制冷空调基础知识.ppt

,第二章制冷空调基础知识,第一节热力学定律,第二节制冷压缩原理及制冷剂,本章小节,第三节其他制冷方式,第四节空气调节基础,一、工质的物理性质及基本状态参数,二、热力学定律及应用,三、制冷技术中常用的热力学名词,第一节热力学定律,1物质的三态,固态、液态及气态，三态之间是通过吸热或放热来完成其状态转化的。,一、工质的物理性质及基本状态参数,（1）固态该种状态的物质分子间的引力比其它两种状态大，且分子间的距离最小。固体具一定形状。,（2）液态液态的物质分子间的引力较小而间距较大。分子间相互可移动，因此液体具有流动性而且无一定的形状。,（3）气态和上述两种状态相比较，气态物体的分子间距离最大而分子间引力很小，分子间无相互约束，不停地进行着无规则的运动。因此，气体无形状，元固定体积。,物质的状态取决于分子之间引力的大小和其热运动的强弱。,2基本状态参数,热力学中常见的状态参数有（基本状态参数）温度T、压力p、密度或比体积v、比内能u、比焓h等。,一、工质的物理性质及基本状态参数,（1）温度描述热力系统冷热程度的物理量。热力学温度的符号用T表示，单位为K（开）。热力学温度与摄氏温度之间的关系为,t=T-273.15K或T=273.15K+t,t摄氏温度，。,（2）压力,F整个边界面受到的力，N；,一、工质的物理性质及基本状态参数,S受力边界面的总面积，m2。,绝对压力、工作压力和环境大气压力之间的关系为,pamb当地大气压力；,pe工作压力。,（3）比体积和密度系统中工质所占有的空间称为工质的体积。而单位质量的工质所占有的体积称比体积，用v表示，单位为m3/kg。决定压缩机制冷量的重要参数。与工质密度互为倒数。,一、工质的物理性质及基本状态参数,例题,例2-1锅炉中蒸汽压力表的读数pe=32.3105Pa；凝汽器的真空度值pe=9.5104Pa，根据真空表读为pamb=1.01325105Pa。若大气压力，试求锅炉及凝汽器中蒸汽的绝对力。,解：p=pamb+pe=1.01325105Pa+32.3105Pa=33.313105Pa,凝汽器（电压电容）中的绝对压力,p=pamb-pe=1.01325105Pa9.5104Pa=0.633104Pa,3理想气体状态方程式,一、工质的物理性质及基本状态参数,Rg气体常数,对于质量为m（kg）的理想气体，其状态方程为,V质量为m（kg）的气体所占有的体积，m3；其它各参数同前。,pv=RT,pV=mRT,能量守恒及转换定律：能量既不能被创造也不能被消灭，只能从一种形式转换成另一种形式，或从一个系统转移到一个系统。,二、热力学定律及应用,在实际的工质状态变化中，热力学第一定律的表达式为：,q加给1kg工质的热量，J/kg；u1kg工质内能，J/kg；机械功，J/kg。,q=u+,热力学第二定律：,二、热力学定律及应用,（1）在自然条件下热量只能从高温物体向低温物体转移，而不能由低温物体自动向高温物体转移。即在自然条件下这个转变过程是不可逆的，必须消耗功才能使热传递方向倒转过来。,（2）任何形式的能都会很容易地变成热，而反过来热却不能在不产生其它影响的条件下完全变成其它形式的能，这种转变在自然条件下是不可逆的。热变为机械功，一定伴随有热量损失。,1热量,二、热力学定律及应用,（1）热量的定义热量是系统与外界之间通过界面传递能量的一种方式，单位J（焦耳）。,热量是能量在传递过程中的一种表现形式。热量与热力过程有关，当热量传递给系统即系统吸热时符号为正号，反之取负。,（2）热量传递的方式,热传导热对流热辐射,2焓、比热容,二、热力学定律及应用,（1）焓的基本概念1kg的气体工质流入到装有一定状态工质的容器中后，带来的能量等于其全部内能与该气体流动功之和，其值称为焓。,h=u+pv,H=U+pV,二、热力学定律及应用,H表示质量为m的工质的焓，h表示1kg工质的焓，称为比焓，习惯上统称为“焓”，h的单位为J/kg，H的单位为J。,H=U+pV=m(u+pv)=mh,H质量为m的工质的焓，J；U质量为m的工质的热力学能，J；p工质的压力，Pa；V工质的体积，m3；m工质的质量，kg；u1kg工质的热力学能，J/kg；v工质的比体积，m/kg；h1kg工质的焓，J/kg。,焓的变化量即是工质的热量，定压过程热和焓的表达式为,（q1-2）p=u2u1+p(v2-v1)=h2-h1,二、热力学定律及应用,（2）比热容1kg物质温度升高1K所需要的热量叫比热容，用c表示，其单位为kJ/（kgK）。,比热容与热量和焓的关系式为：,在定压过程中：,在定容过程中：,q1-2=u2u1=cV(T2-T1),q1-2=h2h1=cp(T2-T1),例题,例2-2在一个空气加热器中，空气的温度从27升高到327，而空气的压力没有变化。试求加热1kg空气所需的热量（按定值比热容计算）。,解根据热力学第一定律方程式，查表空气的比定压热容为cp=1.004kJ/(kgK)。T1=237K+t1=(273+27)K=300K，T2=237K+t2=(273+327)K=600K，所以q1-2=h2h1=cp(T2-T1)=1.004（600-300）kJ/kg=301.2kJ/kg,二、热力学定律及应用,3熵,熵是状态参数。标志着工质的温度对热交换起着推动作用的状态变化的参数称为“熵”。工程上经常将温度T和熵S作为一个坐标系（称温熵图），以反映系统在进行热交换过程中热量的变化。,三、制冷技术中常用的热力学名词,1显热和潜热,（l）显热物质分子的动能变化而物质形态不变，这一过程吸收或放出的热能称之为显热。,（2）潜热物质分子的位能变化，即物质的状态发生改变，温度不发生变化，这一过程中物质吸收或放出的热能称之为潜热。,2汽化与液化,（1）汽化物质由液体转变成蒸气的过程就是汽化过程。（2）液化液化与汽化是相反的过程。,三、制冷技术中常用的热力学名词,3饱和温度和饱和压力,某种液体沸腾时所维持不变的温度称为沸点，热工学中又将其称为在某一压力下的饱和温度。饱和温度与饱和压力一一对应。压力升高，饱和温度升高，不同液体，同压力下饱和温度不同。,4过热与过冷,（1）过热过热度即过热蒸气的温度与饱和温度之差。（2）过冷过冷也有过冷度的概念，过冷液体温度比饱和液体温度所低的数值，称为制剂液体的过冷度。,三、制冷技术中常用的热力学名词,5临界温度和临界压力,压力增加，气体的液化温度随之升高，温度升高到某一数值时，气体的液化温度与压力之间就不是正比的关系了，即使再增大压力不能使气体液化，此时的温度就叫做临界温度；与临界温度对应的压力被称之为临界压力。,一、制冷系统的组成,二、制冷循环,三、常用制冷剂,第二节制冷压缩原理及制冷剂,四、新型制冷剂介绍,一、制冷系统的组成,蒸气压缩式制冷机的工作原理如图所示。,一、制冷系统的组成,制冷系统组成：压缩机、冷凝器、膨胀阀（节流阀）、蒸发器及它们之间的连接管路等。,完成一个循环只经过一次压缩，称为单级压缩制冷循环。,制冷循环包括压缩、冷凝、节流、蒸发四个过程。,一、制冷系统的组成,蒸气压缩式制冷循环系统主要设备的功用及工质的状态变化,二、制冷循环,l热功平衡分析,电能热能,制冷剂吸收低温物体热量q0，向高温介质释放热量qk，（q00，d=0，故=h/d=。空调工程中，过程曲线如图所示。,二、焓-湿图及其应用,（3）干式冷却过程等湿冷却过程。冷却过程中，空气焓值减少，即h0，其过程如图所示。,二、焓-湿图及其应用,（6）等焓减湿过程采用固体吸湿剂对空气进行等焓减湿处理。,固体吸湿剂有两类：一类，吸湿后仍为固体状态；另一类为吸湿后固态逐渐变为液态。固体吸湿剂处理空气的过程可看作等焓减湿过程，变化过程线如图所示。,本章小结,（1）工程热力学研究工质的状态和性质，常见的状态参数有温度、压力、比体积（以上三个参数直接测量称为基本参数）、内能、焓、熵等；理想气体状态方程式反映了各参数之间的关系；能量守恒和转换是热力学第一定律的本质，而热功转换的条件则是热力学第二定律的内容。,（2）压缩式制冷循环是最常见的制冷方式，实际制冷循环有过热循环、过冷循环和回热循；压焓图反