一.制冷緒論
制冷就是用人工的方法使自然界的某物體或某空間達到低于周圍環境溫度，并使之維持這一溫度。而制冷裝置是為了適應人們希望能人工改變局部環境溫度的需要而產生和發展的。作為制冷技術的一種應用，制冷裝置主要是研究和選用性能匹配的主機與輔機，并由不同的管道連接組成不同特性的制冷系統，它是用于與建筑、結構、給排水、采暖通風、機械傳送、電力電照以及自動控制等多個工種密切組合的一種裝置，是多學科研究的結晶。隨著國名經濟的持續增長、科學技術的飛速發展，以及人民生活水平的不斷提高和現代工業的需要，制冷裝置在工業、農業、商業、科學技術及人民生活等各個方面都得到了廣泛的應用，特特別是食品收藏和空氣調節，直接關系到很多部門的工業生產和人民生活的需要。
二.制冷裝置的含義
制冷裝置是將制冷設備與消耗冷量的設備組合在一起的裝置。它不要研究用不同類型的制冷機械來供應冷量，而且更重要的是研究和解決制冷裝置的類型和特性去滿足消耗冷量的用戶。隨著冷量使用方式的不同，制冷裝置的類型亦有各種各樣，發展十分迅速，新型制冷裝置愈來愈多，目前使用比較廣泛的大致有以下幾類：冷藏制冷裝置、速凍制冷裝置、空調制冷裝置、工業冷卻裝置、商用制冷裝置、液氮制冷裝置、真空冷凍制冷裝置、工程用制冷裝置、試驗用制冷裝置以及其他制冷裝置如采用風能、海洋能、太陽能等物理化學能以及半導體制冷的裝置正在深入研究，并取得不少成果。另外，隨著大部分氟利昂家族被禁止使用，CFC的替代問題以及擴大R717的研究成果，都將促使開發其他制冷能源。
三.制冷裝置的基本原理
本篇全面介紹了氨壓縮式制冷裝置的基本原理、循環特性及其設計計算和優化方法等。主要有庫房的冷負荷計算、制冷壓縮機及設備選型計算、庫房制冷工藝設計、機房設計、制冷系統管道設計、制冰與冰庫、氟利昂制冷裝置以及制冷裝置的調整。
制冷裝置在生活中的應用越來越多，且與生活實際密切相關，這有利于實踐、參觀、實物展示、拆裝，由于新工藝、新技術、新材料的研究與應用，高效、節能、環保、新功能的制冷裝置設備不斷出現，如、省電、數字溫控、自動除臭、模糊控制、神經系統除霜冰箱，新型螺桿式、渦旋式、余擺線式壓縮機等。
四.制冷方案的設計
制冷方案設計是設計單位依據設計任務書提出的初步設想，是制冷裝置設計的一個關鍵環節。制冷方案設計是依據設計任務書給出的制冷設置使用性質、規模、工藝技術水平要求、冷卻水水質、水量、制冷裝置所處的環境以及室外空氣溫濕度等進行確定，并從投資額、*、實用、經濟、發展等諸方面，對制訂的幾個方案通過技術經濟性比較后，選擇設計方案。制冷裝置使用效果的好壞與所選用的制冷方案有著密切的關系。制冷方案設計的主要內容有：制冷壓縮機型式和級數的確定、冷凝器類型的確定、冷間的冷卻方式確定、蒸發器類型的確定、蒸發器供液方式的確定、自動控制系統型式的確定。
1.壓縮機的型式和級數
確定制冷壓縮機型式是根據制冷裝置使用的制冷劑種類、使用規模和性質綜合考慮的。目前冷庫中常用的制冷壓縮機為活塞式和螺桿式壓縮機。活塞式制冷壓縮機生產工藝成熟、成本低、操作經驗豐富、熱力性能好、目前被廣泛采用。螺桿式制冷壓縮機體積小、工作周期長、排氣溫度低、易損件少、維修方便，中大型冷庫使用越來越多，有的已建成的冷庫在改造時將活塞式制冷壓縮機換成螺桿式制冷壓縮機。制冷壓縮機
制冷壓縮機級數的確定：由于余隙容積和排氣溫度的影響，當蒸發溫度低時，應采用雙級壓縮，一般規定，當冷凝壓力pk和蒸發壓力po之比，對于氨制冷系統pk/po≥8，氟利昂制冷系統pk/po≥10時應采用雙級壓縮。
2.冷凝器型式的確定
根據冷卻介質，冷凝器分為水冷式、風冷式、淋激式和蒸發式。冷庫制冷系統多用水冷式冷凝器和蒸發式冷凝器，風冷式和淋激式使用較少。確定冷凝器的型式應根據當地水資源條件，缺水地區考慮采用蒸發式，水源豐富的地區根據當地的水質、水溫、可以采用臥式殼管式、立式殼管式或套管式水冷冷凝器。
3.冷間的冷卻方式
冷庫中的冷藏間、冷凍間等庫房統稱冷間，根據制冷系統是否采用載冷劑又分為直接冷卻式和間接冷卻式。冷庫冷藏間多采用直接冷卻式，即制冷劑進入冷間的蒸發器，冷卻冷間的空氣或直接冷卻食品。鹽水制冰間采用的是間接冷卻式，即鹽水池中的蒸發器先將鹽水冷卻，鹽水再去冷卻冰桶中的水以制取冰。
4.蒸發器型式的確定
冷庫中采用的蒸發器成為冷卻設備。根據被冷卻介質的不同，蒸發器型式有冷卻空氣型和冷卻液體型。冷藏間的蒸發器又有冷風機和冷卻排管兩類，不同的冷藏間使用的型式不同。
5.蒸發器供液體方式的確定
蒸發器的供液方式有三種，直接供液方式、重力供液方式和液泵供液方式。直接供液方式即制冷劑從節流裝置節流后直接進入蒸發器，適用于單一節流裝置控制單一蒸發回路、負荷穩定的小型制冷裝置中。重力供液方式是制冷劑從節流裝置節流后，經氣液分離器對節流后的蒸汽和低溫液體進行氣液分離，低溫液體依靠重力進入蒸發器進行制冷的供液方式，它適于500t以下的冷庫。液泵供液方式是制冷劑從節流裝置節流后，經低壓循環桶對節流后的蒸汽和低溫液體進行氣液分離，低溫液體依靠液泵增壓進入蒸發器進行制冷的供液方式，它在500t以上冷庫中廣泛使用。
6.自動控制系統型式的確定
冷庫的自動化程度可分為五類，它們分別是：機器、設備的安全保護、局部自動控制、半自動控制、全自動控制以及工況調節（它主要是利用計算機網絡技術對冷凍、冷藏制冷系統實行實時監控，自動調節生產過程，使制冷裝置在、的工況下運行，達到保持產品質量，同時節約能源，降低經營管理費用的目的）。
五.制冷裝置的應用
在當代社會，隨著制冷工業的發展，制冷裝置的應用也日益廣泛，現已滲透到人們生活、生產、科學研究活動的各個領域，并在改善人類的生活質量方面發揮著巨大的作用，從日常的衣、食、住、行，到科學技術都離不開制冷裝置，制冷工業的水平是一個國家現代化的標志。
1.冷藏鏈的形成
冷藏鏈主要是指易腐食品從產地進行冷加工后冷藏運輸至冷藏庫儲存，然后通過冷藏銷售柜由市場進入家用冰箱。世界各國都十分重視食品冷藏鏈，它是表示易腐食品在從生產到消費各環節中，不斷采用冷藏方法來保存食品。這種易腐食品從采集、加工、冷凍、運輸、儲藏、零售到消費者等各個環節構成了完整的食品冷藏鏈，它的各個環節均需要不同型式的制冷裝置。一個國家其冷藏鏈的完善程度，從客觀上標志這個國家的農、林、牧、副、漁業發展的態勢。冷藏鏈過程中新采用的各種型式的制冷裝置越*說明其冷凍、冷藏事業越發達。相對而言，我國冷藏鏈的形成還比較落后，這主要是由于我國還未真正形成冷藏鏈，致使每年變質的食品達30%以上，有些食品在樹上、海上由于沒有冷加工、冷儲藏能力而就地處理，或由于沒有專用制冷裝置造成嚴重的經濟損失，這些情況屢見不鮮。因此，大力發展農、林、牧、副、漁業的同時還應開發更多的制冷裝置使冷藏鏈早日完善。
2機械冶金工業
精密機床油壓系統利用制冷裝置來控制油溫，可穩定油膜剛度，使機床能正常工作；對鋼進行低溫處理可改善鋼的性能，提高鋼的硬度和強度，延長工件的使用壽命；機器裝配時，利用制冷裝置提供的低溫進行零部件間的過盈配合等。
3.醫療衛生事業
血漿、疫苗及某些特殊***品需要低溫保存，低溫冷凍骨髓和外周血干細胞；低溫麻醉、低溫手術及高燒患者的冷敷降溫等也需制冷裝置；在生物技術的研究和開發中制冷起著舉足輕重的作用，冷凍醫療正在蓬勃發展。
4.工業冷卻
在化工石油、激光電子、生物制***、儀器儀表、紡織、建筑等行業中，許多生產工藝過程都需要在低溫條件下進行才能保證生產和產品質量。如在化學工業中用于合成氨、苯膠等生產過程及溶液的濃縮等；石油化學工業中，用于合成塑料、合成纖維、合成橡膠等；煉油及天然氣工業中用于石油脫蠟、油品精煉、石油氣的液化及分離等；棉紡車間對空氣溫濕度的要求；在澆灌巨型混凝土大壩防壩體裂縫、提高混凝土強度、要排除混凝土凝固過程中析出的熱量；在凍土中開掘隧道，建造人工冰場，鋼材和機械零件裝配冷處理和冷環境；儀器儀表的標定以及航空航天工業的凈化、制造人工氣候室等，另外，在工業領域內愈來愈廣泛地應用制冷裝置來提高產品質量。
5.創造舒適環境
在加快人們生活節奏的改革開放時代，為了提高工作效率，需要有一個舒適的環境和娛樂場所。因此在賓館、飯店、茶樓、舞廳、酒吧、影劇院、體育館、大會堂、圖書館、辦公樓、醫院、學校、商店以及民用住宅，都采用各種不同的制冷裝置，如空調、冷飲制冷裝置等。
6科學研究
許多科研課題的研究，如氣象中所需的云霧室、高寒地區農作物的培育等等都需要制冷裝置。
六.制冷裝置存在的問題
1.制冷劑破壞臭氧層問題
制冷劑是制冷裝置運行中的工作介質，在系統中循環流動。它在低溫下吸收熱化，再在高溫下凝結放熱。由于制冷裝置廣泛采取的CFC與HCFC類物質對臭氧層有破壞作用以及產生溫室效應，所以CFC與HCFC的替代已成為當前國際性的熱門話題，該領域的研究和發展還在熱烈進行中。但從目前情況分，CFC與HCFC的替代工具有許多種。潛在的綠色環保替代物有合成的和天然的兩大類。合成的替代物有HFC；天然的有氨、二氧化碳、水、碳氫化合物等。
2.制冷裝置的能耗問題
據統計我國的人均能源占有量相對不足，僅為世界平均水平的40%~50%。能源問題是制約我國現代化建設的關鍵之一。隨著國民經濟的發展和人民生活水平的提高，制冷裝置的應用越來越廣泛。而目前我國所采用的制冷裝置消耗電能非常大，據報道，北京、深圳夏季集中空調用電量已占全市總用電量的三成。因此，制冷裝置的能耗問題急需解決。
七.制冷裝置的發展趨勢
伴隨著科技的進步，節能、環保、智能控制已成為制冷裝置發展的大趨勢
1.節能型制冷裝置
節能已成為制冷技術進步的重要標志，特別是運用變頻器技術的制冷裝置節能效率顯著增強。如志高變頻空調制冷裝置就采用日本三菱電機壓縮機，從而實現主機自動無級變速，使節能效率顯著增強。另外冷藏雙效制冷裝置的開發使得冷庫中的制冷量隨庫房負荷的變化實施自動調節，從而達到節約能量，提高凍品質量和凍結速度的目的。節能型制冷裝置越來越顯示出強大的優勢。
2環保型制冷裝置
臭氧層的破壞和氣候變化，是當前所面臨的主要環境問題。而我國大部分裝置均采用氟制冷系統，隨著氟制冷裝置被禁止使用，我國制冷裝置的發展曾一度陷入迷惘狀態和苦思之中，但制冷裝置的發展是與整個國民經濟發展命脈相承的。于是人們極力尋求替代工質，發展環保型制冷裝置。隨著我國環保部門關于限制并逐步禁止使用氟利昂22制冷政策的推出，加上無氟技術和新冷媒在制冷裝置中的不斷應用，環保型制冷裝置已成為一大趨勢。
3.自動化制冷裝置
由于計算機技術和現代控制技術的發展，實現了制冷裝置的自動化，包括運行工況調節、蒸發器供熱量調節、冷凍溫度及蒸發溫度調節、自動融霜、冷凝壓力自動調節、制冷機自動啟停及能量調節，制冷輔助設備的自動控制等，均需要采用數字化、電子化技術、模糊邏輯技術、傳感器技術、變頻技術來控制制冷裝置系統并使其智能化，這些不僅使制冷裝置節能，而且還趕超水平。
