制冷技術(shù)基礎(chǔ)知識

一、制冷技術(shù)研究目的：1）減少能耗(充分利用太陽能、地?zé)崮艿?。2）合理選擇和利用制冷劑。3）提高制冷機(jī)的機(jī)械熱力性能。

二、制冷技術(shù)發(fā)展概況及應(yīng)用

1.發(fā)展概況：1）1777年，John（約翰）實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)制冷現(xiàn)象——長時間將濃硫酸和水封閉在一個容器里，水面漸漸結(jié)冰。2）1859年，Carre（卡列）發(fā)明氨-水吸收式制冷機(jī)。3）1872年，Boyie（波依爾）發(fā)明氨壓縮式制冷機(jī)。由此制冷技術(shù)長足發(fā)展，至1929年美國通用電氣公司發(fā)現(xiàn)“氟利昂”。4）1845年，Corrie（格里）發(fā)明空氣膨脹式制冷機(jī)。

制冷技術(shù)的應(yīng)用

第一章制冷技術(shù)基礎(chǔ)制冷=冷卻？？？利用人工的方法，把某物體或某空間的溫度降低到低于周圍環(huán)境的溫度，并使之維持在這一低溫的過程。（注意和“冷卻”的區(qū)別）

實(shí)質(zhì)：將熱量從被冷卻對象中轉(zhuǎn)移到環(huán)境中★制冷≠冷卻3制冷種類制冷方法氣體膨脹制冷蒸汽壓縮制冷

吸收式制冷吸附式制冷蒸汽噴射制冷熱電制冷4（半導(dǎo)體制冷）：利用某種半導(dǎo)體材料的熱電效應(yīng)。建立在帕爾帖(peltire)效應(yīng)（電流流過兩種不同導(dǎo)體的界面時，將從外界吸收熱量，或向外界放出熱量）原理上。制冷技術(shù)分類：不同的制冷類型，可制取不同的溫度范圍，所采取的制冷方法、制冷劑、制冷設(shè)備也不相同將高壓氣體做絕熱膨脹，使其壓力、溫度下降，利用降溫后的氣體來吸取被冷卻物體的熱量從而制冷。

1、蒸汽壓縮式制冷制冷劑液體在蒸發(fā)器內(nèi)以低溫與被冷卻對象發(fā)生熱交換，吸收被冷卻對象的熱量并氣化，產(chǎn)生的低壓蒸汽被壓縮機(jī)吸入，經(jīng)壓縮后以高壓排出。壓縮機(jī)排出的高壓氣態(tài)制冷劑進(jìn)入冷凝器，被常溫的冷卻水或空氣冷卻，凝結(jié)成高壓液體。高壓液體流經(jīng)膨脹閥時節(jié)流，變成低壓低溫的氣液兩相混合物，進(jìn)入蒸發(fā)器，其中的液態(tài)制冷劑在蒸發(fā)器中蒸發(fā)制冷，產(chǎn)生的低壓蒸汽再次被壓縮機(jī)吸入。

2、蒸汽吸收式制冷

（1）氨水吸收式制冷機(jī)：

氨為制冷劑

水為吸收劑（2）溴化鋰吸收式制冷機(jī)：水為制冷劑

溴化鋰為吸收劑吸收式制冷機(jī)和蒸氣壓縮是制冷機(jī)都是利用制冷劑的氣化潛熱制取冷量的。1.發(fā)生器2冷凝器3.節(jié)流閥4.蒸發(fā)皿5吸收皿6.節(jié)流閥7.熱交換器8.溶液泵3、蒸汽噴射式制冷

其組成部件包括：噴射器、冷凝器、蒸發(fā)器、截留法、泵。噴射器又由噴嘴、吸入室、擴(kuò)壓器三個部分組成。（1）工作過程用鍋爐產(chǎn)生的高溫高壓工作蒸氣。工作蒸氣進(jìn)入噴嘴。膨脹并以高速流動（流速可達(dá)1000m/s以上），于是在噴嘴出口處造成很低的壓力，這就為蒸發(fā)器中水在低溫下汽化創(chuàng)造了條件。由于水汽化時需從未汽化的水中吸收潛熱，因而使未汽化的水溫度降低（制冷）。這部分低溫水便可用于空氣調(diào)節(jié)或其它生產(chǎn)工藝過程。蒸發(fā)器中產(chǎn)生的冷劑水蒸氣與工作蒸氣在噴嘴出口處混合，一起進(jìn)入擴(kuò)壓器；在擴(kuò)壓器中由于流速降低于是壓力升高；到冷凝器，被外部冷卻水冷卻變?yōu)橐簯B(tài)水。液態(tài)水再由冷凝器引出，分兩路：一路經(jīng)過節(jié)流閥降壓后送回蒸發(fā)器，繼續(xù)蒸發(fā)制冷；另一路用泵提高壓力送回鍋爐，重新加熱產(chǎn)生工作蒸氣。(3)工作介質(zhì)：水，也可以用低沸點(diǎn)的氟里昂與壓縮機(jī)組合使用

可獲點(diǎn)更低溫度。(4)蒸汽噴射式制冷機(jī)特點(diǎn)：以熱量為補(bǔ)償能量形式，結(jié)構(gòu)簡單,加工方便,沒有運(yùn)動部件,使用壽命長,故具有一定的使用價值。但效率低，故空調(diào)冷水機(jī)中采用溴化鋰吸收式制冷機(jī)比蒸汽噴射式制冷機(jī)有明顯的優(yōu)勢。

4．吸附制冷吸附制冷機(jī)原理：一定的固體吸附劑對某種制冷劑氣體具有吸附作用。吸附能力隨吸附劑溫度的不同而不同。周期性地冷卻和加熱吸附劑，使之交替吸附和解吸。解吸時釋放并使之凝為液體吸附體時，制冷劑液體蒸發(fā)，產(chǎn)生制冷作用。吸附工質(zhì)（吸附劑、制冷劑）（沸石－水）（硅膠—水）（活性炭—甲醇）（金屬氫化物）（氯化鍶—氨）5.熱電制冷

熱電制冷又稱溫差電制冷.它是利用熱電效應(yīng)(即帕爾帖效應(yīng))的一種制冷方法.關(guān)于半導(dǎo)體制冷將在后面的課程中詳細(xì)介紹.6、磁制冷

這是利用磁熱效應(yīng)的制冷方式?；凇按艧嵝?yīng)”（MCE）的磁制冷是傳統(tǒng)的蒸汽循環(huán)制冷技術(shù)的一種有希望的替代方法。在有這種效應(yīng)的材料中，施加和除去一個外加磁場時磁動量的排列和隨機(jī)化引起材料中溫度的變化，這種變化可傳遞給環(huán)境空氣中。Gd5Ge2Si2是其中一種所謂的巨型MCE材料，當(dāng)在上個世紀(jì)90年代后期被發(fā)現(xiàn)時曾引起人們很大興趣。磁制冷就是利用磁熱效應(yīng)，又稱磁卡效應(yīng)的制冷.磁熱效應(yīng)是指融制冷工質(zhì)在等溫磁化時向外界放出熱量，而絕熱去磁時溫度降低，從外界吸收熱量的現(xiàn)象.磁制冷技術(shù)中的制冷工質(zhì)是固態(tài)的磁性材料.我們知道，物質(zhì)由原子構(gòu)成，原子由電子和原子核構(gòu)成，電子有自旋磁矩還有軌道磁矩，這使得有些物質(zhì)的原子或離子帶有磁矩.JI頂磁性材料的離子或原子磁矩在無外磁場時是雜亂無章的，加外磁場后，原子的磁矩沿外磁場取向排列，使磁矩有序化，從而減少材料的磁惰，因而會向外放出熱量;而一旦去掉外磁場，材料系統(tǒng)的磁有序減小，磁惱增大，因而會從外界吸收熱量.磁'腦是溫度和磁場的函數(shù)，如果把這樣兩個絕熱去磁引起的吸熱過程和絕熱磁化引起的放熱過程用一個循環(huán)連接起來，通過外加磁場，有意識地控制磁惰，就可使得磁性材料不斷地從一端吸熱而在另一端放熱，從而達(dá)到制冷的目的。早在1907年郎杰斐就注意到：順磁體絕熱去磁過程中，其溫度會降低。從機(jī)理上說，固體磁性物質(zhì)（磁性離子構(gòu)成的系統(tǒng)）在受磁場作用磁化時，系統(tǒng)的磁有序度加強(qiáng)（磁熵減?。瑢ν夥懦鰺崃?；再將其去磁，則磁有序度下降（磁熵增大），又要從外界吸收熱量。這種磁性離子系統(tǒng)在磁場施加與除去過程中所出現(xiàn)的熱現(xiàn)象稱為磁熱效應(yīng)。1927年德貝（Debye）和杰克預(yù)言了可以利用此效應(yīng)制冷。1933年杰克實(shí)現(xiàn)了絕熱去磁制冷。從此，在極低溫領(lǐng)域（mK級至16K范圍）磁制冷發(fā)揮了很大作用?，F(xiàn)在低溫磁制冷技術(shù)比較成熟。美國、日本、法國均研制出多種低溫磁制冷冰箱，為各種科學(xué)研究創(chuàng)造極低溫條件。例如用于衛(wèi)星、宇宙飛船等航天器的參數(shù)檢測和數(shù)處理系統(tǒng)中，磁制冷還用在氦液化制冷機(jī)上。而高溫區(qū)磁制冷尚處于研究階段。但由于磁制冷不要壓縮機(jī)、噪聲小，小型、量輕等優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)一步擴(kuò)大其高溫制冷應(yīng)用很有誘惑力，目前十分重視高溫磁制冷的開發(fā)。（２）低溫磁制冷（１６Ｋ以下）在16K以下的極低溫區(qū)，由于固體的晶格振動和傳導(dǎo)電子的熱運(yùn)動可以忽略，故磁離子系統(tǒng)的磁熵變近似等于整個固體的總熵變這種情況下，磁制冷采用卡諾循環(huán)，磁材料用稀土順磁鹽。磁制冷卡諾循環(huán)是由以下四個過程組成：１－２:等溫磁化（排放熱量）２－３:絕熱退磁（溫度降低）３－４:等溫退磁（吸收熱量制冷）４－１:絕熱磁化（溫度升高）已開發(fā)的磁材料：釓鎵石榴(Gd3GaO12）)鏑鋁石榴石(Dy3Al5O12)、釓鎵鋁石榴石Gd3(Ga1-x-Al2)5O12(x=0.1~0.4)制冷溫度:4.2K—20K正在開發(fā)的磁材料：RAl2RNi2

R:(Gd,Dy,Ho,Er)制冷溫度(15K—77K)13241－2：等溫磁化（排熱）2－3：等磁場過程（溫度降低）3－4：等溫退磁（吸熱制冷）4－1：等磁過程（溫度上升）(3)高溫磁制冷（20K以上）溫度20K以上，特別是近室溫附近，磁性離子系統(tǒng)熱運(yùn)動大大加強(qiáng)，順磁鹽中磁有序態(tài)難以形成，它在受外磁場作用前后造成的磁系統(tǒng)熵變大大減小，磁熱效應(yīng)也大大減弱。所以，進(jìn)入高溫區(qū)制冷，低溫磁制冷所采用的材料和循環(huán)都不適用。７．渦流管制冷渦流管制冷是使壓縮氣體產(chǎn)生渦流運(yùn)動并分離成冷熱兩部分，其中冷氣流用來制冷。1931年蘭克發(fā)現(xiàn)旋風(fēng)分離器中旋轉(zhuǎn)的空氣流具有低溫。1933年發(fā)明了蘭克管。缺點(diǎn)：效率低噪聲大。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便、使用靈活、啟動快。

8、空氣膨脹制冷（１）定壓循環(huán)空氣制冷機(jī)9.絕熱放氣制冷剛性容器中的高壓氣體在絕熱放氣時溫度降低,利用此效用可以制冷。1)

G－Ｍ制冷機(jī)制冷情況：單級22Ｋ－77K

雙級

12K

三級

10－77K

2)脈管制冷機(jī)

制冷情況：單級28K（法）

23.5K(日本)

多級研發(fā)中

10、電化學(xué)制冷

利用化學(xué)反應(yīng)伴隨的熱效應(yīng)也可以制冷◆負(fù)極板上發(fā)生氧化反應(yīng)

防熱◆正極板上發(fā)生還原反應(yīng)

吸熱制冷的方式方法很多；任何伴隨有吸熱的物理現(xiàn)象原則上都有可能用來制冷本書主要講液體蒸發(fā)制冷方式空調(diào)用制冷技術(shù)屬于普通制冷。按照制冷溫度大小，分為三類21逆向循環(huán)：具有從低溫?zé)嵩次鼰帷⑾蚋邷責(zé)嵩捶艧岬奶攸c(diǎn)，根據(jù)使用目的不同，可分為制冷、供熱、制冷與供熱三類，又稱制冷機(jī)、熱泵和聯(lián)合機(jī)。制冷機(jī)：實(shí)現(xiàn)制冷所需的機(jī)器和設(shè)備。特點(diǎn)：必須消耗能量——電能、機(jī)械能等制冷劑：制冷機(jī)中把熱量從被冷卻介質(zhì)傳給環(huán)境介質(zhì)的內(nèi)部循環(huán)流動的工作介質(zhì)。

制冷循環(huán)：在制冷機(jī)中，制冷劑周而復(fù)始吸熱、放熱的流動循環(huán)。22狀態(tài)參數(shù)：描述熱力系統(tǒng)狀態(tài)的物理量統(tǒng)稱為系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)。溫度、壓力和比容三個物理量就可以確定熱力系統(tǒng)的狀態(tài)，稱為基本狀態(tài)參數(shù)。熱力系統(tǒng)系統(tǒng)：在工程熱力學(xué)研究中，將所指定的具體研究對象稱之為系統(tǒng)。外界：和系統(tǒng)發(fā)生相互作用（能量交換或質(zhì)量交換）的周圍環(huán)境，也稱為環(huán)境。熱力狀態(tài)：某一時刻，系統(tǒng)中工質(zhì)表現(xiàn)在熱力現(xiàn)象方面的總狀況，稱為系統(tǒng)的熱力狀態(tài)。注意：表壓力和真空度不是狀態(tài)參數(shù)，只有絕對壓力才能作為描述工質(zhì)狀態(tài)的狀態(tài)參數(shù)。23物態(tài)的變化固態(tài)液態(tài)氣態(tài)凝固熔解凝華升華液化汽化24教材P4流體的基本狀態(tài)參數(shù)在熱力工程中，用來實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的物質(zhì)叫工質(zhì)。工質(zhì)都具有一定的狀態(tài)，表示工質(zhì)狀態(tài)的物理量稱為流體或工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)。流體狀態(tài)參數(shù)有溫度（T）、壓力(p)、比容(v)、焓（H）、熵（S）和內(nèi)能（U）。絕對溫度的0度是根據(jù)物理學(xué)原理推導(dǎo)出來的最低溫度，物質(zhì)內(nèi)部分子運(yùn)動速度為零時所對應(yīng)的溫度，以絕對0度為起點(diǎn)的溫度標(biāo)準(zhǔn)。用K表示。溫度表示物體冷熱程度的物理量。攝氏溫度：在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，規(guī)定水結(jié)冰時的溫度為0度，水沸騰時溫度100度，每一份為1度，用℃表示。華氏溫度：在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，規(guī)定水結(jié)冰時的溫度為32度，水沸騰時溫度212度，在32度和212度之間，平均分成180等份，每一份為1度，用℉表示。25教材P1攝氏溫度換算華氏溫度：華氏溫度=9/5×（攝氏溫度）+32華氏溫度換算攝氏溫度攝氏溫度=5/9×（華氏溫度-32）絕對溫度與攝氏溫度絕對溫度=攝氏溫度+273思考題：攝氏度為33度換算成華氏度是多少？華氏度911度換算成攝氏度是多少？26教材P2壓力：物理學(xué)中，把單位面積上承受的壓力稱為壓強(qiáng)，工程上稱為壓力，工程上的壓力通常以P表示壓力的單位及換算國際單位制中，力的單位是N，面積的單位是㎡，壓力的單位是帕斯卡（N/㎡），用Pa表示。因Pa太小，在制冷技術(shù)中采用MPa1MPa=106Pa工程單位工程技術(shù)上常用的單位1㎏f/㎝2=10000㎏f/㎡1㎏f/㎝2=9.8×104Pa≈0.1MPa采用液柱高度為壓力單位1㎜Hg=13.6g/㎝3×1㎜=13.6g/㎝3×0.1㎝=1.36g/㎝2=0.00136㎏f/㎝21㎜Hg=9.8×104Pa×0.00136=133.3Pa標(biāo)準(zhǔn)大氣壓又稱為物理大氣壓，在緯度45°的海平面上大氣的常年平均壓力為760㎜Hg,用B（atm)1atm=0.00136㎏f/㎝2×760=1.033㎏f/㎝227

緯度45度經(jīng)過的地方有法國波爾多地區(qū)、意大利北部、羅馬尼亞，加拿大南部，美國拿帕，南緯45度有新西蘭、南美的智利和阿根廷等，北緯45度有歐洲一片。大氣壓不是固定不變的。為了比較大氣壓的大小，在1954年第十屆國際計(jì)量大會上，科學(xué)家對大氣壓規(guī)定了一個“標(biāo)準(zhǔn)”：在緯度45°的海平面上，當(dāng)溫度為0℃時，760毫米高汞柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)叫做標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。既然是“標(biāo)準(zhǔn)”，在根據(jù)液體壓強(qiáng)公式計(jì)算時就要注意各物理量取值的準(zhǔn)確性。從有關(guān)資料上查得：0℃時汞的密度為13.595×103Kg／m3，緯度45°的海平面上的g值為9.80672牛／千克?？傻?60毫米高汞柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)為：P汞=ρ汞gh=13.595×103千克／m3×9.80672牛／千克×0.76mP汞=1.01325×105Pa。這就是1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的值教材P2思考題2MPa等于多少bar？等于多少Pa？等于多少㎏f/㎝2？等于多少KPa？工業(yè)大氣壓工程上為了計(jì)算方便，把大氣壓近似定為1㎏f/㎝2來計(jì)算

1atm=1.033㎏f/㎝2≈1㎏f/㎝2≈0.1MPa絕對壓力容器內(nèi)的氣體或液體對于容器內(nèi)壁的實(shí)際壓力，用P絕表示:

Pg（表）=P絕-B

或P絕=P表+B真空度當(dāng)密閉容器內(nèi)氣體壓力低于大氣壓力時，大氣壓力(Pb)與容器內(nèi)氣體壓力的差，用Pv表示:

P真=B-P絕比容

（體積）物質(zhì)所占有的體積與該物質(zhì)的質(zhì)量比值。密度ρ物質(zhì)的質(zhì)量與該物質(zhì)所占有的體積比值。28教材P3用u型壓力計(jì)測量系統(tǒng)壓力的方法如圖所示：熱量（J）和比熱（C）1大卡指1千克純水在1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓條件下從19.5℃加熱到20.5℃需要的熱量。1J=0.2389Cal英熱單位（Btu)1磅的純水溫度上升1℉需要的熱量1Btu=0.252Kcal

絕熱指數(shù)熱平衡方程式Q吸=Q放Q吸=C1.G1.(t2-t1)

式中t1、t2為物體的初始和終了溫度Q放=C2.G2.(t4-t3)

式中C、G為物體的比熱和質(zhì)量C1.G1.(t2-t1)=C2.G2.(t4-t3)

注意：熱力學(xué)中規(guī)定系統(tǒng)（工質(zhì)）從外界吸熱，熱量為正；系統(tǒng)（工質(zhì)）向外界放熱，熱量為負(fù)。30教材P631熱力學(xué)第一定律：能量守恒和轉(zhuǎn)換定律熱力學(xué)基本定律法國物理學(xué)家卡諾（NicolasLeonardSadiCarnot,1796～1832）(右圖)生于巴黎。其父L.卡諾是法國有名的數(shù)學(xué)家、將軍和政治活動家，學(xué)術(shù)上很有造詣，對卡諾的影響很大?？ㄖZ身處蒸汽機(jī)迅速發(fā)展、廣泛應(yīng)用的時代，他看到從國外進(jìn)口的尤其是英國制造的蒸汽機(jī)，性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過自己國家生產(chǎn)的，便決心從事熱機(jī)效率問題的研究。他從理論的高度上對熱機(jī)的工作原理進(jìn)行研究，以期得到普遍性的規(guī)律；1824年他發(fā)表了名著《談?wù)劵鸬膭恿湍馨l(fā)動這種動力的機(jī)器》書中寫道：“為了以最普遍的形式來考慮熱產(chǎn)生運(yùn)動的原理，就必須撇開任何的機(jī)構(gòu)或任何特殊的工作介質(zhì)來進(jìn)行考慮，就必須不僅建立蒸汽機(jī)原理，而且建立所有假想的熱機(jī)的原理，不論在這種熱機(jī)里用的是什么工作介質(zhì)，也不論以什么方法來運(yùn)轉(zhuǎn)它們?！笨ㄖZ出色地運(yùn)用了理想模型的研究方法，以他富于創(chuàng)造性的想象力，精心構(gòu)思了理想化的熱機(jī)——后稱卡諾可逆熱機(jī)（卡諾熱機(jī)），提出了作為熱力學(xué)重要理論基礎(chǔ)的卡諾循環(huán)和卡諾定理，從理論上解決了提高熱機(jī)效率的根本途徑?？ㄖZ在這篇論文中指出了熱機(jī)工作過程中最本質(zhì)的東西：熱機(jī)必須工作于兩個熱源之間，才能將高溫?zé)嵩吹臒崃坎粩嗟剞D(zhuǎn)化為有用的機(jī)械功；明確了“熱的動力與用來實(shí)現(xiàn)動力的介質(zhì)無關(guān)，動力的量僅由最終影響熱素傳遞的物體之間的溫度來確定”，指明了循環(huán)工作熱機(jī)的效率有一極限值，而按可逆卡諾循環(huán)工作的熱機(jī)所產(chǎn)生的效率最高。實(shí)際上卡諾的理論已經(jīng)深含了熱力學(xué)第二定律的基本思想，但由于受到熱質(zhì)說的束縛，使他當(dāng)時未能完全探究到問題的底蘊(yùn)。1832年8月24日卡諾因染霍亂癥在巴黎逝世，年僅36歲。卡諾的學(xué)術(shù)地位隨著熱功當(dāng)量的發(fā)現(xiàn)，熱力學(xué)第一定律、能量守恒與轉(zhuǎn)化定律及熱力學(xué)第二定律相繼被揭示的過程慢慢形成了。熱力學(xué)第一定律與能量守恒定律有著極其密切的關(guān)系。德國物理學(xué)家、醫(yī)生邁爾（JuliusRobertMayer，1814～1878）1840年2月到1841年2月作為船醫(yī)遠(yuǎn)航到印度尼西亞。他從船員靜脈血的顏色的不同，發(fā)現(xiàn)體力和體熱來源于食物中所含的化學(xué)能，提出如果動物體能的輸入同支出是平衡的，所有這些形式的能在量上就必定守恒。他由此受到啟發(fā)，去探索熱和機(jī)械功的關(guān)系。他將自己的發(fā)現(xiàn)寫成《論力的量和質(zhì)的測定》一文，但他的觀點(diǎn)缺少精確的實(shí)驗(yàn)論證，論文沒能發(fā)表（直到1881年他逝世后才發(fā)表）。邁爾很快覺察到了這篇論文的缺陷，并且發(fā)奮進(jìn)一步學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)和物理學(xué)。1842年他發(fā)表了《論無機(jī)性質(zhì)的力》的論文，表述了物理、化學(xué)過程中各種力（能）的轉(zhuǎn)化和守恒的思想。邁爾是歷史上第一個提出能量守恒定律并計(jì)算出熱功當(dāng)量的人。但1842年發(fā)表的這篇科學(xué)杰作當(dāng)時未受到重視。32后來英國杰出的物理學(xué)家焦耳（1818～1889）德國物理學(xué)家亥姆霍茲（1821～1894）等人各自獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)了能量守恒定律1843年8月21日焦耳在英國科學(xué)協(xié)會數(shù)理組會議上宣讀了《論磁電的熱效應(yīng)及熱的機(jī)械值》論文，強(qiáng)調(diào)了自然界的能是等量轉(zhuǎn)換、不會消滅的，哪里消耗了機(jī)械能或電磁能，總在某些地方能得到相當(dāng)?shù)臒?。焦耳用了?0年的時間，不懈地鉆研和測定了熱功當(dāng)量。他先后用不同的方法做了400多次實(shí)驗(yàn)，得出結(jié)論：熱功當(dāng)量是一個普適常量，與做功方式無關(guān)。他自己1878年~1849年的測驗(yàn)結(jié)果相同。后來公認(rèn)值是427千克重·米每千卡。這說明了焦耳不愧為真正的實(shí)驗(yàn)大師。他的這一實(shí)驗(yàn)常數(shù)，為能量守恒與轉(zhuǎn)換定律提供了無可置疑的證據(jù)。

熱力學(xué)第一定律：能量守恒和轉(zhuǎn)換定律熱力學(xué)基本定律1847年，亥姆霍茲發(fā)表《論力的守恒》，第一次系統(tǒng)地闡述了能量守恒原理，從理論上把力學(xué)中的能量守恒原理推廣到熱、光、電、磁、化學(xué)反應(yīng)等過程，揭示其運(yùn)動形式之間的統(tǒng)一性，它們不僅可以相互轉(zhuǎn)化，而且在量上還有一種確定的關(guān)系。能量守恒與轉(zhuǎn)化使物理學(xué)達(dá)到空前的綜合與統(tǒng)一。將能量守恒定律應(yīng)用到熱力學(xué)上，就是熱力學(xué)第一定律。熱力學(xué)第一定律：能量守恒和轉(zhuǎn)換定律熱力學(xué)基本定律熱可以轉(zhuǎn)變?yōu)楣?，功也可以轉(zhuǎn)變成熱，一定量的熱消失時，必然伴隨產(chǎn)生相應(yīng)量的功；消耗一定的功時，必然產(chǎn)生與之對應(yīng)量的熱?；蛘哒f：熱能可以轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，機(jī)械能可以轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，在它們的傳遞和轉(zhuǎn)換過程中，總量保持不變。

實(shí)際的工質(zhì)狀態(tài)變化過程中，熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式為教材P734AB1234氣體所作的微小膨脹功為：而，即在此過程中的乘積，正是1千克工質(zhì)比容的變化量，所以得：dF的乘積在壓容圖上等于面積dF，所以面積dF在壓容圖上即表示的數(shù)值35熱力學(xué)第二定律：能量貶值原理1、熱量不可能自發(fā)地、不花任何代價地從低溫物體傳向高溫物體。

2、不可能從單一熱源取得熱量使之完全轉(zhuǎn)變?yōu)楣Χ划a(chǎn)生其他影響。3、不可逆熱力過程中熵的微增量總是大于零。歷史上首個成型的第二類永動機(jī)裝置是1881年美國人約翰·嘎姆吉為美國海軍設(shè)計(jì)的零發(fā)動機(jī)，這一裝置利用海水的熱量將液氨汽化，推動機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)。但是這一裝置無法持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，因?yàn)槠蟮囊喊痹跊]有低溫?zé)嵩创嬖诘臈l件下無法重新液化，因而不能完成循環(huán)。

1820年代法國工程師卡諾設(shè)計(jì)了一種工作于兩個熱源之間的理想熱機(jī)——卡諾熱機(jī)，卡諾熱機(jī)從理論上證明了熱機(jī)的工作效率與兩個熱源的溫差相關(guān)。德國人克勞修斯和英國人開爾文在研究了卡諾循環(huán)和熱力學(xué)第一定律后，提出了熱力學(xué)第二定律。這一定律指出：不可能從單一熱源吸取熱量，使之完全變?yōu)橛杏霉Χ划a(chǎn)生其他影響。熱力學(xué)第二定律的提出宣判了第二類永動機(jī)的死刑，而這一定律的表述方式之一就是：第二類永動機(jī)不可能實(shí)現(xiàn)。教材P7熱量的傳遞方式:熱傳導(dǎo)、對流、熱輻射熱傳導(dǎo)是指熱量從系統(tǒng)的一部分傳遞到另一部分或由一個系統(tǒng)傳遞到另一個系統(tǒng)的現(xiàn)象。在固體的熱量傳遞中，熱傳導(dǎo)是主要方式，氣體或液體，熱傳導(dǎo)過程往往和對流同時發(fā)生。對流是指在氣體或液體中進(jìn)行的熱傳遞熱輻射是指物體之間互不接觸的情況下，將熱量直接從一個系統(tǒng)傳給另一個系統(tǒng)。36twtn教材P837物質(zhì)在加熱（或冷卻）過程中，溫度升高（或降低）所吸收（或放出）的熱量叫顯熱。用符號Q顯表示。顯熱計(jì)算公式：物質(zhì)在加熱（或冷卻）過程中，只改變原有狀態(tài)，而溫度不發(fā)生變化，這種改變狀態(tài)所消耗（或得到）的熱叫做潛熱。用符號Q潛表示。顯熱和潛熱溫度

1000時間水為例氣態(tài)固態(tài)液態(tài)凝固熔解汽化液化物質(zhì)在加熱（冷卻）過程中溫度和狀態(tài)隨時間變化曲線圖教材P81934年美國人波爾金斯試制成功了第一臺以乙醚為工質(zhì)、閉式循環(huán)的蒸汽壓縮式制冷機(jī)。1830～1930，主要采取NH3、HCS、CO2、空氣等作為制冷劑；1930～1990，主要采用氟里昂作為制冷劑；1990～，積極尋找無污染的制冷劑，替代氟利昂。制冷劑發(fā)展概況38教材P31臭氧層的破壞和全球氣候變暖，是當(dāng)前人類所面臨的兩個主要環(huán)境問題。因空調(diào)行業(yè)廣泛采取的CFCs（氯氟烴）與HCFCs（氫氯烴）類物質(zhì)中的氯原子對臭氧層有著極強(qiáng)的破壞作用以及產(chǎn)生溫室效應(yīng)，全球的空調(diào)行業(yè)面臨著嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。CFCs與HCFCs的替代已成為當(dāng)前國際性的熱門話題。根據(jù)<蒙特利爾協(xié)議書>，國際上對CFCs和HCFCs使用限制日程有如下要求：CFCs,包括CFC11、CFC12等，對發(fā)展中國家停用的日期是2010年；HCFCs，包括HCFC22等，對發(fā)展中國家從2016年開始凍結(jié)生產(chǎn)量，2040年完全停用。制冷劑是制冷系統(tǒng)中的工作介質(zhì)，說到制冷劑的替代，首先，得說一說制冷劑發(fā)展的幾個階段：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，有的有毒，有的可燃，有的效率很低，使用了一百年之久。第二階段：從1930年到1990年，鹵代烴（也稱氟利昂是鏈狀飽和碳?xì)浠衔锏姆?、氯、溴衍生物的總稱）中的CFCS（氯氟烴）和HCFCS（氫氯烴）成了主角。使用了60年后，人類發(fā)現(xiàn)這些制冷劑嚴(yán)重破壞臭氧層。出于環(huán)保的需要，不得不被迫實(shí)現(xiàn)第二次轉(zhuǎn)軌。

第三階段，從1990年至今，科學(xué)家正努力尋找CFCS（氯氟烴）和HCFCS（氫氯烴）合理的替代物，HFCS（氫氟烴）正要成為下一個主角。我們要尋找到一種合適的替代物，在選擇新的制冷劑除了考慮其熱力性質(zhì)外，還需要考慮物理化學(xué)性，一般來說選擇制冷劑有以下幾點(diǎn)需要考慮：1）安全性（低毒性、燃燒性、爆炸性）；2）合理的熱穩(wěn)定性；3）對金屬和非金屬材料的作用；4）對潤滑油的互溶性；5）對水的溶解性；6）可檢漏；7）對大氣環(huán)境影響?。和ǔＪ褂肙DP（臭氧層的消耗潛能）、GWP(全球變暖潛能)及TEWI（總等效溫室效應(yīng)）等值進(jìn)行衡量；8）綠色環(huán)保，高效節(jié)能。39制冷劑及其狀態(tài)制冷劑在被冷卻對象和環(huán)境介質(zhì)之間傳遞熱量，并最終把熱量從被冷卻對象傳給環(huán)境介質(zhì)的制冷機(jī)中進(jìn)行制冷循環(huán)的工作物質(zhì)。

制冷劑的選擇要求安全性：應(yīng)具備無毒、無味、不燃燒、不爆炸，對人體無害，并對人體器官無刺激性。熱力學(xué)特性

其它要求403.單位質(zhì)量和單位體積制冷量均大：q0大：獲取相同的制冷量時，可減少制冷劑的循環(huán)量。qv大：壓縮機(jī)尺寸小，設(shè)備小，可減少材料消耗和投資。1.具有較大的制冷工作范圍：臨界溫度高、標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度低、凝固溫度低。熱力學(xué)特性2.具有適當(dāng)?shù)墓ぷ鲏毫蛪嚎s比：蒸發(fā)壓力：最好接近且稍高于大氣壓力。冷凝壓力：不宜過高，一般不超過1.2～1.5Mpa。壓縮比：≠3，且不宜過大。4.絕熱指數(shù)低：可減少耗功率，降低排氣溫度，利于潤滑。41壓縮比：是指汽缸活塞的最大行程容積與最小行程容積的比值其它要求1.流動性好（粘度小，密度?。嚎蓽p少流動阻力損失，降低能耗，縮小管徑，減少材料消耗。2.安全性好，化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定（高溫下不分解、不燃、不爆，無毒）。3.對金屬和其它工程材料無腐蝕，4.溶油性：溶油性差：制冷劑和潤滑油易分離，t0穩(wěn)定；易產(chǎn)生油膜影響傳熱。

溶油性好：潤滑好，不易有油膜，傳熱好；但易引起t0升高。5.溶水性：溶水性差：在節(jié)流閥處，蒸發(fā)溫度低于0℃時，游離態(tài)的水便會結(jié)冰而發(fā)生“冰堵”。氟利昂難溶于水。溶水性好：不會發(fā)生“冰堵”，氨易溶于水，但氨溶于水中易腐蝕金屬。6.來源廣，易制取。42制冷劑的分類

(Refrigerant)四大類(制冷劑的標(biāo)準(zhǔn)符號表示)：1.無機(jī)化合物無機(jī)化合物：NH3、CO2、H2O、N2O。

命名：R7****為分子量

例：NH3——R717CO2——R744H2O——R718

N2O——R744a2.烴類(碳?xì)浠衔铮┩闊N類：甲烷CH4，乙烷C2H6，丙烷C3H8;鏈烯烴類：乙烯C2H4，丙稀C3H6；◆烷烴類命名方法與氟利昂相同：（丁烷例外，為R600）

CH4——R50，C2H6——R170，C3H8——R290；◆烯烴類命名方法：R后先寫上“1”，再按氟利昂方法：

C2H4——R1150，C3H6——R127043一、根據(jù)常溫下冷凝壓力大小和在大氣壓力下蒸發(fā)溫度的高低分三類：高溫低壓制冷劑，冷凝壓力小于0.3MPa，蒸發(fā)溫度大于0℃（R11、R21）中溫中壓制冷劑，冷凝壓力為0.3~2MPa，蒸發(fā)溫度大于0~-50℃（R717、R22、R502）低溫高壓制冷劑，冷凝壓力大于2MPa，蒸發(fā)溫度低于-50℃（R13、R14、R503）二、根據(jù)制冷劑化學(xué)成分及組成可分為四類：無機(jī)化合物碳?xì)浠衔锓合盗谢旌瞎卜腥芤?.鹵代烴（氟利昂）鹵代烴是飽和碳?xì)浠衔锏姆?、氯、溴衍生物的總稱。目前作制冷劑的主要是甲烷和乙烷的衍生物。

分子式：CmHnFxClyBrz

（滿足2m+2=n+x+y+z）

1）命名法1：RM-1(為0時略)N+1xBz（z為0時與B一起略）例：一氯二氟甲烷分子CHF2Cl——R22

一溴三氟甲烷分子CF3Br——R13B1

三氟三氯乙烷分子C2F3Cl3——R113

2）命名法2：表示含氯原子的氟利昂對大氣臭氧層的破壞作用

CFC——氯氟化碳，不含氫，公害物，嚴(yán)重破壞臭氧層，禁用；

例：CF2Cl2——R12——CFC12、CFCl3——R11——CFC11

HCFC——?dú)渎确迹瑲洌凸ξ镔|(zhì)，屬于過渡性物質(zhì)；

例：CHF2Cl——R22——HCFC22

HFC——?dú)浞?，不含氯，無公害，可作為替代物，待研究開發(fā)。

例：C2H2F4——R134a——HFC134a

4.混合溶液由兩種(或以上)制冷劑按一定比例相互溶解而成的混合物。

A共沸溶液：固定p下蒸發(fā)或冷凝時，t0、tk不變，氣、液相組分相同。

命名：R5****為發(fā)現(xiàn)的順序：R500、R501、R502…….R509等。

B非共沸溶液：固定p下蒸發(fā)或冷凝時，t0、tk變，氣、液相組分不同。

命名：R4****為發(fā)現(xiàn)的順序：R400、R401、R402、….R507等。44常用制冷劑的性質(zhì)2.R12（分子CF2Cl2）Ｒ12為烷烴的鹵代物，學(xué)名二氟二氯甲烷。它是我國中小型制冷裝置中使用較為廣泛的中壓中溫制冷劑。Ｒ12的標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度為－29.8℃，冷凝壓力一般為0.78～0.98MPa，凝固溫度為-155℃，單位容積標(biāo)準(zhǔn)制冷量約為288kcal/ｍ3。

Ｒ12是一種無色、透明、沒有氣味，幾乎無毒性、不燃燒、不爆炸，很安全的制冷劑。只有在空氣中容積濃度超過80％時才會使人窒息。但與明火接觸或溫度達(dá)400℃以上時，則分解出對人體有害的氣體。

Ｒ12能與任意比例的潤滑油互溶且能溶解各種有機(jī)物，但其吸水性極弱。因此，在小型氟利昂制冷裝置中不設(shè)分油器，而裝設(shè)干燥器。同時規(guī)定Ｒ12中含水量不得大于0.0025％，系統(tǒng)中不能用一般天然橡膠作密封墊片，而應(yīng)采用丁腈橡膠或氯乙醇等人造橡膠。否則，會造成密封墊片的膨脹引起制冷劑的泄漏

3.R22（分子CHF2Cl）Ｒ22也是烷烴的鹵代物，學(xué)名二氟一氯甲烷，標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度約為－41℃，凝固溫度約為－160℃，冷凝壓力同氨相似，單位容積標(biāo)準(zhǔn)制冷量約為454kcal/ｍ3。

Ｒ22的許多性質(zhì)與Ｒ12相似，但化學(xué)穩(wěn)定性不如Ｒ12，毒性也比Ｒ12稍大。但是，Ｒ22的單位容積制冷量卻比Ｒ12大的多，接近于氨。當(dāng)要求－40～－70℃的低溫時，利用Ｒ22比Ｒ12適宜，故目前Ｒ22被廣泛應(yīng)用于－40～－60℃的雙級壓縮或空調(diào)制冷系統(tǒng)中。

4.R134a（四氟乙烷分子式C2H2F4）標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度-26.5℃，凝固溫度-96.6℃，溫室效應(yīng)是R112的十分之一，對臭氧層無破壞作用，對金屬件有腐蝕性。45注意：R134a的吸氣壓力約為0MPa,R600a的吸氣壓力約為-0.05MPa,HC混合制冷劑的吸氣壓力基本同R12相當(dāng)。1、氨（代號：Ｒ717分子式NH3）

氨是目前使用最為廣泛的一種中壓中溫制冷劑。氨的凝固溫度為-77.7℃，標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度為－33.3℃，在常溫下冷凝壓力一般為1.1～1.3MPa，即使當(dāng)夏季冷卻水溫高達(dá)３０℃時也決不可能超過1.5MPa。氨的單位標(biāo)準(zhǔn)容積制冷量大約為520kcal/ｍ3。氨有很好的吸水性，即使在低溫下水也不會從氨液中析出而凍結(jié)，故系統(tǒng)內(nèi)不會發(fā)生“冰塞”現(xiàn)象。氨對鋼鐵不起腐蝕作用，但氨液中含有水分后，對銅及銅合金有腐蝕作用，且使蒸發(fā)溫度稍許提高。因此，氨制冷裝置中不能使用銅及銅合金材料，并規(guī)定氨中含水量不應(yīng)超過0.2％。

氨的比重和粘度小，放熱系數(shù)高，價格便宜，易于獲得。但是，氨有較強(qiáng)的毒性和可燃性。若以容積計(jì)，當(dāng)空氣中氨的含量達(dá)到0.5％～0.6％時，人在其中停留半個小時即可中毒，達(dá)到11％～13％時即可點(diǎn)燃，達(dá)到16％時遇明火就會爆炸。因此，氨制冷機(jī)房必須注意通風(fēng)排氣，并需經(jīng)常排除系統(tǒng)中的空氣及其它不凝性氣體。總上所述，氨作為制冷劑的優(yōu)點(diǎn)是：易于獲得、價格低廉、壓力適中、單位制冷量大、放熱系數(shù)高、幾乎不溶解于油、流動阻力小，泄漏時易發(fā)現(xiàn)爆炸極限：15.8%-28%R600a制冷劑標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度-11.7℃，凝固溫度-160℃，對大氣臭氧層無破壞作用，無溫室效應(yīng)。無毒、但可燃、可爆，在空氣中爆炸的體積分?jǐn)?shù)為1.8%~8.4%，能與礦物油互溶。氣化潛熱大，故系統(tǒng)充注量少，熱導(dǎo)率高，壓縮比小，單位容積制冷量僅為R12的50%左右，作為R12的替代工質(zhì)之一。R407c制冷劑R407c的ODP值為零，GWP值較高，為R22的替代物，R407c與R22的沸點(diǎn)比較接近，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，其沸點(diǎn)是-43.4~-36.1℃?？照{(diào)工況下，單位容積制冷量和制冷系數(shù)比R22低5%；在低溫工況下，制冷系數(shù)變化不大，單位容積制冷量卻低20%。R407c傳熱性能較差，不能與礦物性潤滑油互溶，但能溶解與聚酯類合成潤滑油，對干燥有較高要求。R600a制冷劑蒸發(fā)潛熱大，冷卻能力強(qiáng)；流動性能好，輸送壓力低，耗電量低，負(fù)載溫度回升速度慢。R600a制冷劑與各種壓縮機(jī)潤滑油兼容。（注：R600a在制冷系統(tǒng)中含量不足時，會造成壓力值過大，機(jī)器聲音異常，壓縮機(jī)壽命縮短）主要用作超低溫制冷劑，與R22組成的制冷系統(tǒng)用于-80～-120℃的超低溫制冷裝置。也用作泡沫塑料的發(fā)泡劑,作制冷劑替代R12。健康危害：具有弱刺激和麻醉作用。急性中毒：主要表現(xiàn)為頭痛、頭暈、嗜睡、惡心、酒醉狀態(tài)，嚴(yán)重者可出現(xiàn)昏迷。慢性影響：出現(xiàn)頭痛、頭暈、睡眠不佳、易疲倦。制冷劑的儲存與制冷劑鋼瓶的使用要求47制冷劑的儲存要求1、儲存鋼瓶的倉庫距廠房不得小于25m，距離住地和公共建筑物不得小于50m。2、氨瓶倉庫應(yīng)為不低于二級耐火等級的單獨(dú)建筑物。3、倉庫不應(yīng)有明火或其他取暖設(shè)備。4、倉庫內(nèi)要自然通風(fēng)或有機(jī)械通風(fēng)裝置。5、鋼瓶臥放時應(yīng)頭部朝向一方，防止?jié)L動，堆放不應(yīng)超過5層。6、氨瓶嚴(yán)禁與氧氣瓶、氫氣瓶同室存放，以免引起燃燒、爆炸。7、制冷劑鋼瓶應(yīng)遠(yuǎn)離熱源，防止陽光暴曬。制冷劑鋼瓶使用注意事項(xiàng)：1、操作人員啟鋼瓶閥門時，應(yīng)站在閥的側(cè)面緩慢開啟；2、鋼瓶閥門凍結(jié)時，應(yīng)把鋼瓶移到較暖的地方，或用潔凈的溫水解凍，嚴(yán)禁明火烘烤。3、不得靠近熱源，與明火的距離不得小于10m，夏季防止陽光暴曬。4、瓶中氣體不能全部用完，必須留有剩余壓力。幾種常用制冷劑水H2O（R718）

優(yōu)點(diǎn)：環(huán)保、安全易得、無毒無味；

缺點(diǎn)：比容大、qv小，凝固點(diǎn)高，制冷溫度0℃。

適用：蒸汽噴射式制冷機(jī)、溴化鋰吸收式制冷機(jī)。

2.氨NH3（R717）優(yōu)點(diǎn)：環(huán)保、熱力性質(zhì)好（沸點(diǎn)-33.4℃，凝固點(diǎn)-77.7℃）、工作壓力適中、q0、qv較大、粘性小，密度小，流動阻力小、傳熱性能好、溶水性好、不會“冰塞”，純氨不腐蝕，但含水后腐蝕銅及銅合金（磷青銅除外）。

缺點(diǎn)：毒性大、有刺激性臭味、易燃易爆、一旦泄漏，將污染空氣、食品，并刺激人，微溶于潤滑油，易有油膜。

適用：大中型工業(yè)制冷裝置（-65℃以上）和大中型冷庫。3.氟利昂

優(yōu)點(diǎn)：無味、不易燃易爆、毒性小、等熵指數(shù)小、排氣溫度低，不腐蝕金屬，分子量大。

缺點(diǎn)：密度大、粘性大、流動阻力大，滲透性強(qiáng)，易于泄漏而不被發(fā)現(xiàn)，含氟原子的氟利昂與明火接觸能分解出劇毒的光氣COCl2，價格高。

適用：使用范圍廣。48臭氧衰減指數(shù)ODP：表示物質(zhì)對大氣臭氧層的破壞程度。應(yīng)越小越好，ODP=0則對大氣臭氧層無害。溫室效應(yīng)指數(shù)GWP：表示物質(zhì)造成溫室效應(yīng)的影響程度。應(yīng)越小越好，GWP=0則不會造成大氣變暖。49關(guān)于CFC的問題1.全球溫度上升2.全球海平面上升3.皮膚癌患者增多教材P39ODP制冷劑對大氣臭氧層消耗潛能值，以CFC-11的ODP=1.0為相對值，以HFC-134a的ODP值為零。GWP制冷劑溫室效應(yīng)潛能值，以CFC-11的ODP=1.0為相對值，以HFC-134a的GWP值為0.24~0.29。載冷劑定義

將制冷裝置的制冷量傳遞給被冷卻介質(zhì)的媒介物質(zhì)（冷媒）。

其實(shí)質(zhì)就是在間接制冷系統(tǒng)中，用來傳遞冷量的中間介質(zhì)，制冷裝置的制冷量，通過載冷劑的循環(huán)流動傳遞給被冷卻對象。50教材P4051對載冷劑的要求

(1)在使用溫度范圍內(nèi)不凝固、不汽化。

(2)比熱要大。

(3)密度小，粘度小。

(4)導(dǎo)熱系數(shù)大。

(5)不腐蝕設(shè)備、管道及其他附件；無毒，化學(xué)穩(wěn)定性好。

(6)價格便宜，易于購買。52載冷劑的種類載冷劑按其工作溫度大致可分為3類：

1.高溫載冷劑

高溫載冷劑（如水）適用于0℃以上的制冷循環(huán)，被廣泛用于空調(diào)裝置。

2.中溫載冷劑

中溫載冷劑，如氯化鈉、氯化鈣的水溶液，適用于5～－50℃的制冷裝置中。

3.低溫載冷劑

低溫載冷劑，如R11、三氯乙烯，適用于低于－50℃的制冷裝置。載冷劑類型及常用載冷劑1.水：空調(diào)系統(tǒng)中常用，但只能做0℃以上的載冷劑。2.鹽水溶液：工作溫度在0℃以下，NaCl、CaCl2、MgCl2

3.有機(jī)物及其水溶液甲醇、乙二醇、丙三醇。

53當(dāng)蒸發(fā)器距離被冷卻對象較遠(yuǎn)，或在氨制冷系統(tǒng)中為了避免制冷劑對被冷卻對象造成污染，可利用載冷劑來傳遞冷量。載冷劑先在蒸發(fā)器中與制冷劑發(fā)生熱量交換獲得冷量，將獲得的冷量貯存于冷媒罐中，用泵輸送到需要冷量的地方，對被冷卻對象進(jìn)行冷卻，這種冷卻方式稱為間接蒸發(fā)式冷卻。在葡萄酒生產(chǎn)中，大多采用這種供冷方式。采用載冷劑供冷的優(yōu)點(diǎn)在于可將制冷劑的使用限制在一個較小的系統(tǒng)范圍內(nèi)，減少制冷機(jī)房中管道和接頭，減少泄漏的可能性。采用載冷劑供冷易于解決冷量的控制和分配問題，對于容量大、集中供冷的制冷裝置，都采用載冷劑供冷。54用作載冷劑的液體要求在使用溫度下保持液態(tài)，凝固溫度應(yīng)低于制冷劑的蒸發(fā)溫度，沸點(diǎn)越高越好；載冷劑的化學(xué)穩(wěn)定性要好，不分解、不揮發(fā)、不腐蝕設(shè)備；無毒，對人體無害；比熱大，載冷量大；黏度小，流動性好，傳熱性好。常用的載冷劑有水、無機(jī)鹽水溶液及有機(jī)物水溶液。葡萄酒生產(chǎn)中主要是水及有機(jī)溶液。55（1）水水是一種很好的載冷劑。水的冰點(diǎn)高，只能用于載冷溫度在0℃以上的場合，如空氣調(diào)節(jié)等。在葡萄酒生產(chǎn)中，可用作發(fā)酵冷卻系統(tǒng)的載冷劑。56（2）無機(jī)鹽水溶液

無機(jī)鹽水溶液具有較大的比重和比熱，載冷量大，凝固點(diǎn)較低，是一種應(yīng)用較廣的載冷劑，多用于中低溫制冷系統(tǒng)。常用的有氯化鈣、氯化鈉、氯化鎂的水溶液。無機(jī)鹽水溶液中含有氯離子，對金屬具有較強(qiáng)的腐蝕性。奧氏不銹鋼對氯離子非常敏感，當(dāng)氯離子含量高時會引起應(yīng)力腐蝕。在葡萄酒生產(chǎn)中，各種釀造容器、工藝管道及換熱裝置用奧氏體不銹鋼制造，供冷系統(tǒng)中不宜用無機(jī)鹽水溶液作載冷劑。57鹽水溶液溫度-濃度圖5859鹽水作為載冷劑時應(yīng)注意以下問題：一、要合理地選擇鹽水的濃度鹽水的濃度增高，雖可降低凝固點(diǎn)，但使鹽水密度加大、比熱減小，使輸液泵的功率消耗增大。

目前一般在選擇鹽水濃度時，使其凝固溫度比制冷劑的蒸發(fā)溫度低５～８℃為宜。

二、注意鹽水對設(shè)備及管道的腐蝕問題1、最好采用閉式鹽水系統(tǒng)。以減少鹽水與空氣接觸機(jī)會，從而降低對設(shè)備及管道的腐蝕2、鹽水濃度不可太低。因?yàn)辂}水的含氧量隨鹽水濃度的降低而增高。3、在鹽水中加入一定量的防腐劑并使其具有合適的酸堿性。

配制方法：1m3的氯化鈣水溶液中應(yīng)加1．6kg的重鉻酸鈉和0．43kg的氫氧化鈉；1m3氯化鈉水溶液中加入3．2kg的重鉻酸鈉和0．864kg的氫氧化鈉。加入防腐劑后，必須使鹽水呈弱堿性（pＨ=7.5～8.5），這可通過氫氧化鈉的加入量進(jìn)行調(diào)整，添加防腐劑時應(yīng)特別小心并注意毒性。三、鹽水作為載冷劑時應(yīng)注意以下問題：載冷劑在使用過程中，會因吸收空氣中的水分而使其濃度降低。為了防止鹽水的濃度降低，引起凝固點(diǎn)溫度升高，必須定期檢測鹽水的比重。若濃度降低，應(yīng)適當(dāng)補(bǔ)充鹽量，以保持在適當(dāng)?shù)臐舛?。故選用工業(yè)級的無水氯化鈣（對形狀無要求），應(yīng)合理配置，定期檢查。60（3）有機(jī)物水溶液常用的有機(jī)物水溶液有甲醇水溶液、乙醇水溶液、乙二醇水溶液等，它們都可用作葡萄酒生產(chǎn)中的載冷劑。甲醇和乙醇具有燃燒性，使用時應(yīng)采取防火措施。由于乙二醇的比重和比熱大，載冷量大，無燃燒性及腐蝕性，使用安全，應(yīng)用普遍。61載冷劑選擇要求1.

工作溫度范圍內(nèi)始終呈液態(tài)，不凝固、不汽化；2.

無毒、無刺激性，環(huán)保、安全，腐蝕性?。?.

比熱大，同樣質(zhì)量則載冷量大，傳熱性好；4.

流動性好，密度小，粘度小，流動阻力??；5.來源廣泛，價低易得。6.熱導(dǎo)率大

62冷凍機(jī)油壓縮機(jī)中，冷凍油主要起潤滑、密封、降溫以及能量調(diào)節(jié)四個作用。

（1）潤滑

冷凍油在壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中起潤滑作用，以減少壓縮機(jī)運(yùn)行摩擦和磨損程度，從而延長壓縮機(jī)的使用壽命。

（2）密封

冷凍油在壓縮機(jī)中起密封作用，使壓縮機(jī)內(nèi)活塞與汽缸面之間、各轉(zhuǎn)動的軸承之間達(dá)到密封的作用，以防止制冷劑泄漏。

（3）降溫

冷凍油在壓縮機(jī)各運(yùn)動部件間潤滑時，可帶走工作過程中所產(chǎn)生的熱量，使各運(yùn)動部件保持較低的溫度，從而提高壓縮機(jī)的效率和使用的可靠性。

（4）能量調(diào)節(jié)

對于帶有能量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的制冷壓縮機(jī)，可利用冷凍油的油壓作為能量調(diào)節(jié)機(jī)械的動力。

63教材P42冷凍油的性能要求：由于使用場合和制冷劑的不同，制冷設(shè)備對冷凍油的選擇也不一樣。對冷凍油的要求有以下幾方面：（1）黏度

冷凍油黏度油料特性中的一個重要參數(shù)，使用不同制冷劑要相應(yīng)選擇不同的冷凍油。若冷凍油黏度過大，會使機(jī)械摩擦功率、摩擦熱量和啟動力矩增大。反之，若黏度過小，則會使運(yùn)動件之間不能形成所需的油膜，從而無法達(dá)到應(yīng)有的潤滑和冷卻效果。

（2）濁點(diǎn)

冷凍油的濁點(diǎn)是指溫度降低到某一數(shù)值時，冷凍油中開始析出石蠟，使?jié)櫥妥兊没鞚釙r的溫度。制冷設(shè)備所用冷凍油的濁點(diǎn)應(yīng)低于制冷劑的蒸發(fā)溫度，否則會引起節(jié)流閥堵塞或影響傳熱性能。

（3）凝固點(diǎn)

冷凍油在實(shí)驗(yàn)條件下冷卻到停止流動的溫度稱為凝固點(diǎn)。制冷設(shè)備所用冷凍油的凝固點(diǎn)應(yīng)越低越好（如R22的壓縮機(jī)，冷凍油應(yīng)在-55℃以下），否則會影響制冷劑的流動，增加流動阻力，從而導(dǎo)致傳熱效果差的后果。

（4）閃點(diǎn)

冷凍油的閃點(diǎn)是指潤滑油加熱到它的蒸汽與火焰接觸時發(fā)生打火的最低溫度。制冷設(shè)備所用冷凍油的閃點(diǎn)必須比排氣溫度高15～30℃以上，以免引起潤滑油的燃燒和結(jié)焦。

（5）其他

如化學(xué)穩(wěn)定性和抗氧性、水分和機(jī)械雜質(zhì)以及絕緣性能。

64冷凍機(jī)油規(guī)格和選用：目前我國生產(chǎn)的冷凍油有13號、18號、25號、30號和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)40號五種牌號的冷凍油。其中，普遍采用的制冷壓縮機(jī)潤滑油有13號、18號和25號三種。

氨系統(tǒng)一般選用13號或25號，R12和R600a壓縮機(jī)一般選用18號，R22壓縮機(jī)一般選用25號。

為保護(hù)臭氧層，國際上對空調(diào)設(shè)備的制冷劑都做了限制，出現(xiàn)了各種替代制冷劑，其冷凍油也相應(yīng)發(fā)生了變化。對空調(diào)替代制冷劑為R134a、R410a/R407c，其替代分別采用PAG、POE。

POE又稱聚酯油，它是一類合成的多元醇酯類油。PAG是一種合成的聚（乙）二醇類潤滑油。其中，POE油不僅能良好地用于HFC類制冷劑系統(tǒng)中，也能用于烴類制冷。PAG油則可用HFC類、烴類和氨作為制冷劑的制冷系統(tǒng)中的潤滑油。6566冷凍油變質(zhì)的原因：1.混入水分2.氧化3.污染冷凍油質(zhì)量外觀判斷：從外觀、顏色、氣味判斷好壞，當(dāng)冷凍油中含有水分或雜質(zhì)時，透明度會降低；當(dāng)冷凍油質(zhì)量下降，顏色會變深。因此，可用滴管將冷凍油的抽樣滴在白色吸水紙上，若油跡顏色淺而均勻，則質(zhì)量尚可；若油跡呈一組同心圓狀分布時，則油內(nèi)含雜質(zhì)；若油跡呈褐色斑點(diǎn)狀分布，則油已經(jīng)變質(zhì)，不能使用。671、定壓加熱（或冷卻）時制冷劑狀態(tài)的變化如果我們?nèi)?千克液態(tài)R12注入到汽缸中，并保持在一定的壓力（P=0.74MPa）下對其進(jìn)行加熱（或冷卻）時，所引起溫度和體積的變化如左圖所示：制冷劑的狀態(tài)

由于所取的液態(tài)R12是1000克，所以其體積可用比容v來表示。在變化過程中，溫度和體積的關(guān)系如右圖所示。2.飽和溫度和飽和壓力制冷劑的液態(tài)和氣態(tài)處于共存，而液態(tài)和氣態(tài)的制冷劑又可以彼此互相轉(zhuǎn)換，處于一種動態(tài)平衡時，這種狀態(tài)的制冷劑叫飽和蒸汽，而飽和蒸汽的溫度就叫飽和溫度，飽和蒸汽的壓力叫飽和壓力，但其壓力由制冷劑的溫度而定。3.臨界溫度和臨界壓力各種氣體在一定的溫度和壓力條件下都可以液化，但當(dāng)溫度升高超過某一數(shù)值時，壓力再增加也不能使氣體液化，這一溫度就叫臨界溫度，在這一溫度下，使氣體液化的最低壓力叫臨界壓力。69制冷劑種類臨界溫度(℃)臨界壓力(MPa)R11198.04.37R12112.04.12R2296.04.94R50290.14.13R134a100.63.944R717132.411.297教材P10制冷劑狀態(tài)的術(shù)語在一定壓力下具有飽和溫度的蒸汽，這種狀態(tài)下的蒸汽稱干飽和蒸汽。在一定壓力下具有飽和溫度的液體，這種狀態(tài)下的液體稱飽和液。同一壓力的干飽和蒸汽都含有不同比例液體的濕飽和蒸汽，簡稱濕蒸汽。飽和狀態(tài)下濕蒸汽中的蒸汽量與濕蒸汽總量的比值就是干度（表示：X）。過熱蒸汽和過熱度過冷液和過冷度蒸發(fā)和冷凝蒸發(fā)現(xiàn)象進(jìn)行時的溫度叫蒸發(fā)溫度。冷凝現(xiàn)象進(jìn)行時的溫度叫冷凝溫度。由上式可以看出，x最大值為1，x最小值為0，X值只在0~1之間x=0時，為飽和液體狀態(tài)，飽和蒸汽為0，飽和液為100%，是濕蒸汽的一種極限狀態(tài)。X=1時，為干飽和蒸汽狀態(tài)，飽和蒸汽為100%，飽和液為0，也是濕蒸汽的一種極限狀態(tài)。X=0.2時，為濕蒸汽狀態(tài)，是飽和蒸汽占20%，飽和液占80%的濕蒸汽狀態(tài)。在制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器中，制冷劑飽和液體吸熱逐漸汽化為飽和蒸汽，干度逐漸增加；在冷凝器中，制冷劑飽和蒸汽放熱逐漸液化為飽和液體，干度逐漸減小。教材P10蒸發(fā)和液化一般情況下，液體在某一壓力下被加熱后因吸熱而溫度上升，當(dāng)溫度上升到某一定值時，液體開始沸騰并變?yōu)檎羝丝虦囟炔⒉桓淖?，這種現(xiàn)象叫沸騰。在制冷技術(shù)中，習(xí)慣上將液體汽化的兩種形式：蒸發(fā)和沸騰統(tǒng)稱蒸發(fā)。如果把此蒸汽在同樣壓力下冷卻，則會出現(xiàn)與上述情況完全相反的變化過程，在放出等于蒸發(fā)潛熱的全部熱量后液化，這一過程中所放出的熱量稱為冷凝潛熱，這一過程稱為冷凝過程。71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。節(jié)流與增壓在流體通路當(dāng)中，通道突然縮小時，液體壓力便會下降，所對應(yīng)的沸點(diǎn)也隨之下降，因此液體開始汽化，產(chǎn)生氣體，汽化所耗的熱量來自液體本身，這種變化只是狀態(tài)的變化，與外界并沒有熱和功的交換，因此流體的焓值不變。這種狀態(tài)變化被稱為節(jié)流。制冷循環(huán)制冷循環(huán)共有四個過程：

(１）蒸發(fā)過程；

(2）壓縮過程；

(3）冷凝過程；

(4）節(jié)流過程。理解制冷，更近一點(diǎn)說，理解我們身邊用著的空調(diào)，不需要高深的知識基礎(chǔ)，只需要對初中物理基礎(chǔ)知識還有記憶，然后加上一些日常所熟悉的散熱、導(dǎo)熱現(xiàn)象，比如三碗熱水：

1、一碗熱水靜靜地放在桌上，周圍沒有風(fēng)；

2、一碗熱水放在電風(fēng)扇風(fēng)口處；

3、一碗熱水被倒進(jìn)一個大盆里，然后放到電風(fēng)扇風(fēng)口處；比較上述三種情況，哪一種熱水涼得快?很顯然，第三種情況涼得最快，第一種情況涼的最慢，這在日常生活中經(jīng)常見到，但是為什么呢？這里體現(xiàn)散熱的好壞或者說快慢與2個因數(shù)有關(guān)：1、空氣流通越快，空氣帶走的熱量越多，散熱當(dāng)然越快；2、物質(zhì)面積越大，物質(zhì)跟外界的接觸機(jī)會就越多，散熱當(dāng)然越好從這里聯(lián)想到空調(diào)：1、有風(fēng)扇，增加空氣流通，使空調(diào)換熱更好；2、把熱交換器（空調(diào)里的冷凝器和蒸發(fā)器）做成薄薄的翅片（材料為鋁），就是在有限的體積下增加換熱面積，增強(qiáng)熱交換能力；空調(diào)就是和我們一碗水的散熱一樣的道理?？照{(diào)的目的就是進(jìn)行熱交換。冷的把熱的冷卻，熱的把冷的加熱。而之所以換熱器用銅管和鋁片，那是因?yàn)閮烧叨急容^柔軟，易加工成各種形狀，展薄加厚都沒問題，另外導(dǎo)熱好，價格可以接受，相比其它材料，這兩者更成熟、經(jīng)濟(jì)、高效、安全。在傳熱過程中，溫差是傳熱的動力，一定也有一個參數(shù)，它的變化是衡量是否傳熱的尺度，這個參數(shù)定義為熵，用S表示，1kg工質(zhì)的熵稱為比熵。

為表示制冷劑狀態(tài)變化時，熱量傳遞程度的物理量，一定溫度的物體，它所得到或放出的放出的熱量與該物體的絕對溫度之比，稱為熵，單位kJ/(kg.k)熵值規(guī)定：各種制冷劑0℃時熵值為1.00kJ/(kg.k)1、熵（S）制冷技術(shù)中常用的圖表76教材P61、溫熵（T－S）圖ak飽和液體線。ak左側(cè)的區(qū)域?yàn)檫^冷液體區(qū)，位于該區(qū)域的液體處于過冷狀態(tài)。

bk飽和蒸汽線。bk右側(cè)的區(qū)域?yàn)檫^熱蒸汽區(qū)，位于該區(qū)域的蒸汽處于過熱狀態(tài)。飽和液體線與飽和蒸汽線中間的區(qū)域?yàn)槠汗泊鎱^(qū)。Kab77制冷循環(huán)在T-S圖上的表示1－2為壓縮機(jī)中的絕熱等熵過程，壓縮機(jī)吸入狀態(tài)為1（飽和蒸汽），排出狀態(tài)為2（過熱蒸汽），制冷劑的壓力由P0（吸氣壓力）變?yōu)镻K（排氣壓力）。2－3為壓縮機(jī)排氣在冷凝器中的冷卻、冷凝過程。3－4為節(jié)流裝置中的等焓節(jié)流過程。4－1為制冷劑在蒸發(fā)器中的等壓汽化過程。吸收外界熱量。782、焓（h）表示制冷劑在各種狀態(tài)下所具有的能量總和，焓與溫度、壓力、比容等概念一樣，表明制冷劑狀態(tài)的一種參數(shù)。對于開口系統(tǒng)，當(dāng)工質(zhì)流進(jìn)（或流出）系統(tǒng)時，不僅把工質(zhì)所具有的內(nèi)能帶入（或帶出）系統(tǒng)，而且還把它所獲得的推動功也帶入（或帶出系統(tǒng)），就是說對于開口系統(tǒng)，當(dāng)工質(zhì)流進(jìn)（或流出）系統(tǒng)時，它的內(nèi)能和推動功總是同時出現(xiàn)。為計(jì)算方便，把工質(zhì)的內(nèi)能和推動功之和定義為焓。

制冷劑的總能量包含內(nèi)能和外能之和，內(nèi)能(u)與分子熱運(yùn)動有關(guān)，外能與制冷劑蒸汽的壓力和比容有關(guān)，即焓等于內(nèi)能與外能之和

h＝u＋Pv（KJ/kg）焓值規(guī)定：各種制冷劑0℃時飽和液的焓規(guī)定為200.00kJ/kg氨為500.00kJ/kg79壓焓圖：一點(diǎn)三區(qū)五態(tài)八線2、壓焓圖（logp-h圖）80教材P20

壓焓圖為一熱力狀態(tài)圖。圖中縱坐標(biāo)表示絕對壓力的對數(shù)lnp，橫坐標(biāo)表示焓值h。壓焓圖81P－h(huán)圖內(nèi)容一點(diǎn)（臨界點(diǎn)）干飽和蒸汽狀態(tài)：飽和蒸汽線上任一點(diǎn)過熱蒸汽狀態(tài)：過熱蒸汽區(qū)內(nèi)任一點(diǎn)二線飽和液體線干飽和蒸汽線三區(qū)：過冷液體區(qū)：飽和液體線左側(cè)區(qū)域濕飽和蒸汽區(qū)：飽和液體線與飽和蒸氣線之間區(qū)域過熱蒸汽區(qū)：飽和蒸汽線右側(cè)區(qū)域五態(tài)：未飽和液體狀態(tài)：過冷區(qū)內(nèi)任一點(diǎn)飽和液體狀態(tài)：飽和液體線上任一點(diǎn)濕飽和蒸汽狀態(tài)：濕飽和蒸汽區(qū)內(nèi)任八組等參數(shù)線群為：等壓線p：與橫坐標(biāo)平行的水平線等焓線h：與縱坐標(biāo)平行的垂直線飽和液線x=0飽和蒸汽線x=1等干度線x；僅在濕蒸汽區(qū)內(nèi)存在近似平行于飽和液體線或飽和蒸氣線的線。等熵線s：向右上方傾斜的實(shí)線。等比容線v：向右上方傾斜但比等熵線平緩的虛線。等溫線（t）：在過冷區(qū)內(nèi)近于垂直h軸；在濕蒸汽區(qū)為水平線；在過熱蒸汽區(qū)則彎曲向下。圖中臨界點(diǎn)k左邊的粗實(shí)線為飽和液體線，線上的任何一點(diǎn)代表一個飽和液體狀態(tài)，干度x=0；右邊的粗實(shí)線為干飽和蒸汽線，線上任何一點(diǎn)代表一個飽和蒸汽狀態(tài)，干度x=1。這兩條曲線將圖形分為三個區(qū)域：飽和液體線的左邊是過冷液體區(qū)，該區(qū)域的液體稱為過冷液體，過冷液體的溫度低于同一壓力下飽和液體的溫度；干飽和線的右邊是過熱蒸汽區(qū)，該區(qū)域內(nèi)的蒸汽稱為過熱蒸汽，過熱蒸汽的溫度高于同一壓力下飽和蒸汽的溫度；兩條線之間的區(qū)域?yàn)閮上鄥^(qū)，制冷劑在該區(qū)域處于汽、液混合狀態(tài)（濕蒸汽狀態(tài)）。圖中共有六種等參數(shù)線簇：等壓線p—水平線；等焓線h—鉛垂線；等溫線t—液態(tài)區(qū)幾乎為鉛垂線。兩相區(qū)內(nèi)由于制冷劑的狀態(tài)變化是在等壓等溫下進(jìn)行，與等壓線重合，為水平線。過熱蒸汽區(qū)為向右下方彎曲的傾斜線；等熵線s—向右上方傾斜的實(shí)線；等容線v—向右上方傾斜的虛線，但比等熵線平坦等干度線x—只存在于濕蒸汽區(qū)域內(nèi)，其方向大致與飽和液體線或飽和蒸汽線相近，視干度大小而定。對于理論循環(huán)，離開蒸發(fā)器、進(jìn)入壓縮機(jī)的制冷劑蒸汽是處于蒸發(fā)壓力下的飽和蒸汽；離開冷凝器和進(jìn)入膨脹閥的液體是冷凝壓力下的飽和液體；等熵過程：制冷劑在壓縮機(jī)中壓縮是等熵過程；等壓過程：制冷劑在冷卻及冷凝過程為等壓過程等焓過程：制冷劑通過膨脹閥節(jié)流時，節(jié)流前后焓值相等等溫過程：制冷劑在蒸發(fā)器和冷凝器中沒壓力損失。85點(diǎn)2表示表示制冷劑出壓縮機(jī)、進(jìn)入冷凝器時的狀態(tài)。過程線1-2表示制冷劑蒸汽在壓縮機(jī)中的等熵壓縮過程（s1=s2），壓力由蒸發(fā)壓力p0壓縮到冷凝壓力pk。等熵線與于壓力為冷凝壓力pk等壓線的交點(diǎn)為2點(diǎn)。壓縮過程中外界對制冷劑作功，使制冷劑溫度增加，2點(diǎn)處于過熱蒸汽狀態(tài)。點(diǎn)1表示制冷劑出蒸發(fā)器、進(jìn)入壓縮機(jī)時的狀態(tài)。對應(yīng)于蒸發(fā)溫度t0的飽和蒸汽。根據(jù)壓力和飽和溫度的關(guān)系，該點(diǎn)應(yīng)處于與蒸發(fā)壓力p0相對應(yīng)的等壓線與飽和蒸汽線（x=0）的交點(diǎn)上。86點(diǎn)3表示制冷劑出冷凝器、進(jìn)膨脹閥的狀態(tài)，位于與冷凝溫度tk相對應(yīng)的飽和液體線上。過程2-2′-3表示制冷劑蒸汽在冷凝器中冷卻（2-2′）和冷凝（2′-3）的過程。由于這個過程是在冷凝壓力pk不變的情況下進(jìn)行的，為等壓過程。進(jìn)入冷凝器的過熱蒸汽首先將一部分熱量放給外界冷卻介質(zhì)，在等壓下變成飽和蒸汽（點(diǎn)2′），然后再在等壓、等溫下繼續(xù)放出熱量，直至最后冷凝成飽和液體（點(diǎn)3）。壓力為pk的等壓線與干度x=0的飽和液體線的交點(diǎn)即為點(diǎn)3的狀態(tài)。87點(diǎn)4表示制冷劑出節(jié)流閥、進(jìn)蒸發(fā)器的狀態(tài)。過程線3-4表示制冷劑通過節(jié)流閥的節(jié)流過程。在這一過程中，制冷劑的壓力由冷凝壓力pk降低到蒸發(fā)壓力p0，溫度由冷凝溫度tk降低到蒸發(fā)溫度t0，并進(jìn)入兩相區(qū)。由于節(jié)流前后制冷劑的焓值不變，過程3-4為等焓過程。

由點(diǎn)3作等焓線與等壓線p0的交點(diǎn)即為點(diǎn)4的狀態(tài)，由于節(jié)流過程是不可逆的，所以用一虛線表示。88過程4-1表示制冷劑在蒸發(fā)器中的汽化過程。這一過程是在等溫、等壓（溫度為t0、壓力為p0）下進(jìn)行的，液體制冷劑吸收被冷卻對象的熱量而不斷汽化，其狀態(tài)沿等壓線p0向干度增大的方向變化，直到全部變?yōu)轱柡驼羝麨橹?。制冷劑的狀態(tài)又變回到進(jìn)入壓縮機(jī)前的狀態(tài)點(diǎn)1，完成了一個完整的循環(huán)。89壓焓圖的使用一臺冰箱，制冷劑為R12，使用量1kg,to=-20℃t1=10℃tk=35℃t3=30℃查logp-h圖，在logp-h圖上畫出制冷劑循環(huán)狀態(tài)變化解：1.確定蒸發(fā)壓力po和冷凝壓力pk，蒸發(fā)溫度to對應(yīng)的飽和壓力即為蒸發(fā)壓力，冷凝溫度對應(yīng)的飽和壓力即為冷凝壓力。在飽和區(qū)內(nèi)確定蒸發(fā)壓力為0.15Mpa,冷凝壓力為0.82Mpa，將此數(shù)據(jù)標(biāo)在logp-h圖上，

2.確定狀態(tài)點(diǎn)查焓值壓縮過程的確定，壓縮過程均在過熱蒸汽區(qū)進(jìn)行，將吸氣溫度t1對應(yīng)的等溫線與po對應(yīng)的等壓線相交，得狀態(tài)點(diǎn)1，查出焓值，然后從沿1點(diǎn)等熵線向上與pk等壓線相交，得狀態(tài)點(diǎn)2，查出焓值。冷凝過程的確定從狀態(tài)點(diǎn)2沿pk等壓線向左，經(jīng)飽和區(qū)到達(dá)過冷區(qū)，由t3對應(yīng)的等溫線與pk等壓線相交，確定狀態(tài)點(diǎn)3，查出焓值。節(jié)流過程的確定，從狀態(tài)點(diǎn)3沿等焓線向下，進(jìn)入飽和區(qū)與po等壓線相交，得到狀態(tài)點(diǎn)4，查出焓值h4=h3

蒸發(fā)過程的確定，從狀態(tài)點(diǎn)4沿等壓線向右，回到狀態(tài)點(diǎn)1，蒸發(fā)過程結(jié)束，畫出狀態(tài)循環(huán)圖。注意：1.等壓線po、pk的確定很關(guān)鍵，在確定時必須以區(qū)內(nèi)的to、tk等溫線為準(zhǔn)2.確定各個變化過程時，要注意同一條等溫線在不同區(qū)域的曲線類型是不同的3.不同制冷劑的logp-h圖是不同的，要看清已知條件正確選擇logp-h圖4.確定狀態(tài)點(diǎn)后，立即查出對應(yīng)的焓值并記錄下來。教材P26R12壓焓圖制冷的循環(huán)基本概念制冷劑在制冷設(shè)備中的能量交換關(guān)系熱力計(jì)算制冷循環(huán)種類91基本概念焓熵焓是系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)，具有能量的意義。若在一可逆的微小狀態(tài)變化過程中，1kg工質(zhì)與外界交換的熱量為δq，工質(zhì)的溫度為T，則工質(zhì)熵的微小變化量ds定義為：ds=δq/T92制冷基本原理一、制冷基本原理液體汽化制冷是利用液體汽化時的吸熱、冷凝時的放熱效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)制冷的。液體汽化形成蒸汽。當(dāng)液體（制冷工質(zhì)）處在密閉的容器中時，此容器中除了液體及液體本身所產(chǎn)生的蒸汽外，不存在其他任何氣體，液體和蒸汽將在某一壓力下達(dá)到平衡，此時的汽體稱為飽和蒸汽，壓力稱為飽和壓力，溫度稱為飽和溫度。平衡時液體不再汽化，這時如果將一部分蒸汽從容器中抽走，液體必然要繼續(xù)汽化產(chǎn)生一部分蒸汽來維持這一平衡。93液體汽化時要吸收熱量，此熱量稱為汽化潛熱。汽化潛熱來自被冷卻對象，使被冷卻對象變冷。為了使這一過程連續(xù)進(jìn)行，就必須從容器中不斷地抽走蒸汽，并使其凝結(jié)成液體后再回到容器中去。從容器中抽出的蒸汽如直接冷凝成蒸汽，則所需冷卻介質(zhì)的溫度比液體的蒸發(fā)溫度還要低，我們希望蒸汽的冷凝是在常溫下進(jìn)行，因此需要將蒸汽的壓力提高到常溫下的飽和壓力。制冷工質(zhì)將在低溫、低壓下蒸發(fā)，產(chǎn)生冷效應(yīng)；并在常溫、高壓下冷凝，向周圍環(huán)境或冷卻介質(zhì)放出熱量。蒸汽在常溫、高壓下冷凝后變?yōu)楦邏阂后w，還需要將其壓力降低到蒸發(fā)壓力后才能進(jìn)入容器。液體汽化制冷循環(huán)是由工質(zhì)汽化、蒸汽升壓、高壓蒸汽冷凝、高壓液體降壓四個過程組成（蒸發(fā)過程、壓縮過程、冷凝過程、節(jié)流過程）。94單級蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)由壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥、蒸發(fā)器組成，用管道連接成一封閉系統(tǒng)，制冷劑在系統(tǒng)中循環(huán)流動。制冷劑在蒸發(fā)器中吸收被冷卻對象的熱量并沸騰汽化成蒸汽，與之相對應(yīng)的壓力P0稱為蒸發(fā)壓力，溫度t0稱為蒸發(fā)溫度；壓縮機(jī)不斷地抽吸蒸發(fā)器中產(chǎn)生的蒸汽并將其壓縮到冷凝壓力Pk，然后送往冷凝器，蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)圖在冷凝壓力下冷凝成液體，并將放出的熱量傳給了冷卻介質(zhì)（水或空氣）。蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)95教材P17與冷凝壓力相對應(yīng)的溫度tk稱為冷凝溫度，tk一定要高于冷卻介質(zhì)的溫度；冷凝后的高壓液體通過膨脹閥或節(jié)流元件使其壓力從冷凝壓力pk降低到蒸發(fā)壓力p0，使部分液體汽化，剩余液體溫度降至t0；離開膨脹閥的制冷劑變?yōu)闇囟葹閠0的汽液混合物?；旌衔镏械囊后w在蒸發(fā)器中從被冷卻對象中吸收它所需要的蒸發(fā)熱，使被冷卻對象冷卻；混合物中的蒸汽通常稱為閃發(fā)蒸汽，不起吸熱作用。在整個循環(huán)過程中，壓縮機(jī)起著壓縮和輸送制冷劑蒸汽和造成蒸發(fā)器中低壓的作用，推動系統(tǒng)循環(huán)，是整個系統(tǒng)的心臟；節(jié)流閥對制冷劑起著節(jié)流降壓的作用，并用作調(diào)節(jié)進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑流量；蒸發(fā)器是輸出冷量的設(shè)備，制冷劑在蒸發(fā)器中吸收被冷卻對象的熱量，達(dá)到制冷的目的；冷凝器是輸出熱量的設(shè)備，制冷劑從蒸發(fā)器中吸收的熱量連同壓縮機(jī)消耗的功所轉(zhuǎn)化的熱量在冷凝器中一起被冷卻介質(zhì)帶走。96“四大件”壓縮機(jī)：“心臟”，壓縮和輸送制冷劑蒸汽節(jié)流閥：節(jié)流降壓，并調(diào)節(jié)進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑流量蒸發(fā)器：吸收熱量（輸出冷量）從而制冷電冰箱中的蒸發(fā)溫調(diào)整在-26～-20℃，空調(diào)為5～8℃冷凝器：輸出熱量。蒸汽壓縮式制冷工作原理制冷系統(tǒng)個部件的主要用途97教材P18

在圖1—15中，從壓縮機(jī)出來的高壓高溫制冷劑氣體（D）進(jìn)入冷凝器被冷卻去過熱，并進(jìn)一步冷凝成液體（A）后，進(jìn)入節(jié)流裝置如膨脹閥減壓，部分液體閃發(fā)成蒸氣，這些氣液兩相的混合物（B）進(jìn)入蒸發(fā)器，在里面吸熱蒸發(fā)成蒸氣（C）后回到壓縮機(jī)重新被壓縮，從而完成一個循環(huán)。

制冷劑在一次循環(huán)中只經(jīng)過一次壓縮，最低溫度可達(dá)到-40～-30℃即為單級蒸汽壓縮式制冷循環(huán)圖1－15單級壓縮蒸氣制冷機(jī)的流程圖

98制冷系統(tǒng)中制冷劑的狀態(tài)變化1、制冷劑在低壓側(cè)的狀態(tài)變化從節(jié)流元件經(jīng)過蒸發(fā)器到制冷壓縮機(jī)吸氣口之間為