冰箱、空调原理及维修

1、 第二章制冷空调基础知识第二章制冷空调基础知识第一节第一节热力学定律热力学定律第二节第二节 制冷压缩原理及制冷剂制冷压缩原理及制冷剂本章小节本章小节第三节第三节 其他制冷方式其他制冷方式第四节第四节 空气调节基础空气调节基础 一、工质的物理性质及基本状态参数一、工质的物理性质及基本状态参数二、热力学定律及应用二、热力学定律及应用三、制冷技术中常用的热力学名词三、制冷技术中常用的热力学名词第一节第一节热力学定律热力学定律1物质的三态物质的三态固态、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。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

2、一、工质的物理性质及基本状态参数（1）固态）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。距离最小。固体具一定形状。（2）液态）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，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。因此液体具有流动性而且无一定的形状。（3）气态）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

3、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。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。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）温度热力学中常见的状态参数有（基本状态参数）温度 T、压力、压力 p、密度、密度 或比或比体积体积 v、比内能、比内能 u、比焓、比焓 h 等。等。一、工质的物理性质及基本状态参数一、工质的物理性质及基本状态参数（1）温度）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描述热力系统冷热程度的物理量。热力学温度的符号用 T

4、表示，表示，单位为单位为 K（开）。热力学温度与摄氏温度之间的关系为（开）。热力学温度与摄氏温度之间的关系为t = T - - 273.15 K 或或 T = 273.15 K + tt 摄氏温度，摄氏温度，。（2）压力）压力F整个边界面受到的力，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，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绝对压力、工作压力和环境大气压力之间的关系为SFp （负压）（正压）；eambeambpppppppamb当地大气压力；当地大气压力；pe工作压力。工作压力。（3）比体积和

5、密度）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，用位质量的工质所占有的体积称比体积，用 v 表示，单位为表示，单位为 m3/kg。决定压缩。决定压缩机制冷量的重要参数。与工质密度互为倒数。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一、工质的物理性质及基本状态参数例题例题例例 2- -1锅炉中蒸汽压力表的读数锅炉中蒸汽压力表的读数pe = 32.3 105 Pa ；凝汽器的；凝汽器的真空度值真空度值 pe = 9.5 104 Pa ，根据真空表读为，根据真空表读为 pamb= 1

6、.013 25 105 Pa。若大气压力若大气压力 ，试求锅炉及凝汽器中蒸汽的绝对力。，试求锅炉及凝汽器中蒸汽的绝对力。解：解： p = pamb + pe = 1.013 25 105 Pa + 32.3 105 Pa = 33.313 105 Pa 凝汽器（电压电容）中的绝对压力凝汽器（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理想气体状态方程式一、工质的物理性质及基本状态参数一、工质的物理性质及基本状态参数Rg气体常数气体常数对于质量为对于质量为 m（kg）的理想气体，

7、其状态方程为）的理想气体，其状态方程为V质量为质量为 m（kg）的气体所占有的体积，）的气体所占有的体积，m3；其它各参数同前。；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。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：在实际的工质状态变化中，热力学第一定律的表达式为：q 加给加给 1 kg 工质的热量，工质的热量，J/

8、kg； u 1 kg 工质内能，工质内能，J/kg； 机械功，机械功，J/kg。q = u + 热力学第二定律：热力学第二定律：二、热力学定律及应用二、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）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。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）任何形式的能都会很容易地变成热，而反过来热却不能

9、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。的。热变为机械功，一定伴随有热量损失。1热量热量二、热力学定律及应用二、热力学定律及应用（1）热量的定义）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热量是系统与外界之间通过界面传递能量的一种方式，式，单位单位 J（焦耳）。（焦耳）。 热量是能量在传递过程中的一种表现形式。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，热量与热力过程有关，当热量传递给系统即

10、系统吸热时符号为正号，反之取负。反之取负。（2）热量传递的方式）热量传递的方式 热传导热传导 热对流热对流 热辐射热辐射2焓、比热容焓、比热容二、热力学定律及应用二、热力学定律及应用（1）焓的基本概念）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。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、热力学定律及应用二、热力学定律及应用H 表示质量为表示质量为 m 的工质的焓，的工质的焓，h 表示表示 1 kg 工质的焓，称为比

11、焓，习惯工质的焓，称为比焓，习惯上统称为上统称为“焓焓”，h 的单位为的单位为 J/kg，H 的单位为的单位为 J。H = U + pV = m ( u + pv ) = mhH质量为质量为 m 的工质的焓，的工质的焓，J；U质量为质量为 m 的工质的热力学能，的工质的热力学能，J；p工质的压力，工质的压力，Pa；V工质的体积，工质的体积，m3；m工质的质量，工质的质量，kg；u1 kg工质的热力学能，工质的热力学能，J/kg；v工质的比体积，工质的比体积，m/kg；h1 kg工质的焓，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焓的变化量即是工质的热量，定压过程热和

12、焓的表达式为（q1- -2）p = u2 u1 + p ( (v2 - - v1) ) = h2- - h1二、热力学定律及应用二、热力学定律及应用（2）比热容）比热容1 kg 物质温度升高物质温度升高 1K 所需要的热量叫比热容，用所需要的热量叫比热容，用 c 表示，表示，其单位为其单位为 kJ/（kg K）。）。比热容与热量和焓的关系式为：比热容与热量和焓的关系式为：在定压过程中：在定压过程中：在定容过程中：在定容过程中： q1- -2 = u2 u1 = cV ( (T2 - - T1) ) q1- -2 = h2 h1 = cp ( (T2 - - T1) )例题例题例例 2- -2在

13、一个空气加热器中，空气的温度从在一个空气加热器中，空气的温度从 27 升高到升高到 327，而空气的压力没有变化。试求加热而空气的压力没有变化。试求加热 1 kg 空气所需的热量（按定值比热容空气所需的热量（按定值比热容计算）。计算）。解解根据热力学第一定律方程式，查表空气的比定压热容为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，所以 q1- -2 = h2

14、h1 = cp ( (T2 - - T1)= 1.004 )= 1.004 （600- -300） kJ/kg = 301.2 kJ/kg 二、热力学定律及应用二、热力学定律及应用3熵熵熵是状态参数。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“熵熵”。工程上经常将温度工程上经常将温度 T 和熵和熵 S 作为一个坐标系（称温作为一个坐标系（称温熵图），以反映系统熵图），以反映系统在进行热交换过程中热量的变化。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三、制冷技术中常用的热力学名词1显热和潜热显热

15、和潜热（l）显热）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。热能称之为显热。（2）潜热）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。变化，这一过程中物质吸收或放出的热能称之为潜热。2汽化与液化汽化与液化（1）汽化）汽化物质由液体转变成蒸气的过程就是汽化过程。物质由液体转变成蒸气的过程就是汽化过程。（2）液化）液化液化与汽化是相反的过程。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三、制冷技

16、术中常用的热力学名词3饱和温度和饱和压力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。高，不同液体，同压力下饱和温度不同。4过热与过冷过热与过冷（1）过热）过热过热度即过热蒸气的温度与饱和温度之差。过热度即过热蒸气的温度与饱和温度之差。（2）过冷）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过冷也有过冷度的概念，过冷液体

17、温度比饱和液体温度所低的数值，称为制剂液体的过冷度。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三、制冷技术中常用的热力学名词5临界温度和临界压力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，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。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、制冷系统的组成一、制冷系

18、统的组成二、制冷循环二、制冷循环三、常用制冷剂三、常用制冷剂第二节第二节制冷压缩原理及制冷剂制冷压缩原理及制冷剂四、新型制冷剂介绍四、新型制冷剂介绍一、制冷系统的组成一、制冷系统的组成蒸气压缩式制冷机的工作原理如图所示。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。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。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。制冷循环

19、包括压缩、冷凝、节流、蒸发四个过程。一、制冷系统的组成一、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设备名称压缩机压缩机冷凝器冷凝器节流阀节流阀蒸发器蒸发器功用功用吸入工质气体，提吸入工质气体，提高压力造成向高温高压力造成向高温放热而液化的条件放热而液化的条件将工质蒸气液将工质蒸气液化化降低液态工降低液态工质的压力质的压力由工质蒸发潜热（汽由工质蒸发潜热（汽化热）而产生冷却作化热）而产生冷却作用用制冷制冷工质工质状状态态气体（加入压缩功）气体（加入压缩功）气 体气 体 液 体液 体（放出凝结热）（放出凝结热）液

20、体液体液体液体气体（吸收汽气体（吸收汽化热）化热）压压力力增加增加高压高压降压降压低压低压温温度度低温低温高温（过热高温（过热过热）过热）高 温高 温 常 温常 温（ 过 热（ 过 热 3 0 50 C）常温常温低温低温低温低温过热温度过热温度二、制冷循环二、制冷循环l热功平衡分析热功平衡分析电能电能热能热能制冷剂吸收低温物体热量制冷剂吸收低温物体热量 q0，向高温介质释放热量向高温介质释放热量 qk，（，（q0 0， d = 0，故，故 = h / d = 。空调工程中，过程曲线如图所示。空调工程中，过程曲线如图所示。二、焓二、焓- -湿图及其应用湿图及其应用（3）干式冷却过程）干式冷却过程等湿冷却过程。冷却过程中，空气焓值减少，即等湿冷却过程。冷却过程中，空气焓值减少，即 h 0，其过程如图所示。，其过程如图所示。二、焓二、焓- -湿图及其应用湿图及其应用（6）等焓减湿过程）等焓减湿过程采用固体吸湿剂对空气进行等焓减湿处理。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；另一类为吸湿湿后仍为固体状态；另一类为吸湿后固态逐渐变为液态。后固态逐渐变为液态。固体吸湿剂处理空气的过程可固体吸湿剂处理空气的过程可看作等焓减湿过程，变化过程线如看作等焓减湿过程，变化过程线如图所