动车组连接装置课件内控zhi第1章

2023/5/15第一章制冷与空调基本原理

2023/5/15

第一节制冷原理

第一节制冷原理

常见的制冷方法：蒸汽压缩式制冷冰盐混合物制冷干冰(固体CO2)制冷液氮制冷空气制冷半导体制冷等。利用液体汽化的吸热效应而实现制冷目前，铁路客车空调机组通常采用蒸汽压缩式制冷！2023/5/15

第一节制冷原理

基本概念：“汽化”：

物质由液态变为气态的过程称为汽化。汽化有两种方式：蒸发和沸腾。无论是蒸发还是沸腾，都是吸热过程，吸收的热量称为汽化潜热；液体沸点与所受到的压力具有一一对应的关系。“冷凝”：

物质由气态变为液态的过程称为冷凝(也称液化)。冷凝是汽化的相反过程，是放热过程，冷凝过程中放出的热量称为冷凝潜热(也称液化潜热)。一定压力下，蒸气冷凝温度与液体的沸腾温度(沸点)相同，汽化潜热和冷凝潜热数值上相等。2023/5/15

第一节制冷原理“饱和温度”与“饱和压力”：通常把某一压力下的沸点称为这一压力下的饱和温度，而对应的压力称为饱和压力；同一物质的饱和温度与饱和压力呈正比关系，饱和压力越高，饱和温度也越高；反之，则低；不同物质即使在同一压力下饱和温度也不同，且相差很大。工质饱和压力饱和温度汽化潜热饱和压力饱和温度汽化潜热H2O1atm100oC2258kJ/kg2atm120oC2202.2kJ/kgR121atm-29.8oC165.3kJ/kg2atm-12oC157.3kJ/kg9atm35oC2023/5/15

第一节制冷原理

第一节制冷原理

制冷原理：

蒸汽压缩式制冷是利用某些低沸点的液体在汽化蒸发时的吸热效应而实现制冷的。2023/5/15

第一节动车组车内环境一、蒸气压缩式制冷循环的工作原理

蒸气压缩式制冷机(系统)主要由：压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器四部分组成，并用管道连接成一封闭循环系统。1.制冷系统的组成2023/5/15

第一节动车组车内环境蒸发器：使低温液态制冷剂与需要冷却的介质交换热量的换热器。由一组或几组盘管组成。低温液态制冷剂进入蒸发器盘管时，通过管壁吸收盘管周围介质(空气或水)的热量而沸腾汽化(工程上简称为蒸发)，使盘管周围介质温度降低或保持低温状态，从而达到制冷目的。制冷剂在蒸发器中沸腾汽化时从制冷空间介质吸收的热量，就是制冷系统的“制冷量”。低温低压2023/5/15

第一节动车组车内环境压缩机：作用是：将从蒸发器流出的低压制冷剂蒸气压缩，使其压力提高到与冷凝温度相对应的冷凝压力，从而保证制冷剂蒸气进入冷凝器后在常温下被冷凝液化。高温高压2023/5/15

第一节动车组车内环境冷凝器：是使气态制冷剂向环境介质放热而冷凝液化的换热器。制冷剂蒸气在冷凝器内冷凝液化时保持温度和压力不变，相应的温度压力称为冷凝温度和冷凝压力。制冷剂在冷凝器中向冷却介质排放的热量称为冷凝器的“热负荷”2023/5/15

第一节动车组车内环境节流装置

：是使来自冷凝器的冷凝液进一步降压降温成为低温低压液态制冷剂的装置。常用的节流装置有手动节流阀、浮球节流阀、热力膨胀阀或毛细管等。2023/5/15

第一节动车组车内环境2.制冷循环的工作原理制冷剂进入蒸发器后，在特定的压力(蒸发压力)和温度(蒸发温度)下吸收被冷却物体的热量而沸腾汽化(蒸发)压缩机不断地抽吸蒸发器中产生的制冷蒸汽，将它压缩成特定压力(冷凝压力)和温度(冷凝温度)的蒸气后送往冷凝器高温高压的制冷剂蒸汽在冷凝器中被环境介质(通常是空气或水)冷却，在冷凝压力下放热而冷凝为液体通过膨胀阀或其他节流装置再进入蒸发器制冷剂液体在蒸发器中又吸收被冷却物体的热量而蒸发，开始下一次循环，如此周而复始。制冷剂在一个封闭的系统中，只消耗压缩机的功就能反复地实现制冷剂由液体变蒸气，再由蒸气变液体的相态变化，并通过这种相变将低温处的热量转移到高温处。2023/5/15

第一节动车组车内环境制冷循环的四个过程：(1)蒸发过程：低温低压的制冷剂液体在蒸发器中吸收被冷却空间的热量而汽化成低温低压的蒸气后被压缩机吸入。(2)压缩过程：

压缩机消耗一定的机械功将制冷剂压缩成压力、温度较高的蒸气并排入冷凝器。2023/5/15

第一节动车组车内环境(3)冷凝过程：高压、高温的制冷剂蒸气在冷凝器内被环境空气或水冷却，制冷剂蒸气放出热量而被冷凝成液体。(4)节流过程：

高温、高压的制冷剂液体经过节流装置节流降压，同时温度也降低，然后再进入蒸发器。2023/5/15

第一节动车组车内环境二、制冷剂—制冷设备中的工作流体1.对制冷剂的要求

在制冷系统中，将被冷却介质的热量转移到环境介质(空气或水)中去的工作物质称为“制冷剂”。在蒸气压缩式制冷装置中，是通过“制冷剂”在“蒸发器”中吸收被冷却介质的热量而汽化，然后在“冷凝器”中向环境介质放出热量而冷凝的相态变化过程来实现制冷。(1)工作温度范围内，具有适宜饱和蒸气压力，即蒸发压力不宜低于大气压力，以免外部空气渗入制冷机系统；冷凝温度不宜过高，否则引起压缩机耗功增加，要求设备具有承压能力，使设备过分笨重。(2)常温下在较低的冷凝压力下就能液化。2023/5/15

第一节动车组车内环境(3)单位容积制冷量大。对制取一定的制冷量而言，它可以减少压缩机的输气量，即可减小压缩机的结构尺寸。(4)粘度和密度小，以减少制冷剂在系统中的流动阻力损失。(5)热导率高。它可提高换热器的传热系数，减少换热设备的传热面积和金属材料消耗量。(6)不燃烧、不爆炸、无毒、对金属材料不腐蚀、对润滑油不发生化学作用，高温下不分解。(7)凝固温度低。以免制冷剂在管道中凝固。(8)具有良好电绝缘性能，对封闭式压缩机尤为重要。(9)价格低廉、易于获得。(10)单位容积压缩功小。(11)对人类生态环境无破坏作用，即不破坏大气臭氧层，不产生温室效应。2023/5/15

第一节动车组车内环境2.制冷剂的种类及分类无机化合物。如水、氨、二氧化碳等饱和碳氢化合物的氟、氯、溴衍生物，俗称“氟利昂”。主要是甲烷和乙烷的衍生物，如R12、R22、R134a等。饱和碳氢化合物，如丙烷、异丁烷等不饱和碳氢化合物，如乙烯、丙烯等共沸混合制冷剂，如R502等非共沸混合制冷剂，如R407C2023/5/15

第一节动车组车内环境3.几种常用制冷剂的性质氨(R717)氨属于无机化合物制冷剂，工作压力适中，单位容积制冷量较大，放热系数高，管道流动阻力损失小，价格低，易获得。在1atm下，氨的沸点是-33.3℃，汽化潜热为1368.15kJ/kg。为保护臭氧层，逐步禁止使用氟里昂；氨对臭氧层无破坏作用，是对温室效应毫无作用的极少数工质之一。氨的蒸气无色，但有强烈的刺激性气味(检漏容易)，对人体有较大的毒性；氨蒸气容积浓度达11%～14%即可点燃，若达到16%～25%时可引起爆炸。2023/5/15

第一节动车组车内环境(2)氟里昂氟里昂是饱和碳氢化合物的氟、氯、溴衍生物的总称，即用氟、氯、溴原子取代饱和的碳氢化合物中的全部或一部分氢原子而形成的化合物。氟里昂无色、无味，渗透性强(易泄漏，需用专用仪器，如卤素灯或电子卤素检漏仪检漏)，大多无毒，没有燃烧和爆炸的危险；对金属没有腐蚀作用；绝热指数小，压缩机的排气温度低；化学稳定性高，凝固点低。氟里昂的单位容积制冷量较小，同氨相比，在相同制冷量下其制冷剂的循环量较大。2023/5/15

第一节动车组车内环境R12(氟里昂12)二氟二氯甲烷；无色、带轻微气味。不燃烧、不爆炸，是一种安全的制冷剂。标准蒸发温度为-29.8℃，有较广的制冷温度范围，而且压力适中；在同一温度下，其饱和压力要比氨和氟里昂22稍低，风冷时常温下冷凝压力不超过1.18MPa；对金属没有腐蚀作用。单位容积制冷量较小；对大气臭氧层破坏严重，是最早被提出禁用的制冷剂之一。

2023/5/15

第一节动车组车内环境R22(氟里昂22)二氟一氯甲烷；与R12一样是一种使用安全的制冷剂，不燃烧、不爆炸，无色、无味。标准蒸发温度为-40.8℃，属中温制冷剂。比R12更适于低温。

单位容积制冷量比R12大40%～60%，沸腾和凝结时放热系数比R12大25%～30%，所以采用R22作制冷剂比采用R12作制冷剂的制冷装置，在制冷量相同的情况下尺寸要小很多。对臭氧层的破坏作用比R12小得多，大约是R12的5%；正作为某些禁用制冷剂的过渡性替代物质被使用，但最终将被停止使用。2023/5/15

第一节动车组车内环境R134aR134a——四氟乙烷，是一种新型的制冷剂，标准蒸发温度为-26.5℃，凝固点为-101℃。主要热力性质与R12非常相近，对金属的腐蚀性比R12小，化学稳定性好。R134a的特点是对大气臭氧层没有破坏作用，安全无毒。2023/5/15

第二节空气调节基础理论

第二节空气调节基础理论

空气调节的任务是创造满足特定要求的空气环境。湿空气既是空气环境的主体，又是空气调节过程的处理对象，因此，了解湿空气的物理性质及其基本处理过程是研究空气调节问题的必要基础。一、湿空气的组成及物理性质1.湿空气的组成

不含有水蒸气的空气称为干空气，由干空气和水蒸气组成的混合物，称为“湿空气”。2023/5/15

第二节空气调节基础理论2.湿空气的状态参数

湿空气的状态参数：湿空气的物理性质是由它的组成和所处的状态决定。湿空气的状态通常用压力、温度、湿度及焓等参数来描述，这些参数称为湿空气的“状态参数”。2023/5/15

第二节空气调节基础理论“干空气分压力”和“水蒸气分压力”：湿空气中干空气的分压力和水蒸气的分压力分别指当“干空气”和“水蒸气”单独占有“湿空气”容积，并具有与“湿空气”相同温度时，所具有的压力。在一定的温度条件下，水蒸气分压力的大小直接反映了水蒸气含量的多少，是衡量水蒸气含量即湿空气“干燥”或“潮湿”的基本指标。2023/5/15

第二节空气调节基础理论“饱和湿空气”及“饱和水蒸气分压力”：一定温度下，空气中水蒸气含量越多，空气就越潮湿，水蒸气分压力也越大；当空气中水蒸气的数量超过某一含量时，空气中就有水分析出，即在一定的温度条件下，湿空气中容纳水蒸气的数量有一个最大限量。湿空气中水蒸气含量达到最大限度时的湿空气，称为“饱和湿空气”；饱和湿空气中水蒸气分压力称为饱和水蒸气分压力，它是该温度下水蒸气分压力的最大值。2023/5/15

第二节空气调节基础理论“未饱和水蒸气”：若湿空气中“水蒸气的分压力”低于该温度下“饱和水蒸气分压力”，则湿空气称为“未饱和湿空气”。饱和湿空气不再有吸湿能力；未饱和湿空气还具有吸湿能力。2023/5/15

第二节空气调节基础理论

绝对湿度：单位容积湿空气中含有水蒸气的“质量”，称为湿空气的“绝对湿度”。绝对湿度只能说明湿空气在某一温度下所含水蒸气的质量，但不能直接反映湿空气的干、湿程度。

含湿量：在湿空气中与1kg干空气同时并存的水蒸气质量。

相对湿度：空气中水蒸气分压力与同温度下“饱和水蒸气分压力”之比。2023/5/15

第二节空气调节基础理论

说明：“相对湿度”和“含湿量”(或“绝对湿度”)都是表示空气湿度的参数，但意义却不相同；“相对湿度”能表示空气接近饱和的程度，却不能表示水蒸气的含量是多少；“含湿量d”(或“绝对湿度”)

能表示水蒸气的含量多少，却不能表示空气接近饱和的程度。

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第二节空气调节基础理论二、湿空气的焓-湿图

H-d

图主要由“等焓线”、“等温线”、“等相对湿度线”以及“水蒸气分压力”与“含湿量”的关系线等构成。2023/5/15

第二节空气调节基础理论三、空气处理过程在焓-湿图上的表示1.等湿加热过程

在冬季，客车空调装置常用“空气预热