2-1、《热力学基础》教学课件 中职 制冷与制冷设备第五版

2-1、《热力学基础》教学课件高教版中职制冷与制冷设备第五版《制冷与制冷设备技术》■情景模拟——呈现生活生产实际■基础知识——以必需够用为原则■操作分析——有的放矢地学与做■阅读探研——学生为主教师为辅金国砥主编电子工业出版社

（第4版）《制冷与制冷设备技术》(第五版)

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金国砥制作电子工业出版社模块二

制冷基础知识【学习目标】掌握热力学、传热学基础知识，了解制冷的方式与条件，熟悉压-焓图的组成，制冷剂、冷冻油和载冷剂一般性能及对它的要求等。2.1热力学基础2.1.1表征物质的基本参数◎描述制冷剂热力状态的物理量称为热力状态参数（简称状态参数）。◎状态参数有温度（T）、压力（P）、质量体积（V）、焓（H）、熵（S）、内能（U）等，其中温度、压力和质量体积数又称为制冷剂的热力状态的基本参数。◎热力状态的基本参数：温度、压力和质量体积。（1）什么叫温度？

温标换算：F=（1.8t+32)(℉)T=(273+t)(K)

——表示物体冷、热程度的物理量，是大量分子热运动的激烈程度。测量温度的仪器

——温度计1、温度【习题2-1】室温为25℃，合华氏多少度？解：F=1.8t+32=1.8×25+32=77(℉)答:合华氏77℉。

【习题2-2】某冷库的室温为14℉，合摄氏多少度？解：t=（F-32）/1.8=(14-32)/1.8=-10(℃)答：合摄氏-10℃。【习题2-3】设低温箱的箱温降至摄氏-40℃，求此时箱温的绝对温度为几开式度？

解：T=t+273=（-40）+273=233（K）答：此时箱温的绝对温度为233开氏度。练习题

2、压力什么叫压力？

——在制冷工程上，常把“单位面积上受到的垂直作用力叫做压力。●压力的分类（在实际应用中,压力分大气压力、绝对压力、表压力和真空度）：（1）大气压力（B）——指大气压力。（2）绝对压力（P绝）——指被测流体的实际压力。（3）表压力（P表）——指绝对压力高于大气压力时，压力表所示的数值。（4）真空度（B）——指绝对压力低于大气压力时，压力表所示的数值。●压力的单位：帕斯卡（pa）●压力单位的换算：

1（atm）=760（mmHg）=1033（mmH2O）=1.033（kgf/cm2）101325(pa)≈1.01(bar)练习题【习题2-4】在1atm下，测得某设备的表压力为810600Pg，求绝对压力为多少Pa？

【习题2-5】在1atm下，测得某系统的真空度为400mmHg，当地大气压力为760mmHg，求该系统的绝对压力为多少Pa？解：Pa=B+Pg=101325+810600=911925（Pa）答：折合绝对压力为911925Pa。解：Pa=B+Pg=760+（-400）=360（mmHg）≈47995.92KPa答：该系统的绝对压力约为47995.92KPa。●

质量体积(比容)是指单位质量的制冷剂所占的容积。

制冷技术还常用到质量体积的倒数——密度（ρ）,即V=1/ρ或V·ρ=1质量体积(比容)用V表示，其单位是米3/千克（m3/kg），或升/千克（L/kg）。●

密度是指单位容积的制冷剂所具有的重量，单位为kg/m3。

制冷设备中的油分离器、气液分离器就是利用这一性质达到分离目的。

3、质量体积4、焓（i）、熵（S）、内能（U）

●焓(i)是制冷剂的一种状态参数，是能量的表征。当加热制冷剂时，其焓值增加，又如压缩机活塞对制冷剂做功，其焓值也增加；反之，其焓值会减少。

●熵（S）是一个导出的状态参数，其表现制冷剂在状态变化时热量传递的程度。

●内能（U）是制冷剂内部分子能量的总称。其中内动能取决于物质分子的质量和它的平均速度，如物质分子运动加剧；内位能则取决于分子之间的平均距离和吸引力，如物质的形态改变。1、热力学第一定律内容：热和功可以相互转换，一定量的热消失时必然产生一定量的功；消耗一定量的功，亦必然出现与之相对应的一定量的热。它告诉我们：热和功之间的转换用下式表示：Q=AL式中Q——消耗的热量(J或kJ)；L——得到的功(kg·m)；A——功热当量度（kJ/kg·m）说明了热能和机械能在数量上的相互转化关系。2.1.2热力学基本定律2、热力学第二定律解决了能量转化的方向和必备条件。内容：热量能自动地从高温物体向低温物体传递，不能自动地从低温物体向高温物体传递。要使热量从低温物体向高温物体传递，必须借助外功，即消耗一定的电能或机械能。它告诉我们：如果两个温度不同的物体相接触时，热量总是从高温物体传向低温物体，而不可能逆向进行，若要使它成为可能，就必须消耗一定的外功。2.1.3常用术语●显热是指：在物体吸热或放热过程中，仅使物体分子的动能增加或减少，即使物质的温度升高或降低，而其状态不变时，所吸收或放出的热。例如，水吸热后温度由20℃上升至35℃，其温度变化所吸收的热即为显热。显热可以用触摸而感觉出来，也可用温度计测得。●潜热是指：物体吸热或放热过程中，仅使物质分子的位能增加或减少，即物质状态改变，而其温度并不变化时，所吸收或放出的热。例如，在常压下把水加热到沸点100℃，这时水吸收的热量为潜热。同样，100℃的水蒸汽，在常压下液化为同温度的水所放出的热量也称为潜热。潜热不能通过触摸感觉到，也无法用温度计测出来。●质量热容（比热）是指：1g某种物质温度升高1℃时所吸收的热量。1、显热、潜热和比热——在一标准大气压下，H2O的变化

简述显热与潜热的区别和联系种类联系区别显热潜热1、都吸热或放热2、物体分子的动能（或位能）增加或减少1、物质的温度发生变化（升高或降低），而其状态不变。2、人用触摸而感觉出来，也可用温度计测得。1、物质的状态发生变化，而其温度不变。2、潜热不能通过触摸感觉到，也无法用温度计测出来。——在自然界物质（体）有固体、液体和气体三种状态。物体由一种状态变成另一种状态称相变或称物态变化，或称相变。这种物态之间的变化都伴有热的转移。因此，热量的吸收和释放是物体温度升高和降低的条件，即固体、液体、气体三态之间形态变化的条件。钢板天然气河水2、物态变化自然界物质三态变化的条件（1）汽化和液化

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汽化:由液体变成蒸汽的过程称汽化。我们在日常生活中可以看到，把水泼在地面上，不久地面又慢慢恢复干燥，这是因为水变成水蒸气跑到空气里去的缘故。通常我们把这种过程称为蒸发。另外，我们还可以看到烧开水的情况，把一盆水放在炉子上烧，加热后的水温不断升高，与此同时，从水的表面不断有蒸气逸出，这也是蒸发过程；但当水被加热到100℃时，情况就发生显著变化，这时水面不断地翻滚，并从水里大量地产生汽泡，这种现象称为沸腾。在沸腾过程中，尽管炉子还是继续加热，容器中水的温度却始终保持100℃不变。蒸发与沸腾都是由液体变成蒸汽的过程，都称为汽化过程，但两者之间有明显的区别。一般说，蒸发在任何压力、温度下都在进行着，只是局限在表面的汽化，而沸腾在一定压力下只有达到与此压力相对应的一定温度时才能进行，且从液体表面与内部同时产生汽化。例如，在一个标准大气压下，水温达到100℃时就沸腾；在47.07kPa绝对压力下，水温80℃时就沸腾。

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液化：液化与汽化过程恰恰相反，当蒸气在一定压力下冷却到一定温度时，就会由蒸气状态转变为液体状态，这种冷却过程称为液化过程或称凝结过程。日常生活中，液化（凝结）的例子是很多的，例如：把盛有热水的锅盖揭开，锅盖上就有许多水珠滴下来，这是汽化了的水蒸气遇到较冷的锅盖重新凝结的表现；又如冬天室外温度很低时，房间的玻璃上就有凝结的水珠，这是因为室内空气中的水蒸气遇到较冷的玻璃窗后凝结成水的缘故。蒸发与沸腾有什么区别与联系？种类联系区别蒸发沸腾1、都是由液体变成蒸汽的汽化过程都需要吸热2、物体分子的动能（或位能）增加在任何压力、温度下都在进行着，只是局限在表面的、缓慢的汽化现象在一定压力下只有达到与此压力相对应的一定温度时才能进行，且从液体表面与内部同时产生的、激烈的汽化现象（2）饱和温度和饱和压力

液体沸腾时所维持的不变温度称为沸点，又称为在某一压力下的饱和温度。与饱和温度相对应的某一压力称为该温度下的饱和压力。例如，水在一个大气压力下的饱和温度为100℃，水在100℃时饱和压力为一个大气压。饱和温度和饱和压力之间存在着一定的对应关系，例如在海平面，水到100℃方才沸腾，而在高原地带，不到100℃就沸腾。一般讲，压力升高，对应的饱和温度也升高；温度升高，对应的饱和压力也增大。作为制冷剂的主要特点是沸点要低，这样才能利用制冷剂在低温下汽化吸热来得到低温。说一说生活中的“饱和”现象

你拿一只玻璃杯盛半杯水，然后放些盐进去，搅一搅。怎么样？盐没有了，被水溶解掉了。你不断地把盐加进去，不断地搅，慢慢地会发现盐沉在杯底，搅不化了。这好象我们吃东西，馋了，再吃不下去了。水不再能够溶解盐，也是因为水吃足了盐，再吃不下去了，化学上把这种现象叫做“饱和”。如果你把“饱和”的盐水烧热，那么，那沉在杯底的盐又被溶解掉了，就好象水热的时候。胃口”会大些似的。这是什么缘故呢？原来盐在水里溶解，靠的是水分子所具有的能量，到了一定程度，水分子和盐分子平衡了，水分子就不再能够把能量作用于更多的盐分子，这就是“饱和”。可是，当盐水加热以后，水分子得到了外加的能量，它便能够对更多的盐分子起作用，这样就能够溶解更多的盐，但是也仍然有个限度。在这方面，空气容纳水蒸气，也有相似的性质，空气热的时候，气体分子也得到了外加的能量，“胃口”大些，便能多容纳些水蒸气。反过来说，冷的时候“胃口”小些，能容纳的水蒸气也少些。空气在容纳水蒸气方面也有相似的性质。在一定范围内的空气，只能容纳一定数量的水蒸气，达到“饱和”以后，再也不能增加了。我们呼出的气体中，总有不少水蒸气。天热的时候，周围空气的“胃口”大，呼出的水蒸气立刻就被空气“吃”掉了，所以看不出来；到了冬天，空气的“胃口”小了，我们呼出来的水蒸气，只有一小部分被空气“吃”掉，大部分凝结成雾状的小水珠，经光线照射，就变成了白色的水气。当然，空气也有“吃”不下水蒸气的时候，比如水烧到滚滚开的时候，水壶里就喷出大量水蒸气，水壶周围的空气一时容纳不下，也有一部分就变成了白汽。什么叫过热和过热度？◎过热是指：在某一定压力下，制冷剂蒸气的实际温度高于该压力下相对应的饱和温度的现象，同样，当温度一定时，压力低于该温度下相对应的饱和压力的蒸气也是过热。例如R12制冷剂，蒸发温度为-15℃时，对应的饱和压力应为182.7kPa。如果温度不变，压力低于182.7kPa，则此蒸气为过热蒸气；如果压力不变，温度高于-15℃，也称为过热蒸气。在制冷技术中，过热是针对制冷剂蒸汽而言的。◎过热度是指：过热蒸气的温度与饱和温度之差称为过热度。如一个大气压力下的过热水蒸气温度为105℃，其过热度则为105℃-100℃=5℃（3）过热和过冷●过冷度是指过冷液体比饱和液体温度低的值称为过冷度。例如压力在743.442kPa下的R12制冷剂液体的温度为25℃时的过冷度为

30℃-25℃=5℃什么叫过冷和过冷度？

●过冷是指在某一定压力下，制冷剂液体的温度低于该压力下相对应的饱和温度的现象。例如R12制冷剂的饱和温度为30℃时，对应的饱和压力为743.442kPa，如果将压力为743.442kPa的R12制冷液体冷却到25℃，那么这时的制冷剂液体称为过冷液体。在制冷技术中，过冷是针对制冷剂液体而言的。（3）过热和过冷1、在一个标准大气压下，80℃的水是过热还是过冷？其过热（或过冷）程度是多少？答：在一个标准大气压下，80℃的水是过冷。其过冷程度（即过冷度）：100℃－80℃＝20℃2、在一个标准大气压下，120℃的水蒸气是过热还是过冷？其过热（或过冷）程度是多少答：在一个标准大气压下，120℃的水蒸气是过热。其过热程度（即过热度）：120℃－100℃＝20℃3、在一个标准大气压下的制冷剂（R12）沸点为－29.8℃。如果在这个压力下R12的实际温度为－30℃，该制冷剂是过热还是过冷？其过热（或过冷）程度是多少？答：在一个标准大气压下，－30℃的R12是过冷。其过冷度：－29.8℃－（－30℃）＝0.2℃（4）临界温度、临界压力在临界温度下，使气体液化的最低压力叫做临界压力。气体的液化与温度和压力有关。增大压力和降低温度都可以使未饱和蒸气变为饱和蒸气，进而液化。气体的压力越小，其液化的温度越低；随着压力的增加，气体的液化温度也随之升高。温度升高超过某一数值时，即使再增大压力也不能使气体液化，这一温度叫做临界温度。

●临界温度●临界压力（5）湿度和露点●湿度——是表示空气中所含水蒸气的多或少。湿度常用绝对湿度、相对湿度、含湿量和露点表示。◎绝对湿度——单位体积空气中所含水蒸气的质量。◎相对湿度——指在某一温度时，空气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。

空气相对湿度越小，水越容易蒸发，干、湿温差越大；反之，空气越相对湿度越大，干、湿温差越小。干、湿球温度计

●露点（即露点温度）——是反映在一定压力