制冷空调基本知识

制冷空调基本知识第1章概论1.1制冷空调业的蓬勃发展--它已成为我国国民经济及科技发展的重要组成--与人民生活(食品冷链)及舒适性密切有关--已成为建筑物的不可缺少部份--与恩格尔系数及GDP的关系--我国已成为全球空调业的制造大国1.2空调节能刻不容缓--我国空调耗能占能源总消耗比重逐年上升--夏季用电高峰对电网的冲击--空调节能的迫切性--空调节能的种种措施制冷原理2.1人工获得低温的方法--相变制冷*液→气(蒸气压缩式,吸收式)*冰融化*固→气(干冰升华)--气体绝热膨胀--热电(半导体)制冷--化学制冷--绝热退磁、氦制冷(获极低温)2.2蒸气压缩式制冷基本原理压缩机,冷凝器,节流元件,蒸发器(四大件)的功能(图2-1)2.3蒸气压缩式制冷循环(图2-2)1-2压缩,2-3冷凝,3-4节流,4-1气化(蒸发)2.3.1单位制冷量qe=h1-h4=h1-h3W/kg2.3.2单位体积制冷量qve=qe/v1W/m32.3.3.单位压缩功w=h2-h1W/kg2.3.4单位冷凝热qc=h2-h3W/kg2.3.5制冷系数COP(能效比EER)=qe/w(制冷剂压焓图及热力性质表的使用)2.4实际制冷循环过冷,过热及回热(图2-3,2-4)2.5非共沸制冷剂循环(图2-5)2.6热泵循环(图2-6)从工作原理上看,热泵就是一台制冷机,但其工作高于环境温度,它吸取环境的热量向空调室内供热。可通过四通换向阀实现热泵型空调机功能的转换。热泵制热系数(COP)=制热量/耗功制冷剂与润滑油3.1制冷剂的种类和编号(参见表2-1)---卤代烃(过去叫氟利昂Freon)编号规则---分子式CmHnFxClyBrz→R(m-1)(n+1)xBz如CHClF2→R22a,b表示同分异构体(如R134a,R142b)R4开头,表示非混合工质,相同组成但比例不同则用A,B,C区分(如R410A,R407C)R5开头,表示共沸混合工质(如R502)R6开头,表示丁烷(如R600,R600a)R7开头,后面为分子量,表示无机化合物,如水为R718,氨为R717,二氧化碳为R443.2保护臭氧层国际行动,《蒙特利尔议定书》--制冷剂代号的新表示:用CFC,HCFC,HFC,HC代R--国际上及我国对CFC,HCFC类制冷剂的逐步禁用3.3制冷剂的性质(表2-1)3.3.1热力性质压焓图(P-h图)(见书后附录)热力性质表(见附录)计算公式及电脑软件3.3.2其他性质(化学,物理,毒性,可燃性,与水、油、金属作用)(表2-2,2-3,2-4)3.3.3环保性质ODP—臭氧消耗潜能值GWP—全球变缓潜能值(HGWP与GWP100)TEWI—总体温室效应值3.4制冷剂的选用3.5润滑油的选用(表2-5,2-6,2-7)空调基础4.1湿空气(干空气+水蒸气)的性质1.压力(绝对压力与表压力)2.温度--干球温度--湿球温度--露点温度3.含湿量相对湿度比焓密度4.2人体舒适与热平衡(补充)4.3焓湿图及湿空气的状态变化过程(图2-9,2-10)4.4中央空调房间送风量的确定(图2-12,2-13)4.5中央空调空气处理(图2-14,2-16)4.6空气的热湿处理(图2-17,表2-10)制冷压缩机5.1制冷压缩机的分类(图3-1)5.2压缩机工作原理(补充,见幻灯片)及应用5.2.1往复式(活塞式)(图3-2~图3-6),用于冰箱,冷库,空调,小~中型5.2.2滚动转子式(图3-7~图3-11),用于冰箱,冷柜,小型5.2.3滑片式(图3-15),很少用,小型5.2.4涡旋式(图3-16~图3-19),广泛用于小、中型空调最新出现的数码涡旋式压缩机(Copeland谷轮公司)(图3-20~图3-25)5.2.5螺杆式(补充)双螺杆单螺杆用于中、大型中央空调、冷库5.2.6离心式(补充)单级或多级,用于大型中央空调中制冷换热器6.1传热基本原理有温度差才能传热,传热量与温度差,传热面积,流体的性质及流动状态,传热面形状等许多复杂因素有关。传热的基本方式有导热、对流与辐射。按需要,制冷空调工程中往往要求强化传热,但某些场合又要求减弱传热(隔热)。6.1.1导热平壁导热量Q=λ/δA△tkWλ为热导率kW/mK,δ为壁厚,A为面积,Δt为两侧温差6.1.2对流对流换热量Q=αAΔtkWα为表面传热系数,kW/m2K6.1.3辐射辐射换热量与两物体表面热力学温度的四次方差成正比(见式4-6)。6.2总传热系数K两流体间平均温差为Δtm,通过传热面为A时的总传热量Q=KAΔtmkW上式称传热方程式表4-4列出了K的大致范围。平均温差Δtm可按对数或算术平均计算(图4-5,图4-6,式4-17,4-18)。K的物理意义为:当传热面两侧流体的平均温差为1℃时通过1m2传热面的传热量(W或kW)。6.3冷凝器6.3.1冷凝温度6.3.2风冷式冷凝器图4-10~图4-13管内为制冷剂冷凝,管外为空气(风冷)6.3.3水冷卧式壳管式冷凝器图4-14管内为冷却水,制冷剂在管外与壳体间冷凝6.3.4水冷套管式冷凝器图4-15冷却水在内管内,制冷剂在外套管内与内管外冷凝6.4蒸发器6.4.1蒸发温度图4-166.4.2套管式蒸发器图4-17制冷剂在内管内蒸发,水在套管间被冷却6.4.3干式蒸发器图4-18制冷剂在管内蒸发,液体载冷剂在管外与壳体间被冷却6.4.4空气冷却器图4-19~4-20制冷剂在管内蒸发,空气在管外被冷却(往往被析湿)6.5其他换热设备6.5.1板式换热器图4-21是新型的紧凑高效换热器,主要用作蒸发器,也可用作冷凝器(对水质要求高)。要防止水冻结。6.5.2风机盘管机组换热器图4-226.5.2全热交换器图4-23~图4-25用于空调系统热回收(排风与新风间)节流元件与辅助设备7.1节流元件功能:1.使液态制冷剂降压降温2.调节制冷剂流量7.1.1毛细管简单价廉等特点选用见图5-27.1.2热力膨胀阀工作原理与结构内平衡式热力膨胀阀(图5-3,5-4)外平衡式热力膨胀阀(图5-5,5-6)热力膨胀阀的选用(表5-1)7.1.3电子膨胀阀工作特性,克服了热力膨胀阀的缺点分类电磁式电子膨胀阀图5-8,5-9电动式电子膨胀阀(分直动型及减速型)图5-10~5-13在空调器中的应用(图5-14,5-15)7.2制冷机的辅助设备7.2.1油分离器图5-167.2.2干燥过滤器图5-177.2.3储液器图5-187.2.4电磁四通换向阀图5-197.2.5制冷剂配管(略)7.3空调系统辅助设备7.3.1水泵(通用机械)离心水泵及其工作特性7.3.2膨胀水箱常用于家用中央空调中(图5-27~29)7.3.3风机离心式图5-30,风压高流量小轴流式图5-31,风