山东快速淬火油价格表-淬火油多少钱一吨
1.常用的淬火介质有哪些?各有何特点
2.请问:如何更快速的使动物油脂和水融合,形成白汤?
3.请问现时的冷却方法总的来说有几种?原理、优点等又分别是什么
常用的淬火介质有哪些?各有何特点
常用的淬火介质有水、水溶液、矿物油、熔盐、熔碱等。
1、自来水和洁净的雨水作淬火介质时,其温度不得超过40℃,且水中不得混有泥土等悬浊物或肥皂水等乳浊物,以及不断上升的气泡。
2、用质量分数为5%~10%NaCl或5%~10%NaOH及3%~5%NaCO?的水溶液作淬火介质时,经彻底溶解后才能提高冷却速度和消除淬火软点。水和水溶液使用一定时间后,应根据冷却能力的减退情况适当更换,或过滤去污,或按配方比例补加新介质。
3、用全损耗系统用油作淬火介质时,油温一般控制在30~80℃。温度过低或过高,都会使冷却速度减慢。油温最高不得超过80~100℃。
4、淬火油长期使用会老化。老化的火油粘度大,闪点低,不仅容易着火,而且冷却能力降低,同时淬火后不易清洗。因此,使用一定时间后应过滤、更新,或补加新油。
5、采用油作淬火介质时,油槽应有良好的排烟装置和妥善的防火设施,并应定期检查其效能和可靠程度。
6、气体(包括空气、惰性气体和保护气体等)作淬火介质,适用于为了减少某些高合金钢工件的溶火变形而采取的冷却方法。
7、在氯化盐浴中加热的工件,不宜直接用空气冷却,以免熔盐与空气中的氧发生反应而腐蚀工件表面。必要时,可以将工件表面附盐“水爆”除掉后立即取出空冷。
扩展资料
水性淬火介质的寿命长短,最主要的影响是介质的种类。比如,聚乙烯醇类的淬火介质,一般寿命不超过几个月;而PAG类的介质,一般多可以使用几年。
外来污染对水性介质的寿命长短影响也很大。因此,水性介质的维护管理比油性介质更应受到重视,也更费事。PAG淬火液可以通过去污处理而延长其整槽更换时间。
不管是水性还是油性介质,使用中都会逐渐变质,同时也都会受到污染。变质产物和外来污染物逐渐积累,都会影响到介质的使用性能。使用到一定时间后,都应当做整槽更换。据知,除只用于大型工件淬火的油外,大量处理一般中小型基础件的场合,国内外淬火油的使用寿命一般不超过三、五年。
如果不做去污处理,就是PAG淬火介质的整槽更换时间一般都比三、五年要短。到了应当整槽更换的时候就做整槽更换,往往能保证热处理质量、提高生产效率、简化管理并减少介质消耗量,从而能降低生产成本。
百度百科-淬火介质
百度百科-单介质淬火
请问:如何更快速的使动物油脂和水融合,形成白汤?
动物多样性
动物是生物界的一个重要组成部分。在各国科学家关心全球的生物多样性问题时,我国的动物学家对本国动物多样性受到的破坏和威胁同样深为关切。许多有识之士已认识到:现生生物的多样性及其分布格局是亿万年生物进化历史形成的。众多的现生动物不依赖于人类已生存了数千万或数亿年,而人类若一旦失去这些动物却难以生存。因而,保护动物的多样性是为人类自身的生存的一项刻不容缓的工作。以下我们从生态系统多样性、物种多样性和遗传多样性三个角度作一介绍,这三方面是紧密相关的。
生态系统多样性
生态系统是特定生态空间中所有生物及其生活环境间在物质循环和能量流动过程中所形成的统一整体。我国地域辽阔,地处寒温带、温带、暖温带、亚热带和热带。从东南沿海到西北内陆,又有湿润、半湿润、半干旱和干旱不同的地区。在动物地理学上跨越古北界和东洋界两大界。第四纪以来,由于北半球冰期的发生和青藏高原的隆起,使我国的自然分带有所增加。更因地形复杂而增加了我国生态系统的复杂性。据初步统计,我国的森林生态系统就有16个大类,约185类生态系统,还有4大类草原、7大类荒漠,以及高山植被等约460类生态系统。这样规模的生态系统的多样性是其他国家难以比拟的,是我国的一项宝贵财富。可惜由于人口增长的巨大压力,经济发展造成环境的改变和污染,以及主观认识的不足,各类生态系统遭到严重的破坏。不但造成气候恶化、土壤侵蚀、江河泛滥等恶果,而首当其冲的是其中许多动物物种遭到灭绝或濒临灭绝的厄运。以鱼类为例,如黄河鲤鱼、松江鲈鱼、大理弓鱼、庐山石鱼和兴凯湖白鱼都是我国名贵的水产品,它们或为一个种,或为一个地方种群,都生活在一个特定的生态系统中。一些特殊生态系统的破坏必然会造成一些特有种属的灭绝。如云南石屏县境内的异龙湖原先草茂鱼肥,历史上盛产鲤鱼和白鱼,还有一特有种为异龙中鲤Cyprinus yilongen-sis。但50年代以来,先后在该湖挖河发电、放水造田,以及后来的全湖持续干涸等,异龙中鲤从此再未发现过。又如生存在云南洱海的20余种鱼类中有7个名贵特有种和3个云南特有鲤鱼的亚种。近30年来,由于水位下降、产卵场破坏、过度捕捞和不合理放养等原因,这10个种或亚种均处于濒危状态。洱海作为一个特殊的淡水湖泊生态系统也将消失。
反之,在一个经过长期进化而达到相对平衡的生态系统中,一个物种的缺失,或一个物种的加入都可能改变生态系统的结构和功能。生活在欧洲和我国额尔齐斯河水系的河鲈Percafluviatilis,被作为一种经济肉食鱼类引入新疆的博斯腾湖后,由于该湖中没有其他凶猛鱼类对其种群的抑制而大量繁殖并掠食其他鱼类,导致该湖特有的名贵鱼类新疆大头鱼(扁吻鱼)Aspiorynchus laticeps和原来在湖中生活的某些其他鱼类的绝迹,而河鲈本身也由于数量过多、食物不足而个体变小,失去了原有的经济价值。这种不适当引入造成严重恶果的情况还见于云南的滇池和川滇交界的泸沽湖。
淡水生态系统比较封闭,我国淡水鱼的研究记录又相对地比较完整,所以上面几个例子容易说明存在的问题。其实,海洋生态系统(包括珊瑚礁和海岸的红树林)和陆地生态系统同样如此。海产鱼类的过度捕捞已经造成大黄鱼、小黄鱼和带鱼产量的锐减。珊瑚礁、红树林的破坏不但使岛屿或堤岸失去保护的屏障,而且使生活其间的大量鱼、虾、蟹、贝类等动物失去栖息场所,其中的特有种必将灭绝。原始森林的消失或林区被切割缩小成孤岛状分布,亦必然使大批物种消亡。自然保护区的森林如果不保护落叶层,实际上也不是保护一个完整的生态系统。在农业中,一种害虫的防治或从外地(或外国)侵入,一种天敌的引进,都应考虑到生态系统的结构和功能可能发生的变化及其后果。对自然或环境的大规模改造尤其应该从保护动物多样性的角度加以论证。
物种多样性
物种是生命存在的基本形式,也是生态系统中生物群落组成的基本单元,因此群落的物种多样性是生态系统结构和功能的决定因素。
可是目前世界上究竟有多少物种众说不一。不同的研究者估计数差距甚大,在180万到3000万种之间,已描述的种统计在140~170万种之间,其中动物的种类约占90%以上。笔者比较保守的估计,我国动物的种类可能为昆虫15万种,其他无脊椎动物3.5万种,脊椎动物已知的5139种(兽类499种,鸟类1186种,爬行类380种,两栖类270种,鱼类2804种)。在第四纪冰川期,东亚冰川活动较弱,而且生物可随着冰川的前进而向南退却,与欧洲、北美洲的生物无路可退的情况截然不同。因而东亚不但物种丰富,而且保存了许多古老的种类。在脊椎动物中如大家熟悉的大熊猫Ailuropoda mela-noleuca、扭角羚Budorcas taxicolor和扬子鳄Alliga-tor sinensis。无脊椎动物中,如蛛形纲蜘蛛目中的节板蛛科 Liphistiidae,是现生105科蜘蛛中最原始的一科,已知仅2属约40种,仅分布于东亚。这类蜘蛛在土中打洞穴居,洞口有活盖,夜间把洞盖打开一条缝,发现有昆虫路过,跃出捕回洞中享用。这类蜘蛛腹部背面尚保留分节的背板,纺器位于腹部的中部。从形态到行为可以说与3亿年前的蜘蛛祖先相同,是很有学术价值的类别。此外,我国有一些地区如西南的横断山区,是现代许多生物的分化与分布中心。
由上述可见,我国的动物多样性不仅在于总体上我国动物种类数约占全世界动物种类的十分之一左右,还在于有许多特有种,而且有的类群种类远远大于这一比例。如昆虫中最原始的原尾目全球已知400多种,我国则有120种,占全世界的近1/3。名贵蝴蝶绢蝶科Parnassidae世界记载53种,我国34种,占61%;其中绢蝶属Parnassius全球记载37种,我国27种,占73%。所以世界昆虫学家称中国为绢蝶王国。我国现生800余种淡水鱼类中,约有90%为我国或东亚所特有。但除脊椎动物外,目前对我国动物的家底尚不清楚。以昆虫而论,迄今记述不到4万种,仅占估计数15万种的约1/4。无脊椎动物(包括昆虫)中有许多类群尚无人进行研究。1988年世界自然和自然资源保护联盟红皮名录的1006种受威胁昆虫中,美国有493种,而中国大陆仅有10种。我国国家重点保护野生动物名录中,脊椎动物列出232个分类阶元(大部分为种,少数列出目、科或属的所有种),而无脊椎动物仅列出1个属(所有种)及24个种的保护名单。假定无脊椎动物种类数为脊椎动物的40倍,无脊椎动物保护名单应比现在的大400倍,即达到一万种才接近实际情况。这表明大多数无脊椎动物(包括昆虫)可能在发现和记述之前已消声匿迹。幸而我们对脊椎动物已有较好的研究,知道云南的异龙中鲤和银白鱼Anabar-illus alburnops等已经绝灭外,还知道白鲟Psephu-rus gladius、中华鲟Acipenser sinensis、鲥鱼Macrura-reevesi、虎嘉鱼Hucho bleekeri、胭脂鱼Myxocypri-nus asiaticus和白暨豚Lipotes exillifer等具有较重要科学意义和经济价值的种类濒于灭绝,从而采取了必要的挽救措施。
为保护物种多样性,许多科学家再度提出在某些生物灭绝前应摸清种类。尤其对尚未研究的类群或某些被忽视的栖息地,如土壤、珊瑚礁、红树林和森林林冠等的动物种类应调查清楚。人类已进入科学突飞猛进的时代。现在从四万年前灭绝的猛犸冷冻肌肉中,甚至从估计2600万年前埋于琥珀里面的昆虫中可以提DNA。即使现在没有足够的人力一一予以鉴定,但只要保存了标本,或许对子孙后代有不可估量的用途。对于已知的濒危种,则要进一步研究其分布、种群数量、栖息地、生物学及威胁存活的主要因素,提出有关的保护措施。
栖息地保护无疑是保护物种的根本手段。应该指出的是,对于某些小型无脊椎动物来说,即使一个小范围的生态系统(如一个池塘或一小片树林)的保护有时也有重要的意义。随着对有科学价值的种类认识的加深,及全民保护动物意识的加强,这一问题今后必将越来越引起公众的注意。
除了从保护生态系统的角度做好物种的保护工作以外,禁止滥捕和非法出口始终是保护物种中首要解决的问题。仅1987年上半年由中国非法走私日本的麝香达700多公斤,粗略估计需14万头麝。1988年某大城市消耗熊掌1972公斤,需480头熊。自1983年以来,被抢救的大熊猫不及被偷猎的多。多年来,不加控制地猎杀黄羊、狍、麂、岩羊等有蹄类动物,使原来的常见种沦为稀有种。某些公司要求出口数以万计的蟒蛇皮及大批眼镜蛇和眼镜王蛇。有的要求出口成吨的珊瑚,而珊瑚礁的破坏使大批海洋生物的生存受到威胁。而某些海洋生物可能为解救人类心脏病或癌症的关键药物。
遗传多样性
每一物种都是一个独特的基因库。可以说,物种多样性中包括遗传多样性。但遗传多样性又远远超过物种多样性的范围。每一物种均由许多个体组成,除了孤雌生殖和一卵双生子以外,没有两个个体的基因组是完全相同的。种下可能有亚种的分化,或由许多地理或生态种群所组成,家养动物包含有众多的品种和类型。因此,许多物种实际上包含成百、甚至上千个不同的遗传类型。例如,花鳅的同一亚种 Cobitis eaenia taenia中存在2n=50,75,86,94等4种染色体数目。昆明动物所发现云南文山、昭觉、瑞丽和迪庆四个地区牛的血红蛋白有6种基因型,运铁蛋白共有9种不同的基因型,显示了丰富的遗传多样性。分子水平上的遗传多样性引人注目,如在珠星雅罗鱼 Leuciscus hakonensis的三个地方种群中存在着12种不同型的线粒体DNA结构。
遗传多样性是生命进化和适应的基础,种内遗传多样性愈丰富,物种对环境变化的适应能力愈大。遗传的均一性威胁种群或物种的生存已是明显的事实。分布于非洲几个狭谷地带的猎豹Acinonyx jubatus的种群在遗传上是高度一致的。这导致猎豹在适应、繁殖和对疾病抵抗力的低下,濒临灭绝的危险。
野生动物栖息地如森林由于分隔缩小而碎片化,兴修水利造成的江湖隔离,导致物种的近亲繁殖,遗传多样性缩小。由于引进外来品种,许多古老的土著优良品种受排挤趋于灭绝。如我国优良的九斤黄鸡、定县猪,特有的小型猪种五指山猪,海南岛峰牛、上海荡脚牛等或灭绝,或已难找到。来自一些发达国家、有限地区的有限的基因正在侵蚀取代我国数千年历史积累起来的丰富多彩的禽畜遗传多样性。我们理应对我国古老品种的遗传多样性及其特点进行系统的评估,并采取保护的措施。种群遗传多样性研究的深入也使人们提出养殖中的一些问题。如青、草、鲢、鳙四大家鱼人工繁殖成功,摆脱了依靠天然捞苗的被动局面,推动了淡水养鱼业的发展。但长期的近亲繁殖导致子代遗传质量的下降,性成熟提早,平均体重下降,鱼苗畸形率和鱼病发病率上升。又如杂交鲤在大湖内放养或由池塘逃逸,导致鲤鱼天然基因库的破坏。鲤鱼的自然地方种群,包括黄河鲤鱼等名贵品种资源都在逐步消失。
遗传多样性的保存除了包含在生态系统和物种多样性的保存中以外,更注意采用一系列新方法和新技术,诸如精子(或配子)和胚胎的冻存,人工授精和胚胎移植等。中国科学院上海细胞生物所和昆明动物所均建有颇具规模的细胞库。昆明动物所利用西南地区动物种类繁多和资源丰富的特点,侧重从动物遗传(种质)资源的保存和利用角度建立的野生动物细胞库,迄今已保存170余种,其中不少是我国特有的珍稀或濒危动物,如滇金丝猴等。随着细胞生物学和发育生物学的发展,有朝一日我们将最终揭示细胞分化和个体发育的奥秘,通过细胞培养或核移植一类技术,我们的后代可以从细胞库中再建当时地球已灭绝的动物。现代细胞库也就是一个密集的基因库。不仅冻存的细胞可以“苏醒”,细胞或冻存组织中的DNA即冻存的基因也同样有可能“苏醒”。所以,有人形象地比喻细胞库是保存动物遗传多样性的“诺亚方舟”。
地球是人类和其他生物共同的地球。众多的生物协同进化,才有了人类自身的发展。人类和其他动物有著共同的未来、共同的命运。动物也像人类一样,有自己的智慧、情感和痛苦,也会感到恐惧和害怕亡。只是它们无法用人类的语言表达意见。造物主既然创造了各种不同的生命,就必然同时赋予它们在这个星球上生活的权利。
但是,长期以来,我们忽视了给予动物平等的关爱。个别人为了满足自身的需求,不顾动物的感受,利用人的优越性来伤害动物。“百兽之王”的老虎服服帖帖地在舞台上为人们做著表演,兔子、小鸡成为城市孩子手裏的玩具,还有从古至今无数的工作动物帮助人类劳作,实验动物为了人类的科学探索献身。我们很少考虑动物和人类在生命意义上的平等,很少考虑我们是否应当给与动物基本的尊重。
人们常常看到被关养的老虎、狮子在铁栅栏后面来回走动、绕圈子,却不知道这是精神长久受压抑、患上焦虑忧郁症的表现。狮子、老虎被剥夺了表达天性的自由,却没人替它们起诉。大量老城区住房改造拆迁,人们在搬进新居的时候,只因为新家俱、新房子不愿意让猫糟蹋,就把他们过去养的家猫遗弃在了原地,或者就地廉价卖给了猫贩子。动物因疾病、衰弱、受伤、疼痛或其他原因而不适宜被使用於某种工作或劳动时,却得不到应有的休息。有的人任意虐待动物,给它们带来许多不必要的痛苦。种种现象说明,动物在人类社会中没有受到起码的尊重,它们的需求和感受没有得到起码的考虑。
动物与其他物品不同,它是活的生命,它有感知痛苦的能力。它也应该有基本的福利保障,不能被恶意虐待和残害。
良知已经使人类觉醒。给予动物应有的尊重,给予它们应有的关怀和待遇,已经引起了人们的关注。今天,人们对保护动物和保护生物多样性已达成共识。爱护、保护野生动物,与动物和谐、和睦地共存於地球村中,已经成为近几十年来时代发展的一种潮流,反映了人类文明进步的现代意识。许多国家都为保护动物、尊重动物立了法,虐待动物的人要受到惩罚。比如:英国法律规定,造成动物不必要的痛苦,可处3种处罚之一:刑期不超过6个月或罚款不超过8000美元或禁止养宠物3年。
实际上,动物远没有人那样贪婪,它们要求的并不多。国际上公认的必须给予动物的5项权利是:免受饥饿的权利,免受痛苦、伤害和疾病的权利,免受恐惧和不安的权利,免受身体热度不适的权利,表达所有自然行为的权利。只要满足这5项要求,动物就别无他求了。
应当说,西方一些发达国家在这个问题上比我们先行了一步。在欧洲各地的广场上,成群的鸽子在那裏聚集,从未流露出对人类的恐惧;在公园的小径上,野鸭和鹅与游客一起悠闲地散著步;在澳大利亚,袋鼠甚至会窜进你的住宅,成为不速之客。这些动物从不为自己的安全担忧,因为它们知道,人们把它们当朋友,人们尊重它们。
在中国,还很少有人了解动物的情感世界,不曾想过动物亦有尊严、自由的要求和权利。一些地方还存在著侵犯动物表达自己自然行为权利的行为。动物与人、动物与动物之间也需要交流,它们不会说话,但它们的叫声就是它们的交流方法。
我们必须明白,就像我们不能剥夺他人的生命一样,我们也不能随意作践动物,这是人类良知所要求具备的素质,也是必须履行的义务。如果不知道如何爱动物,那麼请远离它们,让它们自由地、快乐地生存。
请问现时的冷却方法总的来说有几种?原理、优点等又分别是什么
----------《制冷方法》---------------
本篇提示:
要求掌握:"制冷"的定义;蒸气压缩式制冷、蒸气吸收式制冷、蒸气喷射式、吸附式制冷、热电制冷、气体膨胀制冷、绝热放气制冷和气体涡流制冷等制冷方法的热力学原理,系统组成,制冷循环及制冷机特性的理论分析和计算。
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制冷技术是为适应人们对低温条件的需要而产生和发展起来的。 制冷作为一门科学是指用人工的方法在一定时间和一定空间内将某物体或流体冷却,使其温度降到环境温度以下,并保持这个低温。 这里所说的"冷"是相对于环境而言的。灼热的铁放在空气中,通过辐射和对流向环境传热,逐渐冷却到环境温度。它是自发的传热降温,属于自然冷却,不是制冷。制冷就是从物体或流体中取出热量,并将热量排放到环境介质中去,以产生低于环境温度的过程。 机械制冷中所需机器和设备的总合称为制冷机。制冷机中使用的工作介质称为制冷剂。制冷剂在制冷机中循环流动,同时与外界发生能量交换,即不断地从被冷却对象中吸取热量,向环境排放热量。制冷剂一系列状态变化过程的综合为制冷循环。为了实现制冷循环,必须消耗能量。所消耗能量的形式可以是机械能、电能、热能、太阳能或其它可能的形式. 制冷技术的研究内容可以概括为以下三方面:
①研究获得低温的方法和有关的机理以及与此相应的制冷循环,并对制冷循环进行热力学的分析和计算。
②研究制冷剂的性质,从而为制冷机提供性能满意的工作介质。机械制冷要通过制冷剂热力状态的变化才能实现。所以,制冷剂的热物理性质是进行循环分析和计算的基础数据。此外,为了使制冷剂能实际应用,还必须掌握它们的一般物理化学性质。
③研究实现制冷循环所必须的各种机械和技术设备,包括它们的工作原理、性能分析、结构设计,以及制冷装置的流程组织、系统配套设计。此外,还有热绝缘问题,制冷装置的自动化问题,等等。
1.1 物质相变制冷
本章提示:
重点掌握:蒸气压缩式制冷和蒸气吸收式制冷的热力学原理,系统组成,制冷循环及制冷机特性的理论分析和计算。
一般掌握:蒸气喷射式、吸附式制冷的制冷方法。
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物质有三种集态气态、液态、固态。物质集态的改变称之为相变。相变过程中,由于物质分子的重新排列和分子热运动速度的改变,会吸收或放出热量。这种热量称作潜热。物质发生从质密态到质稀态的相变是将吸收潜热;反之,当它发生有质稀态向质密态的相变时,则放出潜热。
物质相变制冷是利用液体在低温下的蒸发过程及固体在低温下的熔化或升华过程向被冷却物体吸收热量---即制冷量。因此,相变制冷分为液体气化制冷与固体熔化与升华制冷,由于液体自身具有流动性,液体气化制冷是广泛应用的。液体汽化成蒸气的过程吸收热量,从而达到制冷的目的,为了使其连续不断地工作,成为一个循环,便必须使制冷剂在低压下蒸发汽化、蒸气升压、高压气体液化和高压液体降压。
蒸气压缩式制冷、吸收式制冷、蒸气喷射式和吸附式制冷都具备上述四个基本过程,属于液体汽化制冷。
1.1.1制冷的基本热力学原理
从热力学角度说,制冷系统是利用逆向循环的能量转换系统。按补偿能量的形式(或驱动方式),前面所提及的制冷方法归为两大类:以机械能或电能为补偿的和以热能为补偿的。前者如蒸气压缩式、热电式制冷机等;后者如吸收、蒸气喷射、吸附式制冷机等。两类制冷机的能量转换关系如图1所示。
图1 制冷机的能量转换关系
(a) 以电能或机械能驱动的制冷机 (b) 以热能驱动的制冷机
热力学关心的是能量转换的经济性,即花费一定的补偿能,可以收到多少制冷效果(制冷量)。为此,对于机械或电驱动方式的制冷机引入制冷系数来衡量;对于热能驱动方式的制冷机,引入热力系数
来衡量。 (1) (2)
式中 ----- 制冷机的制冷量;
―― ------ 冷机的输入功;
―― ----- 驱动热源向制冷机输入的热量。
国外习惯上将制冷系数和热力系数统称为制冷机的性能系数COP(Coefficience of Performance)。我们要研究一定条件下COP的最高值。
对于电能或机械能驱动的制冷机,参见图1(a)。制冷机消耗功w实现从低温热源(被冷却对象,温度 )吸热,向高温热源(通常为环境,温度
)排热。假定两热源均为恒温热源,向高温热源的排热量为 ,由低温热源的吸热量(即制冷量)为 ,制冷机为可逆循环。
由热力学第一定律有
(3)
由热力学第二定律,在两个恒温热源间工作的可逆机,一个循环的熵增等于零,即
(4)
将式(3)代入式(4)得
即 (5)
由定义式(1),则可逆制冷的制冷系数为
(6)
式(6)说明:①两恒温热源间工作的可逆制冷机,其制冷系数只与热源温度有关,而与制冷机使用的制冷剂性质无关。② 的值与两热源温度的接低程度有关, 与
越接近( / 越小),则 越大;反之 越小。实际制冷机制冷系数 随热源温度的变化趋势与可逆机是一致的。
对于以热能驱动的制冷机,参见图 。制冷机从驱动热源(温度为 )吸收热量
作为补偿,完成从低温热原吸热,向高温热源排热的能量转换。我们假定驱动热源也是恒温热源,其它假定同前。那么类似地推导热能驱动的可逆制冷机的性能系数
由热力学第一定律有:
(7)
由热力学第二定律,循环中
即
(8)
利用式(7), (8)和定义式(2)得出,热能驱动的可逆制冷机的热力系数 (9)
上式右边的第一个因子就是上面导出的在 , 温度之间工作的可逆机械制冷机的制冷系数 ;而第二个因子 则是在 ,
温度之间工作的可逆热发动机的热效率。故它相当于用一个可逆热机,将驱动热源的热量 转换成机械功 , = 再由 去驱动一个可逆机械制冷机。见图2。这说明 与
在数量上不具备可比性,因为补偿能 与 的品位不同。
图2 热能驱动的制冷机等价关系图
式(9)同样说明,热能驱动的可逆制冷机的性能系数(或热力系数)也只与热源的温度 , 和 有关,而与工质的性质无关。 越高(驱动热源的品位越高)、 与
越接近,则 越大;反之, 越小。
式(6)和式(9)给出一定热源条件下制冷机性能系数的最高值 ,
。故它们是价实际制冷机性能系数的基准值。实际制冷机循环中的不可逆损失总是存在的,其性能系数COP恒小于相同热源条件下可逆机的性能系数COPc。用制冷循环效率
评价实际制冷循环的热力学完善程度(与可逆循环的接近程度), 又叫制冷循环的热力完善。定义
(10)或 (机械能或电能驱动的制冷机) (11a) (热能驱动的制冷机)
(11b)恒有 (12)
越大,说明循环越好,热力学的不可逆损失越小;反之, 越小,则说明循环中热力学不可逆损失越大。
性能系数COP和热力完善度
都是反映制冷循环经济性的指标。但二者的含义不同,COP反映制冷循环中收益能与补偿能在数量上的比值。不涉及二者的能量品位。COP的数值可能大于1、小于1或等于1。COP的大小,对于实际制冷机来说,与工作温度、制冷剂性质和制冷机各组成部件的效率有关;对于理想(可逆)制冷机来说,只与热源温度有关。所以用COP值的大小来比较两台实际制冷机的循环经济性时,必须是同类制冷机,并以相同热源条件为前提才具有可比性。而
则反映制冷机循环臻于热力学完善(可逆循环)的程度。用
作评价指标,使任意两台制冷机在循环的热力学经济性方面具有可比性,无论它们是否同类机,也无论它们的热源条件相同或是不同。
1.1.2 物质相变制冷概述
冰相变冷却
冰相变冷却是最早使用的降温方法,现在仍在广泛应用于日常生活、农业、科学研究等各种领域。冰融化和冰升华均可用于冷却。实际主要是利用冰融化的潜热。
常压下冰在0摄氏度融化,冰的汽化潜热为335kj/kg。能够满足0摄氏度以上的制冷要求。
冰冷却时,常借助空气或水作中间介质以吸收贝冷却对象的潜热。此时,换热过程发生在水或空气与冰表面之间。被冷却物体所能达到的温度一般比冰的溶解温度高5-10摄氏度。厚度10厘米左右的冰块,其比表面积在25-30平方米/立方米之间。为了增大比表面积,可以将冰粉碎成碎冰。水到冰的表面传热系数为116W/(平方米*K)。空气到冰表面的表面传热系数与二者之间的温度差以及空气的运动情况有关。
冰盐相变冷却
冰盐是指冰和盐类的混合物。用冰盐制作制冷剂可以获得更低的温度。
冰盐冷却是利用冰盐融化过程的吸热。冰盐融化过程的吸热包括冰融化吸热和盐溶解吸热这两种作用。起初,冰吸热在0摄氏度下融化,融化水在冰表面形成一层水膜;接着,盐溶解于水,变成盐水膜,由于溶解要吸收溶解热,造成盐水膜的温度降低;继而,在较低的温度下冰进一步溶化,并通过其表层的盐水膜与被冷却对象发生热交换。这样的过程一直进行到冰的全部融化,与盐形成均匀的盐水溶液。冰盐冷却能到达的低温程度与盐的种类和混合物中盐与水的比例有关。
工业上应用最广的冰盐是冰块与工业食盐NaCl的混合物。
干冰相变冷却
固态CO2俗称干冰。
CO2的三相点参数为:温度-56摄氏度,压力0.52MPa。干冰在三相点以上吸热时融化为液态二氧化碳;在三相点和三相点一下吸热时,则直接升华为二氧化碳蒸气。
干冰是良好的制冷剂,它化学性质稳定,对人体无害。早在19世纪,干冰冷却就用于食品工业、冷藏运输、医疗、人工降雨、机械零件冷处理和冷配合等方面。
其他固体升华冷却
近代科学研究中心为了冷却红外探测器、射线探测器、机载红外设备等的需要。采用了固态制冷剂升华的制冷系统。其制冷温度取决于固体的种类、系统中的压力和被冷却对象的热负荷。通过改变升华气体的流量来调节系统中的被压和温度,就可以保持一个特定的温度。这种制冷系统的工作寿命由固体制冷剂的用量和被冷却对象的热负荷决定,有达1年之久的。固体升华制冷的主要优点是升华潜热大,制冷温度低,固体制冷剂的贮存密度大。
液体蒸发制冷
液体气化形成蒸汽,利用该过程的吸热效应制冷的方法称液体蒸发制冷。
当液体处在密闭的容器内时,若容器内除了液体和液体本身的蒸汽外不含任何其它气体,那么液体和蒸气在某一压力下将达到平衡。这种状态称饱和状态。如果将一部分饱和蒸汽从容器中抽出,液体就必然要再气化出一部分蒸汽来维持平衡。我们以该液体为制冷剂,制冷剂液体气化时要吸收气化潜热,该热量来自被冷却对象,只要液体的蒸发温度比环境温度低,便可使被冷却对象变冷或者使它维持在环境温度下的某一低温。
为了使上述过程得以连续进行,必须不断地从容器中抽走制冷剂蒸汽,再不断地将其液体补充进去。通过一定的方法将蒸汽抽出,再令其凝结为液体后返回到容器中,就能满足这一要求。为使制冷剂蒸气的冷凝过程可以在常温下实现,需要将制冷剂蒸气的压力提高到常温下的饱和压力,这样,制冷剂将在低温低压下蒸发,产生制冷效应;又在常温和高压下凝结向环境温度的介质排放热量。凝结后的制冷剂液体由于压力较高,返回容器之前需要先降低压力。由此可见,液体蒸发制冷循环必须具备以下四个基本过程:制冷剂液体在低压下气化产生低压蒸汽,将低压蒸汽抽出并提高压力变成高压气。将高压气冷凝为高压液体,高压液体再降低压力回到初始的低压状态。其中将低压蒸汽提高压力需要能量补偿。
1.1.3蒸汽压缩式制冷系统
要求掌握:专业术语(如制冷量、单位质量制冷量、单位体积制冷量等);单级蒸气压缩式制冷循环的特点及工作过程,压焓图,理论制冷循环的定义和热力计算,影响实际制冷循环的因素,蒸发温度和冷凝温度的变化对单级蒸气压缩式制冷机性能的影响,制冷剂和载冷剂的定义、性质和使用的温度范围;双级压缩制冷循环中最常见的两种循环方式的流程和热力计算,中间压力的确定;复叠式制冷循环的流程和热力计算。
* * *
蒸汽压缩式制冷系统由压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器组成,用管道将它们连接成一个密封系统。制冷剂液体在蒸发器内以低温与被冷却对象发生热交换,吸收被冷却对象的热量并气化,产生的低压蒸汽被压缩机吸入,经压缩后以高压排出。压缩机排出的高压气态制冷剂进冷凝器,被常温的冷却水或空气冷却,凝结成高压液体。高压液体流经膨胀阀时节流,变成低压低温的气液两相混合物,进入蒸发器,其中的液态制冷剂在蒸发器中蒸发制冷,产生的低压蒸汽再次被压缩机吸入。如此周而复始,不断循环。
蒸气压缩式制冷机是得到最广泛应用的制冷机,因此它是本书的重点内容之一。
可逆制冷循环
逆卡诺制冷循环
定义:设有恒温热源和恒温热汇,其温度分别为TL 和TH ,在这两个温度 之间的可逆制冷循环是卡诺制冷循环。卡诺制冷循环的原理图如下所示:
图1 逆卡诺循环
劳伦茨循环
劳仑兹循环热源的热容量是有限的,在与制冷工质进行热量交换过程中,热源的温度也将发生变化,即被冷却物体(冷源)的温度将逐渐下降,环境介质(热源)
的温度将逐渐上升。为了达到变温条件下耗功最小的目的,应使制冷工质在吸、
排热过程中其温度也发生变化,而且变化趋势与冷、热源的变化趋势完全一样,使制冷工质与冷、热源之间进行热交换过程中的传热温差始终为无限小,没有不可逆换热损失,
另外两个过程仍分别为可逆绝热压缩与可逆绝热膨胀过程,如图2所示。这样,
1-2-3-4-1即为一个变温条件下的可逆逆向循环--劳仑兹循环。显然,实现这一循环所消耗 的功为最小,制冷系数达到在给定条件下的最大值。
图2 劳仑兹循环
为了表达变温条件下可逆循环的制冷系数,可采用平均当量温度这一概念。若用T0m表示工质的 平均吸热温度,用Tm表示工质的平均放热温度,则
(1)
(2)
与的大小分别可用面积41562和23652表示,平均吸热温度 T0m与平均放热温度
Tm就是以熵差为底、面积分别等于41564和23652的矩形的高度。变温情况下可逆循环的制冷系数可表示为
(3)
即相当于工作在T0m,Tm 之间的逆卡诺循环的制冷系数。
劳伦茨循环如右图所示,循环由两个变温过程和两个等熵过程组成。
单级蒸气压缩混合工质制冷循环
制冷机在实际工作过程中,冷却介质和被冷却物体的温度将发生变化,冷凝器和蒸发器中也不可避免地存在因温差传热而引起的不可逆损失。为了减少这种不可逆损失,制冷工质和传热介质之间应
保持尽可能小的传热温差。
非共沸混合制冷剂在等压下冷凝或蒸发时温度均发生变化,冷凝时温度由Tk 逐渐降低至Tk', 蒸发时温度由T0逐渐升高至T0'
,我们利用这一特性,采用非共沸混合工质就可以达到减少传热温差的目的,如图3所示。极限情况下循环即变为劳仑兹循环。
图3 变温热源时逆卡诺循环
非共沸混合制冷剂单级蒸气压缩制冷循环的T-S图及p-h 图如图4所示。它与纯制冷剂循环的区别仅在于制冷剂在冷凝和蒸发晨温度在不为断地变化。
(a)T-S图 (b)p-h图图4 非共沸混合制冷剂单级蒸汽压缩制冷循环的T-S图及p-h图
采用非共沸混合工质不仅可以达到节能,而且可以扩大温度使用范围。
物质相变制冷--1.1.3.2 单级蒸气压缩制冷
1.1.3.2 单级蒸气压缩制冷
单级蒸气压缩式制冷系统由压缩机,冷凝器,膨胀阀和蒸发器组成。其工作过程如下:制冷剂在压力温度下沸腾,低于被冷却物体或流体的温度。压缩机不断地抽吸蒸发器中产生的蒸气,并将它压缩到冷凝压力,然后送往冷凝器,在压力下等压冷却和冷凝成液体,制冷剂冷却和冷凝时放出的热量传给冷却介质(通常是水或空气),与冷凝压力相对应的冷凝温度一定要高于冷却介质的温度,冷凝后的液体通过膨胀阀或其他节流元件进入蒸发器。
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