制冷技術與空調原理教材-1.ppt

總則 制冷技術與空調原理,第一節(jié) 基本概念 1、制冷：就是把某一物體或空間（包括空間內的物體）的溫度降低到低于環(huán)境介質的溫度，并保持這一低溫狀態(tài)的過程。 2、冷卻：冷卻是可以自發(fā)地進行，但高溫物體的溫度不可能降低到低于環(huán)境介質的溫度。 3、制冷機：為了達到和保持某一物體或空間（包括空間內的物體）的溫度的目的，不斷地將該物體或空間的熱量以及由外界傳入的熱量轉移到外界環(huán)境中去，這一非自發(fā)的過程，需要消耗外界能量來進行補償，實現(xiàn)這一過程所需要的設備稱為制冷機。,4、制冷劑：就是制冷機中使用的工作介質。制冷劑在制冷機循環(huán)流動。 5、空氣調節(jié)（簡稱空調）：就是通過對室內空間的空氣參數(shù)溫度、濕度、流動速度、清潔度等的調節(jié)，將室內空氣參數(shù)控制在一定技術要求范圍內，以滿足生產(chǎn)工藝或人們對舒適環(huán)境的需求。 6、制冷與空調的關系：制冷與空調是兩個密切相關的學科?？照{是制冷技術的重要應用之一。 7、制冷方法：分為天然冷源和人工制冷兩大類。,8、天然冷源：如深井水、冬天貯冰，但它受到季節(jié)、地域、貯存條件等限制。 9、人工制冷的方法：相變制冷、氣體膨脹制冷、熱電制冷等。 10、相變制冷：利用物質由液態(tài)變?yōu)闅庀鄷r的吸熱效應來獲取冷量的方法。 此方法在實際應用中占絕大多數(shù)，具體應用的有蒸汽壓縮式、吸收式、蒸汽噴射式、吸附式等四種制冷方式。 11、氣體膨脹制冷：將高壓氣體作絕熱膨脹，使其壓力、溫度下降，利用降溫后氣體來吸取被冷卻物體的熱量，從而達到制冷目的。,12、熱電制冷：又稱為溫差電制冷或半導體制冷。它是建立在珀爾帖效應的原理上的一種新型的制冷應用。基本模型是：將兩種不同的材料的一端彼此連接起來，另一端接上電源。，則在一端將會產(chǎn)生吸熱（制冷）效應，另一端產(chǎn)生放熱效應。,第二節(jié) 制冷技術的應用范圍,1、食品的冷加工、冷藏及冷藏運輸； 2、空氣調節(jié)； 3、工業(yè)生產(chǎn)； 4、產(chǎn)品性能試驗； 5、醫(yī)療、制藥、生物工程； 6、建筑工業(yè)等。,第三節(jié) 制冷技術發(fā)展史,一、制冷技術發(fā)展史 1、1834年美國人試制成功第一臺乙醚閉式循環(huán)蒸汽壓縮式制冷機； 2、1844年美國醫(yī)生高里建立了第一座空調室； 3、1875年林德提出氨蒸汽壓縮式制冷機； 4、1918年美國工程師COPELAND發(fā)明了世界上第一臺家用冰箱；,5、1930年密其來首次發(fā)現(xiàn)氟利昂，給制冷技術帶來新的變革，使氟利昂制冷機得到飛躍發(fā)展； 6、氟利昂制冷機帶來問題： A、大氣臭氧層空洞； B、全球變暖； C、原因所在：部分氟利昂工質（CFCs） 7、解決辦法： A、禁止使用氟利昂工質CFCs； B、開發(fā)無污染工質； C、利用太陽能；,第一章 熱力學原理,第一節(jié) 熱力學基本定律 一、熱力學第一定律及穩(wěn)定流動能量方程式 1、熱力學第一定律（簡稱能量守恒定律）：是能量守恒和轉換定律在具有熱現(xiàn)象的能量轉換中的應用。它指出：自然界一切物質都具有能量，物質從一種形式轉換為另一種形式，從一個物體傳遞給另一個物體，在轉換和傳遞過程中能量的數(shù)量不變。,2、穩(wěn)定流動能量方程式 Q+N=G（h2-h1） Q單位時間內加給系統(tǒng)的熱量（kW） N單位時間內加給系統(tǒng)的功（kW） G流進或流出該系統(tǒng)的質量流量（m3/h） h1流體流入系統(tǒng)時的比焓（kJ/kg） h2流體流出系統(tǒng)時的比焓（kJ/kg） 二、熱力學第二定律（簡稱開爾文定律） 1、熱力學第二定律：不可能從單一熱源取熱使之完全變?yōu)楣Χ灰鹌渌兓?；不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變化。,2、熱力學第二定律揭示了熱力過程的方向性。確定了人工制冷可行性。 3、制冷模型的建立：在人工制冷過程中，由于消耗了外界一定的能量（機械或熱能）作為補償，就能完成將熱量從低溫物體（被冷卻介質）傳向高溫物體（環(huán)境介質）的過程，從而實現(xiàn)制取冷量的目的。 第二節(jié)逆卡諾循環(huán) 一、無溫差傳熱的逆卡諾循環(huán)由兩個可逆變的等溫過程和兩個可逆絕熱過程組成，循環(huán)沿逆時針方向進行。它是工作在一個恒溫熱源和一個恒溫冷源之間的理想循環(huán)。,二、有溫差傳熱的逆卡諾循環(huán) 論點要點：面積不能無限大；溫度只能接近； 無溫差傳熱的逆卡諾循環(huán) 有溫差傳熱的逆卡諾循環(huán),s,T,T,T2,1,2,4,3,5,6,T,T,T,T2,T2,5,6,s,3,4,3,4,2,1,2,1,絕熱壓縮,可逆等溫 膨脹,可逆等溫壓縮,絕熱膨脹,第三節(jié) 具有變溫熱源的理想制冷循環(huán) 勞倫茲循環(huán),勞倫茲循環(huán)：如果熱源的熱容量有限，在與制冷劑進行熱交換的過程中，熱源的溫度也將發(fā)生變化，即被冷卻物體（冷源）的溫度將由T1逐漸下降到T4，環(huán)境介質（熱源）的溫度將由T3逐漸升高到T2。,T,T2,Tm,T3,T1,Tom,T4,3,3,4,2,2,4,1,6,5,7,s,第二章 蒸汽壓縮式制冷循環(huán),第一節(jié) 單級蒸汽壓縮式制冷的工作原理 一、壓焓圖（p-h圖） 等壓線 水平線 等焓線垂直線 等溫線液態(tài)區(qū)垂直線 兩相區(qū)水平線 過熱區(qū)右下方彎曲線 等熵線向右上方傾斜實線 等容線向右上方傾斜點化線 等干線只存在于兩相區(qū) 其方向視干度大小定,p,h,K,s,=1,=0,p,p,t,二、單級蒸汽壓縮式制冷理想循環(huán),1,2,2,3,4,p,h,壓縮機,冷凝器,膨脹閥,蒸發(fā)器,三、單級蒸汽壓縮式制冷實際循環(huán),3,3,2,2,1,1,4,4,p,h,第三章 制冷劑及載冷劑,第一節(jié) 對制冷劑的要求及制冷劑分類 一、對制冷劑的要求 制冷劑應具有較好的熱力性質和物理、化學性質，具體要求如下： 1、臨界溫度不太低，以便在常溫下及普通低溫下能夠液化 2、工作溫度范圍內具有適宜的飽和蒸汽壓力 3、單位制冷量大 4、粘度和密度小，以減少流動阻力 5、熱導率高，以減少換熱設備的傳熱面積 6、不燃燒、不爆炸、無毒，對金屬材料不腐蝕、與潤滑油不發(fā)生化學作用、高溫下不分解 7、絕熱指數(shù)小，可降低排氣溫度 8、凝固溫度低 9、應具有良好的電絕緣性能 10、價格低廉 11、對人類生態(tài)環(huán)境無破壞作用 12、單位容積壓縮功率小,二、制冷劑分類 1、按物質種類劃分： 無機化合物：水、氨、二氧化碳等 飽和碳氫化合物的氟、氯、溴衍生物（氟利昂），主要是甲烷和乙烷的衍生物，如：R11、R12、R22、R502、R134a、R407c、R410a等 飽和碳氫化合物：乙烷、丙烷等 不飽和碳氫化合物：乙烯、丙烯等 2、按標準蒸發(fā)溫度劃分： 高溫（低壓）制冷劑：蒸發(fā)溫度ts0 冷凝壓力pk0.20.3MPa 常用有R11、R113 中溫（中壓）制冷劑：蒸發(fā)溫度0ts-60， 冷凝壓力 0.3MPapk2.0MPa 常用有R12、R22、R134a 低溫（高壓）制冷劑：蒸發(fā)溫度ts-60 常用有R13、R503,三、CFCs的禁用、限制和替代 1、問題的提出 2、CFCs的限用與禁用 3、替代制冷劑的研究動向,第二節(jié) 載冷劑,一、對載冷劑的要求 1、在使用溫度范圍內呈液態(tài)（凝固點低），揮發(fā)性小 2、無毒，對人體無刺激性 3、粘度小，相對密度小，傳熱性能好 4、對金屬腐蝕性小 5、不易燃燒，無爆炸危險 6、比熱容較大 7、化學穩(wěn)定性好 8、價格低廉，易于獲得,二、常用的載冷劑 1、空氣 2、水 3、鹽水溶液 4、有機物載冷劑 三、潤滑油的作用 1、潤滑作用 2、散熱作用 3、密封作用 4、消聲作用 5、動力作用,第四章 其他制冷方式,第一節(jié) 吸收式制冷機 第二節(jié) 蒸汽噴射式制冷機 第三節(jié) 吸附式制冷 第四節(jié) 熱電制冷 第五節(jié) 氣體制冷機,第五章 制冷壓縮機,一、按壓縮機運動副和結構分類 1、按壓縮機運動副分類 活塞式壓縮機 渦旋式壓縮機 螺桿式壓縮機 離心式壓縮機（非容積式，為速度型） 滾動轉子壓縮機 斜盤式壓縮機 2、按壓縮機結構分類 全封閉 半封閉 開式,二、按吸入壓力飽和溫度劃分 高溫壓縮機：吸入壓力飽和溫度10-10 中溫壓縮機：吸入壓力飽和溫度0-20 低溫壓縮機：吸入壓力飽和溫度-20,第六章 冷凝器和蒸發(fā)器,第一節(jié) 冷凝器,冷凝器,風冷 冷凝器,水冷 冷凝器,臥式殼管式冷凝器,立式殼管式冷凝器,套管式冷凝器,釬焊板式冷凝器,螺旋板式冷凝器,自然對流冷卻式冷凝器,強迫對流冷卻式冷凝器,蒸發(fā)式冷凝器,銅管鋁翅 換熱器,第二節(jié) 蒸發(fā)器,蒸發(fā)器,冷卻 液體 載冷 劑蒸 發(fā)器,冷卻 空氣 蒸 發(fā)器,滿液式殼管式蒸發(fā)器,干式殼管式蒸發(fā)器,直立管式、螺旋管式、蛇管式蒸發(fā)器,銅管鋁翅換熱器,冷卻排管,第七章 節(jié)流元件及輔助器件,第一節(jié) 節(jié)流元件 1、手動節(jié)流閥 2、浮球閥 3、線性浮閥 4、孔板節(jié)流裝置 5、毛細管 6、熱力膨脹閥 7、電子膨脹閥,第二節(jié) 輔助器件 1、貯液器 2、氣液分離器 3、油分離器 4、干燥過濾器 5、安全閥 6、視液鏡 7、壓力控制器（高壓、低壓） 8、壓力開關 9、換向閥 10、能量調節(jié)閥 11、電磁閥 12、截止閥 13、單向閥 14、針閥 15、壓力表 16、分液頭 17、壓力調節(jié)閥 18、過冷器 19、過熱器 20、不凝性氣體分離器等,第二節(jié) 輔助器件 一、弱電元器件 1、可編程控制器 2、數(shù)字量/模擬量輸入輸出擴展模塊 3、觸摸屏手操器 4、溫度傳感器 5、防凍開關 6、溫度開關 7、水流開關,二、低壓電器元件 1、空氣開關 2、交流接觸器 3、熱過載保護器 4、中間繼電器 5、時間繼電器 6、電源保護器（相序、缺相） 7、急停開關,第八章 電制冷空調機組分類,第一節(jié) 冷水機組,冷 水 機 組,水 冷 冷 水 機 組,風 冷 冷 水 機 組,活塞式水冷水機組：5KW200KW,螺桿式水冷冷水機組：100KW1400KW,離心式水冷冷水機組：350KW35000KW,水源熱泵冷水機組,渦旋式水冷冷水機組：5KW80KW,活塞式風冷冷（熱）水機組：5KW200KW,渦旋式風冷冷（熱）水機組： 5KW80KW,螺桿式風冷冷（熱）水機組：100KW800KW,第二節(jié) 空調機組,空 調 機 組,家 用 空 調,商 業(yè) 及 工 業(yè) 空 調,窗式空調機,分體式空調機（壁掛、立柜等）,戶式中央空調冷（熱）水機組,戶式中央空調冷（熱）風空調機組,戶式水源熱泵冷（熱）水機組,戶式水源熱泵冷（熱）風空調機組,風冷單元式空調機組,水冷單元式空調機組,屋頂式空調機組,計算機房空調機組,VRV空調機組,按功能分： 單冷型 電加熱冷熱型 熱泵冷熱型 恒溫恒濕型,按結構分： 立柜式 風道式,第三