1、制冷剂、传热学基础知识及其在空调中的应用 制冷剂基础知识 传热学基础知识及在空调中的应用张 智 制冷剂基础知识常用制冷剂的一般要求 常用制冷剂的分类 制冷剂编号（ASHRAE） 制冷剂的替代 制冷剂的罐装 常用制冷剂的一般要求 1.具有优良的热力学特性2.具有优良的热物理性能（较低的粘度，高的导热系数，大的气化潜热）3.具有良好的化学稳定性4.与润滑油有良好的兼容性5.无毒性，不可然、不可爆，无腐蚀性6.有良好的电器绝缘性7.经济性 常用制冷剂的分类 1.无机化合物和有机化合物；2.单一工质和混合工质；3.NRSC按照安全性分为三类 ；4.NBFU按照毒性分为六类 5.按常压下的沸点分为高温制
2、冷剂、中温制冷剂和低温制冷剂 高、中、低温制冷剂分类常见制冷剂常压下沸点30 下蒸气压高温制冷剂R11，R21R113，R11400.3MPa中温制冷剂R717，R12R22，R502-600 0.3 2.0MPa低温制冷剂R13，R14R23，R503-60 2.0 7.0MPa制冷剂编号（ASHRAE） 卤代烃类纯物质 RXXXx 其中：1：C-1；2：H+1；3：F；4：a,b,c以区分同分异构体 例如： R12, R22, R125, R134a, R290 CFC（氯氟烃）HCFC（氢氯氟烃） HC（碳氢） HFC（氢氟烃） FC（氟烃）非共沸混合工质 ：R4XXX R407C: R
3、32/R125/R134a 23/25/52wt% 7.1K R410A: R32/R125 50/50wt% 0.04K R417A: R125/R134a/R600 46.5/50/3.5wt% 5.1K 共沸混合工质：R5XXX R500: R12/R152a 73.8/26.2wt% R502: R22/R115 48.8/51.2wt% R503: R23/R13 40.1/59.9wt%无机化合物制冷剂：R7XXx R717：NH3 ， R718：H2O，R729：air，R744：CO2，R744a：N2O 甲、乙烷系物质的塔系图制冷剂的替代 制冷剂对环境的影响n对臭氧层的破坏(
4、ODP)；n温室效应(GWP)(直接温室效应，间接温室效应)R12的替代工质nR134a，R290，R600a，R22/R152aR22的替代工质nR407C, R410A, R417A, CO2CFC、HCFC类物质禁用时间根据1995年12月蒙特利尔议定书缔约国第七次会议决定：对于CFC类物质n发达国家，1996年1月1日起完全停止生产与消费n发展中国家，最后停用日期为2010年对于HCFC类物质n发达国家，1996年起冻结生产量，2020年起完全停用n发展中国家，2016年起冻结生产量，2040年完全停用R407C的基本特性 与R22相比，循环特性比较接近单位容积制冷量、蒸发压力、冷凝压
5、力、排气温度等综合的热力学性能与R22接近换热系数比R22低10%左右压缩机润滑油需采用聚酯油（Polyol Ester Oil）冷媒充灌量适当减小，毛细管适当加长换热器中管子排列如能使两种传热介质改为逆流，则能充分发挥非共沸工质在蒸发器或冷凝器中具有温度滑移的优势，可以降低传热温差提高系统的经济性向系统充注时必须采用液相充注系统中的工质少量泄漏及再补充后，系统中工质的成分略有变化，但对系统性能的影响较小 R410A的基本特性 总体来讲，热物理性能比R22优越冷凝压力比R22高约50%单位容积制冷量比R22增加约50%压缩机润滑油需采用聚酯油（Polyol Ester Oil）在相同的测试条件
6、下，冷凝换热系数高于R22约2-6%，压力损失低约20-40%蒸发换热系数比R22高约20-30%使用R410A的系统比R22的系统更加紧凑 制冷剂的罐装 R12 白色 R22 绿色 R134a 天蓝色R407C 中棕色 R410A 玫瑰红 传热学基础知识及在空调中的应用 热量传递的三种基本方式 传热过程和传热量 传热强化的方法 发生在空调系统中的主要传热过程 空调用换热器中的强化传热技术 热量传递的三种基本方式 导热：物体个部分之间不发生相对位移时，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递。对流：流体个部分之间发生相对位移，冷热流体相互掺混所引起的热量传递方式。n自然对流是
7、由于流体冷热各部分的密度不同而引起的流动换热n强制对流指由于水泵、风机或其他压差作用造成的流动换热热辐射是由于因为热的原因而通过电磁波传递能量的过程和方式xtFQtFQ40TFQ传热过程和传热量 传热过程是指热量由高温物体传递到低温物体的过程，它可以是导热、对流换热和热辐射中的一种或混合。 Q：传递的热量 W ；F：传热面积m2；K：传热系数 W/m2C；t1 ：高温物体的温度C；t2 ：低温物体的温度C )(21ttkFQ)/(121kFttQ传热强化的方法 1.采用扩展表面以增大换热面积2.增大冷热物体间的温差3.采用高导热系数的材料4.提高流体流速以减低层流底层5.增加流体的扰动或使流体
8、旋转以破坏层流底层6.采用机械震动，声波或超声波产生气流脉动及施加电磁场等 发生在冷凝器中的主要传热过程制冷剂铜管内壁：对流换热 铜管内壁铜管外壁及翅片：导热 铜管外壁及翅片大气：对流换热 发生在蒸发器中的主要传热过程大气铜管外壁及翅片：对流换热 铜管外壁及翅片铜管内壁：导热 铜管内壁制冷剂：对流换热 管内强化换热方法示例内螺纹管与光管相比的特点增大了管内换热面积；改善了制冷剂的流动方式，可提高表面换热系数80-180%； 管内压力损失与光滑管差不多； 翅篇管换热器的加工与制造方法基本上与光滑管相同. 内螺纹管的结构日立公司管内流动实验结果 光管光管内螺纹管内螺纹管1内螺纹管内螺纹管2内螺纹管
9、内螺纹管3外径外径mm9.529.529.529.52平均壁厚平均壁厚mm0.300.350.370.36槽底壁厚槽底壁厚mm 0.300.300.30槽深槽深mm 0.120.150.20槽数槽数 606560螺旋角螺旋角 72518槽型槽型 ABC内表面积增大率内表面积增大率1.01.341.281.51冷凝表面换热系数比冷凝表面换热系数比1.01.552.02.4蒸发表面换热系数比蒸发表面换热系数比1.01.752.02.5冷凝压力损失比冷凝压力损失比1.01.031.031.05蒸发压力损失比蒸发压力损失比1.01.031.031.05人字形管的结构百叶窗型翅片中的气流流动不同片型和管
10、型结合的对比 光滑管内螺纹管传热系数（A）传热系数比传热系数（B）传热系数比B/A平片301.00331.001.10波纹片321.07361.201.125条形片361.20421.401.167百叶窗片421.40511.701.214实验条件：R22管内蒸发，迎风风速1.0m/s新冷凝器：平片和冲缝片组合内螺纹管原冷凝器：全冲缝片内螺纹管新冷凝器有如下特点：风阻减小在相同的风扇转速下换热能力高，风量大在相同的风量下换热能力高，风扇需要的转速低，噪音降低由于迎风侧使用平片，对于防止制热结霜有好处冷凝器的强化传热应用冷凝器性能对比（1）4,500 4,600 4,700 4,800 4,90
11、0 5,000 5,100 5,200 5,300 5,400 5,500Air Flow Rate m3/h14,00014,20014,40014,60014,80015,00015,20015,40015,60015,800Q W新冷凝器原冷凝器冷凝器性能对比（2）640660680700720740760780800820840Fan rpm4,0004,2004,4004,6004,8005,0005,2005,4005,6005,800Air Flow Rate m3/h新冷凝器原冷凝器冷凝器性能对比（3）640660680700720740760780800820840Fan r
12、pm12,50013,00013,50014,00014,50015,00015,50016,00016,500Q W新冷凝器原冷凝器相同风量下的性能对比风风量量m3/h原机原机换换热量热量W新机新机换换热量热量W相对相对于原于原机的机的变化变化W原机原机风机风机转速转速rpm新机新机风机风机转速转速rpm相对于相对于原机的原机的变化变化rpm46001401714384+367717649-6848001440514733+328746680-6650001479315083+290774712-6252001518115433+252803744-5954001556915788+219831776-55相同风机转速下的性能对比风机风机转速转速rpm原机换原机换热量热量W新机换新机换热量热量W相对于相对于原机的原机的变化变化W原机原机风量风量m3/h新机新机风量风量m3/h相对于相对于原机的原机的变化变化m3/h7201405815168+111046215049+4287401432915387+105847615174+4137601460115604+100349015298+3977801487215822+95050415423+382空调房间内气流分布研究计算模型制冷制热时温度和气流传播过程谢谢！谢谢！
