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制冷技術論文范文第1篇

關鍵詞：吸附制冷研究概況空調應用

1引言

吸附制冷系統以太陽能、工業余熱等低品位能源作為驅動力，采用非氟氯烴類物質作為制冷劑，系統中很少使用運動部件，具有節能、環保、結構簡單、無噪音、運行穩定可靠等突出優點，因此受到了國內外制冷界人士越來越多的關注。

吸附制冷的基本原理是：多孔固體吸附劑對某種制冷劑氣體具有吸附作用，吸附能力隨吸附劑溫度的不同而不同。周期性的冷卻和加熱吸附劑，使之交替吸附和解吸。解吸時，釋放出制冷劑氣體，并在冷凝器內凝為液體；吸附時，蒸發器中的制冷劑液體蒸發，產生冷量。圖1是吸附制冷的理想基本循環系統示意圖，圖2是理想基本循環熱力圖。

圖1理想基本循環系統示意圖圖2理想基本循環熱力圖

圖1中、為切換系統吸附／解吸狀態的控制閥門，為節流閥；圖2中、分別為吸附態吸附率和解吸態吸附率，、為吸附起始和終了溫度，、為解吸起始和終了溫度。吸附制冷理想基本循環的由四個過程組成：(1)12，等容升壓；(2)23，等壓解吸；(3)34，等容降壓；(4)41，等壓吸附。(1)(2)過程需要加熱，(3)(4)過程需要冷卻，12561為制冷劑循環過程，當吸附床處于41階段時，系統產生冷量。

2吸附制冷技術研究進展

吸附制冷工作原理最早是由Faraday提出的[1]，而后在20世紀20年代才真正開始了吸附制冷系統的相關研究，由于當時提出的吸附制冷系統系統在商業上根本無法與效率高得多、功率大得多的系統競爭，因而并未受到足夠的重視。20世紀70年代的能源危機為吸附式制冷技術的發展提供了契機，因為吸附制冷系統可用低品位熱源驅動，在余熱利用和太陽能利用方面具有獨到的優點。進入20世紀90年代，隨著全球環境保護的呼聲越來越高，不使用氟氯烴作為制冷劑的吸附制冷技術引起了制冷界人士的廣泛興趣，從而使得吸附制冷技術的研究得以蓬勃的發展起來[2]。

吸附制冷吸附研究主要包括工質對性能、吸附床的傳熱傳質性能和系統循環與結構等幾個方面的工作，無論哪一個方面的研究都是以化工和熱工理論為基礎的，例如傳熱機理、傳質機理等等，限于篇幅，本文僅從技術發展的角度來概括吸附制冷的研究進展。

2.1吸附工質對性能研究

吸附制冷技術能否得到工業應用很大程度上取決于所選用的工質對，工質對的熱力性質對系統性能系數、初投資等影響很大，要根據實際熱源的溫度選擇合適的工質對。從20世紀80年代初到90年代中期，研究人員為吸附工質對的篩選做了大量的工作，逐漸優化出了幾大體系的工質對。按吸附劑分類的吸附工質對可分為：硅膠體系、沸石分子篩體系、活性炭體系（物理吸附）和金屬氯化物體系（化學體系）[2,3]。由于化學吸附在經過多次循環后吸附劑會發生變性，因而對幾種物理吸附類吸附體系的研究較多。幾種常用工質體系的工作特性總結于表1[4]。

表1固體吸附制冷工質對的工作特性和應用范圍工質對

制冷劑

毒性

真空度

系統耐壓強度

解吸溫度

℃

驅動熱能

標準沸點

℃

汽化潛熱

kJ/kg

沸石－水

100

2258

無

高

低

＞150

高溫余熱

硅膠－水

100

2258

無

高

低

100

太陽能、低溫余熱

活性炭－甲醇

65

1102

有

高

適中

110

太陽能、低溫余熱

活性炭－乙醇

79

842

無

適中

適中

100

太陽能、低溫余熱

活性炭纖維－甲醇

65

1102

有

高

適中

120

太陽能、低溫余熱

氯化鈣－氨

－34

1368

有

低

高

95

太陽能、低溫余熱

近幾年來，研究人員在吸附工質對方面的研究始終沒有停止，從理論和實驗兩個方面對各種工質對的工作特性進行了廣泛的研究。綜合考慮強化吸附劑的傳熱傳質性能，開發出較為理想的、環保型吸附工質對，從根本上改變吸附制冷工業化過程中所面臨的實際困難，是推動固體吸附式制冷工業技術早日工業化的關鍵。

2.2吸附床的傳熱傳質性能研究

吸附床的傳熱傳質特性對吸附式制冷系統有較大的影響。一方面，吸附床的傳熱效率和傳質特性直接影響制冷系統對熱源的利用；另一方面，傳熱傳質越快，循環周期越短，則單位時間制冷量越大。因此，提高吸附床的傳熱傳質性能是吸附式制冷效率提高的關鍵。

傳質速率主要取決于吸附解吸速度和吸附劑的傳質阻力，吸附劑的傳質阻力主要是由其孔隙率決定的，此外制冷劑氣體在吸附劑內的流程也對傳質阻力有很大影響，合理的吸附劑填充方式和吸附器設計可以有效降低傳質阻力。對于傳熱來講吸附床主要存在兩種熱阻[6]：吸附換熱器的金屬材料（換熱管道與翅片）與吸附劑之間的接觸熱阻；固體吸附劑的傳熱熱阻。因此，改善吸附床的傳熱特性，主要從減小這兩個熱阻的角度出發，或者依靠增大換熱面積來增加總的換熱量，也就是通過合理的吸附器結構設計來增加換熱量。

在加強傳質性能方面，比較有效的方法是通過改變吸附劑顆粒的形狀增加床層孔隙率以及在吸附床設計時設置制冷劑氣體的流動通道。

吸附器傳熱性質的加強首先是對吸附劑的處理，目前比較公認的方法有：采用二元混合物，讓小顆粒吸附劑摻雜在大顆粒吸附劑之間以減小吸附床的松散性；在吸附劑中摻入高導熱系數材料；通過固結等手段改變顆粒形狀，增大相互之間的傳熱面積，減少顆粒間的接觸熱阻[5]。減小吸附劑與吸附器翅片或器壁之間接觸熱阻可采用壓實或粘貼等方法。在吸附床的設計上，比較成熟的吸附床結構有翅片管式、板式、螺旋板式等[6]。

傳熱和傳質的加強經常是關聯在一起的，二者有時是對立的有時是統一的，例如床層孔隙率的增加會減小傳質阻力，但卻導致導熱熱阻的增加；而一個結構設計良好的吸附器往往會同時對傳熱和傳質起到促進作用，例如Melkon[7]所采用的將沸石粉末以極薄的厚度粘附在換熱管表面上的做法。因此，在具體實施傳熱傳質強化措施時必須綜合全面的考慮，選取最佳的方案。

2.3系統循環與結構的研究

從工作原理來看，吸附制冷循環可分為間歇型和連續型，間歇型表示制冷是間歇進行的，往往采用一臺吸附器；連續型則采用二臺或二臺以上的吸附器交替運行，可保障連續吸附制冷。如果吸附制冷單純由加熱解吸和冷卻吸附過程構成，則對應的制冷循環方式為基本型吸附制冷循環。如果對吸附床進行回熱，則根據回熱方式不同，可有雙床回熱、多床回熱、熱波與對流熱波等循環方式。下面簡單闡述一下幾種循環的基本原理。

基本循環在吸附制冷基本原理中已作介紹，其制冷過程是間歇進行的，增加床數并通過閥門的切換可實現連續制冷，但床與床之間無能量的交換。

20世紀80年代后期，Tchernev[8]、Meunier和Douss[9]等構建了雙床回熱循環，所謂回熱即利用一個吸附床吸附時放出的吸附熱和顯熱作為另一個吸附床的解吸熱量，回熱的利用率將隨著床數的增加而增加。回熱循環依靠床與床之間能量的交換來實現顯熱、吸附熱等熱量的回收，不僅可實現連續供冷，而且可大大提高系統COP。

熱波循環也是回熱利用的一種循環方式，是由Shelton[10]提出的。普通回熱循環中吸附床的溫度隨時間逐漸下降，同時解吸床的溫度逐漸上升，當兩床溫度達到同一溫度后，便無法繼續利用回熱而需采用外部熱源繼續解吸過程。Shelton認為，在吸附床中，如果能使床溫在與熱媒流動相垂直的方向上保持一致，而在熱媒流動方向上產生一陡坡（熱波），則能大大提高回熱效率。這一概念所描述回熱效率很高，但其實現尚有一定困難。

對流熱波循環是由Critoph[11]提出的，這種循環方式利用制冷劑氣體和吸附劑間的強制對流，采用高壓制冷劑蒸汽直接加熱、冷卻吸附劑而獲得較高的熱流密度。

根據吸附式系統的特點和溫度源的選擇，還可構筑多級和復疊循環制冷系統[2]。

從系統結構來看上述循環目前都是采用固定床方式實現的，因此在此有必要提及一種旋轉式吸附制冷系統，這種系統形式最早在20世紀80年代出現在美國的一些專利文獻中，但直到2000年左右才有比較系統的研究見諸報道[12,13]。這種系統結構采用旋轉方式使多個吸附制冷單元聯合運行，有效地利用了回熱，并在冷量輸出的連續性、穩定性和系統可控性等方面遠遠的優于以往的系統結構方式。

3吸附制冷技術在空調領域的應用前景

目前投入實用的吸附制冷系統主要集中在制冰和冷藏兩個方面，用于空調領域的實踐很少，只有少量在車輛和船舶上應用的報道。這主要是因為吸附制冷系統暫時尚無法很好的克服COP值偏低、制冷量相對較小、體積較大等固有的缺點，此外其冷量冷輸出的連續性、穩定性和可控性較差也使其目前不能滿足空調用冷的要求。趙加寧[14]提出在現有的技術水平下，可以結合冰蓄冷或作為常規冷源補充兩種方式將吸附制冷用于建筑空調。本文認為吸附制冷技術在空調領域的應用應立足于本身特殊的優勢，揚長避短，在特殊應用場合占據自己的位置。

吸附制冷與常規制冷方式相比，其最大的優勢在于利用太陽能和廢熱驅動，極少耗電，而與同樣使用熱量作為驅動力的吸收式制冷相比，吸附式制冷系統的良好抗震性又是吸收系統無法相比的。在太陽能或余熱充足的場合和電力比較貧乏的偏遠地區，吸附制冷具有良好的應用前景。

3.1可用于吸附制冷的熱力資源

我國太陽能資源很豐富，年平均日照量為5.9GJ/(m2·a)[14]。利用太陽能制冷是非常合理的，因為太陽能輻射最強的地區，通常是最需要能量制冷的地區，并且太陽輻射最強的時候也是最需要制冷的時候。

我國工業余熱資源的量很大，分布面很廣，溫度范圍也很寬，1990年的工業余熱統計數據[15]表明：我國工業余熱資源的回收率僅為33.5%，即2/3的余熱資源尚未被利用。

吸附制冷的良好抗震性使其在汽車和船舶等振動場合的應用成為可能。雖然吸收式制冷系統的工藝比較成熟，也可直接利用排氣廢熱，COP值相對于吸附式制冷來說也較高，但在車船這樣的運動平臺上，吸收式系統的溶液容易從發生器進入冷凝器以及從吸收器進入蒸發器，從而污染制冷劑以致不能正常運行。而吸附制冷系統結構簡單、可靠性高、運行維護費用低，能滿足車船的特殊要求。

常規汽車空調中使用的壓縮機要消耗大量的機械功，通常開動空調后，汽車發動機功率要降低10～12％，耗油量增加10～20％。汽車發動機的效率一般為35％～40％左右，約占燃料發熱量1/2以上的能量被發動機排氣及循環冷卻水帶走，其中排氣帶走的能量占燃料發熱量的30％以上，在高速大負荷時，汽車發動機排氣溫度都在400℃～500℃以上[16]。

船舶柴油機的熱效率一般只有30％～40％，約占燃料發熱量1/2的能量被柴油機的氣缸冷卻水及排氣等帶走。其中柴油機冷卻水溫度約為60℃～85℃，所帶走的熱量約占燃料總發熱量的25％；而柴油機排氣余熱的特點是溫度高，所帶走的熱量約占燃料總發熱量的35％[17]。

3.2吸附制冷系統自身的改進

吸附制冷系統能否最終在空調領域取得自己穩固的地位，最主要還要依靠吸附制冷系統自身性能的提高。在COP、單位質量吸附劑制冷量、單位時間制冷量的提高等研究方向上，許多研究者已取得了很多的成就并仍在辛勤的努力著。

此外，空調負荷對冷量的要求與制冰和冷藏系統不同，在實際中無論是建筑物還是車船的空調負荷都是動態變化的，這就要求冷源能夠及時響應空調系統的冷量要求，并且能夠保證連續的在一定時間內平穩供應冷量。吸附式制冷由于本身固有的特點，使其在試圖進行連續供冷時制冷量以波的形式出現。而且目前吸附式制冷系統運行的控制手段比較單一，公認的途徑有兩個：一是通過改變解吸階段的加熱速率以及吸附階段的冷卻速率來改變循環周期；二是強行改變等壓吸附時間，利用吸附過程中不同階段的吸附速度不同來調節冷量。由于吸附制冷系統的慢響應特性，這樣的控制手段無法使系統的冷量輸出滿足空調冷負荷經常變化的要求。冷量供應的連續性、穩定性和可控性可以統稱為冷量品質，目前這方面的研究尚未引起足夠的重視，如何有效地改善冷量品質是吸附制冷系統走向空調領域亟待解決的重要課題。

4結論

本文簡要介紹了吸附式制冷的基本原理，并從吸附工質對性能、吸附床傳熱傳質性能和系統循環幾個方面介紹了吸附制冷技術的研究概況。吸附制冷技術目前在空調領域的應用較少，本文認為吸附制冷憑借自身以太陽能和廢熱為驅動力、節能環保、運行可靠等優勢，將來很有希望在特殊場合的空調應用中找到自己穩固的立足點。

參考文獻

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5.王如竹，戴巍，周衡翔．吸附式制冷研究概況．低溫與特氣，1994，（4）：1～7

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14.趙加寧，邱玉瑞．太陽能固體吸附式制冷技術在我國建筑中的應用．暖通空調，2001，31（6）：32～34

15.中國動力工程學會工廠動力與節能分會．工業余熱利用技術政策研究報告．1993，7

制冷技術論文范文第2篇

論文關鍵詞：同步輻射，Wiggler磁體，零揮發，振動

 

1 引言

6T超導Wiggler磁體是合肥同步輻射加速器的重要部件，它使光源的應用范圍由真空紫外和軟X波段擴展至1?左右的硬X射線領域，Wiggler磁體系統后面現連接有三條硬X射線光束線站：XAFS光束線站、X—光衍射光束線站、LIGA光束線站，這三條光束線站自運行以來，貢獻出很多重要科研成果。Wiggler磁體是采用NbTi低溫超導線繞組和鐵芯組合的方式，有三對磁極為單周期結構(1-3)。Wiggler磁體系統運行已有13年，其設計使用壽命為10年左右。Wiggler磁體系統液氦消耗量設計值約為每天40升，實際測量值約為每天50升。2009年8月之前，液氦日均消耗量約為56升，3-4天輸液一次，2009年8月到2010年5月，液氦日均消耗量約為81升，相比之下增加了約44%的消耗量物理論文，2-3天要輸液一次。液氦消耗量的劇增，直接導致了每年運行經費多增加約100萬元，操作人員的工作強度增加。超導磁體運行安全性下降，液氦消耗過快有可能會導致失超。目前液氦價格很高，供應緊張。液氦供應量不足時，Wiggler磁體系統就無法運行，為保證三條光束線站的持續穩定的運行，大幅降低運行成本，有必要對Wiggler磁體系統進行升級改造(4-6)。

2 Wiggler磁體系統改造目標

2.1改造主要內容

為解決液氦消耗量大幅增加的問題，以及更進一步降低液氦消耗量，降低運行成本，擬將當前的Wiggler磁體系統改造成液氦零揮發系統論文提綱怎么寫。由于液氦零揮發系統引入小型制冷機，需要對制冷機工作時振動對Wiggler磁體的影響進行評估，判斷是否能達到合肥國家同步輻射實驗室提出的振動限定要求，以避免振動對同步輻射光源的性能造成影響。

2.2改造的主要性能指標

改造后的Wiggler磁體系統主要性能指標如下：

(1)保持束流管道高度1400mm不變；

(2)實現液氦零揮發系統；

(3)Wiggler磁體的振動幅度小于1μm；

(4)Wiggler磁體系統整體高度降低。

3 Wiggler液氦零揮發系統振動評估

由于合肥國家同步輻射實驗室對Wiggler磁體的振動提出限定要求，因此在液氦零揮發系統設計時，需要考慮隔振，振動的主要來源是小型制冷機。建立一個三位直角坐標系，選定一個垂直地面的方向為Z方向，選定相應的一組平行于地面且相互垂直的兩個方向為X、Y方向。

3.1 單個制冷機的振動測試

采用振動采集儀分別測量住友公司的4KG-M制冷機和南京柯德超低溫技術有限公司的4K G-M制冷機的二級冷頭的Z方向位移振動，將傳感器固定在二級冷頭的位置，振動實驗測量裝置如圖1所示。振動實驗測量獲得的數據與文獻[7]中的數據如表1所示。從表1數據可以看到，制冷機沒有工作時，其二級冷頭的Z方向振動位移峰峰值為0.669μm，是由測試環境造成的，比如測試環境中的其他運行的設備、大地的脈動等等；制冷機工作時物理論文，實驗測得住友公司的4K G-M制冷機二級冷頭的Z方向振動位移峰峰值為28.661μm，文獻中住友公司的4K G-M制冷機二級冷頭的Z方向振動位移峰峰值為26μm，兩個數據比較接近。測試環境、測量設備、4K G-M制冷機的運行狀態等因素的不同會導致兩個數據產生一些差異，也說明振動采集儀和測量方法是可靠的。

圖1 4K G-M制冷機振動實驗測試裝置

表1 4K G-M制冷機振動實驗Z方向振動位移比較

 

位置

狀態

Z方向位移峰峰值（μm）

4K G-M制冷機二級冷頭

制冷機停止

0.669

住友4K G-M制冷機二級冷頭

制冷機工作

28.661

柯德4K G-M制冷機二級冷頭

制冷機工作

24.704

文獻(7)中住友4K G-M制冷機二級冷頭

制冷技術論文范文第3篇

關鍵詞：二氧化碳；天然工質；制冷系統

中圖分類號：TQ116.3文獻標識碼： A 文章編號：

一、前言

制冷劑是制冷循環系統的重要工作介質，又稱為制冷工質。在制冷劑發展史上，氟利昂制冷劑對制冷技術的發展發揮了積極的推動作用。氟利昂制冷劑以其無毒、無味、不易爆炸、化學性和熱穩定性好、腐蝕性小等優點，得到了廣泛的應用。但相關研究表明，氟利昂在強烈的紫外線照射下會發生一系列化學反應，產生環境污染氣體。化學反應過程中產生的氯原子與臭氧分子不斷地反應，嚴重破壞了臭氧層，造成臭氧層空洞，臭氧層的保護迫在眉睫。與此同時，大氣中氟利昂濃度的不斷增加造成了溫室效應問題也越來越受到受到關注。

HCF類工質對臭氧層不具有破壞力，但由于其化學性質較為穩定，能量釋放后會積累，從而導致溫室效應。近年來，世界各國均在致力于合成高性能的工質，但由于制冷劑的用量在不斷增加，很難避免工質泄露的問題，這勢必會造成環境污染。考慮到工質環境效應的長期性和安全性，工質的研究應盡量使用對生態平衡有影響到一些非自然工質。高效、低毒、無害的自然工質的研究與應用已成為目前解決環境問題最重要的方案。二氧化碳（CO2）制冷劑作為一種無毒、無害的自然工質，其研究與推廣應用已成為現代制冷劑的主要發展方向。

二、二氧化碳制冷劑的性質

隨著可持續發展戰略的提出，現代制冷劑的研發越來越強調工質的環保性、安全性、經濟性以及高循環效率。CO2是一種性能良好的自然工質，其作為制冷劑具有很多其他工質不具有的優點，基本符合現代工質研發的要求。CO2作為制冷劑的具有以下優點：

（一）優良的環境性能

CO2是一種天然物質，其對臭氧的破壞潛能為0，即ODP=0，且其導致溫室效應的潛能指數為1，即GWP=1。就其在實際應用來看，CO2多應用于化工副產品的生產中，用CO2作為制冷劑可以有效地將排放到大氣中的廢物收回，因此其溫室效應等于零。

（二）經濟性強

CO2是一種天然存在的物質，無需再生或者回收，并且其運行費用和操作費用均較低，具有很強的經濟性。

（三）化學穩定性和安全性良好

CO2具有無毒、安全、不可燃等特性，在高溫條件下也不會分解出環境優污染氣體，能夠適應常用油的各種機械零部件。CO2溶于水后，水溶液呈弱酸性，對部分普通金屬具有一定的腐蝕性，例如碳鋼等。而對于不銹鋼類金屬不具有腐蝕性。而當運輸條件較干燥時，由于CO2本身不具有腐蝕性，在不與水接觸的條件下可以采用碳素鋼作為容器。

（四）熱物理性質與制冷循環系統及其設備相適應

CO2的分子量為44.1，遠遠低于CFC，具有較大的蒸發汽化潛熱，且具有很高的飽和壓力，因此，在單位容積內，CO2具有很大的制冷量且運動粘度很低。除此之外，CO2還具有很高的導熱系數，其液體密度與蒸汽密度之比很小，進行節流后，各個回路之間的制冷劑能夠均勻地分配。相比傳統的制冷系統，CO2制冷系統具有更小的容積流量，由此，壓縮機閥門及尺寸與管道流通面積之比遠遠低于制冷系統，從而使得整個系統變得更加緊湊。

三、二氧化碳制冷劑的應用

（一）二氧化碳制冷劑在汽車空調系統中的應用

二氧化碳制冷劑在汽車空調系統中的應用最初是由J.Petterson等人提出，隨后，相關的實驗臺被先后建立起來，對CO2制冷劑在汽車空調系統中的應用進行了研究，并取得了較好的結果。上世紀90年代，挪威SINTEF將CO2的跨臨界制冷循環應用于汽車制冷系統中，并開發了其樣機。J. Kohler等也進行了相關的研究。第一臺CO2制冷空調系統公共汽車樣機與1996年言之成功，并且運行良好。一系列的研究表明，在車輛空調系統中應用CO2超臨界循環系統不僅可以減少環境污染，同時也大大提高了空調系統的運行效率。相關研究表明，CO2制冷系統與CFC12具有同樣優良的性能，且在對適應環境溫度變化的性能上，CO2空調系統比CFC12系統更優，在較高的環境溫度下，其性能系數也較高。國外一系列相關的研究也表明，CO2制冷系統的性能與CFC12系統的性能相當。

在汽車空調中應用CO2跨臨界循環系統充分地利用了CO2的熱力學性能良好、飽和壓較高力、單位容積內的制冷量較大等優點，確保了空調系統的環保性能。此外，采用了CO2循環系統的空調機釋放的潛在能量遠遠低于一個CO2滅火器還，在保護系統的保護及監控作用下，完全能夠確保機械系統的安全可靠。在優化設計系統的循環參數以及各部件的配合等，可以有效地確保系統的穩定性和可靠性。近年來，CO2制冷劑在車輛空空調系統中的應用研究越來越成熟，CO2制冷系統車輛的研究將更加深入。

（二）二氧化碳制冷劑在工業制冷中的應用

CO2制冷工質具有自身液化作用，近年來，一些研究者認為其在工質充灌以及操作維護等方面具有較多的優勢，并逐漸代替了傳統的R502在制冷中的研究與應用。CO2制冷劑的液化方案逐漸被應用。其主要原理是對CO2氣體進行過濾、干燥，并在壓縮機中作升壓處理，然后與低溫制冷工質在冷凝蒸發器中混合，并降溫液化。經過節流處理后，CO2工質與CO2氣體直接混合，可有效地減少傳熱溫差，從而有效地提高能量的利用率。在運輸車冷凍機的應用方面，采用CO2制冷劑可以有效地降低溫室效應，不僅避免了環境的污染，且不會增加能耗。此外，采用CO2制冷劑無需對其進行回收和抽吸，便于設備的護養。

目前，國內外對CO2制冷工質的研究與應用越來越重視，CO2汽車空調以及熱泵等正被推廣推廣應用。相比于國外的工業制冷領域中CO2制冷工質的應用研究，我國在這方面還相對落后，還應進一步加大投入和研究力度。

（三）二氧化碳制冷劑在熱泵中的應用

CO2制冷劑的另外一個重要的應用領域是HPWH，即熱泵熱水器。在熱泵熱水器中采用CO2跨臨界的蒸汽壓縮循環系統始于1987年，一些可用于可以在商業生產中應用的樣機逐漸被研發出來，相關研究者在一系列論文分析了這類熱泵的結構、特性及相關的試驗結果等。且各類研究結果均顯示，CO2制冷劑在熱泵熱水中的應用具有很多的優勢。CO2熱泵熱水器能夠在極其簡單的操作條件下將水加熱到90℃以上。并且，在采用內部熱很大的熱交換器時，仍然可以保持適宜的排氣溫度，且不會影響條件。這一系列的研究及應用表明，CO2制冷系統具有很強的適應性，比傳統的熱泵系統具有更為廣闊的應用空間。此外，CO2跨臨界系統可在干燥的熱泵中應用，相關研究表明其比傳統的R134a熱泵具有更少的能量損失，由此可知，CO2工質在熱泵中的應用不會影響熱泵的耗能，值得在干燥熱泵中推廣應用。

四、結束語

CO2是一種安全可靠、經濟環保的天然制冷劑，其在各個領域的應用不僅可以降低能耗、實現較好的經濟效益，對環境保護也具有重要意義。大量相關的研究表明，CO2制冷系統具有與R134a和R12相當的性能，在某些方面甚至更優，且其設備維護簡便，CO2不需要回收和循環利用，具有較好的經濟性，是未來制冷劑研究和應用的重要發展方向。

參考文獻：

[1]劉訓海,王棟,李蒙.應用于展示柜的CO2蒸氣壓縮式制冷系統循環的分析[A].第四屆中國冷凍冷藏新技術新設備研討會論文集[C].2009:84-86.

[2]史敏.二氧化碳制冷技術[A].2007年ODS淘汰暨HCFCs替代技術發展國際論壇論文匯編[C].2007:101-105.

制冷技術論文范文第4篇

關鍵詞：天然氣，天然氣液化，裝置

 

天然氣的主要成分是甲烷CH4，將普通天然氣在常壓下，通過一定方式深冷至-162℃就可得到液化天然氣（LNG）；相對于壓縮天然氣（CNG），LNG具有如下優點：①能量密度大、儲運成本低；②燃點較高，安全性好；③使用潔凈，幾乎無污染。目前的LNG主要依賴進口，已建和在建的LNG接收站主要分布在沿海大型港口碼頭；而由于缺乏成熟的技術，利用當地天然氣自行建設LNG生產裝置的工廠并不多。而本文作者曾從事天然氣液化綜合利用項目，通過分析歸納，對一種國外進口LNG制取技術進行了解析。

1、概述

以建設一套調峰型LNG生產裝置，天然氣利用為50萬立方/天，LNG產量為10萬噸/年為例。項目分三大部分：LNG工藝裝置、LNG運輸、LNG相關系統配套，其中，LNG工藝裝置引進國外先進單循環混合制冷劑液化方式。不同于老式的級聯式液化流程，丙烷/MCR和其他混合制冷劑系統等復雜的制冷工藝，單一制冷系統的使用不但減少了設備的數量（包括消耗），簡化了操作，而且控制系統當中的儀表數量也減少了50%以上，從而使維護成本更加降低。

該工藝裝置主要分三大階段，一是預處理階段，主要是通過脫除酸性CO2、H2O等雜質凈化原料天然氣，二是液化分離階段，通過由N2及多分子烴類物質等組成的混合制冷劑對已得到凈化的天然氣進行液化分離，三是冷劑的補充和儲存，LNG產品的儲存和運輸。

2、工藝流程及設備

2.1 脫碳流程：在液化之前，管道天然氣（CNG）中所含的水分和二氧化碳必須除掉，否則這些組分在液化單元的低溫環境中會凍結，并堵塞設備或影響熱交換器的工作。因此整個工藝中必須包含兩道預處理步驟，以保證裝置的正常工作，即進料天然氣將以4.0~4.5Mpa的壓力，20℃的溫度從管道進入預處理工藝界區：首先經過進料過濾分離器以祛除從管線帶來的銹渣和碎片，接著進入胺液處理區，通過在胺接觸塔內自下而上與胺液（甲基二乙醇MDEA溶液吸收劑）的充分接觸，天然氣中的CO2基本被胺液體所吸收掉，此時天然氣溫度已上升到40.7℃；再經過冷卻器，則進料天然氣中CO2的濃度減少到50ppmv以下，此時壓力為3.9Mpa，溫度上升至30.4℃。

另一方面，吸收了大量CO2的飽和富胺液（3.9Mpa，57.9℃）從胺接觸塔底部流出進入閃蒸罐減壓，并于罐內分離掉其在吸收CO2過程當中所夾雜吸收的部分原料天然氣雜質；經過減壓和凈化的富胺液通過貧富胺換熱器加熱升溫至96.0℃進入胺汽提塔，通過在胺汽提塔內的反應，富胺液體中的CO2被分離出來，此時，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貧胺吸收罐吸收，再被5.5KW電動離心泵增壓至0.42Mpa后分別進入貧富胺換熱器、胺液冷卻器、貧胺過濾器及活性碳過濾器等，經過以上的降溫和凈化再生，胺液體（0.28Mpa，40.3℃）得到了完全再生，最后，其通過15KW電動循環泵加壓至4.2Mpa進入胺接觸塔，開始準備進行下一輪CO2的吸收工作，至此， 胺再生流程全部完成，當然，整個過程是不斷循環的，并且由分布系統DCS進行自動控制，保證脫碳裝置的可靠運行。碩士論文，天然氣。

 

制冷技術論文范文第5篇

本文就是利用單片機控制制冷機從而達到溫度控制的目的。在本設計中利用溫度傳感器AD590可實現溫度采集。經A/D轉換器ADC0809實現模擬-數字轉換。送單片機來實現整個設計的要求，可以實現時間，溫度，故障代碼顯示等功能。

本系統具有高精度，高靈敏性，高可靠性等特點。可以高速采集數據，具有實時性，并且具有很強的抗干擾能力和自動循環及自動診斷能力。

關鍵詞：制冷機，AT89C51，AD590，溫度控制

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 錄

第一章 緒論 ………………………………………………………………………………1

1.1 選題背景………………………………………………………………………………1

1.2 壓縮機的分類和工作原理……………………………………………………………4

1.2.1空氣壓縮機的分類…………………………………………………………4

1.2.2空壓機的組成及工作原理 ………………………………………………5

1.3 制冷機溫度控制要求 ………………………………………………………………6

第二章 方案論證 …………………………………………………………………………8

第三 章 單片機 …………………………………………………‥………‥…………10

3.1 AT89C51單片機簡介 ………………………………‥… ……‥…………………10

3.2 主要性能參數 ………………………………………‥……………………………10

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

3.4 引腳功能說明 ………………………………………‥……‥‥‥‥……………11

3.5 時鐘震蕩器 ……………………………………‥……‥‥‥‥‥………………13

第四章 硬件電路設計………………………………………‥……‥‥……‥………14

4.1溫度測量環節的設計 ………………………………………………‥‥…………14

4.1.1 集成溫度傳感器AD590 …………………………………………………14

4.1.2 電壓跟隨器-通用運放UA741……………………………………………15

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

4.1.4 A/D轉換器 ADC0809…………………………………………‥‥………17

4.2 可編程并行接口8255設計………………………………‥………………………20

4.2.1 并行通信與接口 …………………………………………………………20

4.2.2 8255A的編程結構……………………………………‥…………………20

4.2.3 8255A的引腳功能…………………………………………………………22

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

4．3顯示電路設計 ………………………………………‥‥…………………………25

4.3.1 鍵盤部分設計 ……………………………………………………………25

4.3.2 顯示環節設計 ……………………………………………………………25

4．4 復位及看門狗電路設計…………………………………………‥‥‥…………26

4.4.1 DS1232的結構及特點 ……………………………………………………26

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

4.4.3 使用注意事項……………………………………………………………28

4.5 時鐘電路設計 ………………………………………………………………………28

4.5.1 DS1307實時時鐘簡介………………………………………………………29

4.6電源系統設計 ………………………………………………………………………32

4.7驅動器的選用 ………………………………………………………………………34

4.8光電隔離 ……………………………………………………‥……………………35

4．9控制電路的分析與設計……………………………………………………………37

4.9.1電磁繼電器 ………………………………………………………………37

4.9.2壓力繼電器的選擇 ………………………………………………………37

4.9.3 熱繼電器 …………………………………………………………………37

第五 章程序設計…………………………………………………………………………39

5.1主程序：主要實現制冷機的溫度控制工藝 ………………………………………40

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

5.3將顯示緩沖區中的溫度值送顯示子程序…………………‥………………………45

5.4壓力，負載消斗子程序………………………………………………………………47

5.5鍵值子流程……………………………………………………………………………48

5.6排水測試處理子程序…………………………………………………………………49

5.7是否有鍵按下判斷子程序 …………………………………………………………50

第六章軟件設計部分 ………………………………………………‥…………………51

結束語 ………………………………………………………‥‥‥‥‥………………63

致謝 …………………………………………………………………‥…………………64

參考文獻 …………………………………………………………………………………65

第一章 緒論

1.1 選題背景

本設計是利用單片機控制制冷機來達到控制溫度的目的.

制冷機是我國目前各行業技術改造和進行設備引進所急需的配套設備，也是提高產品質量，企業升級的重要設備。廣泛的應用與汽車，機械，紡織，化工，儀器儀表，電子，醫療衛生等行業。在工業上，壓縮空氣作為一種僅次于電力的第二大動力源，以被廣大企業界所公認

壓縮式制冷機：該種制冷機由電動機提供機械能，通過壓縮機對制冷系統作功。制冷系統利用低沸點的制冷劑，蒸發時，吸收汽化熱的原理制成的。其優點是壽命長，使用方便，目前世界上91～95％的制冷機屬于這一類。

一般制冷機的絕大多數都是壓縮型。吸收型屬于少數。壓縮型的制冷機中的液體制冷劑在蒸發器中蒸發，變成制冷劑氣體。這氣體被活塞和氣缸組成的壓縮機壓縮后導入冷凝器中，在這里氣體再被冷凝器成為液體制冷劑。壓縮機中電動機的旋轉運動轉換為往復運動，氣缸中的制冷劑被往復運動所壓縮。也就是說壓縮機相當于人體的心臟，起到了循環血液的作用如下圖就是一個封閉式壓縮機。

圖1.1 封閉式壓縮機

封閉型壓縮機的電動機是直接和壓縮部分相連接的。壓縮機全體成為一個整體裝起來，另外為了避免產生熱量，以致溫度上升，電動機用制冷機油和制冷氣體進行冷卻。

國外溴化鋰制冷機的發展過程

美國是溴化鋰制冷機的創始國，目前日本、前蘇聯等國的溴冷機也都有較大的發展。

美國開利公司于1945年試制出第一臺制冷量為523KW（45×104kcal/h）的單效溴冷機，開創了利用溴化鋰水溶液為工質對做為吸收劑的吸收式制冷新領域。美國不僅創造了單效溴冷機，而且在世界上又率先研制出了雙效溴冷機。現已研制出了直燃型、熱水型和太陽能型等新型溴冷機。同時還研制了冷溫水機組和吸收式熱泵等新機組。

日本一家汽車公司于1959年研制出制冷量為689KW（60×104kcal/h）的單效溴冷機，1962年茬原制造所又研制出雙效溴冷機。日本溴冷機無論在生產數量、性能指標、應用范圍和新技術、新產品研制等方面，均超過了美國，成為世界上溴冷機研究與生產領先的國家。特別是燃氣兩效溫水機組的產量很大，約占世界上溴冷機生產總臺數的2/3；目前已致力于第三種吸收式熱泵和溴化鋰熱電并供機組的研制工作。

前蘇聯奔薩化工廠于1965年研制出2908KW（250×104kcal/h）溴冷機。目前溴冷機的應用范圍已從化纖廠擴展到其它紡織廠、橡膠廠釀酒廠、化工廠、冶金廠和核電站。

中國溴化鋰制冷機的發展過程

我國研制溴冷機起步于60年代初期，至今已有四十多年，其發展過程大體分為四個階段：

研制階段 60年代初船舶總公司704所（原六機部704所）、一機部通用機械研究所與高等院校以及設備制造廠通力合作，試制了兩臺樣機。1966年上海第一冷凍機廠試制出了制冷量1160KW（100×104kcal/h）全鋼結構的單效溴冷機，安裝于上海國棉十二廠。60年代末期，許多單位都著手研制單效溴冷機，這一研制工作持續到了70年代初期。

單效機生產應用階段 70年代初先后有上海、青島、天津、北京和長沙等地的棉紡廠為了適應生產的需要，各自設計與制造了單效溴冷機。繼而更多地區也都自行設計制造單效溴冷機，尤以上海、天津兩地更為突出。以天津為例，70年代初至80年代初，制造出3480KW（300×104kcal/h）大型溴冷機七臺，總制冷能力達到24360KW（2100×104kcal/h）。單效溴冷機在這一時期雖然有了較大發展，但仍有許多問題尚待解決，如嚴重的腐蝕、冷量的衰減和機器的壽命等，限制了溴冷機的進一步發展。

雙效機生產應用階段 80年代初期開始研制雙效溴冷機，并于1982年由開封通用機械廠生產出1744KW（150×104kcal/h）雙效溴冷機組。雙效機組的熱力系數可提高到1.1以上，而單效機組一般為0.6～0.7，雙效機組的蒸汽單耗比單效機減少約1/2，冷卻水量減少約1/3，是值得提倡的節能型制冷機組。86年我廠研制出省內首臺雙效溴冷機1160KW（100×104kcal/h）并首家通過省級鑒定。

多種新型機研制應用階段 80年代末期國家計委提出，凡有蒸汽等熱源的地區要發展溴冷機；1991年我國在世界禁用氟里昂（CFC）生產與使用的“蒙特利爾議定書”上簽了字，這對進一步發展溴冷機創造了良好條件。大專院校、科研院所和制造廠家共同協力，一方面在加緊改進與提高雙效溴冷機的加工技術和性能水平，另一方面也竟相研制新型的多種溴冷機。現已推出的和正在研制的有熱水型、直燃型、低壓型、降膜式溴冷機和吸收式熱泵等。

溴化鋰溶液的特性

在溴化鋰吸收式制冷機中，水作為制冷劑用來產生冷效應，溴化鋰溶液作為吸收劑，用來吸收產生冷效應后的冷劑蒸汽。因此，水和溴化鋰溶液組成制冷機中的工質對。

溴化鋰水溶液是由固體的溴化鋰溶質溶解在水溶劑中而成。常壓下，水的沸點是100℃，而溴化鋰的沸點為1265℃。供制冷機應用的溴化鋰，一般以水溶液的形式供應。性狀為無色透明液體；濃度不低于50％；水溶液PH值8以上。

20℃時溴化鋰溶解至飽和時量為111.2克，即溴化鋰的溶解度為111.2克。溶解度的大小與溶質和溶劑的特性的關，還于溫度有關，一般隨溫度升高而增大，當溫度降低時，溶解度減小，溶液中會有溴化鋰的晶體析出而形成結晶現象。這一點在溴冷機中是非常重要，運行中必須注意結晶現象，否則常會由此影響制冷機的正常運行。

溴化鋰溶液對普通金屬有腐蝕作用。尤其在有氧氣存在的情況下腐蝕更為嚴重。

溴化鋰制冷原理

溴化鋰吸收式制冷原理和蒸汽壓縮制冷原理有相同之處，都是利用液態制冷劑在低溫、低壓條件下，蒸發、汽化吸收載冷劑的熱負荷，產生制冷效應。所不同的是，溴化鋰吸收式制冷是在利用“溴化鋰-水”組成的二元溶液為工質對，完成制冷循環的。

在溴化鋰吸收式制冷機內循環的二元工質中，水是制冷劑。水在真空狀態下蒸發，具有較低的蒸發溫度（6℃），從而吸收載冷劑熱負荷，使之溫度降低。溴化鋰水溶液是吸收劑，在常溫和低溫下強烈地吸收水蒸氣，但在高溫下又能將其吸收的水分釋放出來。吸收與釋放周而復始制冷循環不斷。制冷過程中的熱能為蒸汽，也可叫動力。

傳統的測控方法，由于從測量到顯示采用模擬方式，數據采集速度慢，不具備實時性，抗干擾能力差。精度測量完全依賴于硬件特性，因為不具備軟件線性化處理功能，傳感器的非線性嚴重影響測控精度。而采用線性化好的傳感器又增加了測控系統成本，因此，為保證安全生產，提高生產效率，必須對傳統的測控方法加以改進。

自單片機問世以來，與其相關的測控儀器也應運而生，尤其是數字測控技術單片機的結合。單片機技術的發展更是以高效率。高精度，多功能的優勢逐漸取代傳統工業生產過程的模擬測試手段。與傳統的測控技術相比，智能化測控系統具有以下幾個優點：

（1）具有高精度，高靈敏性和高可靠性等優點。

（2）具有直觀，操作方便等功能。

（3）具有很強的抗干擾能力。

（4）可高速采集數據，具有實時性。