制冷技术基础知识介绍 ppt课件

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毫米汞柱
毫米汞柱（非法定计量单位）是指1mm高的汞 （水银）柱所产生的压力，单位符号是mmHg，它 与帕斯卡的换算关系是：
1mmHg=133.3Pa
1Pa=7.5×10-3 mmHg
巴
巴（非法定计量单位）为压力单位，单位符号是 bar。它与帕斯卡的换算关系是：
1bar=105Pa
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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。
2.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
久地面又慢慢恢复干燥。这是因为水变成水蒸汽跑到空气里
对于空调效果要求较高的房间，冷负荷应取160－180 W/m2。
这里再提一下瓦（W）过去用制冷量单位千卡/小时 （kcal/h）之 间的关系： 1W=0.86kcal/h； 1kcal/h=1.16W。
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二、基本理论
1、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，随着外部条件的不同，三态之间可 以相互转化，如图所示。
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1)热力学温标T。
热力学温标又称开尔文温标或绝对温标，单位是K。
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373.16K，其间分100等份，每一等份
为开氏1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0度，即T=0K。
2)摄氏温标t 。
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（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， 如空气和水。
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 系列状态变化过程称为制冷循环。常用制冷剂：R22（普通家用 空调）、R134a（3号线车站水冷机组）、R410a（3号线车辆段多 联机）。
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1)显热。
物体在加热(或冷却)过程中，温度升高(或降低)所 需吸收(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。通常可以用温度计测量物体的温度变 化。
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0℃之前放出的热量也是 显热。
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5、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 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“匹”，1匹=2324W；工业 用的空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 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。
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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
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制冷剂向外界散热，由气态转变为液态
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Baidu Nhomakorabea
毛细管 膨胀阀
冷凝后的高压液体经节流机构后，变为低压液体
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（三）3号线冷水机组 3号线车站采用的是海尔螺杆式水冷机组。
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●耗电做功使低温低压冷媒气体 变为高温高压气体
温
气
高
体
压
蒸发器 （蒸发）
吸
●冷媒吸收热量使液态 冷媒变为气态
热
散 冷凝器
（冷凝）
热
●放出冷媒的热量使气态冷 媒变为液态
液
液
体
体
膨胀阀
（膨胀）
低温 低圧 ●降低冷媒压力
高温 高压
●调整冷媒流量
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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
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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， 以保证冷水机组的制冷循环。
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3)热方程。热方程是用来计算一定质量的物质，在温度 变化过程中所吸收或放出热量的数学表达式，其形式为：
Q＝C mΔt
式中： Q ——吸收或放出的热量（kJ）；
C ——物质比热容（kJ／kg·K）；
m ——物质质量（kg）；
Δt ——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）
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谢 谢 大 家！
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5.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，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。
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4.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Q表示，单位为焦［耳］， 用J表示。在工程应用中常以103倍的焦作单位，即 千焦，符号为kJ。制冷系统的制冷量也是热的形式， 因此符号及单位与热一样，常用Q0表示,。
2)比热容。1千克（kg）的物质温度升高或降低 1摄氏度（℃）时所吸收或放出的热，常用C表示， 单位为千焦［耳］每千克开［尔文］(kJ／kg·K)。
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举例：一个16平方米的卧室或客厅，需配多大冷量的 空调器？
普通房间冷负荷的推荐值为115－145W/m2，取中间 值130 W/m2为计算依据，则冷负荷=130×16=2080W。 由于空调器的实际制冷量比名义值低8%，因此所选 空调器的名义制冷量必须大于2080÷0.92=2260W。 选用空调器的名义制冷量应该为2300 W左右。
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 （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，通 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。
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压缩机
低温 低压
（压缩）
气体 高
1bar=1.02 kgf/cm2
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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力即为绝
对压力。用符号Pa表示。
3)表压力(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，用符号Pg表示。
如果以Pam表示大气压，则
Pa = Pam + Pg
例如，煤燃烧后放出热量，可以用来取暖；可以用 来生产蒸汽，推动蒸汽机转换为机械能，推动汽轮发电机 转变为电能。电能又可以通过电动机、电灯或其它用电器 转换为机械能、光能或热能等。
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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 能量守恒定律，系统由初态Ⅰ经过任意过程到达终态 Ⅱ后，内能的增量ΔU应等于在此过程中外界对系统 传递的热量Q和系统对外界作功W之差，即UⅡ－ UⅠ＝ΔU＝Q－W或Q＝ΔU＋W这就是热力学第一 定律的表达式。
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，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100℃时， 情况就发生显著变化，这时水不断地翻滚，并从水里产生大 量的气泡，这种现象称为沸腾。
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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
摄氏温标又称国际温标，单位是℃。它是以纯净
水在一个标准大气压下的冰点为0度，沸点为100度，其
间分100等份，每一等份为摄氏1度，记做1℃。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。
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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。
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2 .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（P），在热力工程上称为压力。压力 单位是帕［斯卡］（Pa），1 Pa= 1 N/m2。在工程应 用时，帕的值太小，而是以它的106倍作常用单位， 称为 “兆帕”，用“MPa”表示。1 Mpa=106Pa。 其它常用单位： 工程大气压（非法定计量单位）：Kgf/CM2 1kgf/cm2=98.0665*103pa=98.0665kpa≈0.1MPa
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递，必须借助外功， 即消耗一定的机械能。
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三、制冷的基本原理
（一）基本原理
空调系统基本构成：压缩机、冷凝器、膨胀阀及 蒸发器。通过冷媒在四大部件之间循环完成制冷/制 热。
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3、比容与比重 1）比容（比体积）
物质单位质量所占有的空间体积，用符号v表示 v=V/G （V立方米，G千克） 2）比重（密度） 单位体积工质所具有的重量，用符号ρ表示 3） 比容与密度的关系
ρ=1/v 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）
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2)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。
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4.热力学第一定律
热力学第一定律就是不同形式的能量在传递与转换过 程中守恒的定律，表达式为Q=△U+W。表述形式：热量 可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或其 他能量互相转换，但是在转换过程中，能量的总值保持不 变。
供电机电部机电车间
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1.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。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T( K )、和摄氏温标（℃） 两种。
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，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过程或称凝结
过程。
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3、显热和潜热
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 曲线如图所示