5.1制冷机的原理 学案 (3)
文档属性
| 名称 | 5.1制冷机的原理 学案 (3) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 734.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2017-01-05 16:02:05 | ||
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文档简介
5.1制冷机的原理
学案
【教学目标】
1.
知识目标
了解制冷机的一般工作原理
了解制冷剂循环制冷的过程
2.
能力目标
能够自己动手操作蒸发制冷实验
了解有关制冷剂的一般知识
3.
情感态度与价值观
通过对制冷机的工作原理有一个初步的认识之后能够对其它的制冷机器的原理进行简单的解释。
【课前预习】
了解制冷原理和制冷方法
【教学重难点】
重点：制冷机的一般工作原理
难点：循环制冷机的过程
【教学内容】
一、制冷原理
制冷是用人为方法从被冷却对象(物体或空间)中移出热量，以便其温度降低到环境温度以下的技术。
制冷技术应用范围一般可分为三个温区：
低温区（约-120℃以下）主要用于气体分离、气体液化、超导和宇航等。
中温区（-120～5℃）主要用于冷藏、冷冻、化工生产工艺过程，生化制品的生产等。
高温区（5～80℃）主要用于空调、除湿、热泵蒸发和热泵干燥等。
制冷的温度范围是从环境温度开始，一直可达接近绝对零度。
2、制冷方法
制冷方法：
1．耗物质法：耗用一定的物质(天然冰、深井水等)获得低温；
2．人工(机械)制冷方法：通过专门装置消耗一定的外功来获得低温，也称耗能制冷。
常见制冷方法：热电制冷、气体膨胀制冷、涡流管制冷和液体汽化制冷。
三、液体汽化制冷
蒸汽喷射式制冷
吸附式制冷
蒸汽压缩式制冷
——YORK离心式制冷机
蒸汽吸收式制冷——SANYO溴化锂吸收式制冷机
1、蒸汽喷射式制冷
从锅炉来的高温、高压蒸汽进入喷射器，在喷嘴中膨胀，获得很大的气流速度，从而在喷嘴的出口处造成压力很低的真空，这就为蒸发器内的水在低温下汽化创造了条件。由于水汽化时需从未汽化的水中吸收汽化潜热，因而使未汽化的水温度降低（制冷）。蒸发器中产生的冷剂蒸汽和工作蒸汽在喷嘴出口处混合，一起进入扩压器。压力升高后进入冷凝器，与外部的冷却水交换热量，冷凝成液体。出冷凝器时冷凝水分为两路，一路进过节流阀减压后进入蒸发器，另一路通过给水泵返回锅炉。
2、吸附式制冷
实例：白天，吸附床受到日照加热，沸石温度升高，产生解吸作用。从沸石中脱附出水蒸气，系统内水蒸气压力上升，达到与环境温度对应的饱和压力时，水蒸气在冷凝器中凝结，同时放出潜热，凝水储存在蒸发器中。夜间，吸附床变冷，沸石温度逐渐降低，它吸附水蒸气能力逐渐变高，造成系统内气体压力的降低，同时，蒸发器中的水不断蒸发出来，用以补充沸石对水蒸气的吸附。蒸发过程吸热，达到制冷的目的。
原理：一定固体的吸附剂对某种制冷机气体具有吸附作用。吸附能力随吸附温度的不同而不同。周期性的冷却和加热吸附剂，使之交替吸附和解吸。解吸时，释放出制冷机气体，并使之冷凝为液体；吸附时，制冷剂液体蒸发，产生制冷作用。
3、蒸汽压缩式制冷
常用的冷水机组按配用的的制冷压缩机类型不同，分为容积式、速度式两种。
四、YORK离心式制冷机：
离心式制冷压缩机属于速度型压缩机，是一种叶片旋转式机械，它是靠高速旋转的叶轮对气体做功，以提高气体的压力。
离心式制冷机利用电作为动力源，氟利昂制冷机在蒸发器内蒸发吸收载冷剂水的热量进行制冷，蒸发吸热后的氟利昂蒸汽被压缩成高温高压的气体，进入冷凝器冷凝后变成液体，液体经节流装置进入蒸发器再循环，从而制取7℃左右的冷冻水供用户使用。
离心式制冷装置主要是主电机、离心式制冷压缩机、冷凝器、蒸发器、节流装置、润滑系统、能量调节结构及安全保护装置等组成。
五、润滑系统
在主机启动之前、运行期间和逐渐停转阶段，润滑油由变频驱动式油泵压入各轴承、齿轮和旋转面。
在压缩机顶部有一个重力供油式贮油槽，当电源发生故障机器逐渐停转时，由它提供润滑。另一个贮油槽与压缩机分开，它包括一个浸入式油泵和1个浸入式油加热器。恒温控制的油加热器用来除去油中的制冷剂。
润滑油经一个外装的1/2微米油过滤器过滤，过滤芯子可以更换，并配有检修阀。润滑油在进入压缩机之前，需流经一制冷剂冷却的油冷却器，无需现场接水管。油冷却器的油侧装有检修阀。
6、制冷剂循环
制冷剂在蒸发压力下沸腾，蒸发温度低于被冷却物体或流体的温度。压缩机不断地抽吸蒸发器中产生的蒸气，并将它压缩到冷凝压力，
然后送往冷凝器，在冷凝压力下等压冷却和冷凝成液体，制冷剂冷却和冷凝时放出的热量传给冷却介质（通常是水或空气）
与冷凝压力相对应的冷凝温度一定要高于冷却介质的温度，冷凝后的液体通过膨胀阀或其它节流组件进入蒸发器。
当制冷剂通过膨胀阀时，压力从冷凝压力降到蒸发压力，部分液体气化，剩余液体的温度降至蒸发温度，于是离开膨胀阀的制冷剂变成温度为蒸发温度的两相混合物。
混合物中的液体在蒸发器中蒸发，从被冷却物体中吸取它所需要的气化潜热。混合物中的蒸气通常称为闪发蒸气，在它被压缩机重新吸入之前几乎不再起吸热作用。
【随堂练习】
1．如制冷剂在蒸发器中沸腾汽化的温度为5℃,相同压力下压缩机的吸气温度为15℃，则压缩机的吸气过热度为（
）℃
。
A．15
B.10
C．5
D．-10
2．工质吸热或放热，其温度不变，只是集态变,这种传递的热量称为（
）。
A．吸热
B．放热
C．显热
D.潜热
3．壳管式冷凝器属于（
）换热器。
A．风冷式
B．混合式
C．回热式
D．间壁式
4．空调器中的蒸发器属于（
）换热器。
A．壳管式
B．套管式
C．肋片管式
D．板式
5．大、中型冷水机组中的水冷式冷凝器多采用（
）换热器结构。
A．壳管式
B．套管式
C．肋片管式
D．板式
学案
【教学目标】
1.
知识目标
了解制冷机的一般工作原理
了解制冷剂循环制冷的过程
2.
能力目标
能够自己动手操作蒸发制冷实验
了解有关制冷剂的一般知识
3.
情感态度与价值观
通过对制冷机的工作原理有一个初步的认识之后能够对其它的制冷机器的原理进行简单的解释。
【课前预习】
了解制冷原理和制冷方法
【教学重难点】
重点：制冷机的一般工作原理
难点：循环制冷机的过程
【教学内容】
一、制冷原理
制冷是用人为方法从被冷却对象(物体或空间)中移出热量，以便其温度降低到环境温度以下的技术。
制冷技术应用范围一般可分为三个温区：
低温区（约-120℃以下）主要用于气体分离、气体液化、超导和宇航等。
中温区（-120～5℃）主要用于冷藏、冷冻、化工生产工艺过程，生化制品的生产等。
高温区（5～80℃）主要用于空调、除湿、热泵蒸发和热泵干燥等。
制冷的温度范围是从环境温度开始，一直可达接近绝对零度。
2、制冷方法
制冷方法：
1．耗物质法：耗用一定的物质(天然冰、深井水等)获得低温；
2．人工(机械)制冷方法：通过专门装置消耗一定的外功来获得低温，也称耗能制冷。
常见制冷方法：热电制冷、气体膨胀制冷、涡流管制冷和液体汽化制冷。
三、液体汽化制冷
蒸汽喷射式制冷
吸附式制冷
蒸汽压缩式制冷
——YORK离心式制冷机
蒸汽吸收式制冷——SANYO溴化锂吸收式制冷机
1、蒸汽喷射式制冷
从锅炉来的高温、高压蒸汽进入喷射器，在喷嘴中膨胀，获得很大的气流速度，从而在喷嘴的出口处造成压力很低的真空，这就为蒸发器内的水在低温下汽化创造了条件。由于水汽化时需从未汽化的水中吸收汽化潜热，因而使未汽化的水温度降低（制冷）。蒸发器中产生的冷剂蒸汽和工作蒸汽在喷嘴出口处混合，一起进入扩压器。压力升高后进入冷凝器，与外部的冷却水交换热量，冷凝成液体。出冷凝器时冷凝水分为两路，一路进过节流阀减压后进入蒸发器，另一路通过给水泵返回锅炉。
2、吸附式制冷
实例：白天，吸附床受到日照加热，沸石温度升高，产生解吸作用。从沸石中脱附出水蒸气，系统内水蒸气压力上升，达到与环境温度对应的饱和压力时，水蒸气在冷凝器中凝结，同时放出潜热，凝水储存在蒸发器中。夜间，吸附床变冷，沸石温度逐渐降低，它吸附水蒸气能力逐渐变高，造成系统内气体压力的降低，同时，蒸发器中的水不断蒸发出来，用以补充沸石对水蒸气的吸附。蒸发过程吸热，达到制冷的目的。
原理：一定固体的吸附剂对某种制冷机气体具有吸附作用。吸附能力随吸附温度的不同而不同。周期性的冷却和加热吸附剂，使之交替吸附和解吸。解吸时，释放出制冷机气体，并使之冷凝为液体；吸附时，制冷剂液体蒸发，产生制冷作用。
3、蒸汽压缩式制冷
常用的冷水机组按配用的的制冷压缩机类型不同，分为容积式、速度式两种。
四、YORK离心式制冷机：
离心式制冷压缩机属于速度型压缩机，是一种叶片旋转式机械，它是靠高速旋转的叶轮对气体做功，以提高气体的压力。
离心式制冷机利用电作为动力源，氟利昂制冷机在蒸发器内蒸发吸收载冷剂水的热量进行制冷，蒸发吸热后的氟利昂蒸汽被压缩成高温高压的气体，进入冷凝器冷凝后变成液体，液体经节流装置进入蒸发器再循环，从而制取7℃左右的冷冻水供用户使用。
离心式制冷装置主要是主电机、离心式制冷压缩机、冷凝器、蒸发器、节流装置、润滑系统、能量调节结构及安全保护装置等组成。
五、润滑系统
在主机启动之前、运行期间和逐渐停转阶段，润滑油由变频驱动式油泵压入各轴承、齿轮和旋转面。
在压缩机顶部有一个重力供油式贮油槽，当电源发生故障机器逐渐停转时，由它提供润滑。另一个贮油槽与压缩机分开，它包括一个浸入式油泵和1个浸入式油加热器。恒温控制的油加热器用来除去油中的制冷剂。
润滑油经一个外装的1/2微米油过滤器过滤，过滤芯子可以更换，并配有检修阀。润滑油在进入压缩机之前，需流经一制冷剂冷却的油冷却器，无需现场接水管。油冷却器的油侧装有检修阀。
6、制冷剂循环
制冷剂在蒸发压力下沸腾，蒸发温度低于被冷却物体或流体的温度。压缩机不断地抽吸蒸发器中产生的蒸气，并将它压缩到冷凝压力，
然后送往冷凝器，在冷凝压力下等压冷却和冷凝成液体，制冷剂冷却和冷凝时放出的热量传给冷却介质（通常是水或空气）
与冷凝压力相对应的冷凝温度一定要高于冷却介质的温度，冷凝后的液体通过膨胀阀或其它节流组件进入蒸发器。
当制冷剂通过膨胀阀时，压力从冷凝压力降到蒸发压力，部分液体气化，剩余液体的温度降至蒸发温度，于是离开膨胀阀的制冷剂变成温度为蒸发温度的两相混合物。
混合物中的液体在蒸发器中蒸发，从被冷却物体中吸取它所需要的气化潜热。混合物中的蒸气通常称为闪发蒸气，在它被压缩机重新吸入之前几乎不再起吸热作用。
【随堂练习】
1．如制冷剂在蒸发器中沸腾汽化的温度为5℃,相同压力下压缩机的吸气温度为15℃，则压缩机的吸气过热度为（
）℃
。
A．15
B.10
C．5
D．-10
2．工质吸热或放热，其温度不变，只是集态变,这种传递的热量称为（
）。
A．吸热
B．放热
C．显热
D.潜热
3．壳管式冷凝器属于（
）换热器。
A．风冷式
B．混合式
C．回热式
D．间壁式
4．空调器中的蒸发器属于（
）换热器。
A．壳管式
B．套管式
C．肋片管式
D．板式
5．大、中型冷水机组中的水冷式冷凝器多采用（
）换热器结构。
A．壳管式
B．套管式
C．肋片管式
D．板式