制冷技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r及其發(fā)展趨勢

劉小丹

摘要：本文主要介紹了制冷技術(shù)、制冷劑的發(fā)展，同時(shí)對現(xiàn)代幾種新型制冷技術(shù)進(jìn)行簡單描述。

關(guān)鍵詞：制冷技術(shù)；制冷劑；節(jié)能

1.引言

目前，制冷技術(shù)對生產(chǎn)生活產(chǎn)生了巨大的影響。食品的冷加工及冷貯藏，材料以及農(nóng)作物種子的低溫處理等方面都運(yùn)用到了制冷技術(shù)。

2.制冷技術(shù)的發(fā)展

制冷技術(shù)發(fā)展分為三個(gè)發(fā)展階段。第一階段主要是采取NH3、HCS、CO2、空氣等自然物質(zhì)作為制冷劑。氟里昂的使用，使制冷技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入了第二階段，而且極大的促進(jìn)了制冷和空調(diào)技術(shù)的發(fā)展。但科學(xué)研究表明，用于冰箱和空調(diào)制冷的氟里昂對臭氧層的破壞作用極大，會(huì)使氣候和生態(tài)環(huán)境發(fā)生改變，對人體健康造成重大損害。因此，1990年通過大氣臭氧層保護(hù)的重要文件《蒙特利爾議定書》倫敦修正案，對氟利昂類物質(zhì)進(jìn)行控制，因此，從1990年到現(xiàn)在為制冷技術(shù)的第三階段。

3.制冷劑的發(fā)展

制冷劑經(jīng)歷了從自然物質(zhì)到人工合成物質(zhì)再到自然物質(zhì)兩個(gè)階段。早期的制冷劑是乙醚、氨等自然界中容易獲得或制取的物質(zhì)。隨后氟利昂制冷劑出現(xiàn)，其良好的熱力性能使其迅速得到推廣使用。1929年美國通用公司合成出R12，以后很快出現(xiàn)了R11、R22等稱為氟利昂的系列鹵代烴化合物，因其優(yōu)良的熱力學(xué)特性，無毒，不燃燒，極其穩(wěn)定等性質(zhì)，被大量生產(chǎn)和使用。

4.制冷技術(shù)的發(fā)展趨勢

目前，隨著建設(shè)環(huán)境友好型社會(huì)的提倡，太陽能等可再生能源的應(yīng)用也在不斷提高。研制和發(fā)展對臭氧層無損耗、無溫室效應(yīng)而且節(jié)能環(huán)保的制冷技術(shù)將是制冷領(lǐng)域研究的重要課題。

4.1太陽能制冷

太陽能制冷主要有吸收式、吸附式、噴射式和光伏等制冷類型。太陽能吸收式制冷是用太陽能集熱器收集太陽能來驅(qū)動(dòng)吸收式制冷系統(tǒng)，利用儲(chǔ)存液態(tài)冷劑的相變潛熱來儲(chǔ)存能量，利用其在低壓低溫下氣化而制冷，目前為止示范應(yīng)用最多的太陽能空調(diào)方式。多為溴化鋰—水系統(tǒng)，也有的采用氨—水系統(tǒng)。太陽能吸附式制冷主要是將收式制冷相結(jié)合的一種蒸發(fā)制冷，以太陽能為熱源，采用的工質(zhì)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(fā)等幾個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)制冷。太陽能噴射式制冷是通過太陽能集熱器加熱使低沸點(diǎn)工質(zhì)變?yōu)楦邏赫羝ㄟ^噴管時(shí)因流出速度高、壓力低，在吸入室周圍吸引蒸發(fā)器內(nèi)生成的低壓蒸汽進(jìn)入混合室，同時(shí)制冷劑任蒸發(fā)器中汽化而達(dá)到制冷效果。太陽能半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)由太陽能光電轉(zhuǎn)換器（太陽能電池）、數(shù)控匹配器、儲(chǔ)能設(shè)備（蓄電池）和半導(dǎo)體制冷裝置四部分組成。太陽能光電轉(zhuǎn)換器輸出直流電，一部分直接供給半導(dǎo)體制冷裝置進(jìn)行制冷運(yùn)行，另一部分則進(jìn)入儲(chǔ)能設(shè)備儲(chǔ)存，以供陰天或晚上使用，保證系統(tǒng)可以全天候正常運(yùn)行。目前，隨著太陽能電池和熱電材料的推廣使用，太陽能半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)將得到廣泛應(yīng)用。

4.2磁制冷

磁制冷技術(shù)是一種熱效率高而且節(jié)能環(huán)保的制冷技術(shù)。其利用磁熱效應(yīng)制冷，磁制冷工質(zhì)在等溫磁化時(shí)向外界放出熱量，而絕熱去磁時(shí)從外界吸收熱量。磁制冷采用磁性物質(zhì)作為制冷工質(zhì)，不會(huì)導(dǎo)致溫室效應(yīng)的產(chǎn)生，解決了重要的環(huán)境問題。并且其應(yīng)用范圍廣，在低溫及高溫領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景，其眾多優(yōu)點(diǎn)也使其在未來的太空開發(fā)和民用需要方面有著巨大的應(yīng)用前景。

4.3熱聲制冷

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)新使熱聲制冷技術(shù)出現(xiàn)。它的最大特點(diǎn)就是用惰性氣體或其混合物作為工質(zhì)，其基本機(jī)構(gòu)簡單可靠，而且制冷劑不會(huì)對環(huán)境造成污染，同時(shí)其材料要求低，在很大程度上節(jié)約了成本。熱聲制冷技術(shù)主要通過熱聲效應(yīng)來完成工作，在聲波稠密和稀疏之間完成熱量的加熱和排出。毫無疑問，將簡單、環(huán)保、節(jié)能高效的能源與熱聲技術(shù)充分結(jié)合，將會(huì)在很大程度上推動(dòng)制冷技術(shù)的發(fā)展。

5.結(jié)束語

隨著全球人口的增長，環(huán)境不斷惡劣，保護(hù)環(huán)境和和節(jié)約資源成為當(dāng)今世界的一大主題。而制冷，作為人類生產(chǎn)生活不可或缺的一部分，面臨的最重要問題就是要不斷提高其環(huán)保和節(jié)能性能。因此新型環(huán)保節(jié)能制冷技術(shù)的研究發(fā)展將會(huì)是目前制冷技術(shù)領(lǐng)域的重點(diǎn)。（作者單位：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院）

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