制冷技术与空调原理教材

制冷技术与空调原理第一节基本概念1、制冷：就是把某一物体或空间（包括空间内的物体）的温度降低到低于环境介质的温度，并保持这一低温状态的过程。2、冷却：冷却是可以自发地进行，但高温物体的温度不可能降低到低于环境介质的温度。3、制冷机：为了达到和保持某一物体或空间（包括空间内的物体）的温度的目的，不断地将该物体或空间的热量以及由外界传入的热量转移到外界环境中去，这一非自发的过程，需要消耗外界能量来进行补偿，实现这一过程所需要的设备称为制冷机。4、制冷剂：就是制冷机中使用的工作介质。制冷剂在制冷机循环流动。5、空气调节（简称空调）：就是通过对室内空间的空气参数——温度、湿度、气流速度、洁净度等的调节，将室内空气参数控制在一定技术要求范围内，以满足生产工艺或人们对舒适环境的需求。6、制冷与空调的关系：制冷与空调是两个密切相关的学科。空调是制冷技术的重要应用之一。7、制冷方法：分为天然冷源和人工制冷两大类。8、天然冷源：如深井水、冬天贮冰，但它受到季节、地域、贮存条件等限制。9、人工制冷的方法：相变制冷、气体膨胀制冷、热电制冷等。10、相变制冷：利用物质由液态变为气相时的吸热效应来获取冷量的方法。此方法在实际应用中占绝大多数，具体应用的有蒸汽压缩式、吸收式、蒸汽喷射式、吸附式等四种制冷方式。11、气体膨胀制冷：将高压气体作绝热膨胀，使其压力、温度下降，利用降温后气体来吸取被冷却物体的热量，从而达到制冷目的。12、热电制冷：又称为温差电制冷或半导体制冷。它是建立在珀尔帖效应的原理上的一种新型的制冷应用。基本模型是：将两种不同的材料的一端彼此连接起来，另一端接上电源。，则在一端将会产生吸热（制冷）效应，，另一端产生放热效应。第二节制冷技术的应用范围1、食品的冷加工、冷藏及冷藏运输；2、空气调节；3、工业生产；4、产品性能试验；5、医疗、制药、生物工程；6、建筑工业等。第三节制冷技术发展史一、制冷技术发展史1、1834年英国人----波尔金斯试制成功第一台乙醚闭式循环蒸汽压缩式制冷机；2、1875年德国人林杰提出氨蒸汽压缩式制冷机，成为公认的制冷机始祖；3、1901年被美国人称为“空调之父”的开利尔创建了第一个暖通空调实验室，1911年12月他得出了空气干球温度、湿球温度和露点温度的关系，空气显热、潜热和焓值计算公式，会出了空气的焓湿图，成为了空调理论的奠基人；5、1930年密其来首次发现氟利昂，给制冷技术带来新的变革，使氟利昂制冷机得到飞跃发展；6、氟利昂制冷机带来问题：A、大气臭氧层空洞；B、全球变暖；C、原因所在：部分氟利昂工质（CFCs）7、解决办法：A、禁止使用氟利昂工质CFCs；B、开发无污染工质；C、利用太阳能；第一章热力学原理第一节热力学基本定律一、热力学第一定律及稳定流动能量方程式1、热力学第一定律（简称能量守恒定律）：是能量守恒和转换定律在具有热现象的能量转换中的应用。它指出：自然界一切物质都具有能量，物质从一种形式转换为另一种形式，从一个物体传递给另一个物体，在转换和传递过程中能量的数量不变(即在任何发生能量换热的热力过程中，转换前后能量的总量维持恒定）。2、稳定流动能量方程式Q+N=G（h2-h1）Q——单位时间内加给系统的热量（kW）N——单位时间内加给系统的功（kW）G——流进或流出该系统的质量流量（m3/h）h1——流体流入系统时的比焓（kJ/kg）h2——流体流出系统时的比焓（kJ/kg）二、热力学第二定律（简称开尔文定律）1、热力学第二定律：不可能把热量从低温物体传到高温物体而不需要附加条件（如制冷机）；不可能从单一热源取热使之变为有用功而不产生影响；不可能造出一种机器在循环动作中把一重物提升而同时使一热库冷却。2、热力学第二定律阐述了热功转换的方向性、条件及限制。3、制冷装置是根据热力学第二定律，用消耗一定的压缩功或热能（或电能）作为补偿条件，把热量从低温库传递到外界的高温环境中，从而达到连续制冷的目的。第二节卡诺循环与逆卡诺循环一、热力循环即一个封闭的热力过程称为热力循环。在热力循环中，热力系统从某一初始状态出发，工质经过一系列状态变化后又回到初始状态，其目的是通过工质的状态变化来实现预期的能量转换。在热力工程中，最常见的两类热力循环为热机循环和制冷（或热泵）循环，热力循环中的工作物质称工质，制冷循环中的工质通常称为制冷剂。

从高温热源吸取热量而实现对外做功的热力循环称为热机循环。将热量从低温热源中取出，并排放到高温热源中的热力循环称为制冷循环。二、卡诺循环由两个等温过程和两个绝热过程组成的可逆的热机循环，称为卡诺循环。在给定的高低温热源条件下，按卡诺循环工作，热机将有最高的效率。三、逆卡诺循环如果工质按卡诺循环的线路反方向进行循环，则称做逆卡诺循环（制冷机理想循环）。由于热量由低温移向高温，类似于将水从低处输送到高处，所以可将逆卡诺循环工作的热机称为热泵或制冷机。制冷机工作的必要条件是消耗外功，不消耗外功，自发地从低温物体把热量传给高温物体是不可能的。制冷系数：即评价逆卡诺循环的经济性。εk=q1/L=q1/q2-q1=T1/T2-T1由上式可得：（1）逆卡诺循环的制冷系数取决于冷源和热源的温度，而与所用制冷剂的性质无关；（2）冷热源的温差越大，制冷系数就越小，制冷机的经济性越差；（3）由热力学第二定律证明，在一定的温度条件下，逆卡诺循环的制冷系数最大，实际制冷循环的制冷系数都比它小。第二章蒸汽压缩式制冷循环第一节单级蒸汽压缩式制冷的工作原理一、压—焓图（p-h图）等压线——水平线等焓线——垂直线等温线——液态区垂直线两相区水平线过热区右下方弯曲线等熵线——向右上方倾斜实线等容线——向右上方倾斜点化线等干线——只存在于两相区其方向视干度大小定phKsνχχχ=1χ=0ppt二、单级蒸汽压缩式制冷理想循环122’34lgph压缩机冷凝器膨胀阀蒸发器三、单级蒸汽压缩式制冷实际循环33’22’11’4’4ph第三章制冷剂及载冷剂第一节对制冷剂的要求及制冷剂分类一、对制冷剂的要求制冷剂应具有较好的热力性质和物理、化学性质，具体要求如下：1、临界温度不太低，以便在常温下及普通低温下能够液化2、工作温度范围内具有适宜的饱和蒸汽压力3、单位制冷量大4、粘度和密度小，以减少流动阻力5、热导率高，以减少换热设备的传热面积6、不燃烧、不爆炸、无毒，对金属材料不腐蚀、与润滑油不发生化学作用、高温下不分解7、绝热指数小，可降低排气温度8、凝固温度低9、应具有良好的电绝缘性能10、价格低廉11、对人类生态环境无破坏作用12、单位容积压缩功率小二、及制冷悔剂分页类1、按陡物质修种类校划分滑：无机蹈化合例物：萝水、倾氨、赴二氧呢化碳敢等饱和枝碳氢悲化合威物的放氟、跑氯、杜溴衍独生物怨（氟联利昂弊），圈主要属是甲求烷和皇乙烷相的衍尼生物死，如痛：R1打1、R1罪2、R2品2、R5插02、R1舰34巴a、R4删07剥c、R4豪10杂a等饱和皆碳氢疤化合戏物：袋乙烷嘉、丙般烷等不饱锤和碳唯氢化聋合物悠：乙淘烯、违丙烯粒等2、按输标准腔蒸发永温度即划分价：高温联（低翅压）坡制冷殊剂：罗蒸发遍温度ts＞0℃冷凝谊压力pk钓≤0翻.2肥~0句.3匪MP婶a常用射有R1我1、R1冲13中温营（中楼压）桑制冷昼剂：凳蒸发银温度0℃＞ts＞-6违0℃，冷凝朵压力0.慕3M嘉Pa＜pk＜2.很0M早Pa常用共有R1违2、R2禾2、R1福34业a低温除（高军压）药制冷哄剂：姐蒸发踩温度ts房诚≤-曾60缩慧℃常用炮有R1伐3、R5劳03三、CF神Cs的禁特用、归限制系和替弊代1、问处题的容提出2、CF法Cs的限躁用与糕禁用3、替候代制粒冷剂客的研尽究动袜向第二听节招载席冷剂一、活对载姨冷剂环的要喘求1、在我使用讲温度餐范围艺内呈京液态贼（凝歇固点殖低）连，挥踩发性喂小2、无痛毒，宏对人甜体无恋刺激由性3、粘铲度小啊，相图对密顽度小馒，传仿热性姓能好4、对斜金属肠腐蚀疼性小5、不字易燃尚烧，普无爆点炸危邀险6、比体热容着较大7、化久学稳酷定性渣好8、价偏格低骗廉，饮易于犁获得二、辫常用政的载铲冷剂1、空扛气2、水3、盐杠水溶术液4、有望机物激载冷晓剂三、彩润滑衫油的修作用1、润蒜滑作份用2、散剩热作搁用3、密右封作孔用4、消充声作有用5、动暂力作犁用第四电章州其他猜制冷鸭方式第一请节咸吸脖收式垄制冷旋机第二冈节厉蒸默汽喷脆射式亩制冷步机第三甜节软吸冲附式任制冷第四茧节让热英电制魂冷第五拍节衔气遗体制临冷机第五军章替制及冷压睡缩机一、红按压弯缩机催运动岭副和速结构席分类1、按织压缩嚷机运肤动副秩分类活塞互式压判缩机涡旋薯式压裁缩机螺杆国式压钱缩机离心酱式压牵缩机岩（非西容积休式，闻为速级度型指）滚动港转子惹压缩彼机斜盘肠式压国缩机2、按狭压缩抱机结渠构分腔类全封您闭半封屑闭开式二、纪按吸决入压逢力饱隐和温傍度划费分高温禽压缩堡机：箩吸入辟压力所饱和谦温度10加℃~偶-1翼0℃中温烧压缩铺机：金吸入帖压力睁饱和肆温度0℃煎~-聋20播℃低温麦压缩奋机：随吸入宴压力永饱和西温度焰＜-2逢0℃第六国章睛冷筑凝器牺和蒸钱发器第一剑节烟冷徒凝器冷凝悦器风冷冷凝税器水冷冷凝惨器卧式膏壳管殃式冷狼凝器立式祸壳管浇式冷萍凝器套管滔式冷进凝器钎焊殃板式拖冷凝球器螺旋拘板式祸冷凝今器自然只对流扩冷却艺式冷尝凝器强迫坝对流俩冷却欧式冷寨凝器蒸发姿式冷搞凝器铜管健铝翅换热绢器第二限节训蒸爱发器蒸发贺器冷却液体载冷剂蒸发器冷却空气蒸发器满液赵式壳势管式广蒸发腿器干式掘壳管列式蒸掉发器直立咽管式铅、螺沃旋管京式、低蛇管益式蒸诞发器铜管集铝翅啊换热菠器冷却育排管第七呼章鼠节毯流元张件及卷辅助城器件第一政节键节旧流元叉件1、手瓜动节尊流阀2、浮读球阀3、线暂性浮呀阀4、孔欣板节货流装疲置5、毛僚细管6、热你力膨棵胀阀7、电脚子膨希胀阀第二秀节窄辅锻助器逮件1、贮蔽液器2、气侍液分馆离器3、油分念离器4、干降燥过务滤器5、安滤全阀6、视拆液镜7、压暮力控突制器孟（高暮压、满低压汁）8、压庸力开鞭关9、换筐向阀10、能垂量调祥节阀11、电枝磁阀12、截魂止阀13、单饲向阀14、针分阀15、压龙力表16、分某液头17、压甚力调轮节阀18、过袖冷器19、过她热器20、不遇凝性饲气体彻分离夕器等第二咸节折辅饭助器碗件一、离弱电杀元器经件1、可泻编程掉控制晴器2、数含字量/模拟臂量输仆入输蝇出扩踢展模例块3、触盐摸屏宜手操牛器4、温反度传臣感器5、防视冻开会关6、温严度开弦关7、水盲流开暗关二、捕低压惕电器熊元件1、空兴气开降关2、交掀流接科触器3、热绞过载渐保护悲器4、中骨间继邀电器5、时遍间继轮电器6、电脂源保室护器默（相摘序、止缺相悠）7、急蚕停开算关第八过章附电岸制冷峡空调喊机组麦分类第一朱节乡丰冷修水机累组冷水机组水冷冷水机组风冷冷水机组活塞鞋式水品冷水怕机组皂：5K乱W~弱20盼0K屈W螺杆骆式水远冷冷娘水机谢组：10况0K盗W~敲14丹00毙KW离心异式水星冷冷跪水机篮组：35碎0K谱W~览35卡00课0K耻W水源硬热泵搂冷水闹机组涡旋近式水类冷冷颤水机勇组：5K伟W~坛80篮KW活塞序式风疏冷冷垄（热导）水甜机组柄：5K咐W~衫20数0K桑W涡旋滔式风冷谨冷（叮热）鞠水机咸组：5K蚀W~宵80锐KW螺杆酿式风冷昌冷（可热）终水机付组：10用0K布W~乌80循0K稠W第二上节裙空盏调机袭组空调机组家用空调商业及工业空调窗式朴空调骨机分体罚式空糟调机吗（壁争挂、吴立柜肃等）户式校中央鸡空调较冷（贴热）踩水机卡组户式禁中央浴空调乌冷（贴热）气风空孔调机抢组户式胜水源顿热泵稿冷（锅热）堵水机巡寿组户式恒水源唯热泵踩冷（价热）敏风空丝式调机书组风冷得单元冲式空巨调机勺组水冷造单元起式空稠调机肢组屋顶豆式空擦调机据组计算都机房歪空调甲机组VR随V空调磨机组按功仰能分绞：单冷服型电加窝热冷魄热型热泵榴冷热稼型恒温老恒湿硬型按结讽构分蝴：立柜连式风道度式第三萌节岸常老用冷穷量单绑位一、壮常用祖冷量申单位1惜kW（千肆瓦）=龙86烂0艘kc造al耐/h（大告卡）1祸kc磨al夜/h（大嚼卡）=渗1.骡16船3僚W（瓦祝）1同RT（冷宰吨）=姨35晃16史W（瓦轧）单位泉换算谷举例代：10怨0×重104kc卧al掘/h（万睡大卡版）=班11论63晴k团W（千