浙江交通職院制冷與空調(diào)技術(shù)理論教案

制冷與空調(diào)技術(shù)理論教案第一部分理論知識

工程熱力學1.1基本概念1.2熱力學第一定律1.3傳熱學教學目的與要求：1.了解工程熱力學的基本概念、傳熱學的基本概念，能正確理解這些基本概念的定義和意義。2.熟悉熱力學系統(tǒng)的基本內(nèi)涵、熱能轉(zhuǎn)換裝置的工作過程。3.掌握熱力學第一定律的內(nèi)容及實質(zhì)。4.掌握傳熱三種方式的內(nèi)容及實質(zhì)。

內(nèi)容和時間安排、教學方法：1．內(nèi)容和時間安排：4學時。2．教學方法：課堂講解、多媒體教學、案例教學、課堂提問。教學重點和難點：1．重點：工程熱力學的基本概念、熱力學第一定律的內(nèi)容及實質(zhì)；2．難點：熱力學系統(tǒng)的基本內(nèi)涵；傳熱三種方式的實質(zhì)；

熱力學是研究熱能和其它形式的能量相互轉(zhuǎn)換規(guī)律的學科。工程熱力學是熱力學的一個分支，是從工程應(yīng)用的角度研究熱能和機械能相互轉(zhuǎn)換規(guī)律的一門學科。工程熱力學研究的內(nèi)容為：熱能與機械能相互轉(zhuǎn)換的媒介質(zhì)——工質(zhì)的性質(zhì)；熱能與機械能相互轉(zhuǎn)換的過程；提高熱力設(shè)備和裝置經(jīng)濟性的有效途徑和方法。1．1

基本概念

通過簡要介紹常見的熱能轉(zhuǎn)換裝置的工作過程，建立工質(zhì)、熱力系統(tǒng)、熱力狀態(tài)、狀態(tài)參數(shù)、可逆過程、循環(huán)等概念，使我們能正確理解這些基本概念的定義和意義。常見熱能轉(zhuǎn)換裝置的工作過程：1．1．1

柴油機工作過程

柴油機是活塞式內(nèi)燃機的一種，它的基本結(jié)構(gòu)由固定部件、運動部件、配氣系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)組成，圖1-1是四沖程柴油機工作原理示意圖。

柴油以霧狀噴入氣缸，在氣缸中與高溫高壓的空氣混合并燃燒，燃燒后的高溫高壓燃氣推動活塞下行并帶動曲軸轉(zhuǎn)動。燃料的化學能通過燃燒轉(zhuǎn)化為熱能，又通過曲柄連桿機構(gòu)轉(zhuǎn)化為輸出的機械能，通過進、排氣過程完成新鮮空氣與廢氣的置換。

圖1-1四沖程柴油機工作原理示意圖1）燃氣輪機裝置工作過程

簡單的燃氣輪機裝置包括壓氣機、燃氣輪機、燃油泵和燃燒室。圖1-2是燃氣輪機裝置的示意圖。油泵和壓氣機向燃燒室供給增壓后的燃油和空氣，它們在其中混合并燃燒，釋放出熱能，燃燒后的高溫燃氣在葉輪前的噴管中膨脹，把熱能轉(zhuǎn)換成動能，高溫燃氣轉(zhuǎn)變成高速氣流，高速氣流沖擊葉輪葉片，并使葉輪輪軸轉(zhuǎn)動，向外輸出機械能，作功后的廢氣由排氣口排向大氣并在大氣中放熱。

圖1-2燃氣輪機裝置示意圖2）蒸汽動力裝置工作過程蒸汽動力裝置由鍋爐、蒸汽輪機、冷凝器、水泵所組成，燃料在鍋爐的爐膛內(nèi)燃燒，將燃料的化學能轉(zhuǎn)變成煙氣的熱能，經(jīng)爐膛沸水管壁傳熱給管內(nèi)的水，水受熱后變成蒸汽儲藏在汽包內(nèi)，包內(nèi)的蒸汽又通過過熱器進一步加熱后，輸送到汽輪機，蒸汽進入汽輪機后，先在汽輪機進口處的噴管中膨脹，轉(zhuǎn)變成高速氣流，高速氣流沖擊汽輪機葉片，并使汽輪機輪軸轉(zhuǎn)動，向外輸出機械能。作功后的乏汽排入冷凝器，在冷凝器中放熱并冷凝成水，水再由水泵送入鍋爐，經(jīng)加熱后又變成蒸汽。如此循環(huán)往復(fù)，蒸汽動力裝置就不斷地將熱能轉(zhuǎn)換成機械能并傳輸給外界。3）蒸汽壓縮制冷裝置的工作過程

產(chǎn)生并保持比環(huán)境溫度低的溫度需要制冷裝置。在船上及生活等領(lǐng)域普遍采用蒸汽壓縮制冷裝置。蒸汽壓縮制冷裝置的基本設(shè)備由壓縮機、冷凝器、熱力膨脹閥、蒸發(fā)器（冷庫）所組成，圖1-4為它的示意圖。圖1-4??蒸汽壓縮制冷裝置工作示意圖

從對上述四個熱能轉(zhuǎn)換裝置工作過程的介紹可以看出，柴油機、燃氣動力裝置、蒸汽動力裝置雖然它們的工作原理、設(shè)備各不相同，但都是將熱能轉(zhuǎn)變成機械能的裝置，這也是一切熱動力機能量轉(zhuǎn)換的共同方式；而蒸汽壓縮制冷裝置則是用消耗機械能的方式將低溫制冷劑升高溫度，使從冷庫中取出的低溫熱量和消耗的壓縮功一起放給環(huán)境。消耗一定的能量才能使低溫熱量傳向高溫環(huán)境，這也是一切制冷裝置的工作原理。1．1．2

工質(zhì)

從上述熱力設(shè)備的工作過程中我們知道，在熱能和機械能的相互轉(zhuǎn)換中必須要有一個工作物質(zhì)，例如柴油機的工作物質(zhì)為空氣和燃氣，蒸汽動力裝置的工質(zhì)為水和水蒸汽，蒸汽壓縮制冷裝置的工作物質(zhì)為制冷劑。在熱力轉(zhuǎn)換過程中由這個工作物質(zhì)來吸收熱量膨脹并對外做功，或者由這個工作物質(zhì)把從冷庫吸收的熱量放給環(huán)境，沒有這個工作物質(zhì)，就不可能實現(xiàn)熱能和機械能之間的轉(zhuǎn)換。我們把這個工作物質(zhì)稱為工質(zhì)，即實現(xiàn)熱能和機械能相互轉(zhuǎn)換的媒介物稱為工質(zhì)。

作為工質(zhì)的物質(zhì)必須具有良好的膨脹性、壓縮性和流動性。所以，熱動力裝置所用的工質(zhì)都為氣態(tài)物質(zhì)，如空氣、燃氣和蒸汽。1）熱力學系統(tǒng)

從上述熱能轉(zhuǎn)換裝置的工作過程我們知道，任何一種能量轉(zhuǎn)換裝置都是由幾個相互作用的實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換或傳遞的熱力設(shè)備所組成的。例如蒸汽動力裝置是由鍋爐、蒸汽輪機、冷凝器、水泵所組成。為了進行熱力學分析，首先我們要在相互作用的各種熱力設(shè)備中劃分一個（或幾個）熱力設(shè)備作為研究對象，這種被劃分出來的研究對象稱為熱力學系統(tǒng)，簡稱系統(tǒng)。系統(tǒng)之外的其它熱力設(shè)備統(tǒng)稱為外界。系統(tǒng)與外界的分接口稱為邊界。邊界可以是真實的，也可以是設(shè)想的。例如取壓縮空氣瓶內(nèi)的空氣為系統(tǒng)，則瓶的內(nèi)壁面就是真實的邊界；而當取廢氣渦輪內(nèi)的空氣作為系統(tǒng)時，則進出口處的邊界是設(shè)想的。

熱力學系統(tǒng)與外界一般有三種相互作用：系統(tǒng)與外界的物質(zhì)交換，熱的交換和功的交換。按照系統(tǒng)與外界相互作用的特點，在熱力學中往往把系統(tǒng)分為下述幾類。

閉口（封閉）系統(tǒng)：系統(tǒng)與外界沒有物質(zhì)的交換。例如把柴油機氣缸中正進行膨脹的燃氣選作系統(tǒng)，盡管燃氣會從氣缸與活塞的縫隙間漏泄一點，但泄漏量極小，可以足夠精確地看作系統(tǒng)與外界沒有物質(zhì)交換，這就是封閉系統(tǒng)，如圖1-5所示。封閉系統(tǒng)是由閉合表面包圍的質(zhì)量恒定的物質(zhì)集合。封閉系統(tǒng)與外界可以有熱和功的交換，也可以沒有。

開口系統(tǒng)：系統(tǒng)與外界有物質(zhì)的交換。例如把廢氣渦輪選作系統(tǒng)，它有工質(zhì)的流入與流出，這就是開口系統(tǒng)，如圖1-6所示。開口系統(tǒng)與外界可以有熱和功的交換，也可以沒有。圖1-5封閉系統(tǒng)圖1-6開口系統(tǒng)圖1-7絕熱系統(tǒng)

絕熱系統(tǒng)：系統(tǒng)與外界沒有熱量的交換。如圖1-7所示的燃氣膨脹時有熱量傳給冷卻水，如取燃氣和冷卻水（通常稱為冷源）為系統(tǒng)，則包括燃氣和冷卻水的系統(tǒng)與外界沒有熱交換，因而該系統(tǒng)為絕熱系統(tǒng)。

孤立系統(tǒng)：系統(tǒng)與外界沒有物質(zhì)交換，也沒有熱和功的交換。如果把所有發(fā)生相互作用的各種熱力設(shè)備作為一個整體，并把這個整體選定為所研究的系統(tǒng)，雖然這個系統(tǒng)內(nèi)部的各部分可以有物質(zhì)交換、熱和功的交換，但這個系統(tǒng)作為整體與外界沒有任何相互作用，那么這個系統(tǒng)就是孤立系統(tǒng)。與系統(tǒng)發(fā)生作用的外界也可分為以下幾種：

熱源：熱力學中將與系統(tǒng)只發(fā)生熱的相互作用的外界，稱為“熱源”。溫度高的熱源稱為高溫熱源，溫度低的熱源稱為低溫熱源，并且認為熱源的容量足夠大，它吸入和放出有限熱量時溫度保持不變。

功源：熱力學中將與系統(tǒng)只發(fā)生功的相互作用的外界定義為“功源”。功源與封閉系統(tǒng)交換的功是直接通過系統(tǒng)中工質(zhì)膨脹或壓縮引起的容積改變實現(xiàn)的，稱為“容積功”；功源與開口系統(tǒng)交換的功通過轉(zhuǎn)軸傳遞，稱為“軸功”。習慣上，系統(tǒng)對外界（功源）作功為正值，外界（功源）對系統(tǒng)作功為負值。

質(zhì)源：熱力學中將與系統(tǒng)進行物質(zhì)交換的外界定義為“質(zhì)源”2）熱力系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)

從上面的討論可以知道，當系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)時，可以用確定的唯一的一組狀態(tài)參數(shù)值來描述它。在工程熱力學里，常用的狀態(tài)參數(shù)有六個，即壓力、溫度、容積、內(nèi)能、焓和熵。在這六個狀態(tài)參數(shù)中，只需知道其中任意兩個獨立的狀態(tài)參數(shù)就可以決定一個狀態(tài)，所以工質(zhì)的狀態(tài)也可以用參數(shù)坐標圖表示。工程上把可直接觀察和測量的狀態(tài)參數(shù)稱為基本狀態(tài)參數(shù)，它們是壓力、溫度和比容。

在工程熱力學中，把工質(zhì)指向系統(tǒng)表面（真實的容器壁或假想的分接口）單位面積上的垂直作用力，稱為“壓力”（即壓強）。分子運動論把氣體壓力看作是氣體分子撞擊壁面的宏觀表現(xiàn)，數(shù)值上等于單位容積內(nèi)的分子數(shù)與分子的平均移動動能乘積的三分之二。壓力的定義式：上式中：P------工質(zhì)指向表面的垂直作用力，單位為牛頓，用N表示；f-------作用面積，單位為平方米，用m2表示。壓力的國際單位為N/m2，稱為帕斯卡，簡稱“帕”，符號為Pa。系統(tǒng)的真實壓力稱為絕對壓力，絕對壓力p是工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)。因為不管用什么測壓儀表，如圖1—8?彈簧管壓力表、圖1—9U形管壓力計，測得的是工質(zhì)的絕對壓力p與大氣壓力pb之間的相對值。因為大氣壓力隨時隨地都會發(fā)生變化，所以測量值不等于系統(tǒng)的真實壓力值，不能真實地表示系統(tǒng)內(nèi)工質(zhì)所處的熱力狀態(tài)，所以這個相對值就不是工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)圖1—8彈簧管壓力表圖1—9U形管壓力計當絕對壓力高于大氣壓力（p>pb）時，壓力表（計）指示的數(shù)值稱為表壓力，用pg表示，如圖1—9（a）所示。顯然，這時系統(tǒng)絕對壓力為：當絕對壓力低于大氣壓力（p<pb）時，壓力表（計）指示的讀數(shù)稱為真空度，用pv表示，如圖1—9（b）所示。顯然，這時系統(tǒng)的絕對壓力為：3）、溫度從熱力學的角度來看，處于熱平衡的各個系統(tǒng)，必定有某一宏觀特性是彼此相同的，描述此宏觀特性的物理量稱為溫度。從宏觀上來看，溫度是表示工質(zhì)冷熱程度的量度，溫度是判斷工質(zhì)能否從外界接受熱量，或者對外傳出熱量的根據(jù)。溫度的數(shù)值表示方法稱為溫標，常用的溫標有以下三種：攝氏溫標：即在標準大氣壓力下，純水的冰點規(guī)定為0度，沸點為100度，在這兩點之間均分為100等分，取其中的一份為攝氏1度，記作：1℃，攝氏溫標用符號t℃表示。華氏溫標：即在標準大氣壓力下，純水的冰點規(guī)定為32度，沸點為212度，在這兩點之間均分為180等分，取其中的一份為華氏1度，記作：1oF，華氏溫標用符號toF表示。熱力學溫標：又稱絕對溫標，它是以攝氏零下273.15度作為絕對溫標的零度，每度的間隔與攝氏溫標相同，1度記作1K，開氏溫標用符號TK表示。大部分國家應(yīng)用攝氏溫標，英、美等國家采用華氏溫標，工程熱力學計算中常用絕對溫標，因此必須掌握它們之間的換算。根據(jù)上述三種溫標的定義，如果已知攝氏溫度為t℃，則相當于華氏溫度為若已知華氏溫度為toF，則相當于攝氏溫度為若已知攝氏溫度為t℃，則絕對溫度為4）、容積和比容一定質(zhì)量的工質(zhì)所占有的空間稱為工質(zhì)的容積，用V表示，單位是m3。單位質(zhì)量工質(zhì)的容積稱為比容，用符號v表示，單位為m3/kg。設(shè)質(zhì)量為mkg的工質(zhì)所占的容積為Vm3，則其比容為：v=V/mm3/kg。容積和比容均為工質(zhì)的熱力狀態(tài)參數(shù)。5）、內(nèi)能和比內(nèi)能物質(zhì)內(nèi)部具有各種能量，如由原子結(jié)合成分子的化學能、原子內(nèi)部的原子能以及分子不規(guī)則運動的熱能。工程熱力學研究的是熱能與機械能之間的相互轉(zhuǎn)換，因此把工質(zhì)具有的熱能稱為內(nèi)能。用U表示，單位是KJ。單位質(zhì)量工質(zhì)的內(nèi)能稱為比內(nèi)能，用u表示，單位為KJ/kg?？梢妘=U/m6）、焓和比焓因為工質(zhì)流經(jīng)開口系統(tǒng)時其比內(nèi)能u和壓力與比容的乘積pv總是同時出現(xiàn)，所以在熱力學中把這兩者之和稱這比焓，用h表示，單位是KJ/kg。即對于mkg處于平衡狀態(tài)的工質(zhì)，則有

式中的H稱為mkg工質(zhì)的焓，單位為KJ。因為U、u、p和v均為工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)，因此焓和比焓也為工質(zhì)的熱力狀態(tài)參數(shù)。7）、熵和比熵在一個微元過程中，mkg工質(zhì)從熱源吸收的微元熱量dQ除以工質(zhì)吸熱時的絕對溫度T所得的商，定義為工質(zhì)在絕對溫度T時熵S的增量dS，即將上式兩邊除以m，得熵S的單位為KJ/k，s為工質(zhì)的比熵，單位是KJ/kg.k。熵和比熵均為工質(zhì)的熱力狀態(tài)參數(shù)。由以上兩式可知，dq>0，則ds>0，即系統(tǒng)從熱源吸熱，工質(zhì)比熵增加；反之，dq<0，則ds<0，即系統(tǒng)向熱源放熱，工質(zhì)比熵減少；若dq=0，則ds=0，即系統(tǒng)與熱源絕熱，工質(zhì)比熵不變。因此我們可以根據(jù)工質(zhì)比熵的變化來判斷系統(tǒng)與外界熱傳遞的方向。對內(nèi)能U或比內(nèi)能u、焓H或比焓h、熵S或比熵s，在熱力學的計算中只用到它們的變化量，因此它們?yōu)榱阒档幕鶞蕬B(tài)可以人為地選定。返回

1.2熱力學第一定律1.2.1、熱力學第一定律的內(nèi)容及實質(zhì)

自然界中存在各種形式的能量，能量不能被創(chuàng)造，也不能被消滅，只能相互轉(zhuǎn)換，在轉(zhuǎn)換時數(shù)量上守恒。這是人們在長期的實踐和精確的實驗中總結(jié)出來的自然界的普遍規(guī)律——能量守恒與轉(zhuǎn)換定律。

熱力學第一定律可以表達為：當熱能與機械能和其它形式的能量相互轉(zhuǎn)換時，能的總量保持不變。

對于任意熱力學系統(tǒng)，各項能量之間的平衡關(guān)系可表達為：

輸入系統(tǒng)的能量—系統(tǒng)輸出的能量=系統(tǒng)中儲存能量的變化量

根據(jù)上式，我們將能量分為傳遞中的能量和系統(tǒng)中儲存的能量兩大類。傳遞中的能量，即通過系統(tǒng)邊界傳遞的能量為功和熱量兩種，它們不是系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)，而是過程函數(shù)；系統(tǒng)中儲存的能量，從宏觀上來看，當系統(tǒng)狀態(tài)一定時，系統(tǒng)儲存的能量就有一個確定的數(shù)值，因而是一個狀態(tài)參數(shù)。在工程熱力學中，將系統(tǒng)儲存的能量分為兩大類：一類是以系統(tǒng)外部參照系來描述的能量，如系統(tǒng)作整體運動時所具有的動能和重力勢能；另一類是以系統(tǒng)內(nèi)工質(zhì)的分子運動和其它微觀運動模式所確定的能量，這就是內(nèi)能，它是由系統(tǒng)本身的熱力狀態(tài)參數(shù)唯一確定的。一）、熱量

系統(tǒng)與外界由于存在溫差而通過邊界傳遞的能量稱為熱量。習慣上，規(guī)定系統(tǒng)從熱源吸熱為正值，系統(tǒng)向熱源放熱為負值。熱量是傳遞中的能量，它只有通過邊界傳遞時才出現(xiàn)，一旦通過了邊界，它便轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)或外界的能量。因此，不能說系統(tǒng)“具有”多少能量。傳遞熱量的驅(qū)動力是溫差，熱量總是自發(fā)地從高溫處傳遞到低溫處。因為溫度是物體內(nèi)部分子和原子不規(guī)則熱運動劇烈程度的量度，所以，熱量是不規(guī)則熱運動的能量傳遞方式。二）、容積功

封閉系統(tǒng)中的工質(zhì)容積改變時通過邊界與外界交換的功稱為容積功，用W表示。單位質(zhì)量的功稱為比功，用w表示。按習慣，規(guī)定系統(tǒng)對外做功為正值，而外界對系統(tǒng)做功為負值。與熱量類似，功也是傳遞中的能量，它只有在傳遞過程中才出現(xiàn)，一旦這種傳遞中的能量通過了系統(tǒng)邊界，它便轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)或外界的能量。因此，我們不能說系統(tǒng)“具有”多少功。作功的驅(qū)動力是壓力差，功是規(guī)則運動下的能量傳遞量。三）、封閉系統(tǒng)的熱力學第一定律

如圖1—10所示，取氣缸中質(zhì)量為mkg的工質(zhì)為封閉系統(tǒng)，其外界為熱源和功源。熱源給系統(tǒng)的加熱量Q為輸入的能量，系統(tǒng)對功源作的膨脹功W為系統(tǒng)輸出的能量，系統(tǒng)內(nèi)能的變化量為ΔU=U2-U1，則為系統(tǒng)中儲存能量的變化量。圖1-10封閉系統(tǒng)與外界的能量轉(zhuǎn)換根據(jù)熱力學第一定律可得：Q-W=ΔU或者說Q=ΔU+W對于單位質(zhì)量工質(zhì)的封閉系統(tǒng)，則有：q=Δu+w對于一個微元過程，則有：dq=du+dw以上三式為封閉系統(tǒng)熱力學第一定律的三種一般表達式。公式中的量都是代數(shù)值，若q>0表示熱源對系統(tǒng)加熱q<0表示系統(tǒng)向熱源放熱Δu>0表示系統(tǒng)比內(nèi)能增加Δu<0表示系統(tǒng)比內(nèi)能減少w>0表示系統(tǒng)對功源作功w<0表示功源對系統(tǒng)作功以上三式是由普遍適用的能量轉(zhuǎn)換和守恒定律直接應(yīng)用于封閉系統(tǒng)而導(dǎo)出的，所以適用于任何工質(zhì)和任何過程。對于可逆過程，因為，所以封閉系統(tǒng)可逆過程熱力學第一定律可表述為例1-1容器中裝有一定質(zhì)量的熱水，熱水向周圍大氣放出熱量10KJ，同時功源通過攪拌器熱水作功15KJ，試問熱水內(nèi)能變化量為多少？解：取熱水為封閉系統(tǒng)，由熱力學第一定律可得：因系統(tǒng)向外放熱為負，外界對系統(tǒng)作功為負，所以可見，熱水內(nèi)能的增加量為5KJ，從這個簡單的例子可以看出，判斷系統(tǒng)內(nèi)能的變化，不能只看見系統(tǒng)與外界的熱量交換或系統(tǒng)與外界的功交換，而應(yīng)看兩者的綜合結(jié)果。返回

1.3?傳熱學1.3.1、傳熱學的基本概念及傳熱的三種方式傳熱學是研究熱能傳遞規(guī)律的一門科學。熱能可以自發(fā)地從高溫物體向低溫物體傳遞，因此，只要存在溫度差，就必然發(fā)生熱能的傳遞過程?？梢?，熱能的傳遞現(xiàn)象是日常生活和工程技術(shù)中常見的現(xiàn)象。為了便于分析，按照熱傳遞過程中物質(zhì)運動的特點，把熱傳遞分為以下三種基本方式：（1）熱傳導(dǎo)：簡稱“導(dǎo)熱”，它是不同溫度的物體之間通過直接接觸，或同一物體不同溫度的各部分之間，當沒有宏觀相對位移時，由分子、原子或自由電子等微粒的熱運動來傳遞熱量的過程。（2）熱對流：它是流體中不同溫度的各部分之間，由流體微團宏觀相對位移來傳遞熱量的過程。（3）熱輻射：當物體溫度高于絕對零度時，物體由于具有一定溫度而向外放射輻射能，輻射能通過電磁波向外傳播。物體將熱能轉(zhuǎn)化為向外放射輻射能的現(xiàn)象稱為“熱輻射”，其電磁波的波長范圍為0.4~1000μm。不同溫度的物體之間，由電磁波來傳遞熱量的過程，稱為“輻射換熱”。1.3.2、導(dǎo)熱導(dǎo)熱是依靠物質(zhì)的分子、原子或者自由電子等微粒的熱運動來傳遞熱能的。只要有溫度差，無論固體、液體或氣體中都會有導(dǎo)熱現(xiàn)象。同理，在固體與液體、固體與氣體以及液體與氣體接口上也有導(dǎo)熱現(xiàn)象。在任一瞬間，在所研究的空間中所有點上的溫度分布稱為溫度場。穩(wěn)定溫度場中各點的溫度不隨時間而改變，它可表示為：=(x、y、z)溫度分布可以是三個坐標、兩個坐標或一個坐標的函數(shù)，即溫度場有三維、二維和一維溫度場，一維溫度場表達式為：溫度相同的點集合的線或面稱等溫線或等溫面。溫度梯度是等溫面法線方向上單位長度的溫度增量，其數(shù)學表達式為：溫度梯度是向量，其方向沿等溫面的法向指向溫度增加的這一邊，因為熱傳導(dǎo)的方向是由高溫到低溫，所以導(dǎo)熱的方向與溫度梯度的方向相反。單位時間內(nèi)，由于導(dǎo)熱通過等溫面單位面積的熱流量與溫度梯度成正比，即上式稱為傅立葉定律的數(shù)學表達式。其中比例系數(shù)稱為導(dǎo)熱系數(shù)。負號表示熱流量的方向與溫度梯度的方向相反。同理，單位時間流過面積F的導(dǎo)熱量導(dǎo)熱系數(shù)是每單位溫度梯度所傳導(dǎo)的熱流密度值。不同物質(zhì)的λ值差異很大。按物質(zhì)的種類來分，λ值以金屬為最大，非金屬固體較大，液體較小而氣體為最小。其中銀的λ=418W/(m·℃)為最大，哥羅仿氣體的λ=0.0066/(m·℃)為最小。其具體數(shù)值可查有關(guān)熱工手冊。1.3.3、對流換熱

流動流體與固體壁面之間的熱交換過程稱為對流換熱。這種換熱過程，既包括壁面與流體直接接觸的導(dǎo)熱，還包括因密度差在流體內(nèi)引起的熱對流。英國物理學家牛頓提出了對流換熱公式——牛頓冷卻定律，即壁面外表面與冷卻水之間的對流換熱公式為：式中：—對流換熱的熱流量，單位為；—換熱面積，單位為—冷卻流體溫度，單位為℃；—壁面溫度，單位為℃；—放熱系數(shù)，，是壁面對冷卻流體的放熱系數(shù)?？梢姡瑢α鲹Q熱的熱流量與溫差成正比，與放熱系數(shù)成正比。越大，對流換熱越強烈。反之，越小，對流換熱則越弱。1.3.4、輻射換熱物體中的原子內(nèi)部，處于束縛態(tài)的電子從高能態(tài)向低能態(tài)躍遷時，使電場發(fā)生變化，電場的變化引起相應(yīng)磁場的變化，而磁場的變化又激起電場變化。這樣由于電子躍遷所釋放的能量就以交替變化的電磁波向四周放射出去，這種能量就叫做輻射能。因此，輻射能的發(fā)射是原子內(nèi)部經(jīng)過復(fù)雜運動的結(jié)果，而熱輻射是因熱能使原子內(nèi)部激動所發(fā)出的電磁波?？梢姡矬w只要有一定的溫度，便不可避免地發(fā)射出熱輻射。物體溫度越高則發(fā)射的輻射能量越多。由于電磁波的傳播是以光速進行的，而又不需要任何中間介質(zhì)，因此輻射換熱是可以在真空中以光速進行的熱傳遞過程。電磁波包括波長從10-8μm到幾公里的各種波(1μm=10-6m)。根據(jù)不同波長范圍的電磁波效應(yīng)和用途，人們把它們分為宇宙線、γ射線、x射線、紫外線、可見光線、紅外線和無線電波等。傳熱學中用來進行熱輻射的電磁波僅有可見光線和紅外線。人們把0.4~1000μm這一波長范圍內(nèi)的電磁波稱為熱射線。其中包括0.4~0.7μm的可見光線，0.7~25μm的近紅外線和25~1000μm的遠紅外線?？梢姽饩€所處的波長范圍很窄，又處于短波區(qū)，它在一般工程范圍內(nèi)其熱效應(yīng)較小。近紅外線的能量占熱射線能量中的大部分。人們將熱射線的傳播過程稱為“熱輻射。熱射線中包括有可見光線，因此可見光線的投射、反射和折射的規(guī)律也適用于熱射線。圖2-1物體對熱輻射的吸收、反射和透射如果A=1，則R=0，D=0。這說明所有落在物體上的輻射能全部被該物體所吸收，這一類物體叫做絕對黑體或黑體。如果R=1，則A=0，D=0。這說明所有落在物體上的輻射能全部被反射，該物體稱為絕對白體或白體。如果D=1，A=0，R=0。這說明所有落在物體上的輻射能全部穿過該物體，該物體稱為絕對透明體或透明體。

自然界中并不存在絕對黑體、絕對白體和絕對透明體，這些概念的建立都是為了研究輻射現(xiàn)象方便而假定的。A、R和D的數(shù)值要由物體的性質(zhì)、溫度和輻射的波長來決定。例如，空氣對熱射線是透明體，但當空氣中混雜有水蒸汽或碳酸氣時，它就變成半透明介質(zhì)。玻璃對于紅外線、紫外線是不透明體，它只允許可見光透過，因此人們用玻璃來制作暖房。因為玻璃只允許可見光線將輻射能傳入暖房，卻不允許暖房的紅外線輻射出去，因此暖房內(nèi)溫度不斷升高。

對常溫下的熱射線來說，黑漆、白漆與黃漆等，其吸收率為0.90～0.95，但對太陽輻射,因為可見光約占一半的能量,所以黑漆的吸收率為0.96，而白漆的吸收率僅為0.12～0.16?？梢?，顏色的深淺對可見光的吸收率影響最大。對常溫下的熱射線來說，吸收率主要決定于物體表面的粗糙度，不管什么顏色，平滑面和磨光面，其反射率都要比粗糙面高好幾倍。這是因為熱射線射到凹凸不平的壁面上會形成多次反射和吸收，使總的吸收量QA增大。

實踐證明，氣體對于輻射能幾乎不能反射，因此反射率R=0，所以A+D=1。當輻射能投射固體或液體的表面時，除反射的能量外，其余的能量在進入表面很小距離內(nèi)即被吸收完畢。因而可以認為固體和液體的穿透率D=0，其A+R=1。

第二部分理論知識壓縮式制冷系統(tǒng)2.1制冷的方法與種類2.2蒸汽壓縮式制冷的原理2.3制冷壓縮機2.4制冷系統(tǒng)的換熱器2.5制冷系統(tǒng)的節(jié)流閥2.6制冷劑的性能和用途教學目的與要求：1.了解制冷的基本概念，制冷的方法和分類，立即制冷壓縮機、換熱器、膨脹閥的分類與作用；了解制冷、制冷劑的性能、用途。2.熟悉壓縮式制冷的工作過程、制冷壓縮機、換熱器、膨脹閥的基本結(jié)構(gòu)。3.掌握壓縮式制冷系統(tǒng)、制冷壓縮機、換熱器、膨脹閥的基本原理。4.掌握常用制冷劑、載冷劑的性能參數(shù)。內(nèi)容和時間安排、教學方法：1．內(nèi)容和時間安排：14學時2．教學方法：企業(yè)現(xiàn)場教學、實驗室環(huán)境教學，多媒體教學、案例教學、課堂提問。教學重點和難點：1．重點：壓縮式制冷的工作原理、制冷壓縮機、換熱器、膨脹閥的基本結(jié)構(gòu)、原理2．難點：壓縮式制冷系統(tǒng)、制冷壓縮機、膨脹閥的基本原理。2．1

制冷的方法與種類2.1.1制冷的熱力學基礎(chǔ)1、熱力學第一定律2、熱力學第二定律熱不能自發(fā)地、不付代價地從低溫物體傳到高溫物體，研究與熱現(xiàn)象相關(guān)的各種過程進行的方向、條件及限度的定律。2.1.2制冷定義：

制冷是用人為方法從被冷卻對象(物體或空間)中移出熱量，以便其溫度降低到環(huán)境溫度以下的技術(shù)。

制冷技術(shù)應(yīng)用范圍一般可分為三個溫區(qū)：

低溫區(qū)（約-120℃以下）主要用于氣體分離、氣體液化、超導(dǎo)和宇航等。

中溫區(qū)（-120～5℃）主要用于冷藏、冷凍、化工生產(chǎn)工藝過程，生化制品的生產(chǎn)等。

高溫區(qū)（5～80℃）主要用于空調(diào)、除濕、熱泵蒸發(fā)和熱泵干燥等。

制冷的溫度范圍是從環(huán)境溫度開始，一直可達接近絕對零度。2.1.3、制冷方法：

1．耗物質(zhì)法：耗用一定的物質(zhì)(天然冰、深井水等)獲得低溫；

2．人工(機械)制冷方法：通過專門裝置消耗一定的外功來獲得低溫，也稱耗能制冷。2.1.4、制冷系統(tǒng)的應(yīng)用

1、制冷與空調(diào)的關(guān)系

制冷和空調(diào)的關(guān)系相互聯(lián)系又獨立；如圖3-1所示。

圖3-1制冷和空調(diào)的關(guān)系

制冷在空調(diào)中的作用

(1)干式冷卻

(2)減濕冷卻

(3)減濕與干式冷卻混合方式

2、食品處理方面的應(yīng)用2.1.5、制冷技術(shù)的發(fā)展與危害

我們知道，所有生物過程都受到溫度的影響，低溫抑制食品中酵、霉菌的增殖，人體對溫度也非常敏感。在現(xiàn)代社會，制冷技術(shù)已經(jīng)幾乎滲透到各個生產(chǎn)技術(shù)、科學研究領(lǐng)域，并在改善人類的生活質(zhì)量方面發(fā)揮巨大作用。

從歷史來看，制冷技術(shù)發(fā)展的第一階段（從1830年到1930年）：主要采取NH3、HCS、CO2、空氣等作為制冷劑，這些制冷劑有的有毒，有的可燃，有的效率很低，使用了一百年之久，當出現(xiàn)了CFCS和HCFCS制冷劑（即氟里昂）后，出于安全性的考慮，當機立斷，實現(xiàn)了重大的第一次轉(zhuǎn)軌，進入了制冷技術(shù)發(fā)展的第二階段（從1930年到1990年），主要采用氟里昂作為制冷劑。使用了60年后，發(fā)現(xiàn)這些制冷劑破壞臭氧層。返回

2．2

蒸汽壓縮式制冷的原理自然界中的物質(zhì)是以三種不同的聚集態(tài)存在的，即：固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)。2．2．1

蒸氣壓縮式制冷的熱力學原理

物質(zhì)集態(tài)的改變稱之為相變。相變過程中，由于物質(zhì)分子的重新排列和分子熱運動速度的改變，會吸收或放出熱量。這種熱量稱作潛熱物質(zhì)發(fā)生從質(zhì)密態(tài)到質(zhì)稀態(tài)的相變是將吸收潛；反之,當它發(fā)生有質(zhì)稀態(tài)向質(zhì)密態(tài)的相變時則放出潛熱。

液體氣化形成蒸汽，利用該過程的吸熱效應(yīng)制冷的方法稱液體蒸發(fā)制冷。當液體處在密閉的容器內(nèi)時，若容器內(nèi)除了液體和液體本身的蒸汽外不含任何其它氣體，那么液體和蒸氣在某一壓力下將達到平衡。這種狀態(tài)稱飽和狀態(tài)。如果將一部分飽和蒸汽從容器中抽出，液體就必然要再氣化出一部分蒸汽來維持平衡。我們以該液體為制冷劑，制冷劑液體氣化時要吸收氣化潛熱，該熱量來自被冷卻對象，只要液體的蒸發(fā)溫度比環(huán)境溫度低，便可使被冷卻對象變冷或者使它維持在環(huán)境溫度下的某一低溫。

液體蒸發(fā)制冷循環(huán)必須具備以下四個基本過程：制冷劑液體在低壓下氣化產(chǎn)生低壓蒸汽，將低壓蒸汽抽出并提高壓力變成高壓氣。將高壓氣冷凝為高壓液體，高壓液體再降低壓力回到初始的低壓狀態(tài)。其中將低壓蒸汽提高壓力需要能量補償。

利用沸點很低的制冷劑相態(tài)變化過程所發(fā)生的吸放熱現(xiàn)象，借助于壓縮機的抽吸壓縮、冷凝器的放熱冷凝、節(jié)流閥的節(jié)流降壓、蒸發(fā)器的吸熱汽化的不停循環(huán)過程，達到使被冷對象溫度下降目的的制冷方法。2.2.2、蒸氣壓縮式制冷的系統(tǒng)組成

單級蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)由壓縮機，冷凝器，膨脹閥和蒸發(fā)器組成。其工作過程如下：

制冷劑在壓力溫度下沸騰，低于被冷卻物體或流體的溫度。壓縮機不斷地抽吸蒸發(fā)器中產(chǎn)生的蒸氣，并將它壓縮到冷凝壓力，然后送往冷凝器，在壓力下等壓冷卻和冷凝成液體，制冷劑冷卻和冷凝時放出的熱量傳給冷卻介質(zhì)(通常是水或空氣)，與冷凝壓力相對應(yīng)的冷凝溫度一定要高于冷卻介質(zhì)的溫度，冷凝后的液體通過膨脹閥或其它節(jié)流組件進入蒸發(fā)器。單級蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)如下圖3-2所示。

圖3-2單級蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)圖1、組成部件的功用：

（1）壓縮機一一抽吸制冷劑，維持蒸發(fā)器低溫；壓縮制冷劑，促進制冷劑循環(huán)。

（2）冷凝器——使高壓高溫氣態(tài)制冷劑放熱冷凝成液態(tài)。

（3）節(jié)流閥——節(jié)流降壓制冷劑，制造蒸發(fā)器低溫。

（4）蒸發(fā)器——使低壓低溫液態(tài)制冷劑吸熱汽化成氣態(tài)。2、單級蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)的工作過程：

其工作過程如下：制冷劑在蒸發(fā)壓力下沸騰，蒸發(fā)溫度低于被冷卻物體或流體的溫度。壓縮機不斷地抽吸蒸發(fā)器中產(chǎn)生的蒸氣，并將它壓縮到冷凝壓力，然后送往冷凝器，在冷凝壓力下等壓冷卻和冷凝成液體，制冷劑冷卻和冷凝時放出的熱量傳給冷卻介質(zhì)（通常是水或空氣）與冷凝壓力相對應(yīng)的冷凝溫度一定要高于冷卻介質(zhì)的溫度，冷凝后的液體通過膨脹閥或其它節(jié)流組件進入蒸發(fā)器。當制冷劑通過膨脹閥時，壓力從冷凝壓力降到蒸發(fā)壓力，部分液體氣化，剩余液體的溫度降至蒸發(fā)溫度，于是離開膨脹閥的制冷劑變成溫度為蒸發(fā)溫度的兩相混合物?；旌衔镏械囊后w在蒸發(fā)器中蒸發(fā)，從被冷卻物體中吸取它所需要的氣化潛熱?；旌衔镏械恼魵馔ǔ７Q為閃發(fā)蒸氣，在它被壓縮機重新吸入之前幾乎不再起吸熱作用。3、工況參數(shù)對制冷工作的影響如表3-1。溫度條件變化?制冷量軸功率制冷系數(shù)冷卻溫度tk↑↓（因為q0↓、λ↓）↑（因為w0↑>G↓）↓（因為w0↑、q0↓）蒸發(fā)溫度t0↓↓(因為v1↑使G↓)當Pk／P0＞3左右時↓（因為G↓>w0↑）↓（因為w0↑、q0不變）供液過冷度（tk-t3）↑↑（因為q0↑）不變↑（因為q0↑;w0不變）吸氣過熱度（t1－t0）↑R12：（因為q0↑）>G↓)R22：（因為q0↑=G↓）R717：（因為q0↑〈G↓〉↓（因為G↓>w0↑）R12：（因為q0↑>w0↑）R22：稍↓R717：（因為q0↑〈w0↑〉返回2．3

制冷壓縮機2．3．1

制冷壓縮機的分類與作用

1）．作用

作用是：從蒸發(fā)器內(nèi)吸出蒸氣，將其壓縮，并使壓縮終了的高壓氣體排入冷凝器。

2）．分類

（l）按壓縮氣體的方式分類：

（2）按制冷量的大小分類：可分為大、中、小型制冷壓縮機2．3．2

活塞式壓縮機的基本結(jié)構(gòu)和名詞術(shù)語

1）、基本結(jié)構(gòu)

各種活塞式制冷壓縮機的制冷量、外形、制冷劑、用途等不盡相同，但其基本結(jié)構(gòu)和組成的主要零部件都大體相同，即包括機體、曲軸、連桿組件、活塞組件、吸排汽組件、汽缸套組件等。圖3-3即為一臺立式兩缸活塞曲柄連桿式制冷壓縮機的結(jié)構(gòu)軸測圖。

圖3-3立式兩缸活塞式制冷壓縮機

2）、名詞術(shù)語

下面利用圖3-4介紹壓縮機的有關(guān)名詞術(shù)語。

1．外止點（上止點）：活塞在汽缸中作反復(fù)運動時，離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最遠的位置，如圖3-4（a）所示。

2．內(nèi)止點（下止點）：活塞在汽缸中作反復(fù)運動時，離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最近的位置，如圖3-4（b）所示。

3．活塞行程：外止點與內(nèi)止點之間的距離，通常用S表示，等于曲柄半徑R的兩倍，即S=2R，單位為米（或毫米）。

4．余隙容積：活塞位于外止點時，活塞頂面與汽缸端面之間的容積，汽閥通道（與汽缸一直相通的）及第一道活塞環(huán)以上的環(huán)形容積的總和（圖3-4a），以Vc表示。

5．相對余隙容積：余隙容積與汽缸工作容積之比，以C表示，即式中：Vc——余隙容積；Vp——汽缸工作容積。

圖3-4制冷壓縮機有關(guān)的幾何名稱

1-排氣閥；2-吸氣閥；3-汽缸；4-活塞；5-連桿；6-曲軸旋轉(zhuǎn)中心

2.3.4、全封閉式制冷壓縮機

全封閉式制冷壓縮機的特點，是將壓縮機與電動機一起組裝在一個密閉的罩殼內(nèi)，形成一個整體，從外表上看只有壓縮機進、排氣管和電動機引線。圖3-5為國產(chǎn)2FV5Q型全封閉壓縮機剖面圖。壓縮機的外部罩殼由鋼板沖壓而成，分上下兩部分，裝配完畢后焊死。它比半封閉壓縮機更為緊湊，密封性更好。

圖3-52FV5Q型全封閉壓縮機剖面圖2.3.5、活塞式制冷壓縮機的優(yōu)缺點

一）、活塞式制冷壓縮機的優(yōu)點：

1、能適應(yīng)較廣的工況范圍和制冷量要求；

2、熱效率較高，單位是耗較少；

3、對材料要求較低，多用普通鋼鐵材料，零件的加工比較容易，造價較低廉；

4、技術(shù)上較為成熟，生產(chǎn)操作上有著豐富的經(jīng)驗。

二）、活塞式制冷壓縮機的缺點：

1、因受到活塞往復(fù)運動慣性力的影響，轉(zhuǎn)速受到限制，單機輸汽量大時，機器顯得笨重

2、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易損件多，維修工作量大；

3、因受到各種力、力矩的作用，運轉(zhuǎn)時有振動；

4、排汽不連續(xù)，汽體壓力有波動。返回

2．4

制冷系統(tǒng)的換熱器

換熱器是制冷設(shè)備中不可缺少的重要裝置，換熱器的傳熱效果直接影響制冷機的重量、體積以及運行特性和經(jīng)濟性。冷凝器和蒸發(fā)器是制冷機不可缺少的換熱器，是制冷機的重要組成部分。

除了冷凝器和蒸發(fā)器以外常用的換熱器還有回熱器、過冷器、中間冷卻器和冷卻塔。2.4.1、冷凝器

冷凝器是制冷設(shè)備向制冷系統(tǒng)放出熱量的換熱裝置，制冷劑在冷凝器中放出的熱量包括兩部分：一是在蒸發(fā)器中吸收的被冷卻物體的熱量，二是制冷劑蒸氣在制冷壓縮機中被壓縮時，由壓縮機消耗的機械功轉(zhuǎn)化的熱量。

制冷劑在冷凝器中被冷卻冷凝液化的過程如下：冷凝器按冷卻介質(zhì)和冷卻方式，可以分為三種類型：1）水冷式冷凝器2）空冷式冷凝器3）蒸發(fā)式冷凝器1）、水冷式冷凝器的結(jié)構(gòu)水冷式冷凝器是利用水來吸收制冷劑放出的熱量，其特點是傳熱效率高，可配有水冷卻塔，冷卻水在冷卻塔中將從冷凝器吸收的熱量釋放給周圍的空氣。水冷卻式冷凝器的結(jié)構(gòu)有管殼式、套管式、板式、螺旋板式冷凝器等幾種形式。2）立式管殼式冷凝器（如圖3-6所示。）3）臥式管殼式冷凝器臥式管殼式冷凝器廣泛應(yīng)用在大、中、小型氨和氟利昂制冷裝置，臥式管殼式冷凝器是水平放置的，所以稱為臥式冷凝器。

圖3-6立式管殼式冷凝器4）管套式冷凝器

管套式冷凝器是由兩種或幾種不同直徑的管子套在一起組成的，有的套管式冷凝器為了節(jié)省空間，把套在一起的管子盤成圓形或橢圓形的盤管，目前套管式冷凝器主要用于小型的氟利昂制冷設(shè)備。5）螺旋板式冷凝器

螺旋板式換熱器是一種高效的換熱器，螺旋板由兩張平行的鋼板在專用卷板機上卷制而成，流道始于螺旋板式換熱器的中心，而終于螺放板式的換熱器的外緣，螺旋板的上下兩端用封條焊死。6）板式冷凝器

板式冷凝器的傳熱組件是沖壓成型的薄金屬片，換熱板熱中沖有波紋以強化傳熱，很多換熱板片迭放在一起焊死，換熱板與換熱板之間的周邊放入一定形狀的密封圈，使換熱板之間保持一定的距離，構(gòu)成制冷劑與冷卻水的流道，流體在換熱板之間的流程可以按具體的情況進行安排，一般常見的有并聯(lián)、串聯(lián)和混聯(lián)，在制冷設(shè)備中多用于并聯(lián)流程。7）、空氣冷卻式冷凝器（如圖3-7所示）

空氣冷卻式冷凝器又稱為風冷式冷凝器，在這種冷凝器中，制冷劑蒸氣和冷凝所放出的熱量是由空氣來冷卻的，空氣式冷凝器按空氣冷卻方式又分為自然對流空氣冷卻式冷凝器和強迫對流空氣冷卻式冷凝器；

圖3-7空氣冷卻式冷凝器8）、蒸發(fā)式冷凝器2.4.2、蒸發(fā)器

蒸發(fā)器是制冷劑從系統(tǒng)外吸收熱量即制冷的換熱器，制冷劑液體在蒸發(fā)器的換熱管內(nèi)流動，并在低溫下蒸發(fā)，變?yōu)檎魵?，制冷劑在蒸發(fā)的過程中吸收被冷卻物體或介質(zhì)的熱量，蒸發(fā)器位于制冷系統(tǒng)的節(jié)流閥和壓縮機的吸氣管之間。

蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)按被冷卻介質(zhì)可以分為冷卻液體載冷劑的蒸發(fā)器和冷卻空氣的蒸發(fā)器兩大類，冷卻液體載冷劑的蒸發(fā)器有管殼式蒸發(fā)器、直立管式蒸發(fā)器、螺旋管式蒸發(fā)器和蛇形管式蒸發(fā)器，冷卻空氣有直接蒸發(fā)式空氣冷卻器和排管式蒸發(fā)器。1、臥式管殼式蒸發(fā)器

臥式管殼式蒸發(fā)器是用來冷卻如水和鹽水等液體載冷劑的蒸發(fā)器。2、干式蒸發(fā)器

干式蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)與臥式管殼式蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)相似，所不同的是在干式蒸發(fā)器中制冷劑液體在換熱管內(nèi)流動，而載冷劑在換熱管外流動。3、沉浸式蒸發(fā)器

1）、直立管式蒸發(fā)器

2）、螺旋管式蒸發(fā)器

3）、蛇管式蒸發(fā)器4、冷卻空氣的蒸發(fā)器

冷卻空氣的蒸發(fā)器又分為直接蒸發(fā)式空氣冷卻蒸發(fā)器（冷風機）和排管式空氣冷卻蒸發(fā)器兩種，冷卻空氣的蒸發(fā)器制冷劑都是在換熱管內(nèi)流動蒸發(fā)，空氣在換熱管外流動被冷卻。2.4.3、回熱器

回熱器的作用是利用從蒸發(fā)器出來的制冷劑飽和蒸氣需要過熱時的冷量來使節(jié)流前的制冷劑進一步過冷，這樣既保證了壓縮機工作的安全性，同時又提高了制冷裝置的制冷量，它是一個汽-液型換熱器，多用于氟利昂制冷裝置?；責崞鞯慕Y(jié)構(gòu)主要有四種形式，盤管式、套管式、并聯(lián)管式和穿管式回熱器。2.4.4、冷卻塔

冷卻塔是依靠水與氣對流直接接觸換熱和蒸發(fā)冷卻原理使水降溫的設(shè)備。冷卻塔的作用是使水在塔內(nèi)與空氣進行熱濕交換而得到降溫?？照{(diào)工程中制冷系統(tǒng)冷凝器用的冷卻水基本上是采用冷卻塔處理后而循環(huán)使用的。

通常選用水冷卻裝置的冷卻塔有自然通風和機械通風兩種不同形式。1、自然通風冷卻塔

又稱大氣式冷卻塔，它是利用空氣自然對流使水冷卻，水流運動形式有噴淋，濺滴等多種，這類冷卻塔只是考慮如何增大水與空氣自然對流使水冷卻，水流運動形式有噴淋、滴濺等多種，這類冷卻塔只是考慮如何增大水與空氣的接觸表面，所以結(jié)構(gòu)上大同小異。2、機械通風冷卻塔

目前用的機械通風冷卻塔大多是逆流式圓形玻璃鋼冷卻塔，是靠空氣強制對流使水冷卻的設(shè)備。返回2.5

制冷系統(tǒng)的節(jié)流閥2.5.1、節(jié)流機構(gòu)的作用及分類1、作用

節(jié)流機構(gòu)的作用是將冷凝器中冷凝壓力下的飽和液體或過冷液體節(jié)流后降至蒸發(fā)壓力和蒸發(fā)溫度，同時根據(jù)負荷的變化，調(diào)節(jié)進入蒸發(fā)器制冷劑的流量。2、分類

常用的節(jié)流機構(gòu)主要有以下幾種：手動節(jié)流閥、熱力膨脹閥、電子膨脹閥、浮球節(jié)流閥、節(jié)流孔板、毛細管等。2.5.2、熱力膨脹閥

熱力膨脹閥是應(yīng)用最廣的一種節(jié)流機構(gòu)，熱力膨脹閥是利用蒸發(fā)器出口制冷劑蒸氣的過熱度的變化來調(diào)節(jié)閥孔的開度大小，故適用于沒有自由液面的蒸發(fā)器（如干式蒸發(fā)器、蛇管式蒸發(fā)器、蛇管式中間冷卻器等）。1、內(nèi)平衡式熱力膨脹閥

l）、結(jié)構(gòu)：內(nèi)平衡式熱力膨脹閥的結(jié)構(gòu)如圖3-8所示，它由感溫包、毛細管、閥座、膜片、頂桿、閥針及調(diào)節(jié)機構(gòu)組成。膨脹閥接在蒸發(fā)器的進液管上，感溫包敷設(shè)在蒸發(fā)器的出口處。

圖3-8內(nèi)平衡式熱力膨脹閥的結(jié)構(gòu)2、外平衡式熱力膨脹閥

l）、結(jié)構(gòu)如圖3-9所示

3-9外平衡式熱力膨脹閥的結(jié)構(gòu)

2）、熱力膨脹閥的安裝

熱力膨脹閥的安裝正確與否，對膨脹閥的工作特性有很大的影響，因此必須要按正確的方法安裝。其安裝方法如下：

1、膨脹閥的位置應(yīng)盡量靠近蒸發(fā)器，同時要使調(diào)節(jié)和維修均比較方便。

2、膨脹閥閥體應(yīng)垂直安裝。

3、膨脹閥箭頭方向應(yīng)與制冷劑的流動方向一致。

4、溫包應(yīng)直接捆扎在蒸發(fā)器的出口回氣管上，接觸部位要清潔、干凈，外加不吸潮的保溫材料絕熱。感溫包應(yīng)裝在不積液的吸氣管上，當吸氣管直徑小于22mm時，感溫包應(yīng)裝在吸氣管上部；當直徑大于22mm時，安裝在水平下側(cè)30℃。

3）、外平衡管應(yīng)接至蒸發(fā)器出口處的水平管上方，以防被潤滑油堵塞，同時接管應(yīng)在感溫包之后保持適當?shù)奈恢谩?.5.3、熱電膨脹閥

它是利用熱敏電阻的作用來調(diào)節(jié)蒸發(fā)器供液量的節(jié)流裝置。

熱敏電阻與膨脹閥膜片上的加熱器串聯(lián)，電熱器的電熱流隨熱敏電阻值的大小而變化。當蒸發(fā)器的出口制冷劑蒸氣的過熱度增加時，熱敏電阻溫度升高，電阻值降低，電加熱器的電流增加，膜室內(nèi)充注的液體被加熱而溫度增加，壓力升高，推動膜片和閥桿下移，使閥孔開啟或開大。當蒸發(fā)器的負荷減小，蒸發(fā)器出口蒸氣的過熱度減小或者變成濕蒸氣時，熱敏電阻被冷卻，閥孔就關(guān)小或關(guān)閉。這樣，熱電膨脹閥可以控制蒸發(fā)器的供液量，使其與熱負荷相適應(yīng)。2.5.4、毛細管

1）、毛細管的結(jié)構(gòu)及原理?毛細管是一根孔徑很小，長度較長且多盤圈狀的紫銅管。一般為一根內(nèi)徑為0.5-1mm，外徑為2-3mm，長度為2-4m的紫銅管，液態(tài)制冷劑通過它時會受到較大的阻力而產(chǎn)生壓力降(猶如電流流過導(dǎo)體，因電阻而產(chǎn)生電壓一樣)，因而控制了制冷劑的流量和保持冷凝器與蒸發(fā)器的合理壓力差。

2）、毛細管的作用??毛細管是電冰箱上的節(jié)流降壓裝置，位于冰箱的后下部。它的作用主要有兩個是在壓縮機運行中，保持蒸發(fā)器與冷凝器之間有一的壓力差，從而使制冷劑在蒸發(fā)器中規(guī)定的低壓力狀況下蒸發(fā)吸熱，使冷凝器中的氣態(tài)制冷劑在一的高壓下冷凝放熱；另一種功能是控制制冷劑的流量，使蒸發(fā)器保持合理的溫度，以實現(xiàn)電冰箱安全、經(jīng)濟運行。

3）、毛細管的特點??毛細管節(jié)流具有結(jié)構(gòu)簡單、無運動零件、不易發(fā)生故障、停機后高低工壓力逐漸平衡、易于啟動等特點。可選用啟動較小的驅(qū)動電機作制冷機的動力。但毛細管的自動調(diào)節(jié)范圍小，而且不能人工調(diào)節(jié)，只適用于熱負荷比較穩(wěn)定的家用電冰箱等制冷系統(tǒng)中。返回2.6.1、制冷劑

制冷系統(tǒng)里必須還要充注一定量的專用的工作介質(zhì)，制冷裝置才能工作、制冷，而且充注不同的工作介質(zhì)制冷裝置制冷的效率也有很大的不同，這個介質(zhì)就是制冷劑。只有在工作溫度范圍內(nèi)能夠汽化和凝結(jié)的物質(zhì)才有可能作為制冷劑使用。

1）、制冷劑的作用

制冷劑在制冷系統(tǒng)內(nèi)部循環(huán)流動，制冷劑在循環(huán)流動中，通過自己的熱力狀態(tài)的變化與外界發(fā)生能量交換，從而實現(xiàn)制取冷量的目的。

2）、對制冷劑的要求

制冷劑應(yīng)具備安全、可靠、易得、價廉。一般要求制冷劑應(yīng)滿足下列要求：

1、臨界溫度較高，在常溫或制冷溫度下能夠液化。

2、在蒸發(fā)器和冷凝器內(nèi)制冷劑的壓力要適中。

3、單位容積制冷量qV要大。

4、凝固溫度要低，以避免制冷劑在蒸發(fā)溫度下凝固。

5、粘度和密度要小，以保證制冷劑在系統(tǒng)中的流動阻力損失小。

6、導(dǎo)熱系數(shù)要高，可以提高各個換熱器制冷劑側(cè)的換熱系數(shù)。

7、與潤滑油的溶解性。

8、等熵指數(shù)要小，可使壓縮過程耗功減小，壓縮終了時氣體的溫度不致過高。

9、液體比熱容小，可使節(jié)流過程損失減小。

10、不燃燒，不爆炸，無毒，對金屬不起腐蝕作用，與潤滑油不起化學作用，高溫下不分解，對人體無毒害,價格便宜，便于獲得。2.6.2、制冷劑的分類與符號

1）、制冷劑的分類

表3-1制冷劑的分類類別Ts/℃環(huán)境溫度在30℃時的冷凝壓力／kPa制冷劑舉例應(yīng)用舉例高溫制冷劑（低壓制冷劑）＞0約＜300Rll，Rll3，Rll4,R21離心式空調(diào)制冷機中溫制冷劑（中壓制冷劑）-60～0約在3000～2000R12，R22，R717，R142，R502-60℃以上的單級和雙級蒸氣活塞式壓縮式制冷機低溫制冷劑（高壓制冷劑）<-60約＞2000R13，R14，R502，烷，烯復(fù)迭式制冷機的低溫級

?2）、制冷劑符號

國際上統(tǒng)一規(guī)定用字母“R”和其后的數(shù)字或字母作為制冷劑的符號，字母“R”表示制冷劑，其后的數(shù)字和字母編寫規(guī)則如下。

1、無機化合物無機化合物的簡寫符號規(guī)定為R7（）（）。括號中填入的數(shù)字是該無機物分子量的整數(shù)部分。例如：NH3H2OCO2SO2N2O分子量的整數(shù)部分1718446444符號表示R717R718R744R764R744a

2、氟利昂和烷烴類烷烴化合物的分子通式為CmH2m+2；氟利昂的分子通式為CmHnFxClyBrz（n＋x＋y＋z=2m＋2），它們的簡寫符號規(guī)定為R（m-1）（n＋l）（x）B（Z）。

3、混合工質(zhì)混合工質(zhì)和簡寫符號為R5（）（）。

3）、常用制冷劑理化性質(zhì)：制冷劑R12（CCl2F2）R134a（CH2FCF3）R22（CHClF2）R717（NH3）標準大氣壓沸點℃-29．8-26．5-40.8-33.4臨界溫度tc（℃）／臨界壓力pc（MPa）96／4．963100．6／394112／4．12132．4／l．32壓力比=pk(+30)kPa/P0(-15)kPa4.084.74.054.9單位容積制冷量qv(30℃／-15℃)kJ/m31275100%tk＝30℃時與R12比；t＞-7℃時略大；t。＜-7℃時略小2065165%2161169%制冷系數(shù)ε（＋30t／-15℃）4.1與R12大致相同4.254.21等熵壓縮排氣溫度（標準工況）℃706683106密度ρ30℃飽和液（kg/L）30℃飽和蒸氣（Kg／m3）341.118737.5251.569.03導(dǎo)熱系數(shù)（25℃）蒸氣10－3W／m·℃液體10.7071.013.5794.211.4087.525.5494動力粘度（25℃）蒸氣Pa.s液體13.52×10-61.98×10-411.92×10-62.26×10-412.68×10-62.4×10-410.44×10-61.52×10-4溶水性難溶3.6mg/kg(-30℃)稍溶難溶180mg/kg(-30℃)易溶1m3水溶900m3溶油性易溶只與POE、PAG等油互溶8℃以上易溶，低溫時分層微溶忌用材料天然橡膠銅、天然橡膠、丁腈及氟化橡膠同R12（宜用丁基橡膠、氯丁橡膠）含水腐蝕銅及銅合金（磷青銅除外）安全性無毒，不燃燒，不爆炸，高溫或過明火分解產(chǎn)生有毒光氣，空氣中含量多會使人窒息，防止濺到人體上引起凍傷空氣中容積百分比＞11％可燃，＞16％可爆，＞0．5％~0．6％人停留0.5h有危險電絕緣性（與N2比）2.41.3臭氧消耗增能值（ODP）0.900.050全球變曖潛能值（GWP）30.260.362.6.3、載冷劑1）、作用

用載冷劑來傳遞冷量。2）、對載冷劑性質(zhì)的要求

載冷劑以液態(tài)在蒸發(fā)器和用冷場所之間循環(huán)，通過顯熱傳輸冷量。所以用作載冷劑的物質(zhì)應(yīng)在所需要的載冷溫度下保持液態(tài)，在載冷系統(tǒng)中循環(huán)時，不結(jié)冰、不揮發(fā)；對設(shè)備無腐蝕，對人體無危害；載冷能力強；輸送耗功少。因此載冷劑應(yīng)具備如下性質(zhì)：

1、無毒、無可燃性、無刺激性氣味。化學穩(wěn)定性好，在大氣壓力下不分解，不氧化，不改變其物理、化學性質(zhì)。

2、在使用溫度范圍內(nèi)呈液態(tài)。它的凝固點應(yīng)低于制冷機的蒸發(fā)溫度，沸點則應(yīng)遠高于使用溫度。

3、密度小、粘度小、傳熱性好、比熱容大。這樣可以使載冷系統(tǒng)中流動阻力損失小，液體循環(huán)量少、消耗泵功小，可減小熱交換器的尺寸。3）、常用的載冷劑

常用的載冷劑是水、無機鹽水溶液或有機物液體。它們適用于不同的載冷溫度。

1、水

2、無機鹽水溶液

無機鹽水溶液有較低的凝固溫度，適合于在中、低溫制冷裝置中載冷。最廣泛使用的是氯化鈣（CaCl2）水溶液，還有氯化鈉（NaCl）和氯化鎂（MgCl2）水溶液4）、潤滑油

在制冷壓縮機中，潤滑油的功能主要有：

1、潤滑相互摩擦的零件表面，使摩擦表面完全被油膜分隔開來，從而降低壓縮機的摩擦功、摩擦熱和零件的磨損。

2、帶走摩擦熱量，使摩擦零件的溫度保持在允許范圍內(nèi)。

3、使活塞環(huán)和氣缸鏡面間、軸封摩擦面等密封部分充滿潤滑油，以阻擋制冷劑的漏泄。

4、帶走金屬摩擦表面的磨屑；

5、利用油壓作為控制卸載機構(gòu)的液力動力。

潤滑油同制冷劑接觸時的特性：

①粘度

②溶解性

各種制冷劑溶解于潤滑油的程度是不相同的，大致可分為三類：1、不溶于潤滑油的制冷劑：如R717（氨），R13，R14和R744（二氧化碳）等。2、少量溶于潤滑油的制冷劑：如R22。3、無限溶于潤滑油的制冷劑：有Rll，R12，R21，R113和R500等。4、凝固性，潤滑油在試驗條件下冷卻到停止流動時的溫度，稱為凝固點。

第三部分理論知識空氣調(diào)節(jié)3.1空調(diào)概況3.2濕空氣的組成和狀態(tài)參數(shù)3.3濕空氣的焓-濕圖及應(yīng)用3.4空調(diào)房間負荷的計算3.5空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的分類3.6普通集中式空調(diào)系統(tǒng)3.7誘導(dǎo)式空調(diào)系統(tǒng)3.8風機盤管空調(diào)系統(tǒng)3.9變風量空調(diào)系統(tǒng)3.10分散式空調(diào)系統(tǒng)——局部空調(diào)機組3.11空氣的熱濕處理3.12表面式換熱器處理空氣3.13電加熱器3.14加濕器3.15空調(diào)房間的氣流組織3.16空氣凈化和空調(diào)系統(tǒng)的消聲、減振教學目的與要求：1.了解空調(diào)的的發(fā)展、概念、任務(wù)，了解濕空氣的組成，了解分散式空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用、結(jié)構(gòu)。2.熟悉濕空氣的狀態(tài)參數(shù)，空調(diào)熱濕負荷的構(gòu)成；熟悉普通集中式空調(diào)系統(tǒng)，熟悉空氣的熱濕處理的基本裝置。3.掌握濕空氣的焓-濕圖，焓-濕圖的基本應(yīng)用，空調(diào)熱濕負荷的估算，一次回風系統(tǒng)，。4.掌握空氣的熱濕處理過程，空調(diào)房間的氣流組織、噪聲處理。內(nèi)容和時間安排、教學方法：1．內(nèi)容和時間安排：36學時2．教學方法：企業(yè)現(xiàn)場教學、實驗室環(huán)境教學，多媒體教學、案例教學、課堂提問。教學重點和難點：1．重點：普通集中式空調(diào)系統(tǒng)，一次回風系統(tǒng)，空氣的熱濕處理過程，空調(diào)熱濕負荷的估算。2．難點：焓-濕圖上的等參數(shù)線含義；空氣的熱濕處理過程；3.1空調(diào)概況3.1.1、空氣調(diào)節(jié)的任務(wù)和作用

空氣調(diào)節(jié)，就是把經(jīng)過一定處理之后的空氣，以一定方式送入室內(nèi)，使室內(nèi)空氣的溫度、相對濕度、氣流速度和潔凈度等控制在適當范圍內(nèi)的專門技術(shù)。維持一定的溫度、濕度，是指室內(nèi)空氣的溫度，相對溫度必須穩(wěn)定在一定的基數(shù)上，如t=20℃,，φ=50%。即所謂空調(diào)基數(shù)，并且不得超出允許的波動范圍，如Δt=±1℃,Δφ=±5%,即所謂空調(diào)精度。Δt=在1℃以上的空調(diào)系統(tǒng)，叫一般精度的空調(diào)系統(tǒng)，可以通過手動進行控制；Δt小于1℃的空調(diào)系統(tǒng)，叫高精度空調(diào)系統(tǒng)，應(yīng)采用自動控制。

根據(jù)使用對象的不同，空調(diào)可分為“舒適性”和“生產(chǎn)性”兩類。

舒適性空調(diào)，其目的是為人們提供良好的工作條件或舒適的生活環(huán)境，以利于提高人們的工作效率或保障人們的身體健康。

人在日常生活和勞動過程中，人體內(nèi)新陳代謝作用產(chǎn)生的熱量，必須向周圍環(huán)境散發(fā)。當人體產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量平衡時，體溫維持在36.5~37℃,人就會感到舒適。

實踐證明，人們感到舒適的環(huán)境條件為：空氣溫度18~28℃，相對濕度40%~60%，空氣流動速度0.25m/s左右。

舒適性空調(diào)廣泛應(yīng)用于公共建筑中，如展覽館、影劇院、圖書館、博物館、賓館、醫(yī)院、商場、寫字樓等，現(xiàn)在已進入家庭、汽車等小空間。

生產(chǎn)性空調(diào)的作用是滿足生產(chǎn)、科研等工藝過程所要求的空氣參數(shù)。如果這些參數(shù)得不到滿足，生產(chǎn)和科研就無法進行，產(chǎn)品質(zhì)量就無法保證。對不同的工業(yè)部門，由于生產(chǎn)工藝不同，對空調(diào)的要求也不同。3.1.2、空氣調(diào)節(jié)技術(shù)的發(fā)展概況

空氣調(diào)節(jié)技術(shù)的形成是在本世紀初開始的，它隨著工業(yè)發(fā)展和科學技術(shù)水平的提高而日趨完善。

19世紀半后葉，隨著發(fā)達國家紡織工業(yè)的發(fā)展，促進了空氣調(diào)節(jié)技術(shù)的發(fā)展。當時一位叫克勒謀（StuartW.Cramer）的工程師負責設(shè)計和安裝了美國南部三分之一紡織廠的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)。系統(tǒng)中，己開始采用了集中處理空氣的噴水室，裝置了潔凈空氣的過濾設(shè)備等?？諝庹{(diào)節(jié)的英語名AirConditioning就是他在1906年所定名的。

新中國成立后，隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，空調(diào)事業(yè)逐步發(fā)展壯大。我國第一臺風機盤管機組是1966年研制成功的，組合式空調(diào)機組在50年代己應(yīng)用于紡織工業(yè)?，F(xiàn)在我們己能獨立設(shè)計、制造和裝配多種空調(diào)節(jié)器系統(tǒng)。如高度精度的恒溫恒濕潔凈室、地下除濕、人工氣候室以及大型公共建筑和高層建筑的空調(diào)系統(tǒng)。一些專門生產(chǎn)空調(diào)設(shè)備的工廠，己達到定型化、系統(tǒng)化生產(chǎn)各種空氣處理設(shè)備和不同規(guī)格空調(diào)機組。配用在空調(diào)系統(tǒng)上的測量和控制儀表以及控制機構(gòu)的生產(chǎn)，也有了一定的基礎(chǔ)。在全國范圍內(nèi)，從事暖通空調(diào)專業(yè)的設(shè)計，研究和施工管理隊伍，己具有相當?shù)囊?guī)模。不少大、中、專院校設(shè)有供熱通風和空氣調(diào)節(jié)專業(yè)，以培養(yǎng)專門技術(shù)人材。返回3.2濕空氣的組成和狀態(tài)參數(shù)3.2.1、濕空氣的組成

空氣中除了干空氣之外，還包含有水蒸氣。我們通常將干空氣和水蒸氣的混合氣體稱為濕空氣（簡稱空氣）。濕空氣中的水蒸氣含量很少，它來源于海洋、江河、湖泊表面的水分蒸發(fā)，各種生物（人、動植物等）的生理過程以及工藝生產(chǎn)過程。

自然界中的空氣，是由數(shù)量基本穩(wěn)定的干空氣和數(shù)量經(jīng)常變化的水蒸氣組成的混合物。這種混合物稱為濕空氣，也就是常說的空氣。

1.干空氣干空氣是濕空氣的主要組成部分，它是由氮氣、氧氣、二氧化碳及其化稀有氣體（如氬、氖等）按一定比例組成的混合物。2．水蒸氣空氣中水蒸氣的含量是經(jīng)常變化的，通常占空氣質(zhì)量比的千分之幾到千分之二十幾。自然界中的空氣都或多或少地含有一些水蒸氣，因此，自然界中的空氣都是濕空氣。絕對的干空氣在自然界中是不存在的。在空調(diào)中所調(diào)節(jié)的空氣為濕空氣。3．飽和空氣?干空氣具有吸收和容納水蒸氣的能力，并且在一定量的水蒸氣。我們把在一定溫度下水蒸氣的含量達到最大值時的空氣，稱為飽和空氣。此時所對應(yīng)的溫度為空氣的飽和溫度。如果降低空氣的飽和溫度空氣中的水蒸氣含量也會隨之降低，并且多余的水蒸氣會冷凝成液體。自然界中的結(jié)露現(xiàn)象就是這個道理。返回3.3濕空氣的焓-濕圖及應(yīng)用3.3.1、h-d圖的構(gòu)成h-d圖是以h為縱坐標，含濕量d為橫坐標，在一定的大氣壓力P下繪制而成的，為使圖面開闊，線條清晰起見，將兩坐標軸間的夾角為135。如圖3-1所示。不同大氣壓力下，有不同的h-d圖，使用時應(yīng)注意選用與當?shù)卮髿鈮毫ο噙m應(yīng)的h-d圖。圖中除坐標軸外，還有溫度t，相對濕度φ兩組等值線、水蒸氣分壓力pq及表示空氣狀態(tài)變化過程的熱濕比ε線。圖3-1???濕空氣焓濕圖3.3.2、焓-濕圖上的等參數(shù)線1.等含濕量線（d）?它是一系列與縱坐標平行的直線，從縱軸為d=0的等含濕量線開始，d值自左向右逐漸增加。2.等焓線()為了使圖面清晰，等焓線為一系列與縱坐標成135。夾角的平行線。通過含量d=0及溫度t=0℃交點的等焓線，比焓值h=0，向上等焓線為正值，向下等焓線為負值，自下而上比焓值逐漸增加。3.等溫線(t)它是一系列自似平行而實際不平行的直線，t=0℃以上等溫線為正值，以的等溫線為負值，且自下而上溫度值逐漸增加。4.等相對濕度線(φ)它是一系列向上凸的曲線。當d=0時φ=0%，即φ=0%的等相對濕度線與縱坐標軸重合。自左至右，φ值隨d值增加而增加，φ=100%的等相對濕度線稱為飽和曲線。飽和曲線將h-d圖分為兩部分：上部是未飽和空氣，飽和曲線上各點是飽和空氣，下部表示過飽和空氣。在過飽和區(qū)，水蒸氣已凝結(jié)成霧狀，故又稱為“霧區(qū)”。5.水蒸氣分壓力線(pq)根據(jù)d=622的關(guān)系式，可以寫出pq=。當大氣壓力Pb為定值時，pq=?(d)，即水蒸氣分壓力pq僅取決于含濕量d。因此可在d軸上方設(shè)一水平線，在d值上標出對應(yīng)的pq值。6.熱濕比線（ε）?在空調(diào)過程中，被處理空氣常常由一個狀態(tài)變?yōu)榱硪粋€狀態(tài)，為了表示變化過程進行的方向與特性，在圖上還標有熱濕比（ε）線。所謂.熱濕比是指空氣在變化過程中，其熱量變化量與濕量變化量的比值。3.3.3焓-濕圖的應(yīng)用焓-濕圖不僅可以用來確定空氣的狀態(tài)參數(shù)、露點溫度、濕球溫度，還可以表明空氣的狀態(tài)在熱濕變換作用下的變換過程以及分析空調(diào)設(shè)備的運行工況。1.確定空氣的狀態(tài)及其參數(shù)???在焓-濕圖上的每個點都代表了濕空氣的一個狀態(tài)，只要我們已知濕空氣中h、d（或pc）、t、φ中的任意兩個獨立的參數(shù)，即可利用焓-濕圖確定其他參數(shù)。返回3.4空調(diào)房間負荷的計算3.4.1空調(diào)熱濕負荷的構(gòu)成空調(diào)房間內(nèi)的熱濕負荷是由諸多因素構(gòu)成的，其中的熱負荷主要由下述諸因素構(gòu)成：（1）通過房間的建筑圍護結(jié)構(gòu)傳入室內(nèi)的熱流量；（2）透過房間的外窗進入室內(nèi)的太陽輻射的熱流量；（3）房間內(nèi)照明設(shè)備的散熱量；(4)房間內(nèi)人體的散熱量；(5)房間內(nèi)工藝設(shè)備器具或其他熱源的散熱量；(6)室外空氣滲入房間時的熱流量；（7）伴隨各種散濕過程產(chǎn)生的潛熱量等。3.4.2冷負荷系數(shù)法計算空調(diào)負荷在空調(diào)房間熱負荷的諸多因素中，除通過房間建筑圍護結(jié)構(gòu)和太陽輻射的熱量為室外熱源負荷外，其他均為空調(diào)房內(nèi)的熱負荷。因此，確切計算空調(diào)房間內(nèi)部的熱濕負荷，是統(tǒng)計室內(nèi)空調(diào)負荷的主要數(shù)據(jù)。1.通過圍護結(jié)構(gòu)從室外傳入室內(nèi)的負荷計算(1)外墻和屋頂引起的負荷??熱量總是從溫度高的地方向溫度低的地方傳遞。當室外空氣溫度高于室內(nèi)空氣溫度時，熱量通過外墻或屋頂傳入室內(nèi)。傳熱量的大小除了與室外空氣溫度差成比例外，還與外墻或屋頂?shù)臉?gòu)造（厚度、材料、內(nèi)外墻表面空氣流動強弱）有關(guān)。這眾多影響傳熱量大小的因素可以用一個綜合性指標——傳熱系數(shù)K來表示。在已知空調(diào)房間建筑結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)時，對通過建筑結(jié)構(gòu)傳入室內(nèi)的熱流量可以用下式進行計算：Q=K?A(tw-tn)?W式???????K——傳熱系數(shù)，W/(m2℃)，計算時可查詢相關(guān)的暖通過空調(diào)設(shè)計手冊A——建筑結(jié)構(gòu)的傳熱面積，tw——室外側(cè)空氣溫度。（2）通過外窗傳入空調(diào)房間的負荷計算???夏季通過透明的玻璃進入空調(diào)房間的熱量，有相當一部分被室內(nèi)空氣吸收，只有少部分被玻璃吸收。進入室內(nèi)熱流量與太陽投射到玻璃窗的角度有關(guān)。通過玻璃由于溫差傳入室內(nèi)的熱流量的計算公式是：Q=K?A(twp+△tw-tn)W式中???K——玻璃窗的傳熱系數(shù)，W/（m2℃）A——玻璃窗的面積，m2twp——玻璃窗外空氣溫度，△tw——設(shè)計日最高氣溫與最低氣溫之差，計算時可查有關(guān)暖通設(shè)手冊，tn——室內(nèi)空氣溫度，2．內(nèi)部熱源散熱引起的負荷室內(nèi)熱源包括工藝設(shè)備散熱、照明散熱、人體散熱等。(1)空調(diào)房間內(nèi)電器設(shè)備的負荷計算顯熱散熱形成的冷負荷按下式計算LQ=Q·CLQW式中???Q——電器設(shè)備實際顯熱散熱量CLQ——電器設(shè)備實際顯熱散熱負荷系數(shù)電動設(shè)備是指電動機及其所帶動的工藝設(shè)備。電動設(shè)備向空調(diào)房內(nèi)空氣的散熱量主要包括兩部分：一是電動機本身由于溫升而散發(fā)的熱量；二是電動機所帶的設(shè)備運行時因溫升所散發(fā)熱量。(2)空調(diào)房間內(nèi)照明設(shè)備散熱形成的負荷計算空調(diào)房間內(nèi)照明設(shè)備散熱量屬于穩(wěn)定散熱熱源，一般不隨時間變化。根據(jù)照明燈具的不同類型。（3）人體散熱量和散濕量的計算?人體散熱量的大小與人的性別、年齡、衣著、勞動強度以及環(huán)境條件等諸多因素有關(guān)。由于性質(zhì)不同的建筑物中有數(shù)量不同的成年男子、女子和兒童，為了計算的便利，往往以成年男子為基礎(chǔ)，乘以考慮了各類人員組成比例的系數(shù)（稱為群集系數(shù)）。返回3.5空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的分類空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)一般均由被調(diào)對象、空氣處理設(shè)備、空氣輸送設(shè)備和空氣分配設(shè)備所組成?？諝庹{(diào)節(jié)系統(tǒng)的任務(wù)是在建筑物中創(chuàng)造一個適宜的空氣環(huán)境，將空氣的溫度、相對濕度、氣流速度、潔凈程度和氣體壓力等參數(shù)調(diào)節(jié)到人們需要的范圍內(nèi)，以保證人們的舒適和健康，提高工作效率，確保各種生產(chǎn)工藝的要求，滿足人們對舒適生活環(huán)境的要求。3.5.1、按空氣處理設(shè)備的設(shè)置情況分1、集中式空調(diào)系統(tǒng)這種系統(tǒng)的特點是所有的空氣處理設(shè)備（加熱器、冷卻器、過濾器、加濕器等）以及通風機、水泵等設(shè)備都設(shè)在一個集中的空調(diào)機房內(nèi)，處理后的空氣經(jīng)風道輸送到各空調(diào)房間。通常，把這種由空氣處理設(shè)備及通風機組成的箱體稱為空調(diào)箱或空調(diào)機，把不包括通風機的箱體稱為空氣處理箱或空氣處理室。這種空調(diào)系統(tǒng)處理空氣量大，需要集中的冷源和熱源，運行可靠，便于管理和維修，但機房占地面積較大。單風道空調(diào)系統(tǒng)、雙風道空調(diào)系統(tǒng)以及變風量空調(diào)系統(tǒng)均屬此類。2、半中式空調(diào)系統(tǒng)半集中式空調(diào)系統(tǒng)又稱為混合式空調(diào)系統(tǒng)，它建立在集中式空調(diào)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，先將一部分空氣進行集中處理后，再由風管送入各房間，經(jīng)各房間內(nèi)的空氣處理裝置（誘導(dǎo)器或風機盤管）進行二次處理后再送入空調(diào)區(qū)域中，從而使各空調(diào)區(qū)域（房間）根據(jù)各自不同的具體情況，獲得較為理想的空氣處理效果。誘導(dǎo)器系統(tǒng)、風機盤管系統(tǒng)等均屬此類。3、分散式空調(diào)系統(tǒng)分散式空調(diào)系統(tǒng)又稱局部空調(diào)系統(tǒng)。3.5.2、按空調(diào)系統(tǒng)輸送冷熱量方式分1、全空氣式空調(diào)系統(tǒng)全空氣系統(tǒng)是指空調(diào)房間內(nèi)的余熱、余濕全部由經(jīng)過處理的空氣來負擔的空調(diào)系統(tǒng)。空調(diào)系統(tǒng)在夏季運行時，房間內(nèi)如有余熱和余濕，可用低于室內(nèi)空氣溫度和含濕量的空氣送入房間內(nèi)，吸收室內(nèi)的余熱、余濕后排出，使室內(nèi)空氣的溫度保持所需要的參數(shù)要求。由于空氣的比熱較小，需要用較多的空氣量才能達到消除余熱、余濕的目的，因此要求有較大的風道斷面或較高的風速。2、全水式空調(diào)系統(tǒng)空調(diào)房間內(nèi)的余熱和余濕負荷全部由冷水或熱水來負擔的空調(diào)系統(tǒng)稱為全水系統(tǒng)?？照{(diào)系統(tǒng)在夏季運行時，用低于空調(diào)房間內(nèi)空氣露點溫度的冷水送入室內(nèi)空氣處理裝置——風機盤管機組，由風機盤管機組與室內(nèi)的空氣進行熱濕交換；冬季用熱水風機盤管機組與室內(nèi)的空氣進得熱交換，使室內(nèi)空氣升溫，以滿足設(shè)計狀態(tài)的要求。通常不單獨采用這種方法。3、空氣-水空調(diào)系統(tǒng)空調(diào)房間內(nèi)的余熱、余濕的由空氣和水共同負擔的空調(diào)系統(tǒng)，稱為空氣-系統(tǒng)。空氣-水系統(tǒng)用風機盤管或誘導(dǎo)器對空調(diào)房間內(nèi)的空氣進行熱濕處理，而空調(diào)房間所需要的新鮮空氣則由集中式空調(diào)系統(tǒng)處理后，由送風管道送入各空調(diào)房間內(nèi)。由于使用水作為系統(tǒng)的一部分介質(zhì)，而減少了系統(tǒng)的風量。其結(jié)構(gòu)示意如圖3-2所示。??圖3-2風機盤管空調(diào)系統(tǒng)示意圖過濾網(wǎng)；2—冷卻器；3—加濕器；4—風機；5—風管；6—風機盤管4、冷劑直接蒸發(fā)式系統(tǒng)冷劑系統(tǒng)是指空調(diào)房間的熱濕負荷直接由制冷劑蒸發(fā)來負擔的空調(diào)系統(tǒng)。局部式空調(diào)系統(tǒng)和集中式空調(diào)系統(tǒng)中的直接蒸發(fā)式表冷器就屬于此類。制冷機組的蒸發(fā)器中的制冷劑直接與被處理空進行熱交換，以達到控制室內(nèi)空氣溫度濕度的目的。返回3.6普通集中式空調(diào)系統(tǒng)普通集中式空調(diào)系統(tǒng)就是低速、單風道集中式空調(diào)系統(tǒng)。它是最早出現(xiàn)的一種，屬典型的全空氣系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的服務(wù)面積大，處理空氣多。便于集中管理，在一些大型公共建（體育場館、劇場、商店等）采用較多。3.6.1、一次回風系統(tǒng)將來自房間的回風與室外新風在噴水室或空氣冷卻器前混合，這部分回風稱為一次回風。夏季采用一次回風，可以節(jié)約一部分冷量；冬季采用一次回風，可以節(jié)約一部分熱量。一次回風系統(tǒng)是空調(diào)工程中使用較多的一種系統(tǒng)，如圖3-3所示。圖3-3???一次回風空調(diào)系統(tǒng)示意圖1-調(diào)節(jié)窗???2-預(yù)熱器???3-過濾器???4-噴水室???5-再熱器6-通風機???7-送風管???8-調(diào)節(jié)閥???9-送風裝置夏季空氣調(diào)節(jié)過程如圖3-4所示。室外狀態(tài)為W的空氣，與狀態(tài)為N的室內(nèi)回風混合后，狀態(tài)為C，進入噴水室（或表冷器）冷卻減濕，達到機器露點L（噴水室后空氣的相對濕度一般為90%~95%），然后經(jīng)過再熱器加熱到所需的狀態(tài)O，送入室內(nèi)，吸收房間的余熱余濕后，達到室內(nèi)狀態(tài)N，一部分作為回風進入空調(diào)房間，一部分被排出室外。圖3-4???一次回風夏季空氣處理過在圖3-4中，根據(jù)室內(nèi)的余熱量及余濕量，可以計算出室內(nèi)空氣的熱濕比ε。過N作熱濕比線ε，選定送風溫差△t0(△to=tN—to),則可畫出to線。該線與ε的交點O即為送風狀態(tài)點。過O作垂線與=90%~95%線相交得機器露點L。2、冬季空氣調(diào)節(jié)過程目前，在大多數(shù)空調(diào)系統(tǒng)中，冬、夏季使用同一臺送風機，送風量不變，風機按夏季所需要的送風量確定。冬季室外空氣干燥且溫度較低，房屋有熱損失，空氣調(diào)節(jié)的任務(wù)主要是加熱、加濕空氣。冬季空氣處理過程如圖3-5a所示。冬季室外狀態(tài)為W的空氣，與來自室內(nèi)狀態(tài)為N的回風混合到狀態(tài)C，然后進入噴水室絕熱加濕（噴淋循環(huán)水）到狀態(tài)L，經(jīng)再熱器加熱到送風狀態(tài)O，送入室內(nèi)?？諝夥艧嵛鼭窈筮_到室內(nèi)設(shè)計的空氣狀態(tài)N，部分作為一次回風，部分排出室外。圖3-5?一次回風冬季空氣處理過程a)南方冬季處理???b)北方冬季處理室外空氣狀態(tài)W，通過預(yù)熱器加熱到W′，與室內(nèi)狀態(tài)為N的空氣混合到狀態(tài)C′，然后進入噴水室，絕熱加濕到狀態(tài)上L，再經(jīng)再熱加熱到送風狀態(tài)O，送入室內(nèi)，達到室內(nèi)狀態(tài)N。2)預(yù)熱混合風如圖3-5b所示，在保證不低于冬季規(guī)定的最小新風比例的條件下，室外空氣狀態(tài)W與室內(nèi)空氣狀態(tài)N，在一定的比例下混合到狀態(tài)C，經(jīng)預(yù)熱器加熱到狀態(tài)Cˊ，然后進入噴水室，絕熱加濕到狀態(tài)L，再經(jīng)再熱器到送風狀態(tài)O，送入室內(nèi)，達到室內(nèi)狀態(tài)N。3.6.2、一、二次回風系統(tǒng)在一次回風夏季空調(diào)過程中，為了降低濕度，需將空氣冷卻到機器露點，然后用再熱器再加熱到送風狀態(tài)，送入室內(nèi)。這樣，由于冷、熱量抵消，既浪費了冷量，又浪費了熱量。一、二次回風系統(tǒng)就是除了一次回風外，將另一部分回風不經(jīng)過噴水室，直接與經(jīng)噴水室處理后的空氣混合，以代替再熱器，通常把這部分回風稱為二次回風。一、二次回風空調(diào)系統(tǒng)1、夏季空氣調(diào)節(jié)過程，一、二次回風夏季空氣調(diào)節(jié)過程如圖3-6所示。室外空氣狀態(tài)W與室內(nèi)空氣狀態(tài)N混合到狀態(tài)C（一次混合）經(jīng)噴水室冷卻、去濕到機器露點L，再與室內(nèi)狀態(tài)N的回風混合（二次混合）到所需送風狀態(tài)O，送入室內(nèi)。送風在空調(diào)房間吸熱吸濕后達到狀態(tài)N。??圖3-6一、二次回風夏季空氣調(diào)節(jié)過程在圖3-7中，根據(jù)房間的余熱、余濕求出熱濕比ε，并與=90%~95%的曲線交于L點，該點就是空氣經(jīng)噴水室后的機器露點。然后根據(jù)規(guī)定的送風溫差△to，在ε線上確定送風狀態(tài)O，這點就是第二次回風與經(jīng)噴水室處理后的空氣混合得到的狀態(tài)點。空調(diào)房間的送風量按下式計算G=式中???G——夏季送風量（kg/s）；QL——夏季空調(diào)房間冷負荷（kW）；hN——夏季室內(nèi)空氣狀態(tài)的比焓（kJ/kg）；hO——夏季送風狀態(tài)的比焓（kJ/kg）。二次回內(nèi)量按下式計算G2=G2、冬季空氣調(diào)節(jié)過程一般的空調(diào)系統(tǒng)冬季送風量與夏季相同，新風量GW、一次回風量G1和二次回風量G2，隨室外氣溫變化可進行調(diào)節(jié)。在冬季比較寒冷地區(qū)，