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          10大新型制冷技術,你知道多少?

          作者:點擊:475 發布時間:2023-05-18

          從事制冷領域的技術工程人員,很多只知道壓縮機制冷或者吸附式制冷,對于一些新型的制冷技術卻比較陌生,今天將給大家介紹一些新型制冷技術。

          一、太陽能制冷 

          原理:主要有吸收式、吸附式、冷管式、除濕式、噴射式和光伏等制冷類型。

          1、 太陽能吸收式制冷

          用太陽能集熱器收集太陽能來驅動吸收式制冷系統,利用儲存液態冷劑的相變潛熱來儲存能量,利用其在低壓低溫下氣化而制冷,目前為止示范應用多的太陽能空調方式。多為溴化鋰—水系統,也有的采用氨—水系統。

          2、太陽能吸附式制冷

          將收式制冷相結合的一種蒸發制冷,以太陽能為熱源,采用的工質對通常為活 性碳—甲醇、分子篩—水、硅膠—水及氯化鈣一氨等,可利用太陽能集熱器將吸附床加熱后用于脫附制冷劑,通過加熱脫附——冷凝——吸附——蒸發等幾個環節實現制冷。

          3、 太陽能除濕空調系統

          是一種開放循環的吸附式制冷系統?;咎卣魇歉稍飫┏凉窈驼舭l冷卻,也是一種適合于利用太陽能的空調系統。

          4、太陽能噴射式制冷

          通過太陽能集熱器加熱使低沸點工質變為高壓蒸汽,通過噴管時因流出速度高、壓力低,在吸入室周圍吸引蒸發器內生成的低壓蒸汽進入混合室,同時制冷劑任蒸發器中汽化而達到制冷效果。

          5、太陽能冷管制冷

          這是一種間歇式制冷,主要結構是由太陽能冷管、集熱箱、制冷箱、蓄冷器和冷卻水回路等組成,是一種特殊的吸附式制冷系統。

          6、太陽能半導體制冷

          該系統由太陽能光電轉換器(太陽能電池)、數控匹配器、儲能設備(蓄電池)和半導體制冷裝置四部分組成。太陽能光電轉換器輸出直流電,一部分直接供給半導體制冷裝置進行制冷運行,另一部分則進入儲能設備儲存,以供陰天或晚上使用確保系統可以全天候正常運行。

          二、燃氣驅動制冷 

          以天 然 氣為能源的內燃機或燃氣輪機驅動的壓縮式制冷空調系統已經走向市場取代了某些電力驅動的壓縮式制冷空調系統。該系統的推廣使用節省了很多能源,也減少 電力方面的投資,而且還使壓縮機使用壽命延長了,提高了能源利用率。

          根據泵送熱能的驅動力可分為以下3類:

          1、用天 然氣發動機驅動的壓縮式制冷

          制冷采用的制冷劑多為氟氯烴,制冷劑只有相態變化,動力機主要采用電動機。近年推進使用天 然氣發動機,其原理如下圖所示,用它代替電動機驅動,可較靈活調節制冷能力,部分負荷時效率較高,總操作費用較低。

          2、熱驅動的吸收式制冷

          采用工質為蒸發溫度顯著不同的物質組成工質對,蒸發溫度較低的組分為制冷劑,蒸發溫度較高的組分為吸收劑。制冷循環過程中,工質對只有濃度變化,不產生化學 變化。其驅動力為天 然氣燃燒熱或各種熱源,甚至廢熱。

          吸收式制冷系統原理如下圖所示,該制冷系統與壓縮制冷系統主要區別在于:以發生器、吸收器和溶液泵代 替壓縮機;以熱能代替電能或機械能;冷量產生是工質對在發生器中被加熱產生水蒸氣,在冷凝器中凝結成液態水,經節流閥后進人蒸發器吸熱蒸發進行制冷。

          3、干燥劑除濕系統

          制冷空調系統一般是讓空氣冷卻,除去空氣中的水份,即潛熱冷卻,并且降溫,即顯熱冷卻。潛熱冷卻往往要消耗一半的制冷能量。利用干燥劑的吸附(吸收)系統是 在不冷卻空氣下直接除去空氣水分。干燥系統和冷卻系統聯合就可靈活控制空氣的濕度和溫度。

          聯合系統可避免單一制冷時在導管處出現凝液,可降低室內物品的濕 度,減少霉菌生長,提高空氣質量;低濕度可使人體在較高溫度下感到舒適,例如相對濕度低到30%時,其感覺和溫度下降2 ℃時同等舒適,低濕度允許空調中的冷卻器溫度設定值提高,節約能量;使用干燥系統可降低制冷系統負荷,節省投資和運行費。干燥系統適用于需低露 點處或潛熱 冷卻與顯熱冷卻負荷比高的地方。

          三、余熱制冷

          原理:汽車預熱制冷技術有噴射式,吸收式,混合式等方式。

          1、 吸收式制冷技術:

          余熱驅動吸收式制冷裝置以溴化鋰水溶液為工質,各換熱器單獨安裝于車廂底板下且位于同一平面內,利用特殊設計的連接管道連接形成密閉回路,合理利用車上的有限空間,解決現有汽車發動機余熱驅動吸收式制冷設備因體積和重量過于龐大而無法應用于車輛上的問題。

          2、噴射式制冷:

          由蒸汽噴射器、蒸發器和冷凝器(即凝汽器)等設備組成,依靠蒸汽噴射器的抽吸作用在蒸發器中保持一定的真空,使水在其中蒸發而制冷。

          四、磁制冷

          1、基本原理

          磁制冷 (又稱磁卡效應,Magneto-CaloricEffect)即利用磁熱效應制冷。磁制冷工質在等溫磁化時向外界放出熱量,而隔熱去磁時從外界吸收熱量。對與鐵磁性材料,磁熱效應在其居里溫度(磁有序 - 無序轉變的溫度)附近顯著制冷特點:當作用有外磁場時,該材料的磁熵值降低并放熱;反之當去除外磁場時,材料的磁熵值升高并吸熱。

          2、制冷特點:

          采用磁性物質作為制冷工質,也不導致溫室效應。其運動部件少,減小了機械振動和噪聲,可靠性高,效率高(能達到卡諾循環的 30%~60%)。

          其應用范圍廣,從μK、m K 直到室溫以上均適用;在低溫(制取液氮、液氦、液氫)領域和高溫(特別是近室溫)領域都有廣泛應用前景。

          五、熱聲制冷

          1、基本原理:

          簡單地說,熱聲效應是由熱在彈性介質(常為高壓惰性氣體)中引起聲學自激振蕩的物理現象。

          利用熱聲逆效應可以實現通過聲波(交變機械能),將熱從低溫輸送到高溫的泵熱過程。當高溫端固定在環境溫度時,低溫端的溫度就會持續降低而實現制冷的功能。

          2、特點:

          無需使用污染環境的制冷劑,而是使用惰性氣體和其混合物作為工質,因此不會導致使用CFCs和HFCs產生臭氧層的破壞溫室效應而污染環境;無密封潤滑,無運動的部件,使壽命延長。

          六、地熱制冷 

          1、基本原理

          主要是運用熱泵從淺層地能中(土壤、地下水或地表水)吸取大量的低溫位熱量(或冷量),通過熱泵系統循環把吸取的熱量從低溫位提升到高溫位,為用戶提供冬季供暖、夏季制冷空調、全年熱水供應或制冷空調。

          2、優點

          (1) 充分利用可再生能源, 經濟又環境保護。

          (2) 環境效益顯著,地源熱泵既不破壞地下水資源,又沒有任何污染,供熱時省去了燃煤、燃氣等鍋爐房系統。

          (3) 系統運行穩定、使用壽命長, 需維護較少,可節省維護費用。

          (4) 控制設備簡單, 方便操作**控制僅需選擇水路控制,除去了一般**空調集中控制所有參量的復雜環節。

          3、缺點

          (1)水溫變化會影響水源熱泵的工況。

          (2)不同地質條件含水量不同,水源量大小會影響回灌量,從而導致工況的不穩定。

          (3)水源水質的好壞影響地源熱泵系統的正常運行。比如,如地下水中含沙量過高,會堵塞管道影響換熱。

          七、激光制冷

          1、多普勒制冷技術

          我們周圍的所有分子和原子都在進行著沒有停息的無規則熱運動,而溫度這是表征這種熱運動劇烈程度物理量,溫度越高,其熱運動越劇烈,反之,運動越趨平緩。

          通過降低這些分子或原子的總體上的熱運動的劇烈程度來制冷的。

          多普勒冷卻技術的原理就是通過激光發出光子來阻礙原子的熱運動,達到冷卻物體的目的。

          2、反斯托克斯熒光制冷

          是正在發展的新概念的制冷方法。

          其基本原理是反斯托克斯效應,利用散射與入射光子的能量差實現制冷。

          反斯托克斯效應是一種特殊的散射效應,其散射熒光光子波長比入射光子波長短。因此,散射熒光光子能量高于入射光子能量。

          其過程可簡單理解為:用低 能量激光光子激發發光介質,發光介質散高能量的光子,將發光介質中的原有能量帶出介質而制冷。與傳統制冷方式相比,激光起到了提供制冷動力的作用,而散的反斯托克斯熒光則是熱量載體。

          八、空氣制冷

          隨著冷藏運輸對制冷技術需求質量的不斷提高以及運輸過程中環境保護問題的日益突出,空氣制冷技術又一次成為世界關注的焦點。先后有美國、澳大利亞、德國、日本、 英國等進行了空氣制冷裝置的研究試驗,研究范圍涉及食品冷凍、冷藏儲存及冷藏運輸等冷鏈物流的各個環節。

          美國是空氣制冷技術應用早、技術成熟的之 一??諝庵评湎到y在低溫下的寬溫度范圍內,具有運行性能優良、無臭無害且制冷速度快的特性,非常適合于食品的冷凍冷藏。而傳統的單級蒸汽壓縮制冷技術,很 難滿足易腐食品冷藏及運輸的低溫要求和運行工況;多級壓縮或復疊式蒸汽制冷,則導致系統COP(制冷效率)的降低和投資的增加。

          九、蓄冰空調制冷

          蓄冰空調與一般空調的主要差別是制冷劑的變化,采用低凝固點的制冷劑完成制冷的吸熱、放熱全過程將制冷設備及管路內全部灌滿了鹵水溶液,制出的低溫鹵水流入 儲冰槽內保存,儲冰槽內溫度一般可達-4℃~-6℃,夜間儲冷,白天放冷。

          儲冰槽實際是個換熱器,內有許多小管組成,鹵水在小管內流動,管外為清水,利用 兩者溫差換熱,鹵水經管外水溫傳送溫度上升后回制冷機內重新制冷,出來的低溫水再進入冰槽,如此重復循環;槽內清水吸冷后溫度逐漸下降直至接近0℃為止冰 槽內實際儲存的都是流體,只是清水面上有些微薄的冰片。

          十、蓄能空調制冷

          蓄能空調系統能夠轉移電力高峰用電量,平衡電網峰谷差,因此可以減少新建電廠投資,提高現有發電設備和輸變電設備的使用率,同時,可以減少環境污染,充分利 用有限的不可再生資源,有利于生態平衡。蓄能系統與常規空調系統的根本不同點在于:常規空調只需考慮滿足大小時的負荷,其他時段冷機部分負荷運行就可以。而蓄能系統必須對一個運行周期內的逐時冷負荷進行均衡配,通常以日為周期,作出典型設計日的運行周期負荷表:確定冷機和冰槽的容量和各個時段的開啟情況。



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