第二章制冷与空调作业的基本知识与基本概念

有关制冷与空调作业的若干基本知识与基本概念济宁市技师学院钟元振第一节制冷系统的工作原理制冷：利用人工的方法，把某物体或某空间的温度降低到低于周围环境的温度，并使之维持在这一低温的过程。

实质：将热量从被冷却对象中转移到环境中

★制冷≠冷却制冷系统的工作原理制冷机：实现制冷所需的机器和设备。特点：必须消耗能量——电能、机械能等制冷剂：制冷机中把热量从被冷却介质传给环境介质的内部循环流动的工作介质。制冷循环：在制冷机中，制冷剂周而复始吸热、放热的流动循环。制冷方法：1）液体汽化制冷：利用液体气化吸热原理。

如：蒸汽压缩式制冷、吸收式制冷、蒸汽喷射式制冷2）气体膨胀制冷：将高压气体做绝热膨胀，使其压力、温度下降，利用降温后的气体来吸取被冷却物体的热量从而制冷。3）热电制冷：利用某种半导体材料的热电效应压缩机高温高压低温低压高温高压低温低压节流装置蒸发器冷凝器P蒸气压缩式制冷的基本原理一、吸收式制冷的基本原理吸收式制冷循环膨胀阀蒸发器冷凝器发生器吸收器泵节流装置相当于一个压缩机制冷剂循环－逆循环吸收剂循环－正循环一、吸收式制冷的基本原理吸收式制冷机的构成膨胀阀蒸发器冷凝器发生器吸收器溶液泵节流装置与蒸气压缩式制冷系统完全相同相当于“热力压缩机”吸收器相当于吸气侧发生器相当于压出侧①吸收器：吸收制冷剂蒸汽；②发生器：加热、释放制冷剂；③溶液热交换器：内部能量利用，提高效率；④溶液泵：加压作用。

一、吸收式制冷的基本原理一、吸收式制冷的特点优点：1.工质环保，对环境和大气臭氧层无害

2.以热能为动力，节电效果明显

3.可以利用各种热能驱动

4.结构简单，运动部件少，安全可靠缺点：1.价格无优势

2.耗能大，机组笨重

3.利用热能促进全球变暖

4.热力系数COP低于压缩式制冷循环2.1单级蒸气压缩制冷的理论循环1.理论循环定义：在没有任何实际损失下的制冷循环。2.条件：①无温差传热；

②压缩过程是可逆绝热压缩过程即等熵过程；

③管路中无任何耗损。二、蒸气压缩式制冷装置T-S图LgP-h图3.理想制冷循环：逆卡诺循环（原理图）4.实际采用的制冷理论循环组成（原理图）：两个定压过程；一个绝热压缩过程；一个绝热节流过程。5.特点(与卡诺循环比较）：①用节流阀代替膨胀机：②损失膨胀功、产生“闪发气体”；但简化装置、便于调节，产生节流损失。③用干压缩代替湿压缩；实现“干冲程”；但耗功量、制冷量均增加，制冷系数下降。④产生过热损失蒸气压缩式制冷的理想循环蒸气压缩式制冷的理论循环2.2改善蒸气压缩制冷循环的措施节流损失过热损失再冷度过热度Pk/P0>8膨胀阀前液态制冷剂的再冷却；蒸气回热循环；中间冷却的多级压缩有再冷却器的蒸气压缩式制冷回热式蒸气压缩式制冷多级蒸气压缩式制冷循环蒸汽压缩制冷的工作原理实际循环的特点：压缩机内非绝热、可逆过程；存在传热温差，过程不可逆；改善循环：吸气过热和过冷节流、回热循环；系统存在节流损失；系统存在流动损失；系统存在不凝性气体。分类1）单级压缩制冷循环2）双级压缩制冷循环3）复叠制冷循环双级蒸汽压缩制冷循环特点：与单级压缩制冷循环流程的主要区别是大部分制冷剂必须在高、低压级两只气缸中进行压缩，还增设了中间冷却器和膨胀阀。

分类：一次节流、完全中间冷却一次节流、不完全中间冷却二次节流完全中间冷却二次节流不完全中间冷却二次节流中间带蒸发器的完全中间冷却第二节空调系统的工作原理空调的任务：在任自然环境下，使室内空气维持在一定的温度、湿度、空气流动速度及清洁度下，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求对空气的压力、成分、气味及噪声等进行调节与控制。空调的组成：由冷热源、空气处理、空气质量输送与分配和自动控制系统组成。湿空气的物理性质绝对湿度与相对湿度

单位体积空气中所含水蒸气的质量，叫做空气的绝对湿度，单位为kg/m3。而相对湿度是指在某一温度时，空气中所含的水蒸气质量与同一温度下空气中的饱和水蒸气质量之百分比。在实际中直接测空气所含水分质量较困难，由于空气中水分产生的压力在100℃以下时与空气中含水量成正比，从而可用空气中水蒸气产生的压力表示空气中的绝对湿度。饱和空气的绝对湿度与温度有关，温度高（低），饱和空气的绝对湿度大（小），因此，在空气中水蒸气含量不变的情况下，可降低温度以提高空气的相对湿度。空气中的绝对湿度与相对湿度的关系是：湿空气的物理性质2.相对湿度可用由两支完全相同的温度计组成干、湿球温度计来测量。其中一支温度计叫干球温度计，用来测量空气温度；另一支叫湿球温度计，其下端包着棉纱且浸在水中。由于水分的蒸发，湿球温度总是低于干球温度。如图1.2所示。空气相对湿度越小，水越容易蒸发，干、湿球温差越大；反之，空气相对湿度越大，干、湿球温差就越小。湿空气的物理性质3.显热

显热是指物质在只改变温度而不改变其状态的过程中所转移的热量，如水的温度从20°C升至80°C，这时水吸收的热量为显热。潜热

潜热是指物质在只改变状态（如熔解、液化等），而不改变温度的过程中所转移的热量。如将100°C的水变为100°C的水蒸气时，需要吸收的热量。依据物态变化,潜热可分为汽化潜热、液化潜热、熔化潜热和凝固潜热等。湿空气的物理性质3.显热与潜热的关系在实际应用中，潜热与显热的关系如下图所示。湿空气的物理性质4.焓与熵

1）

焓

热能是物质分子所具有的动能与位能的总和，而物质分子在各种状态下都在不停的运动，所以物质总是含有一定的热量，只是所处状态不同时，所含热量不同而已。1kg的物质在某一状态时，所含的热量称为该物质的焓。符号为H，单位为kJ/kg。制冷工质在系统中流动时，其内能和外功总是同时出现的，因此焓可以转化成热力计算。焓的物理意义是指以特定温度作为起点的物质所含的热量。例如，通常把水在压力为101325Pa，温度为0°C时的焓定义为零。把0°C的R12和R134a液态制冷剂的焓值规定为200kJ/kg。

焓随制冷剂的状态、温度和压力等参数的变化而变化。当对制冷剂加热或做功时，焓就增大，反之，制冷剂被冷却或蒸气膨胀向外做功时，焓就减小。湿空气的物理性质4.焓与熵

2）熵

熵和焓一样，也是描述物质状态的参数，它是从外界加进1kg物质（系统内）的热量Q与加热时该物质的绝对温度T（K）之比，用S表示，其关系式为：

S=Q/T（kJ/kg）熵值也是复合状态参数，它只与状态有关，而与过程无关，在一定的状态下，制冷剂的熵值是确定的。熵不需要计算绝对值。由于绝对温度T永远是正值，故热量的变化ΔQ与熵的变化ΔS符号相同。工质吸热，ΔQ为正值，工质的熵值必然增加，ΔS也为正值。反之工质放热（被冷却）ΔQ为负值，工质的熵减少，ΔS也为负值。因此，根据制冷过程中熵的变化，就可判断出工质与外界之间热流的方向。第三节制冷剂、载冷剂、蓄冷剂、润滑油和缓蚀剂常用制冷剂分类代表制冷剂命名无机物H2O,NH3R7**烃类物质饱和碳氢化合物HCHR烯烃及其衍生物丙烯/乙烯R1***卤代烃类(氟利昂)CFC族R11,R12RHCFC族R22RHFC族R134aR共沸制冷剂R502R5**非共沸制冷剂R410AR4**增强和冷冻油的溶解性，但也会增加臭氧消耗和毒性增加温室效应制冷剂基本知识制冷剂基本性质（2）材料相容和电机绕组的相容性(UL)制冷剂会从绝缘层中析取聚合物，或者是绝缘层吸收制冷剂(杂质影响)和橡胶及塑料的相容性天然橡胶/树脂化合物/氯丁胶(HFC)/丁腈胶(R-123)制冷剂对塑料的影响一般随着制冷剂分子中氟原子的减少而减小。耐氟材料(氯丁乙烯/氯丁胶）和金属的相容性烃类制冷剂与金属接触时一般非常稳定卤代烃制冷剂+水→水解成酸性物质→金属腐蚀。够溶解铜，然后沉积在温度较高的钢铁部件上，形成一层铜膜，这就是铜镀现象.冷冻油互溶性MO/POE温度滑差非共沸制冷剂R407C[R32(-52°C)/R125(-49°C)/R134a(-26°C)]4.4°CR410A[R32(-52°C)/R125(-49°C)]0.55°C制冷剂基本知识何谓好制冷剂针对蒸气压缩制冷循环。从运行效率、经济性和安全性来考虑，理想工质应该具有以下的热力学和热物理学性质：（1）冷凝压力低，允许用较轻的材料构造热交换器、压缩机、管道等。（2）压缩机吸入压力高于大气压，容易检漏，防止空气和水的渗透。（3）低压缩比，容积效率高，耗能低。（4）蒸发潜能大，制冷效果好。（5）比容较小，压缩式单位容积的质量流量大。（6）压缩过程的温升不要太高，以免压缩机过热，以及制冷剂与润滑油和其他物质起化学反应。（7）液体比热容小，可以在膨胀之前进一步使液体过冷，减少气体闪发。（8）蒸气比热大，在吸入时避免蒸气过热。（9）液体和蒸气的热导率要大，提高热传导效率。（10）无毒,不可燃（11）良好地化学稳定性（12）价格低,易获得载冷剂基本知识载冷剂又称冷媒，它是被用来将制冷系统所产生的冷凉传递给被冷却物体的媒介物质或中间介质。载冷剂的性质要求：在所需温度下保持液态，在系统中循环时不凝固、不挥发、对人体无害、载冷量大、耗功小，蒸汽与空气混合不会爆炸或燃烧；无毒、化学稳定性好；在大气条件下，不挥发，不分解，不氧化；密度小、黏度小、传热性能好。常用的载冷剂：水、无机盐水溶液、有机物载冷剂。蓄冷剂基本知识蓄冷剂是以低温或高温形式将热量（冷量）蓄存起来的一种储能物质。蓄冷方式：一种利用介质（水或盐水）的温度变化；另一种是以物质的相变，利用潜热来蓄存冷量。空调中使用的蓄冷剂应符合的要求：无毒、不燃烧、不产生气体、相变过程中比容不变，潜热蓄能量不衰减、不层化。蓄冷剂主要有：单纯物质、二元溶液、多元混合物。润滑油基本知识润滑油用于制冷压缩机时通常称为冷冻机油。润滑油的作用：润滑作用，减少摩擦和磨损，延长机器使用寿命；带走摩擦时产生的热量；在密封处起到密封和防止制冷剂泄漏；带走摩擦产生的磨屑；对机器消声、减振；以油压作为控制卸载机构的动力。常用润滑油：13号、18号、25号、30号和49号。使用润滑油注意事项：不能与植物油混合使用；使用黏度达15%时应换油；用后再生用化验合格；常年运行的制冷剂每年换油一次。缓蚀剂基本知识盐水和溴化钠溶液对金属材料的腐蚀性使设备和溴化锂式制冷机组的寿命大为降低，腐蚀产生的氢气是溴化锂机组中不凝性气体的主要来源，并且腐蚀产生的铁锈和铜锈容易使喷嘴和过滤器堵塞。制冷系统中的盐水应该是碱性，因为酸性对金属腐蚀最大。盐水系统一般用重铬酸钠和氢氧化钠作缓蚀剂。防止腐蚀最根本的办法是保护系统内高度真空，尽可能不让空气侵入；其次是添加缓蚀剂。常见的缓蚀剂：铬酸盐、钼酸盐、硝酸盐以及锑、铝、砷的氧化物。第四节制冷与空调作业的安全管理一、制冷空调运行维护安全管理制度安全生产责任制度安全教育制度安全检查制度专业性的安全管理制度安全技术性质的规章制度第四节制冷与空调作业的安全管理二、制冷空调设备运行安全管理制度交接班制度各级岗位安全责任制度巡回检查制度压力容器及安全装置、仪表定期检测制度防护用品与安全用具管理制度建立制冷作业档案制度安全培训管理制度维修管理制度机房防火制度事故紧急预案制度安全操作规程第五节电工基础知识一、电流、电压和电阻电路是电流的通路，电路主要由四要素：电源、负载、控制元件、回路。电路的基本作用：（1）能量的传输和转换；（2）信号的传递和处理。电流：由电荷（带电粒子）有规则的定向运动而形成的交流：直流：实际方向：正电荷运动的方向参考方向、正方向：任意选定某一方向电流的实际方向与其正方向一致时，则电流为正值；电流的实际方向与其正方向相反时，则电流为负值。电压：绝对值，不随参考点的改变而改变；电位：相对值，随参考点的改变而变化。第五节电工基础知识电压：电场力将单位正电荷沿外电路中的一点推向另一点所作的功实际方向：规定从高电位(“＋”)指向低电位(“－”)电压的实际方向与其正方向一致时，则电压为正值；电压的实际方向与其正方向相反时，则电压为负值。电路中某点的电位实质是这一点与参考点之间的电压，或者说，电路某两点的电压等于这两点之间的电位差：UAB＝VA-VB电阻：通用电阻色码标示法第五节电工基础知识电压：电场力将单位正电荷沿外电路中的一点推向另一点所作的功实际方向：规定从高电位(“＋”)指向低电位(“－”)电压的实际方向与其正方向一致时，则电压为正值；电压的实际方向与其正方向相反时，则电压为负值。电路中某点的电位实质是这一点与参考点之间的电压，或者说，电路某两点的电压等于这两点之间的电位差：UAB＝VA-VB电阻：通用电阻色码标示法第五节电工基础知识电阻器电阻器：对通过它的电流呈现一定的阻碍作用，具有消耗能量的性质用途：是稳定和调节电路中的电流和电压，其次还有限制电路电流、降低电压、分配电压等功能分类：按电阻材料和结构特征可分为线绕、膜式（碳膜和金属膜）、实芯和敏感电阻；按用途可分为通用、精密、高压、高阻电阻器。主要技术参数：标称阻值、阻值误差、额定功率、额定电压：识别方法：数值法和色码标示法第五节电工基础知识电容器：是由两个金属电极中间夹一层绝缘体（又称电介质）所构成，可以储存电场能量用途：具有“隔直通交”的特点，常用于滤波、旁路、信号调谐等方面主要技术参数：电容量、允许误差、额定电压识别方法：数值法和色标法电感器：镇流器、电机、变压器的线圈都是电感线圈，可以储存磁场能量。用途：LC滤波器，调谐放大电路或谐振均衡，去耦电路分类：按结构特点可分为单层、多层、蜂房、带磁芯及可变电感线圈。主要技术参数：电感量L和品质因数Q。电感量是指电感器通入电流后储存磁场能量的大小，其单位是H、mH和H。1H=103mH，1mH=103H。第五节电工基础知识

直流基本电路：测量直流电流通常都用磁电式