教学演示用制冷装置的设计与实现

石 蕊 施树春 赵宇杰 周 玲

兰州城市学院 培黎工程技术学院 甘肃兰州 730070

【文章摘要】

该课题用于制作教学演示用制冷装置，可用于高等院校有关电器技术课程中的教学演示；且制作成的该仪器与目前现有买进设备相比，价格较低，教学演示直观、清晰，特别适合西部欠发达地区的教学应用，具有较高的经济效益和社会效益。

【关键词】

教学演示；制冷原理；直观

1 课题提出

在现代电器技术课程的教学过程中，关于制冷技术部分的内容，和现实联系紧密，学生学习兴趣浓厚。在课堂讲解过程中，若缺乏实物比拟，教学效果不是十分理想，因此，我们制作针对该课程内容的教学演示用实验仪器，将抽象的制冷原理形象化和可视化，能够收到很好的教学效果。

2 制冷技术原理

2.1 压缩制冷原理

压缩制冷系统，主要是由制冷压缩机、冷凝器、蒸发器和毛细管四个基本部件组成，用管道依次连接，形成一个密闭系统，制冷剂在系统中不断地循环流动，发生状态变化，与外界进行热量交换。

工作过程如图1 所示：液体制冷剂在蒸发器中吸收被冷却的物体热量之后，汽化成低温低压的蒸汽、被压缩机吸入、压缩成高压高温的蒸汽后排入冷凝器、在冷凝器中向冷却介质( 水或空气) 放热，冷凝为高压液体、经毛细管节流为低压低温的制冷剂、再次进入蒸发器吸热汽化，达到循环制冷的目的。制冷剂在系统中经过蒸发、压缩、冷凝、节流四个基本过程完成一个制冷循环。

2.2 压缩制冷所用器件及材料性能分析

2.2.1 制冷压缩机

压缩机，输送气体和提高气体压力的一种从动的流体机械，是制冷系统的心脏，它从吸气管吸入低温低压的制冷剂气体，通过电机运转带动活塞对其进行压缩后，向排气管排出高温高压的制冷剂气体，为制冷循环提供动力。

2.2.2 冷凝器

冷凝器能将管子中的热量，以很快的速度把气体或蒸汽转变成液体，冷却经制冷压缩机压缩后的高温制冷剂蒸汽并使之液化的热交换器，为提高冷凝器的效率经常在管道上附加散热片以加速散热。

2.2.3 蒸发器

制冷系统中使制冷剂液体吸热蒸发为气体的热交换器。主要由加热室和蒸发室两部分组成。

2.2.4 毛细管

当含有细微缝隙的物体与液体接触时，在浸润情况下液体沿缝隙上升或渗入的现象。在浸润情况下，缝隙越细，液体上升越高。

作用：节流，由于其内径很小，因此对氟利昂制冷剂阻力较大，这样就限制了制冷剂的流动，从保证冷凝器内有足够的高压，使蒸发器内有合适的蒸发压力，以利于制冷剂在蒸发器内进行沸腾气化。

2.2.5 干燥管

其功能是干燥气体，干燥管中突起的部分是干燥球，里面盛放干燥剂, 根据气体的酸碱性可放碱石灰、生石灰、五氧化二磷、无水氯化钙等，气体从大口入，小口出，小口前面放棉花团，防止干燥剂颗粒随气体排出。

2.2.6 铜铝连接管

又称铜管，是压制和拉制的无缝管，重量较轻，导热性好，低温强度高。常用于制造换热设备（如冷凝器等）。本装置选用铜管原因：经济、轻便、可改变形状、易连接、安全、质地坚硬，不易腐蚀，且耐高温、耐高压，可在多种环境中使用。

2.2.7 制冷剂选取

本套装置选用：四氟乙烷（R134a）， 主要作为R12 的环保替代品，广泛用于汽车空调、冰箱、中央空调、商业制冷等制冷空调系统。

2.3 制作成品展示

3 课题研究意义及预期目标

在我系目前现有设备中，用于制冷的设备数量极少，且为买进其他厂家的成品，不能很直观地单独演示制冷过程，且价格较高。因此，在学生掌握该部分知识后，依据此设计思路，亲手制作，即锻炼动手能力，又可将制冷原理实践化，且与目前现有设备相比，本装置价格低廉、演示直观清晰，特别适合西部欠发达地区的教学，具有较高的经济效益和社会效益。

【参考文献】

[1] 制冷原理与设备，姜守忠 主编， 北京：高等教育出版社，2005.6

[2] 制冷原理与装置，郑贤德 主编， 北京：机械工业出版社，2000

[3] 实用制冷工程设计手册，郭庆堂主编，北京：中国建筑工业出版社，1994

图1 ：制冷原理图033

实验研究

Experimental Research

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