冷凝器

冷库系统设计的一些建议 　管路设计的重要性 1.冷库系统正常运行时，少量的油将持续的随排气离开压缩机，冷库系统观路设计良好时，这些油将返回压缩机； 2.如果冷库系统中的油量太多，对冷凝器和蒸发器的效率产生负面影响； 3.返回压缩机的油少于离开压缩机的油，最终使压缩机损坏； 4.为压缩机加油，只能保持短时间的油面； 5.只有正确的管路设计，才能保持冷库系统有良好的油平衡。 冷库吸气管路设计 1.水平吸气管路沿制冷气流动的方向，要有大于0.5%的斜度； 2.水平吸气管路的截面，必须保持气体流速不小于3.6m/s; 3.在垂直的吸气管路中，必须保证气体流速不小于7.6-12m/s; 4.大于12m/s的气体流速，不能明显改善回油，会产生高的噪音并导致较高的吸气管路压力降； 5.在每一垂直吸气管路的底部，必须设立一个U形回油弯； 6.如果垂直吸气管路高度超过5m，则每增加5m必须设立一个U形回油弯； 7.U形回油弯的长度要尽可能的短，避免聚集过多的油。 冷库蒸发器吸气管路设计 1.当冷库系统不采用抽空循环时；在每个蒸发器的出口，应设U形截留弯。以防止停机时液体制冷剂在重力作用下，流入压缩机； 2.当吸气上升管和蒸发器相连时，中间应留有一段水平管和截留弯，用于安装感温包；防止膨胀阀产生误动作。 冷库排气管路设计 当冷库冷凝器安装的位置高于压缩机时，在冷库冷凝器的进气管处，需要一个U形弯，防止在停机时油返回到压缩机的排气侧，也有助于防止液体制冷剂从冷凝器流回到压缩机； 冷库液体管路设计 1.液体管路通常对制冷剂的流速没有特别的限制，当使用电磁阀时，制冷剂流速应低于1.5m/s; 2.如何保证进入膨胀阀的制冷剂是过冷液体； 3.当液体制冷剂压力降至其饱和压力时，有一部分制冷剂将闪发成气体。 冷库制冷剂闪发气体的危害 1.降低膨涨阀的制冷量； 2.会腐蚀膨胀阀的阀针和阀座，引起噪音； 3.导致膨胀阀对蒸发器的供液不正常。 冷库加油量和油分离器 1.在多数制冷冷库系统中，压缩机的加油量已经够用； 2.当管路超过20m,或管路中有许多油井，或冷库系统中加装油分离器时，需要额外补充冷冻机油； 3.在某些制冷冷库系统中，有缓慢的回油危险，有多台蒸发器或有多台冷凝器并联时，建议安装油分离器。 冷库膨胀阀/干燥过滤器 1.冷库膨胀阀或干燥过滤器，必须根据所使用的制冷剂进行选择； 2.要参考制造商的技术资料； 3.在选择干燥过滤器时，要考虑干燥过滤器的吸水能力、冷库系统制冷量和冷库系统制冷剂的充注量。 冷库工作电压和启动次数 1.工作电压要在规定的范围之内，（参见压缩机样本和使用说明书） 2.启动次数不能多于10-12次/小时。 3.每次启动后运行的时间不能少于5分钟，以保证正确的回油和电机的冷却，冷库系统设计必须保证最小的压缩机运行时间。 冷库蒸发器 1.蒸发器的选择要与冷库系统的负荷及压缩机的制冷量相匹配； 2.换热面积过大，回气温度高，蒸发温度不能降低； 3.换热面积过小，制冷剂不能充分蒸发，产生回液。 冷库冷凝器 1.冷凝器的选择要与压缩机的负荷和制冷量相匹配； 2.要参考生产厂家的技术资料； 3.换热面积过小，制冷剂气体不能充分冷凝，排气温度和排气压力升高。 冷库停机时液体制冷剂迁移 1.在冷库系统停机和压力平衡后，制冷剂在冷库系统的最冷部分冷凝； 2.冷库系统中的制冷剂会冷凝进入压缩机曲轴箱中； 3.制冷剂将溶解在压缩机油中，知道油中的制冷剂完全饱和； 4.当压缩机启动时，压力降低，制冷剂剧烈的蒸发，形成油泡沫； 5.引起液体或油击，破坏阀片、阀板； 6.油被制冷剂稀释，润滑能力大幅度下降。 冷库防止停机时液体制冷剂迁移 1.采用连续抽空循环； 2.采用回气管路气液分离器； 3.安装供液管路电磁阀； 4.采用曲轴箱加热器； 5.在压缩机开机前4小时，接通加热器。...

工业用除湿机 工业用除湿机 的功能范围非常的广，举凡工厂环境的干燥维持，工厂机械的防锈保养，原料产品的储存防霉，一具良好运作的工业用除湿机，扮演了举足轻重的角色。正岛电器公司－工业用除湿机，具备了良好的除湿能力，并可运用于4０℃的高温厂所，搭配湿度调节器更可达到完美控制湿度的效果，为您的品质建立最良好的屏障。 工业用除湿机运作原理 除湿专用型 专用型的工业用除湿机将空气吸入后，利用冷冻机将冷媒压缩，使冷媒在冷却器内蒸发将空气冷却、空气中的水分被冷凝成水滴后排出机外。 经过降温冷凝后的空气是处于高相对施度的状态，必须将空气流经冷冻循环中负责排热的冷凝器，使其加热后排出。再加热之后的空气便成为低湿度的干燥空气。 另外亦可追加后部冷却器以抑制室温的上升，或是追加后部加热器以提升冬天时的干燥效率。 ◆除湿专用型运作图例 ◆空调除湿两用型 两用型 工业用除湿机 同样地将空气吸入后，利用冷冻机将冷媒压缩，使冷媒在冷却器内蒸发将空气冷却、空气中的水分被冷凝成水滴后排出机外。 但相较于除湿专用型，本机型将冷冻循环中负责排热的冷凝器分成室内及室外二部分。调整负责加热的室内冷凝器及负责散热的室外冷凝器之热量比例，便可以调整本机排出之空气的温度，达到空调及除湿一机二用的多用途功能。 冬天温度过低时，亦可另外选购后部加热器以提升干燥的效率。 ◆空调除湿两用型图例...

专业干洗店保护干洗机的步骤 发布者：★洗衣连锁 发布日期：2010-9-4 清理烘干冷凝器上的绒毛。 每六个月掩护内容： 2。 各管路、阀门、观察窗是否有跑、冒、滴、漏现象； b。 压缩空气软管接头每月要检查一次，如有必要及时拧紧。检查皮带松紧度 6。检查机器地脚螺栓， 拧紧。 洗衣连锁 在义务日最后一个洗衣轮回结束后 ， 确认蒸馏器里面的干洗剂已经蒸馏结束。 1。 检查压缩空气注油器的油位，如有必要及时增添。 封闭电源开关 ， 进水阀门。然后恢复其义务状态。 每周掩护 2。 过滤器压力表显示是否为 0。 5。 打开空压机，等压力抵达指定值0。 冼衣连锁店各岗位员工应理解哪些常识 2。 设备外观卫生检查； c。清理烘干加热器 3。 清洁溶剂箱半年清理一次与其它底箱一起清理。洗衣连锁过滤芯用软毛刷刷净，有机玻璃罩用水清理清洁并擦干。（按仿单的油号） 1。清理蒸汽过滤器（只对蒸汽型机器） 1。 所有电机轴承更新油脂。 3。 每周掩护内容： 3。 各观察孔的玻璃每周应擦拭一次。分为每周掩护，每月掩护、每半年掩护、每年掩护 一。按计划周期性保养，掩护。清理制冷机组的交换器 2。清理蒸汽过滤器（只对蒸汽型机器） 4。 2。 最前义务结束，封闭所有开关阀门。 1。 检查装衣门， 蒸馏箱， 绒毛过滤器， 钮扣收集器等各个部件的密封垫是否有损坏。清理进水过滤器 3。 压缩空气过滤器每周清理一次。洗衣连锁最后在义务结束后： 2。 7Mpa，然后启念头器义务。 各管路、阀门、观察窗是否有跑、冒、滴、漏现象； 5。 润滑油脂杯每月加一次新油。 打开电源开关 ， 检查各种显示是否正常； 三。 专业的干洗店是如何掩护保养干洗机的呢？卡丽斯干洗连锁总结主要有以下几个步骤和要点： 。 主机上是否有螺丝松落； a 过滤器压力表显示是否为 0。 打开空压机，等压力抵达指定值0。 清理由蒸馏冷凝器至分水器的管路。 四。天天开机前检查掩护。 洗衣连锁 检查压缩空气注油器的油位，如有必要及时增添。清理冷凝器 4。 检查所有电器的接线是否松动。 分水器每周清理一次、要把分水器内的所有杂物用棉丝擦净。 每六个月掩护 7。 1Mpa 以下； 首先在开干洗机前，先检查机器的以下几个方面 开干洗店要注意哪些方面？ 二。（按仿单的油号） 1。清理烘干加热器 3。清理冷凝器 4。 1。过滤芯用软毛刷刷净，有机玻璃罩用水清理清洁并擦干。 每年掩护内容： 4。 2。 在义务日最后一个洗衣轮回结束后 ， 确认蒸馏器里面的干洗剂已经蒸馏结束。 5。 3。 7Mpa，然后启念头器义务。 清理由蒸馏冷凝器至分水器的管路。 1。 1Mpa 以下； 首先在开机前，先检查机器的以下几个方面 2。 检查装衣门， 蒸馏箱， 绒毛过滤器， 钮扣收集器等各个部件的密封垫是否有损坏。 1。 检查清理蒸馏箱、钮扣收集器、纤毛过滤器、油水分手器等。 润滑油脂杯每月加一次新油。 d。 设备外观卫生检查； 3。 检查清理蒸馏箱、钮扣收集器、纤毛过滤器、油水分手器等。 主机上是否有螺丝松落； 1。 清理烘干冷凝器上的绒毛。 3。）天天开机前检查掩护。 洗衣连锁各观察孔的玻璃每周应擦拭一次。 清理蒸馏器至冷凝器的管路。清理制冷机组的交换器 2。 4。然后恢复其义务状态。 分水器每周清理一次、要把分水器内的所有杂物用棉丝擦净。开机观察： 5。 打开电源开关 ， 检查各种显示是否正常； 其次开机观察： e。 所有电机轴承更新油脂。按计划周期性保养，掩护。 压缩空气软管接头每月要检查一次，如有必要及时拧紧。 每年掩护 4。 3。 清理蒸馏器至冷凝器的管路。（按仿单的油质） 每月掩护 4。 最后在义务结束后： 3。（按仿单的油质） 每月掩护内容： 4。检查机器地脚螺栓， 拧紧。检查皮带松紧度 6。清理进水过滤器 3。 清洁溶剂箱半年清理一次与其它底箱一起清理。 洗衣连锁打开冷却水阀门。 打开冷却水阀门。 最前义务结束，封闭所有开关阀门。 1。 检查所有电器的接线是否松动。 封闭电源开关 ， 进水阀门。 压缩空气过滤器每周清理一次。分为每周掩护，每月掩护、每半年掩护、每年掩护 1。...

浸出法制油 1．浸出法制油的基本过程 浸出法制油是应用萃取的原理，选用某种能够溶解油脂的有机溶剂（例如： 6号抽提溶剂油），经过对油料的接触（浸泡或喷淋），使油料中的油脂被萃取出来的一种制油方法。其基本过程是：把油料胚（或预榨饼）浸于选定的溶剂中，使油脂溶解在溶剂内（组成混合油），然后将混合油与固体残渣（粕）分离，混合油再按不同的沸点进行蒸发、汽提，使溶剂汽化变成蒸气与油分离，从而获得油脂（浸出毛油）。溶剂蒸气则经过冷凝、冷却回收后继续使用。粕中亦含有一定数量的溶剂，经脱溶烘干处理后即得干粕，脱溶烘干过程中挥发出的溶剂蒸气仍经冷凝、冷却回收使用。 2.浸出法制油的优点 浸出法制油具有粕中残油率低（出油率高），劳动强度低，工作环境佳，粕的质量好的优点。 由此可见，较之压榨法、浸出法制油的确是一种先进的制油方法，目前已普遍使用。 3．油脂浸出的基本原理 油脂浸出亦称“萃取”，是用有机溶剂提取油料中油脂的工艺过程。油料的浸出，可视为固一液萃取，它是利用溶剂对不同物质具有不同溶解度的性质，将固体物料中有关成分加以分离的过程。在浸出时，油料用溶剂处理，其中易溶解的成分（主要是油脂）就溶解于溶剂。当油料浸出在静止的情况下进行时，油脂以分子的形式进行转移，属“分子扩散”。但浸出过程中大多是在溶剂与料粒之间有相对运动的情况下进行的，因此，它除了有分子扩散外，还有取决于溶剂流动情况的“对流扩散”过程。 4．浸出法制油工艺 （1）浸出法制油工艺的分类按操作方式，浸出法制油工艺可分成间歇式浸出和连续式浸出： ①间歇式浸出 料胚进入浸出器，粕自浸出器中卸出，新鲜溶剂的注入和浓混合油的抽出等工艺操作，都是分批、间断、周期性进行的浸出过程属于这种工艺类型。 ②连续式浸出 料胚进入浸出器，粕自浸出器中卸出，新鲜溶剂的注入和浓混合油的抽出等工艺操作，都是连续不断进行的浸出过程属于这种工艺类型。 按接触方式，浸出法制油工艺可分成浸泡式浸出、喷淋式浸出和混合式浸出： ③浸泡式浸出 料胚浸泡在溶剂中完成浸出过程的叫浸泡式浸出。属浸泡式的浸出设备有罐组式，另外还有弓型、U型和Y型浸出器等。 ④喷淋式浸出 溶剂呈喷淋状态与料胚接触而完成浸出过程者被称为喷淋式浸出，属喷淋式的浸出设备有履带式浸出器等。 ⑤混合式浸出 这是一种喷淋与浸泡相结合的浸出方式，属于混合式的浸出设备有平转式浸出器和环形浸出器等。 （2）浸出法制油工艺 按生产方法可分为直接浸出和预榨浸出： ①直接浸出 直接浸出也称“一次浸出”。它是将油料经预处理后直接进行浸出制油工艺过程。此工艺适合于加工含油量较低的油料。 ②预榨浸出 预榨浸出油料经预榨取出部分油脂，再将含油较高的饼进行浸出的工艺过程。此工艺适用于含油量较高的油料。 （3）浸出工艺的选择依据及基本的工艺流程 浸出生产能否顺利进行，与所选择的工艺流程关系密切，它直接影响到油厂投产后的产品质量、生产成本、生产能力和操作条件等诸多方面。因此，应该采用既先进又合理的工艺流程。选择工艺流程的依据是： ①根据原料的品种和性质进行选择 根据原料品种的不同，采用不同的工艺流程，如加工棉籽，其工艺流程为：棉籽→清洗→脱绒→剥壳→仁壳分离→软化→轧胚→蒸炒→预榨→浸出； 若加工油菜籽，工艺流程则是：油菜籽→清选→轧胚→蒸炒→预榨→浸出； 根据原料含油率的不同，确定是否采用一次浸出或预榨浸出。如上所述，油菜籽、棉籽仁都属于高含油原料，故应采用预榨浸出工艺。而大豆的含油量较低，则应采用一次浸出工艺。 大豆→清选→破碎→软化→轧胚→干燥→浸出； ②根据对产品和副产品的要求进行选择 对产品和副产品的要求不同，工艺条件也应随之改变，如同样是加工大豆，大豆粕要用来提取蛋白粉，就要求大豆脱皮，以减少粗纤维的含量，相对提高蛋白质含量，工艺流程为： 大豆→清选→干燥→调温→破碎→脱皮→软化→轧胚→浸出→浸出粕→烘烤→冷却→粉碎→高蛋白大豆粉 ③根据生产能力进行选择 生产能力大的油厂，有条件选择较复杂的工艺和较先进的设备；生产能力小的油厂，可选择比较简单的工艺和设备。如日处理能力50吨以上的浸出车间可考虑采用石蜡油尾气吸收装置和冷冻尾气回收溶剂装置。 5.油脂浸出 （1）工艺流程：料胚（或预榨饼）→存料箱→封闭绞龙→（溶剂→）浸出器（→湿粕）→混合油 油料经过预处理后所成的料胚或预榨饼，由输送设备送入浸出器，经溶剂浸出后得到浓混合粕和湿粕。 （2）浸出设备：浸出系统的重要设备是浸出器，其形式很多。 间歇式浸出器——浸出罐；连续式浸出器——平转式浸出器、环形浸出器、卫星式浸出器、履带式浸出器等。 6、湿粕的脱溶烘干 （1）工艺流程：湿粕→刮板输送机→蒸烘机（→捕粕器→混合蒸汽）→干粕（冷却）→仓库； 从浸出器卸出的粕中含有25％—35％的溶剂，为了使这些溶剂得以回收和获得质量较好的粕，可采用加热以蒸脱溶剂。 （2）脱溶烘干设备 对预榨饼浸出粕的脱溶烘干多采用高料层蒸烘机，对大豆一次浸粕的脱溶烘干，宜采用D．T蒸脱机。 7．混合油的蒸发和汽提 （l）工艺过程：混合油过滤→混合油贮罐→第一蒸发器→第二蒸发器→汽提塔→浸出毛油；从浸出器泵出的混合油（油脂与溶剂组成的溶液），须经处理使油脂与溶剂分离。分离方法是利用油脂与溶剂的沸点不同，首先将混合油加热蒸发，使绝大部分溶剂汽化而与油脂分离。然后，再利用油脂与溶剂挥发性的不同，将浓混合油进行水蒸气蒸馏（即汽提），把毛油中残留溶剂蒸馏出去，从而获得含溶剂量很低的浸出毛油，但是在进行蒸发、汽提之前，须将混合油进行“预处理”，以除去其中的固体粕末及胶状物质，为混合油的成分分离创造条件。 （2）过滤 让混合油通过过滤介质（筛网），其中所含的固体粕末即被截留，得到较为洁净的混合油。处理量较大的平转型浸出器内，在第Ⅱ集油格上装有帐篷式过滤器，滤网规格为 100目，浓混合油经过滤后再泵出。 （3）离心沉降 现多采用旋液分离器来分离混合油中的粗末，它是利用混合油各组分的重量不同，采用离心旋转产生离心力大小的差别，使粕末下沉而液体上升，达到清洁混合油的目的。 （4）混合油的蒸发 蒸发是借加热作用使溶液中一部分溶剂汽化，从而提高溶液中溶质的浓度，即使挥发性溶剂与不挥发性溶质分离的操作过程。混合油的蒸发是利用油脂几乎不挥发，而溶剂沸点低、易于挥发的特性，用加热使溶剂大部分汽化熬出，从而使混合油中油脂的浓度大大提高的过程。在蒸发设备的选用上，油厂多选用长管蒸发器（也称为“升膜式蒸发器”）。其特点是加热管道长，混合油经预热后由下部进入加热管内，迅速沸腾，产生大量蒸气泡并迅速上升。混合油也被上升的蒸气泡带动并拉曳为一层液膜沿管壁上升，溶剂在此过程中继续蒸发。由于在薄膜状态下进行传热，故蒸发效率较高。其设备为长管蒸发器。 （5）混合油的汽提 通过蒸发，混合油的浓度大大提高。然而，溶剂的沸点也随之升高。无论继续进行常压蒸发或改成减压蒸发，欲使混合油中剩余的溶剂基本除去都是相当困难的。只有采用汽提，才能将混合油内残余的溶剂基本除去。 汽提即水蒸气蒸馏，其原理是：混合油与水不相溶，向沸点很高的浓混合油内通入一定压力的直接蒸汽，同时在设备的夹套内通入间接蒸汽加热，使通入混合油的直接蒸汽不致冷凝。直接蒸汽与溶剂蒸气压之和与外压平衡，溶剂即沸腾，从而降低了高沸点溶剂的沸点。未凝结的直接蒸汽夹带蒸馏出的溶剂一起进入冷凝器进行冷凝回收。其设备有管式汽提塔、层碟式汽提塔、斜板式汽提塔。 8．溶剂蒸气的冷凝和冷却 （1）工艺流程 由第一、第二蒸发器出来的溶剂蒸气因其中不含水，经冷换器冷却后直接流入循环溶剂罐；由汽提塔、蒸烘机出来的混合蒸气进入冷凝器，经冷凝后的溶剂、水混合液流入分水器进行分水，分离出的溶剂流入循环溶剂罐，而水进入水封池，再排入下水道。 若分水器排出的水中含有溶剂，则进入蒸煮罐，蒸去水中微量溶剂后，经冷凝器出来冷凝液进入分水器，废水进入水封池。 （2）溶剂蒸气的冷凝和冷却 所谓冷凝，即在一定的温度下，气体放出热量转变成液体的过程。而冷却是指热流体放出热量后温度降低但不发生物相变化的过程。单一的溶剂蒸气在固定在冷凝温度下放出其本身的蒸发潜热而由气态变成液态。当蒸气刚刚冷凝完毕，就开始了冷凝液的冷却过程。因此，在冷凝器中进行的是冷凝和冷却两个过程。事实上这两个过程也不可能截然分开。两种互不相溶的蒸气混合物——水蒸气和溶剂蒸气，由于它们各自的冷凝点不同，因而在冷凝过程中，随温度的下降所得冷凝液的组成也不同。但在冷凝器中它们仍然经历冷凝、冷却两个过程。 目前常用的冷凝器有列管式冷凝器、喷淋式冷凝器和板式冷凝器。 （3）溶剂和水分离 来自蒸烘机或汽提塔的混合蒸气冷凝后，其中含有较多的水。利用溶剂不易溶于水且比水轻的特性，使溶剂和水分离，以回收溶剂。这种分离设备就称之为“溶剂-水分离器”，目前使用得较多的是分水箱。 （4）废水中溶剂的回收 分水箱排出的废水要经水封池处理。水封池要靠近浸出车间，水封池为三室水泥结构，其保护高度不应小于0．4米，封闭水柱高度大于保护高度2．4倍，容量不小于车间分水箱容积的1．5倍，水流的入口和出口的管道均为水封闭式。 在正常情况下，分水器排出的废水经水封池处理，但当水中夹杂有大量粕屑时，对呈乳化状态的一部分废水，应送入废水蒸煮罐，用蒸汽加热到92℃以上，但不超过98℃，使其中所含的溶剂蒸发，再经冷凝器回收。 9．自由气体中溶剂的回收 （1）工艺流程 空气可以随着投料进入浸出器，并进入整个浸出设备系统与溶剂蒸气混合，这部分空气因不能冷凝成液体，故称之为“自由气体”。自由气体长期积聚会增大系统内的压力而影响生产的顺利进行。因此，要从系统中及时排出自由气体。但这部分空气中含有大量溶剂蒸气，在排出前需将其中所含溶剂回收。来自浸出器、分水箱、混合油贮罐、冷凝器、溶剂循环罐的自由气体全部汇集于空气平衡罐，再进入最后冷凝器。某些油厂把空气平衡罐与最后冷凝器合二为一。自由气体中所含的溶剂被部分冷凝回收后，尚有未凝结的气体，仍含有少量溶剂，应尽量予以回收后再将废气排空。 （2）工艺设备 石蜡油尾气回收法、低温冷冻法。 10．浸出车间工艺技术参数 （1）工艺参数：①进浸出器料胚质量 直接浸出工艺，料胚厚度为0．3毫米以下，水分10％以下；预榨浸出工艺，饼块最大对角线不超过15毫米，粉末度（30目以下）5％以下，水分5％以下。②料胚在平转浸出器中浸出，其转速不大于100转／分钟；在环型浸出器中浸出，其链速不小于 0．3转／分钟。③浸出温度50～55℃。④混合油浓度 入浸料胚含油18％以上者，混合油浓度不小于20％；入浸料胚含油大于10％者，混合油浓度不小于15％；入浸料胚含油在大于5％、小于10％者，混合油浓度不小于10％。⑤粕在蒸脱层的停留时间，高温粕不小于30分钟；蒸脱机气相温度为74-80℃；蒸脱机粕出口温度，高温粕不小于105℃，低温粕不大于80℃。带冷却层的蒸脱机（DTDC）粕出口温度不超过环境温度10℃。⑥混合油蒸发系统 汽提塔出口毛油含总挥发物0．2％以下，温度105℃。⑦溶剂回收系统 冷凝器冷却水进口水温30℃以下，出口温度45℃以下。凝结液温度40℃以下。 （2）产品质量：①毛油总挥发物0．2％以下。②粕残油率1%以下（粉状料2%以下），水分12%以下，引爆试验合格。③一般要求毛油达到如下标准：色泽、气味、滋味正常；水分及挥发物0.5％；杂质0.5％；酸价参看原料质量标准，不高于规定要求。④预榨饼质量，在预榨机出口处检验，要求：饼厚度12毫米；饼水分 6％；饼残油；13％，但根据浸出工艺需要，可提高到18％。 （3）有关设备计算采用的参数：料胚密度（γ）400～45O千克/米3 ；饼块密度（γ） 560～620千克／米3；层式蒸炒锅总传热系数K=628千焦／（米2·时·℃）；入浸出器料胚的容重，大豆粕按360千克／米3，预榨饼按600千克／米3，浸出时间90分钟。 有关列管式传热设备的总传热系数，常压蒸发应不低于下列数据：第一蒸发器总传热系数1170千焦／（米2·时·℃）；第二蒸发器总传热系数 420千焦／（米2·时·t）； 溶剂冷凝器的总传热系数754千焦／（米2·时·℃）；溶剂加热器的总传热系数420千焦／（米2·时·℃）设备布置应紧凑，在充分考虑操作维修的空间后，可考虑车间主要通道为1．2米，两设备突出部分间距如需操作人员通过则为0．8米，如不考虑操作人员通过可为0．4米。靠墙壁无人路过的贮槽与墙距离为0．2米。如有管路经过，上述尺寸尚需考虑管子及保温层所占空间。车间内不准设地坑、管沟以免溶剂蒸气积聚。 （4）消耗指标：蒸汽消耗量500（350）千克／吨料；电消耗量15千瓦·时／吨料；冷却水量20（30）吨／吨料；溶剂消耗量＜5千克／吨料 注意：蒸汽消耗量中，括号内数字为负压蒸发工艺消耗数。 （5）管路系统设计 对每条管线进行管径计算，同时按输送的原料选择所需管的型号材质。每条管线应进行编号，并编制管路、阀门、疏水器、仪表明细表。浸出车间管径计算，可选用流速数据如下：主蒸气管25米/秒，支蒸气管20米/秒，水管1．5米/秒，混合油溶剂管1．0米/秒。 ++++++++ 6号抽提溶剂油 英文名：Solvent-extracted oil No.6...

科学史及其与哲学和宗教关系（十四）---热学成为一门具有非常重要实际意义的科学。 电磁感应 由静电的感应而生的静电荷以及磁石对于软铁的类似作用，使早期实验者想到利用伏特电池发出的电流也许可得同样的效果。例如法拉第就用两根绝缘线按螺旋的形式缠绕在同一根圆木筒上，但是，当他使强电流不断地通过一根螺旋线时，他在另一螺旋线里的电流计上，没有发现有什么偏转。 他的第一个成功的实验，在电学史上打开了一个新纪元。1831年11月24日，他向皇家学会这样描写这次实验 把一根203呎长的铜丝缠在一个大木块上，再把一根长203呎的同样的钢丝缠绕在前一线圈每转的中间，两线间用绝缘线隔开，不让金属有一点接触。一根螺旋线上连接有一个电流计，另一根螺旋线则连接在一套电池组上，这电池组有100对极版，每版四时见方，而且是用双层铜版制造的，充分地充了电。当电路刚接通时，电流计上发生突然的极微小的效应；当电路忽断的时候，也发生同样的微弱效应。但当伏特电流不断地通过一根螺旋线时，电流计上没有什么表现，而在另一螺旋线上也没有类似感应的效应，虽然整个螺旋线的发热以及碳极上的放电，证明电池组的活动力是很大的。 用120对极版的电池组来重做这个实验，也未发现有别的效应，但从这两次实验，我们查明了一个事实：当电路忽通时，电流计指针的微小偏转常循一个方向；而当电路忽断时，同样的微小偏转则循另一方向。 到现在为止，我用磁石所得的结果，使我相信通过一根导线的电池电流。实际上在另一导线上因感应而产生了同样的电流，但它只出现于一瞬间。它更带有普通来顿瓶的电震产生的电浪的性质，而不象从伏特电池组而来的电流；所以它能使一根钢针磁化，而很难影响电流计。 这个预期的结果竟得到了证明。因为用缠绕在玻璃管上的中立的小螺旋线来代替电流计，又在这个螺旋线里安装一根钢针，再如前把感应线圈和电池组连结起来，在电路未断以前将钢针取出，我们发现它已经磁化了。 如先通了电，然后再把一根不曾磁化的钢针安放在小螺旋线内，最后再把电路切断，我们发现钢针的磁化度表面上和以前一样，但是它的两极却与以前相反。 用现今的灵敏电流计，我们很容易重做法拉第的实验。只须用一个伏特电池作为原电流，而使原电路与副电路作相对的移动，或用一个永磁铁和一个与电流计相联的线圈作相对移动，都可以证明有同样的暂时电流的发生。法拉第电磁感应的发现，为后来工业的大发展奠定了基础。差不多一切实用上重要的电力机器，都是根据感应电流的原理制成的。 电磁力场 安培发现电磁定律，用数学公式把它表达出来以后，就感到满足，没有再去探索这种力靠什么机制传播了。但承继他的法拉第，不是数学家，对于中介空间或电磁力场的物理性质与状态特别感到兴趣。如果把一块纸版放在磁捧之上，再拿一些铁屑散布在纸版上，这些铁屑将集合成许多线，表明磁力是沿这些线而起作用的。法拉第想象这样的力线或力管将磁极或电荷连结起来，真的存在于磁场或电场之中，它们也许是极化了的质点所组成的链。如果它们象橡皮条那样，处在紧张状态之下，向纵的方向拉长，而向横的方向压缩，那么它们会在煤质中伸展出去，而将磁极或电荷向一起拉拢，这样可以解释吸引的现象。不论实际是否这样，用法拉第的力线，来表示绝缘的媒质或电场中的应力与应变的现象，实在是一个便利的方法。 法拉第又从别的方面研究了电介质的问题。他发现在导体周围的空气为虫胶或硫一类绝缘体所代替时，导体的静电容量，即在一定电位或电压下它能负荷的电量，便有增加；这个增加的比例他叫做那个绝缘体的电容率。 法拉第的见解超过了他的时代，而且他用来表达这些见解的术语，也不是当时所熟习的。三十年后，麦克斯韦将这些见解翻译成数学的公式，并发展为电磁波的理论时，它们的重要性才被人认识（在英国立刻就被人认识，在其他国家比较慢）。这样，法拉第就奠定了实用电学的三大部门，即电化学、电磁感应与电磁波的基础。而且他坚决主张电磁力场具有极大重要性，这也是现代场物理学理论有关电的方面的历史起点。 电磁单位 我们得感谢两位德国的数学物理学家高斯（1777－1855年）与韦伯（W．E．Weber，1804－1891年），因为他们发明了一套科学的磁与电的单位。这种单位不是根据和它们同类的量任意制定的，而是根据长度、质量与时间三种基本单位而制定的。 1839年，高斯发表了他的《按照距离平方反比而吸引的力的一般理论》一书。电荷、磁极以及万有引力都适合这个关系。这样，就可以给单位强度的电荷或磁极下这样的定义：同相等的类似电荷或磁极在空气中相距一单位（1厘米），而以一单位的力（1达因）对该电荷或磁极加以排斥的电荷或磁极。如果用另一介质来代替空气，这个力就按一定的比例减少，他用k来代表电力，u代表磁力。k就是法拉第的电容率，在这里成为介质常数，u这个量后来叫做介质的磁导率。在这个基础上高斯建立了一个宏伟的数学演绎的大厦。 安培与韦伯由实验证明带电流的线圈，与同大小同形式的磁铁的作用相同，一个圆圈电流与一个在正交向上磁化的圆盘等效，所以一面是指北极，另一面是指南极的。这样单位电流可定义为和单位磁力的磁盘等效的电流。根据这个定义，可以用数学方法导出如下结果：圆圈电流中心的磁场（即作用于单位磁极的力）等于2xc／r，这里c是电流的强度，r是圆圈的半径，这个算式自然与由安培公式所导出的结果相合。所以只要将一颗小磁针悬挂在一大圆线圈的中心（这种装置就是现今所说的正切电流计），再于电流通过线圈时，观测磁针的偏转，我们就可以以绝对单位或厘米一克-秒（C．G．S．）单位去测量电流。常用的电流单位（安培）按规定是上面所说的单位的十分之一，不过，多年以来为了实际应用与测量便利，一直是根据电解时析出银的重量来做电流单位的标准，如上面所谈到的。现在又有人提议重回到理论的定义上去。 热与能量守恒 在十八世纪和十九世纪中，由于蒸汽机的发展，热学成为一门具有非常重要的实际意义的科学，这反过来引起人们对于热学理论的重新注意。 我们以前说过，按照热质说，热是一种不可秤量的流体。这个学说在启发和解释测量热量的实验方面起过有益的作用。但作为物理的解释，分子激动说更合于敏锐的自然哲学家如波义耳和牛顿的口味。1738年，别尔努利（Daniel Bernouilli）指出，如果将气体想象为向四面八方运动的分子，那末这些分子对盛器的壁的冲击，便可解释气体的压力，这压力又必因气体被压缩与温度的增高而按比例增加，正如实验所要求的那样。 热质论者解释摩擦生热的现象时，假定摩擦生出的屑末或摩擦后最终态的主要物质的比热比摩擦以前的初态物质要小一些，因而热是被逼出而表现于外的。但在1798年，美国人汤普逊（Benja-min Thompson后来在巴伐利亚成了朗福德伯爵Count Rumforo）用钻炮膛的实验证明发热的量大致与所作的功的总量成正比，而与削片的量无关。可是热的流体说仍然存在了半个世纪。 不过，到1840年，人们就开始了解自然界里各种能量至少有一些是可以互相变换的。1842年，迈尔（J．R．Mayer）主张由热变功或由功变热均有可能。迈尔在空气被压缩的时候，所有的功都表现为热的假定下，算出了热的机械当量的数值。同年，英国裁判官兼科学家、以发明一种伏特电池著名的格罗夫（W．R．Grove）爵士，在一次讲演中说明了自然间能量相互关系的观念，并在1846年出版一本书《物理力的相互关系》中，阐述了这个观念。这本书和1847年德国大生理学家、物理学家与数学家赫尔姆霍茨（H.L．F vonHelmholtz，1821－1894年）根据独立的研究写成的《论力的守恒》，是一般地论述现今所谓的“能量守恒”原理的最早著作。 1840至1850年间，焦耳（J.P.Joule，1818-1889年）以实验方法测量了用电和机械功所生的热量。他先证明电流通过导线所生的热量，与导线的电阻和电流的强度的平方成正比例。他压水通过窄管或压缩一定量的空气或使轮翼转动于液体中，而使液体生热。他发现不管用什么方式作功，同量的功常得同量的热，根据这个等值的原理，他断定热是能量的一种形式。虽是这样，“经过多年之后，科学界领袖才开始赞同这种看法”，虽然斯托克斯告诉威廉·汤姆生（William Thomson）：“他宁愿做焦耳的一个信徒”。1853年，赫尔姆霍茨访问英国时就已经看见许多人对这个科学问题发生兴趣，他到法国时又看见雷尼奥（Regnaull）已经采取了新的观点。焦耳的最后结果表明：使一磅水在华氏55至60度之间温度升高1度所需要消耗的功为772呎磅。后来实验证明比较接近精确的数字是778呎磅。 焦耳用热与功等价的明确的实验结果，给予格罗夫所主张的“力的相互关系”、和赫尔姆霍茨所倡导的“力的守恒”的观念以有力的支持。这个观念就这样发展成为物理学上以“能量守恒”得名的确定原理。能量作为一个确切的物理量，在那时的科学上还是新东西。这个名词所表示的观念，曾经用不准确的、具有双重意义的“力”一词来表达。托马斯·杨指出，这样就把“能量”和“力”混淆起来了。能量可以定义为“作功的力”，而且如果两者的转换是完全的，能量便可以用所作的功来测度。“能量”一词用于这种专门的意义应归功于兰金（Rankine）与汤姆生。汤姆生采用了托马斯·杨所提出的把力和能量区别开来的主张。 焦耳的实验证明在他所研究过的情况里，一个体系中能的总量是守恒的，功所耗失之量，即作为热而出现。一般的证据引导我们把这个结果推广到其他的变化上去，例如机械能变为电能，或化学能变为动物热之类。直到近年为止，一切已知的事实都适合于这句话：在一个孤立的体系中，总的能量是守恒的。 这样确立的能量守恒原理可以和较早的质量守恒原理相媲美。牛顿的动力学的基础就在于这样一种认识：有一个量，－－为了便利起见，称为一个物体的质量--经过一切运动而不变。在化学家手里，天秤证明：这个原理在化学变化中也一样地有效。在空气中燃烧的物体，它的质量并不消失。如果把所产生的物质收集起来，它们的总量必等于原物体与所耗的空气的份量的总和。 能量也是这样的：质量以外的另一个量出现在我们的意识里，主要是因为它经过一系列的转换仍然不变。我们觉得承认这个量的存在，把它当作一个科学的概念，并且给它起一个名字，是有种种便利的。我们称它为能或能量，用所作的动量或发生的热量来测量它的变化，并且费了许多工夫，经过许多疑惑，才发现它的守恒性。 十九世纪的物理学，没有一个方法可以创造或毁灭质与能。二十世纪出现了一些迹象，说明质本身就是能的一种形式，从质的形式转变为能的形式并非不可能的事，但直到近些年为止，质与能是截然不同的。 能量守恒的原则，约在1853年为汤姆森（Julius Thomsen）首先应用于化学。他认识到在化学反应里所发出的热是这个系统的合能量在反应前后的差异的衡量尺度。既然在一个闭合的系统中，最后的能量和最初的能量必然是相同的，因此，在某些情况下，我们就有可能预言这个系统的最后状态，而不必顾及中间的步骤，也就是一步跳到一个物理问题的解答，而不必探究达到目标的过程，象惠更斯对于某些比较有限的力学问题所做过的那样。由于这个实际的用途和它固有的意义，能量守恒原理可以看做是人类心灵的重大成就之一。 但是它有自己的哲学上的危险性。由于质量守恒原理和能量守恒原理在当时可以研究的一切情况下无不有效，这两个原理就很容易被引伸为普遍的定律。质量成了永恒而不灭的；宇宙里的能量，在一切情形下及一切时间内都成了守恒而不变的。这些原理不再是引导人们在知识领域内凭借经验逐渐前进的万无一失的响导，而成了有效性可疑的重要哲学教条了。 气体运动说 1845年，瓦特斯顿（J．J．Waterston）在一篇手稿备忘录中，进一步发展了由于热与能统一起来而显得更加重要的气体运动说。这篇备忘录在皇家学会的档案搁置多年而被人遗忘了。1848年，焦耳也研究了这个问题。这两位科学家把这个理论推进到别尔努利所没有达到的地步，并且各不相谋地算出分子运动的平均速度。1857年，克劳胥斯（Clausius）才首先发表了正确的物质运动说。 由于分子碰憧的机会很多，而这种碰撞又假定带有完全的弹性，所以在任何瞬间，所有的分子必定向一切方向，带着一切速度而运动。全部分子的平动总能量可以量废气体的总热量，而每一分子的平均能量可以量废温度。从这些前提，我们可以用数学方法推导出气体的压力P等于1/3nmV2，这里n是单位容积中的分子数，m是每个分子的质量，V2是气体速度平方的平均值。 但nm是单位容积中气体的总质量，即是它的密度，所以如果温度和V2不变，则气体的压力与其密度成正比例，或与其容积成反比例，这是波义耳由实验发现的定律。如果温度变化的话，由于p与V2成比例，压力必随温度而增加，这就是查理定律。如果我们有两种气体在同压与同温之下，从以上为方程式可知在单位容积中两气体的分子数相等，这是阿伏伽德罗从化学事实得到的定律。最后，就这两种气体来说，分子的速度V必定与密度nm的平方根成反比例，这关系可以解释气体渗透多孔间壁的速度，这正是1830年格雷厄姆（Thomas Graham）由实验所发现的定律。 从这些演绎可见别尔努利、焦耳和克劳胥斯等提出的初步的气体运动论和气体的比较简单的实验性质是符合的。而且如瓦特斯顿和焦耳所表明的，这个学说使我们可以近似地算出分子的速度。例如，在摄氏零度及水银柱760毫米标准大气压，或每平方厘米1．013×106达因的压力下，氢的单位质量的容积是11．16升或11.160立方厘米。因此从P＝1/3nmV2方程式得到V为每秒1844米，或每秒一英里多。氧元素的相应数字是每秒461米。这些数字是V2的平均值的平方根；V本身的平均值，即分子速度．稍小一些。1865年，劳施米特（Loschmidt）根据气体运动论，首先算出一立方厘米的气体在0”C和大气压下所有的分子数目为2．7×1019。 麦克斯韦与波尔茨曼（Boltzmann）将高斯由概率理论所导出的误差律应用到速度分配的问题上去，这个理论现时对许多研究部门都十分重要。它表明由于分子的偶然碰撞的机会极多，它们可分为几群，每一群在某一速度范围内运动，其分布如图5所示。横标代表速度，纵标代表以某一速度运动的分子数。如果以最可能的速度为单位，我们就可以看出，速度三倍于最可能速度的分子数差不多可以略而不计。人们还可以划出类似的曲线来表示靶上枪弹分布，物理量度中的误差分布，按身长、体重、寿命长短、或考试中表现出的能力等划分的人群的分布。不论在物理学、生物学或社会科学上，概率理论与误差曲线都有很大的重要性。预测一个人的寿命长短或一个分子在未来某时刻的速度，是不可能的；但如果有了足够数目的分子或人，我们就可用统计的方法来加以处理，我们可以在极窄狭的范围内，预测有好多分子在某一速度范围内运动，或好多人将死于某年。从哲学上来说，我们不妨说我们已经达到一种统计决定论，虽然在这个阶段里，个体的不确定仍然存在。 波尔茨曼与沃森（Watson）查明．原来以他种速度运动的分子有归于麦克斯韦－波尔茨曼分布的倾向；因为这是最可能的分布。他们证明这种倾向与热力学上一个名为“熵”的量趋于最大值的倾向相当。达到这种最可能的情况--即熵达于最大值，速度按误差定律分布的过程，和洗纸牌相似。这种现象在自然界里是随时间的推移自然出现的；现时在科学上和哲学上，都有极大重要性。 麦克斯韦还指出气体的粘滞度必依其平均自由程而定，所谓平均自由程即一分子在两次碰撞之间所经过的平均路程。氢的平均自由程约为17×10[－6]厘米，氧为8．7×10[-6]厘米。碰撞的频率约为每秒10[9]次，这个数字很大，说明为什么虽然分子的速度很大，气体的弥散仍然很慢。气体的粘滞度并不象一般人所想象的那样随密度而变小，而是随着气体的被抽出，始终保持不变，除非密度达到很低的水平。这些理论的结果为实验所证明，因此这个理论的比较高深的部分很早就得到人们的信任。 根据气体运动论，温度是用分子的平动的平均能量来度量的，但这些分子也可能具有由转动、振动等而来的能量。麦克斯韦和波尔茨曼表明总能量应与分子的“自由度的数目”，即决定一个分子的位置所需要的坐标数成比例。空间一点的位置决定于三个坐标，因此决定温度的分子整体的运动，含有三个自由度。设自由度的总数为n，当气体受热时，热能的一部分3／n变为平动的能量，以使温度增高，其余（n－3）／n则被分子用到其他运动上去。气体在容积守恒的情况下加热时，所有的热都用来增加分子的能量，但如压力不变，容积必增加，因此它必反抗大气的压力而作工。我们可以证明，从这里可以提出如下结论，在定压和定积的情况下，两种比热之比y可以表为1＋2／n。所以，如n＝3，Y＝1＋2/3＝1．67。在麦克斯韦进行这个计算的时候他还不知道有什么气体有这样的比值，但后来发现分子各单原子的气体，如汞蒸气、氩和氦都合于这个计算结果，因此，就热能的吸收而论，它们与简单的质点并无分别。平常的气体如氢与氧是双原子的分子。它们的γ等于1．4，表明这些分子有五个自由度。 如果将温度的改变一并加以考虑，波义耳定律－－pv＝常数--可扩张为pv＝RT，P是一个常数。分子间的吸引按密度的平方a／v2而变化，这里a是一个常数，所以，其效果将p增加到P＋a／v2。分子本身所占的容积，不能再加压缩，所以其效果将v缩减到v－b。因此，范·德·瓦尔斯（Van der Waals）于1873年得到以下的方程式： （p＋a/v2）（v－b）＝RT 这个方程式用来表达某些“非理想气体”，同波义耳定律有出入的情况，颇为合适。 有几位物理学家，特别是安德鲁斯（Andrews），用实验方法对这种气体加以考察。安德鲁斯在1859年左右对气体与液体两种状态的连续性进行了研究。他指出每种气体都有其确定的临界温度，在这温度之上，无论压力怎样大，都不能使这种气体液化。因而气体液化的问题是一个怎样把温度降低到临界点以下的问题。 植物学家布朗（Robert Brown）1827年在显微镜下看见极微质点的不规则运动，从而直接证明了分子的运动；1879年拉姆赛（William Ramsay）在解释这个现象时，认为这是由于液体分子冲击悬于液体中的质点而造成的。克鲁克斯（Crookes）注意到如将轻的风车翼一面涂黑，装置在高度真空管中的旋转轴上，再把它放在日光中，它必按光亮的一面的方向旋转。麦克斯韦在解释这种旋转时认为这是由于黑的一面吸收了较多的热而造成的。分子受热激动，以较高的速度跳跃，碰撞风车翼时，便将黑面向后推动。 热力学 1824年，“胜利的组织者”的儿子卡诺（SadiCarnot），指出每一热机（或热引擎）必须有一热体或热源与一冷体或冷凝器，当机器工作时，热即由较热的物体传到较冷的物体。卡诺在其手稿中谈到能量不灭的观念，但有很长时间，人们都按照热质说去了解他的研究成果，以为热经过机器后在量上不减，是靠温度的降低来作工的，正象水田高处降落，使水车工作一般。 卡诺认为要研究热机的定律，必须首先想象最简单的情形；热机全无摩擦，热不会因传导而散失。他还认识到在研究机器的工作时，我们必须假定热机通过一个完全的观察的循环，作工的物质，无论是蒸汽也好压缩空气也好或其他任何东西也好，经过工作之后仍然回复到原来状态。如果不是这样，机器可能从工作物质内部的能量中吸取动或热，全部的功可能就不全是经过机器的外部的热所做的了。 卡诺的循环说的现代形式是克劳胥斯与维廉·汤姆生（即后来的凯尔文男爵）完成的。当功变成热或热变成功的时候，其间的关系可以用焦耳的结果来表示。不过虽然永远有可能把一定量的功全部变成热，反过来要把一定量的热全部变成功，一般来说却是不可能的。在蒸汽机或其他热机里，所供应的热量只有一小部分变成机械能，其余的部分由机器中较热部分传到较冷部分，不能做有用的功。经验证明：热机开动时从热源取来一定量的热H，而把其中的一部分热量h传给冷凝器。这两个热量之差（H－h）就是可变为功W的最大热量，而实际完成的功与所吸收的热量之比W／H，可作为这个机器的效率E。 一个理论上完善的机器，既不会由传导失去热，也不会由摩擦失去功，所以 W＝H－h， 而E＝W/H＝[H－h]/H。 一切完善的机器具有相同的效率，否则，我们便可把两个机器连给在一起，从冷凝器的热能中得到功，或通过一种自动的机制，继续不断地把从冷体吸到热体中去，这两者都是同经验不合的。因此，效率以及由热体吸取的热与冷体放出的热之比，是与机器的形式或工作物质的性质无关的。和这些数量有关的只有热源的温度T和冷凝器的温度t；而吸收的热与放出的热之比，只要写成了T／t＝H／h；的形式时，便可用来做两个温度之比的定义，于是： E＝(H－h)/H＝(T－t)/T。 这样，汤姆生就制定出一种热力学的温标。它是绝对的，因为它与机器的形式或工作物质的性质无关。如果一个完善机器的冷凝器的温度是零度，即t＝0，或E＝1，那就是说所有吸收都转变为功，没有热到冷凝器去，这时效率是1。任何机器不能作比它吸收的热当量更多的功，或者说任何机器的效率都不能大于1。因此这种温标的零度是绝对零度，即没有比这更冷的温度了。 这样规定的热力学的温标，纯粹是理论上的。实际上，我们根本无法测量一个完善机器所吸收的热量与所放出的热量之比，来比较这两个温度。单说一个理由：我们根本无法制造出一个完善的机器。因此我们必须把热力学的温标变成实用的东西。 焦耳在一个研究里，和他以前的迈尔一样，利用对空气进行压缩的办法来把功变为热。不过为了说明他采用这个办法的理由，焦耳重新进行了盖伊－吕萨克的被忘记了的实验，并且证明让空气膨胀而不作工，则温度没有可觉察的改变。由此可见当气体膨胀或收缩的时候，气体的分子状态没有什么变化，在压缩空气时，所作的功都变形为热。汤姆生与焦耳设计了一个更精细的实验方法，证明将气体压过一个多孔的基，然后任其自由膨胀，温度的改变实在有限，空气稍为变冷，氢气甚至稍稍变热。根据数学上的考虑可以知道，如果用空气或氢气制成温度计（零度接近－273℃），这种温度计差不多和绝对的或热力学的温标相合，其间的小小差异，可以从自由膨胀的热效果计算出来。 热力学上的推理所得出的推论，不但使工程师可以把热机理论放在坚实的基础之上，而且在许多别的方面大大推动了现代物理学和化学的进步。法拉第单单利用压力，就在一个简单仪器中将氯气液化了。但绝对温标的理论以及汤姆生和焦耳的多孔塞实验为现代的一系列研究开辟了道路。经过这一系列研究，终于使一切已如气体都液化，并且最后证明各种类型的物质都在三种状态下连续存在。多孔塞的效果在平常温度下固然很小，在把气体先行冷却以后，就变得很大。如果不断迫使一种冷气体通过一条管嘴，它会变得更冷，并且可以用来冷却后面流来的气体。这样，这个过程的效果就累积起来，气体最后就被冷却到临界温度而液化。杜瓦（James Dewar）爵士在1898年用这方法使氢液化，卡麦林-翁内斯（Kamerlingh－Onnes）在1908年把最后剩下来的氦气液化。杜瓦用来进行液化实验的真空玻璃瓶，就是现今人所熟习的温水瓶。 有不少人研究过这种极低温对于物体性质的效应。最显著的一种变化便是电的传导率的急剧增大；例如铅在液态氦的温度（－268．9℃）的导电率比在0℃时，约大十亿（109）倍。电流在这种低温的金属电路里，一经开始，使经历许多小时而不稍减。 要从热的供应得到有用的功，温差是必需的。但在自然界中，通过热的传导与其他方式，温差是不断变小的。因此在一个有不可逆的改变进行的孤立的系统中，可作有用的功的热能倾向于不断地变得愈来愈少，反之，克劳胥斯称为熵的数学函数（在可逆的系统中是常数），却倾向于增加。当可用的能达到最小限度或熵达到最大限度的时候，就再没有功可做了，这样就可以确定这个系统的平衡所必需的条件。同样，在一个等温（即温度不变）的系统中，当吉布斯（Willard Gibbs）所创立的另外一个数学函数：“热力学的位势”到了最小限度的时候，也可以达到平衡。这样，克劳胥斯、凯尔艾、赫尔姆霍茨、吉布斯与奈恩斯特（Nernst）等就创立了化学和物理学平衡的理论。现代的物理化学的很大一部分，以及许多工业上重要的技术应用都不过是吉布斯热力学方程式的一系列的实验例证而已。 最有用的结果之一就是所谓的相律。设想一系统里有n个不同的成分（例如水与盐两个成分）和r个相（例如两个团体、一个饱和溶液和一个蒸汽等四个相），根据吉布斯定理，自由度的数目F将是n－r，这上面还须加上温度与压力两个自由度。因此相律可表为下式： f＝n－r＋2 以前发现的第二个方程式给出如下四个量--即任何物态变化的潜热L，绝对温度T，压力p与容积的变化u2－u1--之间的关系，即 L＝T(dp/dT)（v2－v1）或dp/dT＝L/T（v2－v1）。 这个方程式的原理本来是詹姆斯·汤姆生（James Thomson）所创立的，1850年左右，由凯尔文男爵、兰金和克劳胥斯等人加以发展，以后再由勒·夏特利埃（LeChatelier）应用到化学问题上。潜热方程与相律方程合在一起提供了不同的相的平衡的一般理论，以及系统不平衡时压力随温度的变化率。由此也可以知道，外界对系统的作用在系统内造成一种对抗的反作用。 在相律方程里，如r＝n＋2，则F＝0，这个系统便是“非变系”。例如，在只有一个成分的情况下，当水质的冰、木和汽三相集在一起的时候，它们只有在某一特殊温度才能达到平衡，而且只有在压力调整到某一特殊数值的时候，才能达到平衡。如果只有两相，例如水与汽，则r＝n＋1与F＝n＝1，因而系统只有一个自由度。在PT曲线上任何一点上，这两相都可以达到平衡，这曲线上每点的斜率都可由潜热方程测定。不只一个成分的系统自然更加复杂。 相律关系在科学与工业上极重要的一种应用，便是合金结构的研究。这一研究为人们提供了具有特殊性质、适合于特殊用途的许多金属。这方面的理论主要是利用三种实验方法创立起来的：（1）以适当的液体侵蚀金属，放在显微镜下研究其磨光的截面；在1863年，英国谢菲尔德（Sheffield）的索尔比（H C．Sorby）和德国夏罗腾堡（Charlottenburg）的马顿斯（Martens）创立了这种方法，主要是用来研究铁，其后，这个方法又有很大的改进。这个方法清楚地揭示了金属与合金的晶体结构。（2）热方法。让熔融的金属冷却，对时间和温度加以测量。当物态改变，例如由液态变成固态时，温度的降落变经，或有一段时间完全停顿。在这方面，可以举出鲁兹布姆（Roozeboom）关于吉布斯理论的研究（1900年）和海科克（Heycock）与内维尔（Neville）的实验为例。（3）X射线方法。这个方法是劳厄（Laue）与布拉格爵士父子创立的，它揭示了固体（不论其为盐类、金属或合金）的原子结构，并开辟了一般原子研究的新领域。 双金系的最简单的平衡可以用海科克和内维尔关于银与铜的研究为例来说明。纯银沿曲线AE（图6）从液态里凝冻，纯铜沿曲线BE从液态里凝冻。在交点E，银、铜两晶体同时出现，因而凝固是在不变的温度下进行的。在这种合金里，银占40％，铜占60％，其结构是有规则的，因而名叫“易熔合金”。 如果固体象液体一样可以改变其组成成分，我们将得着“和晶”或“固溶体”，与更复杂得多的现象。鲁兹布姆首先用吉布斯的理论，阐明了这些现象。在表示固溶体的图里，固体的溶度曲线的交点指明了一个极低的、以易熔点得名的温度。在这里，两个固态相一块从其他固态相结晶出来，而形成一种在结构上类似易熔合金的易熔质。图7是说明铁碳（碳少于6％）混合物的鲁兹布姆图的现代形式。这个图可以说明现已查明并且有了名称的各种化合物与固溶体，甚至说明了完全是固体的各种合金在确定的温度下的变化。这种金相图帮助我们探索组成成分、温度调节与物理性质之间的关系，以及铁和钢“回火”的结果。 近年来制出了许多具有各种特殊性质、适合各种用途的新合金，特别是铁的合金。供和平目的使用的合金如不锈钢，供制造武器使用的铁合金，都含有少量的镍、铬、锰、钨等金属。这些金属经过适当的热处理之后，可使铁的刚硬度或坚韧度增大或具有其他需要的性质。这些近年来的发展都是建立在上述理论与实验的基础之上的。以下举出几个这样的合金的例子： 将3％的镍加在锅内，增加强度而不减少延世。如果使用36％的镍的话，由于碳含量低，膨胀系数将变得很微小，这种合金可用于很多用途，称为“殷钢”或“因瓦（invar）合金”。铭能使碳化物稳定，加少许于钢内，所造成的合金能抗腐蚀。镍铬钢在机器制造上很重要，特别是含有少许钼的镍铬钢。锰也能使碳化物更加稳定，如果锰的成分很多则造成的合金易脆，锰的成分再多一些，最后就制成含碳12％的“高锰钢”。对这种合金的表面加工，可使其坚硬，获得极高的抗磨性，常用以制造碎石机的部件。钨原子量大，能减少固游体里的移动性，因而保持高度的抗蠕变能力，并延缓相变。钨钢与钴钢相同均可用以制造恒磁体。 在非铁合金里，铝的合金特别有趣，也特别有实用价值。1909年左右，维耳姆（Wilm）等人开始对于这种合金进行认真的研究。后来主要是由于航空工业需要质轻而强的金属，这一研究又有进一步的发展。铝合金里有一种名叫“硬铝”，含铜4％，镁0．5％和锰O．5％，其余95％为铝。为时间所硬化后，硬 铝的强度可与软钢相比。还有许多别的铝合金与其他金属的合金，各具有特殊的性质。 热力学第一定律是能量守恒原理，第二定律是可用的能量愈来愈少。在把这些观念扩大应用到整个恒星宇宙上的时候，就有人认为，宇宙间的能量不断地通过摩擦转化为热而浪费了，同时，可用的热能又因温差减少而不断地减少起来。于是有些物理学家便想到在遥远的将来宇宙中所储蓄的一切可用的能量可能都要转化成热，平均分布到保持机械平衡的物质中，以后就永远不可能再有任何变化了。但这个结论建立在几个未经证明的假设上。（1）它假定根据有限的观察结果得出的结论，在大体上还没有弄清的更广泛的局面中同样有效；（2）它假定恒星宇宙是孤立的体系，没有能量可以进去；（3）它假定单个分子由于互相碰撞，速度不断地改变，我们不能追踪它们，把它们分为快速与慢速两类。 麦克斯韦想象有一个极小的生物或妖魔，有极微妙的感觉，可以跟踪每个分子的行动，负责管理墙壁上一扇无摩擦的滑动门，墙壁两边有两个装满气体的房间。当快速分子由左到右运动时，小妖立刻开门，当慢速分子来时，他立刻关门。于是快速分子聚集在右室，慢速分子聚集在左室。右室里的气体逐渐变热，左室里的气体逐渐变冷。这样，有了控制单个分子的能力就可以使弥散的能量重新集中起来。 在十九世纪所了解的自然界的情况下，在我们只能用统计的方法来处理分子的时候，能量耗散的原理原是不错的。人们生活与活动需要的能量的供应量好象不断地愈来愈少，而热力学上的衰变的过程也有慢慢消灭宇宙里的生命的危险。按照新近的知识，这个结论究竟在多大程度上得到修改或证实，我们将在后面的一章内再加论述。在这里，我们应该指出，当分子的速度按照麦克斯韦－波尔茨曼定律分配的时候，熵达到最大值--即能量的耗散达到最大限度--的热力学条件就达到了，而这种分配的概率却是一个最大值。这样，就把热力学同概率论的已知定律及物质运动论联系起来了。 光谱分析 那种把天和地区别开来的传统看法，经过整个中世纪，人们还是这样相信，但伽利略与牛顿却把这种看法打破了。他们用数学方法与观察方法证明，通过实验确立的落体定律在整个太阳系中一样适用。 可是要最后证明天地同一，不但需要天地在运动方面是类似的，而且还需要证明天地在结构上与组成成分上也是类似的，还需要证明构成地上物体的习见化学元素，在太阳、行星与恒星的物质中也一样的存在。这好象是一个无法解决的问题。可是在十九世纪中叶却找到了一个解决的办法。 牛顿已经证明日光通过棱镜所形成的彩色光带，是由于白光分析成物理上比较简单的成分的缘故。1802年沃拉斯顿发现太阳的光谱被许多暗线所截断；1814年弗朗霍费（Joseph Fraunhofer）重新发现这些暗线，并用多个棱镜增加光谱的色散度，仔细地将暗线的位置描绘下来。另一方面，1752年，梅尔维尔（Melvil）首先观察到，金属或盐类的火焰所造成的光谱，在黑暗的背景上呈现特殊的彩色明线；1823年，约翰·赫舍尔（John Herschel）爵士又一次表示这些谱线可以用来检验金属的存在。这建议引起人们对于谱线位置进行观测，并加以描绘与记录。 1849年，弗科研究了炭极间的电弧光所生的光谱，发现在黄橙两色之间，有两条明线，恰在弗朗霍费称为D的两条暗线位置上。弗科更发现当日光通过电弧时，D线便比较平常为暗，若将一个炭极的光（它本身产生连续光谱而无暗线）通过电弧，则D线又会出现。弗科说：“可见，电弧光本身是发生D线的，但若D线从旁的光源而来，电弧光就加以吸收。” 弗朗霍费谱线的理论好象首先是由斯托克斯（George GabrielStokes，1819－1903年）在剑桥的讲演中加以阐明的，可是由于他特有的谦逊，他并没有将他的见解广泛宣传。任何机械体系都能吸收与自己的天然振动合拍的外来能量，正象只要对儿童秋千不断地给予和它的自然摆动周期一致的一系列小冲击，便能使它动荡不停一样。太阳外围的蒸气分子也必定能吸收从比较热的内部射出的特殊光线的能量，只要这些光线的振动周期同蒸气分子的振动周期一致。这样射来的光必定缺少了具有那种特殊振动周期的光（即某一色彩），结果太阳光谱中便产生一条暗线。 1855年，美国人奥尔特（David Alter）描述了氢和其他气体的光谱。1855至1863年间，本生（von Bunsen）在罗斯科（Roscoe）的合作下，进行了一系列的实验来研究光的化学作用，1859年，他与基尔霍夫（Kirchhoff）合作创立了最早的光谱分析的精确方法，于是化学元素，尽管只有微量，也可由它们的光谱检查出来。铯与铷两个新元素就是用这个方法发现的。 本生与基尔霍夫在事先不知道弗科实验的情况下，让发连续光谱的白热石灰光，通过含有食盐的酒精火焰，结果，看到了弗朗霍费的D谱线。他们又把锂放在本生煤气灯中重新进行了这个实验，找到一条在太阳光谱中找不到的暗线。他们断定太阳的大气中有纳，但没有锂，或者是含量太少，观察不到。 这样开始的天体光谱学，经过哈金斯（Huggins）、詹森（Jan－ssen）与洛克耶（Lockyer）等人的努力，有了很大的发展。1878年，洛克耶在太阳色球层的光谱的绿色部分看见一条暗线，和地上光谱中任何已知线都不符合。他和弗兰克兰（Frankland）共同预言，太阳里有一个可以说明这种现象的元素；他们并把这个元素命名为氦。1895年，拉姆赛在一种结晶铀旷里发现了这个元素。 1842年，多普勒（Doppler）指出，当一个波源与观测者作相对运动时，所观测到的波的频率便会发生改变。如果波源向观察者逼近时，每秒钟达到观察者的波数必定增多，结果是声或光的频率变高。反之，波源离观察者而去时，声或光的频率降低。在快车穿过车站时，汽笛声音由高而低，就充分说明了这种变化。如果一颗星向地球而来，其光谱线必向紫色一端移动，如果离地球而去，则向红色一端移动。这种多普勒效应虽然很小，却可以量度，经过哈金斯及以后许多人研究，使我们对恒星运动增长了不少知识，在近来还使我们对其他现象增长了不少知识。 同时光与辐射热具有相同的物理性质，也得到充分证明。1800年，威廉·赫舍尔（William Herschel）爵士指出，将温度计放在太阳光谱中就可以看出，在可见的红色光之外，仍有热效应。过后不久，利特尔（Ritter）发现可见的紫色光以外仍有射线，可使硝酸银变黑。1777年，舍勒（Scheele）就发现了这种摄影作用。1830至1840年间，梅洛尼（Melloni）证明看不见的辐射热和光一样，有反射、折射偏振、干涉等性质。有许多物理学家，特别是基尔霍夫、丁铎尔（Tyndall）与鲍尔弗·斯特沃特（BalfourStewart）把发射与吸收两种强度的等价原理，扩大应用到热辐射。他们发现，一个能吸收一切辐射的黑体，受热时也能发射一切波长的辐射。普雷沃斯特（Prevost）在其交换理论（1792年）中指出，一切物体都辐射热量，只是在平衡时，其所吸收之量恰等于所发射之量。 麦克斯韦从理论上证明辐射对它所照射的面施加一种压力，这压力虽然极其微小，但近年来已用实验方法加以证实。1875年，巴托利（Bartoli）指出这种压力的存在使我们想象一个充满辐射的空间，可以有理论上的热机的汽缸作用。1884年，波尔茨曼证明黑体的总辐射按其绝对温度的四乘方而增加，或H＝aT4。斯蒂芬（Stefan）在1879年就已经凭经验发现了这个定律。这个结果很有用，不但对于辐射理论很有用，而且可以利用这个结果，通过观察所放出的热能来测量火炉的温度，甚至太阳和恒星的表面温度。温度增加时，不但总辐射照这个方式增加，而且所发射能量的最大值，也向比较短的波长的方向移动。 最后，一个元素的不同谱线的频率之间的确定关系，虽然到二十世纪才在物理学上显出无比的重要，在十九世纪时就已开始引起人们的注意。1885年，巴尔默（Balmer）指出氢元素的可见光谱里的四条线，可用一个经验公式来代表。后来哈金斯指出，这个公式还可表达紫外谱线的频率以及星云谱线和全食时日冕光谱线的频率，因此，这些可能都是氢元素的谱线。由此，他断定星云和日冕之内有氢元素存在。 电波 上面说过，法拉第的许多电学实验工作应归功于他对电介质或绝缘质的重要性的本能的理解。当电流的作用越过空间使磁针偏转或在不相联的另一电路上产生感应电流时，我们要么就必须想象有一种未经解释的“超距作用”，要么就必须想象空间里有一种传达效应的桥梁。法拉第采纳了第二种想法。他假想在“电介极化”里有一些力线或一些质点链。他甚至想象它们离开来源后，可以在空间里自由行进。 麦克斯韦（1831-1879年）把法拉第的想法写成数学公式。他指出法拉第电介极化的改变即相当于电流。既然电流产生磁场，磁力与电流正交，而且磁场的改变又产生电动力，显然磁力与电力有相互的关系。因此，当电介极化的改变在绝缘介质中，四面传布时，它必作为电磁波而行进，电力与磁力则在前进的波阵面上相互正交。 麦克斯韦所发现的微分方程式说明，这种波的速度只随介质的电与磁的性质而不同（这也是很自然的），而这个速度可表为 式内μ代表介质的磁导率，κ代表介电常数或电容率。 由于两个电荷间的力与k成反比，两个磁极间的力与μ成反比，所以用这两种力来规定的电与磁的单位必含k与μ。而任何单位的静电值与电磁值之比，例如电量的单位，必含μ与k的乘积。所以只要通过实验比较两个这样的单位，便可测定电磁波的速度v的数值。 麦克斯韦和几位物理学家发现，这样测定的v的数值为每秒3×1010 厘米，和光的速度相同。于是麦克斯韦断定光是电磁现象，有了一种以太就可以传播光波和电磁波，无需再臆造好几种以太了。原来光波与电磁波，波长虽然不同而却是同类的。 但是我们怎样对待人们化费了那么多心血来研究的弹性固体以太呢？我们究竟应该把电磁波看作是“准固体”里的机械波呢还是应该按意义还不明白的电与磁来解释光呢？麦克斯韦的发现，第一次向世人提出了这个难题。可是他却加强了人们对于传光以太存在的信心。很明显，以太既能传光，也能执行电的作用。 麦克斯韦的研究成果在英国立刻得到承认，但在大陆上则没有得到应得的注意。到1887年，赫兹（Heinrich Hertz）才用感应圈上的电花所发生的振荡电流，在空间产生并检验到电波，而且用实验方法证明电波具有许多与光波相同的性质。如果真的有以太，它里面就挤满了“无线电波”，而这些波绝不是在空气里传播的。这一发现主要应该归功于麦克斯韦与赫兹的工作。 麦克斯韦要求物理学家集中注意绝缘的介质，以为这是带电系统中最重要的部分。很明显，电流的能量是在介质中通过的，而电流自己不过是这种能量耗散为热的路线，这条路线的主要功用是引导能量沿着有可能耗散的路径前进。在很迅速变化的交流电中，如在感应圈的电花的电流或闪电电花的电流中，能量刚进入导体，电流方向就改变了。因此，只有导线或避雷针的表皮可以有效地带电，电阻也就比在稳恒电流的情况下高得多。 麦克斯韦理论的主要困难是不能对电荷给予明白的说明，至少不能对法拉第的电解实验所指明的相异的原子电荷给予明白的说明。麦克斯韦死后不久，原子电荷的观念就成了极重要的问题，我们现在就必须加以论述。但是我们须得先离开本题，去作一点题外的叙述。 化学作用 很早以来，化学作用的原因与机制便成为臆度的题材，引起牛顿很多的注意。1777年，温策尔（C．F Wenzel）进行了确定的测量，想通过观察化学变化的速度来估计酸类对于金属的化学亲合力。他发现化学反应的变化率与酸类的浓度，即试剂的有效质量成比例，贝尔托莱（Berthollet）也独立得到这个结果。 1850年，威廉米（Wilbelmy）研究了蔗糖加酸时的“反旋”，即蔗糖分子分解成为较简单的左旋糖和右旋糖的过程。他发现当蔗糖液的浓度在反应进行过程中减少的时候，变化率便与时间的几何级数成比例而减少。这就是说在任何瞬间离解的分子数与当时存在的分子数成比例--假定蔗糖分子的离解互不相干，这种结果是很自然的。不管什么时候，只要这个关系对于某一化学变化有效，我们便可推断分子是单个地在起作用，而这种变化便称为单分子反应。 另一方面，如果两个分子互相起作用（双分子反应），变化率显然决定于分子碰撞的频率，而这频率又与两种起作用的分子的浓度或有效质量的乘积成比例。如果分子的浓度相等，则此乘积将等于浓度的平方。 如果反应是可逆的，当两种化合物AB与CD互相作用而成AD与CB时，后二种同时也互相作用，而回到AB与CD；当相反的变化以同等变化率进行时，即当AB＋CD←→AD＋CB时，必成平衡状态。 这种动态平衡的观念是威廉森（A．W．Williamson）在1850年首先明白提出的。1864年，古德贝格（Guldberg）与瓦格（Waage）对化学作用的质量定律加以完满的表述；杰利特（Jellet）在1873年，范特－霍夫（Van’t Hoff）在1877年又重新发现了这个定律。这个定律不但如上所述，可由分子运动理论推出，也可根据热力学原理从淡液体系的能量关系诱导出来。它在许多化学反应中得到实验上的证明。...

产品名称：石油产品蒸馏测定仪 ( 单弯管 ) 产品型号： WFY-101 适用标准： GB/T6536 ASTM D86 产品描述：红外加热式石英玻璃管套装型加热器，前置单弯管式冷凝器，固态调压器控制升温速度，可靠耐用；加热室观察窗为开启式，方便实用。 产品名称：石油产品蒸馏测定仪（加热单弯） 产品型号： WFY -101A 适用标准： GB/T6536 ASTM D86 产品描述：红外加热式石英玻璃管套装型加热器，前置单弯管式冷凝器，固态调压器控制升温速度，可靠耐用；加热室观察窗为开启式，方便实用。另外配带加热恒温装置，浴温控制范围：室温～ 100 ℃ 产品名称：石油产品蒸馏测定仪 ( 加热制冷单直管 ) 产品型号： WFY-101B 适用标准： GB/T6536 ASTM D86 产品描述： 采用单直管式冷凝器，不仅具有加热恒温装置，还增加压缩机制冷冷源，冷源控温范围： 0 ～ 80 ℃（室温≦ 26 ℃）。 产品名称：石油产品蒸馏测定仪 ( 加热制冷单弯管 ) 产品型号： WFY-101C 适用标准： GB/T6536 ASTM D86 产品描述：采用单弯管式冷凝器，不仅具有加热恒温装置，还增加压缩机制冷冷源，冷源控温范围： 0 ～ 80 ℃ （室温≦ 26 ℃） 产品名称：石油产品蒸馏测定仪 ( 加热制冷双弯管 ) 产品型号： WFY-101D 适用标准： GB/T6536 ASTM D86 产品描述：采用双弯管式冷凝器，不仅具有加热恒温装置，还增加压缩机制冷冷源，冷源控温范围： 0 ～ 80 ℃ （室温≦ 26 ℃） 产品名称：石油产品蒸馏测定仪 ( 加热制冷双直管 ) 产品型号： WFY-101F 适用标准： GB/T6536 ASTM D86 产品描述：红外加热式石英玻璃管套装型加热器，双直管式冷凝器，固态调压器控制升温速度，可靠耐用；加热室观察窗为开启式，方便实用。另外配带加热恒温装置，浴温控制范围： 0 ～ 80 ℃ （室温≦ 26 ℃）...

单效溴化锂吸收式制冷机一般采用0.1~0.25Mpa的蒸气或75~140℃的热水作为加热热源，循环的热力系数较低（一般为0.65~0.75）。如果有压力较高的蒸气（例如表压力在0.4MPa以上）可以利用，则可采用双效溴化锂吸收式制冷循环，热力系数可提高到1以上。 双效溴化锂吸收式制冷机在机组中同时装有高压发生器和低压发生器，在高压发生器中采用压力较高的蒸气（一般为0.7~1MPa）或燃气、燃油等高温热源加热，所产生的高温冷剂水蒸气用于加热低压发生器，使低压发生器中的溴化锂溶液产生温度更低的冷剂水蒸气，这样不仅有效地利用了冷剂水蒸气的潜热，而且可以减少冷凝器的热负荷，使机组的经济性得到提高。 双效溴化锂吸收式制冷机循环 双效溴化锂吸收式制冷机又分为两类：串联流程的吸收式制冷机和并联流程的吸收式制冷机。 (1)串联流程的吸收式制冷机 其系统如图1所示。从吸收器5底部引出的稀溶液经泵10输送到溶液热交换器8和6中，在热交换器中吸收浓溶液放出的热量后，进入高压发生器1，在高压发生器中加热沸腾，产生高温水蒸气和较浓的溶液，此溶液经高温换热器6进入低压发生器2，在发生器2中被来自高压发生器的高温蒸气加热，再一次产生水蒸气后成为浓溶液。浓溶液经热交换器8与来自吸收器的稀溶液混合后，进入吸收器5，在吸收器中吸收水蒸气，成为稀溶液。 图1 串联流程的溴化锂吸收式制冷机 1-高压发生器 2-低压发生器 3-冷凝器 4-蒸发器 5-吸收器 6-高温热交换器 7-溶液调节阀 8-低温热交换器 9-吸收器泵 10-发生器泵 11-蒸发器泵 12-抽气装置 13-防晶管 在高压发生器1中产生的高温水蒸气先进入低压发生器2，放出热量后凝结成水，它与低压发生器产生水蒸气混合，在冷凝器中冷凝，再通过喷淋孔进入蒸发器4。水在蒸发器中制冷后成为蒸气，蒸气排入吸收器，被混合后的溶液吸收。 串联流程吸收式制冷机的工作过程如图2所示。...

太阳能-土壤源热泵系统计算软件的开发与应用 李炳熙，刘逸，徐心海，付忠斌，田晓改 （哈尔滨工业大学能源科学与工程学院，哈尔滨 ） 摘要：本文通过混合应用线热源和圆柱源理论，建立了太阳能-土壤源混合式热泵系统的数学模型，并通过应用该模型，在Visual Basic语言基础上开发出了相关的计算软件。该软件在给定负荷的条件下不仅可以对单独的土壤源热泵系统进行设计与预测，还可以在已知当地日照的情况下对太阳能与土壤源热泵联合运行的情况进行设计。 关键词：线热源模型；圆柱源模型；太阳能；土壤源热泵 中图分类号：TK529 文献标识码：A 1 引言 随着世界能源危机和环境危机的日益加重，土壤源热泵空调技术以其环保、高效、节能以及能源可再生的优势在工程应用中得到越来越多的重视。但是目前在国内，对土壤源热泵系统的设计方法一直没有明确规定。通常设计院将地埋管换热设计交给专业工程公司完成，但是除少数有一定技术实力的公司引进了国外软件可作一些计算外，大多数公司只是根据设计负荷按经验估算埋管数量及埋深，对动态负荷的影响缺乏分析，对长期运行效果也没有预测，从而造成地埋管区域岩土体温度持续升高或降低，影响到地埋管换热器的换热性能并降低地埋管换热系统的运行效率。 本课题通过收集地理环境、地质状况以及日照状况的数据，建立起相关的数学模型，并使用Visual Basic进行太阳能-土壤源热泵系统计算软件的开发。该软件不仅能应用于单独的土壤源热泵系统，也能对太阳能与土壤源的混合式热泵系统进行设计和运行状况预测，对实际工程可以起到重要的指导和参考作用。 2 数学模型 2.1 线热源理论传热模型 线热源理论[1]把埋地换热器的埋管中心轴视为一线热源，呈辐射状以定热流形式向周围土为地铁废气源热泵提供补充。这样，地铁废气和土壤传热。模型中采用的假设如下：①土壤热物性均匀一致； 收稿日期：2008-10-23 基金项目：哈尔滨市科技创新人才研究专项资金项目(2007RFXXG015) 通讯作者：李炳西(1975-)，男，博士，博导，主要从事新能源方向的研究。E-mail： ②忽略地表面温度变化对地下土壤温度的热影响；③忽略地下水流速的影响；④忽略土壤的湿迁移；⑤忽略钻孔回填材料和钻孔外土壤热物性的差异。土壤中的温度分布解析表达式为： (1) (2) 式中，qp——单位埋管的换热量，W/m；λs——土壤的导热系数，W/(m•K)；Ts0——土壤的初温，℃；Ts(r,t)——距离埋管中心r处土壤在t时刻的温度，℃；as——土壤的热扩散率，m2/h。 2.2 圆柱源理论传热模型 圆柱源理论模型[2]实际上是一种改进了的线热源理论，此模型将传热模型简化为土壤中的圆柱状钻孔，假设钻孔孔壁处有一恒定热流，将钻孔（埋管以及回填部分）看作一均匀的柱热源，进行类似于上述线热源模型的简化。在这一模型中，以钻孔壁为界，考虑了钻孔回填部分和大地土壤存在的差异。此模型中温度场的数学描述为： (3) 边界条件为： (r=rb时) (4) (t=0时) (5) Ingersoll等(1954年)在此基础上导出了无限大各向同性介质内嵌入的圆柱体不稳定传热的温差表达式[3]： (6) 式中，q——传热量，W，埋管流体吸热时为正，放热时为负；L——埋管钻孔深度，m；λs——土壤的导热系数，W/(m•K)；p——土壤计算点至埋管中心距离与埋管钻孔半径的比值；F0——Fourier数。 2.3 变热流条件下的线热源与圆柱源理论传热模型 对于线热源模型，将整个运行时间分为n个时间段，对每个时间段采用将随时间变化的热流看作由一系列连续作用于钻孔外侧的矩形阶跃热流组成[4]的方法进行处理，假设每一时刻的阶跃热流都会给钻孔壁面产生一个温度响应，由叠加原理得到τn时刻的温度响应为： (7) 对于圆柱源模型，同样应用叠加原理来考虑不同时刻热流对当前时刻温度和热流的影响。于是，第n时刻，钻孔壁面温度Tsr=rb与土壤初始温度Ts0的差值公式，根据叠加原理整理得到： (8) 2.4 其他模型 地下埋管换热器模型[5]，热泵机组模型[6]，以及太阳能集热器模型[7]在所引文献中已有大量的研究，软件开发过程中可直接引用已有模型。 3 计算软件开发 3.1 软件介绍 此软件应用Microsoft Visual Basic 6.0编制程序，具有较好的界面效果，适用于计算在逐时刻负荷下，套管式换热器，单U型管或双U型管换热器等不同形式下土壤源热泵系统的运行工况，以及太阳能与土壤源热泵系统联合运行下各部分的逐时变化情况。图1为程序的主界面。程序的设计主要由以下部分组成： (1)建筑物负荷的计算条件，以及由此条件计算出的逐时负荷的输入； (2)太阳能与土壤源热泵系统运行模式的选择，以及在联合运行时对太阳能集热器的设计； (3)建立了部分厂家热泵机组的数据库，对热泵机组的规格型号进行选择； (4)地下埋管换热器的设计； (5)土壤参数的输入； (6)地下循环载热流体的参数输入； (7)散热器端循环流体的参数输入。 图1 计算程序主界面 Fig1 The main interface of program 3.2 软件的使用方法 在程序开始计算前进行各部分的设计以及数据输入，需要输入的主要参数如下： (1)相应地区土壤的导热系数、密度、比热容、土壤的初始温度； (2)室内设计温度，建筑物的面积； (3)系统运行的形式，P值的确定； (4)太阳能集热器瞬时效率曲线系数，太阳辐射强度，外界环境温度； (5)热泵机组性能参数； (6)若地埋管为单U型管，则需要输入U型管的长度、外径、内径、厚度、管间距以及U型管的材料及其密度、导热系数、比热容； (7)钻孔半径，钻孔内材料的导热系数、密度、比热容； (8)地下埋管的数量以及埋管之间的间距； (9)热泵机组蒸发器端进出口温差，热泵机组冷凝器端进出口温差； (10)地下循环流体的密度、导热系数、比热容，动力黏度系数； (11)房间送热流体的密度、导热系数、比热容，动力黏度系数。 运行软件时，首先读取计算条件下的逐时负荷，该负荷由相关软件计算得到，并将结果存储在相应的Excel文件中。然后进行系统运行模式的选择，共有3种系统运行方式：①土壤源热泵系统单独运行；②太阳能集热器系统与土壤源热泵系统串联运行，载热流体先经过地埋管然后进入太阳能集热器；③太阳能集热器系统与土壤源热泵系统并联运行，P为地埋管的流量与流经热泵机组的总流量之比。图2为系统运行模式选择界面。 图2 系统运行模式选择界面 Fig 2 The choice of operation way of system 地埋管的选择有回填土形式下的单U型管、双U型管、套管，以及桩埋管形式下的单U型管换热器。选择好地埋管的形式以后，可以对U型管的具体几何结构进行设计并进行相关参数的输入。针对不同的地埋管布局情况，也可以在软件中对其进行布置。图3为U型管换热器设计界面，图4为多埋管时埋管布置选择界面。 图3 U型管换热器设计界面 Fig3 The design of U-tube heat exchanger 图4 多埋管时埋管布置选择界面 Fig 4 The layout of multiple ground heat exchangers 按照软件中建立的热泵机组数据库，选取具体规格型号的机组并输入相应性能参数，再将剩余所需参数一次输入后，即可进行计算。点击“开始计算”按钮，先前输入的设计参数将被读入到计算程序中，经过几分钟程序运行结束，输出的结果有： (1)热泵机组冷凝器端逐时出口温度； (2)埋管的逐时进、出口流体温度，太阳能集热器逐时出口流体温度； (3)钻孔壁面逐时土壤温度； (4)埋管内流体的逐时平均温度； (5)每根地埋管的逐时吸热量，太阳能集热器的逐时集热量； (6)热泵机组的逐时效率，太阳能集热器的集热效率； (7)热泵机组的逐时吸热量以及逐时耗电量； (8)热泵机组蒸发器端和冷凝器端的流量。 4 具体算例应用 4.1 已知条件 哈尔滨市一月份的逐时室外气温值已知。某建筑供暖面积为60m2、高3m、qv取定为0.75W/(m3•℃)、室内设计温度为20℃。土壤的初始温度10℃，导热系数为3W/(m•K)，土壤的热扩散率为5.69×10-3m2/h。填充材料的导热系数为2.6W/(m•K)。地下埋管换热器的长度为120m，U型管外径40mm、内径32mm，钻孔直径为200mm，两支管间的间距为100mm，管材的导热系数为0.42W/(m•K)。循环流体为水，密度为999.8kg/m3,比热容4212J/(kg•℃)，导热系数0.55W/(m•K)，动力黏度系数1.788×10-3kg/(m•s)，埋管内循环流体初始温度为4℃，热泵机组蒸发器端进出口温差为3℃，冷凝器端进出口温度为10℃。 4.2 数据及结果分析 图5为热泵机组冷凝器端的出口温度以及热泵机组的COP随时间的变化图。由图分析可知热泵机组的COP随冷凝器端出口温度的改变而发生规律性的变化：在一定范围内热泵机组COP值随送水温度T2co的升高而增大，当T2co达到一定值时，COP值将随其增大而减小。图中COP的平均值为4.66。图6为地埋管内流体的平均温度值，其最大值为5.17℃、最小值为0.95℃、平均值为2.65℃。 图5 热泵机组COP以及冷凝器出口温度随时间的变化 Fig5 The variation of heat pump COP and condenser outlet temperature 图6 地埋管内流体的平均温度值 Fig6 The average temperature of fluid in the ground heat exchanger 图7为钻孔壁面温度Tsb、热泵机组蒸发器段出口温度T1co随时间的变化图。由于管内流体不断从周围土壤中吸热，因此随着时间变化Tsb值逐渐减小，直接导致蒸发器进口温度T1ci值的下降，从而导致T1co值也不断减小。图中Tsb的平均值为5.55℃；T1ci的平均值为1.15℃。 图7壁面温度及蒸发器出口温度随时间的变化 Fig7 The temperature variation of the borehole surface and the evaporator outlet with times 图8为钻孔壁面处的吸热量和热泵机组压缩机耗电量变化图。在运行时间内钻孔壁面的平均吸热量为3862.09W，单位埋管长度的吸热量为32.18W/m。压缩机的最大耗电量为1402.77W，最小耗电量为443.37W，平均值为1075.63W。 图8 钻孔壁面处吸热量Qb和压缩机耗电量E Fig8 The heat flow rate on the borehole surface Qb and the power consumption of the compressor E 图9地埋管内质量流量随时间的变化 Fig9 Change of he mass flow rate in the heat exchanger with times 图9为埋管内流体在蒸发器端进出口温差设定为3℃的条件下，随建筑物负荷的变化而发生变化图。流体质量流量的变化范围为0.12 kg/s ~0.39kg/s，平均值为0.31 kg/s，流量的变化可通过变频循环泵来实现。 5 结论 针对目前国内土壤源热泵工程设计软件缺乏的现状，本文应用VB编制了太阳能-土壤源混合式热泵系统的设计与性能预测软件，通过建立太阳能集热器、热泵机组、埋地换热器、室内散热器、管内流体等各部分的数学模型，实现输入所需数据给出模拟结果的功能。该软件在给定负荷的条件下不仅可以对单独的土壤源热泵系统进行设计与预测，还可以在已知当地日照的情况下对太阳能与土壤源热泵联合运行的情况进行设计。本软件具有简便易操作的界面环境，便于掌握，而且计算速度快，几分钟内即可得到结果，具有很好的工程应用前景。 [参 考 文 献] [1] Gu Y, O NealD L. Development of an equivalent diameter expression for vertical U-tubes used in ground-coupled heat pumps. ASHRAE Transactions [J]. 1998, 104(2): 347–355 [2] 涂爱民,董华,杨卫波等.基于圆柱源理论模型的U型埋管换热器的模拟研究[J].太阳能学报,2006,3(27):259-264 [3] Ingersoll, L.R., O.J.Zobel, and A.C.Ingersoll. 1954. Heat Conduction with Engineering, Geological and Other Applications [M]. New York: McGraw-Hill [4] 杨卫波,施明恒.基于线热源理论的垂直U型管埋管换热器传热模型的研究[J].太阳能学报,2007,28(5):482-487 [5] 何雪冰,丁勇,刘宪英.地源热泵埋管换热器传热模型及其应用[J].重庆建筑大学学报,2004,2(26):76-80 [6] 候晓侠.长江中下游地区冬季太阳能-土壤源热泵系统的研究.硕士学位论文[D].武汉：华中科技大学,2005 [7] 王世锋.真空玻璃盖板热管平板式太阳能热水器的理论与实验研究.硕士学位论文[D].浙江:浙江大学,2004 Development and Application of Computational Software for Ground Source Heat Pump Systems with Solar Collectors Li Bingxi , Liu Yi, Xu Xinhai, Fu Zhongbin, Tian Xiaogai (School of Energy Science and Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin ) Abstract: In this paper, a mathematical model of hybrid ground source heat pump systems with solar collectors is established based on linear heat source and cylindrical heat source theory. Related computational software using this model is developed by visual basic language. The software can not only design sole ground source heat pump systems and make prediction of the performance under given heat load, but also be applied for hybrid ground source heat pump systems with solar collector if the local sunshine condition is given. Keywords: linear heat source model; cylindrical heat source model; solar energy; ground source heat pump...

水源热泵单井回灌技术 在近（退）海地区应用 可行性论述报告2 推广单位：盘锦亚太冷热源安装工程有限公司 技术合作：哈尔宾工业大学能源学院 应用单位：盘锦新宇五星公寓式酒店 编 著：NYB 供水温度对水源热泵机组运行的影响 本文通过对水源热泵机组的压缩机、冷凝器和蒸发器的运行工况变化特性分析和计算，得到水源热泵机组运行工况变化特性，通过水源热泵机组变化工况计算，可以清楚、方便地在水源热泵机组运行工况发生变化的情况下，对水源热泵机组及其空调系统的运行效率、优化设计等其它方面都具有一定的参考和实用价值。 1、概述 目前，水源热泵系统因是一种新型的、利用地球表面或浅层水源（如地下水、河流和湖泊）以及人工再生水源（工业废水、中水、地热尾水等）的既可供热又可制冷的节能、高效环保系统，愈来愈多地受到建设机构、设计单位、房地产商、生产厂家以及公众的关注和应用。 水源热泵机组的特点应用在于冷热源介质和工作温度范围变化较大，因此计算水源热泵机组的工况变化特性就更具有必要性。通过理论分析和科学计算，并对机组工况变化特性进行分析，对今后水源热泵机组及其空调系统的优化设计等其它方面都具有一定的参考和实用价值。 在这里，水源热泵机组的工况变化特性分析计算涉及主要部件：压缩机、冷凝器和蒸发器。由于机组节流装置的内容积相对整个水源热泵机组来说是很小的，因此，节流装置对机组的影响很小，可忽略不计。 2、压缩机的工况变化特性 分析水源热泵机组压缩机的工况变化特性，首先需要了解其数学计算公式。水源热泵机组压缩机数学模型的形式不仅取决于研究对象的性质，目的在于选用合适的压缩机，有利于水源热泵机组的优化设计，因此侧重于反映对于水源热泵机组性能有影响的参数，目的在于选用合适的压缩机，使之与该机组的其他部件匹配好。为抓住主要部件配合及运行关系，我们首先对水源热泵机组压缩机的理论循环进行分析。 2.1 理论工况变化特性 水源热泵机组压缩机的理论循环示意图如图1所示。在进行水源热泵机组压缩机理论工况变化特性分析时，首先可做如下假设： (1) 汽化潜热 随温度的变化规律： (1) 式中 代表工质的临界温度， ， 是随工质而定的常数。 (2) 工质的液态定压比热 为常数，且液体定压加热过程线与饱和液体线合。 (3) 取工质蒸发温度 对应下的饱和液体的焓为工质焓值的计算基准点。 (4) 在求解水源热泵机组的耗功量时，为了简化问题分析可把工质的原放热过程2—4由过程线6—4代替。 作如上假设后，对照图1，经过分析可导出水源热泵机组的耗功量： (2) 上式中 为冷凝温度， 为蒸发温度， 为工质的液态定压比热， 为制冷剂流量。 水源热泵机组在制热工况下，在冷凝器中的放热量为： (3) 水源热泵机组在制冷工况下，其制冷量为： (4) 由于水源热泵机组制冷、制热两种工况非同一循环，因此必须明确上述公式中： 。 若取 ， ，则水源热泵机组的理论性能系数： (5) 若考虑有过冷和干法压缩，对照图1近似取 ，则水源热泵机组的理论制冷量、制热量和耗功量分别为： (6) (7) 上式中， 为过冷度， 为过热度。 若制冷剂的性质一定，既则可根据制冷剂物理工况表查出相关制冷剂的热物性参数，由已知蒸发温度、冷凝温度求出水源热泵机组的理论制冷量、制热量、耗功量及性能系数。 2.2 压缩机的实际工况变化特性 水源热泵机组的实际循环与理论循环的差别主要是由两大因素组成，其一是系统中的制冷剂外界进行的热交换，其二是流动阻力。以蒸发式压缩制冷为例，实际制冷循环如图2所示。图中 是一般蒸汽压缩式理论循环， 为实际循环。对热泵机组的实际循环的研究，是在上述理论研究的基础上，考虑实际因素的影响，引入适当的修正系数来进行的。 水源热泵机组的实际制冷量可以在理论制冷量的基础上引入制冷量修正系数来进行计算，即令： (9) 式中， ：制冷量修正系数。 同理，亦可将水源热泵机组的实际制热量和耗功量表示成以下形式： (10) (11) 式中： ， 分别为制热量和耗功量修正系数。 影响水源热泵机组制冷量修正系数（ ）、制热量修正系数（ ）和耗功量修正系数（ ）的实际因素主要包括压缩机的运行工况、压缩机的结构特点以及制冷剂的性质等，以往当压缩机的结构和制冷剂的性质一定时，通常将其整理成蒸发压力和冷凝压力的函数关系，考虑到蒸发温度、冷凝温度和蒸发压力、冷凝压力存在着一定关系，进一步将上述修正系数表示为蒸发温度和冷凝温度的函数关系，使其更具有直观性。通过对计算数据的观察、分析发现以下形式的关系式既简单，又有较好的回归精度： 上式中，A，B，C，D，E，F：由实验而确定的系数； ：多变指数，取决于制冷剂的性质。 针对螺杆式压缩机（采用R22制冷剂），根据厂家提供的压缩机试验数据，进行了计算与分析。已知：制冷剂R22，理论输气量：133m3/h，气体比热：0.699kj/kgk，液体比热：1.319kj/kgk,过热度和过冷度均为5℃。计算中首先根据压缩机的性能曲线，查得该压缩机的实际制冷量 和耗功量 并求出实际制热量 ，然后根据式（6）（7）（8）计算出该压缩机的理论制冷量 、耗功量 及理论制热量 ，进而通过式（9）（10）（11）计算出热泵机组的制冷量、制热量和耗功量修正系数 。计算结果如下： (12) (13) (14) 另外，对于某种型号的螺杆式压缩机（其他类型的压缩机也适用）来说，当使用的制冷剂一定时，其制冷量 ，耗功量 ，以及在冷凝器需要排出的热量，即制热量 ，由压缩机性能曲线图可以看出压缩机的制冷量 与蒸发温度 、冷凝温度 呈某种指数关系，暂设： ， ， ，由于该压缩机用于水源热泵机组，并且机组实际具有制冷和制热两种工况，所以在非同一工况下，必须明确上述公式中： 。 首先求取水源热泵机组在制冷工况下，制冷量 与蒸发温度 、冷凝温度 的指数函数关系。○1由式 两边取对数，得到： 。○2 根据压缩机性能曲线选取五个点对应的制冷量，求 与 、 的指数函数关系。○3 由这五点对应的 与 、 ，分别构成20个线性方程式，并联立组成一个线性方程组： ○4最后，求解这个线性方程组。把该方程组看作一过限定系统，利用MATLAB6.0进行编程计算得到。解得 ， ， ，即： 。 最后求得： 　(15) 同理，求得耗功量 与蒸发温度 、冷凝温度 的函数关系： (16) 机组在制热工况下，在求取制热量 与蒸发温度 、冷凝温度 的指数函数关系时，考虑到该工况下： ，同理求得： 　(17) 以上分析和计算得到的螺杆式压缩机在水源热泵工况下的运行特性能较准确地反应该压缩机的运行特性；并且从理论分析基础上给出的水源热泵机组制冷量，制热量和耗功量的计算公式更具有说服力，也更为准确。由于实际因素的影响，水源热泵机组制热工况的变化特性要较其制冷工况特性复杂，不能简单地按其制冷工况变化规律理解。 3、冷凝器、蒸发器的工况变化特性 3.1 冷凝器工况变化特性 考虑水源热泵机组的运行特点：开停机不频繁，机组大部分时间处于稳定运行状态，这时，机组开停机时对冷凝器进行按过热区、两相区和过冷区分段处理就显得无足轻重，可以不予考虑；并且，从整体上进行冷凝器的分析计算，不必考虑冷凝器的具体结构，因此冷凝器内制冷剂的汽、液相变化从整个机组运行的宏观角度来看，也可以忽略。 建立冷凝器基于稳定运行状态的几个方面的假设： ○1 冷凝器的总换热系数为一常数，等于水源热泵机组在标准工况下冷凝器的换热系数。 ○2传热管外制冷剂的流动为一维均相流动，不考虑压降。实际制冷剂的流动是复杂的分相流动，而且实际冷凝器内管外侧由于结构布置上的原因，导致流速分布不均，会对换热造成一定影响，这与具体装置有关。 ○3 管内冷却水的流动也看作是一维流动，且不考虑压降。 ○4管壁热阻忽略不计。与管内、外侧的换热热阻相比，管壁径向热阻很小，管壁的轴向热阻对换热影响也不大，均可忽略不计。 由于忽略了冷凝器内的流动压降，就可不必考虑动量方程；稳定流动也使得质量方程自动满足。因此，所要考虑的只有能量方程。 根据以上分析，作者将冷凝器的每个传热管划分成若干微元，最后得到冷凝器的数学计算模型： (18) 3.2 蒸发器的工况变化特性 目前，对蒸发器数学模型主要有以下三种：动态集中参数模型、稳态分布参数模型和稳态集中参数模型。考虑水源热泵机组的运行特点以及研究目的，与冷凝器的建模相似，通过分析、计算得到蒸发器基于稳定状态下的数学计算模型： (19) 对于冷凝器和蒸发器来说，当冷却水流量一定时，即当水源热泵机组稳态运行时，由于在一定热负荷范围内传热系数 、 变化不大，均可看作常数，故换算系数 和 也基本不变，其值等于也分别等于某一常数。这样，对于冷凝器和蒸发器来说，它们的热交换能力分别是冷凝温度和冷却剂进口温度的函数、蒸发温度和冷冻水进口温度的函数。 4、水源热泵机组工况变化特性 由于水源热泵机组主要部件压缩机、冷凝器和蒸发器是在稳定运行工况下进行的，一定寻求热泵机组的状态平衡点，以便于该机组工况变化特性的分析计算。因此，该问题的核心是：如何根据各主要部件的计算结果，以及水源热泵机组标准状况时的特性，求得机组工况变化的数学计算模型。 首先对水源热泵机组工况变化进行计算分析。利用压缩机、蒸发器、冷凝器间存在着能量变化关系，将上述三部件工况变化联合，建立方程组： (20) 冷凝器选用某种型号的管壳式冷凝器，蒸发器选用某种型号的干式蒸发器。根据螺杆式压缩机厂家提供的制热标准工况和制冷标准工况的条件和厂家提供的冷凝器、蒸发器的相关参数，进一步求得 与 、 、 、 的函数关系、 与 、 、 、 的函数关系，并将式(20)简化为一非线性方程组： (21) 然后，利用VC++和求解非线性方程组的NEWTON迭代法进行编程计算，得到水源热泵机组稳态下的运行仿真结果，输入量为： 、 、 、 ，输出量为： 、 、 、 、 、 、 ， 根据上述方法，针对最后得到对制冷工况和制热工况下输入量： 、 、 、 与输出量： 、 、 、 、 、 、 之间的函数关系，具体如下： a) 制冷工况 (1) 变冷却水流量 (2) 变冷冻水流量 (3) 变冷却水温度 (4) 变冷冻水温度 合并同类项，计算得到： b) 制热工况 (1) 变冷却水流量 (2) 变冷冻水流量 (3) 变冷却水温度 (4) 变冷冻水温度 合并同类项，计算得到： 因此，综合上述分析和计算得到水源热泵机组的系统仿真数学计算模型为： 1) 制冷工况： 2) 制热工况： 5、结论 通过分析、计算得到了水源热泵机组在工况变化时的运行数据，为进一步研究制冷空调系统工况变化运行特性计算提供了更直接的依据，并且为以后对机组的优化奠定了基础，使机组的优化设计变得更为方便。 6、实际应用： 在冬季供暖工况下，如果水源热泵低温热源侧的进出口水温不变，则水源热泵的供水温度越高，其制热性能系数（COP值）就越低，提供相同的热量所需的运行费用就会越高，通过回归分析式，我们可以得到如下的COP值关系式： （1）COP=38.136Δt-0.633 其中，Δt=热泵机组采暖用热水侧水的平均温度－热泵机组低温水源侧水的平均温度，即： Δt=(th,i+th,o)/2－(tc,i+tc,o)/2 th,i——热泵机组供暖用热水的回水温度，℃； th,o——热泵机组供暖用热水的供水温度，℃； tc,i——热泵机组低温热源侧的进水温度，℃，这里取10℃； tc,o——热泵机组低温热源侧的出水温度，℃，这里取5℃； 由回归关系式（1）可以得到在低温热源侧水的进、出口温度不变的情况下，不同的采暖供、回水温度时，水源热泵机组的COP值，见表1。 从表1中看到，当低温热源侧水的进、出口温度不变时，热泵机组的供水温度和供、回水温度的差值对机组的COP值都有影响，但供水温度的影响更大一些，这也说明热泵供水温度的选择更加重要。 表1.不同采暖供、回水温度下水源热泵机组的制热性能系数（COP值） 供、回水温度（℃） COP值 COP的变化百分比 供、回水温度（℃） COP值 COP的变化百分比 60/55 3.21 72.5% 60/50 3.31 78.4% 55/50 3.43 77.4% 55/45 3.55 84.3% 50/45 3.69 83.3% 50/40 3.85 91.4% 45/40 4.02 90.7% 45/35 4.21 100% 40/35 4.43 100% 合理的热泵供水温度的选择 通过上面的计算与分析可知，利用水源热泵机组进行冬季供暖时，供水温度越低，机组的COP值越大，经济性越好，但供水温度也不能过低，否则将导致末端散热设备过大或无法满足散热设备对供水温度的内在要求。显然，合理的供水温度应该是既能满足用户的用热需求，同时又有最佳的经济性。 A.工作温度的变化对单螺杆式压缩机性能的影响 季节的变化，引起负荷的改变，其工作温度也在发生变化。工作温度变化时，单位质量制冷量qe、理论压缩功wt、循环制冷剂流量Gr都要发生改变，从而 使制冷量Q0和消耗的功率发生改变，因为制冷量为： Qe＝qeλ(Vh/3600)/νs 式中Qe——蒸发器吸热量，kW qe——单位质量制冷量，kJ/kg Vn——理论排量，m3/h νs——吸气状态的比容，m3/kg； 消耗的有效功率为： Wt=wλ(Vh/3600)/（νsη） 由上述可见，同一台热泵压缩机制冷量Qe、有效功率Wt分别与输气系数λ及单位容积制冷量qe，压缩机的总效率η，及单位容积压缩功w等数值有关。 B.工作温度变化对单螺杆式压缩机制热系数COP的影响 工作温度变化对热泵系统来讲通常是由于地区的不同及季节的改变所引起的，不同的蒸发温度下冷凝温度改变引起的制热系数COP的变化。制热系数COP随着冷凝温度的升高而降低，因此再次说明冷凝温度不宜过高。 因为对热泵系统来讲，冬季制热工况下，在水、土壤、回填材料特性和远界土壤温度一定的情况下，为满足吸热量的要求，埋管周围土壤和埋管内流体的温度必然处于一个较低的水平上。较低的进、出水温，一方面导致了热泵机组蒸发温度的降低和循环性能系数的降低；另一方面，在热泵工作工况范围内压缩机COP可达3.5以上。夏季制冷工况下，井管与热泵机组冷凝器相接，室内冷冻水管与蒸发器相接。通过制冷剂循环，不断的将室内热量释放到地下水中。排热量的大小取决于地下水与土壤之间的热交换，最终取决于井管周围土壤之间的热质交换。由试验观察表明，夏季热泵机组运行时，蒸发温度和通常的空调制冷系统一样，按5℃的工况运行，夏季压缩机COP可达4.5以上。...

地源热泵操作与维护注意事项 一、 主要部件 1、压缩机：在运行过程中密切注意排气压力、吸气压力、供油压力、油面高度等，发现异常及时找出原因，排除故障。压缩机开停机频率每小时应少于6次，且每次开机至少应连续运转5min以上。 2、油压差控制器的可靠性 3、电气设备：应对机组的工作电压、电流和相序给予足够的重 视。检查接触器是否有接线松脱、触点是否氧化或生锈及其它原因引起的故障。 4、控制和保护设备：在现场对各整定点不要任意重新调整。 5、定期检查电气接线有无松脱现象，若有应及时拧紧。 6、定期检查电气元器件的可靠性，对失效及不可靠的元件及时更换。 7、随时注意电控箱内的发热情况，通风应良好，电线老化时，应及时更换。 二、 润滑 压缩机：压缩机出厂时已充注润滑油。 1、运转中必须注意观察油镜中油位的高低，油位必须在油镜的最底部以上，停止运转时油位在油镜中间以上。 2、每年春、秋季为保养期。如发现油色变黑或油中混有铜屑等杂质时，必须更换同一品牌的润滑油，拆洗油过滤器。上述工作应在本公司专业人员指导下进行。 3、清洗油过滤器时，应将油槽底部磁铁取下一并清理。各种压缩机所用润滑油牌号请按照压缩机厂商的要求使用。 三、除垢 长期运行后在干式蒸发器和冷凝器的传热管表面会沉积氧化钙 或其它矿物质，这些矿物质在铜管表面结垢增加时，将导致电能消耗增加，排气压力升高和吸气压力下降。该迹象显示有大量沉积物在冷凝器、蒸发器内，需要对蒸发器和冷凝器进行定期清洗。建议每年采用清洗液循环清洗一次。 四、冬季关机 冬季关机时，应将机组内外表面清洗干净并吹干。将制冷剂抽入冷凝器并关闭进气阀和出液阀。为了防尘，机组要进行覆盖。确保上紧密封压和阀门螺帽，旋下放水螺塞，放净蒸发器内的存水，以防止寒冷季节发生冻结事故。 五、春季开机 在较长时间停机后，要启动机组时，应做如下准备工作： 1、检查和清理机组 2、接水管路系统 3、检查水泵 4、紧固所有线路接头 六、更换部件 更换部件应使用本公司规定的配件，不能随意用其它公司类似配 件代换。 七、制冷系统 1、滤网：每当打开制冷系统进行检查时，都要同时检查吸气滤网是否堵塞。 2、制冷剂充注：通过检查液体管路上视镜和吸、排气压力来检 查制冷系统充注情况，如果有泄漏或更换制冷系统的部件，都要进行气密性检验。 八、系统防冻 如果蒸发器的换热管或管箱发生结冰情况，将造成严重损坏。即出现热管或管箱破裂和泄漏。而冻裂损坏不属于保修范围。因此对防冻要特别重视。特别注意： 1、在低环境温度下停机备用时，如果机组放在温度低于℃环境下 应将蒸发器（和冷凝器）的水排干。 2、运行时，如果冷冻水水流开关和低水温过流保护开关失效时， 可能发生水管冻结现象。因此冷冻水水流开关和机组水泵应与机组控制系统连锁。此外，机组的水温保护装置只有全部失效时，才可能发生运行中的蒸发器结冰现象。虽然这种现象通常不会发生，但这些装置的正常工作和校准也十分重要。 3、维护时给机组充注制冷剂，或为了维修而放掉制冷剂时，有可能冻裂蒸发器或冷凝器管路。无论何时，只要容器中压力在0.4Mpa以下，就有可能发生管路结冰，为此要使容器中的水保持流动或将水彻底放掉。 地源热泵运行注意事项 一、 开机前安全操作注意事项 1、压缩机吸、排气阀未开，切勿开车。 2、正常情况下，启动压缩机后不可立即停车，发现异常应立即停车。 3、对制冷系统进行焊接修理时，必须释放压力后进行，防止容器内压力突然升高，发生爆炸事故。 4、制冷系统开车时，先开冷却水泵/冷冻水泵，后开压缩机。停止运行时，应提前关掉压缩机，保持冷冻水泵运行，待蒸发器内的冷冻水温回升至10℃以上后，再停冷冻水水泵。 5、经常检查和校核水流开关和低温保护开关，防止其同时失效，造成机组运行中的冻裂事故。 6、打开电控柜门时，防止触电。不得用钢丝或铁丝代替保险丝。 7、切勿用手摸排气管，以防烫伤。 8、不得随便改变保护装置整定值。 9、若机组出现异常响声，应立即停机，排除故障后才能重新开机。 二、 使用须知 1、如将水温设定零度以下或接近零度，冷冻水中要加入防冻剂。 2、定期清洗水系统 3、冬季在环境温度接近零下时，要注意防冻 4、在恶劣环境（机房内低于零度以下），须填加防冻剂或其它防冻措施。 三、 启动 1、开启压缩机吸排气阀门 2、开启角阀 3、开启电源开关 4、将冷却水/冷冻水阀门调到适当位置 5、经过延时间后，压缩机启动 6、检查蒸发压力和冷凝压力 7、检查压缩机输入功率及运行电流 四、启动后的检查 1、电气检查 2、检查电源电压 五、水测系统 1、关水流阀门，至靶流开关被关掉 2、检查水流开关动作的同时机组是否也停机 3、重新开启阀门 六、冷媒系统 1、检查所有可能泄漏冷媒的地方，如：压力表、阀件等。但在检查时会除掉他们的保温层，切记检查后将保温层封回。 2、当机组运行一段时间后，检查油镜和视镜 3、压缩机的排气温度值在正常的过热度和过冷度下，应比冷凝温度高出30—40℃ 七、 护及故障处理 1、靶流开关出现故障时，相应的压缩机及液路电磁阀等设备停 止工作 2、高低压保护及过载，油压及油压差开关出现故障时，停相关 的压缩机，但不停水泵 3、出水温度过高、过低，水流开关保护时，压缩机停止运行。故障消除后，重新启动（CIYAT机组在故障消除后，可在主界面下按“ALARM”键两次后重新启动） 4、启动冷却水/冷冻水水泵后，检查水流量及水路上的水压表及温度计是否正常。在开机前将检查情况及下表核对是否相符 5、当发生意外故障时，为保护压缩机，应按总开关强行停机 地源热泵热水制备流程 一、 夏季制冷时热水制备流程 1、当水箱内液位低于低液位时，切换至制备热水状态，电动阀b、d开启，电动阀a、c关闭，热水加热循环泵开启 2、当热水储水箱达到高液位后，换至正常运行状态，电动阀b、 d关闭，电动阀a、c开启，热水加热循环泵停止运行 二、 冬季采暖时热水制备流程 当水箱内液位低于低液位时，切换至制备热水状态，电动阀b开启，电动阀a关闭，热水加热循环泵开启。电动阀d常闭，c常开 当热水储水箱达到高液位后，换至正常运行状态，电动阀b 关闭，a开启，热水加热循环泵停止运行 三、 过渡季停机时热水制备流程 电动阀b、d常开，电动阀a、c常开，末端供水管总阀门V10关 闭，旁通管阀V9门开启 过渡季为节省能源应定时制备、供应生活热水。在制备生活热水前4小时，手动开启主机及相关附机、热水加热循环泵制备热水，当热水储水箱达到高液位后，手动停机、停泵。 四、 电控阀a、b、c、d设手动、自动两种状态，电控阀与水箱 液位连锁，正常运行时，电控阀a、b设定为自动状态，电控阀c、d夏季设定为自动状态，冬季设定为手动状态。 电控阀a、b、c、d过渡季均设为手动状态 电控阀Q设手动、自动两种状态，自动状态与水箱内水温连锁 地源热泵运行前的检查 一、 不带电情况下的检查 1、检查电线截面大小是否符合所有负载（参见电气数据） 2、检查所有电气部分是否接有地线 3、检查所有电线及零件螺栓是否紧固，有良好接触（设备运输过程中的震动 可能引起螺栓松脱） 4、检查每一机组上电源开关是否在“关”状态 5、检查完以上情况后，才可送电至机组 二、 送电的显示 1、送电后，控制器电源指示灯亮 2、手操器电源指示灯亮，出现菜单，可检查机组的运行状态是否为关闭状态 三、 机组带电后的检查 1、用电压表检查电源电压必须在380V±10%范围内 2、检查并计算相位平衡率，此值允许范围是±2% 3、检查靶流开关及水源泵、循环泵接线是否正确...