《制冷及低温技术 上》

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绪论1

前言1

第一篇 制冷及低温技术的理论基础6

第一章 制冷及低温技术的热力学基础6

1-1 制冷及低温技术与热力学的关系6

1-2 实际气体的性质7

一、范德瓦尔方程7

二、范德瓦尔方程的分析及临界参数9

三、实际气体的其它状态方程11

四、压缩性系数及阿马格数12

一、范德瓦尔对比态方程和对比态定律14

1-3 对比态定律及热力学相似理论14

二、用对比参数确定压缩性系数16

三、热力学相似理论及其应用22

1-4 实际气体的混合物33

1-5 变工质量热力学基础知识37

一、基本概念37

二、状态方程及基本能量方程38

三、绝热充气和绝热放气过程40

四、变工质量系统的膨胀和压缩43

参考文献46

二、获得低温的方法48

一、天然冷源的利用48

2-1 概述48

第二章 获得低温的方法48

2-2 相变制冷49

一、液体汽比49

二、冰冷却及冰盐冷却50

三、固体升华53

2-3 气体的绝热膨胀55

一、实际气体的节流55

二、转化温度与转化曲线57

三、积分节流效应的计算及等温节流效应59

四、气体的等熵膨胀61

五、节流与等熵膨胀的比较62

2-4 绝热放气63

2-5 涡流管制冷65

2-6 温差电效应68

一、温差电制冷的基本原理68

二、多级热电堆73

三、半导体制冷设备的特点及结构74

2-7 绝热退磁制冷75

一、绝热退磁基本原理75

二、磁制冷机79

三、连续制冷、两级制冷及核退磁79

参考文献80

第三章 溶液热力学基础82

3-1 关于溶液的基本知识82

一、溶液 溶液成分 溶解度82

二、溶解热 溶液的焓85

3-2 溶液的基本定律86

一、理想溶液及拉乌尔定律86

二、亨利定律(亦名稀溶液定律)87

三、康诺瓦罗夫定律88

3-3 相平衡89

一、概述89

二、吉布斯相律89

三、气液相平衡图92

四、二元共沸溶液94

五、液固平衡95

3-4 溶液的基本热力过程97

一、混合97

二、蒸发及冷凝99

三、节流100

四、吸收101

参考文献103

第四章 制冷及低温工质104

4-1 制冷工质概述104

一、对制冷工质的要求104

二、制冷工质的种类105

三、制冷工质的热力性质106

4-2 常用制冷工质的特性111

一、氨111

二、氟利昂111

4-3 混合制冷工质114

三、碳氢化合物114

一、共沸混合工质115

二、非共沸混合工质116

4-4 载冷剂118

一、对载冷剂的要求118

二、常用载冷剂的热力性质和物理性质119

4-5 常用低温工质的特性119

一、概述119

二、空气、氧及氮的性质120

三、氢的性质122

四、氦的性质123

附表 4-1 制冷工质饱和液体的热物理性质125

附表 4-2 制冷工质饱和蒸汽的热物理性质126

附表 4-3 氯化钙水溶液的热物理性质127

附表 4-4 氯化钠水溶液的热物理性质129

附表 4-5 乙二醇水溶液的热物理性质130

附表 4-6 二氯甲烷的热物理性质131

附表 4-7 几种常用载冷剂的热物理性质比较132

附表 4-8 液态和气态空气在不同温度及压力下的动力粘度μ133

附表 4-9 液态和气态空气在75～300K及不同压力时的导热系数λ134

附表 4-10 空气的等压比热Cρ135

附表 4-11 液氧和气氧在不同压力及温度下的导热系数λ136

附表 4-12 饱和液氧的导热系数λ136

附表 4-13 液氧和气氧在不同压力及温度下的动力粘度μ137

附表 4-16 液氮的表面张力λ138

附表 4-15 饱和液氮的导热系数σ138

附表 4-14 氮在不同温度和压力下的导热系数λ138

附表 4-17 氮在不同温度和压力下的动力粘度μ139

附表 4-18 不同温度和压力下正常氢的比热Cρ140

附表 4-19 饱和状态时正常氢(n-H2)的比热Cρ141

附表 4-20 饱和状态时仲氢(p-H2)的比热141

附表 4-21 正常氢和仲氢的熔解温度与压力的关系141

附表 4-22 不同温度和压力下正常氢的导热系数λ142

附表 4-23 仲氢和正常氢导热系数的比值142

附表 4-24 液态氢的导热系数λ142

附表 4-25 饱和状态时仲氢和正常氢的动力粘度μ142

附表 4-30 固氦的熔点与压力的关系143

附表 4-29 液氦的汽化潜热Υ143

附表 4-28 液氦的导热系数λ143

附表 4-27 正常液氢的表面张力σ143

附表 4-26 不同温度和压为时氢的动力粘度μ143

参考文献144

第二篇 制冷循环及气体液化循环145

第五章 逆向循环145

5-1 逆向循环的一般慨念145

5-2 逆卡诺循环146

一、气相区的逆卡诺循环146

二、两相区的逆卡诺循环147

三、有温差的逆卡诺循环147

四、概括性逆卡诺循环149

5-3 变温热源间的逆向循环150

一、制冷循环152

5-4 逆向循环的种类及其特性152

二、热泵循环154

三、热化制冷循环155

四、气体液化循环156

参考文献158

第六章 蒸汽压缩制冷循环159

6-1 单级压缩制冷理论循环159

一、基本循环159

二、具有液体过冷的循环161

三、蒸汽过热及回热循环162

6-2 单级压缩制冷实际循环165

一、实际循环的特征及性能指标165

二、单级压缩制冷机的热力计算167

三、温度变动时制冷机的性能，制冷机的工况169

6-3 制冷工质特性对循环的影响173

一、循环型式173

二、工质的比热对循环特性的影响174

三、工作压力175

四、制冷量及功率175

6-4 两级压缩制冷循环175

一、采用两级压缩的原因及两级压缩循环的类型175

二、一级节流中间完全冷却循环177

三、一级节流中间不完全冷却循环179

四、两级压缩制冷机中间压力的确定及运行特性180

一、循环的类型及其组成183

6-5 复叠式制冷循环183

二、关于复叠式制冷机的几个问题186

6-6 混合工质制冷循环188

一、单级压缩混合工质制冷循环188

二、双级压缩混合工质制冷循环193

三、混合工质蒸汽压缩制冷循环的设计特点194

参考文献195

第七章 气体液化循环196

7-1 空气、氧及氮的液化循环196

一、节流液化循环196

二、带膨胀机的液化循环207

7-2 氦液化循环216

三、空气、氧和氮主要液化循环的比较216

一、氦液化技术的发展217

二、一次节流氦液化循环217

三、带膨胀机的氦液化循环219

四、其它类型的氦液化循环227

7-3 氢液化循环231

一、节流氢液化循环232

二、带膨胀机的氢液化循环234

三、氦--氢冷凝循环235

四、各种氢液化循环的比较236

7-1 甲烷及天然气液化循环238

一、复叠式制冷液化循环238

二、混合制冷剂液化循环240

三、带膨胀机的液化循环241

参考文献245

第八章 气体制冷机循环246

8-1 气体制冷机的发展和应用246

8-2 无回热气体制冷机循环247

8-3 定压回热气体制冷机循环254

8-4 定容回热循环260

一、定容回热气体制冷机循环及斯特林制冷机工作原理260

二、维勒米尔气体制冷机工作原理263

8-5 用绝热放气方法的制冷机循环264

一、吉福特-麦克马洪制冷机循环264

二、苏尔威制冷机循环267

参考文献272

9-1 概述273

第九章 逆向循环的能量分析273

9-2 熵分析法274

9-3 有效能分析法276

一、关于有效能的概念276

二、有效能分析法279

9-4 有效能分析应用举例281

一、制冷循环分析281

二、气体分离过程耗功的分析282

三、气体液化循环分析284

参考文献287

国际单位制〔SI〕与工程制的换算288

外国人名对照表289