制冷(卷名：化工)
refrigeration
即致冷，又称冷冻，将物体温度降低到或维持在自然环境温度以下。实现制冷的途径有两种，一是天然冷却，一是人工制冷。天然冷却利用天然冰或深井水冷却物体，但其制冷量（即从被冷却物体取走的热量）和可能达到的制冷温度往往不能满足生产需要。天然冷却是一传热过程。人工制冷是利用制冷设备加入能量，使热量从低温物体向高温物体转移的一种属于热力学过程的单元操作。通常所说的制冷操作专指人工制冷，而其制冷温度不低于150K，制冷温度更低时称为深度冷冻（简称深冷）。人工制冷在工业上的应用已有一百多年的历史，现已在工业部门、科学研究及日常生活中广泛应用。化学工业与制冷技术的关系十分密切，这不仅因为许多化工生产过程，如合成橡胶、合成纤维、合成塑料、染料和医药等的制造以及气体混合物的液化和分离等需要低温条件，而且制冷过程本身所使用的许多制冷剂也是由化工生产提供的。
原理 制冷须从低温物体中吸取热能，并将它传给较高温度的物体。根据热力学第二定律(见化工热力学)，这样的热量传递只有在加入外功时才成为可能。制冷操作要经过如下热力学循环来实现：首先制冷剂于低压条件下，在吸热器或蒸发器中从低温待冷物体吸取热量(如果是液体制冷剂则汽化为蒸气);再使气（汽）体制冷剂加压，这时消耗外能，同时制冷剂升高温度；然后制冷剂在冷却器或冷凝器内于等压条件下冷却或冷凝；最后制冷剂经节流阀或膨胀机减压降温，如果是液体制冷剂则将部分汽化。制冷剂经上述循环，使高温待冷物体的热量传给了较低温度的冷却剂。制冷过程产生的制冷量，与所消耗外部能量的比值称为制冷系数。制冷系数是衡量制冷操作好坏的重要指标。
方法 根据对制冷剂加压方法的不同，可分为：①压缩制冷。气（汽）态制冷剂经压缩机升压，接受外功而制冷的工作流程(见热力学过程)。制冷剂用空气，称为空气压缩制冷；制冷剂是低沸点液体(如氨、氟利昂)，称为蒸气压缩制冷。前者的优点是空气无毒、易得，但其缺点是热容小，所以为产生一定的制冷量时需要空气循环量大，因而动力消耗也大。后者靠汽化和冷凝传递热量，所需制冷剂循环量小，有较高的制冷系数，是目前应用最广的制冷方法。②吸收制冷（图1）。
利用吸收剂（如水）吸收蒸发器中产生的制冷剂蒸气（如氨蒸气），经泵加压后送入解吸器，于冷凝器的压力下加热逐出制冷剂蒸气。由吸收器、泵、解吸器和节流阀组成的循环系统起到了增压作用，同时，在解吸操作时消耗热能。此法最大的优点在于吸收剂的解吸，有可能利用廉价易得的低温热源，而不需要比较昂贵的压缩机和消耗电能，对于有余热可利用的化工厂尤为适宜。③蒸汽喷射制冷（图2）利用一定压力的蒸汽喷射作用，使制冷剂增加了压力。比较蒸汽压缩制冷和蒸汽喷射制冷可知，在此以锅炉和喷射泵代替了压缩机，蒸汽热能的消耗代替了压缩机电能消耗。蒸汽喷射制冷所用的制冷剂一般为水，故不能产生很低的制冷温度，但水蒸气无毒、易得，用于空调比较适宜。④半导体制冷。利用半导体的温差效应制冷。当两种不同的导体组成一个闭合回路，并使两接点处于不同温度，则回路内将产生电动势。相反，若在回路中接一直流电源，则一个接点温度上升，另一个接点温度下降。普通导体的这种温差效应很弱，但半导体的效应却很显著，可用于制冷。半导体制冷器件体积小，操作方便、制冷温度易于控制，但价格昂贵。可用于某些制冷量小的场合（如医疗器械）。此外，还有多种获得低温的方法，如绝热去磁、涡流管制冷和气体吸附等。采用绝热去磁法可以获得0.001～0.005K的低温。