焓差实验室培训教材

1、目 录概述基础篇第一章 空气处理基础知识第一节 湿空气的物理性质-5第二节 湿空气的焓湿图-21第三节 焓湿图的应用-26第二章 测试中常用的名词解释-5第三章 制冷原理-5第一节 蒸馏水的制作过程水的蒸发吸热和凝结放热第二节 R-22（氟里昂-22）的性质第三节 蒸汽压缩式制冷原理第四节 压-焓（P-I）图及其应用第五节 常用制冷器件介绍第四章 系统控制原理-5第一节 PID控制简介-第二节 工况控制系统的组成-第五章 标准与检测原理-5第一节 房间空调器引用的标准第二节 房间空调器的基本性能指标第三节 房间空调器基本性能试验方法和指标评定 实践篇第一章 5匹焓差实验室的通常配置-5第二章

2、实验操作-5第一节 硬件操作指南-5第二节 软件操作指南-5第三章 实验室的维护-5第四章 常见故障及维修-5第一节 常见硬件问题分析-5第二节 常见软件问题分析-5绪论作为空调测试人员，我们每天同空调打交道，当然更同空调调节的同空气“打交道”，为了更好的掌据空调测试技术，我们有必要了解空气的成份和物理性质，并对衡量空气性质的常用状态参数以及它们之间的关系，具有明确的概念。人类改造客观环境的能力取决于社会的生产力和科学技术的发展水平。面对地球表面自然气候的变化和自然灾害的侵略，古代人类只能采用取火御寒，摇扇驱暑等简单的防御手段来保持生命的延续。直到本世纪初，以热力学，传热学和流体力学为主要理论

3、基础，综合建筑，机械，电工和电子等工程学科的成果，形成了一个独立的现代空调调节技术学科分支，它专门研究和解决各类工作，生活，生产和科学实验所要求的内部空气环境问题。空气调节（Air Conditioning）的意义在于“使空气达到所要求的状态”或“使空气处于正常状态”。据此，一个内部受控的空气环境，一般使指在某一个特定的空间（或房间）内，对空气温度，湿度，空气流动速度及清洁度进行人工调节，以满足人体舒适和工艺生产过程的要求。现代技术发展有时还要对空气的压力，成分，气味及噪声等进行调节与控制。由此可见，采用技术手段创造并保持满足一定要求的空气环境，乃是空气调节的任务。众所周知，一定空间内的空气环

4、境一般要受到两方面的干扰：一是来自空间内部生产过程，设备及人体等所产生的热，湿和其他有害的干扰；另一种湿来自空间外部气候变化，太阳辐射及外部空气中的有害物的干扰。而相对应的技术手段主要是：采用换气的方法保证内部环境空气的新鲜；采用热，湿交换的方法保证环境的温湿度，以及采用净化的方法保证空气的清洁度。因此，一定空间的空气调节，并非湿封闭的空气再造过程，而主要是置换热和热质交换过程。空气调节对国民经济各部门的发展和对人民物质文化生活水平的提高具有重要意义。这不仅是意味着受控的空气环境对工业生产过程的稳定操作和保证产品质量有重要的作用，而且，对提高劳动生产率，保证安全操作，保护人体健康，创造舒适的工

5、作和生活环境有重要的意义。实验证明：空气调节不是一种奢侈的手段，而是现代化生产和社会生活中不可缺少的保证条件。空气调节用于工业及科学实验过程一般称为：“工艺性空调”。显示工艺空调重要作用的典型部门，有以高精度恒温恒湿为特征的精密机械及仪器制造业。在这些工业生产过程中，为避免元件器件由于温度变化产生膨缩及湿度过大引起表面绣浊，一般严格规定环境的基准温度和湿度，并制定了温度和湿度的偏差范围。做为工业中常用的计量室，控制室，均要求有比较严格的空气调节，特别是植物实验室等，不仅要求是有一定的空气温度湿度，而且害要求控制空气的含尘浓度和细菌的数量。第一章 空气处理基础知识第一节 湿空气的物理性质创造满足

6、科学实验所要求的空气环境是我们的任务。我们所说的空气，是由干空气和水蒸气组成，称为湿空气。湿空气既是空气环境的主体又是空气调节的处理对象，因此熟悉湿空气的物理性质及焓湿图，则是掌握理论知识的必要基础。空气调节就是要使某一空间内的空气用人工处理成一定的温度、湿度和清洁度，以满足人们生活、劳动、生产和科学研究等的需要。对空气进行热湿处理的过程，是通过对空气加热、加湿或冷却去湿，使空气的焓或含湿量或焓和含湿量两者一起发生变化，从而改变空气的状态，达到需要的温度和相对湿度。空气对我们息息相关，就先让我们来了解下湿空气的成分。自然界中的空气是干空气和水蒸气的混合物，这种混合物我们称它为湿空气。空气中的水

7、蒸气是怎样产生的呢？这是由于地球表面大部分是海洋、江河和湖泊，就必然有大量的水分蒸发为水蒸气进入到大气中去，陆地上的各种生物表面也会散发水分，因此，自然界中绝对干燥的空气是不存在的。自然界中的干空气是由多种气体组成的，其成分和含量如表1-6。 表1-6 空气中某些气体的成分与含量气体名称化学分子式体积百分数气体名称化学分子式体积百分数氩Ar二氧化碳CO2氧O2稀有气体Ar, Ne, He稀有气体包括氩（Ar），氖（Ne），氦（He），氪（Kr）， （Xe），氢（H），臭氧（O3）等。干空气通常可作为理想气体看待，其相对分子质量为29。91，气体常数Rd（下角标d代表dry）为：湿空气中所含水蒸

8、气量通常很少，因此，湿空气中水蒸气的分压力很低，比容很大。湿空气中的水蒸气也可视为理想气体，其气体常数Rv（下角标V代表Vapor）为由于干空气和湿空气中的水蒸气都可以作为理想气体，所以湿空气也可作为理想气体。由于大气的流动，混合，故地面上干空气的组成比较很稳定，在计算中可把它看做均匀的混合气体。而湿空气中的水蒸气，其含量常随气温的变化而变化，水蒸气的含量虽少，但它对湿空气的状态变化影响却很大。所谓空气的干燥或潮湿就是有水蒸气含量的多少及其温度的高低来决定的。故空气调节很重要的一方面就是研究湿空气的性质。在空调设备检测过程中，涉及到湿空气的状态参数及其状态变化等问题，因此，就必须了解和掌握有关

9、湿空气的性质及其计算。上面已经阐叙过:大气是由干空气和一定量的水蒸汽混合而成的。干空气的成分主要是氮，氧，氩以及其他微量气体；多数成分比较稳定，少数随季节变化有所波动，但从总体上可将干空气作为一个稳定的混合物来看待。而湿空气的热力状态参数，除压力，温度，比容，焓和熵外，在空气调节中还经常用到含湿量d，相对湿度 、露点温度和湿球温度等湿空气特有的状态参数。1. 1压力在工程中把单位面积上所受的垂直力称为压力,即物理学中的压强,用字母p表示.单位用帕斯卡,简称帕.(Pa).a. 大气压力：包围着地球表而后很厚的大气层对地面产生的压力称为大气压力。°的海平面上的大气0°时760m

10、mHg所表示的压力,用atm表示.1atm=760mmHg=1.0332at=101325Pa以前在工程上采用的工程大气压(at)作为压力的单位,它同帕之间的关系为: 1at=98067Pab.湿空气压力 湿空气的总压力一般就是指当时当地的大气压力，可用气压计测出。湿空气由干空气和水蒸气混合组成，因此，湿空气的总压力是干空气的分压力pd和水蒸汽的分压力pv之和，即p=pd+pv湿空气中所含水蒸气量越多，水蒸气的分压力就越大。因此，水蒸气分压力pd的大小可反映湿空气中所含水蒸气量的多少。在空调工程中所处理的湿空气就是大气，所以湿空气的总压力p一般就是当地的大气压力B。大气压力B的数值，随海拨高度

11、及气候的变化而有所变化。分压力的概念我们可以这样假设:设湿空气的温度为t，所占空间容积为V，其总压力为p。设想如果把湿空气的水蒸气去处，让温度仍为t的干空气单独处于容积为V的容器中，此时容器中的压力就是干空气的分压力pg。同理，如果把湿空气中的干空气去除，让温度为t的水蒸气单独于容积为V的容器中，此时容器中的压力就是水蒸气的分压力pz。显然，从日常生活经验和分子运动可知，在一定温度条件下，水蒸气在空气中所占的分量越多，空气就越潮湿，水蒸气的分压力越大，如果空气中水蒸气的含量超过某一限量时，空气就有水珠析出。这说明在一定温度条件下，湿空气中容纳水蒸气总数达到最大限度，这时，湿空气处于饱和状态，亦

12、称饱和空气，此时相应的水蒸气分压力称为温度时的饱和分压力pzB pzB仅取决于温度，及为该温度下的饱和压力。温度是物理内部分子运动平均动能的标志.温度是表示湿空气的冷热程度的.由于水蒸气均匀地混合在干空气中，故水蒸气温度tz应与干空气的温度tg相同，湿空气的温度有干球温度及湿球温度之分，未特别注明时均指干球温度。可用摄氏温标, 华氏温标和热力学温标来度量。规定在标准大气压下,纯水的冰点(即凝结温度)为0,沸点(汽化温度)为100.在这两点之间100等分,每一等分为1,在标准大气压下华氏温度规定,纯水的冰点为32F,沸点为212F,在这两点之间180°等分,每一等分就是1°F

13、.摄氏和华氏温标之间的关系为 t=5/9(tF-32)式中 t-摄氏温标 tF-华氏温标 °F)做为基点,每一个等分与摄氏温标大小一样,因此两者的关系为:式中 t-摄氏温标 T-绝对温标 K v=V/m式中 v-比容 m3/kg V-工质占据的总容积 m3 m-工质总质量 kg密度是指单位体积内流体所具有的质量.对于均质流体,其密度等于流体质量与它所占体积的比值,即 =m/V式中-均质流体的密度 kg/ m3/ V-均质流体的容积 m3 m-均质流体的质量 kg对于非均质流体,按上式计算出的结果只能表示流体的平均密度.以上就是比容与密度的定义，同样适用于湿空气。如果湿空气的质量为G（

14、kg），所占的容积为V（m3），则湿空气的比容v=V/G（m3/kg），而密度r=1/v=G/V（kg/m3）。值得指出的是，在湿空气热工计算中往往以1kg干空气重的湿空气作为计算基础，而湿空气的质量G硬是干空气的质量Gz之和，故以1kg干空气作为计算基础的干空气比容vg与密度pg应分别为vg=V/Gg（m3/kg（干空气）；pg=Gg/Vkg（干空气）/m3。在从有关资料中查阅湿空气比容值并急性计算时，务必注意其中单位及含义。1.4 湿度湿度是表示湿空气中含有水蒸气量的多少的，一般有三种表示方法。 绝对湿度z 1m3的湿空气中含有水蒸气的质量，称为空气的绝对湿度，它的单位为kg/m3，以z表

15、示。在数值上它等于处于该温度和水蒸气分压力下水蒸汽的密度。绝对湿度只能说明湿空气在某一温度条件下实际所含水蒸气的质量，不能由它直接反映出湿空气的 干、湿程度。例如当湿空气温度为20°C时，若它的绝对湿度为/m3，则水蒸气含量已经达到最大值，也就是饱和空气了。但是，如果空气的温度是30°C，则含/m3的水蒸气的空气还是比较干燥的。因为30°C的饱和空气水蒸气的最大含量为/mg3，这时空气还有相当大的吸收水分的能力。可见，绝对湿度相同而温度不同的两种空气，其干、湿程度是不同的。因此，在空调中还经常采用相对湿度这一参数。某温度下，空气达到饱和状态时，其水蒸气含量最大。因

16、此，同温度下饱和空气的绝对湿度pv，s最大。绝对湿度只能说明湿空气中实际所含水蒸气量的多少，它不能反映湿空气偏离饱和状态的程度和吸湿能力的大小，为此，需要引入相对湿度的概念。相对湿度 相对湿度是表明湿空气接近饱和状态的程度，也就是湿空气的干燥程度。相对湿度是指湿空气的实际绝对湿度z和在同温暖度下薄荷湿空气绝对湿度B的比值，一般以百分率表示，符号为 。相对湿度反映了湿空气中所含有水蒸气的含量接近饱和温度的程度，故也称饱和度。显然，值小，表示空气干燥，吸收水分能力强；值大，表示空气潮湿，吸收水分的能力弱。当为0时，则为干空气；为100%时，则为饱和空气。所以，不论空气的温度如何，由值的大小，就可以

17、直接看出它的干湿程度。例1 9已知20°C饱和空气的绝对湿度B=/m3，而实际的绝对湿度z=/m3空气的相对湿度是多少？又知30°C时饱和空气的绝对湿度B=/m3，当实际绝对湿度z=/m3时，空气的相对湿度又是多少？这两种空气哪一种较为干燥？解：从下式可得t=20°C时， t=30°C时， 根据 的数值可知t=30°C、z=/m3的空气，其绝对湿度虽然较前一空气高，但较为干燥。在工程计算中可以把湿空气当作理想气体看待，根据热力学知识还可以推导出相对湿度与水蒸气分压力的关系式式中pz为湿空气中水蒸气的分压力，pzB为同温度下饱和水蒸气压力。显然，

18、相对湿度月小，湿空气偏离饱和的程度越远，它的干燥程度越高，吸收水蒸气的能力（即吸湿能力）也越大；反之，相对湿度越大，空气越接近饱和，它就越潮湿，吸湿能力就越小。 =100%时，空气中的水蒸气已经达饱和，就完全没有吸湿能力了。从人的舒适感觉看，夏季空调室内的相对湿度应控制在40%65%，冬季空调室内相对湿度控制在40%60%。由理想气体的状态方程pv=RT，可将式153变换为水蒸气的分压力pv与相同温度下水蒸汽的饱和分压力ps，s之比。即 含湿量d， 湿空气的状态变化时，湿空气中干空气的质量一般不会变化。因此，在空气处理中进行热工计算时，为方便起见，常取1kg干空气（用kg·DA表示）

19、作为计算基准。1kg干空气中所含的水蒸气的质量（g），称为湿空气的含湿量，用符号d表示。如G（kg）湿空气中干空气为Gg（kg），水蒸气为Gz（kg），则应特别注意的是这里以1kg干空气为计算基础，也就是说在的湿空气中含有d（g）水蒸气。用含湿量作为参数的特点与绝对湿度一样，当湿空气中水蒸气含量一定时，d的值不随空气温度的变化而变化。例如在温度为20°C时，饱和湿空气的绝对湿度为/m3（此时相对湿度 =100%），它的含湿量为/kg（干空气）；若对它升温，湿空气的相对湿度下降，而他的含湿量不变。在空调工程中，对湿空气进行加湿或去湿时，干空气量不变，而d值做相应的改变，故d值的增减能说

20、明是增湿还是降湿。若湿空气的容积为V，而湿空气的绝对湿度z=Gz/V，代入155可得：式中g=Gg/V，即干空气在同温度下的密度。式156表示了湿空气绝对湿度z与含湿量d之间的关系。根据热力学知识，还可推导出以下关系式式中的符号同前，即B为大气压力；pz为湿空气中水蒸气的分压力；pg为湿空气中干空气的分压力；pzB为同温度下饱和水蒸气的压力；为相对湿度。当=1，可得饱和湿空气含量d为由于大气压力B比pzB大得多，在工程计算中可近似认为B- pzBB-pzB，比较式157与式158可得即湿空气的相对湿度可通过湿空气的含湿量与同温度下饱和含湿量之比来计算。例110 已知某地区大气压为B=760mm

21、Hg，温度为34°C，饱和水蒸气压力pzB=39.90mmHg，相对湿度为=70%，求含湿量的，计算次空气的饱和含湿量dB。解 含湿量饱和含湿量可见，当大气压力B一定时，含湿量d 只取决于水蒸气的分压力pv。含湿量随着水蒸气分压力的增大而增大。含湿量与水蒸气的分压力有着一一对应的关系，它们不能同时作为两个独立的参量。此外，含湿量的大小还与大气压力的大小有关。因此，在不同大气压力下，以含湿量和湿空气的焓h为两坐标构成的湿空气焓湿图（hd图）也是不同的。这一点在选用焓湿图时要引起注意。1.5 空气中的焓焓是指单位重量空气所含有的总热量。在空气调节中，对空气的加热或冷却都是在定压条件下进行

22、的，而在过程中吸收或放出的热量可方便地用过程前后地焓差来计算，故焓是湿空气一个重要的参数。湿空气的焓量是以1kg空气为计算基础的，湿空气的焓是以1kg干空气的焓和d(g)水蒸气焓的总和，相对于（1.001d）(kg)湿空气而言，用符号h来表示。即h=1.01t+(2500+1.84t)d/1000 kJ/kg(干空气)式中 t-空气的温度 d-空气的含湿量 g/kg-干空气的平均定压比热容 kJ/(kg*K)平均定压比热容 kJ/(kg*K)2500-0时的汽化潜热 kJ/kg。直接可以由温度的高低出来的热量，称为显热。公式中的(1.01+1.84d/1000)t 即为空气的显热部分。当温度不

23、变时，单位质量的物质相态（液态和气态）变化过程中所吸收或放出的热量，称为汽化潜热，空调中有时叫为潜热，它同温度无直接关系。公式中的2500d/1000=2.5d即为空气的潜热的部分。显热加潜热称为全热。即焓值。在定压条件下，单位质量气体在状态变化过程中热量的变化等于该过程始终的焓差。上述空气参数中，温度t，含湿量d，相对湿度,密度五个参数彼此任意两个之间不存在直接函数关系，从这个意义上讲，他们彼此湿相对独立的。但是他们中间，只要知道任意两个，则其他参数都可以用有关的公式计算确定。以上介绍了湿空气的一些状态参数，有t, h, d, , z, B, PzB及v等，其中，PzB只是取决于空气的温度t

24、，及是对应于一个温度t值。就有一个水蒸气饱和压力PzB值。当大气压力B为一定时，只要知道任意两个独立的湿空气参数，就可以根据上述的有关公式计算出其余的参数，或者查取饱和湿空气的物理性质表。但在实际运用上最方便的还是查取湿空气的焓湿图。1.6 湿球温度 热力学湿球温度假设有一个理想的绝热加湿器，它的器壁与外界环境湿完全绝热的。加湿器内装有温度恒定的纯水。若加入加湿器的湿空气状态参数为p, t, d, i。湿空气在绝热加湿器内，在定压条件下以纯水进行绝热加湿。假设绝热加湿器足够长，空气与水有足够的时间接触，并且有足够充分的接触面积，使空气在离开加湿器时能够达到饱和状态，器参数为p, ts, ds,

25、 is。这时，出空气温度与水温相同，水分蒸发所需要的热量全部取自空气，如果在整个过程中，不断地向加湿器水池中补充压力为p,温度为ts的纯水，以维持加湿器内水量的不变，则世界气象组织定义ts为具有参数p, t, d, i的湿空气的热力学湿球温度，也称绝热饱和温度。由于在绝热加湿过程中，水分蒸发所需要的热量全部湿取自空气，空气失掉显热后，温度下降，焓值减少，而空气得到水蒸气带来得汽化液体热后，总的焓值增加，而且相对湿度增大到饱和。假定装置是在稳定的均匀的流动状态下工作的，在流量不变的情况下，由能量平衡公式得：i+c(ds-d) ×ts =is移相得：is-i= c(ds-d) ×

26、;ts上式说明，空气焓得增加量等于蒸发水量（即为补充水量）得液体热。式中，c为水得质量比热，c=4。19kJ/(kg*K)。上式是一直线方程，所以热力学湿球温度等值线是一直线。在I-d图中，如果已知ts，可画出等温线交饱和线与b点，由b点可查出ds,及 is。其终状态点b即为已定；如设初状态为a点是d=0得干空气，则I= isc×ds×ts 由此I值画等焓线与纵坐标轴相交，可决定a点，连接ab直线，即是热力学湿球温度线。然而，绝热加湿器并非湿实用装置，所以一般都用干湿球温度计读出湿球温度，以近似代替热力学湿球温度。湿球温度代替绝热加湿器的实用装置是干湿球温度计。这种仪器是由

27、两支温度计或由两个其他的温度敏感元件所组成。其中一支的感温包裹上脱脂棉纱布,纱布的下端浸入盛有蒸馏水的玻璃小杯中,在毛细作用下纱布经常处于润滑状态,将此温度计称为湿球温计。使用时,在热湿交换达到平衡,即稳定的情况下,所测得的温度称为湿球温度;另外未包纱布的温度计相应地称作干球温度计,它所测得的温度称为空气的干球湿度,也就是实际的空气温度。以后分别用ta和t表示空气温度与干球温度。湿球温度计的读数,实际上反映了湿纱布上水的温度,但是,值得注意的是,并不是任一读数都可以是湿球温度,只有在热交换达到平衡,即稳定的状态下的读数才称为湿球温度。下面用传热传湿原理来分析空气流经湿球表面时所发生的热湿交换过

28、。当空气的相对的湿度<100%时,纱布上的水必然产生蒸发现象,若水的温高于空气的温度,蒸发所需的汽化热必然首先取自水分本身,因此纱布上的水温下降,湿球温度计上的读数,随后读数下降。无论原来的水温多高,经过一段时间后,水温终将降至空气干球温度以下,这时,也就出现了空气向水面的传热,此热量随着空气与水之间的温差的加大而增加,当水温降到某一数值时,空气向水面的温差传热恰好补偿水分蒸发所吸收的汽化热。此时,水温不再下降,反映在湿球温度计上的这一稳定的温度就是空气的湿球温度。如果湿球温度纱布上的最初水温低于湿球温度,则空气向水面的温差传热一方面供给水蒸汽所需要的汽化热,另一方面,供水温的升高,随着

29、水温的升高,传热量的减少,最终仍将达到温度传热于蒸发需要的热相等,水温才稳定并等于空气湿球温度。 在空气相当湿球温度不变的情况下,湿纱布上水分蒸发可以认为湿稳定的,从而蒸发所需的热量也是一定的。当空气相对湿度较低时,湿球温度纱布上的水分蒸发快,蒸发需要的热量多,水温下降得也较多,因而干,湿球温度温差大。反之,如果空气得相对湿度高,则干,湿球温度温差小。当=100%时,湿纱布上的水分不再蒸发,干,湿球温度也就相等了。由此可见,在一定的空气的状态下,干湿球温度的差值反映了空气相对湿度的大小。1.7 露点温度秋天早晨，我们回看到室外花草树木叶子上常有一些水珠，我们通常称它为露水。冬天的玻璃窗，夏天的

30、盛冷饮水的杯子外壁，以及空调器蒸发器的表面，也常会有出现一层凝结水，这些现象的实质是什么呢？它说明接触这些冷表面的空气当温度下降到低于湿空气中水蒸气分压力所对应的饱和温度时，其含湿量超过了低温度的饱和值。因为温度低的湿空气，其饱和温度也低，此时的含湿量d未变，因而湿空气中多余的部分水蒸气就凝析出来。这种过程可以在h-d图上清楚地看出。如图，设空气的起始状态点为1，温度为t1，相对湿度1.当此空气和比温度t1低的物体接触时，冷物体就相空气吸取一部分的热量，时空气的温度下降，但如果空气中的水蒸气未析出，空气的含湿量d就保持不变。因此，这时的空气的状态变化过程湿一个等湿降温的过程，即图中的1-2过程

31、。由式1-58和图可以看出，由于空气的温度降低饱和含湿量dB也相应地降低。虽然在等湿降温过程中，含湿量d不变，但从式1-59也可见空气的相对湿度却增加了。当相对湿度增加到100%，即湿空气达到状态2时。湿空气中的水蒸气的含湿量达到最大值，如再继续冷却，就会部分水蒸气凝结出来。某一状态的空气，在含湿量的含量不变的情况下，冷到它的相对湿度=100%时所对应的温度，称为该状态下空气的露点温度tl，即图中点2的温度。从图中可以看出，在等d线上的每一点，例如1和2点等，它所代表的空气状态的露点温度均相同，也就是说，与每一个d值相对地只有一个露点温度值。露点温度在空气调节中是一个经常遇到的参数。如果空气太

32、潮，需要减湿，可以用将空气温度降到露点以下的办法，使其中多余的水分凝结出来，这就是空气处理过程中冷却干燥原理。空气的露点温度tl也是湿空气的一个状态参数。它与pq 和d相关,因而不是独立参数.湿空气的露点温度定义是在含湿量不变的条件下,湿空气达到饱和时的温度。在I-d图上,A状态湿空气的露点温度即由A沿等d线向下与=100%线交点的温度.显然,当状态A湿空气被冷干时(或与某冷表面接触时),只要湿空气温度大于或等于其露点温度,则不会出现结露现象.因此,湿空气的露点温度也是判断是否结露的判据. 第二节 湿空气的焓湿图在生产设计过程中，经常需要确定湿空气的状态及其变化过程。在工程中，为了避免烦琐的公

33、式计算，可以将一定的大气压力B下的t, d, , i , 及Pq等湿空气的状态参数之间关系用线算图表示出来。线算图有几种表现形式。我国现在用采用的是以焓为纵坐标，以含湿量为横坐标的焓湿图，也叫i-d 图。见下图。为了更好的掌握和运用它，下面介绍它的各组成。一般平面图形只能有两个独立的坐标。而焓空气的状态取决于温度t，含湿量d和大气压力B三个基本状态参数，因而应建立三个独立的坐标。然而，可以选定大气压力B为已知（在工程中，空气的状态变换工程可以是认为在一定的大气压力下进行的），这样只剩下t, d两个坐标参数，就可以在平面进行绘图了。但是，因焓 i与温度t有关，为了便于使用，用焓i 代替温度t，因

34、此选定焓i 为纵坐标，以含湿量d为横坐标，建立标系，为了使图展开，线条清晰，两条坐标轴的夹角由常用的90度扩展为大于或等于135度。为了避免图面过长，又常取一水平线面在图的上方代替实际的d轴，图中由四个独立得到状态参数t, d, , i 组成四组等值线。i-d图上的每一个点代表着湿空气的一个状态，而每一条线则代表了湿空气的状态变化过程。因此，i-d图既能联系以上所讲过的状态参数，又能表达空气的各种状态变化过程，利用它可以简化空气调节工程中大量的分析和计算工作，为设计和运行提供极大的方便，所以，i-d图是空气调节工程中十分重要的工具。2.1 等焓线和等含湿量线确定坐标比例尺之后就可以在图上绘出一

35、系列与纵坐标平行的等d线和横坐标平行的等i线, t=0和d=0的干空气状态点为坐标原点。2.2 等温线等温线是根据公式i=1.01t+d(2500+1.84t)绘制的。由上公式可知，当温度为常数时, i和d为直线关系，所以，等温线在i-d图上是一系列的直线，公式中1.01t为截距，(2500+1.84t)为斜率，当t值不同时，每一个等温线的斜率是不同的。显然，等温线为一组互不平行的直线，但由于1。84t远小于2500，温度t对斜率的影响不显著，所以个等温线之间又近似平行。2.3 等相对湿度线×(×Pq,b)/(B×Pq,b)可以绘制出等相对湿度线，在一定的大气压力

36、下，当相对湿度为常数时，含湿量d就取决于Pq,b，而Pq,b又是温度t单值函数，其值可以从水蒸气性质表查到。因此，给定不同的温度t，可以求得相应的d值，根据t,d值，就可以在i-d图上找到若干点，连接各点既成等线。等线是一组发散型得曲线。=0%的等线是纵坐标轴，=100%的等线是湿空气的饱和状态线，该曲线左上方为湿空气区（又称“未饱和区”），而右下方为水蒸气的过饱和状态区，由于过饱和状态是不稳定的，常有凝结现象，所以，该区内是湿空气中存在悬浮的水滴，形成雾状，故称为“有雾区”，在湿空气中，水蒸气处于过热状态，其状态是稳定的。2.4 水蒸气分压力线根据公式d=0。622Pq/(B-Pq)可以变换

37、成Pq=B×d/(0。622+d)，当大气压力B一定时，上式为Pq=f(d)的函数形式，即水蒸气分压力Pq仅取决于含湿量d，每给定一个d值，就可以得到相应的Pq值。因此，可在代用d轴的上方绘制一条水平线，标上d值所对应的Pq值即是水蒸气分压力线。2.5 热湿比线为了说明空气是由一种状态变为另一种状态的热湿变换过程，在i-d图上还标有热湿比线。在空气调节过程中，被处理的空气常常由一个状态变成另一种状态，在整个过程中，如果认为空气的热，湿变换湿同时，均匀发生的，那么，在I-d图上由状态A到状态B的直线连线就代表空气变化过程线，如图1-3所示，湿空气状态变换前后的焓差和含湿量之比值，称为热

38、湿比。用符号表示。即：=(iA-iB )/(dA-dB)=i/d 热湿比表示了空气状态变化的方向和特征，将上式分子和分母同乘以总空气量G，将得到：=i/d=G×i/G×d=Q/W 可见，总空气量G在处理过程所得（或所失）得热量Q和湿量W的比值，于相应1kg空气的比值i/d是完全一致的/上式Q，W都是以kg为单位，若d的单位为g，则上式变为另一种形式：=i/（d/1000）=Q/（W/1000） 由平面坐标系的建立以知，纵坐标与横坐标之比表示直线的斜率。因此，在i-d图上，是直线AB的斜率，因为它代表了过程线 AB的倾斜角度，故称为“角系数”。所以,对于起始状态不同的空气,只

39、要斜率相同，（即值相同），其变换过程必定相互平行，又因斜率与起始位置无关，根据这一特征，就可以在i-d图上任意点为中心作出一系列不同值的标尺线。实际应用时，只要将等值的标尺线平移到起始状态点，就可以绘制出该空气的变化过程线。例如：以知大气压力B=101325Pa，空气初状态参数为tA=20, A=60%,空气的初状态点为点A,当空气吸取Q=10000kJ/h 的热量和W=2kg/h的湿量后。焓值变换为iB=59kJ/kg干空气，求终状态点B。 解一：用平行法在大气压力为101325Pa的i-d图上，由tA=20, A=60%，确定空气的初状态点A,求得热湿比= Q/W=10000/2=5000

40、kJ/kg由此值，在I-d图的标尺上找到相应的=5000 kJ/kg线，然后过A点作该线的平行线，即为空气的状态变化过程线。此线与I=59kJ/kg干空气的等焓线交点B，就是空气终点状态点，如图所示。由图查到tB=28, B=51% ,dB=12g/kg干空气。解二:辅助点法由以知条件求得= i/d =Q/W=10000/2=5000kJ/kg,如d以g为单位表示则I:d=5:1,由I和d得比例关系可以绘制出过A点的任意一条线. d可任意取,如取d=4 g/kg干空气,则I=5×4=20 kg/kg干空气,现在分别离开空气初状态点A的d等湿量线和i等焓线,两线交于B点,AB连线即为=

41、5000kJ/kg的空气状态变化过程线.如图所示,AB与I=59kJ/kg干空气点就是辅助点.如图:第三节 焓湿图的应用湿空气的焓湿图不仅能表示空气的状态和各状态参数，同时还能表示湿空气状态的变化过程并能方便地求得两种或多种湿空气的混合状态。湿空气状态变化过程在图上的表示 利用热水、蒸汽及电能等类热源，通过热表面对湿空气加热，则其温度会增高而含湿量不变。在图上这一过程可表示为的变化过程，其（见图1-13）。 3.2 湿空气的冷却过程利用冷水或其它冷媒通过金属等表面对湿空气冷却，在冷表面温度等于或大于湿空气的露点温度时，空气中的水蒸汽不会凝结，因此其含湿量也不会变化，只是温度将降低。在图上这一等

42、湿冷却（或称干冷）过程表示为，其。3.3 等焓加湿过程利用定量的水通过喷洒与一定状态的空气长时间直接接触，则此种水或水滴及其表面的饱和空气层的温度即等于湿空气的湿球温度。因此，此时空气状态的变化过程（）就近似于等焓过程，其。以上四个典型过程由热湿比及两条线，以任意湿空气状态A为原点将图分为四个象限。在各象限内实现的湿空气状态变化过程可统称为多变过程，不同象限内湿空气状态变化过程的特征如表1-14所示。I- d图上各象限内空气状态变化的特征 表1-14象限热湿比，状态参数变化趋势过程特征>0+增焓增湿喷蒸汽可近似实现等温过程<0+-+增焓，减湿，升温<0-减焓，减湿<0-

43、+-减焓，增湿，降温向空气中喷蒸汽，其热湿比等于水蒸汽的焓值，如蒸汽温度为100，则，该过程近似于沿等温线变化，故常称喷蒸汽可使湿空气实现等温加湿过程（见图）。如使湿空气与低于其露点温度的表面接触，则湿空气不仅降温而且脱水，因而即可实现如图所示的，即冷却干燥过程。前述各节中，一直使用“湿空气”以区别于干空气，以免混淆。同时，在有关单位（量纲）中，也均注明干，说明是针对每公斤干空气而言的。考虑到水蒸汽在湿空气中的今量很小，为方便起见，可将湿空气简称为空气，将每公斤干空气近似于每公斤空气。第二章 测试中常用的名词解释1、空气温度（air temperature） 暴露于空气中但又不受直接辐射的温度

44、表所指示的温度。一般指干球温度。2、干球温度（ dry-bulb temperature） 干球温度表所指示的温度。3、湿球温度（ wet-bulb temperature）  湿球温度表所指示的温度。4、空气湿度（ air humidity ） 表征空气中水蒸汽含量多少或干湿各度的物理量。5、绝对湿度（ absolute humidity） 单位体积的湿空气中所含水蒸汽的质量。6、单元式空气调节机（air-conditioning unit）一种向封闭空间、房间或区域直接提供处理空气的设备。它主要包括制制冷系统以及空气循环和净化装置，还可以包括加热、加

45、湿和通风装置。简称空调机。7、制冷量（refrigerating effect） 在规定工况下单位时间从待冷却的介质或空间移去的热量。单位：W 8、显热 （sensible heat） 在物质的吸热或放热过程中，能使其温度发生变化的热量。9、潜热（ latent heat） 在一定温度和压力下，物质发生相变过程中，所吸收或放出的热量。10、热泵（heat pump）将热量输给某一空间或物体制冷系统。此时蒸发器从空气、水等处吸取热量，冷凝器则放出热量。改变空气或其它流体的流向，热泵系统也可用于冷却某一空间。11、制热量（heat）在规定的制热能力试验条件下，空调机向封闭空间、房间或区域

46、送入的热量，单位：W12、制冷消耗功率 空调机进行制热运行时，空调机所消耗的总功率，单位：W。13、能效比（ERR）制冷量与制冷消耗功率之比，其值用W/W表示。14、性能系数（COP）制热量与制热消耗功率之比，其值用W/W表示。15、制热辅助电加热器 与热泵一起使用进行制热的电加热器（包 括后安装的电加热器）。16、空气焓差法 一种测定空调机制冷、制热能力的方法，它对空 调机的送风参数、回风参数以及循环风量进行测量，用测出的风量与送风、回风焓差的乘积确定空调机的能力。17、相对湿度（ relative humidity） 空气实际的水蒸汽分压力与同温度下饱和状态空气的水蒸汽分压力之比

47、，用百分率表示。18、静压（ static pressure） 1.流体在静止时所产生的压力。2.流体在流动时产生的垂直于流体运动方向的压力。19动压（ velocity pressure） 流体在流动过程中受阻时，由于动能转变为压力能而引起的超过流体静压力部分的压力。20、焓湿图（ psychrometric chart） 用以表示湿空气的温度、相对湿度、含湿量和比焓等状态状态参数及其相互关系的线图。21、含湿量（ humidity ratio） 湿空气中，所含水蒸汽的质量与干空气质量之比。22、冷凝压力（condensing pressure）

48、60;制冷剂蒸气冷凝时的压力。23、冷凝温度 （condenoing temperature） 制冷剂蒸气在冷凝器中冷凝时，对应于冷凝压力下的饱和温度。24、 蒸发压力（ evaporating pressure） 制冷剂液体在蒸发器内蒸发时的压力。25、 蒸发温度（ evaporating temperature） 制冷剂液体在蒸发器内气化时，对应于蒸发压力五的饱和温度。26、吸气压力（ suction pressure） 压缩机进口处吸气管内制冷剂气体的压力。27、吸气温度（ suction temperature）压缩机进口处吸气管内制冷剂气体的温

49、度。28、排气压力（ discharge pressure） 压缩机出口处排气管内制冷剂气体的压力。29、排气温度（ discharge temperature） 压缩机出口处排气管内制冷剂气体的温度。30、 标准工况（ standard condition） 符合标准规定的制冷机运行条件。31、空调工况（ air conditioning condition） 为适应空气调节要求而规定的制冷机的运行条件。32、热力膨胀阀（ thermostatic expansion valve） 用以自动调节流入蒸发器的液态制冷剂流量，并使蒸发器出口的制冷

50、剂蒸气过热度保持在规定限值内的节流设备。第三章 制冷原理第一节 蒸馏水的制作过程-水的蒸发吸热和凝结放热从图中可以见，水在煮开以后，温度不断上升，使蒸汽不断增多，或者说水被加热，蒸发，反过来说，水吸收热量（制冷），然后蒸发；再看见蒸汽进入换热器，温度不变，蒸汽凝结成水珠，同时把冷却水加热。这其实就是一个最简单的制冷过程。水我们把他叫做工质。（制冷剂，冷媒）蒸发时温度叫-蒸发温度。凝结时温度-凝结温度。相对还有压力。如果我们能设法找到一种工质，它蒸发温度较低，而冷凝温度较高，这样通过蒸发来吸热（制冷），经过冷凝将液态工质又送回蒸发器来。人们找到（制造）了很多种这类工质，下面我们讲的是用在空调里面

51、的工质R-22。第二节 R-22（氟利昂-22）的性质我们主要看R22饱和蒸汽温度-压力的关系。首先我们了解什么叫饱和蒸汽，前面讲饱和空气已经讲过，其实这里的意思完全一样，只是用的场合不同，这里举个例说明一下就行了。用压力锅煮饭。水没有开时，不断有蒸汽上升，也有下降（凝结），升的比降的多，但是我们看不见。当水刚开的时候（100）上升的蒸汽与下降的凝结水正好相等，这时称蒸汽为饱和蒸汽。液体为饱和液体。继续加火，里面的压力增加，也即，饱和水蒸气压增加来维持平衡。这时下降液体和上升的蒸汽都增加了。但由于有压力阀，里面的压力不能无限的增加，到了压力极限以后，继续加热，里面压力比较大，顶开阀，保持里面饱

52、和液体和饱和蒸汽压继续平衡，过饱和蒸汽跑出。这个例子说明了两个问题。饱和温度是和压力有关的参数，压力不同，饱和温度不同；压力不变的情况下、饱和液体吸收热量，产生过饱和蒸汽，另外从刚刚做蒸馏水的例子来看，压力不变时过饱和蒸汽放热而凝结液体，知道了这些我们再看看R-22饱和蒸汽和压力的关系。焓（大卡/公斤）温度（t）绝对压力（P）公斤/厘米2焓（大卡/公斤）温度（t）绝对压力（P）公斤/厘米2液汽液汽12040100050从上表看出 当压力为1个大气压时，过饱和蒸汽温度为，就是说饱和液体在1个大气压下，吸收热量就能蒸发，其蒸发温度是-。 当压力为/cm2时，饱和气体或液体为50，就是说饱和蒸汽压力

53、为/cm2时，放热凝结成液体。 从这里看出上面的系统还不能作为一个完整的制冷系统，因为，没有一个 增压降压的装置，蒸发和凝结温度相等，这样即放不出冷也放不出热。 随着压力，温度的增加饱和液体焓值也不断增加，说明工质含的热量在增加。这时热是外界获得的，也就是制冷。因此，系统要制冷必须要有比环境温度低的蒸发温度，比环境温度高的凝结温度。第三节 蒸汽压缩式制冷原理 如图所示：压缩机1将蒸发器内所产生的低压低温的制冷剂气体吸入汽缸内，经过压缩后为压力、温度较高的气体被排入冷凝器2。在这里，压缩机起着压缩和输送制冷剂气体的作用。在冷凝器内，高压高温的制冷剂气体与冷却空气（或水）进行热交换，把热量传给空气

54、（或水）而使本身由气体凝结为液体。这种高压的液体再经过毛细管节流降压后进入经蒸发器4。在蒸发器内，低压的制冷剂液体的状态是很不稳定的，立即进行汽化并吸收蒸发器周围环境的热量，从而使蒸发器周围环境降温，蒸发器所产生的制冷剂汽体又被压缩机吸走。这样，制冷剂在系统中要经过压缩、冷凝、节流、和汽化（蒸发）四个过程才完成一制冷循环过程。第四节 压-焓（p-i）图及其应用本图主要由以下线条组成：（1）等压线P（2）等焓线i（3）等温线t（4）等熵线s（5）等容线v（6）等干度线x干饱和蒸汽线x=1（上界线）和饱和液体线x=0（下界线）将整个图分为3个区间，下界线以左为过冷区（未饱和液体区），上界线以右为过

55、热区（干蒸汽区）。中间为湿蒸汽区（饱和区）。2制冷循环的在压-焓图的表示：如图所表示，与压缩图中序号一致，1-2为等熵压缩段 2-3冷凝段 3-4节流段 4-1蒸发段从上可见，1-2段时工质为过热蒸汽，2-3段：开始为过饱和蒸汽，过干度线，然后为气液共存区，最后变为过冷液体，3-4段时先为液体，后为液体共存区。4-1段时由液气共存区蒸发，然后进入过热蒸发区。第四节 常用制冷器件介绍第四章 系统控制原理第一节 PID控制简介目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。同时，控制理论的发展也经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。自动控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。一个控制系