深冷混合工質節流製冷原理及套用

《深冷混合工質節流製冷原理及套用》由中國科學院理化技術研究所公茂瓊研究員等編寫，深入闡述了深冷多元混合工質節流制冷機的工作原理，給出了該項製冷技術的設計指導原則，並展示了該技術在天然氣液化、深冷冰櫃等相關領域的套用，適用於天然氣液化、低溫冰櫃、高低溫試驗箱等深冷溫區諸多套用技術研發生產的從業者；還可作為從事深冷製冷技術研究人員及研究生的參考書及輔助教材。

基本介紹

• 書名：深冷混合工質節流製冷原理及套用
• 作者：公茂瓊，吳劍峰，羅二倉
• ISBN：9787504665614
• 定價：120元
• 出版社：中國科學技術出版社
• 出版時間：2014年8月

內容簡介

利用實際氣體的節流製冷效應實現製冷是人類最早採用的主動製冷方式之一。至今節流製冷歷經近200年的套用發展歷史，成為製冷與低溫工程領域套用最為廣泛的兩種方式之一（節流與膨脹）。與其他流體製冷方式相比，流體介質的節流膨脹元件簡單可靠，且系統構成靈活多樣，因此節流製冷技術套用廣泛。近年來，我國在天然氣、煤層氣及頁岩氣等廣義天然氣資源的開發利用方面發展迅猛，尤其是在上述資源氣體的液化集輸方面。本書闡述的深冷混合工質節流製冷技術是國際範圍內天然氣液化領域的主導製冷技術，本書作者目前也正在集中開展基於深冷混合工質節流製冷技術的小型撬裝天然氣液化裝置成套技術的研發工作。希望本書的出版能夠對我國在天然氣液化技術自主化發展方面的起到一點促進作用。此外，國內目前在深冷領域諸多套用方面發展較快，其中包括深冷冰櫃、高低溫試驗箱、低溫冷凍乾燥等等產業領域，而深冷混合工質節流製冷技術在上述套用當中具有明顯的優勢，希望本書的內容對上述相關領域的從業者們有所幫助。另外本書也可以作為製冷與低溫工程學科高年級本科生及研究生的選修課程教材及參考書。

作者簡介

公茂瓊 ，中國科學院理化技術研究所研究員 ，博士生導師。2002年於中國科學院研究生院獲流體力學博士學位。2005-2006年在美國國家標準和技術研究院（NIST）作訪問學者。中國製冷學會低溫專業委員會委員、秘書長，第十一屆中國青年科技獎獲得者。主要研究方向：深冷混合工質節流製冷技術及其套用；深冷混合物相平衡和相變傳熱研究；室溫區磁製冷技術等。先後負責主持國家自然科學基金項目3項，並作為骨幹人員參加及完成多項基金項目；目前負責和參與開展國家重大科技專項、中科院以及其他項目多項，重點開展天然氣/煤層氣撬裝液化技術研究。共發表學術論文140餘篇，其中SCI收錄30餘篇，EI收錄50餘篇。獲國家授權發明專利20餘項。獲國家技術發明二等獎1項，中國製冷學會技術發明和科技進步一等獎各1項，安徽省科學技術二等獎1項，美國低溫工程大會優秀學生論文獎等。

目錄

序言前言

符號說明

第1章 緒論

1-1 節流效應及節流製冷的基本原理

1-1-1 節流效應

1-1-2 節流製冷的基本構成及工作原理

1-2 深冷混合工質節流制冷機的發展歷史概況

1-2-1 國際上混合工質節流製冷技術發展概況

1-2-2 國內混合工質節流製冷技術發展概況1-3 深冷混合工質節流製冷技術研究現狀

1-3-1 混合工質物性

1-3-2 相平衡特性

1-3-3 部件特性

1-3-4 循環流程

1-3-5 混合工質節流制冷機動態特性及控制措施

1-3-6 深冷混合工質節流製冷套用產品

參考文獻

第2章 節流製冷工質

2-1 工質熱物理性質

2-1-1 流體壓力-體積-溫度關係

2-1-2 熱力學性質

2-1-3 遷移性質預測

2-2 節流製冷工質篩選

2-2-1 混合工質候選純質組元的篩選要求2-2-2 純工質組元及其基本熱物性數據

2-3 工質節流製冷效應

2-3-1 實際氣體的節流製冷效應

2-3-2 實際氣體工質的混合效應

參考文獻

第3章 混合工質相平衡特性

3-1 混合工質相平衡基礎理論

3-1-1 汽液相平衡熱力學基礎

3.1.2 汽液相平衡計算方法

3-1-3 汽液液相平衡熱力學基礎

3-1-4 液固相平衡熱力學基礎

3-2 混合物的相平衡計算分析

3-2-1 深冷混合物中二元體系的汽液相平衡計算

3-2-2 混合物的汽液液相平衡計算

3-2-3 混合物的液固相平衡計算3-3 混合物的汽液（液）相平衡實驗研究

3-3-1 實驗方法及裝置

3-3-2 部分混合物組元的相平衡實驗數據及其關聯

參考文獻

第4章 深冷混合工質節流製冷循環的最佳化分析

4-1 基於混合工質最小等溫節流效應的節流製冷循環熱力最佳化分析

4-1-1 一次節流製冷循環流程結構

4-1-2 基於等溫節流效應的一次節流製冷循環熱力性能描述

4-1-3 混合工質一次節流循環最佳化設計

4-2 混合工質回熱式節流製冷循環的熱力學模型及流程模擬

4-2-1 混合物工質節流製冷循環工藝流程結構

4-2-2 各設備單元及整機系統的熱力學模型

4-2-3 熱力學模型求解和流程模擬計算方法

4-3 理想熱力學工況下流程模擬和最佳化分析

4-3-1 一次節流循環（Cycle A）模擬及最佳化4-3-2 帶一級汽液分離器的內復疊循環（Cycle B）模擬及最佳化

4-3-3 帶二級分離器的分離循環（Cycle D）及分離級數的影響

4-3-4 分離循環中幾個重要參數的分析

4-3-5 分凝分離循環（Cycle E）的熱力分析

4-4 實際不可逆因素對理想熱力學工況模擬結果的修正

4-4-1 各不可逆因素引起的技術損失對循環性能的影響

4-4-2 同時考慮固有損失及技術損失的製冷循環最佳化計算

4-5 對分布熱負荷混合工質一次節流製冷循環的分析

4-6 帶預冷的混合工質一次節流循環熱力性能分析

參考文獻

第5章 混合工質回熱換熱器工作特性

5-1 混合工質回熱換熱器熱力過程

5-1-1 混合製冷劑熱當量對回熱熱力過程的影響

5-1-2 混合工質回熱換熱器典型傳熱過程

5-2 典型混合物在管套管式回熱換熱器工作特性實驗研究

5-2-1 實驗裝置5-2-2 實驗結果

5-2-3 實驗結果分析

5-3 混合工質回熱換熱器傳熱和流動模型

5-3-1混合工質換熱器傳熱的物理數學模型

5-3-2混合工質換熱器內流動的物理數學模型

5-3-3 混合物工質逆流換熱器的流動及傳熱模擬算例

參考文獻

第6章 深冷混合工質製冷系統的壓縮機及節流元件

6-1 套用於深冷混合工質節流製冷系統的壓縮機

6-1-1 活塞壓縮機

6-1-2 滾動轉子式壓縮機

6-1-3 渦旋壓縮機

6-1-4 螺桿壓縮機6-1-5 離心壓縮機

6-2 深冷混合工質節流製冷系統的節流元件工作特性

6-2-1 製冷系統中節流元件的概況

6-2-2 室溫下氮氣在毛細管內流量特性的理論分析和實驗研究

6-2-3 深冷多元混合工質在毛細管內流動的理論模型

6-2-4 深冷多元混合工質毛細管內流量特性的實驗研究

6-2-5 毛細管室溫流量特性與深冷流量特性的關聯

6-2-6 一種壓差控制的自適應節流膨脹閥

參考文獻

第7章 混合工質濃度動態變化特性研究

7-1 油潤滑壓縮機驅動的混合工質濃度動態變化特徵實驗揭示

7-1-1 實驗系統

7-1-2 實驗結果和分析7-1-3 工質濃度變化特性的進一步分析

7-1-4 混合物濃度變化對制冷機性能的影響

7-2 液相積存造成多元混合製冷劑濃度變化研究

7-2-1 無油潤滑壓縮機驅動混合工質節流制冷機變濃度實驗研究

7-2-2 混合物液相積存致濃度偏析的模型分析

7-3 潤滑油溶解造成混合物濃度變化的研究

7-3-1 與潤滑油互溶的氣液相平衡實驗研究系統

7-3-2 製冷劑與異三十烷的溶解度實驗結果及分析

7-3-3 R134a、C3H8、iC4H10與POE32、3GS的氣液相平衡實驗

7-3-4 混合工質與礦物油3GS的溶解平衡研究

7-3-5由基團貢獻法獲取PR方程中kij係數來預測製冷劑與潤滑油的溶解平衡

參考文獻

第8章 混合工質節流制冷機的性能研究

8-1 微小型混合工質節流製冷器

8-1-1 液氮溫區普通單級油潤滑壓縮機驅動的微小型節流製冷器8-1-2 微型壓縮機驅動的微型混合工質節流製冷器

8-1-3 開式混合工質微小型節流製冷器

8-1-4 基於MEMS技術的超微型節流製冷器（MMR）簡介

8-2 小型深冷混合工質節流制冷機

8-2-1 實驗樣機研製及測試系統

8-2-2 150～200K溫區實驗結果及分析

8-2-3 100～150K溫區不同流程布置實驗結果及分析

8-3 系列混合工質節流製冷深冷冰櫃技術

8-3-1 系列單壓縮機深冷冰櫃

8-3-2 -186?C 雙壓縮機低溫冰櫃

8-4 混合工質製冷小型撬裝天然氣液化裝置

8-4-1 煤層氣資源特色及液化技術進展情況

8-4-2 日液化10噸級可移動式煤層氣/天然氣撬裝液化裝置研製及其性能測試

參考文獻

索引