制冷技術與空調原理第一節基本概念1、制冷：就是把某一物體或空間（包括空間內的物體）的溫度降低到低于環境介質的溫度，并保持這一低溫狀態的過程。2、冷卻：冷卻是可以自發地進行，但高溫物體的溫度不可能降低到低于環境介質的溫度。3、制冷機：為了達到和保持某一物體或空間（包括空間內的物體）的溫度的目的，不斷地將該物體或空間的熱量以及由外界傳入的熱量轉移到外界環境中去，這一非自發的過程，需要消耗外界能量來進行補償，實現這一過程所需要的設備稱為制冷機。4、制冷劑：就是制冷機中使用的工作介質。制冷劑在制冷機循環流動。5、空氣調節（簡稱空調）：就是通過對室內空間的空氣參數——溫度、濕度、氣流速度、潔凈度等的調節，將室內空氣參數控制在一定技術要求范圍內，以滿足生產工藝或人們對舒適環境的需求。6、制冷與空調的關系：制冷與空調是兩個密切相關的學科?？照{是制冷技術的重要應用之一。7、制冷方法：分為天然冷源和人工制冷兩大類。8、天然冷源：如深井水、冬天貯冰，但它受到季節、地域、貯存條件等限制。9、人工制冷的方法：相變制冷、氣體膨脹制冷、熱電制冷等。10、相變制冷：利用物質由液態變為氣相時的吸熱效應來獲取冷量的方法。此方法在實際應用中占絕大多數，具體應用的有蒸汽壓縮式、吸收式、蒸汽噴射式、吸附式等四種制冷方式。11、氣體膨脹制冷：將高壓氣體作絕熱膨脹，使其壓力、溫度下降，利用降溫后氣體來吸取被冷卻物體的熱量，從而達到制冷目的。12、熱電制冷：又稱為溫差電制冷或半導體制冷。它是建立在珀爾帖效應的原理上的一種新型的制冷應用?；灸Ｐ褪牵簩煞N不同的材料的一端彼此連接起來，另一端接上電源。，則在一端將會產生吸熱（制冷）效應，，另一端產生放熱效應。第二節制冷技術的應用范圍1、食品的冷加工、冷藏及冷藏運輸；2、空氣調節；3、工業生產；4、產品性能試驗；5、醫療、制藥、生物工程；6、建筑工業等。第三節制冷技術發展史一、制冷技術發展史1、1834年英國人----波爾金斯試制成功第一臺乙醚閉式循環蒸汽壓縮式制冷機；2、1875年德國人林杰提出氨蒸汽壓縮式制冷機，成為公認的制冷機始祖；3、1901年被美國人稱為“空調之父”的開利爾創建了第一個暖通空調實驗室，1911年12月他得出了空氣干球溫度、濕球溫度和露點溫度的關系，空氣顯熱、潛熱和焓值計算公式，會出了空氣的焓濕圖，成為了空調理論的奠基人；5、1930年密其來首次發現氟利昂，給制冷技術帶來新的變革，使氟利昂制冷機得到飛躍發展；6、氟利昂制冷機帶來問題：A、大氣臭氧層空洞；B、全球變暖；C、原因所在：部分氟利昂工質（CFCs）7、解決辦法：A、禁止使用氟利昂工質CFCs；B、開發無污染工質；C、利用太陽能；第一章熱力學原理第一節熱力學基本定律一、熱力學第一定律及穩定流動能量方程式1、熱力學第一定律（簡稱能量守恒定律）：是能量守恒和轉換定律在具有熱現象的能量轉換中的應用。它指出：自然界一切物質都具有能量，物質從一種形式轉換為另一種形式，從一個物體傳遞給另一個物體，在轉換和傳遞過程中能量的數量不變(即在任何發生能量換熱的熱力過程中，轉換前后能量的總量維持恒定）。2、穩定流動能量方程式Q+N=G（h2-h1）Q——單位時間內加給系統的熱量（kW）N——單位時間內加給系統的功（kW）G——流進或流出該系統的質量流量（m3/h）h1——流體流入系統時的比焓（kJ/kg）h2——流體流出系統時的比焓（kJ/kg）二、熱力學第二定律（簡稱開爾文定律）1、熱力學第二定律：不可能把熱量從低溫物體傳到高溫物體而不需要附加條件（如制冷機）；不可能從單一熱源取熱使之變為有用功而不產生影響；不可能造出一種機器在循環動作中把一重物提升而同時使一熱庫冷卻。2、熱力學第二定律闡述了熱功轉換的方向性、條件及限制。3、制冷裝置是根據熱力學第二定律，用消耗一定的壓縮功或熱能（或電能）作為補償條件，把熱量從低溫庫傳遞到外界的高溫環境中，從而達到連續制冷的目的。第二節卡諾循環與逆卡諾循環一、熱力循環即一個封閉的熱力過程稱為熱力循環。在熱力循環中，熱力系統從某一初始狀態出發，工質經過一系列狀態變化后又回到初始狀態，其目的是通過工質的狀態變化來實現預期的能量轉換。在熱力工程中，最常見的兩類熱力循環為熱機循環和制冷（或熱泵）循環，熱力循環中的工作物質稱工質，制冷循環中的工質通常稱為制冷劑。

從高溫熱源吸取熱量而實現對外做功的熱力循環稱為熱機循環。將熱量從低溫熱源中取出，并排放到高溫熱源中的熱力循環稱為制冷循環。二、卡諾循環由兩個等溫過程和兩個絕熱過程組成的可逆的熱機循環，稱為卡諾循環。在給定的高低溫熱源條件下，按卡諾循環工作，熱機將有最高的效率。三、逆卡諾循環如果工質按卡諾循環的線路反方向進行循環，則稱做逆卡諾循環（制冷機理想循環）。由于熱量由低溫移向高溫，類似于將水從低處輸送到高處，所以可將逆卡諾循環工作的熱機稱為熱泵或制冷機。制冷機工作的必要條件是消耗外功，不消耗外功，自發地從低溫物體把熱量傳給高溫物體是不可能的。制冷系數：即評價逆卡諾循環的經濟性。εk=q1/L=q1/q2-q1=T1/T2-T1由上式可得：（1）逆卡諾循環的制冷系數取決于冷源和熱源的溫度，而與所用制冷劑的性質無關；（2）冷熱源的溫差越大，制冷系數就越小，制冷機的經濟性越差；（3）由熱力學第二定律證明，在一定的溫度條件下，逆卡諾循環的制冷系數最大，實際制冷循環的制冷系數都比它小。第二章蒸汽壓縮式制冷循環第一節單級蒸汽壓縮式制冷的工作原理一、壓—焓圖（p-h圖）等壓線——水平線等焓線——垂直線等溫線——液態區垂直線兩相區水平線過熱區右下方彎曲線等熵線——向右上方傾斜實線等容線——向右上方傾斜點化線等干線——只存在于兩相區其方向視干度大小定phKsνχχχ=1χ=0ppt二、單級蒸汽壓縮式制冷理想循環122’34lgph壓縮機冷凝器膨脹閥蒸發器三、單級蒸汽壓縮式制冷實際循環33’22’11’4’4ph第三章制冷劑及載冷劑第一節對制冷劑的要求及制冷劑分類一、對制冷劑的要求制冷劑應具有較好的熱力性質和物理、化學性質，具體要求如下：1、臨界溫度不太低，以便在常溫下及普通低溫下能夠液化2、工作溫度范圍內具有適宜的飽和蒸汽壓力3、單位制冷量大4、粘度和密度小，以減少流動阻力5、熱導率高，以減少換熱設備的傳熱面積6、不燃燒、不爆炸、無毒，對金屬材料不腐蝕、與潤滑油不發生化學作用、高溫下不分解7、絕熱指數小，可降低排氣溫度8、凝固溫度低9、應具有良好的電絕緣性能10、價格低廉11、對人類生態環境無破壞作用12、單位容積壓縮功率小二、制冷劑分類1、按物質種類劃分：無機化合物：水、氨、二氧化碳等飽和碳氫化合物的氟、氯、溴衍生物（氟利昂），主要是甲烷和乙烷的衍生物，如：R11、R12、R22、R502、R134a、R407c、R410a等飽和碳氫化合物：乙烷、丙烷等不飽和碳氫化合物：乙烯、丙烯等2、按標準蒸發溫度劃分：高溫（低壓）制冷劑：蒸發溫度ts＞0℃

冷凝壓力pk≤0.2~0.3MPa

常用有R11、R113中溫（中壓）制冷劑：蒸發溫度0℃＞ts＞-60℃，冷凝壓力0.3MPa＜pk＜2.0MPa

常用有R12、R22、R134a低溫（高壓）制冷劑：蒸發溫度ts≤-60℃

常用有R13、R503三、CFCs的禁用、限制和替代1、問題的提出2、CFCs的限用與禁用3、替代制冷劑的研究動向第二節載冷劑一、對載冷劑的要求1、在使用溫度范圍內呈液態（凝固點低），揮發性小2、無毒，對人體無刺激性3、粘度小，相對密度小，傳熱性能好4、對金屬腐蝕性小5、不易燃燒，無爆炸危險6、比熱容較大7、化學穩定性好8、價格低廉，易于獲得二、常用的載冷劑1、空氣2、水3、鹽水溶液4、有機物載冷劑三、潤滑油的作用1、潤滑作用2、散熱作用3、密封作用4、消聲作用5、動力作用第四章其他制冷方式第一節吸收式制冷機第二節蒸汽噴射式制冷機第三節吸附式制冷第四節熱電制冷第五節氣體制冷機第五章制冷壓縮機一、按壓縮機運動副和結構分類1、按壓縮機運動副分類活塞式壓縮機渦旋式壓縮機螺桿式壓縮機離心式壓縮機（非容積式，為速度型）滾動轉子壓縮機斜盤式壓縮機2、按壓縮機結構分類全封閉半封閉開式二、按吸入壓力飽和溫度劃分高溫壓縮機：吸入壓力飽和溫度10℃~-10℃中溫壓縮機：吸入壓力飽和溫度0℃~-20℃低溫壓縮機：吸入壓力飽和溫度＜-20℃第六章冷凝器和蒸發器第一節冷凝器冷凝器風冷冷凝器水冷冷凝器臥式殼管式冷凝器立式殼管式冷凝器套管式冷凝器釬焊板式冷凝器螺旋板式冷凝器自然對流冷卻式冷凝器強迫對流冷卻式冷凝器蒸發式冷凝器銅管鋁翅換熱器第二節蒸發器蒸發器冷卻液體載冷劑蒸發器冷卻空氣蒸發器滿液式殼管式蒸發器干式殼管式蒸發器直立管式、螺旋管式、蛇管式蒸發器銅管鋁翅換熱器冷卻排管第七章節流元件及輔助器件第一節節流元件1、手動節流閥2、浮球閥3、線性浮閥4、孔板節流裝置5、毛細管6、熱力膨脹閥7、電子膨脹閥第二節輔助器件1、貯液器2、氣液分離器3、油分離器4、干燥過濾器5、安全閥6、視液鏡7、壓力控制器（高壓、低壓）8、壓力開關9、換向閥10、能量調節閥11、電磁閥12、截止閥13、單向閥14、針閥15、壓力表16、分液頭17、壓力調節閥18、過冷器19、過熱器20、不凝性氣體分離器等第二節輔助器件一、弱電元器件1、可編程控制器2、數字量/模擬量輸入輸出擴展模塊3、觸摸屏手操器4、溫度傳感器5、防凍開關6、溫度開關7、水流開關二、低壓電器元件1、空氣開關2、交流接觸器3、熱過載保護器4、中間繼電器5、時間繼電器6、電源保護器（相序、缺相）7、急停開關第八章電制冷空調機組分類第一節冷水機組冷水機組水冷冷水機組風冷冷水機組活塞式水冷水機組：5KW~200KW螺桿式水冷冷水機組：100KW~1400KW離心式水冷冷水機組：350KW~35000KW水源熱泵冷水機組渦旋式水冷冷水機組：5KW~80KW活塞式風冷冷（熱）水機組：5KW~200KW渦旋式風冷冷（熱）水機組：

5KW~80KW螺桿式風冷冷（熱）水機組：100KW~800KW第二節空調機組空調機組家用空調商業及工業空調窗式空調機分體式空調機（壁掛、立柜等）戶式中央空調冷（熱）水機組戶式中央空調冷（熱）風空調機組戶式水源熱泵冷（熱）水機組戶式水源熱泵冷（熱）風空調機組風冷單元式空調機組水冷單元式空調機組屋頂式空調機組計算機房空調機組VRV空調機組按功能分：單冷型電加熱冷熱型熱泵冷熱型恒溫恒濕型按結構分：立柜式風道式第三節常用冷量單位一、常用冷量單位

1kW（千瓦）=860kcal/h（大卡）

1kcal/h（大卡）=1.163W（瓦）

1RT（冷噸）=3516W（瓦）單位換算舉例：100×104kcal/h（萬大卡）=1163kW（千瓦）100RT（冷噸）=351.6kW（千瓦）100kW（千瓦）=28.44RT（冷噸）100kW（千瓦）=8.6×104kcal/h（萬大卡）二、常用單位換算表類別(非法定單位)×(換算系數)=法定單位質量lbf0.4536kg噸（t）1000速度ft/s0.3048m/sft/min0.0051密度lb/in327679.9kg/m3lb/ft316.0185壓強kgf/cm29.8067×104PammH2O9.8067mmHg(torr)133.322bar1×105atm101325能、功、熱kW.h3.6×106Jkgf.m9.8067HP.h2.68×106Btu1055.06功率