制冷技術基礎知識介紹ppt課件

制冷技術基礎知識介紹,供電機電部機電車間,1,1.溫度溫度是表征物體冷、熱程度的物理量，是物體冷熱程度的量度。所有的氣體、液體、固體都具有熱。熱度的數(shù)量表示叫做溫度。為了使溫度的測量一致，需要有衡量溫度的標尺（稱作溫標）規(guī)定測量溫度的基點和單位。目前，在日常生活和制冷技術中常用的是熱力學溫標T(K)、和攝氏溫標（）兩種。,一、基本參數(shù),2,1)熱力學溫標T。熱力學溫標又稱開爾文溫標或絕對溫標，單位是K。它規(guī)定將純凈的水在一個標準大氣壓下的冰點定為273.16K，沸點為373.16K，其間分100等份，每一等份為開氏1度，記做1K。在熱力學中規(guī)定，當物體內部分子的運動終止，其熱力學溫度為0度，即T=0K。2)攝氏溫標t。攝氏溫標又稱國際溫標，單位是。它是以純凈水在一個標準大氣壓下的冰點為0度，沸點為100度，其間分100等份，每一等份為攝氏1度，記做1。攝氏溫標制為十進制，簡單易算。相應的溫度計為攝氏溫度計。,3,兩種溫標制之間的換算關系如下：T=（273+t）（K）t=(T-273)()測量溫度的溫度計的種類很多，制冷工程中常用的溫度計有玻璃溫度計、熱電偶式溫度計、電接點式溫度計、電阻式溫度計和半導體式溫度計等。,4,5,6,2.壓力壓力是指單位面積上所受到的垂直作用力，物理學中稱為壓強（P），在熱力工程上稱為壓力。壓力單位是帕斯卡（Pa），1Pa=1N/m2。在工程應用時，帕的值太小，而是以它的106倍作常用單位，稱為“兆帕”，用“MPa”表示。1Mpa=106Pa。其它常用單位：工程大氣壓（非法定計量單位）：Kgf/CM21kgf/cm2=98.0665*103pa=98.0665kpa0.1MPa,7,毫米汞柱毫米汞柱（非法定計量單位）是指1mm高的汞（水銀）柱所產(chǎn)生的壓力，單位符號是mmHg，它與帕斯卡的換算關系是：1mmHg=133.3Pa1Pa=7.510-3mmHg巴巴（非法定計量單位）為壓力單位，單位符號是bar。它與帕斯卡的換算關系是：1bar=105Pa1bar=1.02kgf/cm2,8,2)絕對壓力。以絕對零壓力線（絕對真空）為測量基點測得的壓力即為絕對壓力。用符號Pa表示。3)表壓力(相對壓力)。以一個大氣壓為測量基點測得的壓力即為表壓力。也就是壓力表所指示的壓力值，用符號Pg表示。如果以Pam表示大氣壓，則Pa=Pam+Pg,9,10,11,3、比容與比重1）比容（比體積）物質單位質量所占有的空間體積，用符號v表示v=V/G（V立方米，G千克）2）比重（密度）單位體積工質所具有的重量，用符號表示3）比容與密度的關系=1/v壓力一定，溫度越高，比容越大，比重就小，溫度越低，比容越小，比重就大（熱脹冷縮）,12,4.熱量和比熱容1)熱。熱是物質熱能的表達形式，可以表示物質吸熱或放熱的多少，用Q表示，單位為焦耳，用J表示。在工程應用中常以103倍的焦作單位，即千焦，符號為kJ。制冷系統(tǒng)的制冷量也是熱的形式，因此符號及單位與熱一樣，常用Q0表示,。2)比熱容。1千克（kg）的物質溫度升高或降低1攝氏度（）時所吸收或放出的熱，常用C表示，單位為千焦耳每千克開爾文(kJkgK)。,13,3)熱方程。熱方程是用來計算一定質量的物質，在溫度變化過程中所吸收或放出熱量的數(shù)學表達式，其形式為：QCmt式中：Q吸收或放出的熱量（kJ）；C物質比熱容（kJkgK）；m物質質量（kg）；t溫度升高或降低的幅度值（K）。例如水的比熱容是4200焦/千克攝氏度，就是每千克的水提升1度需要吸熱4200焦那10千克的水從25度加熱到40度吸收的熱量=4200*10*（40-25）,14,5、制冷量制冷量是指空調進行制冷運行時，單位時間內從密閉空間、房間或區(qū)域內去除的熱量總和。家用空調的制冷量單位是“匹”，1匹=2324W；工業(yè)用的空調的制冷量一般都比較大，單位是“kW”。選擇制冷量的原則是：空調器的制冷量應略大于房間的冷負荷，房間的熱負荷應考慮到房間的朝向，墻壁和屋頂?shù)母魺崆闆r，以及室內熱源包括人員的多少。,15,舉例：一個16平方米的臥室或客廳，需配多大冷量的空調器？普通房間冷負荷的推薦值為115145W/m2，取中間值130W/m2為計算依據(jù)，則冷負荷=13016=2080W。由于空調器的實際制冷量比名義值低8%，因此所選空調器的名義制冷量必須大于20800.92=2260W。選用空調器的名義制冷量應該為2300W左右。對于空調效果要求較高的房間，冷負荷應取160180W/m2。這里再提一下瓦（W）過去用制冷量單位千卡/小時（kcal/h）之間的關系：1W=0.86kcal/h；1kcal/h=1.16W。,16,二、基本理論1、物質三態(tài)變化。物質具有質量和占有空間。它以固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)三種狀態(tài)中的任何一態(tài)存在于自然界中，隨著外部條件的不同，三態(tài)之間可以相互轉化，如圖所示。,17,人們可利用制冷劑在蒸發(fā)器中汽化吸熱，而在冷凝器中放熱冷凝,即應用熱力學第二定律的原理，通過制冷機對制冷劑氣體的壓縮，以及在冷凝器中的冷凝和蒸發(fā)器中的汽化，實現(xiàn)熱量從低溫空間向外部高溫環(huán)境的轉移，達到制冷的目的。2.汽化和液化1)汽化。在日常生活中可以看到，把水潑在地面上，不久地面又慢慢恢復干燥。這是因為水變成水蒸汽跑到空氣里去的緣故。通常把這種過程稱為蒸發(fā)。把一盆水放在爐子上燒，加熱后的水溫不斷升高，與此同時，從水的表面不斷有水蒸汽逸出，這也是蒸發(fā)過程；但當水被加熱到100時，情況就發(fā)生顯著變化，這時水不斷地翻滾，并從水里產(chǎn)生大量的氣泡，這種現(xiàn)象稱為沸騰。,18,蒸發(fā)：是指在任何溫度下液體表面發(fā)生的汽化現(xiàn)象。沸騰：是指在一定壓力下液體的溫度升高到某一溫度時，液體內部和四壁上涌現(xiàn)大量氣泡，整個液體劇烈汽化，在液體表面和內部同時進行的汽化現(xiàn)象，相應的溫度稱為沸點2)液化。液化與汽化過程恰恰相反，當蒸汽在一定壓力下冷卻到一定溫度時，就會由蒸汽狀態(tài)轉為液體狀態(tài)，這種冷卻過程稱為液化過程或稱凝結過程。,19,3、顯熱和潛熱在加熱（或冷卻）過程中，物質的溫度、狀態(tài)將發(fā)生改變（即相變）。物質溫度與狀態(tài)隨時間變化的曲線如圖所示,20,1)顯熱。物體在加熱(或冷卻)過程中，溫度升高(或降低)所需吸收(或放出)的熱量，稱為顯熱，它能使人們有明顯的冷熱變化感覺。通?？梢杂脺囟扔嫓y量物體的溫度變化。如果把一杯開水(100)放在空氣中冷卻，不斷地放出熱量，溫度也不斷地下降，但其形態(tài)仍然是水，這種放熱稱為顯熱放熱。同樣，把一杯水放入電冰箱中，它的溫度會逐漸下降，在冷卻到0之前放出的熱量也是顯熱。,21,2)潛熱。當單位質量的物體在吸收或放出熱量的過程中，其形態(tài)發(fā)生變化，但溫度不發(fā)生變化，這種熱量無法用溫度計測量出來，人體也無法感覺到，但可通過試驗計算出來，這種熱量就稱為潛熱。,22,4.熱力學第一定律熱力學第一定律就是不同形式的能量在傳遞與轉換過程中守恒的定律，表達式為Q=U+W。表述形式：熱量可以從一個物體傳遞到另一個物體，也可以與機械能或其他能量互相轉換，但是在轉換過程中，能量的總值保持不變。例如，煤燃燒后放出熱量，可以用來取暖；可以用來生產(chǎn)蒸汽，推動蒸汽機轉換為機械能，推動汽輪發(fā)電機轉變?yōu)殡娔?。電能又可以通過電動機、電燈或其它用電器轉換為機械能、光能或熱能等。,23,表征熱力學系統(tǒng)能量的是內能。通過作功和傳熱，系統(tǒng)與外界交換能量，使內能有所變化。根據(jù)普遍的能量守恒定律，系統(tǒng)由初態(tài)經(jīng)過任意過程到達終態(tài)后，內能的增量U應等于在此過程中外界對系統(tǒng)傳遞的熱量Q和系統(tǒng)對外界作功W之差，即UUUQW或QUW這就是熱力學第一定律的表達式。,24,5.熱力學第二定律如果兩個溫度不同的物體相接觸，熱量總是從高溫物體傳向低溫物體而不能逆向進行。機械能可以通過摩擦變?yōu)闊崮?，而熱能卻不能通過摩擦轉變?yōu)闄C械能。前一過程是自發(fā)進行的不需要任何條件，而后一過程卻不能自發(fā)進行，要使它成為可能，必須具備一定的補充條件，即消耗一定的外界功。熱力學第二定律說明，熱量能自動地從高溫物體向低溫物體傳遞，不能自動地從低溫物體向高溫物體傳遞。要使熱量從低溫物體向高溫物體傳遞，必須借助外功，即消耗一定的機械能。,25,三、制冷的基本原理（一）基本原理空調系統(tǒng)基本構成：壓縮機、冷凝器、膨脹閥及蒸發(fā)器。通過冷媒在四大部件之間循環(huán)完成制冷/制熱。壓縮機將低壓的制冷劑（氟利昂）氣體壓縮成高溫高壓的制冷劑氣體進入冷凝器后，通過冷卻系統(tǒng)（水冷或風冷）冷卻變?yōu)橹袦馗邏旱囊后w，經(jīng)過節(jié)流裝置（膨脹閥），再變?yōu)榈蜏氐蛪旱闹评鋭怏w，通過蒸發(fā)器，在低壓下蒸發(fā)，此過程中，制冷劑將吸收熱量，產(chǎn)生冷氣。,26,冷媒在冷凝器散熱，在蒸發(fā)器吸熱。,吸熱,散熱,27,（二）制冷四大件1、制冷部件壓縮機,消耗一定的外界功，將蒸發(fā)器內的氟利昂蒸汽吸入，并壓縮到冷凝壓力后，排入冷凝器中,28,2、制冷部件蒸發(fā)器,制冷劑吸收被冷卻介質（冷凍水）的熱量后，由液態(tài)轉變?yōu)闅鈶B(tài),29,3、制冷部件冷凝器,制冷劑向外界散熱，由氣態(tài)轉變?yōu)橐簯B(tài),30,4、制冷部件節(jié)流裝置,冷凝后的高壓液體經(jīng)節(jié)流機構后，變?yōu)榈蛪阂后w,毛細管膨脹閥,31,（三）3號線冷水機組3號線車站采用的是海爾螺桿式水冷機組。,32,33,冷凍水循環(huán)系統(tǒng)：來自空調設備的冷凍水回水經(jīng)集水器、水處理器、循環(huán)水泵，進入冷水機組蒸發(fā)器內、吸收了制冷劑蒸發(fā)的冷量，使其溫度降低成為冷凍水，進入分水器后再送入空調設備的表冷器或冷卻盤管內，與被處理的空氣進行熱交換后，再回到冷水機組內進行循環(huán)再冷卻。冷卻水循環(huán)系統(tǒng)：進入到冷水機組的冷凝器的冷卻水吸收冷凝器內的制冷劑出的熱量而溫度升高，然后進入室外冷卻塔散熱降溫、通過冷卻水循環(huán)水泵進行循環(huán)冷卻，不斷帶走制冷劑冷凝放出的熱量，以保證冷水機組的制冷循環(huán)。