1、制冷与空调技术基础知识1 制冷与空调技术概述制冷与空调技术概述 1.1制冷的基本概念制冷的基本概念 1.“制冷制冷”的定义的定义 制冷作为一门科学是指用人工的方法在一定时间和一定空间内制冷作为一门科学是指用人工的方法在一定时间和一定空间内将某物体或流体冷却，使其温度降到环境温度以下，并保持这个将某物体或流体冷却，使其温度降到环境温度以下，并保持这个低温。这里所说的低温。这里所说的“冷冷”是相对于环境而言的，灼热的铁放在空是相对于环境而言的，灼热的铁放在空气中，通过辐射和对流向环境传热，逐渐冷却到环境温度。它是气中，通过辐射和对流向环境传热，逐渐冷却到环境温度。它是自发的传热降温，属于自然冷却，
2、不是制冷。制冷就是从物体或自发的传热降温，属于自然冷却，不是制冷。制冷就是从物体或流体中取出热量，并将热量排放到环境介质中去，以产生低于环流体中取出热量，并将热量排放到环境介质中去，以产生低于环境温度的过程。境温度的过程。2.制冷机制冷机 机械制冷中所需机器和设备的总合称为制冷机。机械制冷中所需机器和设备的总合称为制冷机。3.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。制冷剂在制制冷机中使用的工作介质称为制冷工质，即制冷剂。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
3、冷剂一系列状态变化过程的综合为中吸取热量，向环境排放热量。制冷剂一系列状态变化过程的综合为制冷循环。为了实现制冷循环，必须消耗能量。所消耗能量的形式可制冷循环。为了实现制冷循环，必须消耗能量。所消耗能量的形式可以是机械能、电能、以是机械能、电能、热能、太阳能或其它可能的形式。热能、太阳能或其它可能的形式。1.2 人工制冷及其基本方法人工制冷及其基本方法 .相变制冷相变制冷 即利用物质相变的吸热效应实现制冷。如冰融化时要吸取即利用物质相变的吸热效应实现制冷。如冰融化时要吸取80 kcal/kg的熔解热；氨在标准大气压下汽化时要吸取的熔解热；氨在标准大气压下汽化时要吸取327kcal/kg的的汽化
4、潜热；干冰在标准大气压下升华要吸取汽化潜热；干冰在标准大气压下升华要吸取137kcal/kg的热量，的热量，其升华温度为其升华温度为78.9。目前干冰制冷常被用在人工降雨和医疗上。目前干冰制冷常被用在人工降雨和医疗上。2.液体汽化制冷液体汽化制冷 液体汽化制冷是利用液体汽化时的吸热效应而实现制冷的。在液体汽化制冷是利用液体汽化时的吸热效应而实现制冷的。在一定压力下液体汽化时，需要吸收热量，该热量称为液体的汽化潜热。一定压力下液体汽化时，需要吸收热量，该热量称为液体的汽化潜热。液体所吸收的热量来自被冷却对象，使被冷却对象温度降低，或者使液体所吸收的热量来自被冷却对象，使被冷却对象温度降低，或者使
5、它维持低于环境温度的某一温度。它维持低于环境温度的某一温度。液体汽化制冷是目前生产实际中广泛应用的制冷方法，这种制冷液体汽化制冷是目前生产实际中广泛应用的制冷方法，这种制冷常称为蒸汽制冷。常称为蒸汽制冷。3.气体绝热膨胀制冷气体绝热膨胀制冷 利用气体通过节流阀或膨胀机绝热膨胀时，对外输出膨胀功，利用气体通过节流阀或膨胀机绝热膨胀时，对外输出膨胀功，同时温度降低，达到制冷的目的。与液体汽化式制冷相比，气体膨胀同时温度降低，达到制冷的目的。与液体汽化式制冷相比，气体膨胀制冷是一种没有相变的制冷方式，所采用的工质主要是空气。此外，制冷是一种没有相变的制冷方式，所采用的工质主要是空气。此外，根据不同的
6、使用目的，工质也可以是根据不同的使用目的，工质也可以是CO2，O2，N2，He或其它理想或其它理想气体。气体。4.半导体制冷半导体制冷 半导体制冷又称热电制冷或温差电制冷。半导体制冷的依据是珀半导体制冷又称热电制冷或温差电制冷。半导体制冷的依据是珀尔帖效应，即：两种不同金属组成的闭合电路中接上一个直流电源时，尔帖效应，即：两种不同金属组成的闭合电路中接上一个直流电源时，则一个接合点变冷，另一个接合点变热。但是纯金属的珀尔帖效应很则一个接合点变冷，另一个接合点变热。但是纯金属的珀尔帖效应很弱，且热量通过导线对冷热端有相互干扰，而用两种半导体（型和弱，且热量通过导线对冷热端有相互干扰，而用两种半导
7、体（型和型）组成的直流闭合电路，则有明显的珀尔帖效应，且冷热端无相型）组成的直流闭合电路，则有明显的珀尔帖效应，且冷热端无相互干扰。半导体制冷就是利用半导体的温差电效应实现制冷。互干扰。半导体制冷就是利用半导体的温差电效应实现制冷。半导体制冷原理半导体制冷原理 5.涡流管制冷涡流管制冷 法国人兰克在法国人兰克在1933年发明一种装置（涡流管），可以使压缩气体年发明一种装置（涡流管），可以使压缩气体产生涡流，并将气流分成冷、热两部分。涡流管装置由喷嘴、涡流室、产生涡流，并将气流分成冷、热两部分。涡流管装置由喷嘴、涡流室、孔板、管子和控制阀组成。涡流室将管子分为冷端、热端两部分。喷孔板、管子和控制
8、阀组成。涡流室将管子分为冷端、热端两部分。喷嘴沿涡流室切向布置，孔板在涡流室与冷端管子之间，热端管子出口嘴沿涡流室切向布置，孔板在涡流室与冷端管子之间，热端管子出口处装控制阀，管外为大气。经过压缩并冷却到常温的气体进入喷嘴，处装控制阀，管外为大气。经过压缩并冷却到常温的气体进入喷嘴，在喷嘴中膨胀并加速到音速，从切线方向射入涡流室，形成自由涡流。在喷嘴中膨胀并加速到音速，从切线方向射入涡流室，形成自由涡流。自由涡流的旋转角速度离中心越近就越大。由于角速度不同，在环形自由涡流的旋转角速度离中心越近就越大。由于角速度不同，在环形气流的层与层之间产生摩擦，内层气体失去能量，从孔板流出时具有气流的层与层
9、之间产生摩擦，内层气体失去能量，从孔板流出时具有较低的温度；外层气体吸收能量，动能增加，又因为与管壁摩擦，将较低的温度；外层气体吸收能量，动能增加，又因为与管壁摩擦，将部分动能变成热能，使得从控制阀流出的气体具有较高的温度。由此部分动能变成热能，使得从控制阀流出的气体具有较高的温度。由此可见，涡流管可以同时获得冷、热两种效应。用控制阀控制热端管子可见，涡流管可以同时获得冷、热两种效应。用控制阀控制热端管子中气体的压力，从而控制冷、热两股气流的流量及温度。中气体的压力，从而控制冷、热两股气流的流量及温度。2热力学基础知识热力学基础知识 2.1热力状态参数热力状态参数 在电冰箱、空调器中多采用物理
10、方法制冷。物理方法制冷是应用在电冰箱、空调器中多采用物理方法制冷。物理方法制冷是应用物质的物理变化来实现的，人们把这些物质叫做制冷剂或制冷工质。物质的物理变化来实现的，人们把这些物质叫做制冷剂或制冷工质。制冷剂在制冷系统中不断的进行各种状态变化，即处于各种不同的热制冷剂在制冷系统中不断的进行各种状态变化，即处于各种不同的热力状态。用来描述制冷剂热力状态的各种物理量称为热力工作状态参力状态。用来描述制冷剂热力状态的各种物理量称为热力工作状态参数，简称状态参数。状态参数有：温度（数，简称状态参数。状态参数有：温度（T）、压力（）、压力（P）、质量）、质量（m）、密度（）、密度（）、焓（）、焓（H）
11、、熵（）、熵（S）、内能（）、内能（U）、质量体积）、质量体积（v）、比热容）、比热容(C)等。等。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。为了所有的气体、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）规定测量温使温度的测量一致，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力学温度的基点和单位。目前，在日常生活和制冷技术中常用的是热力学温标标T(K)、
12、和摄氏温标（、和摄氏温标（）两种。）两种。1)热力学温标热力学温标T。热力学温标又称开尔文温标或绝对温标，单位。热力学温标又称开尔文温标或绝对温标，单位是是K。它规定将纯净的水在一个标准大气压下的冰点定为。它规定将纯净的水在一个标准大气压下的冰点定为273.16K，沸点为沸点为373.16K，其间分，其间分100等份，每一等份为开氏等份，每一等份为开氏1度，记做度，记做1K。在热力学中规定，当物体内部分子的运动终止，其热力学温度为在热力学中规定，当物体内部分子的运动终止，其热力学温度为0度，度，即即T=0K。2)摄氏温标摄氏温标t。摄氏温标又称国际温标，单位是。摄氏温标又称国际温标，单位是。它
13、是以纯净。它是以纯净水在一个标准大气压下的冰点为水在一个标准大气压下的冰点为0度，沸点为度，沸点为100度，其间分度，其间分100等份，等份，每一等份为摄氏每一等份为摄氏1度，记做度，记做1。摄氏温标制为十进制，简单易算。相。摄氏温标制为十进制，简单易算。相应的温度计为摄氏温度计。按照国际规定，当温度在零上时，温度数应的温度计为摄氏温度计。按照国际规定，当温度在零上时，温度数值前面加值前面加“+”号（可省略）；当温度在零下时，温度数值前面加号（可省略）；当温度在零下时，温度数值前面加“”（不可省略）。（不可省略）。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）（
14、）（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璃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、电阻式温度计和半导体温度计、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。式温度计等。2.压力压力 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（P），在热力工程上称为压力。压力单位是帕斯卡（），在热力工程上称为压力。压力单位是帕斯卡（Pa），在工），在工程应用时，帕的值太小，而是以它的程应用时，帕的值太小，而是以它的106倍作常用单
15、位，称为倍作常用单位，称为“兆帕兆帕”，用用“MPa”表示。表示。1 Mpa=106Pa。1)真空度。真空是指某一空间单位体积中气体分子数目减少到其真空度。真空是指某一空间单位体积中气体分子数目减少到其压力低于标准大气压的气体状态。完全没有物质的压力低于标准大气压的气体状态。完全没有物质的“绝对真空绝对真空”是不是不存在的。存在的。真空度是表示真空程度的物理量。如果在一个封闭的容器上接一只真空度是表示真空程度的物理量。如果在一个封闭的容器上接一只压力表，当表针指压力表，当表针指0Pa，说明容器内的压力恰好等于当时当地的大气压，说明容器内的压力恰好等于当时当地的大气压力。如果压力表指在力。如果压
16、力表指在-0.1Mpa时，说明该容器内已处于真空状态。时，说明该容器内已处于真空状态。容积内压力比外界大气压低的程度称为真空度。容积内压力比外界大气压低的程度称为真空度。2)绝对压力。以绝对零压力线（绝对真空）为测量基点测得的压绝对压力。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。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，用符号表压力。也就是压力表所指示的压力值，用符号Pq表示。表示。如果以如果以B表示当地大气压力，则表示当地大气
17、压力，则Pa、Pq与与B有下列关系：有下列关系：Pa=Pq+B 绝对压力、表压力与真空度三者之间的关系如图绝对压力、表压力与真空度三者之间的关系如图1-2所示。所示。绝对压力、表压力与真空度三者之间的关系绝对压力、表压力与真空度三者之间的关系 3.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少，用热。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Q表表示，单位为焦耳，用示，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倍的焦作单位，即千焦，倍的焦作单位，即千焦，符号为符号为kJ。制冷系统的制冷量也是热的形式，因此符号及单位与
18、热一样，常用。制冷系统的制冷量也是热的形式，因此符号及单位与热一样，常用Q0表示表示,专用于制冷量。专用于制冷量。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（）时所吸收或）时所吸收或放出的热，常用放出的热，常用C表示，单位为千焦耳每千克开尔文表示，单位为千焦耳每千克开尔文(kJkgK)。3)热方程。热方程是用来计算一定质量的物资，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资，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
19、（kJ）；）；C 物质比热容（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）。）。4.内能内能U 内能是制冷系统内部能量的总称。制冷系统内动能取决于物质内能是制冷系统内部能量的总称。制冷系统内动能取决于物质分子的质量和它的平均速度。物质分子运动增加，动能增加；运动减分子的质量和它的平均速度。物质分子运动增加，动能增加；运动减弱，动能减少。因摩擦、冲击、压力、日光辐射、通电、化学作用或弱，动能减少。因摩擦、冲击、压力、日光辐射、通电、化学作用或燃烧等原因都能引起动能的增加。内势能则取决于分子之间的平均距燃烧等原因都能引起
20、动能的增加。内势能则取决于分子之间的平均距离和吸引力。当物质接受外来能量膨胀或改变形态时，如液态变为气离和吸引力。当物质接受外来能量膨胀或改变形态时，如液态变为气态，所接受的外来能量使分子间距离变大，即转变为物质的内势能。态，所接受的外来能量使分子间距离变大，即转变为物质的内势能。在热力学中在热力学中,内能是分子热运动动能和分子势能的总和。内能是分子热运动动能和分子势能的总和。5.焓与熵焓与熵 焓是热力学中表示物质系统能量的一个状态函数，表示工质所焓是热力学中表示物质系统能量的一个状态函数，表示工质所含的全部热能，常用符号含的全部热能，常用符号H表示。数值上等于系统的表示。数值上等于系统的内能
21、内能U加上加上压强压强p和体积和体积V的乘积，即的乘积，即H=U+pV。焓的变化是系统在等压。焓的变化是系统在等压可逆过程可逆过程中所中所吸收的热量的度量。吸收的热量的度量。熵是表示物质系统状态的一个物理量，它表示该状态可能出现的熵是表示物质系统状态的一个物理量，它表示该状态可能出现的程度。用符号程度。用符号S表示。在热力学中，是用以说明表示。在热力学中，是用以说明热力学热力学过程不可逆性过程不可逆性的一个比较抽象的物理量。熵是热力系统内的一个比较抽象的物理量。熵是热力系统内微观粒子微观粒子无序度的一个量无序度的一个量度，熵的变化可以判断热力过程是否为度，熵的变化可以判断热力过程是否为可逆过程
22、可逆过程。2.2 热力学基本定律与常用术语热力学基本定律与常用术语 1.热力学第一定律热力学第一定律 热力学第一定律是能量守恒定律热力学第一定律是能量守恒定律,即一定量的热消失时必然产生即一定量的热消失时必然产生一定量的功；消耗一定量的功必然出现与之相对应的一定量的热。热一定量的功；消耗一定量的功必然出现与之相对应的一定量的热。热和功之间的转换用下式表示：和功之间的转换用下式表示：Q=A L式中式中Q消耗的热量消耗的热量(J或或kJ)；L得到的功得到的功(kgm)；A功热当量功热当量(Kg kgm)。因为热量和功的计量单位不同，所以式中引入一个功热当量因为热量和功的计量单位不同，所以式中引入一
23、个功热当量A，其值约为其值约为14274.1868kJ kgm。2.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转变为机械能。前一过程是自发进行的不需要任何条件，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，而后一过程却不能自发进行，要使它成为可能，必须具备一定的补充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，即消耗一定的外界功。条件，即
24、消耗一定的外界功。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递，必须借助外功，即消耗一定的机械能。高温物体传递，必须借助外功，即消耗一定的机械能。3.显热、潜热显热、潜热 1）物质三态及状态变化。物质具有质量和占有空间。它以固态、）物质三态及状态变化。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
25、的不同，三态之间可以相互转化，如图不同，三态之间可以相互转化，如图1-3所示。如果把固体冰加热便所示。如果把固体冰加热便变成水，水再加热就变成蒸汽；相反，将水蒸汽冷却可变成水，继续变成水，水再加热就变成蒸汽；相反，将水蒸汽冷却可变成水，继续冷却可结成冰。这样的状态变化对制冷技术有着特殊意义。冷却可结成冰。这样的状态变化对制冷技术有着特殊意义。人们可利用制冷剂在蒸发器中汽化吸热，而在冷凝器中放热冷凝人们可利用制冷剂在蒸发器中汽化吸热，而在冷凝器中放热冷凝,即应用热力学第二定律的原理，通过制冷机对制冷剂气体的压缩，以即应用热力学第二定律的原理，通过制冷机对制冷剂气体的压缩，以及在冷凝器中的冷凝和蒸
26、发器中的汽化，实现热量从低温空间向外部及在冷凝器中的冷凝和蒸发器中的汽化，实现热量从低温空间向外部高温环境的转移，达到制冷的目的。高温环境的转移，达到制冷的目的。2)显热。物体在加热显热。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)所需吸所需吸收收(或放出或放出)的热量，称为显热，它能使人们有明显的冷热变化感觉。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物体的温度变化。通常可以用温度计测量物体的温度变化。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
27、是水，这种放热称为显热放热。同样，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，把一杯水放入电冰箱中，它的温度会逐渐下降，在冷却到把一杯水放入电冰箱中，它的温度会逐渐下降，在冷却到0之前放之前放出的热量也是显热。出的热量也是显热。3)潜热。当单位质量的物体在吸收或放出热量的过程中，其形态潜热。当单位质量的物体在吸收或放出热量的过程中，其形态发生变化，但温度不发生变化，这种热量无法用温度计测量出来，人发生变化，但温度不发生变化，这种热量无法用温度计测量出来，人体也无法感觉到，但可通过试验计算出来，这种热量就称为潜热。体也无法感觉到，但可通过试验计算出来，这种热量就称为潜热。4.汽
28、化和液化汽化和液化 1)汽化。在日常生活中可以看到，把水泼在地面上，不久地面又汽化。在日常生活中可以看到，把水泼在地面上，不久地面又慢慢恢复干燥。这是因为水变成水蒸汽跑到空气里去的缘故。通常把慢慢恢复干燥。这是因为水变成水蒸汽跑到空气里去的缘故。通常把这种过程称为蒸发。把一盆水放在炉子上烧，加热后的水温不断升高，这种过程称为蒸发。把一盆水放在炉子上烧，加热后的水温不断升高，与此同时，从水的表面不断有水蒸汽逸出，这也是蒸发过程；但当水与此同时，从水的表面不断有水蒸汽逸出，这也是蒸发过程；但当水被加热到被加热到100时，情况就发生显著变化，这时水不断地翻滚，并从时，情况就发生显著变化，这时水不断地
29、翻滚，并从水里产生大量的气泡，这种现象称为沸腾。水里产生大量的气泡，这种现象称为沸腾。2)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化一定温度时，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。过程或称凝结过程。5.饱和温度与饱和压力饱和温度与饱和压力 1)饱和温度。液体沸腾时所维持不变的温度称为沸点，又称饱和温度。液体沸腾时所维持不变的温度称为沸点，又称为在某一压力下的饱和温度。为在某一压力下的饱和温度。2)饱和压力。与饱和温度相对应的某一压力称为该温
30、度下的饱和压力。与饱和温度相对应的某一压力称为该温度下的饱和压力。以水为例，其在一个大气压下的饱和温度为饱和压力。以水为例，其在一个大气压下的饱和温度为100，则，则水在水在100时饱和压力为一个大气压。时饱和压力为一个大气压。饱和温度与饱和压力之间存在着一定的对应关系，例如，在饱和温度与饱和压力之间存在着一定的对应关系，例如，在海平面，水到海平面，水到100才沸腾，而在高原地带不到才沸腾，而在高原地带不到100就沸腾。一就沸腾。一般来说，压力升高，对应的饱和温度也升高；温度升高，对应的般来说，压力升高，对应的饱和温度也升高；温度升高，对应的饱和压力也增大。饱和压力也增大。6.过热和过冷过热和
31、过冷 1）过热。在制冷技术中；过热是针对制冷剂蒸汽而言的。过热）过热。在制冷技术中；过热是针对制冷剂蒸汽而言的。过热是指在一定压力下，制冷剂蒸汽的实际温度高于该压力下相对应的饱是指在一定压力下，制冷剂蒸汽的实际温度高于该压力下相对应的饱和温度的现象；同样，当温度一定时，压力低于该温度下相对应的饱和温度的现象；同样，当温度一定时，压力低于该温度下相对应的饱和压力的蒸汽也是过热。例如，制冷剂和压力的蒸汽也是过热。例如，制冷剂R12，蒸发温度为，蒸发温度为-15时，时，对应的饱和压力应为对应的饱和压力应为182.7kPa。如果温度不变，压力低于。如果温度不变，压力低于182.7kPa，则此蒸汽为过热
32、蒸汽；如果压力不变，温度高于则此蒸汽为过热蒸汽；如果压力不变，温度高于-15，也称为过热，也称为过热蒸汽。过热蒸汽的温度与饱和温度之差称为过热度。蒸汽。过热蒸汽的温度与饱和温度之差称为过热度。如一个大气压力下的过热水蒸汽温度为如一个大气压力下的过热水蒸汽温度为105，其过热度则为，其过热度则为105-100=5。2）过冷。制冷技术中，过冷是针对制冷剂液体而言的。过冷是）过冷。制冷技术中，过冷是针对制冷剂液体而言的。过冷是指在某一定压力下，制冷剂液体的温度低于该压力下相对应的饱和温指在某一定压力下，制冷剂液体的温度低于该压力下相对应的饱和温度的现象。例如，制冷剂度的现象。例如，制冷剂R12的饱和
33、温度为的饱和温度为30时，对应的饱和压力时，对应的饱和压力为为743.442kPa，如果将压力为，如果将压力为743.442kPa的的R12制冷液体冷却到制冷液体冷却到25，那么这时的制冷剂液体称为过冷液体。过冷液体比饱和液体温，那么这时的制冷剂液体称为过冷液体。过冷液体比饱和液体温度低的值称为过冷度。例如，压力在度低的值称为过冷度。例如，压力在743.442Kpa下的制冷剂下的制冷剂R12液液体的温度为体的温度为25时的过冷度为时的过冷度为30-25=5。7.临界温度与临界压力临界温度与临界压力 气体的液化与温度和压力有关。增大压力和降低温度都可以使未气体的液化与温度和压力有关。增大压力和降
34、低温度都可以使未饱和蒸汽变为饱和蒸汽，进而液化。气体的压力越小，其液化的温度饱和蒸汽变为饱和蒸汽，进而液化。气体的压力越小，其液化的温度越低；随着压力的增加，气体的液化温度也随之升高。温度升高超过越低；随着压力的增加，气体的液化温度也随之升高。温度升高超过某一数值时，即使再增大压力也不能使气体液化，这一温度叫做临界某一数值时，即使再增大压力也不能使气体液化，这一温度叫做临界温度。在这一温度下，使气体液化的最低压力叫做临界压力。低于临温度。在这一温度下，使气体液化的最低压力叫做临界压力。低于临界点温度的气体称为蒸汽。制冷剂蒸汽只有将温度降到了临界点以下界点温度的气体称为蒸汽。制冷剂蒸汽只有将温度
35、降到了临界点以下时，才具备液化条件。时，才具备液化条件。2.3压焓图压焓图 在制冷工程中，最常用的热力图就是制冷剂的压焓图。熟练地在制冷工程中，最常用的热力图就是制冷剂的压焓图。熟练地掌握压焓图对涉及制冷设备的选型与系统调试时的热力计算，是很重掌握压焓图对涉及制冷设备的选型与系统调试时的热力计算，是很重要的。要的。以特定制冷剂的焓值以特定制冷剂的焓值(kJ/kg)为横坐标，以压力为横坐标，以压力(MPa)为纵坐标为纵坐标绘制成的线图称为该制冷剂的压焓图。不同性质的制冷剂其压焓图的绘制成的线图称为该制冷剂的压焓图。不同性质的制冷剂其压焓图的形状是不相同的。为了缩小图的尺寸，并使低压区内的线条交点
36、清楚，形状是不相同的。为了缩小图的尺寸，并使低压区内的线条交点清楚，所以纵坐标使用压力的对数值所以纵坐标使用压力的对数值lgP绘制，因此压焓图又称绘制，因此压焓图又称lgP-h图，如图，如图图1-4所示。所示。1.临界点临界点K和饱和曲线和饱和曲线 压焓图中有两条比较粗的曲线，两条曲线向上延伸交于一点，压焓图中有两条比较粗的曲线，两条曲线向上延伸交于一点，称临界点称临界点K。在该点，制冷剂的液态和气态差别消失。在该点，制冷剂的液态和气态差别消失。K点左边的粗点左边的粗实线实线Ka为饱和液体线，在为饱和液体线，在Ka线上任意一点的状态，均是相应压力的线上任意一点的状态，均是相应压力的饱和液体；饱
37、和液体；K点的右边粗实线点的右边粗实线Kb为饱和蒸汽线，在为饱和蒸汽线，在Kb线上任意一点线上任意一点的状态均为饱和蒸汽（或称干饱和蒸汽）状态。的状态均为饱和蒸汽（或称干饱和蒸汽）状态。2.三个状态区三个状态区Ka左侧左侧过冷液体区，该区域内的制冷剂温度低于同压力下过冷液体区，该区域内的制冷剂温度低于同压力下的饱和温度；的饱和温度；Kb右侧右侧过热蒸汽区，该区域内的蒸汽温度高于同过热蒸汽区，该区域内的蒸汽温度高于同压力下的饱和温度；压力下的饱和温度；Ka和和Kb之间之间湿蒸汽区，即气液共存区。该湿蒸汽区，即气液共存区。该区内制冷剂处于饱和状态，压力和温度为一一对应关系。区内制冷剂处于饱和状态，
38、压力和温度为一一对应关系。等压线等压线 等熵线等熵线 等容线等容线 等干度线等干度线 等焓线等焓线 等温线等温线 压焓图压焓图2.4 传热学基础传热学基础 传热是热量从高温的物体通过中间媒介向低温物体转移的过程，传热是热量从高温的物体通过中间媒介向低温物体转移的过程，它有三种形式，即热传导、热对流和热辐射。它有三种形式，即热传导、热对流和热辐射。在热传导和热对流的过程中，传热的物体必须相互接触，称为接在热传导和热对流的过程中，传热的物体必须相互接触，称为接触传热；在辐射传热时，物体之间不必相互接触，称为非接触传热。触传热；在辐射传热时，物体之间不必相互接触，称为非接触传热。在制冷技术中要解决传
39、热的问题有两种：一种是力求传热的加强在制冷技术中要解决传热的问题有两种：一种是力求传热的加强(如如蒸发器、冷凝器的传热蒸发器、冷凝器的传热)；另一种是力求传热的减弱；另一种是力求传热的减弱(如电冰箱、空调如电冰箱、空调器或冷库中的隔热保温器或冷库中的隔热保温)。1.热的传导热的传导 热量因物质分子的运动而由物体的某一部分传递到令一部分或由热量因物质分子的运动而由物体的某一部分传递到令一部分或由相互接触的物体中的一个物体传递到另一物体，并且此时物体的各部相互接触的物体中的一个物体传递到另一物体，并且此时物体的各部分的物质并未移动，称为热的传导，也称导热过程。一般讲，金属导分的物质并未移动，称为热
40、的传导，也称导热过程。一般讲，金属导热性好，非金属导热性差。反映各种物质导热能力大小的物理量称为热性好，非金属导热性差。反映各种物质导热能力大小的物理量称为导热系数，单位是导热系数，单位是KW/m。根据导热系数的大小，物质可分为热的良导体（如钢、铝、铜根据导热系数的大小，物质可分为热的良导体（如钢、铝、铜等）和热的不良导体（如发泡塑料、软木、空气等）。在制冷工程中，等）和热的不良导体（如发泡塑料、软木、空气等）。在制冷工程中，有的部分需采用热的良导体，以加速热量的交换，如冷凝器的盘管与有的部分需采用热的良导体，以加速热量的交换，如冷凝器的盘管与散热片，常采用铜管与铝板；有的部分又需用绝热材料，
41、以防止热的散热片，常采用铜管与铝板；有的部分又需用绝热材料，以防止热的散失，如冰箱的箱体常采用聚氨酯泡沫塑料。散失，如冰箱的箱体常采用聚氨酯泡沫塑料。2.热的对流热的对流 当液体或气体的温度发生变化后，其密度也随之发生变化。温度当液体或气体的温度发生变化后，其密度也随之发生变化。温度低的密度大，向下流动；温度高的密度小，向上升，从而形成对流。低的密度大，向下流动；温度高的密度小，向上升，从而形成对流。借助液体或气体分子的对流运动而进行的热传递称为热的对流。热的借助液体或气体分子的对流运动而进行的热传递称为热的对流。热的对流如果是由于液体或气体自身的密度变化所引起的，即为自然对流；对流如果是由于
42、液体或气体自身的密度变化所引起的，即为自然对流；如果是由外力如果是由外力(如风扇搅动或水泵的抽吸如风扇搅动或水泵的抽吸)所引起的，则称为强制对流。所引起的，则称为强制对流。热对流的传热量由传热时间、对流速度、传热面积、对流的物质所决热对流的传热量由传热时间、对流速度、传热面积、对流的物质所决定。定。3.热的辐射热的辐射 物体的热能在不借助任何其他物质做传热介质物体的热能在不借助任何其他物质做传热介质(即物体间不接触即物体间不接触)的情况下，高温物体将热量直接向外发射给低温物体的传递方式叫热的情况下，高温物体将热量直接向外发射给低温物体的传递方式叫热辐射。如太阳传给地球的热能就是以辐射方式进行的。辐射。如太阳传给地球的热能就是以辐射方式进行的。凡高温物体，都有辐射热传给周围的低温物体，辐射热量的大小决定凡高温物体，都有辐射热传给周围的低温物体，辐射热量的大小决定于两物体的温差及物质的性能。物体表面黑而粗糙，发射与吸收辐射于两物体的温差及物质的性能。物体表面黑而粗糙，发射与吸收辐射热的能力就较强；物体表面白而光滑，其发射与吸收辐射热的能力则热的能力就较强；物体表面白而光滑，其发射与吸收辐射热的能力则较弱。因此，电冰箱和冷库的表面最好做成又白又光滑，以减少吸收较弱。因此，电冰箱和冷库的表面最好做成又白又光滑，以减少吸收辐射热。辐射热。
