1、第八章 医用制冷 概 述 药品药品 试剂试剂 血制品血制品 疫苗疫苗 冷库 间冷式蒸发器 速冻冷库 医用保温库 温度和热的概念 温度温度-表示物体冷热程度的物理量表示物体冷热程度的物理量，以，以、表示表示 K(t)+273 (t)=(t)-32)*5/9 热量热量-热传递过程中物体内能变化的量热传递过程中物体内能变化的量度度，用焦尔，用焦尔(J)、卡、卡(cal)、千卡、千卡(kcal)等等做热量单位做热量单位 lcal418J 热量的传递有三种方法热量的传递有三种方法-传导、对流和辐传导、对流和辐射射 物态变化熔解和凝固 物质的三种状态物质的三种状态-同一物质，由于温度同一物质，由于温度和压
2、力不同可以处于固态、液态、气态和压力不同可以处于固态、液态、气态 熔解和凝固熔解和凝固-物质从固态变为液体的过物质从固态变为液体的过程叫熔解程叫熔解；从液体变为固态的过程叫凝；从液体变为固态的过程叫凝固固 熔解热：单位质量的某种物质，在熔点熔解热：单位质量的某种物质，在熔点时，从固态完全熔解为同温度的液态时时，从固态完全熔解为同温度的液态时所需的热量所需的热量 物态变化物态变化 汽化和液化汽化和液化 汽化和液化汽化和液化-物质由液态转化为气态的物质由液态转化为气态的过程叫做汽化；从气态转化为液态的过过程叫做汽化；从气态转化为液态的过程叫液化程叫液化 汽化热：单位质量的某种液体在温度保汽化热：单
3、位质量的某种液体在温度保持不变的情况下转化为气体时所需要的持不变的情况下转化为气体时所需要的热量热量 压强与真空压强与真空 gpPh 工程计量度单位：工程计量度单位：kgf/cmkgf/cm2 2 大气压力大气压力:1个标准大气压力个标准大气压力=1.01x105Pa 1个工程大气压力个工程大气压力=0.98x105Pa 绝对压力和相对压力绝对压力和相对压力 液柱高液柱高 P：压强：压强 p：比重：比重 h：液柱高度：液柱高度 g：常数：常数 真空度：真空是指压强远小于真空度：真空是指压强远小于1个大气压的气个大气压的气态空间态空间 压强大于压强大于110-3托（托（0.133Pa）-低真空低
4、真空 压强在压强在110-3托托110-8托托高真空高真空 制冷系统要求真空度在制冷系统要求真空度在0.008托以下托以下 1托（托（Torr）=1毫米汞柱（毫米汞柱（mmHg）=133.329帕（帕（Pa）临界温度与临界压力临界温度与临界压力 临界温度临界温度-气体在一定的温度和压力气体在一定的温度和压力下都可以液化，但温度升高超过一定数下都可以液化，但温度升高超过一定数值时，即使再增大压力也无法使其液化值时，即使再增大压力也无法使其液化 临界压力临界压力临界温度下，使气体液化临界温度下，使气体液化的最低压力的最低压力 各种制冷剂的临界温度和临界压力各种制冷剂的临界温度和临界压力 饱和温度与
5、饱和压力饱和温度与饱和压力 密闭容器中的液体和气体，当分子运动处于平衡密闭容器中的液体和气体，当分子运动处于平衡状态时，蒸气的密度不再改变，温度和压力也就状态时，蒸气的密度不再改变，温度和压力也就稳定下来，这种状态下的液体叫做饱和液体。它稳定下来，这种状态下的液体叫做饱和液体。它们所具有的温度叫们所具有的温度叫饱和温度饱和温度，饱和蒸气的压，饱和蒸气的压力叫做力叫做饱和压力饱和压力 饱和温度和饱和压力是个变化量。当压力和温度饱和温度和饱和压力是个变化量。当压力和温度改变时，动态平衡被破坏，经过一定时间，又建改变时，动态平衡被破坏，经过一定时间，又建立了新条件下的平衡状态。立了新条件下的平衡状态
6、。图图8 8-1 1是几种制冷剂饱和温度与压力的关系图。是几种制冷剂饱和温度与压力的关系图。几种制冷剂的饱和温度与压力曲线几种制冷剂的饱和温度与压力曲线 蒸发与冷凝蒸发与冷凝 蒸发蒸发-液态制冷剂沸腾时变成气态液态制冷剂沸腾时变成气态的过程的过程(吸热过程吸热过程)冷凝冷凝-蒸气冷却到等于或低于饱和蒸气冷却到等于或低于饱和温度温度(放热过程放热过程)过热和过冷过热和过冷 过热过热-压力不变而温度上升，并超过了压力不变而温度上升，并超过了该饱和压力下的饱和温度，此时的蒸气该饱和压力下的饱和温度，此时的蒸气称为过热蒸气，所示温度为过热温度称为过热蒸气，所示温度为过热温度,超超过饱和蒸气的温度的数值
7、为过热度过饱和蒸气的温度的数值为过热度 过冷过冷-压力一定温度低于该压力对应的压力一定温度低于该压力对应的饱和温度时称为过冷。过冷液体的温度饱和温度时称为过冷。过冷液体的温度低于饱和温度的差值称为过冷度低于饱和温度的差值称为过冷度 A C B 制冷原理制冷原理 气体制冷气体制冷 蒸发制冷蒸发制冷(如压缩式制冷、吸收式制如压缩式制冷、吸收式制冷和蒸气喷射式制冷冷和蒸气喷射式制冷)温差电制冷温差电制冷(半导体制冷半导体制冷)蒸发制冷蒸发制冷 液体气化形成蒸汽，利用该过程的吸热效应制液体气化形成蒸汽，利用该过程的吸热效应制冷的方法称冷的方法称液体蒸发制冷液体蒸发制冷 当液体处在密闭的容器内时，若容器
8、内除了液当液体处在密闭的容器内时，若容器内除了液体和液体本身的蒸汽外不含任何其它气体，那么液体和液体本身的蒸汽外不含任何其它气体，那么液体和蒸气在某一压力下将达到平衡。这种状态称饱体和蒸气在某一压力下将达到平衡。这种状态称饱和状态。如果将一部分饱和蒸汽从容器中抽出，液和状态。如果将一部分饱和蒸汽从容器中抽出，液体就必然要再气化出一部分蒸汽来维持平衡。体就必然要再气化出一部分蒸汽来维持平衡。我们以该液体为制冷剂，制冷剂液体气化时要我们以该液体为制冷剂，制冷剂液体气化时要吸收气化潜热，该热量来自被冷却对象，只要液体吸收气化潜热，该热量来自被冷却对象，只要液体的蒸发温度比环境温度低，便可使被冷却对象
9、变冷的蒸发温度比环境温度低，便可使被冷却对象变冷或者使它维持在环境温度下的某一低温。或者使它维持在环境温度下的某一低温。制冷剂回路制冷剂回路由冷凝器、制冷剂节流阀、由冷凝器、制冷剂节流阀、蒸发器组成。高压制冷剂气体在冷凝器蒸发器组成。高压制冷剂气体在冷凝器中冷凝，产生的高压制冷剂液体经节流中冷凝，产生的高压制冷剂液体经节流后到蒸发器蒸发制冷。后到蒸发器蒸发制冷。溶液回路溶液回路由发生由发生器、吸收器、溶液节流阀、溶液热交换器、吸收器、溶液节流阀、溶液热交换器和溶液泵组成。在吸收器中，吸收剂器和溶液泵组成。在吸收器中，吸收剂吸收来自蒸发器的低压制冷剂气体，形吸收来自蒸发器的低压制冷剂气体，形成富
10、含制冷剂的溶液，将该溶液用泵送成富含制冷剂的溶液，将该溶液用泵送到发生器，经过加热使是溶液中的制冷到发生器，经过加热使是溶液中的制冷剂重新蒸发出来，送入冷凝器。另一方剂重新蒸发出来，送入冷凝器。另一方面，发生后的溶液重新恢复到原来的成面，发生后的溶液重新恢复到原来的成分，经冷却、节流后成为具有吸收能力分，经冷却、节流后成为具有吸收能力的吸收液，进入吸收器，吸收来自蒸发的吸收液，进入吸收器，吸收来自蒸发器的低压制冷剂蒸汽。吸收过程中伴随器的低压制冷剂蒸汽。吸收过程中伴随释放吸收热，为了保证吸收的顺利进行，释放吸收热，为了保证吸收的顺利进行，需要冷却吸收液需要冷却吸收液 半导体电制冷半导体电制冷
11、半导体电子制冷又称热电制冷，或者半导体电子制冷又称热电制冷，或者温差电制冷，它是利用帕尔帖效应温差电制冷，它是利用帕尔帖效应的一种制冷方法的一种制冷方法 1834年法国科学家珀尔帖（年法国科学家珀尔帖（Peltier）发现了一种效应，在两个不同导体发现了一种效应，在两个不同导体组成的回路中通电时，一个接头吸组成的回路中通电时，一个接头吸热，另一个接头放热。这就是所谓热，另一个接头放热。这就是所谓珀尔帖效应珀尔帖效应。电荷载体在导体中运动形成电流，由于电荷载体在导体中运动形成电流，由于电荷载体在不同的材料中处于不同的能电荷载体在不同的材料中处于不同的能级，当它从高能级向低能级运动时，就级，当它从
12、高能级向低能级运动时，就会释放出多余的热量。反之，就需要从会释放出多余的热量。反之，就需要从外界吸收热量（即表现为制冷）外界吸收热量（即表现为制冷）所以，所以，半导体电子制冷的效果就主要取决于电半导体电子制冷的效果就主要取决于电荷载体运动的两种材料的能级差，即热荷载体运动的两种材料的能级差，即热电势差电势差 制冷剂分类 按制冷剂的标准蒸发温度和常温下冷凝压力按制冷剂的标准蒸发温度和常温下冷凝压力 1、高温（低压）制冷剂、高温（低压）制冷剂 2、中温（中压）制冷剂、中温（中压）制冷剂 3、低温（高压）制冷剂、低温（高压）制冷剂 制冷剂按照化学成分所分制冷剂按照化学成分所分 1、无机化合物制冷剂：
13、代号为、无机化合物制冷剂：代号为R及后面的三位数字，其中第及后面的三位数字，其中第一位为“一位为“7”，后两位数字为分子量。如水、，后两位数字为分子量。如水、R718 2、氟里昂（卤碳化合物制冷剂）：国际规定用、氟里昂（卤碳化合物制冷剂）：国际规定用 R作为这类制作为这类制冷剂的代号，如冷剂的代号，如R22 3、饱和碳氢化合物、饱和碳氢化合物：代号与氟里昂一样采用：代号与氟里昂一样采用R，如，如 R50、R170 4、不饱和碳氢化合物制冷剂、不饱和碳氢化合物制冷剂：R后的数字多为后的数字多为1，如，如R113 5、共沸混合物制冷剂、共沸混合物制冷剂：R后三位数的第一位用“后三位数的第一位用“5
14、”表示，表示，R502 制冷剂编号规则 将字母将字母R置于识别编号之前。例如：置于识别编号之前。例如：R12、R22 制造厂的商标或商品名称也可以置于制冷剂编号制造厂的商标或商品名称也可以置于制冷剂编号前前 例如：例如：(商标商标)R12或或(商品名称商品名称)R12 自右向左的第一位数字是化合物中氟自右向左的第一位数字是化合物中氟(F)原子数原子数 自右向左的第二位数字是化合物中氢自右向左的第二位数字是化合物中氢(H)原子数加原子数加1的数的数 自右向左的第三为数字是化合物中碳自右向左的第三为数字是化合物中碳(C)原子数减原子数减1的数的数,当该数字为零时，则略去当该数字为零时，则略去 几种
15、典型的制冷剂几种典型的制冷剂 制冷剂制冷剂R22：一氯二氟甲烷。分子式：一氯二氟甲烷。分子式 CHClF2 制冷剂制冷剂R12：二氯二氟甲烷：二氯二氟甲烷。分子式。分子式 CCl2F2 制冷剂制冷剂R134a:四氟乙烷，分子式四氟乙烷，分子式CH2FCF3，国际公认的国际公认的R12替代品替代品 制冷剂性能：臭氧消耗潜值制冷剂性能：臭氧消耗潜值ODP、毒性、冰、毒性、冰塞、润滑油的溶解性、腐蚀和渗漏等等塞、润滑油的溶解性、腐蚀和渗漏等等 载冷剂载冷剂 载冷剂是用来先接受制冷剂的冷量而载冷剂是用来先接受制冷剂的冷量而后去冷却其它物质的媒介物质，又称后去冷却其它物质的媒介物质，又称冷媒冷媒 选择载
16、冷剂时应考虑因素有：冰点、选择载冷剂时应考虑因素有：冰点、比热、对金属腐蚀性和价格等比热、对金属腐蚀性和价格等 常用载冷剂有空气、水和盐水溶液。常用载冷剂有空气、水和盐水溶液。电冰箱由箱体、制冷系统、控制系统和附件构成。电冰箱由箱体、制冷系统、控制系统和附件构成。在制冷系统中，主要组成有在制冷系统中，主要组成有压缩机、冷凝器、压缩机、冷凝器、蒸发器和毛细管节流器蒸发器和毛细管节流器四部分，自成一个封闭四部分，自成一个封闭的循环系统。其中蒸发器安装在电冰箱内部的上方，的循环系统。其中蒸发器安装在电冰箱内部的上方，其他部件安装在电冰箱的背面。系统里充灌了一种叫其他部件安装在电冰箱的背面。系统里充灌了一种叫“氟里昂“氟里昂12（CF2Cl2，国际符号，国际符号R12）”的物质作为）”的物质作为制冷剂。制冷剂。R12在蒸发器里由低压液体汽化为气体，吸在蒸发器里由低压液体汽化为气体，吸收冰箱内的热量，使箱内温度降低。变成气态的收冰箱内的热量，使箱内温度降低。变成气态的R12被压缩机吸入，靠压缩机做功把它压缩成高温高压的被压缩机吸入，靠压缩机做功把它压缩成高温高压的气体，再排入冷凝器。在冷凝器中气
