低溫制冷系統(tǒng)中混合工質(zhì)研究

摘 要：本文將以混合工質(zhì)作為研究對(duì)象，來(lái)探討其在制冷設(shè)備下的使用情況，為實(shí)際中工作提供可參考資料，希望能促進(jìn)該行業(yè)的制冷工序的進(jìn)步和發(fā)展。

關(guān)鍵詞：混合工質(zhì) 低溫條件下 制冷設(shè)備

中圖分類號(hào)：TU83 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）05（b）-0077-02

通過對(duì)諸多制冷設(shè)施的觀察和了解，得知這些設(shè)備在發(fā)揮制冷功能時(shí)，是會(huì)受到工質(zhì)熱性影響的。所以經(jīng)過人們的研究和研制，制定出用混合物質(zhì)做工質(zhì)，其制冷效果最好，此文中就深入簡(jiǎn)介幾種此類的制冷設(shè)備，結(jié)合實(shí)例來(lái)探究混合工質(zhì)的具體應(yīng)用狀況。

1 低溫制冷系統(tǒng)的原理

一般制冷系統(tǒng)的制冷原理：壓縮機(jī)的作用是把壓力較低的蒸汽壓縮成壓力較高的蒸汽，使蒸汽的體積減小，壓力升高。壓縮機(jī)吸入從蒸發(fā)器出來(lái)的較低壓力的工質(zhì)蒸汽，使之壓力升高后送入冷凝器，在冷凝器中冷凝成壓力較高的液體，經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流后，成為壓力較低的液體，之后送入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器中吸熱蒸發(fā)而成為壓力較低的蒸汽，再送入壓縮機(jī)的入口，從而完成制冷循環(huán)。

2 混合工質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)分析

制冷工質(zhì)具體就是指用于制冷設(shè)備中起到產(chǎn)生低溫的媒介，這種媒介能夠在此設(shè)備體系中循環(huán)流動(dòng)，經(jīng)過流動(dòng)中導(dǎo)熱或相變等過程從而產(chǎn)生能量變化，再與外界的能量相轉(zhuǎn)換最后產(chǎn)生制冷功效的物質(zhì)，達(dá)到降溫的目的。上面所提到的熱性其實(shí)是說(shuō)此物質(zhì)的熱容和傳熱性能，因此此熱性直接與制冷功效有著直接的聯(lián)系[1]。以前的純工質(zhì)的制冷體系，之所以被淘汰就是源于它的熱性較弱，最后被熱性功能強(qiáng)大的混合工質(zhì)所替代，這種混合式工質(zhì)，一般情況下是由至少兩類工質(zhì)融合形成，由于其綜合熱物性能較高，發(fā)揮各工質(zhì)優(yōu)勢(shì)，互補(bǔ)其劣勢(shì)性能，所以也在制冷設(shè)備中普遍使用。

3 混合工質(zhì)在J-T設(shè)備中的使用

當(dāng)然，在Joule-Thomson制冷理論提出后，APD公司馬上針對(duì)其理論研制出了Cryotiger類的制冷設(shè)備，其能達(dá)到80K的制冷功效。隨后，我國(guó)也引進(jìn)了此項(xiàng)技術(shù)，通過改進(jìn)和探究研制出了適合本國(guó)使用的制冷設(shè)施。比如科學(xué)院提出的低溫核心體系，具體說(shuō)來(lái)就是功率達(dá)到1/3HP的空調(diào)制冷機(jī)，還有中國(guó)科技公司第十六研發(fā)所，也開發(fā)出多種混合工質(zhì)的制冷設(shè)備[3]。

4 混合工質(zhì)在低溫制冷體系中具體應(yīng)用情況的探析

4.1 使用在斯特林設(shè)施里

首先將混合工質(zhì)使用在制冷體系中的，是斯特林制冷設(shè)施，但相關(guān)的資料還沒能收集到。只發(fā)現(xiàn)加拿大Walker曾提到過，斯特林這種制冷設(shè)施采用的是混合工質(zhì)，并且這兩種工質(zhì)在不同狀態(tài)下，所呈現(xiàn)出來(lái)的形態(tài)也不一樣，一種是在制冷過程中才呈現(xiàn)氣體狀態(tài)，而另一類是在室溫下就是氣體形態(tài)。當(dāng)這兩種工質(zhì)在受到壓力處于膨脹狀態(tài)時(shí)，會(huì)發(fā)生變化變成液態(tài)物質(zhì)，從而致使在制冷運(yùn)行中會(huì)存在氣態(tài)和液態(tài)兩種狀態(tài)的工質(zhì)。但以上這些介紹，都是基于理論而想象出來(lái)的，尚未發(fā)現(xiàn)有相關(guān)資料加以證實(shí)，所以那時(shí)也沒有真正得到應(yīng)用[4]。至今，我國(guó)廈門大學(xué)的教授學(xué)者們，對(duì)斯特林這種制冷設(shè)備開始研究，發(fā)現(xiàn)實(shí)際中并不存在這種氣體，所以此種方法只是存在理論上的，通過改良將此種氣體改為氦氣，再與摻入19%的氫氣或9%的氖氣融合，制成混合氣體。1998年浙江大學(xué)的研究者，也對(duì)斯特林制冷機(jī)開展了研究，得知將制冷速率控制在1450 rpm，壓力控制為2.7 MPa，發(fā)現(xiàn)當(dāng)溫度超過46 K后，工質(zhì)氫氣的制冷能力要比氦氣強(qiáng)。

4.2 在脈管制冷機(jī)中的應(yīng)用情況

5 結(jié)論

綜合所述，了解到制冷設(shè)備制造時(shí)，混合工質(zhì)的作用是很大的，相比之下它比純工質(zhì)的使用能力更強(qiáng)大。正是由于現(xiàn)在工質(zhì)制冷工藝的不斷改進(jìn)和進(jìn)步，相信今后此行業(yè)的技術(shù)，會(huì)更加完善和先進(jìn)。雖然，現(xiàn)在看來(lái)我國(guó)使用此技術(shù)的能力還欠缺，但是相信通過此專業(yè)的專家和學(xué)者不懈的努力和研究下，能為提升此技術(shù)應(yīng)用能力做出更大的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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