第二章 制冷空调基础知识

p pamb p （正压）； p pamb p （负压） e e
pamb——当地大气压力； pe——工作压力。
一、工质的物理性质及基本状态参数
（3）比体积和密度 系统中工质所占有的空间称为工质的体积。而单 位质量的工质所占有的体积称比体积，用 v 表示，单位为 m3/kg。决定压缩 机制冷量的重要参数。与工质密度互为倒数。
为消除或减少
有害过热的影响，在制冷循环内 造成制冷工质液体过冷或蒸汽过 热的制冷循环，如图所示。
三、常用制冷剂
1．制冷剂的种类。 （l）氟利昂类制冷剂 R：制冷剂代号。
中文名称 分子式 符号 命名原则
饱氟一氯甲烷 三氟一溴甲烷 二氟一氯乙烷
CCl2F2
直射；分装和充加制冷剂时保证室内空气流通，佩戴防护设施；使用后关
闭控制阀；禁止明火对制冷剂加热，可用 100 度以下的水热敷。
三、常用制冷剂
3．制冷剂选用原则
考虑制冷剂的工作压力、容积制冷量、对人体健康的影响及制冷剂的
生产、价格、贮运等问题。
四、新型制冷剂介绍
无氟（HFC）制冷剂，如 R134a，但也有一些固有缺点，如渗透性强、 饱和压力高、水溶性高、润滑性能不够等；R600a，中温制冷剂，热导率高。
三、制冷技术中常用的热力学名词
1．显热和潜热 （l）显热 （2）潜热 物质分子的动能变化而物质形态不变，这一过程吸收或放出的 物质分子的位能变化，即物质的状态发生改变，温度不发生 热能称之为显热。 变化，这一过程中物质吸收或放出的热能称之为潜热。 2．汽化与液化 （1）汽化 （2）液化 物质由液体转变成蒸气的过程就是汽化过程。 液化与汽化是相反的过程。
二、制冷循环
3．压—焓图的应用 （1）查阅制冷剂的各参数。 （2）制冷理论循环，如图所示。
二、制冷循环
（3）制冷的实际循环 ① 过冷循环 在制冷工质在进入膨胀阀节流前具有一定过冷度的制 冷循环，如图所示。
二、制冷循环
② 过热循环 指压缩机吸入的是过热蒸气的制冷循环，如图所示。
二、制冷循环
③ 回热循环
三、常用制冷剂
2．对制冷工质各种性质的要求 （1）热力学性质要求 凝固温度低。 （2）物理和化学性能的要求 较高热导率、粘度、密度要小、无毒无 在标准大气压下汽化温度要低；工作温度范围
内冷凝压力不宜过高；单位体积的制冷量要足够大；制冷 剂 的 临 界 温 度 高 ，
腐蚀性、有一定的溶由性和水溶性。 （3）使用注意事项 制冷钢瓶需安检；放置环境通风，防高温和太阳
例
例 2-2 计算）。 解
题
在一个空气加热器中，空气的温度从 27℃ 升高到 327℃，
而空气的压力没有变化。试求加热 1 kg 空气所需的热量（按定值比热容
根据热力学第一定律方程式，查表空气的比定压热容为 cp =1.004
kJ/(kg K) 。T1 = 237 K + t1 = (273 + 27 )K= 300 K ， T2 = 237 K + t2 = (273
低的数值，称为制剂液体的过冷度。
三、制冷技术中常用的热力学名词
5．临界温度和临界压力 压力增加，气体的液化温度随之升高，温度升高到某一数值时，气体的液 化温度与压力之间就不是正比的关系了，即使再增大压力不能使气体液化， 此时的温度就叫做临界温度；与临界温度对应的压力被称之为临界压力。
第二节 制冷压缩原理及制冷剂 一、制冷系统的组成 二、制冷循环 三、常用制冷剂 四、新型制冷剂介绍
第三节 其他制冷方式
一、吸收式制冷
二、半导体制冷
一、吸收式制冷
l．吸收式制冷机的基本原理 机内有两种循环工质——制冷剂和吸收剂。 系统图如图所示。
一、吸收式制冷
蒸气式压缩制冷剂的工作循环组成：压缩、冷凝、节流、蒸发四个过程。 机内有两种循环工质——制冷剂和吸收剂。 吸收式制冷也是上述四种工作循环。低压制冷蒸气进入吸收器被吸收
二、热力学定律及应用
（2）比热容 1 kg 物质温度升高 1K 所需要的热量叫比热容，用 c 表示，
其单位为 kJ/（kg ·K）。 比热容与热量和焓的关系式为： 在定容过程中： q1-2 = u2 – u1 = cV (T2 - T1) 在定压过程中： q1-2 = h2 – h1 = cp (T2 - T1)
第二章
制冷空调基础知识
第一节 热力学定律 第二节 制冷压缩原理及制冷剂
第三节 其他制冷方式
第四节 空气调节基础 本章小节
第一节 热力学定律 一、工质的物理性质及基本状态参数
二、热力学定律及应用
三、制冷技术中常用的热力学名词
一、工质的物理性质及基本状态参数
1．物质的三态 固态、液态及气态，三态之间是通过吸热或放热来完成其状态转化的。 （1）固态 该种状态的物质分子间的引力比其它两种状态大，且分子间的 距离最小。固体具一定形状。 （2）液态 液态的物质分子间的引力较小而间距较大。分子间相互可移动， 因此液体具有流动性而且无一定的形状。
剂吸收，维持低压，吸收过程中放热，热量被冷却介质带走，然后吸收剂
与制冷剂的混合液送入发生器，升温，制冷剂又蒸发析出，高压的蒸气进 入冷凝器冷凝，冷凝液体经节流减压，进入蒸发器进行蒸发制冷。 吸收制冷机由发生器、吸收器、溶液泵代替了压缩机。
（3）气态
和上述两种状态相比较，气态物体的分子间距离最大而分子间
引力很小，分子间无相互约束，不停地进行着无规则的运动。因此，气体无形 状，元固定体积。 物质的状态取决于分子之间引力的大小和其热运动的强弱。
一、工质的物理性质及基本状态参数
2．基本状态参数 热力学中常见的状态参数有（基本状态参数）温度 T、压力 p、密度 或比 体积 v、比内能 u、比焓 h 等。 （1）温度 描述热力系统冷热程度的物理量。热力学温度的符号用 T 表示，
例
例 2-1 锅炉中蒸汽压力表的读数
题
pe = 32.3 105 Pa ；凝汽器的
真空度值 pe = 9.5 104 Pa ，根据真空表读为 pamb= 1.013 25 105 Pa。 若大气压力 ，试求锅炉及凝汽器中蒸汽的绝对力。 解： p = pamb + pe = 1.013 25 105 Pa + 32.3 105 Pa = 33.313 105 Pa 凝汽器（电压电容）中的绝对压力 p = pamb - pe = 1.013 25 105 Pa – 9.5 104 Pa = 0.633 104 Pa
的。热变为机械功，一定伴随有热量损失。
二、热力学定律及应用
1．热量 （1）热量的定义 热量是系统与外界之间通过界面传递能量的一种方 式，单位 J（焦耳）。 ① 热量是能量在传递过程中的一种表现形式。 ② 热量与热力过程有关，当热量传递给系统即系统吸热时符号为正号， 反之取负。 （2）热量传递的方式 ① 热传导 ② 热对流 ③ 热辐射
单位为 K（开）。热力学温度与摄氏温度之间的关系为 t = T - 273.15 K 或 T = 273.15 K + t t —— 摄氏温度，℃。
一、工质的物理性质及基本状态参数
（2）压力
p
F——整个边界面受到的力，N； S——受力边界面的总面积，m2。
F S
绝对压力、工作压力和环境大气压力之间的关系为
设备名称 功用 压缩机 冷凝器 节流阀 蒸发器
吸 入 工 质 气 体 ， 提 将工质蒸气液 降低液态工 由工质蒸发潜热 （汽 质的压力 高压力造成向高温 化 化热）而产生冷却作 放热而液化的条件 用 状 态 压 力 温 度 气 体 （ 加 入 压 缩 功 ）气 体 液 体 液体 （放出凝结热） 增加 高压 降压 液体 气体（吸收汽 化热） 低压 低温过热温度
一、制冷系统的组成
蒸气压缩式制冷机的工作原理如图所示。
一、制冷系统的组成
制冷系统组成：压缩机、冷凝器、膨胀阀（节流阀）、蒸发器及它们 之间的连接管路等。 完成一个循环只经过一次压缩，称为单级压缩制冷循环。 制冷循环包括压缩、冷凝、节流、蒸发四个过程。
一、制冷系统的组成
蒸气压缩式制冷循环系统主要设备的功用及工质的状态变化
上统称为“焓”，h 的单位为 J/kg，H 的单位为 J。 H = U + pV = m ( u + pv ) = mh H——质量为 m 的工质的焓，J；U——质量为 m 的工质的热力学能，J；
p——工质的压力，Pa；V——工质的体积，m3；m——工质的质量，kg； u——1 kg工质的热力学能，J/kg；v——工质的比体积，m/kg； h———1 kg工质的焓，J/kg。 焓的变化量即是工质的热量，定压过程热和焓的表达式为 （q1-2）p = u2 – u1 + p (v2 - v1) = h2- h1
制冷 工质
低 温 高 温 （ 过 热 高 温 常 温 常温低温 过热） （ 过 热 30 ~50C）
二、制冷循环
l．热功平衡分析 电能热能 制冷剂吸收低温物体热量 q0 ， 向高温介质释放热量 qk，（q0 < qk） 二者差值即压缩机制冷剂所作的功
w，如图。
二、制冷循环
2．压—焓（p—h）图的构成如图，分析见图内标注。
—— 机械功，J/kg。
二、热力学定律及应用
热力学第二定律： （1）在自然条件下热量只能从高温物体向低温物体转移，而不能由低 温物体自动向高温物体转移。即在自然条件下这个转变过程是不可逆的，必 须消耗功才能使热传递方向倒转过来。 （2）任何形式的能都会很容易地变成热，而反过来热却不能在不产生
其它影响的条件下完全变成其它形式的能，这种转变在自然条件下是不可逆
+ 327 )K= 600 K ，所以 q1-2 = h2 – h1 = cp (T2 - T1)= 1.004 （600-300）