《冰箱空调2——制冷空调基础》课件

1、 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

2、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 - 273.15 K 或 T = 273.15 K + tt 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

3、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 = 32.3 105 Pa ；凝汽器的真空度值 pe = 9.5 104 Pa ，根据真空表读为 pamb= 1.013 25 105 Pa。若大气压力 ，试求锅炉及凝汽器中蒸汽的绝对力。解： p = pamb + pe = 1.013 25 105 Pa + 32.3 105 Pa = 33.313

4、 105 Pa 凝汽器（电压电容）中的绝对压力p = pamb - pe = 1.013 25 105 Pa 9.5 104 Pa = 0.633 104 Pa 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。p v = R T p V = mR T 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 1 kg 工质的热量，J/kg；

5、u 1 kg 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

6、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 1 kg 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 + pvH = 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 1 kg 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 ) = mhH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；

7、V工质的体积，m3；m工质的质量，kg；u1 kg工质的热力学能，J/kg；v工质的比体积，m/kg；h1 kg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 = u2 u1 + p (v2 - v1) = h2- h1二、热力学定律及应用（2）比热容1 kg 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/（kg K）。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 = u2 u1 = cV (T2 - T1) q1-2 = h2 h1 = cp (T2 - T1)例题例 2-2在一个空气加热器中，空气的温度从

8、 27 升高到 327，而空气的压力没有变化。试求加热 1 kg 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 =1.004 kJ/(kg K) 。T1 = 237 K + t1 = (273 + 27 )K= 300 K ， T2 = 237 K + t2 = (273 + 327 )K= 600 K ，所以 q1-2 = h2 h1 = cp (T2 - T1)= 1.004 （600-300） kJ/kg = 301.2 kJ/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

9、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

10、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

11、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设备名称压缩机冷凝器节流阀蒸发器功用吸入工质气体，提高压力造成向高温放热而液化的条件将工质蒸气液化降低液态工质的压力由工质蒸发潜热（汽化热）而产生冷却作用制冷工质状态气体（加入压缩功）气体液体（放出凝结热）液体液体气体（吸收汽化热）压力增加高压降压低压温度低温高温（过热过热）高温常温（过热30 50C）常温低温低温过热温度二、制冷循环l热功平衡分析电能热能制冷

12、剂吸收低温物体热量 q0，向高温介质释放热量 qk，（q0 0，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h 0，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

13、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；压焓图反映了制冷循环中各过程的状态参数的变化关系。本章小结（3）湿空气的物理性质包括压力、温度、含湿量、相对湿度、绝对湿度等；空气又称为湿空气，是干空气和水蒸气的总和，相应的压力也等于干空气分压力与水蒸气分压力之和。以焓为纵示，以含湿量为横坐标的图形为焓湿图。它反映了等相对湿度线、等温线、等焓线、等含湿，可在其上反映湿空气的加热过程、加湿过程、冷却过程等。 一、空气调节内容二、焓-湿图及其应用第四节空气调节

14、基础一、空气调节内容1空气调节中室内空气参数的基本要求空气调节其室内的空气参数包括：空气的温度 t，相对湿度 ，空气流速、清洁度和允许的噪声等。按其调节对象的不同，分为舒适性空调和工艺性空调。我国对一些民用、公共建筑及特殊的生产工艺过程的空调基本要求：一、空气调节内容2湿空气的物理性质空气的基本组成（湿）空气 = 干空气水蒸气与空气调节密切相关的湿空气的物理参数压力、温度、湿度、含湿量、焓和密度（或比体积）。（1）压力即大气压力（pamb）pamb= pg + pq（2）温度温度是表示空气冷热程度的标尺。一、空气调节内容（3）湿度湿度是表示空气干湿程度的物理量。绝对湿度（Z）：l m3 湿空气

15、中含有水蒸气的质量，称为空气的 “绝对湿度”。Z（湿）空气的绝对湿度，kg/m3；mq水蒸气的质量，kg；V湿空气的总体积，m3。一、空气调节内容相对湿度表示的是湿空气接近饱和的程度。值越小，空气越干燥，远离饱和状态，吸收水蒸气的能力就强。含湿量（d）：即湿空气中，伴随 1 kg 干空气的水蒸气质量（g），其单位为 g/kg。其表达式为d湿空气的含湿量，g/kg（d.a）；mq湿空气中水蒸气的质量，kg；mg湿空气中干空气的质量，kg。含湿量确切表示空气中实际含有的水蒸气的多少。饱和绝对湿度（ZB）：大气压力下，具有定温的定量空气中；所能容纳的水蒸气量达到了最大值，这时空气的湿度称为饱和绝对湿

16、度，单位为kg/m3。一、空气调节内容（4）密度（湿）空气的密度，kg/m3；m（湿）空气的质量，kg；V（湿）空气的体积，m3。密度的倒数称为空气的比体积（v）。一、空气调节内容（5）焓1 kg 干空气的焓与（0.001d）kg 水蒸气焓的和，称为（1 + 0001d）kg 湿空气的焓，单位为 kJ/kg（d.a），其表达式为h湿空气的焓值，kJ/kg（d.a）；hg1 kg 干空气的焓，kJ/kg；hq1 kg 水蒸气的焓，kJ/kg。一、空气调节内容（6）露点温度（tL）露点温度简称为“露点”，在给定含湿量的前提下，使空气冷却到饱伏态（ 100 %）时的那个温度。空气温度低于露点，空气中

17、部分水蒸气即结露；当温度于0时，则结为霜。二、焓-湿图及其应用湿空气的焓-湿（h - d）图即性质图，是空气调节设计计算和运行管理的主要工具。1h d 图的基本构成与内容，如图所示。二、焓-湿图及其应用湿空气的 h d 图是用斜坐标构成的。纵坐标湿空气的焓值。与纵坐标成 135夹角的斜坐标表示湿空气的含湿量d，作一水平辅助轴代替实际轴。在辅助轴上取一定的间距作为1g含湿量之值。通过各点作含湿量不变的垂线（d = 常数）。在纵轴上，同样取一定的间距作为焓值，并规定0点以上的焓为正值，0点以下的焓为负值。通过既得各点引平行于实际轴线，且 h = 常数的直线，这些直线与 d = 常数的直线相交成 1

18、35的角度，这些平行的斜线表示等焓线。二、焓-湿图及其应用2湿空气 h d 图的应用第一，决定湿空气的状态参数：在给定大气压力下，根据湿空气任意两个已知量在 h d 图上确定的状态点，可求得其它状态参数。第二，表示湿空气的状态变化过程：在空气调节工程中，不仅要在h - d图上确定某一空气的状态参数，还要研究某一状态下的空气在加热、冷却、加湿或减湿过程中的状态变化。热湿比 二、焓-湿图及其应用（1）露点温度在 h d 图上的表示，从露点温度的形成过程可知，保持含湿量不变时，随着温度的降低 值增加， = 1 时所对应的温度即为露点温度。（2）干式加热过程等湿加热。空气 h 0，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h 0，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