第1章制冷技術基礎知識

制冷技術基礎太倉中等專業(yè)學校顧忠寶培訓主要內容第一章制冷技術基礎知識第二章制冷概述第三章制冷劑、載冷劑與冷凍機油第四章單級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)第五章多級蒸氣壓縮式制冷、復疊式制冷、混合工質制冷第六章吸收式制冷循環(huán)第一章制冷技術基礎知識

1－1壓力及其測量一、固體的壓力與壓強1、壓力：F（單位：牛頓）固體壓力是一種彈力，是物體之間因直接接觸擠壓，發(fā)生彈性形變后，相互之間產生的垂直于接觸面的力。日常生活中有很多例子，例：重物放在桌子上，榨汁機對甘蔗的壓力等等2、壓強：物理學上說的壓強是指單位面積上受到的壓力。單位：牛頓/米2二、流體的壓力與壓強1、流體壓力的產生由于組成物體的分子或原子總在作不規(guī)則的運動，處于流體中的物體表面將不斷受到大量流體分子的撞擊，這種撞擊從宏觀上就表現(xiàn)為氣體或液體對物體表面持續(xù)而均勻的壓力。例：雨傘受到雨點的壓力。2、流體的壓強對流體而言人們習慣把流體的壓強稱為壓力。單位：牛頓/米2（帕）地球周圍被厚厚的空氣包圍著，厚度有幾千千米，包圍地球的空氣層又叫大氣層，我們就生活在大氣海洋的底層。氣體也像液體一樣具有流動性，同時也受到重力的作用。三、大氣壓力三、大氣壓力1、大氣壓力：大氣所產生的壓力稱為大氣壓力，簡稱大氣壓。2、標準大氣壓（atm）規(guī)定：緯度450、溫度00的海平面大氣壓力為1標準大氣壓(101KPa)。大氣壓隨高度增加壓力減小。*大氣壓強與天氣的關系天氣晴朗氣壓高陰雨天氣氣壓低夏天氣壓低，冬天氣壓高*大氣壓強與天氣的關系天氣晴朗氣壓高陰雨天氣氣壓低*大氣壓強與天氣的關系天氣晴朗氣壓高陰雨天氣氣壓低四、壓力的單位及其換算1、壓力的單位壓力的單位：牛頓/米2（N/m2）稱帕斯卡，簡稱帕“Pa”表示。壓力的單位1MPa=106Pa=106N／m21kgf／cm2=9．8×106Pa≈0.1MPa2、壓力單位換算見下表國際單位(Pa)工業(yè)大氣壓（Kgf/cm2）標準大氣壓（atm）汞柱高（mmHg）11.2*10-69.87*10-67.5*10-39.8*10419.68*10-17.36*1021.013*1051.03317.6*1021.333*1021.36*10-31.316*10-31五、絕對壓力與相對壓力1、絕對壓力：一般指氣體對其他物體表面的實際壓力（大?。?、相對壓力：絕對壓力與當?shù)貕毫χ?。P相=P絕－P大或（Pq＝Pa－B）3、表壓力是指用壓力表直接測量出來的壓力值，表壓力在數(shù)值上應為相對壓力值。4、真空度：大氣壓力與絕對壓力的差值稱為真空度P真=B-P絕1－2溫度與熱量一、溫度的意義物質分子熱運動的劇烈程度，分子的平均運動速度越大，物體的溫度越高，反之溫度就越低。二、溫標1、溫標的概念物質的冷熱程度用溫度計進行測量2、三種溫標（1）攝氏溫標：攝氏溫度(℃)1個標準大氣壓下，以水的冰點為零度、沸點為100度，把其間分為100等分，每一等分為攝氏一度，記作1℃。按此分割制成的溫度測量儀器——溫度計，稱為攝氏溫度計。人們所說的溫度大小通常指攝氏度數(shù)值。（2）華氏溫標(oF)

在1個標準大氣壓下，以水的冰點為32度、沸點為212度，把其間分為180等分，每一等分為華氏一度，記作1oF。按此分割制成的溫度計稱為華氏溫度計。由于分度較細，故準確性較高。但計算使用不太方便。在說英語的國家里用的較多。（3）開爾文溫標(K)

在1個標準大氣壓下，以水的冰點為273度、沸點為373度，把其間分為100等分，每一等分為開氏一度。記作1K。當物質的溫度達到0K時，即―273℃時，物質的分子停止了運動，把這個溫度稱為絕對零度。開氏溫度也稱為絕對溫度。加(－)號，以表示零下溫度。3、三種溫標的數(shù)值關系攝氏溫度＝開氏溫度－273.15華氏溫度＝32+9/5攝氏溫度數(shù)三、溫度計有液體溫度計、金屬溫度計、電阻溫度計、氣體溫度計、熱電偶溫度計和色標溫度計等。四、內能與熱量1、內能：組成物體的大量分子一方面因不停地做無規(guī)則運動而具有分子動能，另一方面因分子間存在相互作用力并存在間距而具有分子勢能，這兩者合稱為內能。2、熱量：熱量是高溫物體與低溫物體之間或同一物體的高溫部分與低溫部分之間以傳遞熱的方式轉移的那部分內能，常用符號Q表示。3、熱量的單位與換算（1）國際單位：焦耳，1千焦耳＝1000焦耳。（2）工程單位：大卡（千卡）1千卡＝4.18KJ（3）換算關系：1kCal=1×103Cal=4.18×103KJ或1kJ=0.24kCal五、比熱容與熱容量1、物質的比熱容：單位質量的某種物體溫度升高或降低10C所需吸收或放出的熱量稱為物質的比熱容，單位：kJ/kg.0C。C2、熱容量：物體質量與其質量比熱容的乘積。h降低高度以減小冷空氣容積Q吸dQ放障礙物足夠距離以拓展放熱范圍六、物體溫度變化時熱量的計算熱量＝比熱容*質量*溫度的變化量Q＝Cm△tC－比熱容；m－質量；△t－溫度變化量△t舉例1：要把200C、2.5kg的水燒開，水至少要吸收多少熱量？解：查表水的比熱容C＝4.18kl/(kg.0C)水的初始溫度是20度，末了溫度是100度例2：將320C、1.5kg的瘦牛肉放入箱溫是20C的冷藏室足夠長時間，牛肉要放出多少熱量（以大卡計）？解：查表牛肉的比熱容C＝3.21kJ/(kg.0C)瘦牛肉的初始溫度是32度，末了溫度是2度式中負值表示放熱。1.3傳熱熱傳遞的方式可分為：熱傳導、對流換熱和輻射換熱三種基本形式。一、熱傳導1、熱傳導的概念在同一物體內部溫度不同的各部分之間或直接接觸而溫度不同的兩個物體之間的熱量傳遞稱為熱傳導。熱—由溫差引起的能量傳遞自然界和生產技術中幾乎到處存在著溫差發(fā)電廠各廠區(qū)衛(wèi)星拍攝的熱成像圖電腦板內部存在溫差運動中的乒乓球尾流2、物質的熱傳導性及其應用不同物質的熱傳導能力是不同的。熱傳導能力較強的物體稱為熱的良導體，如銅、鋁等各種金屬。熱傳導能力較弱的物體稱為熱不良導體，如棉麻絲及其織品、玻璃纖維、軟木和各種泡沫等非金屬材料。熱透過傳導由物體較熱的部分傳遞至物體較冷的部分，熱的導體傳導效能較高，熱的不良導體則較遜色。

舉例：空調的冷凝器和蒸發(fā)器3、熱傳導的計算公式：S－箱體或房間面積m2δ－厚度mλ-導熱系數(shù)（KJ/(m.oC）△t-溫差λ舉例：有一臺家用冰柜，箱體厚度約為5cm，總表面面積約合5m2,正常工作時箱內溫度為－180C，每天平均室溫約為220C。問每天約有多少熱量經(jīng)熱傳導途徑進入箱內？解：查箱體的保溫材料的導熱系數(shù)λ＝0.1kJ/(m.h.0C)二、對流換熱1、對流換熱的概念這種流體（氣體或液體）流過固體壁面時流體和壁面之間的熱量傳遞稱為對流換熱。2、對流換熱的兩種方式（1）自然對流換熱例：用吹氣的方式來降溫；用自來水沖杯子來快速降低。等等日常生活中還有很多例子見下頁1 在涼茶店，涼茶通常用玻璃塊蓋著?？諝馐遣涣紝w，為什么還要這樣做？

避免灰塵跌進涼茶內保持涼茶溫暖讓顧客看清楚涼茶的模樣，以決定是否喜歡飲用

2 在超級市場，有些冷藏柜是沒有柜門的。這與涼茶店的做法剛好相反。為什么？

方便顧客拿取食品。

冷藏柜內的冷空氣下沉，就算沒有柜門，食品也能保持冰冷。

為了降低冷藏柜的制造成本。

以便擺放更多食品

你有否注意到...浸沒式電熱器安裝在電飯煲的底部制冷機安裝在墻壁高處它們都是利用對流來傳遞熱的熱可以透過對流在流體(液體/氣體)中傳遞。流體這樣的流動稱為對流。

流體受熱會膨脹并上升，它原來的位置被周圍較冷的流體取代。

（2）強迫對流換熱3、對流換熱公式Q=aS△ta－放熱系數(shù)，KJ/(m2.h.0C)；S－流體與固體的接觸面積；△t－溫差流體的種類和狀態(tài)放熱系數(shù)a流體的種類和狀態(tài)放熱系數(shù)a氣體（靜止）4－20液體（流動）200－1000氣體（流動）10－50冷凝面（R12）1600液體（靜止）70－300蒸發(fā)面（R12）1700三、熱輻射1、熱輻射的概念這種在物體互相沒有接觸的情況下傳遞熱量的形式稱為熱輻射，或稱為輻射換熱。我們感到溫暖！

不！能量并不是透過傳導傳遞的，原因是空氣是熱的不良導體。

以輻射轉移能量

能量是否透過傳導由電暖爐傳遞至我們的雙手呢？

不是透過對流傳遞的，因為暖空氣只會上升，不會橫向流動。

能量是否透過傳導由電暖爐傳遞至我們的雙手呢？

我們感到溫暖！

能量是經(jīng)由輻射傳遞的。

太陽能便是穿過寬廣的太空(真空)傳遞過來的。

以輻射轉移能量

2、影響熱輻射換熱量大小的因素（1）溫差越大，高溫物體以熱輻射的形式向外界放出的熱量就越多，同樣低溫物體以熱輻射形式從外界吸收的熱量越多。（2）物體表面顏色越深，向外輻射和從外界吸收熱輻射的能力就越強。（3）物體表面越粗糙，向外熱輻射和從外界吸收熱輻射的能力就越強。夏季校服通常是淺色的，

而冬季校服則是深色的。你知道原因嗎？

衣服的顏色原因是在太陽的照射下，淺色衣服比深色衣服經(jīng)由輻射所吸收的能量少。衣服的顏色冬季校服則使學生感覺溫暖

夏季校服使學生感覺涼快

1-4集態(tài)與集態(tài)變化一、集態(tài)也稱相態(tài)，是指組成物質的大量分子在宏觀上的集合狀態(tài)。自然界的物質大多以固、液、氣三種集態(tài)形式存在。二、物質不同集態(tài)的微觀機理及其宏觀表現(xiàn)。1、固體：固體分子的間距很小，只能作幅度很小的振動。2、液體：分子比固態(tài)大一些。無一定的形狀，但有一定的體積。3、氣體：分子間距大且無定值，相互吸引小。氣體液體固體凝固，放Q熔解，吸Q升華

吸Q凝華

放Q液化

（冷凝）

放Q汽化

（蒸發(fā)）

吸Q三、集態(tài)變化的原因是由分子間作用力的大小和分子熱運動的強弱兩個方面的因素來決定。特點：*同一種物質在不同的壓力和溫度下會以不同的狀態(tài)存在；*物態(tài)的變化過程中伴隨著熱的交換現(xiàn)象（吸熱、放熱）四、幾種集態(tài)的變化1、汽化與汽化熱：汽化：物質由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，伴隨吸熱過程(1)蒸發(fā)：任何溫度下，液體表面進行的汽化現(xiàn)象。舉例：晾衣服，日光下地面的積水蒸發(fā)。(2)沸騰：在一定的條件下（沸點），液態(tài)物質的內部和表面同時進行的汽化現(xiàn)象。沸騰條件（特點）：

A:在一定的壓力下液體只能在一定的溫度下沸騰。

B:沸騰過程中，液體保持沸騰溫度不變。

C:要向周圍吸收熱量。*在制冷工程中所說的蒸發(fā)均指沸騰。*沸點：液體沸騰時的溫度—蒸發(fā)溫度2、液化與液化熱液化：物質由氣態(tài)變化為液態(tài)的過程，伴隨著放熱現(xiàn)象。液化包括冷卻與凝結兩個過程。液化的條件：

A：壓力與溫度相對應。

B：液化時要向外部發(fā)出熱量。

C：在液化過程中，蒸氣始終保持其凝結溫度不變，液化過程在制冷工程中稱為冷凝。五、顯熱和潛熱1、顯熱：物體被加熱或冷卻時只有溫度變化而不改變物質的質量和物態(tài)，這種熱量稱為顯熱。如：冷卻空氣。水溫下降等。加熱水，水溫升，不沸騰。顯熱的計算公式：Q＝Cm△t2、潛熱：物體吸熱或放熱時，只改變物體的質量（或狀態(tài)），而物體的溫度不變，這種熱量稱為潛熱。如：汽化潛熱。*潛熱比顯熱大的多，空調利用制冷劑的蒸發(fā)潛熱，從周圍物體吸收大量的熱量，從而達到制冷的目的。潛熱有六種：汽化熱和液化熱、溶解熱的凝固熱、升華熱和凝華熱。實踐表明：（1）不同物質的潛熱不同。例水和酒精（2）不同相變的潛熱不同。例溶解熱和汽化熱（3）相同條件下，汽化熱和液化熱、溶解熱的凝固熱、升華熱和凝華熱相同。（4）不同條件下，潛熱有所不同。例溫度不同。1－5飽和蒸氣的熱力學性質一、飽和狀態(tài)液體發(fā)生狀態(tài)變化而變成過熱蒸汽的過程。開始蒸發(fā)時的液體稱為飽和液體；其蒸發(fā)后全部變成蒸汽時，此蒸汽稱為干飽和蒸汽；這兩者之間的狀態(tài)稱為飽和狀態(tài)；其中有液體和氣體共存時的氣體被叫作濕蒸汽。干飽和蒸汽再加熱則變成過熱蒸汽，飽和液體再冷卻則變成過冷液體，過熱蒸汽與干飽和蒸汽的溫差稱為過熱度，過冷液體與飽和液體的溫差稱為過冷度。二、飽和蒸氣與飽和液體1、飽和蒸氣——處于飽和狀態(tài)的蒸氣2、飽和液體——處于飽和狀態(tài)的液體3、未飽和蒸氣與未飽和液體三、飽和溫度，飽和壓力：飽和溫度－飽和蒸氣或飽和液體的溫度。飽和壓力－飽和蒸氣或飽和液體的壓力。飽和溫度和飽和壓力的關系（1）同一種物質的飽和溫度與飽和壓力存在著一一對應的關系，即給定物質的某一飽和壓力對應的確定的飽和溫度，反之，給定物質某一飽和溫度，也對應有確定的飽和壓力。（2）飽和壓力隨飽和溫度的升高而增大，飽和溫度隨飽和壓力的增大而升高。（3）同種物質在同壓力下，飽和溫度等于其沸點。例如：水在1大氣壓下的飽和溫度為100度，它與標準大氣壓下的水的沸點相同。蒸發(fā)溫度隨蒸發(fā)壓力同步增減冷凝壓力隨冷凝溫度同步增減3、過冷、過冷液體和過冷度1、過冷：在飽和液體壓力保持不變的條件下放熱，使其溫度降低，這種現(xiàn)象稱為過冷。2、過冷液體：對飽和液體再進行冷卻，使其溫度低于飽和液體。3、過冷度：過冷液體的溫度與飽和液體溫度的差值稱為過冷度。*冷凝器中排出的液體一般都為過冷液體，視環(huán)境溫度高低與冷凝器的情況。一般過冷度為5℃。五、濕蒸氣及其干度1、濕蒸氣：飽和狀態(tài)下飽和液體與飽和蒸氣的混合物2、濕蒸汽的干度：濕蒸汽中飽和蒸汽的含量，X＝mv/(mv+mw)(1)干飽和蒸氣：再加熱，液體全部汽化為飽和蒸汽(2)過熱蒸氣：再加熱，干飽和蒸氣的溫度高于該飽和壓力下對應的飽和溫度，比容也增加。*壓縮機吸排氣管進入和排出的制冷劑蒸氣一般均為過熱蒸氣，(蒸發(fā)器、冷凝器中大部分為濕飽和蒸氣，蒸發(fā)器出口處近似為干飽和蒸氣)(3)過熱度：過熱蒸氣溫度與飽和溫度之差。六、臨界狀態(tài)1、一些氣體的不凝現(xiàn)象有些氣體即使加到3000個大氣壓，－110度也不液化，例氧、一氧化碳等。2、臨界狀態(tài)及其應用臨界壓力與臨界溫度：當飽和氣體的溫度不變，壓力升高，比容值減小，隨著壓力的不斷升高，氣態(tài)的比容值逐漸接近液態(tài)的比容；當壓力增加到一定值時，氣態(tài)和液態(tài)之間就沒有明顯的區(qū)別了，這種狀態(tài)叫做臨界狀態(tài)。此時所對應的壓力和溫度分別叫做臨界壓力、臨界溫度。在臨界溫度以上的氣態(tài)，無論加多大的壓力都不能使它液化。因此，對于制冷劑來說，為了使制冷劑在常溫下能夠液化，其臨界溫度應較高一些。3、常用制冷劑的臨界參數(shù)電冰箱用制冷劑R12：tc=112度，Pc=4.06MPa空調器用R22：tc=96度，Pc=4.92MPa一、濕空氣1.濕空氣：是干空氣和水蒸氣的混合物，簡稱空氣。大氣中的水汽是形成云、霧和降水等天氣現(xiàn)象的主要因子。通常表示大氣濕度的物理量有：絕對濕度、水汽壓、飽和水汽壓、相對濕度、露點、溫度—露點差1－6空氣的濕度和露點二、飽和空氣:

某溫度下，一定量的空氣所含水蒸氣量達到最大值時的濕空氣稱為飽和空氣。對應的狀態(tài)稱為飽和狀態(tài)。飽和溫度、飽和壓力。它表示空氣“吞食”水汽的能力，不反映空氣中水汽含量的多少。表

不同溫度下的飽和水蒸氣壓力t/℃P/Pat/℃P/Pat/℃P/Pat/℃P/Pa06047100118206440737516578107320233950123322705911482226446019918375910122824298470311574813121403253168804734358721415993042421001013256935161817355624

三、

絕對濕度：單位體積空氣中所含水汽的質量（實際上就是水汽密度）。Ρ＝mv/V單位為g/cm3，g/m3。它直接表示空氣中含水汽的多少，絕對濕度大，水汽含量多，絕對濕度小，水汽含量少。絕對濕度不能直接測量，一般通過查算<濕度查算表>獲得。四、相對濕度

：指空氣中水蒸氣的實際含量與同溫度下的濕空氣中水蒸氣的最大含量之比。即：φ=ρv/ρvs×100％。當φ

＜100％未飽和；當φ

=100％飽和；

當φ

＞100％過飽和。當φ＝0時為不含水份的干空氣夏季40%－65%冬季40%－60%。比較舒適五、含濕量人們把含有1Kg干空氣的濕空氣中所攜帶水蒸氣的質量稱為濕空氣的含濕量。d=mv/md*100%（單位：g/Kgda，da表示干空氣）mv-水蒸氣的質量，md－干空氣的質量。六、露點

：指空氣中水汽含量不變且氣壓一定時,降低溫度使其空氣達到飽和時的溫度，稱為露點溫度。單位與氣溫相同。它表示空氣中水汽含量的多少，水汽含量多，露點高;水汽含量少,露點低。自然現(xiàn)象：霧凇和雨凇霧?。焊街跇渲拔矬w迎風面上的白色的疏松的凝結物。分類晶狀霧?。ㄐ”В┝铎F凇（小冰粒）雨?。哼^冷卻雨滴落地后凍結而形成的光滑而透明的冰層。二、熱力學第一定律熱力學第一定律：能量守恒與轉換定律：一切物質都具有能量，能量有各種不同的形式，它們能夠從一種形式轉換成另一種形式，而在轉換過程中總的能量數(shù)值保持不變。能：熱能，電能，機械能（功），內能△U＝W+Q△U－系統(tǒng)自身內能；W－外界作功；Q－熱量二、焓

熱能是物質分子所具有的動能與位能的總和，而物質分子在各種狀態(tài)下都在不停的運動，所以物質總是含有一定的熱量，只是所處狀態(tài)不同時，所含熱量不同而已。1kg的物質在某一狀態(tài)時，所含的熱量稱為該物質的焓。符號為H，單位為kJ/kg。制冷工質在系統(tǒng)中流動時，其內能和外功總是同時出現(xiàn)的，因此焓可以轉化成熱力計算。H＝U+pVH－焓；U－內能；p－壓力；V－體積焓的物理意義是指以特定溫度作為起點的