人工制冷的基本方法

【中国制冷网】人工制冷的方法很多，大致可分为物理方法和化学方法两类，而绝大多数的人工制冷方法属于物理方法。在普通制冷技术领域内，应用最广泛的物理方法有相变制冷、气体膨胀制冷；其次是热电制冷、固体吸附制冷以及研究中的涡流制冷等。

相变制冷

相变制冷是利用某些物质在发生相变时的热换效应进行制冷的方法。因为物质在发生相变的过程中，当物质分子重新排列和分子运动速度改变时，需要吸收或放出热量，即相变潜热。在现代制冷技术中，主要是利用制冷剂液体在低压下的汽化过程来制取冷量，如蒸气压缩机制冷、吸收式制冷及蒸气喷射式制冷等。相变制冷中，制冷剂的汽化潜热大小与制冷剂的性质有关，并影响其制冷能力：1）制冷剂的相对分子质量越小，其汽化潜热量越大；2）任何一种制冷剂的汽化潜热随汽化压力的提高而减少，当达到临界状态时，其汽化潜热为零。所以，制冷剂的临界温度与凝固温度是液体汽化相变制冷循环的极限工作温度范围。固体如干冰、水冰、溶液冰等的熔化和升华也能使物体或空间冷却。单纯利用干冰、水冰、溶液冰，一般能满足短时间的降温要求，这只是一个简单的冷却过程，而不能称为制冷。因为制冷过程是一个通过制冷循环使热量不断地从低温热源传到高温热源的连续过程，这一过程必须依靠制冷机来实现。

气体膨胀制冷

气体膨胀制冷是基于压缩气体的绝热节流效应沪哦压缩气体的绝热膨胀效应，从而获得低气流来制取冷量的制冷技术，常用的有空气压缩式制冷循环等。气体膨胀制冷根据使用的设备不同表现出气体膨胀时的不同特性。通过节流装置来实现的称为气体绝热节流效应，在制冷中利用的是绝热节流的冷效应。通过膨胀机实现的称为气体等膨胀效应，气体等膨胀效应总是冷效应。事实证明：但绝热节流不采用结构复杂的膨胀机，指采用结构简单、便于调节的节流装置，因而绝热节流也有其明显的优越性。在实际工程中，气体的绝热节流效应和等膨胀效应都应用于制冷技术中，具体选择视工程的实际情况而定。

热电制冷

热电制冷，亦称温差电效应制冷。它是利用珀尔帖效应来达到制冷目的的一种制冷技术。珀尔帖效应是由两种不同金属组成的闭合环路，当直流电流通过这个环路时，在环路的一个接点出现吸热、另一个接点出现放热的效应。由于半导体材料内部结构的特点，决定了它产生的温差电现象要比金属显著得多，所以当前热电制冷多采用某些特种半导体材料作为其热电堆，亦称为半导体制冷。半导体制冷器具有体积小、无噪音、无磨损、运行可靠、冷却速度快、易控制等优点，但半导体制冷的工作效率较低，使其应用受到一定限制。

固体吸附式制冷

某些固体物质在一定的温度及压力下能吸附某种工作的气体或水蒸气，而在另一温度及压力下又能将它释放出来。这种吸附与解析的过程将导致工质的压力变化，从而起到了“压缩机”的作用。固体吸附式制冷就是利用了这一工作原理。固体吸附式制冷可利用太阳能工作热源。利用太阳能的固体吸附式制冷亦称为太阳能-固体吸附式制冷。

气体涡流制冷

气体涡流制冷是利用作为工质的压缩气体经过涡流管产生的涡流，分离出冷、热两种气流，其中的冷气流用来获得冷量的制冷方法，即兰克-赫尔胥效应。涡流管由喷嘴、涡流室、分离孔板及冷、热两端的管子等组成。涡流管制冷具有结构简单，维护调节方便和能达到较低温度的优点，但其效率低、经济性差，现在还应用不普遍。热泵循环是另一种逆向循环的应用，热泵循环以环境介质为低温热源，并从中获取热量将其转移给高于环境温度的加热系统的逆向循环。热泵循环与制冷循环的形式、原理相同，甚至使用的设备和工质也相近，但循环工作区间的温度与获得能量的目的不同。另外用同一台制冷机同时实现制冷循环和供热循环的，称为热化循环或联合机循环，这是一种有效利用能源的方法。从热力学的角度来看，他们三者都属于逆向循环的范畴。