制冷空调基础知识幻灯片.ppt

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1、制冷空调基础知识第1页，共61页，编辑于2022年，星期五 一、工质的物理性质及基本状态参数一、工质的物理性质及基本状态参数二、热力学定律及应用二、热力学定律及应用三、制冷技术中常用的热力学名词三、制冷技术中常用的热力学名词第一节第一节热力学定律热力学定律第2页，共61页，编辑于2022年，星期五1物质的三态物质的三态固态、液态及气态，三态之间是通过吸热或放热来完成其状态转化的。固态、液态及气态，三态之间是通过吸热或放热来完成其状态转化的。一、工质的物理性质及基本状态参数一、工质的物理性质及基本状态参数（1）固态）固态该种状态的物质分子间的引力比其它两种状态大，且分子间的距离最小。固体具一该种

2、状态的物质分子间的引力比其它两种状态大，且分子间的距离最小。固体具一定形状。定形状。（2）液态）液态液态的物质分子间的引力较小而间距较大。分子间相互可移动，因此液液态的物质分子间的引力较小而间距较大。分子间相互可移动，因此液体具有流动性而且无一定的形状。体具有流动性而且无一定的形状。（3）气态）气态和上述两种状态相比较，气态物体的分子间距离最大而分子间引力很小，和上述两种状态相比较，气态物体的分子间距离最大而分子间引力很小，分子间无相互约束，不停地进行着无规则的运动。因此，气体无形状，元固定体积。分子间无相互约束，不停地进行着无规则的运动。因此，气体无形状，元固定体积。物质的状态取决于分子之间

3、引力的大小和其热运动的强弱。物质的状态取决于分子之间引力的大小和其热运动的强弱。第3页，共61页，编辑于2022年，星期五2基本状态参数基本状态参数热力学中常见的状态参数有（基本状态参数）温度热力学中常见的状态参数有（基本状态参数）温度 T、压力、压力 p、密度、密度 或比体积或比体积 v、比内能、比内能 u、比焓比焓 h 等。等。一、工质的物理性质及基本状态参数一、工质的物理性质及基本状态参数（1）温度）温度描述热力系统冷热程度的物理量。热力学温度的符号用描述热力系统冷热程度的物理量。热力学温度的符号用 T 表示，单位为表示，单位为 K（开）（开）。热力学温度与摄氏温度之间的关系为。热力学温

4、度与摄氏温度之间的关系为t=T-273.15 K 或或 T=273.15 K+tt 摄氏温度，摄氏温度，。第4页，共61页，编辑于2022年，星期五（2）压力）压力F整个边界面受到的力，整个边界面受到的力，N；一、工质的物理性质及基本状态参数一、工质的物理性质及基本状态参数S受力边界面的总面积，受力边界面的总面积，m2。绝对压力、工作压力和环境大气压力之间的关系为绝对压力、工作压力和环境大气压力之间的关系为pamb当地大气压力；当地大气压力；pe工作压力。工作压力。第5页，共61页，编辑于2022年，星期五（3）比体积和密度）比体积和密度系统中工质所占有的空间称为工质的体积。而单位质系统中工质

5、所占有的空间称为工质的体积。而单位质量的工质所占有的体积称比体积，用量的工质所占有的体积称比体积，用 v 表示，单位为表示，单位为 m3/kg。决定压缩机制冷量的重。决定压缩机制冷量的重要参数。与工质密度互为倒数。要参数。与工质密度互为倒数。一、工质的物理性质及基本状态参数一、工质的物理性质及基本状态参数第6页，共61页，编辑于2022年，星期五例题例题例例 2-1锅炉中蒸汽压力表的读数锅炉中蒸汽压力表的读数pe=32.3 105 Pa；凝汽器的真空度值；凝汽器的真空度值 pe=9.5 104 Pa，根据真空表读为，根据真空表读为 pamb=1.013 25 105 Pa。若大气压力。若大气压

6、力，试求，试求锅炉及凝汽器中蒸汽的绝对力。锅炉及凝汽器中蒸汽的绝对力。解：解：p=pamb+pe=1.013 25 105 Pa+32.3 105 Pa=33.313 105 Pa 凝汽器（电压电容）中的绝对压力凝汽器（电压电容）中的绝对压力p=pamb-pe=1.013 25 105 Pa 9.5 104 Pa=0.633 104 Pa 第7页，共61页，编辑于2022年，星期五3理想气体状态方程式理想气体状态方程式一、工质的物理性质及基本状态参数一、工质的物理性质及基本状态参数Rg气体常数气体常数对于质量为对于质量为 m（kg）的理想气体，其状态方程为）的理想气体，其状态方程为V质量为质量

7、为 m（kg）的气体所占有的体积，）的气体所占有的体积，m3；其它各参数同前。；其它各参数同前。p v=R T p V=mR T 第8页，共61页，编辑于2022年，星期五能量守恒及转换定律：能量既不能被创造也不能被消灭，只能从一种形式转能量守恒及转换定律：能量既不能被创造也不能被消灭，只能从一种形式转换成另一种形式，或从一个系统转移到一个系统。换成另一种形式，或从一个系统转移到一个系统。二、热力学定律及应用二、热力学定律及应用在实际的工质状态变化中，热力学第一定律的表达式为：在实际的工质状态变化中，热力学第一定律的表达式为：q 加给加给 1 kg 工质的热量，工质的热量，J/kg；u 1 k

8、g 工质内能，工质内能，J/kg；机械功，机械功，J/kg。q=u+第9页，共61页，编辑于2022年，星期五热力学第二定律：热力学第二定律：二、热力学定律及应用二、热力学定律及应用（1）在自然条件下热量只能从高温物体向低温物体转移，而不能由低温物体自动向高温物）在自然条件下热量只能从高温物体向低温物体转移，而不能由低温物体自动向高温物体转移。即在自然条件下这个转变过程是不可逆的，必须消耗功才能使热传递方向倒转过来。体转移。即在自然条件下这个转变过程是不可逆的，必须消耗功才能使热传递方向倒转过来。（2）任何形式的能都会很容易地变成热，而反过来热却不能在不产生其它影响的条）任何形式的能都会很容易

9、地变成热，而反过来热却不能在不产生其它影响的条件下完全变成其它形式的能，这种转变在自然条件下是不可逆的。热变为机械功，一定伴件下完全变成其它形式的能，这种转变在自然条件下是不可逆的。热变为机械功，一定伴随有热量损失。随有热量损失。第10页，共61页，编辑于2022年，星期五1热量热量二、热力学定律及应用二、热力学定律及应用（1）热量的定义）热量的定义热量是系统与外界之间通过界面传递能量的一种方式，热量是系统与外界之间通过界面传递能量的一种方式，单位单位 J（焦耳）。（焦耳）。热量是能量在传递过程中的一种表现形式。热量是能量在传递过程中的一种表现形式。热量与热力过程有关，当热量传递给系统即系统吸

10、热时符号为正号，反之取负。热量与热力过程有关，当热量传递给系统即系统吸热时符号为正号，反之取负。（2）热量传递的方式）热量传递的方式 热传导热传导 热对流热对流 热辐射热辐射第11页，共61页，编辑于2022年，星期五2焓、比热容焓、比热容二、热力学定律及应用二、热力学定律及应用（1）焓的基本概念）焓的基本概念 1 kg 的气体工质流入到装有一定状态工质的容器中后，带来的能量等的气体工质流入到装有一定状态工质的容器中后，带来的能量等于其全部内能与该气体流动功之和，其值称为焓。于其全部内能与该气体流动功之和，其值称为焓。h=u+pvH=U +pV第12页，共61页，编辑于2022年，星期五二、热

11、力学定律及应用二、热力学定律及应用H 表示质量为表示质量为 m 的工质的焓，的工质的焓，h 表示表示 1 kg 工质的焓，称为比焓，习惯上统称工质的焓，称为比焓，习惯上统称为为“焓焓”，h 的单位为的单位为 J/kg，H 的单位为的单位为 J。H=U +pV=m(u+pv)=mhH质量为质量为 m 的工质的焓，的工质的焓，J；U质量为质量为 m 的工质的热力学能，的工质的热力学能，J；p工质的压力，工质的压力，Pa；V工质的体积，工质的体积，m3；m工质的质量，工质的质量，kg；u1 kg工质的热力学能，工质的热力学能，J/kg；v工质的比体积，工质的比体积，m/kg；h1 kg工质的焓，工质

12、的焓，J/kg。焓的变化量即是工质的热量，定压过程热和焓的表达式为焓的变化量即是工质的热量，定压过程热和焓的表达式为（q1-2）p=u2 u1+p(v2-v1)=h2-h1第13页，共61页，编辑于2022年，星期五二、热力学定律及应用二、热力学定律及应用（2）比热容）比热容1 kg 物质温度升高物质温度升高 1K 所需要的热量叫比热容，用所需要的热量叫比热容，用 c 表示，其单位为表示，其单位为 kJ/（kg K）。）。比热容与热量和焓的关系式为：比热容与热量和焓的关系式为：在定压过程中：在定压过程中：在定容过程中：在定容过程中：q1-2=u2 u1=cV(T2-T1)q1-2=h2 h1=

13、cp(T2-T1)第14页，共61页，编辑于2022年，星期五例题例题例例 2-2在一个空气加热器中，空气的温度从在一个空气加热器中，空气的温度从 27 升高到升高到 327，而空气的，而空气的压力没有变化。试求加热压力没有变化。试求加热 1 kg 空气所需的热量（按定值比热容计算）。空气所需的热量（按定值比热容计算）。解解根据热力学第一定律方程式，查表空气的比定压热容为根据热力学第一定律方程式，查表空气的比定压热容为 cp=1.004 kJ/(kg K)。T1=237 K+t1=(273+27)K=300 K，T2=237 K+t2=(273+327)K=600 K，所以所以 q1-2=h2

14、 h1=cp(T2-T1)=1.004)=1.004 （600-300）kJ/kg=301.2 kJ/kg 第15页，共61页，编辑于2022年，星期五二、热力学定律及应用二、热力学定律及应用3熵熵熵是状态参数。熵是状态参数。标志着工质的温度对热交换起着推动作用的状态变化的参数称为标志着工质的温度对热交换起着推动作用的状态变化的参数称为“熵熵”。工程上经。工程上经常将温度常将温度 T 和熵和熵 S 作为一个坐标系（称温作为一个坐标系（称温熵图），以反映系统在进行热交换过程中热熵图），以反映系统在进行热交换过程中热量的变化。量的变化。第16页，共61页，编辑于2022年，星期五三、制冷技术中常用

15、的热力学名词三、制冷技术中常用的热力学名词1显热和潜热显热和潜热（l）显热）显热物质分子的动能变化而物质形态不变，这一过程吸收或放出的热能称之为显物质分子的动能变化而物质形态不变，这一过程吸收或放出的热能称之为显热。热。（2）潜热）潜热物质分子的位能变化，即物质的状态发生改变，温度不发生变化，这物质分子的位能变化，即物质的状态发生改变，温度不发生变化，这一过程中物质吸收或放出的热能称之为潜热。一过程中物质吸收或放出的热能称之为潜热。2汽化与液化汽化与液化（1）汽化）汽化物质由液体转变成蒸气的过程就是汽化过程。物质由液体转变成蒸气的过程就是汽化过程。（2）液化）液化液化与汽化是相反的过程。液化与

16、汽化是相反的过程。第17页，共61页，编辑于2022年，星期五三、制冷技术中常用的热力学名词三、制冷技术中常用的热力学名词3饱和温度和饱和压力饱和温度和饱和压力某种液体沸腾时所维持不变的温度称为沸点，热工学中又将其称为在某一压力下的饱和温度。某种液体沸腾时所维持不变的温度称为沸点，热工学中又将其称为在某一压力下的饱和温度。饱和温度与饱和压力一一对应。压力升高，饱和温度升高，不同液体，同压力下饱和温度不同。饱和温度与饱和压力一一对应。压力升高，饱和温度升高，不同液体，同压力下饱和温度不同。4过热与过冷过热与过冷（1）过热）过热过热度即过热蒸气的温度与饱和温度之差。过热度即过热蒸气的温度与饱和温度

17、之差。（2）过冷）过冷过冷也有过冷度的概念，过冷液体温度比饱和液体温度所低的数值，过冷也有过冷度的概念，过冷液体温度比饱和液体温度所低的数值，称为制剂液体的过冷度。称为制剂液体的过冷度。第18页，共61页，编辑于2022年，星期五三、制冷技术中常用的热力学名词三、制冷技术中常用的热力学名词5临界温度和临界压力临界温度和临界压力压压力力增增加加，气气体体的的液液化化温温度度随随之之升升高高，温温度度升升高高到到某某一一数数值值时时，气气体体的的液液化化温温度度与与压压力力之之间间就就不不是是正正比比的的关关系系了了，即即使使再再增增大大压压力力不不能能使使气气体体液液化化，此此时时的的温温度度就

18、就叫叫做做临临界界温温度度；与临界温度对应的压力被称之为临界压力。与临界温度对应的压力被称之为临界压力。第19页，共61页，编辑于2022年，星期五 一、制冷系统的组成一、制冷系统的组成二、制冷循环二、制冷循环三、常用制冷剂三、常用制冷剂第二节第二节制冷压缩原理及制冷剂制冷压缩原理及制冷剂四、新型制冷剂介绍四、新型制冷剂介绍第20页，共61页，编辑于2022年，星期五一、制冷系统的组成一、制冷系统的组成蒸气压缩式制冷机的工作原理如图所示。蒸气压缩式制冷机的工作原理如图所示。第21页，共61页，编辑于2022年，星期五一、制冷系统的组成一、制冷系统的组成制冷系统组成：压缩机、冷凝器、膨胀阀（节流

19、阀）、蒸发器及它们之间的连接管路等。制冷系统组成：压缩机、冷凝器、膨胀阀（节流阀）、蒸发器及它们之间的连接管路等。完成一个循环只经过一次压缩，称为单级压缩制冷循环。完成一个循环只经过一次压缩，称为单级压缩制冷循环。制冷循环包括压缩、冷凝、节流、蒸发四个过程。制冷循环包括压缩、冷凝、节流、蒸发四个过程。第22页，共61页，编辑于2022年，星期五一、制冷系统的组成一、制冷系统的组成蒸气压缩式制冷循环系统主要设备的功用及工质的状态变化蒸气压缩式制冷循环系统主要设备的功用及工质的状态变化设备名称压缩机冷凝器节流阀蒸发器功用吸入工质气体，提高压力造成向高温放热而液化的条件将工质蒸气液化降低液态工质的压

20、力由工质蒸发潜热（汽化热）而产生冷却作用制冷工质状态气体（加入压缩功）气体液体（放出凝结热）液体液体气体（吸收汽化热）压力增加高压降压低压温度低温高温（过热过热）高温常温（过 热 30 50C）常温低温低温过热温度第23页，共61页，编辑于2022年，星期五二、制冷循环二、制冷循环l热功平衡分析热功平衡分析电能电能热能热能制制冷冷剂剂吸吸收收低低温温物物体体热热量量 q0，向向高高温温介介质质释释放放热热量量 qk，（q0 0，d=0，故故 =h/d=。空空调调工工程程中，过程曲线如图所示。中，过程曲线如图所示。第56页，共61页，编辑于2022年，星期五二、焓二、焓-湿图及其应用湿图及其应用

21、（3）干干式式冷冷却却过过程程等等湿湿冷冷却却过过程程。冷冷却却过过程程中中，空空气气焓焓值值减减少少，即即 h 0，其过程如图所示。，其过程如图所示。第58页，共61页，编辑于2022年，星期五二、焓二、焓-湿图及其应用湿图及其应用（6）等焓减湿过程）等焓减湿过程采用固体吸湿剂对空气进行等焓减湿处理。采用固体吸湿剂对空气进行等焓减湿处理。固固体体吸吸湿湿剂剂有有两两类类：一一类类，吸吸湿湿后后仍仍为为固固体体状状态态；另另一一类类为为吸吸湿湿后后固固态态逐逐渐变为液态。渐变为液态。固固体体吸吸湿湿剂剂处处理理空空气气的的过过程程可可看看作作等等焓焓减减湿湿过过程程，变变化化过过程程线线如如图

22、图所所示。示。第59页，共61页，编辑于2022年，星期五本本章章小小结结（1）工程热力学研究工质的状态和性质，常见的状态参数有温度、压力、）工程热力学研究工质的状态和性质，常见的状态参数有温度、压力、比体积（以上三个参数直接测量称为基本参数）、内能、焓、熵等；理想气体比体积（以上三个参数直接测量称为基本参数）、内能、焓、熵等；理想气体状态方程式反映了各参数之间的关系；能量守恒和转换是热力学第一定律的本状态方程式反映了各参数之间的关系；能量守恒和转换是热力学第一定律的本质，而热功转换的条件则是热力学第二定律的内容。质，而热功转换的条件则是热力学第二定律的内容。（2）压缩式制冷循环是最常见的制冷

23、方式，实际制冷循环有过热循环、过冷循）压缩式制冷循环是最常见的制冷方式，实际制冷循环有过热循环、过冷循环和回热循；压环和回热循；压焓图反映了制冷循环中各过程的状态参数的变化关系。焓图反映了制冷循环中各过程的状态参数的变化关系。第60页，共61页，编辑于2022年，星期五本本章章小小结结（3）湿空气的物理性质包括压力、温度、含湿量、相对湿度、绝对湿度等；空气又）湿空气的物理性质包括压力、温度、含湿量、相对湿度、绝对湿度等；空气又称为湿空气，是干空气和水蒸气的总和，相应的压力也等于干空气分压力与水蒸气分压称为湿空气，是干空气和水蒸气的总和，相应的压力也等于干空气分压力与水蒸气分压力之和。以焓为纵示，以含湿量为横坐标的图形为焓力之和。以焓为纵示，以含湿量为横坐标的图形为焓湿图。它反映了等相对湿度线、等湿图。它反映了等相对湿度线、等温线、等焓线、等含湿，可在其上反映湿空气的加热过程、加湿过程、冷却过程等。温线、等焓线、等含湿，可在其上反映湿空气的加热过程、加湿过程、冷却过程等。第61页，共61页，编辑于2022年，星期五