附剂与吸附器翅片或器壁之间接触热阻可采用压实或粘贴等方法。在吸附床的设计上，比较成熟的吸附床结构有翅片管式、板式、螺旋板式等[6]。

传热和传质的加强经常是关联在一起的，二者有时是对立的有时是统一的，例如床层孔隙率的增加会减小传质阻力，但却导致导热热阻的增加；而一个结构设计良好的吸附器往往会同时对传热和传质起到促进作用，例如Melkon[7]所采用的将沸石粉末以极薄的厚度粘附在换热管表面上的做法。因此，在具体实施传热传质强化措施时必须综合全面的考虑，选取最佳的方案。

2.3系统循环与结构的研究

从工作原理来看，吸附制冷循环可分为间歇型和连续型，间歇型表示制冷是间歇进行的，往往采用一台吸附器；连续型则采用二台或二台以上的吸附器交替运行，可保障连续吸附制冷。如果吸附制冷单纯由加热解吸和冷却吸附过程构成，则对应的制冷循环方式为基本型吸附制冷循环。如果对吸附床进行回热，则根据回热方式不同，可有双床回热、多床回热、热波与对流热波等循环方式。下面简单阐述一下几种循环的基本原理。

基本循环在吸附制冷基本原理中已作介绍，其制冷过程是间歇进行的，增加床数并通过阀门的切换可实现连续制冷，但床与床之间无能量的交换。

20世纪80年代后期，Tchernev[8]、Meunier和Douss[9]等构建了双床回热循环，所谓回热即利用一个吸附床吸附时放出的吸附热和显热作为另一个吸附床的解吸热量，回热的利用率将随着床数的增加而增加。回热循环依靠床与床之间能量的交换来实现显热、吸附热等热量的回收，不仅可实现连续供冷，而且可大大提高系统COP。

热波循环也是回热利用的一种循环方式，是由Shelton[10]提出的。普通回热循环中吸附床的温度随时间逐渐下降，同时解吸床的温度逐渐上升，当两床温度达到同一温度后，便无法继续利用回热而需采用外部热源继续解吸过程。Shelton认为，在吸附床中，如果能使床温在与热媒流动相垂直的方向上保持一致，而在热媒流动方向上产生一陡坡（热波），则能大大提高回热效率。这一概念所描述回热效率很高，但其实现尚有一定困难。

对流热波循环是由Critoph[11]提出的，这种循环方式利用制冷剂气体和吸附剂间的强制对流，采用高压制冷剂蒸汽直接加热、冷却吸附剂而获得较高的热流密度。

根据吸附式系统的特点和温度源的选择，还可构筑多级和复叠循环制冷系统[2]。

从系统结构来看上述循环目前都是采用固定床方式实现的，因此在此有必要提及一种旋转式吸附制冷系统，这种系统形式最早在20世纪80年代出现在美国的一些专利文献中，但直到2000年左右才有比较系统的研究见诸报道[12,13]。这种系统结构采用旋转方式使多个吸附制冷单元联合运行，有效地利用了回热，并在冷量输出的连续性、稳定性和系统可控性等方面远远的优于以往的系统结构方式。

3吸附制冷技术在空调领域的应用前景

目前投入实用的吸附制冷系统主要集中在制冰和冷藏两个方面，用于空调领域的实践很少，只有少量在车辆和船舶上应用的报道。这主要是因为吸附制冷系统暂时尚无法很好的克服COP值偏低、制冷量相对较小、体积较大等固有的缺点，此外其冷量冷输出的连续性、稳定性和可控性较差也使其目前不能满足空调用冷的要求。赵加宁[14]提出在现有的技术水平下，可以结合冰蓄冷或作为常规冷源补充两种方式将吸附制冷用于建筑空调。本文认为吸附制冷技术在空调领域的应用应立足于本身特殊的优势，扬长避短，在特殊应用场合占据自己的位置。

吸附制冷与常规制冷方式相比，其最大的优势在于利用太阳能和废热驱动，极少耗电，而与同样使用热量作为驱动力的吸收式制冷相比，吸附式制冷系统的良好抗震性又是吸收系统无法相比的。在太阳能或余热充足的场合和电力比较贫乏的偏远地区，吸附制冷具有良好的应用前景。

3.1可用于吸附制冷的热力资源

我国太阳能资源很丰富，年平均日照量为5.9GJ/(m2·a)[14]。利用太阳能制冷是非常合理的，因为太阳能辐射最强的地区，通常是最需要能量制冷的地区，并且太阳辐射最强的时候也是最需要制冷的时候。

我国工业余热资源的量很大，分布面很广，温度范围也很宽，1990年的工业余热统计数据[15]表明：我国工业余热资源的回收率仅为33.5%，即2/3的余热资源尚未被利用。

吸附制冷的良好抗震性使其在汽车和船舶等振动场合的应用成为可能。虽然吸收式制冷系统的工艺比较成熟，也可直接利用排气废热，COP值相对于吸附式制冷来说也较高，但在车船这样的运动平台上，吸收式系统的溶液容易从发生器进入冷凝器以及从吸收器进入蒸发器，从而污染制冷剂以致不能正常运行。而吸附制冷系统结构简单、可靠性高、运行维护费用低，能满足车船的特殊要求。

常规汽车空调中使用的压缩机要消耗大量的机械功，通常开动空调后，汽车发动机功率要降低10～12％，耗油量增加10～20％。汽车发动机的效率一般为35％～40％左右，约占燃料发热量1/2以上的能量被发动机排气及循环冷却水带走，其中排气带走的能量占燃料发热量的30％以上，在高速大负荷时，汽车发动机排气温度都在400℃～500℃以上[16]。

船舶柴油机的热效率一般只有30％～40％，约占燃料发热量1/2的能量被柴油机的气缸冷却水及排气等带走。其中柴油机冷却水温度约为60℃～85℃，所带走的热量约占燃料总发热量的25％；而柴油机排气余热的特点是温度高，所带走的热量约占燃料总发热量的35％[17]。

3.2吸附制冷系统自身的改进

吸附制冷系统能否最终在空调领域取得自己稳固的地位，最主要还要依靠吸附制冷系统自身性能的提高。在COP、单位质量吸附剂制冷量、单位时间制冷量的提高等研究方向上，许多研究者已取得了很多的成就并仍在辛勤的努力着。

此外，空调负荷对冷量的要求与制冰和冷藏系统不同，在实际中无论是建筑物还是车船的空调负荷都是动态变化的，这就要求冷源能够及时响应空调系统的冷量要求，并且能够保证连续的在一定时间内平稳供应冷量。吸附式制冷由于本身固有的特点，使其在试图进行连续供冷时制冷量以波的形式出现。而且目前吸附式制冷系统运行的控制手段比较单一，公认的途径有两个：一是通过改变解吸阶段的加热速率以及吸附阶段的冷却速率来改变循环周期；二是强行改变等压吸附时间，利用吸附过程中不同阶段的吸附速度不同来调节冷量。由于吸附制冷系统的慢响应特性，这样的控制手段无法使系统的冷量输出满足空调冷负荷经常变化的要求。冷量供应的连续性、稳定性和可控性可以统称为冷量品质，目前这方面的研究尚未引起足够的重视，如何有效地改善冷量品质是吸附制冷系统走向空调领域亟待解决的重要课题。

4结论

本文简要介绍了吸附式制冷的基本原理，并从吸附工质对性能、吸附床传热传质性能和系统循环几个方面介绍了吸附制冷技术的研究概况。吸附制冷技术目前在空调领域的应用较少，本文认为吸附制冷凭借自身以太阳能和废热为驱动力、节能环保、运行可靠等优势，将来很有希望在特殊场合的空调应用中找到自己稳固的立足点。

参考文献

1.EHahre.Thermalenergystoragesomeviewsonsomeproblems.ProceedingConferenceHeatTransfer.1988：279～292

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4.崔群，陶刚，姚虎卿．固体吸附制冷吸附剂的研究进展．南京化工大学学报，1999，21（6）：102～107．

5.王如竹，戴巍，周衡翔．吸附式制冷研究概况．低温与特气，1994，（4）：1～7

6.张辉，滕毅，王如竹．吸附式制冷系统的传热传质的简化分析及吸附床的设计．低温工程，1995，（6）：43～48

7.MelkonTather.Theeffectsofthermalandmassdiffusivitiesontheperformanceofadsorptionheatpumpsemployingzeolitesynthesizedonmetalsupports.MicroporousandMesoporousMaterials,1999,28:195～203

8.TchernevDI,etal.Highefficiencyregenerativezeoliteheatpump.ASHRAETrans,1998,94：2024～2032

9.DoussN,MeunierFEandSunLM.Predictivemodelandexperimentalresultsforatwoadsorbersolidadsorptionheatpump.Ind.Eng.Chem.Res.,1988,27(2):310～316

10.SheltonSV,Analysisofthesolid/vaporheatpump.ASMEJournalofEnergyResourceTechnology.1990,112(3):69~78

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12.RECritoph．Simulationofacontinuousmultiple-bedregenerativeadsorptioncycle．InternationalJournalofRefrigeration,2001，24：428～437

13.JLlobet,VGoetz．Rotarysystemforthecontinuousproductionofcoldbysolid-gassorption:modelingandanalysisofenergyperformance．InternationalJournalofRefrigeration，2000,23：609～625

14.赵加宁，邱玉瑞．太阳能固体吸附式制冷技术在我国建筑中的应用．暖通空调，2001，31（6）：32～34

15.中国动力工程学会工厂动力与节能分会．工业余热利用技术政策研究报告．1993，7

制冷技术论文范文第2篇

论文关键词：同步辐射，Wiggler磁体，零挥发，振动

 

1 引言

6T超导Wiggler磁体是合肥同步辐射加速器的重要部件，它使光源的应用范围由真空紫外和软X波段扩展至1?左右的硬X射线领域，Wiggler磁体系统后面现连接有三条硬X射线光束线站：XAFS光束线站、X—光衍射光束线站、LIGA光束线站，这三条光束线站自运行以来，贡献出很多重要科研成果。Wiggler磁体是采用NbTi低温超导线绕组和铁芯组合的方式，有三对磁极为单周期结构(1-3)。Wiggler磁体系统运行已有13年，其设计使用寿命为10年左右。Wiggler磁体系统液氦消耗量设计值约为每天40升，实际测量值约为每天50升。2009年8月之前，液氦日均消耗量约为56升，3-4天输液一次，2009年8月到2010年5月，液氦日均消耗量约为81升，相比之下增加了约44%的消耗量物理论文，2-3天要输液一次。液氦消耗量的剧增，直接导致了每年运行经费多增加约100万元，操作人员的工作强度增加。超导磁体运行安全性下降，液氦消耗过快有可能会导致失超。目前液氦价格很高，供应紧张。液氦供应量不足时，Wiggler磁体系统就无法运行，为保证三条光束线站的持续稳定的运行，大幅降低运行成本，有必要对Wiggler磁体系统进行升级改造(4-6)。

2 Wiggler磁体系统改造目标

2.1改造主要内容

为解决液氦消耗量大幅增加的问题，以及更进一步降低液氦消耗量，降低运行成本，拟将当前的Wiggler磁体系统改造成液氦零挥发系统论文提纲怎么写。由于液氦零挥发系统引入小型制冷机，需要对制冷机工作时振动对Wiggler磁体的影响进行评估，判断是否能达到合肥国家同步辐射实验室提出的振动限定要求，以避免振动对同步辐射光源的性能造成影响。

2.2改造的主要性能指标

改造后的Wiggler磁体系统主要性能指标如下：

(1)保持束流管道高度1400mm不变；

(2)实现液氦零挥发系统；

(3)Wiggler磁体的振动幅度小于1μm；

(4)Wiggler磁体系统整体高度降低。

3 Wiggler液氦零挥发系统振动评估

由于合肥国家同步辐射实验室对Wiggler磁体的振动提出限定要求，因此在液氦零挥发系统设计时，需要考虑隔振，振动的主要来源是小型制冷机。建立一个三位直角坐标系，选定一个垂直地面的方向为Z方向，选定相应的一组平行于地面且相互垂直的两个方向为X、Y方向。

3.1 单个制冷机的振动测试

采用振动采集仪分别测量住友公司的4KG-M制冷机和南京柯德超低温技术有限公司的4K G-M制冷机的二级冷头的Z方向位移振动，将传感器固定在二级冷头的位置，振动实验测量装置如图1所示。振动实验测量获得的数据与文献[7]中的数据如表1所示。从表1数据可以看到，制冷机没有工作时，其二级冷头的Z方向振动位移峰峰值为0.669μm，是由测试环境造成的，比如测试环境中的其他运行的设备、大地的脉动等等；制冷机工作时物理论文，实验测得住友公司的4K G-M制冷机二级冷头的Z方向振动位移峰峰值为28.661μm，文献中住友公司的4K G-M制冷机二级冷头的Z方向振动位移峰峰值为26μm，两个数据比较接近。测试环境、测量设备、4K G-M制冷机的运行状态等因素的不同会导致两个数据产生一些差异，也说明振动采集仪和测量方法是可靠的。

图1 4K G-M制冷机振动实验测试装置

表1 4K G-M制冷机振动实验Z方向振动位移比较

 

位置

状态

Z方向位移峰峰值（μm）

4K G-M制冷机二级冷头

制冷机停止

0.669

住友4K G-M制冷机二级冷头

制冷机工作

28.661

柯德4K G-M制冷机二级冷头

制冷机工作

24.704

文献(7)中住友4K G-M制冷机二级冷头

制冷技术论文范文第3篇

关键词：二氧化碳；天然工质；制冷系统

中图分类号：TQ116.3文献标识码： A 文章编号：

一、前言

制冷剂是制冷循环系统的重要工作介质，又称为制冷工质。在制冷剂发展史上，氟利昂制冷剂对制冷技术的发展发挥了积极的推动作用。氟利昂制冷剂以其无毒、无味、不易爆炸、化学性和热稳定性好、腐蚀性小等优点，得到了广泛的应用。但相关研究表明，氟利昂在强烈的紫外线照射下会发生一系列化学反应，产生环境污染气体。化学反应过程中产生的氯原子与臭氧分子不断地反应，严重破坏了臭氧层，造成臭氧层空洞，臭氧层的保护迫在眉睫。与此同时，大气中氟利昂浓度的不断增加造成了温室效应问题也越来越受到受到关注。

HCF类工质对臭氧层不具有破坏力，但由于其化学性质较为稳定，能量释放后会积累，从而导致温室效应。近年来，世界各国均在致力于合成高性能的工质，但由于制冷剂的用量在不断增加，很难避免工质泄露的问题，这势必会造成环境污染。考虑到工质环境效应的长期性和安全性，工质的研究应尽量使用对生态平衡有影响到一些非自然工质。高效、低毒、无害的自然工质的研究与应用已成为目前解决环境问题最重要的方案。二氧化碳（CO2）制冷剂作为一种无毒、无害的自然工质，其研究与推广应用已成为现代制冷剂的主要发展方向。

二、二氧化碳制冷剂的性质

随着可持续发展战略的提出，现代制冷剂的研发越来越强调工质的环保性、安全性、经济性以及高循环效率。CO2是一种性能良好的自然工质，其作为制冷剂具有很多其他工质不具有的优点，基本符合现代工质研发的要求。CO2作为制冷剂的具有以下优点：

（一）优良的环境性能

CO2是一种天然物质，其对臭氧的破坏潜能为0，即ODP=0，且其导致温室效应的潜能指数为1，即GWP=1。就其在实际应用来看，CO2多应用于化工副产品的生产中，用CO2作为制冷剂可以有效地将排放到大气中的废物收回，因此其温室效应等于零。

（二）经济性强

CO2是一种天然存在的物质，无需再生或者回收，并且其运行费用和操作费用均较低，具有很强的经济性。

（三）化学稳定性和安全性良好

CO2具有无毒、安全、不可燃等特性，在高温条件下也不会分解出环境优污染气体，能够适应常用油的各种机械零部件。CO2溶于水后，水溶液呈弱酸性，对部分普通金属具有一定的腐蚀性，例如碳钢等。而对于不锈钢类金属不具有腐蚀性。而当运输条件较干燥时，由于CO2本身不具有腐蚀性，在不与水接触的条件下可以采用碳素钢作为容器。

（四）热物理性质与制冷循环系统及其设备相适应

CO2的分子量为44.1，远远低于CFC，具有较大的蒸发汽化潜热，且具有很高的饱和压力，因此，在单位容积内，CO2具有很大的制冷量且运动粘度很低。除此之外，CO2还具有很高的导热系数，其液体密度与蒸汽密度之比很小，进行节流后，各个回路之间的制冷剂能够均匀地分配。相比传统的制冷系统，CO2制冷系统具有更小的容积流量，由此，压缩机阀门及尺寸与管道流通面积之比远远低于制冷系统，从而使得整个系统变得更加紧凑。

三、二氧化碳制冷剂的应用

（一）二氧化碳制冷剂在汽车空调系统中的应用

二氧化碳制冷剂在汽车空调系统中的应用最初是由J.Petterson等人提出，随后，相关的实验台被先后建立起来，对CO2制冷剂在汽车空调系统中的应用进行了研究，并取得了较好的结果。上世纪90年代，挪威SINTEF将CO2的跨临界制冷循环应用于汽车制冷系统中，并开发了其样机。J. Kohler等也进行了相关的研究。第一台CO2制冷空调系统公共汽车样机与1996年言之成功，并且运行良好。一系列的研究表明，在车辆空调系统中应用CO2超临界循环系统不仅可以减少环境污染，同时也大大提高了空调系统的运行效率。相关研究表明，CO2制冷系统与CFC12具有同样优良的性能，且在对适应环境温度变化的性能上，CO2空调系统比CFC12系统更优，在较高的环境温度下，其性能系数也较高。国外一系列相关的研究也表明，CO2制冷系统的性能与CFC12系统的性能相当。

在汽车空调中应用CO2跨临界循环系统充分地利用了CO2的热力学性能良好、饱和压较高力、单位容积内的制冷量较大等优点，确保了空调系统的环保性能。此外，采用了CO2循环系统的空调机释放的潜在能量远远低于一个CO2灭火器还，在保护系统的保护及监控作用下，完全能够确保机械系统的安全可靠。在优化设计系统的循环参数以及各部件的配合等，可以有效地确保系统的稳定性和可靠性。近年来，CO2制冷剂在车辆空空调系统中的应用研究越来越成熟，CO2制冷系统车辆的研究将更加深入。

（二）二氧化碳制冷剂在工业制冷中的应用

CO2制冷工质具有自身液化作用，近年来，一些研究者认为其在工质充灌以及操作维护等方面具有较多的优势，并逐渐代替了传统的R502在制冷中的研究与应用。CO2制冷剂的液化方案逐渐被应用。其主要原理是对CO2气体进行过滤、干燥，并在压缩机中作升压处理，然后与低温制冷工质在冷凝蒸发器中混合，并降温液化。经过节流处理后，CO2工质与CO2气体直接混合，可有效地减少传热温差，从而有效地提高能量的利用率。在运输车冷冻机的应用方面，采用CO2制冷剂可以有效地降低温室效应，不仅避免了环境的污染，且不会增加能耗。此外，采用CO2制冷剂无需对其进行回收和抽吸，便于设备的护养。

目前，国内外对CO2制冷工质的研究与应用越来越重视，CO2汽车空调以及热泵等正被推广推广应用。相比于国外的工业制冷领域中CO2制冷工质的应用研究，我国在这方面还相对落后，还应进一步加大投入和研究力度。

（三）二氧化碳制冷剂在热泵中的应用

CO2制冷剂的另外一个重要的应用领域是HPWH，即热泵热水器。在热泵热水器中采用CO2跨临界的蒸汽压缩循环系统始于1987年，一些可用于可以在商业生产中应用的样机逐渐被研发出来，相关研究者在一系列论文分析了这类热泵的结构、特性及相关的试验结果等。且各类研究结果均显示，CO2制冷剂在热泵热水中的应用具有很多的优势。CO2热泵热水器能够在极其简单的操作条件下将水加热到90℃以上。并且，在采用内部热很大的热交换器时，仍然可以保持适宜的排气温度，且不会影响条件。这一系列的研究及应用表明，CO2制冷系统具有很强的适应性，比传统的热泵系统具有更为广阔的应用空间。此外，CO2跨临界系统可在干燥的热泵中应用，相关研究表明其比传统的R134a热泵具有更少的能量损失，由此可知，CO2工质在热泵中的应用不会影响热泵的耗能，值得在干燥热泵中推广应用。

四、结束语

CO2是一种安全可靠、经济环保的天然制冷剂，其在各个领域的应用不仅可以降低能耗、实现较好的经济效益，对环境保护也具有重要意义。大量相关的研究表明，CO2制冷系统具有与R134a和R12相当的性能，在某些方面甚至更优，且其设备维护简便，CO2不需要回收和循环利用，具有较好的经济性，是未来制冷剂研究和应用的重要发展方向。

参考文献：

[1]刘训海,王栋,李蒙.应用于展示柜的CO2蒸气压缩式制冷系统循环的分析[A].第四届中国冷冻冷藏新技术新设备研讨会论文集[C].2009:84-86.

[2]史敏.二氧化碳制冷技术[A].2007年ODS淘汰暨HCFCs替代技术发展国际论坛论文汇编[C].2007:101-105.

制冷技术论文范文第4篇

关键词：天然气，天然气液化，装置

 

天然气的主要成分是甲烷CH4，将普通天然气在常压下，通过一定方式深冷至-162℃就可得到液化天然气（LNG）；相对于压缩天然气（CNG），LNG具有如下优点：①能量密度大、储运成本低；②燃点较高，安全性好；③使用洁净，几乎无污染。目前的LNG主要依赖进口，已建和在建的LNG接收站主要分布在沿海大型港口码头；而由于缺乏成熟的技术，利用当地天然气自行建设LNG生产装置的工厂并不多。而本文作者曾从事天然气液化综合利用项目，通过分析归纳，对一种国外进口LNG制取技术进行了解析。

1、概述

以建设一套调峰型LNG生产装置，天然气利用为50万立方/天，LNG产量为10万吨/年为例。项目分三大部分：LNG工艺装置、LNG运输、LNG相关系统配套，其中，LNG工艺装置引进国外先进单循环混合制冷剂液化方式。不同于老式的级联式液化流程，丙烷/MCR和其他混合制冷剂系统等复杂的制冷工艺，单一制冷系统的使用不但减少了设备的数量（包括消耗），简化了操作，而且控制系统当中的仪表数量也减少了50%以上，从而使维护成本更加降低。

该工艺装置主要分三大阶段，一是预处理阶段，主要是通过脱除酸性CO2、H2O等杂质净化原料天然气，二是液化分离阶段，通过由N2及多分子烃类物质等组成的混合制冷剂对已得到净化的天然气进行液化分离，三是冷剂的补充和储存，LNG产品的储存和运输。

2、工艺流程及设备

2.1 脱碳流程：在液化之前，管道天然气（CNG）中所含的水分和二氧化碳必须除掉，否则这些组分在液化单元的低温环境中会冻结，并堵塞设备或影响热交换器的工作。因此整个工艺中必须包含两道预处理步骤，以保证装置的正常工作，即进料天然气将以4.0~4.5Mpa的压力，20℃的温度从管道进入预处理工艺界区：首先经过进料过滤分离器以祛除从管线带来的锈渣和碎片，接着进入胺液处理区，通过在胺接触塔内自下而上与胺液（甲基二乙醇MDEA溶液吸收剂）的充分接触，天然气中的CO2基本被胺液体所吸收掉，此时天然气温度已上升到40.7℃；再经过冷却器，则进料天然气中CO2的浓度减少到50ppmv以下，此时压力为3.9Mpa，温度上升至30.4℃。

另一方面，吸收了大量CO2的饱和富胺液（3.9Mpa，57.9℃）从胺接触塔底部流出进入闪蒸罐减压，并于罐内分离掉其在吸收CO2过程当中所夹杂吸收的部分原料天然气杂质；经过减压和净化的富胺液通过贫富胺换热器加热升温至96.0℃进入胺汽提塔，通过在胺汽提塔内的反应，富胺液体中的CO2被分离出来，此时，胺液（0.086Mpa,120.5℃）已得到初步再生；

得到初步再生的胺液于胺汽提塔底部被贫胺吸收罐吸收，再被5.5KW电动离心泵增压至0.42Mpa后分别进入贫富胺换热器、胺液冷却器、贫胺过滤器及活性碳过滤器等，经过以上的降温和净化再生，胺液体（0.28Mpa，40.3℃）得到了完全再生，最后，其通过15KW电动循环泵加压至4.2Mpa进入胺接触塔，开始准备进行下一轮CO2的吸收工作，至此， 胺再生流程全部完成，当然，整个过程是不断循环的，并且由分布系统DCS进行自动控制，保证脱碳装置的可靠运行。硕士论文，天然气。

 

制冷技术论文范文第5篇

本文就是利用单片机控制制冷机从而达到温度控制的目的。在本设计中利用温度传感器AD590可实现温度采集。经A/D转换器ADC0809实现模拟-数字转换。送单片机来实现整个设计的要求，可以实现时间，温度，故障代码显示等功能。

本系统具有高精度，高灵敏性，高可靠性等特点。可以高速采集数据，具有实时性，并且具有很强的抗干扰能力和自动循环及自动诊断能力。

关键词：制冷机，AT89C51，AD590，温度控制

Title Temperature control system of refrigeration machine

Abstract

Refrigeration plane our country every profession and trade technological transformation carry on corollary equipment that equipment's introducing need badly at present， Improve product quality ， the important equipment which enterprises upgraded too. And the traditional one observes and controls the method and adopt the simulation way from measurement to showing， the data are gathered slowly， does not possess real-time character ， anti-interference ability is bad. Measure the precision and totally rely on with the characteristic of the hardware. Since the one-chip computer comes out ， arise at the historic moment too instead of relevant observing and controlling the instrument， especially the figure tests the combination of the one-chip computer of technology. The technology of the one-chip computer is with its high efficiency even more， high accuracy， the multi-functional advantage replaces the traditional method of observing and controlling gradually.

This text utilize one-chip computer control refrigeration plane to purpose to achieve temperature control. Utilize temperature sensor AD590 to realize temperature is gathered in this design. Realized simulation- the figure is changed by converter ADC0809 of A/D. Give it comes to be whole without being realized demand that design to one-chip computer，can time， temperature now not real， such functions as the trouble code shows.

This system has high accuracy， high sensitivity， such characteristics as high dependability ，etc.. Can gather the data at a high speed ， have real-time character， and have very strong anti-interference ability and automatic circulation and diagnose ability automatically.

Keyword: Refrigeration machine， AT89C51， AD590，Temperature control

目 录

第一章 绪论 ………………………………………………………………………………1

1.1 选题背景………………………………………………………………………………1

1.2 压缩机的分类和工作原理……………………………………………………………4

1.2.1空气压缩机的分类…………………………………………………………4

1.2.2空压机的组成及工作原理 ………………………………………………5

1.3 制冷机温度控制要求 ………………………………………………………………6

第二章 方案论证 …………………………………………………………………………8

第三 章 单片机 …………………………………………………‥………‥…………10

3.1 AT89C51单片机简介 ………………………………‥… ……‥…………………10

3.2 主要性能参数 ………………………………………‥……………………………10

3.3 主要功能特性概述 …………………………………‥……………………………11

3.4 引脚功能说明 ………………………………………‥……‥‥‥‥……………11

3.5 时钟震荡器 ……………………………………‥……‥‥‥‥‥………………13

第四章 硬件电路设计………………………………………‥……‥‥……‥………14

4.1温度测量环节的设计 ………………………………………………‥‥…………14

4.1.1 集成温度传感器AD590 …………………………………………………14

4.1.2 电压跟随器-通用运放UA741……………………………………………15

4.1.3 运算放大器0P-07 ………………………………………………………16

4.1.4 A/D转换器 ADC0809…………………………………………‥‥………17

4.2 可编程并行接口8255设计………………………………‥………………………20

4.2.1 并行通信与接口 …………………………………………………………20

4.2.2 8255A的编程结构……………………………………‥…………………20

4.2.3 8255A的引脚功能…………………………………………………………22

4.2.4 8255A的工作方式…………………………………………………………23

4．3显示电路设计 ………………………………………‥‥…………………………25

4.3.1 键盘部分设计 ……………………………………………………………25

4.3.2 显示环节设计 ……………………………………………………………25

4．4 复位及看门狗电路设计…………………………………………‥‥‥…………26

4.4.1 DS1232的结构及特点 ……………………………………………………26

4.4.2. DS1232的功能 …………………………………………………… ……27

4.4.3 使用注意事项……………………………………………………………28

4.5 时钟电路设计 ………………………………………………………………………28

4.5.1 DS1307实时时钟简介………………………………………………………29

4.6电源系统设计 ………………………………………………………………………32

4.7驱动器的选用 ………………………………………………………………………34

4.8光电隔离 ……………………………………………………‥……………………35

4．9控制电路的分析与设计……………………………………………………………37

4.9.1电磁继电器 ………………………………………………………………37

4.9.2压力继电器的选择 ………………………………………………………37

4.9.3 热继电器 …………………………………………………………………37

第五 章程序设计…………………………………………………………………………39

5.1主程序：主要实现制冷机的温度控制工艺 ………………………………………40

5.2温度控制子程序………………………………………………………………………44

5.3将显示缓冲区中的温度值送显示子程序…………………‥………………………45

5.4压力，负载消斗子程序………………………………………………………………47

5.5键值子流程……………………………………………………………………………48

5.6排水测试处理子程序…………………………………………………………………49

5.7是否有键按下判断子程序 …………………………………………………………50

第六章软件设计部分 ………………………………………………‥…………………51

结束语 ………………………………………………………‥‥‥‥‥………………63

致谢 …………………………………………………………………‥…………………64

参考文献 …………………………………………………………………………………65

第一章 绪论

1.1 选题背景

本设计是利用单片机控制制冷机来达到控制温度的目的.

制冷机是我国目前各行业技术改造和进行设备引进所急需的配套设备，也是提高产品质量，企业升级的重要设备。广泛的应用与汽车，机械，纺织，化工，仪器仪表，电子，医疗卫生等行业。在工业上，压缩空气作为一种仅次于电力的第二大动力源，以被广大企业界所公认

压缩式制冷机：该种制冷机由电动机提供机械能，通过压缩机对制冷系统作功。制冷系统利用低沸点的制冷剂，蒸发时，吸收汽化热的原理制成的。其优点是寿命长，使用方便，目前世界上91～95％的制冷机属于这一类。

一般制冷机的绝大多数都是压缩型。吸收型属于少数。压缩型的制冷机中的液体制冷剂在蒸发器中蒸发，变成制冷剂气体。这气体被活塞和气缸组成的压缩机压缩后导入冷凝器中，在这里气体再被冷凝器成为液体制冷剂。压缩机中电动机的旋转运动转换为往复运动，气缸中的制冷剂被往复运动所压缩。也就是说压缩机相当于人体的心脏，起到了循环血液的作用如下图就是一个封闭式压缩机。

图1.1 封闭式压缩机

封闭型压缩机的电动机是直接和压缩部分相连接的。压缩机全体成为一个整体装起来，另外为了避免产生热量，以致温度上升，电动机用制冷机油和制冷气体进行冷却。

国外溴化锂制冷机的发展过程

美国是溴化锂制冷机的创始国，目前日本、前苏联等国的溴冷机也都有较大的发展。

美国开利公司于1945年试制出第一台制冷量为523KW（45×104kcal/h）的单效溴冷机，开创了利用溴化锂水溶液为工质对做为吸收剂的吸收式制冷新领域。美国不仅创造了单效溴冷机，而且在世界上又率先研制出了双效溴冷机。现已研制出了直燃型、热水型和太阳能型等新型溴冷机。同时还研制了冷温水机组和吸收式热泵等新机组。

日本一家汽车公司于1959年研制出制冷量为689KW（60×104kcal/h）的单效溴冷机，1962年茬原制造所又研制出双效溴冷机。日本溴冷机无论在生产数量、性能指标、应用范围和新技术、新产品研制等方面，均超过了美国，成为世界上溴冷机研究与生产领先的国家。特别是燃气两效温水机组的产量很大，约占世界上溴冷机生产总台数的2/3；目前已致力于第三种吸收式热泵和溴化锂热电并供机组的研制工作。

前苏联奔萨化工厂于1965年研制出2908KW（250×104kcal/h）溴冷机。目前溴冷机的应用范围已从化纤厂扩展到其它纺织厂、橡胶厂酿酒厂、化工厂、冶金厂和核电站。

中国溴化锂制冷机的发展过程

我国研制溴冷机起步于60年代初期，至今已有四十多年，其发展过程大体分为四个阶段：

研制阶段 60年代初船舶总公司704所（原六机部704所）、一机部通用机械研究所与高等院校以及设备制造厂通力合作，试制了两台样机。1966年上海第一冷冻机厂试制出了制冷量1160KW（100×104kcal/h）全钢结构的单效溴冷机，安装于上海国棉十二厂。60年代末期，许多单位都着手研制单效溴冷机，这一研制工作持续到了70年代初期。

单效机生产应用阶段 70年代初先后有上海、青岛、天津、北京和长沙等地的棉纺厂为了适应生产的需要，各自设计与制造了单效溴冷机。继而更多地区也都自行设计制造单效溴冷机，尤以上海、天津两地更为突出。以天津为例，70年代初至80年代初，制造出3480KW（300×104kcal/h）大型溴冷机七台，总制冷能力达到24360KW（2100×104kcal/h）。单效溴冷机在这一时期虽然有了较大发展，但仍有许多问题尚待解决，如严重的腐蚀、冷量的衰减和机器的寿命等，限制了溴冷机的进一步发展。

双效机生产应用阶段 80年代初期开始研制双效溴冷机，并于1982年由开封通用机械厂生产出1744KW（150×104kcal/h）双效溴冷机组。双效机组的热力系数可提高到1.1以上，而单效机组一般为0.6～0.7，双效机组的蒸汽单耗比单效机减少约1/2，冷却水量减少约1/3，是值得提倡的节能型制冷机组。86年我厂研制出省内首台双效溴冷机1160KW（100×104kcal/h）并首家通过省级鉴定。

多种新型机研制应用阶段 80年代末期国家计委提出，凡有蒸汽等热源的地区要发展溴冷机；1991年我国在世界禁用氟里昂（CFC）生产与使用的“蒙特利尔议定书”上签了字，这对进一步发展溴冷机创造了良好条件。大专院校、科研院所和制造厂家共同协力，一方面在加紧改进与提高双效溴冷机的加工技术和性能水平，另一方面也竟相研制新型的多种溴冷机。现已推出的和正在研制的有热水型、直燃型、低压型、降膜式溴冷机和吸收式热泵等。

溴化锂溶液的特性

在溴化锂吸收式制冷机中，水作为制冷剂用来产生冷效应，溴化锂溶液作为吸收剂，用来吸收产生冷效应后的冷剂蒸汽。因此，水和溴化锂溶液组成制冷机中的工质对。

溴化锂水溶液是由固体的溴化锂溶质溶解在水溶剂中而成。常压下，水的沸点是100℃，而溴化锂的沸点为1265℃。供制冷机应用的溴化锂，一般以水溶液的形式供应。性状为无色透明液体；浓度不低于50％；水溶液PH值8以上。

20℃时溴化锂溶解至饱和时量为111.2克，即溴化锂的溶解度为111.2克。溶解度的大小与溶质和溶剂的特性的关，还于温度有关，一般随温度升高而增大，当温度降低时，溶解度减小，溶液中会有溴化锂的晶体析出而形成结晶现象。这一点在溴冷机中是非常重要，运行中必须注意结晶现象，否则常会由此影响制冷机的正常运行。

溴化锂溶液对普通金属有腐蚀作用。尤其在有氧气存在的情况下腐蚀更为严重。

溴化锂制冷原理

溴化锂吸收式制冷原理和蒸汽压缩制冷原理有相同之处，都是利用液态制冷剂在低温、低压条件下，蒸发、汽化吸收载冷剂的热负荷，产生制冷效应。所不同的是，溴化锂吸收式制冷是在利用“溴化锂-水”组成的二元溶液为工质对，完成制冷循环的。

在溴化锂吸收式制冷机内循环的二元工质中，水是制冷剂。水在真空状态下蒸发，具有较低的蒸发温度（6℃），从而吸收载冷剂热负荷，使之温度降低。溴化锂水溶液是吸收剂，在常温和低温下强烈地吸收水蒸气，但在高温下又能将其吸收的水分释放出来。吸收与释放周而复始制冷循环不断。制冷过程中的热能为蒸汽，也可叫动力。

传统的测控方法，由于从测量到显示采用模拟方式，数据采集速度慢，不具备实时性，抗干扰能力差。精度测量完全依赖于硬件特性，因为不具备软件线性化处理功能，传感器的非线性严重影响测控精度。而采用线性化好的传感器又增加了测控系统成本，因此，为保证安全生产，提高生产效率，必须对传统的测控方法加以改进。

自单片机问世以来，与其相关的测控仪器也应运而生，尤其是数字测控技术单片机的结合。单片机技术的发展更是以高效率。高精度，多功能的优势逐渐取代传统工业生产过程的模拟测试手段。与传统的测控技术相比，智能化测控系统具有以下几个优点：

（1）具有高精度，高灵敏性和高可靠性等优点。

（2）具有直观，操作方便等功能。

（3）具有很强的抗干扰能力。

（4）可高速采集数据，具有实时性。