空调用制冷技术

空调用制冷技术建环教研室绪论内容提要一、制冷技术的相关概念二、制冷技术的分类三、制冷技术的应用四、制冷技术的发展历程五、制冷技术的主要内容六、本课程的主要内容一、制冷技术的相关概念制冷：通过人工的方法，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(技术）。注意：1、制冷与冷却的区别一、制冷技术的相关概念制冷剂：制冷机使用的工质制冷循环：制冷剂在制冷系统中所经历的一系列热力过程制冷机：机器（如压缩机）和设备（如换热器）制冷设备：换热器及辅助设备（如：油分离器）制冷装置：制冷机+消耗冷量的设备（如速冻冷库、电冰箱等）二、制冷技术的分类普通制冷：t＞-100℃深度制冷：－100℃＞t＞－200℃低温制冷：-200℃＞t＞-268.95℃超低温制冷：t＜－268.95℃空调用制冷技术属于普通制冷。三、制冷技术的应用在商业及人民生活方面舒适性空调食品的冷藏链：易腐食品的生产、运输、销售、贮存在工业生产中工艺空调：满足生产工艺、设备需要。如精密仪器制造、计量(恒温恒湿),电子工业(洁净度)，纺织业(湿度)化学工业:借助于制冷，使气体液化、混合气分离，带走化学反应中的反应热。三、制冷技术的应用航空、航天和国防工业中液体燃料：氧、氢、天然气等人工气候室:在建筑行业中冻土法：在挖掘矿井、隧道、建造江河堤坝时，或者在泥沼、沙水中掘进时，采用冻土法保持工作面，避免坍塌和保证施工安全。三、制冷技术的应用在农业中动植物的育种：低温处理、保存在医药卫生中冷冻医疗：切除、移植手术、细胞组织、疫苗、药品的冷冻保存四、制冷技术的发展历程天然冷时代：冰雪的贮藏二之日凿冰冲冲，三之日纳入凌阴

腊月里把冰砖冲冲地击捣,正月间将冰砖块块藏地窖四、制冷技术的发展历程大秦国有五宫殿，以水晶为柱拱，称水晶宫，内实以冰，遇夏开放

四、制冷技术的发展历程人工制冷时代（机械制冷技术从工业革命始）1、1755年英国人库伦（WilliamCullen）的贡献：1748年，观察到乙醚的蒸发会引起温度下降;1755年在真空罩下制得少量冰，提出了“液体蒸发制冷”，标志人工制冷的开始。乙醚蒸发制冰2、英国人布拉克（Black）的贡献：发展了气液相变和潜热方面理论四、制冷技术的发展历程3、1834年美国人波尔金斯(jacobPerkins)的贡献：造出了第一台以乙醚为工质的蒸气压缩式制冷机，并正式申请了英国第6662号专利。这是后来所有蒸气压缩式制冷机的雏型。

4、1844年美国人戈里(JohnGorrie)的贡献：造出了第一台空调器，并于1851年获得美国专利（No8080）四、制冷技术的发展历程5、1859年法国人卡列(FerdinandCarre)的贡献：设计制造了第一台氨吸收制冷机6、1872年美国人波义耳(Boyle)的贡献：发明了氨压缩机7、1874年德国人林德(Linde)的贡献：建造了第一台氨制冷机，氨压缩式制冷机在工业上获得了较普遍的应用四、制冷技术的发展历程8、1930年代氟利昂制冷剂出现甲烷（CH4、CH3CH3）或乙烷的卤（F、CL、BR、I）代物9、1950年代共沸制冷剂和1960年代非共沸制冷剂应用

R500,R502等等,R400,R407C等等10、1951年第一台窗式空调器正式问世

11、1964年我国第一台“双鹿”牌窗式空调器问世

四、制冷技术的发展历程12、1980年代以环保和能源协调发展制冷技术时代节能、ODP，GWP：天然制冷剂或HFC四、制冷技术的发展历程1918年—美国考布兰，第一台电冰箱1919年—美国芝加哥，第一座空调电影院1930年—空调火车

四、制冷技术的发展历程我国制冷空调的主要厂家：(冰箱、空调器、冷冻机）：海尔、格力、美的、海信、科龙、春兰等世界制冷空调的主要厂家：TRANE，YORK，CARRIER，DAKIN，日立等等四、制冷技术的发展历程1888英国冷库和冰协会1903、1904美国制冷设备制造协会和美国制冷工程师协会1908国际制冷学会（法）1978中国加入五、制冷技术的主要研究内容研究内容：可以概括为以下四个方面：

(1)研究获得低于环境温度的方法、机理以及与此对应的循环，并对循环进行热力学的分析和计算。

(2)研究循环中使用的工质的性质，从而为制冷机提供合适的工作介质。因工质在循环中发生状态变化，所以工质的热物理性质是进行循环分析和计算的基础数据。此外，为了使这些工质能实际应用，还必须掌握它们的一般物理化学基础。

(3)研究气体液化和分离技术。例如液化氧、氮、氢、氦等气体，将空气或天然气液化、分离，均涉及一系列的制冷或低温技术。

(4)研究所需的各种机械和设备，包括它们的工作原理、性能分析、结构设计。此外还有热绝缘问题，装置的自动化问题，等等。五、制冷技术的主要研究内容上述前三个方面构成制冷或低温技术原理的基本研究内容，第四方面涉及具体的设备和装置。五、制巴冷技术恼的主要钉研究内称容微电暖子和抖计算伙机技摇术的云应用1)计算机远仿真制闭冷循环五始于19债60年。2)研究坛制冷铲系统死的热喜物理扩过程困、系生统及茄部件绵的稳纲态和味瞬态坊特性沃以及渔单一锦工质复和混剧合工果质的圾性质厨等等节能凭型制盟冷与颤空调兆装置压缩犹机；萌高效魄换热静器；新材料疤的应用1)产品性馅能、寿锐命、成伍本效益2)陶瓷及责陶瓷复嗓合物、棕聚合俊材料(工程茎塑料鸽、合输成橡父胶和废复合材料等制冷剂抗替代替代工背质开发朽及其热愁物理性钟质研究六、乘本课猴程主胡要内筒容蒸气压燃缩式制德冷制冷原薯理制冷委剂制冷装敌置中的勉相关设迎备制冷裂装置分的运秋行及浇调节吸收式抗制冷制冷高机房六、本起课程主碌要内容参考撇书目驱：1、《制冷捏原理供与设冻备》吴业串正，爱韩宝土琦西安交峡通大学柱出版社2、《制冷压薄缩机》吴业装正机械工枪业出版绍社3、《溴化锂雅吸收式艺制冷技能术及应悄用》戴永铸庆机械称工业羞出版窃社4、《制冷右原理剩与设自备》张祉杨祐西安纤交通孔大学征出版奔社第一章眼蒸气烧压缩式渠制冷的炉热力学台原理1.1理想板制冷卧循环1.齐2蒸气压穷缩式制黑冷的理忘论循环1.3蒸气览压缩威工制浓冷循薄环的恐改善1.4跨临惑界制翠冷循惭环1.呈5蒸气逃压缩娱式制乱冷的觉实际吨循环1.1理想娃制冷蝴循环1.鼠1理想制清冷循环1.之1理想鹊制冷沃循环1.2蒸气压情缩式制费冷的理躺论循环理论淋制冷油循环瞎的原志理图季和温莫熵图1.2蒸气还压缩凳式制说冷的锹理论邮循环图1-4蒸气压月缩式制雀冷的理诉论循环（b）理渡论循村环1.撒3蒸气压招缩式制垒冷循环波的改善图1-毕9具有钳再冷脸却器对的蒸队气压里缩式惰制冷窃循环（a）工最作流颤程握；（b）理盾论循陡环1.炮3蒸气洲压缩物式制袜冷循怖环的乏改善蒸气糟过热片循环1.突3蒸气压编缩式制助冷循环山的改善图1-1劳0回热谣式蒸泄气压批缩式败制冷传循环（a）工芝作流挤程；裙（b）理论衬循环1.碰3蒸气膨压缩喉式制洋冷循让环的楼改善图1-律11采用蚁膨胀跨机的甘蒸气司压缩桐式制拥冷循退环（a）杜工作距过程帮；（b）想理论划循环1.抹3蒸气压先缩式制贫冷循环寇的改善

1.一级节流、中间完全冷却的两级压缩制冷循环

2.一级节流、中间不完全冷却的两级压缩制冷循环

3.两级节流、中间完全冷却的两级压缩制冷循环

4.两级节流、中间不完全冷却的两级压缩制冷循环

5.两级节流、具有中温蒸发器的中间完全冷却两级压缩制冷循环

1.3蒸气压毯缩式制受冷循环凑的改善1.3蒸气压瞒缩式制滚冷循环哑的改善(1)单位质两量制冷陷量q0＝h1－h8＝h1－h7kJ/智kg(2)低压救级压墙缩机糟的制币冷剂菠质量蒜流量MD＝Q0/q0＝Q0/(亡h1－h8)＝Q0/(要h1－h7)抓k蜓g/督s1.伍3蒸气压乖缩式制形冷循环钳的改善(3)低压勒级压垃缩机欲的单膀位理惰论压院缩功wD＝h2－h1kJ递/k叛g(4拍)低压磨级压馆缩机骨所需点功率WD＝MDwD＝MD(h2－h1)kW(5)高压铅级压章缩机糊的单瓜位理之论压航缩功wG＝h4－h3kJ饰/k羞g(6丙)高压级挺压缩机发所需的附功率WG＝MGwGkw(7)低压级幅压缩机思的输气愉量Vr,闻D＝MDv1m3/s(8耻)高压捏级压鞠缩机何的输耻气量Vr,G＝MGv3m3/s1.升3蒸气垮压缩择式制扶冷循琴环的脉改善(9龄)冷凝报器的宪热负太荷Qk＝MG(h4－h5)猪k抚W(1伯0)两级仆压缩贱一次撑节流浸中间讽完全摆冷却桶循环粪的性谷能系紫数理论毯循环略的性肯能系牙数COP＝Q0/(连MGwG＋MDwD)1.3蒸气压诊缩式制轿冷循环岁的改善图3－36中间冷毯却器的初能量平壮衡关系1.3蒸气铸压缩叼式制经冷循瞒环的大改善一次节畜流、中闯间不完玩全冷却业的两级待压缩制战冷循环(1桌)单位高质量怠制冷言量q0＝h0－h8＝h0－h9kJ/党kg(2)低压级已压缩机蚂的制冷乱剂质量度流量MD＝Q0/q0kg馋/s1.3蒸气压稠缩式制乘冷循环神的改善(3)低压级沿的压缩再功wD＝h2－h1kJ/宗kg(4)低压血级压字缩机竹所需烟功率WD＝MDwD＝MD(h2－h1)裕kW(5)高压亭级压闯缩机炉的理幸论压火缩功wG＝h4－h3kJ者/k毯g(6殿)高压级仗压缩机铸所需的龄功率WG＝MGwGkw(7涨)低压性级压鸣缩机企的输切气量Vr,D＝MDv1m3/s(8慕)高压级茄压缩机屯的输气口量Vr,脆G＝MGv3m3/s1.3蒸气压烧缩式制族冷循环寒的改善(9涨)冷凝器誉的热负古荷Qk＝MG(h4－h5)背k杰W(1施0)两级压阀缩一次按节流中算间完全珠冷却循德环的性茅能系数理论各循环赢的性票能系得数CO骂P＝Q0/(丙MGwG＋MDwD)1.3蒸气劳压缩按式制饱冷循燃环的摔改善1.3蒸气压展缩式制拣冷循环姜的改善1.3蒸气压仿缩式制紧冷循环教的改善图1-煤13带闪发裤蒸气分还离器的功双级压员缩制冷惹循环（a）工作马流程；镇（b）理论咐循环1.栗3蒸气压张缩式制妨冷循环朗的改善1.惜3蒸气压购缩式制社冷循环克的改善1.3蒸气肉压缩谊式制辛冷循宇环的须改善例:某冷祝库在慈扩建蔑中需蔑要增尾加一项套两填级压正缩制谁冷机东。其摊工作姜条件趣如下涂：制拍冷量φ0＝150仓kW，制住冷剂毙为氨业，冷良凝温徒度tk＝40℃，高悬压液萝体无叫过冷蒜，蒸守发温皱度t0=－40℃，吸膏气管碰路的渐有害壳过热Δt吉r＝5℃。试票进行宿热力字计算毁，并磨选配偏适宜定的压堤缩机华。图3－43循环之图1.3蒸气压底缩式制盘冷循环挠的改善解：由于制调冷剂为齐氨，故女采用一强次节流献中间完龄全冷却挤循环。涝其循环许图如图3－43所示互。根据已螺知条件夕可确定降循环中觉的如下万参数：pk＝l.弊55糖7苍MP，p0＝0.凳07连16北M资Pah5＝39税0.驴24相7艇kJ银/k甩g，h1＝14贿05萝.8踪蝶87生k客J/名kghl'＝14揉18探.0掀27狗k茶J/歇kg缩慧v1'＝1.屡58窑m3/kg首先按茅性能系益数最大镜的原则桨确定中舍间温度至和中间碌压力。盐该循环削的性能唉系数为高、低腐压力的军比例中辱项为1.3蒸气压男缩式制夺冷循环卷的改善该压傲力所孩对应姿的饱猾和温宏度为－6.树5℃。在－6.5汽℃附近取题若干个谈数值，肢例如－2℃，－4℃，－6℃，－8℃，－10秘℃，作为探试算循即环的中惕间温度tm，试协算时啦取中脉间冷嫌却器猜盘管汤的氨国液出济口处贱的端脾部的萍传热乞温差逐为3℃。试算结昌果列于盐表3－15中。从表群中的柱数据苍作出COP－tm关系曲枣线，得邻出COP最佳乔的中炼间温狗度是－5.5计℃。取蒸中间缩慧温度tm=5℃作为尺最佳促循环找工况馋，并编进行组热力巾计算泳。其循环利参数懒如下惠：pm＝0.介35分5燥MP丸a，h3＝145香2.5工4k然J/k党g，h7＝19伯0.社51考k细J/稼kg，h2＝16调37缠.9堵2表kJ岸/k博g，h4＝167致2.3崭7k邮J/k蹦g，v3＝0.警34煤5狡m3/k柜g1.3蒸气边压缩乡丰式制精冷循洁环的紫改善表3－15试算债结果tm/℃pm/MPah3/(kJ/kg)h7/(kJ/kg)h2/(kJ/kg)h1'/(kJ/kg)COP－20.3991455.505204.7541656.6771658.7672.329－40.3691453.55195.2491644.2871667.1372.345－60.3421451.515185.7611631.5571667.6072.340－80.3161449.396176.2931618.9871688.0752.327－10O.2911447.201166.8641606.4371698.5192.3171.寺3蒸气压羡缩式制当冷循环历的改善高压级这和低压犹级的压笋力比分肃别是：pk/pm＝1.5咽57碧MPa辰/0.兄355樱MP断a＝4.舱39；pm/p0＝0.3斧55隐MPa钢/0.扫071绿6M钳P＝4.摔96(1耻)单位质貌量制冷肉量q0＝h1－h7＝112达5.3端8k拉J/k冻g(2)低压级亿压缩机粥的制冷斗剂质量蔑流量MD＝Q0/q0＝0.漂12脑34票k崖g/民s(3项)低压挽级压久缩机饱理论煌输气嫁量Vr,D＝MDv1'＝0.1派95m3/s(4翻)低压扎级压奥缩机乒理论岩功率ND＝MD(h2－h1')＝27.黄13诵kW(5叙)低压级福压缩机莫轴功率1.3蒸气最压缩速式制鸽冷循胶环的刻改善(6详)高压启级压稻缩机养的制孤冷剂速质量尸流量M,G＝MD(h2－h7)/嗽(h3－h5)＝0.1颗68委kg/塑s(7)高压盟级压病缩机叔理论右输气芬量Vr,G＝MGv3＝0.0育58株m3/s(8)高压传级压烟缩机撑理论羽功率NG＝MG(h4－h3)＝36眯.9柜kW(9坡)高压级育压缩机降轴功率(10园)理论性音能系数ε=COP＝Q0/(随ND＋NG)＝2.条34(1吴1)冷凝器窝的热负盾荷Qk＝MG(h4－h5)＝21填5.森4服kW1.3蒸气僚压缩佛式制志冷循归环的怀改善1.勉3蒸气扩压缩易式制覆冷循域环的鼠改善试算椅结果tm/℃pm/MPah3/(kJ/kg)h7/(kJ/kg)h2/(kJ/kg)h1'/(kJ/kg)COP－20.3991455.505204.7541656.6771658.7672.329－40.3691453.55195.2491644.2871667.1372.345－60.3421451.515185.7611631.5571667.6072.340－80.3161449.396176.2931618.9871688.0752.327－10O.2911447.201166.8641606.4371698.5192.3171.诱3蒸气绞压缩悉式制然冷循槐环的领改善1.取3蒸气词压缩锈式制断冷循事环的窄改善解：由于制饥冷剂为讲氨，故纽奉采用一叉次节流切中间完草全冷却峰循环。根据已华知条件密可确定泳循环中盼的如下以参数：pk＝l.5营57收MP，p0＝0.钉07乎16宗M分Pah5＝39饭0.计24作7忘kJ订/k枪g，h1＝140相5.8问87包kJ/详kghl'＝141只8.0梅27恒kJ/博kg喘v1'＝1.恶58晓m3/k随g首先按构性能系胜数最大迫的原则靠确定中嗽间温度廊和中间辅压力。驰该循环版的性能拼系数为高、锻低压桂力的伍比例竿中项君为1.3蒸气压快缩式制谱冷循环绘的改善该压力础所对应弄的饱和厦温度为－6.松5℃。在－6.畅5℃附近肌取若士干个腹数值营，例虽如－2℃，－4℃，－6℃，－8℃，－10禁℃，作削为试计算循缝环的哗中间荒温度tm，试乱算时谨取中动间冷酸却器硬盘管勇的氨惩液出造口处丙的端袜部的材传热爱温差榨为3℃。从表垮中的乞数据崭作出COP－tm关系屯曲线誉，得阻出CO昏P最佳的变中间温顾度是－5.含5℃。取葱中间身温度tm=5独℃作为最筑佳循环吴工况，维并进行赤热力计各算。其循环参流数如下夫：pm＝0.肃35构5蜻MP深a，h3＝145崖2.5愉4k蔽J/k龄g，h7＝190率.51怖kJ粮/kg，h2＝163励7.9辈2k掏J/k朗g，h4＝167吸2.3屿7k疮J/k隶g，v3＝0.朋34荐5灶m3/kg1.膊3蒸气虹压缩及式制环冷循燃环的耍改善试算谱结果tm/℃pm/MPah3/(kJ/kg)h7/(kJ/kg)h2/(kJ/kg)h1'/(kJ/kg)COP－20.3991455.505204.7541656.6771658.7672.329－40.3691453.55195.2491644.2871667.1372.345－60.3421451.515185.7611631.5571667.6072.340－80.3161449.396176.2931618.9871688.0752.327－10O.2911447.201166.8641606.4371698.5192.3171.3蒸气压拖缩式制冻冷循环撕的改善高压樱级和止低压速级的芬压力揭比分幕别是记：pk/pm＝1.5脏57绪MPa喂/0.糠355条MP窃a＝4.3圆9；pm/p0＝0.3黑55益MPa醉/0.树071乡丰6M埋P＝4.盈96(1燥)单位质祸量制冷码量q0＝h1－h7＝112慈5.3弊8k宵J/k去g(2)低压门级压薯缩机仗的制色冷剂烘质量努流量MD＝Q0/q0＝0.1管234窜kg纷/s(3)低压弯级压构缩机理论输气挤量Vr,D＝MDv1'＝0.1挎95m3/s(4)低压桃级压浸缩机理论功率ND(Pth吃,D)＝MD(h2－h1')＝27.瞎13支kW(5窄)低压投级压格缩机轴功率1.竞3蒸气立压缩熊式制买冷循明环的母改善(6)高压级级压竟缩机禽的制累冷剂巧质量舍流量M,G＝MD(h2－h7)/(悦h3－h5)＝0.1赖68淹kg/扇s(7捆)高压持级压挖缩机理论输气量Vr,埋G＝MGv3＝0.躲05煌8畜m3/s(8规)高压蔬级压津缩机理论功率NG(Pth.秩G)＝MG(h4－h3)＝36斧.9桌kW(9)高压级域压缩机轴功错率(10划)理论抄性能巾系数ε=CO取P＝Q0/(厉ND＋NG)＝2.3阴4(11耗)冷凝器慰的热负段荷Qk＝MG(h4－h5)＝21脸5.夕4下kW1.梢3蒸气辆压缩声式制魂冷循遮环的盗改善1.叙3蒸气压幕缩式制品冷循环辫的改善试算结仁果tm/℃pm/MPah3/(kJ/kg)h7/(kJ/kg)h2/(kJ/kg)h1'/(kJ/kg)COP－20.3991455.505204.7541656.6771658.7672.329－40.3691453.55195.2491644.2871667.1372.345－60.3421451.515185.7611631.5571667.6072.340－80.3161449.396176.2931618.9871688.0752.327－10O.2911447.201166.8641606.4371698.5192.3171.雹3蒸气压淹缩式制钉冷循环谢的改善图1-蓄16复叠塌式蒸招气压顺缩制掠冷循抱环(a)工作过态程；1.岩3蒸气压背缩式制细冷循环虑的改善1.4跨临界爹制冷循猎环（1）环辫境性桶能优著良。它是六自然侧界天怎然存船在的鼓物质兵，它客的臭利氧层容破坏声潜能(O绿DP姥)为零，（2）自身携费用低滤。（3）化膊