制冷技术基础知识介绍课件.ppt

1、供电机电部机电车间 1.温度温度 温度是表征物体冷、热程度的物理量，是物体冷热程度的量度。温度是表征物体冷、热程度的物理量，是物体冷热程度的量度。所有的气体、液体、固体都具有热。热度的数量表示叫做温度。为所有的气体、液体、固体都具有热。热度的数量表示叫做温度。为了使温度的测量一致，需要有衡量温度的标尺（称作温标）规定测了使温度的测量一致，需要有衡量温度的标尺（称作温标）规定测量温度的基点和单位。目前，在日常生活和制冷技术中常用的是热量温度的基点和单位。目前，在日常生活和制冷技术中常用的是热力学温标力学温标T(K)、和摄氏温标（、和摄氏温标（）两种。）两种。一、基本参数 1)热热力力学学温温标标

2、T。热热力力学学温温标标又又称称开开尔尔文文温温标标或或绝绝对对温温标，标，单单位位是是K。它它规规定定将将纯纯净净的的水水在在一一个个标标准准大大气气压压下下的的冰冰点点定定为为273.16K，沸沸点点为为373.16K，其其间间分分100等等份，份，每每一一等等份份为为开开氏氏1度，度，记记做做1K。在在热热力力学学中中规规定，定，当当物物体体内内部部分分子子的的运运动动终终止，止，其其热热力力学学温温度度为为0度，度，即即T=0K。2)摄摄氏氏温温标标t。摄摄氏氏温温标标又又称称国国际际温温标，标，单单位位是是。它它是是以以纯纯净净水水在在一一个个标标准准大大气气压压下下的的冰冰点点为为

3、0度，度，沸沸点点为为100度，度，其其间间分分100等等份，份，每每一一等等份份为为摄摄氏氏1度，度，记记做做1。摄摄氏氏温温标标制制为为十十进进制，制，简简单单易易算。算。相相应应的的温温度度计计为为摄摄氏氏温温度度计。计。两种温标制之间的换算关系如下：两种温标制之间的换算关系如下：T=（273+t）（）（K）t=(T-273)()测量温度的温度计的种类很多，制冷工程中常用的温度计有玻测量温度的温度计的种类很多，制冷工程中常用的温度计有玻璃温度计、热电偶式温度计、电接点式温度计、电阻式温度计和璃温度计、热电偶式温度计、电接点式温度计、电阻式温度计和半导体式温度计等。半导体式温度计等。2.压

4、力压力 压力是指单位面积上所受到的垂直作用力，物理压力是指单位面积上所受到的垂直作用力，物理学中称为压强（学中称为压强（P），在热力工程上称为压力。压力单），在热力工程上称为压力。压力单位是帕斯卡（位是帕斯卡（Pa），），1 Pa=1 N/m2。在工程应用时，。在工程应用时，帕的值太小，而是以它的帕的值太小，而是以它的106倍作常用单位，称为倍作常用单位，称为“兆兆帕帕”，用，用“MPa”表示。表示。1 Mpa=106Pa。其它常用单位：其它常用单位：工程大气压（非法定计量单位）：工程大气压（非法定计量单位）：Kgf/CM21kgf/cm2=98.0665*103pa=98.0665kpa0.

5、1MPa 毫米汞柱毫米汞柱 毫米汞柱（非法定计量单位）是指毫米汞柱（非法定计量单位）是指1mm高的汞（水银）柱所产生的高的汞（水银）柱所产生的压力，单位符号是压力，单位符号是mmHg，它与帕斯卡的换算关系是：，它与帕斯卡的换算关系是：1mmHg=133.3Pa 1Pa=7.510-3 mmHg 巴巴 巴（非法定计量单位）为压力单位，单位符号是巴（非法定计量单位）为压力单位，单位符号是bar。它与帕斯卡。它与帕斯卡的换算关系是：的换算关系是：1bar=105Pa 1bar=1.02 kgf/cm2 2)绝对压力。绝对压力。以绝对零压力线（绝对真空）为测量基点测得的压力即为绝对压力。用符号以绝对零

6、压力线（绝对真空）为测量基点测得的压力即为绝对压力。用符号Pa表示。表示。3)表压力表压力(相对压力相对压力)。以一个大气压为测量基点测得的压力即为表压力。也就是压力表所指示的压力值，以一个大气压为测量基点测得的压力即为表压力。也就是压力表所指示的压力值，用符号用符号Pg表示。表示。如果以如果以Pam表示大气压，则表示大气压，则 Pa=Pam+Pg3、比容与比重、比容与比重1）比容（比体积）比容（比体积）物质单位质量所占有的空间体积，用符号物质单位质量所占有的空间体积，用符号v表示表示 v=V/G （V立方米，立方米，G千克）千克）2）比重（密度）比重（密度）单位体积工质所具有的重量，用符号单

7、位体积工质所具有的重量，用符号表示表示3）比容与密度的关系比容与密度的关系 =1/v 压力一定，温度越高，比容越大，比重就小，温度越低，压力一定，温度越高，比容越大，比重就小，温度越低，比容越小，比重就大（热胀冷缩）比容越小，比重就大（热胀冷缩）4.热量和比热容热量和比热容 1)热。热是物质热能的表达形式，可以表示物质吸热或放热的多热。热是物质热能的表达形式，可以表示物质吸热或放热的多少，用少，用Q表示，单位为焦耳，用表示，单位为焦耳，用J表示。在工程应用中常以表示。在工程应用中常以103倍倍的焦作单位，即千焦，符号为的焦作单位，即千焦，符号为kJ。制冷系统的制冷量也是热的形式，。制冷系统的制

8、冷量也是热的形式，因此符号及单位与热一样，常用因此符号及单位与热一样，常用Q0表示表示,。2)比热容。比热容。1千克（千克（kg）的物质温度升高或降低）的物质温度升高或降低1摄氏度（摄氏度（）时）时所吸收或放出的热，常用所吸收或放出的热，常用C表示，单位为千焦耳每千克开尔表示，单位为千焦耳每千克开尔文文(kJkgK)。3)热方程。热方程是用来计算一定质量的物质，在温度变化过程中所吸收热方程。热方程是用来计算一定质量的物质，在温度变化过程中所吸收或放出热量的数学表达式，其形式为：或放出热量的数学表达式，其形式为：QC mt 式中：式中：Q 吸收或放出的热量（吸收或放出的热量（kJ）；）；C 物质

9、比热容（物质比热容（kJkgK）；）；m 物质质量（物质质量（kg）；）；t 温度升高或降低的幅度值（温度升高或降低的幅度值（K）。）。例如水的比热容是 4200焦/千克摄氏度，就是每千克的水提升1度需要吸热4200焦 那10千克的水从25度加热到40度吸收的热量=4200*10*（40-25）5、制冷量、制冷量制冷量是指空调进行制冷运行时，单位时间内从密闭制冷量是指空调进行制冷运行时，单位时间内从密闭空间、房间或区域内去除的热量总和。空间、房间或区域内去除的热量总和。家用空调的制冷量单位是家用空调的制冷量单位是“匹匹”，1匹匹=2324W；工业；工业用的空调的制冷量一般都比较大，单位是用的空

10、调的制冷量一般都比较大，单位是“kW”。选择制冷量的原则是：空调器的制冷量应略大于房间选择制冷量的原则是：空调器的制冷量应略大于房间的冷负荷，房间的热负荷应考虑到房间的朝向，墙壁的冷负荷，房间的热负荷应考虑到房间的朝向，墙壁和屋顶的隔热情况，以及室内热源包括人员的多少。和屋顶的隔热情况，以及室内热源包括人员的多少。举例：一个举例：一个16平方米的卧室或客厅，需配多大冷量的平方米的卧室或客厅，需配多大冷量的空调器？空调器？普通房间冷负荷的推荐值为普通房间冷负荷的推荐值为115145W/m2，取中间值，取中间值130 W/m2为计算依据，则冷负荷为计算依据，则冷负荷=13016=2080W。由于空

11、调器的实际制冷量比名义值低由于空调器的实际制冷量比名义值低8%，因此所选空，因此所选空调器的名义制冷量必须大于调器的名义制冷量必须大于20800.92=2260W。选用。选用空调器的名义制冷量应该为空调器的名义制冷量应该为2300 W左右。左右。对于空调效果要求较高的房间，冷负荷应取对于空调效果要求较高的房间，冷负荷应取160180 W/m2。这里再提一下瓦（这里再提一下瓦（W）过去用制冷量单位千卡）过去用制冷量单位千卡/小时小时（kcal/h）之）之 间的关系：间的关系：1W=0.86kcal/h；1kcal/h=1.16W。二、基本理论二、基本理论 1、物质三态变化。物质具有质量和占有空间

12、。它以固态、液态和、物质三态变化。物质具有质量和占有空间。它以固态、液态和气态三种状态中的任何一态存在于自然界中，随着外部条件的不气态三种状态中的任何一态存在于自然界中，随着外部条件的不同，三态之间可以相互转化，如图所示。同，三态之间可以相互转化，如图所示。人人们们可可利利用用制制冷冷剂剂在在蒸蒸发发器器中中汽汽化化吸吸热，热，而而在在冷冷凝凝器器中中放放热热冷冷凝凝,即即应应用用热热力力学学第第二二定定律律的的原原理，理，通通过过制制冷冷机机对对制制冷冷剂剂气气体体的的压压缩，缩，以以及及在在冷冷凝凝器器中中的的冷冷凝凝和和蒸蒸发发器器中中的的汽汽化，化，实实现现热热量量从从低低温温空空间间

13、向向外外部部高高温温环环境境的的转转移，移，达达到到制制冷冷的的目目的。的。2.汽汽化化和和液液化化 1)汽汽化。化。在在日日常常生生活活中中可可以以看看到，到，把把水水泼泼在在地地面面上，上，不不久久地地面面又又慢慢慢慢恢恢复复干干燥。燥。这这是是因因为为水水变变成成水水蒸蒸汽汽跑跑到到空空气气里里去去的的缘缘故。故。通通常常把把这这种种过过程程称称为为蒸蒸发。发。把把一一盆盆水水放放在在炉炉子子上上烧，烧，加加热热后后的的水水温温不不断断升升高，高，与与此此同同时，时，从从水水的的表表面面不不断断有有水水蒸蒸汽汽逸逸出，出，这这也也是是蒸蒸发发过过程；程；但但当当水水被被加加热热到到100

14、时，时，情情况况就就发发生生显显著著变变化，化，这这时时水水不不断断地地翻翻滚，滚，并并从从水水里里产产生生大大量量的的气气泡，泡，这这种种现现象象称称为为沸沸腾。腾。蒸发：是指在任何温度下液体表面发生的汽化现象。蒸发：是指在任何温度下液体表面发生的汽化现象。沸腾：是指在一定压力下液体的温度升高到某一温度时，液体内沸腾：是指在一定压力下液体的温度升高到某一温度时，液体内部和四壁上涌现大量气泡，整个液体剧烈汽化，在液体表面和内部和四壁上涌现大量气泡，整个液体剧烈汽化，在液体表面和内部同时进行的汽化现象，相应的温度称为沸点部同时进行的汽化现象，相应的温度称为沸点 2)液化。液化与汽化过程恰恰相反，

15、当蒸汽在一定压力下冷却到液化。液化与汽化过程恰恰相反，当蒸汽在一定压力下冷却到一定温度时，就会由蒸汽状态转为液体状态，这种冷却过程称为液一定温度时，就会由蒸汽状态转为液体状态，这种冷却过程称为液化过程或称凝结过程。化过程或称凝结过程。3 3、显热和潜热、显热和潜热 在加热（或冷却）过程中，物质的温度、状态将在加热（或冷却）过程中，物质的温度、状态将发生改变（即相变）。物质温度与状态随时间变化的发生改变（即相变）。物质温度与状态随时间变化的曲线如图所示曲线如图所示 1)显热。显热。物体在加热物体在加热(或冷却或冷却)过程中，温度升高过程中，温度升高(或降低或降低)所需吸收所需吸收(或放出或放出)

16、的热的热量，称为显热，它能使人们有明显的冷热变化感觉。通常可以用温度计测量，称为显热，它能使人们有明显的冷热变化感觉。通常可以用温度计测量物体的温度变化。量物体的温度变化。如果把一杯开水如果把一杯开水(100)放在空气中冷却，不断地放出热量，温度也不放在空气中冷却，不断地放出热量，温度也不断地下降，但其形态仍然是水，这种放热称为显热放热。同样，把一杯水断地下降，但其形态仍然是水，这种放热称为显热放热。同样，把一杯水放入电冰箱中，它的温度会逐渐下降，在冷却到放入电冰箱中，它的温度会逐渐下降，在冷却到0之前放出的热量也是之前放出的热量也是显热。显热。2)潜潜热。热。当当单单位位质质量量的的物物体体

17、在在吸吸收收或或放放出出热热量量的的过过程程中，中，其其形形态态发发生生变变化，化，但但温温度度不不发发生生变变化，化，这这种种热热量量无无法法用用温温度度计计测测量量出出来，来，人人体体也也无无法法感感觉觉到，到，但但可可通通过过试试验验计计算算出出来，来，这这种种热热量量就就称称为为潜潜热。热。4.热热力力学学第第一一定定律律 热热力力学学第第一一定定律律就就是是不不同同形形式式的的能能量量在在传传递递与与转转换换过过程程中中守守恒恒的的定定律，律，表表达达式式为为Q=U+W。表表述述形形式：式：热热量量可可以以从从一一个个物物体体传传递递到到另另一一个个物物体，体，也也可可以以与与机机械

18、械能能或或其其他他能能量量互互相相转转换，换，但但是是在在转转换换过过程程中，中，能能量量的的总总值值保保持持不不变。变。例例如，如，煤煤燃燃烧烧后后放放出出热热量，量，可可以以用用来来取取暖；暖；可可以以用用来来生生产产蒸蒸汽，汽，推推动动蒸蒸汽汽机机转转换换为为机机械械能，能，推推动动汽汽轮轮发发电电机机转转变变为为电电能。能。电电能能又又可可以以通通过过电电动动机、机、电电灯灯或或其其它它用用电电器器转转换换为为机机械械能、能、光光能能或或热热能能等。等。表征热力学系统能量的是内能。通过作功和传热，表征热力学系统能量的是内能。通过作功和传热，系统与外界交换能量，使内能有所变化。根据普遍的

19、系统与外界交换能量，使内能有所变化。根据普遍的能量守恒定律，系统由初态能量守恒定律，系统由初态经过任意过程到达终态经过任意过程到达终态后，内能的增量后，内能的增量U应等于在此过程中外界对系统应等于在此过程中外界对系统传递的热量传递的热量Q和系统对外界作功和系统对外界作功W之差，即之差，即UUUQW或或QUW这就是热力学第一定律这就是热力学第一定律的表达式。的表达式。5.热力学第二定律热力学第二定律 如果两个温度不同的物体相接触，热量总是从高温物体传向低温物体如果两个温度不同的物体相接触，热量总是从高温物体传向低温物体而不能逆向进行。机械能可以通过摩擦变为热能，而热能却不能通过摩擦而不能逆向进行

20、。机械能可以通过摩擦变为热能，而热能却不能通过摩擦转变为机械能。前一过程是自发进行的不需要任何条件，而后一过程却不转变为机械能。前一过程是自发进行的不需要任何条件，而后一过程却不能自发进行，要使它成为可能，必须具备一定的补充条件，即消耗一定的能自发进行，要使它成为可能，必须具备一定的补充条件，即消耗一定的外界功。外界功。热力学第二定律说明，热量能自动地从高温物体向低温物体传递，不热力学第二定律说明，热量能自动地从高温物体向低温物体传递，不能自动地从低温物体向高温物体传递。要使热量从低温物体向高温物体传能自动地从低温物体向高温物体传递。要使热量从低温物体向高温物体传递，必须借助外功，即消耗一定的

21、机械能。递，必须借助外功，即消耗一定的机械能。三、制冷的基本原理三、制冷的基本原理（一）基本原理（一）基本原理 空调系统基本构成：压缩机、冷凝器、膨胀阀及空调系统基本构成：压缩机、冷凝器、膨胀阀及蒸发器。通过冷媒在四大部件之间循环完成制冷蒸发器。通过冷媒在四大部件之间循环完成制冷/制热。制热。压缩机将低压的制冷剂（氟利昂）气体压缩成高压缩机将低压的制冷剂（氟利昂）气体压缩成高温高压的制冷剂气体进入冷凝器后，通过冷却系统温高压的制冷剂气体进入冷凝器后，通过冷却系统（水冷或风冷）冷却变为中温高压的液体，经过节流（水冷或风冷）冷却变为中温高压的液体，经过节流装置（膨胀阀），再变为低温低压的制冷剂气体

22、，通装置（膨胀阀），再变为低温低压的制冷剂气体，通过蒸发器，在低压下蒸发，此过程中，制冷剂将吸收过蒸发器，在低压下蒸发，此过程中，制冷剂将吸收热量，产生冷气。热量，产生冷气。耗电做功使低温低压冷媒气体变为高温高压气体降低冷媒压力调整冷媒流量冷媒吸收热量使液态冷媒变为气态放出冷媒的热量使气态冷媒变为液态冷媒在冷凝器散热，在蒸发器吸热。吸热 散热（二）制冷四大件1、制冷部件压缩机消耗一定的外界功，将蒸发器内的氟利昂蒸汽吸入，并压缩到冷凝压力后，排入冷凝器中2、制冷部件蒸发器制冷剂吸收被冷却介质（冷冻水）的热量后，由液态转变为气态3、制冷部件冷凝器制冷剂向外界散热，由气态转变为液态4、制冷部件节流装

23、置冷凝后的高压液体经节流机构后，变为低压液体n毛细管n膨胀阀（三）（三）3号线冷水机组号线冷水机组 3号线车站采用的是海尔螺杆式水冷机组。号线车站采用的是海尔螺杆式水冷机组。冷冻水循环系统：来自空调设备的冷冻水回水经集水器、水处理器、循环水泵，进入冷水机组蒸发器内、吸收了制冷剂蒸发的冷量，使其温度降低成为冷冻水，进入分水器后再送入空调设备的表冷器或冷却盘管内，与被处理的空气进行热交换后，再回到冷水机组内进行循环再冷却。冷却水循环系统：进入到冷水机组的冷凝器的冷却水吸收冷凝器内的制冷剂出的热量而温度升高，然后进入室外冷却塔散热降温、通过冷却水循环水泵进行循环冷却，不断带走制冷剂冷凝放出的热量，以

24、保证冷水机组的制冷循环。（四）介质与工质（四）介质与工质 介质：在制冷技术中，凡是可以传递热量和冷量的物质称为介质，介质：在制冷技术中，凡是可以传递热量和冷量的物质称为介质，如空气和水。如空气和水。工质：工质：制冷机中使用的工作介质称为制冷工质，即制冷剂，又叫冷制冷机中使用的工作介质称为制冷工质，即制冷剂，又叫冷媒。制冷剂在制冷机中循环流动，同时与外界发生能量交换，即不媒。制冷剂在制冷机中循环流动，同时与外界发生能量交换，即不断地从被冷却对象中吸取热量，向环境排放热量。制冷剂一系列状断地从被冷却对象中吸取热量，向环境排放热量。制冷剂一系列状态变化过程称为制冷循环。常用制冷剂：态变化过程称为制冷循环。常用制冷剂：R22（普通家用空调）、（普通家用空调）、R134a（3号线车站水冷机组）、号线车站水冷机组）、R410a（3号线车辆段多联机）。号线车辆段多联机）。谢 谢 大 家！