第10章 制冷、第11章 新型单元操作简介 课件(共37张PPT)-《化工单元操作（第三版） 》同步教学（化工版）

(课件网) 第10章 制冷 降低物体温度的过程称为制冷。利用水、空气等冷却剂能将物体冷却到冷却剂的温度，称为自然制冷。但在人们的日常生活和某些工业生产及物品的贮藏、运输过程中，常需将物料降低到比自然界的水和空气更低的温度，此时，自然制冷已不可能达到，必须采用一些特殊的装置进行人工制冷。 工业生产中的冷冻操作(人工制冷)就是将物料的温度降低到比水和空气这些天然冷却剂的温度还要低的一种单元操作过程，即制冷过程，又称冷冻。 10.1 概述 人工制冷的原理是利用冷冻剂从低温物体中不断地取出热量，然后，通过机械方法或其他方法将冷冻剂所吸收的热量传递到高温的环境中去。冷冻剂在制冷系统中循环使用。 冷冻在国民经济的各个部门和人们的日常生活中得到广泛应用。例如，食品工业中冷饮的制造和食品的冷藏；医药工业中一些抗菌素剂、疫苗血清等须在低温下贮存；石油化工生产中，石油裂解气的分离则要求在173K左右的低温下进行，裂解气中分离出的液态乙烯、丙烯等则要求在低温下贮存、运输；化学工业中的空气分离、低温化学反应及吸收、精馏、结晶、升华干燥等单元操作过程中均用到冷冻。 制冷方法 现代工业中，人工制冷一般通过如下途径来实现： ①低沸点液体的气化 当低沸点液体气化时，由于气化所需热量来自液体本身，因此液体焓值减少，其本身将被冷却到气化压强下的沸点。如常压下，气化的液氨温度可降低到239.6K(常压下液氨的沸点)。为了获得更低的温度，气化应当在尽量低的压强下进行。 ②节流或减压 利用节流或减压作用，将各种预先被压缩的气体膨胀。由于膨胀，气体压强下降，内能减少，温度降低。 目前工业生产中常用的制冷方法有如下三种：压缩制冷、吸收制冷、喷射制冷。仅介绍压缩制冷，以此为例了解制冷技术的基本原理和方法。 10.2 制冷基本原理 10.2.1 压缩蒸气制冷循环 任何物质的沸点(或冷凝温度)均随外界压强而变。如液氨在常压的沸点为239.6K，而在1216kPa下其冷凝温度为303K。利用物质的这一性质，使其在低压下蒸发，即可得到低温，从而能从被冷物料中吸取热量，达到制冷目的，这便是压缩蒸发制冷的基本依据。 工程上，利用压缩机做功，将气相工作介质压缩，冷却冷凝成液相，然后使其减压膨胀、蒸发(气化)，完成从低温热源取走热量并送到高温热源的过程，称为压缩蒸发制冷，也称为蒸汽压缩制冷。此过程类似用泵将流体由低处送往高处，所以，有时也将此种冷冻装置称为热泵。 实际压缩制冷循环的基本过程 10.2.2操作温度的选择 制冷装置在操作运行中重要的控制点有：蒸发温度和压力、冷凝温度和压力、压缩机的进出口温度、过冷温度及冷却温度。 制冷过程的蒸发温度是指制冷剂在蒸发器中的沸腾温度。实际使用中的制冷系统，由于用途各异，蒸发温度各不相同，但制冷剂的蒸发温度必须低于被冷物料要求达到的最低温度，使蒸发器中制冷剂与被冷物料之间有一定的温度差，以保证传热所需的推动力。这样制冷剂在蒸发时，才能从冷物料中吸收热量，实现低温传热过程。 制冷过程的冷凝温度是指制冷剂蒸气在冷凝器中的凝结温度。影响冷凝温度的因素有冷却水温度、冷却水流量、冷凝器传热面积大小及清洁度。冷凝温度主要受冷却水温度的限制，由于使用的地区不一和季节的不同，其冷凝温度也不同，但它必须高于冷却水的温度，使冷凝器中的制冷剂与冷却水之间有一定的温度差。 操作温度与压缩比的关系 压缩比是压缩机出口压强p2与入口压强p1的比值。压缩比与操作温度的关系如图3—2所示。当冷凝温度一定时，随着蒸发温度的降低，压缩比明显加大，功率消耗先增大后下降，制冷系数总是变小，操作费用增加。当蒸发温度一定时，随着冷凝温度的升高，压缩 ... ...