第一章,热工基础及制冷理论,常用术语,温度（ 基本状态参数）,表示物体冷热程度的量度，是物体内部分子运动平均动能的标记。,摄氏度,清洁冰的熔点,清洁水的沸点,0 ,100 ,32F,华氏度F,212F,摄氏温标（ ）与华氏温标的（F）关系为：tc=5 (tf-32)/9,摄氏温标（ ）与绝对温标（k）的关系为：T=tc+273.15,压力（ 基本状态参数）,在工程上把单位面积上所受的垂直作用力称为压力，物理学上称为压强。,P：压力（Pa） F：垂直作用力（N） S：面积（m2),绝对压力=表压+当地大气压,比容（密度）（基本状态参数）,单位质量的物质所占有的容积。, ：比容（m3/kg） V：容积（m3） G：质量（kg),热力学名词,热能,是物质分子运动的动能，是能量的一种形式。,比热,单位质量物质的温度升高1 所需要的热量。它是用来衡量单位质量物质温度变化时所吸收或放出的热量，单位：J/kg.k。，分定容比热和定压比热。,功和功率,功率1匹是国标等于735W，乘以空调的热效率一般在3-3.5之间，就是说空调一匹是2205W-2572W，两匹近似5000W，大于他就是大两匹，小于他就是小两匹,热量,表示物体吸热或放热多少的物理量，是物质能量转移时的量度，它包括显热和潜热。,显热,物体在加热（或冷却）过程中，温度升高（或降低）所吸收（或放出）的热量，可以用温度计测量物体的温度变化。,Q=GC(t1-t2),Q：显热,kJ t1、t2比热物质的初温和终温,k G：物质质量,kg C：物质的比热 kJ/(kg.k),潜热,单位质量物质在形态完全发生变化时，从外界吸收或放出的热量，此过程中温度不发生变化，因此不可以用温度计测量潜热。包括溶解热、凝固热、汽化热（蒸发热）、液化热（凝结热）。,主要物质的潜热（1个大气压）,物质的状态变化,*汽化有2种形式：蒸发和沸腾 在任何温度下，液体的外露表面的汽化过程称为蒸发； 在一定的温度（沸点）下，液体内部和表面同时发生的剧烈汽化过程成为沸腾。,热力学定律,热力学第一定律,在任何发生能量转换的过程中，转换前后的能量的总量维持恒定。在制冷技术中，它可确定制冷循环中各种能量在转换过程中的数值，制冷系统与外界的能量交换的主要形式是作功和热量传递。如图,内能和焓,当施加外力对气体进行压缩时，它从外界得到压缩功，根据热力学第一定律，气体将得到外界能量输入，这种能量会贮存在气体内部称为内能。 物质的内能和推动功之和称为焓。焓也是状态参数。 内能和焓都不能直接测量，只能用其相对值。制冷工程中一般假定0 的饱和液体的焓为200kj/kg。其它状态的焓值因此可以确定。,热力学第二定律,不可能把热量从低温物体传至高温物体而不需要附加条件。 不可能从单一热源取热量使之变为有用功而不产生影响。 不可能制造出一种机器在循环动作中把一重物提升而使一热库冷却。,Q2=Q1+Q3,Q3（W）,能效比就是一台空调用一千瓦的电能产生多少千瓦的制冷/热量。分为制冷能效比EER和制热能效比COP。 例如: 一台空调的制冷量是4800W，制冷功率是1860W，制冷能效比(EER)是：480018602.6；制热量5500W，制热功率是1800W，制热能效比COP(辅助加热不开)是：550018003.1。显然，能效比越大，空调效率就越高，空调也就越省电。 而电暖气的制热，完全是一个能量转换，能效比就是1 。 当然是空调省电，而且还是数倍的省电。,制冷方法与应用,制冷方法,蒸汽压缩式制冷：利用物质的气液状态变化产生制冷效应； 吸收式制冷：低温下使液体蒸发制冷，包括溴化锂吸收式制冷，氨吸收式制冷，蒸汽喷射式制冷，吸附式制冷等，前者一般只能产生0 以上的低温； 空气膨胀制冷：利用气体节流产生的效应制冷，可用于飞机机舱冷却； 热电制冷：利用Peltier效应（珀尔帖）的一种制冷方式； 涡流管制冷：利用压缩气体产生涡流并分离成冷、热两部分，利用冷气流来制冷；,1、热电式制冷原理,几种典型制冷方式原理,2、吸收式制冷原理,加热,吸收式制冷循环的工作过程 （1）利用工作热源（如水蒸气、热水及燃气等）在发生器中加热由溶液泵从吸收器输送来的具有一定浓度的溶液，并使溶液中的大部分低沸点制冷剂蒸发出来。 （2）制冷剂蒸气进入冷凝器中，又被冷却介质冷凝成制冷剂液体，再经节流器降压到蒸发压力。 （3）制冷剂经节流进入蒸发器中，吸收被冷却系统中的热量而激化成蒸发压力下的制冷剂蒸气。 （4）在发生器A中经发生过程剩余的溶液（高沸点的吸收剂以及少量未蒸发的制冷剂）经吸收剂节流器降到蒸发压力进入吸收器中，与从蒸发器出来的低压制冷剂蒸气相混合，并吸收低压制冷剂蒸气并恢复到原来的浓度。 （5）吸收过程往往是一个放热过程，故需在吸收器中用冷却水来冷却混合溶液。在吸收器中恢复了浓度的溶液又经溶液泵升压后送入发生器中继续循环。,制冷的应用,食品：冷藏保鲜、运输 制冰 空气调节 产业：地基冻结工作 医疗研究：血浆冷冻干燥,蒸汽压缩式制冷原理,空调,蒸汽压缩式制冷简图,物理性能要求,蒸发压力大于大气压，并且冷凝压力低，压缩比小。 临界温度高于常温，凝固点低。 蒸发热大，蒸汽比热大，液体比热小。 蒸汽的绝热指数小。 蒸汽和液体的密度小。 单位制冷量所需功率小。,制冷剂,制冷剂：在制冷系统中能产生状态变化并能传递热量的物质，也称制冷工质。如：氨（NH3）和氟里昂（R12、R22等）,化学性能要求,在温度变化的条件下，不发生分解。 不与油、水份等发生化学反应。 对金属（铜）或非金属（橡胶）等不存在腐蚀性。 蒸汽的绝缘等级高。 蒸汽和液体的粘度小，流动阻力小。 传热性能好。 在润滑油中不溶解。 无毒或毒性小，不燃烧，不爆炸，使用安全。 其它：价格便宜，来源广泛,对制冷剂毒性的评价, 级数2：在0.5-1%的体积浓度下，20分钟以内造成致命性毒害的。如NH3（R717）。 级数5：在20%的体积浓度下，2小时内没有任何毒害的。如CHCLF2（R22）。 级数6：在20%以上的体积浓度下，20分钟以内没有任何异常现象的。如CCL2F2（R12）。 特别注意：虽然有些制冷剂的毒性等级低，但由于体积浓度超过30%后，会产生缺氧，使人体受到伤害。,制冷剂的命名方法,无机化合物：统一为R7（ ），括号中为该无机物分子量的整数部分。如NH3（R717）、H2O（R718）。,氟里昂和烷烃类：烷烃化合物的分子通式为CmH2m+2；氟里昂的分子通式为CmHnFxCLyPrz(n+x+y+z=2m+2)，命名为R(m-1)(n+1)(x)B(z)。主要物质命名如下表：,混合工质：共沸混合制冷剂统一为R5（ ），括号中为该物质的命名的先后顺序，从00开始，如最早命名的共沸制冷剂为R500。非共沸混合制冷剂统一为R4（ ），括号中依应用先后在R400序号中顺次地规定其编号，混合制冷剂的组份相同，比例不同，编号数字后接大写字母A、B、C等加以区别。,制冷剂其它命名方式,自从国际保护臭氧层、禁止使用氯氟烃以来，制冷剂可以根据其化学组成进行分类及书写，主要分为4类：CFC、HCFC、HFC、HC。 CFC氯氟烃（Chorofluorocarbon)：不含氢的卤代烃； HCFC氢氯氟烃(Hydrogenchorofluorocarbon):含氢的卤代烃; HFC氢氟烃（Hydrofluorocarbon):不含氯的卤代烃； HC（Hydrocarbon):碳氢化合物；,部分制冷剂的性质表,新冷媒的特点以及技术课题简介,第 二章,传热学基础知识,导热:热量从温度高的物体传递给温度低的物体的过程。,常见材料的导热系数 (kj/(m.h.k),对流:流体与固体表面接触时由于流体本身的运动而引起的传热过程，或流体内部因各部分的温度不同而发生流体运动所引起的传热过程。,常见流体的放热系数 (kj/(m2.h.k),辐射:物体以辐射或吸收的方式进行的换热过程，物体的辐射换热与温度及物体本身的性质有关。,传热基本方程（平壁传热）,（1）热流体对平壁对流放热的热量为,（2）平壁导热的热量为,（3）由冷壁面向冷流体的对流放热的热量为,总方程,传热基本方程（光滑圆管传热）,传热基本方程（肋片管传热）,平均温差的计算,（1）算术平均温差：当两种流体进出口温差相差不大时，可采用算术平均温差。,（2）对数平均温差：当两种流体进出口温差相差较大时，必须采用对数平均温差。,制冷工程中的几种温度变化形式,第三章,空气状态与空调理论,空气的组成及状态参数,一、空气的组成及湿空气,地球周围的空气称为大气，它包含有氮、氧、氩、二氧化碳和水蒸气等多种气体成分，另外还有尘埃等污染杂质。干空气和水蒸气的混合物叫湿空气，简称空气。,干空气的标准成分,二、湿空气的状态参数,（1）湿空气压力和水蒸气分压力 湿空气压力：即大气压力。 水蒸气分压力： （2）湿空气的温度 干球温度： 湿球温度：,饱和空气： 非饱和空气： 过饱和空气： 露点温度：简称露点 （3）空气湿度 含湿量又称比湿。 绝对湿度： 相对湿度,（4）空气的比容（密度） （5）空气焓值 空气的焓值：指空气含有的总热量，通常以干空气的单位质量为基准，它等于1kg干空气的焓值与（d/1000）kg水蒸气焓值之和。,空气的焓湿图与应用,一、焓湿图的构成,在工程中，为简化计算，将空气的状态参数制成图，即焓湿图，应用此图能比较全面而简洁地反映出空气的状态参数及其变化过程。 焓湿图主要由等焓线、等含湿量线、等温度线、等相对湿度线、等水蒸气分压力线、等热湿比线六组定值线构成。,二、空气焓湿图的应用,（1）确定空气的状态参数：在焓湿图中，任意一个点代表空气的一个状态，只要知道焓值、含湿量、干球温度、相对湿度四个参数中的任意两个，就可以在焓湿图中确定其它参数。,例1：已知大气压力1013.25mbar，室内空气的温度为25 ，相对湿度50%。求空气的焓值和含湿量。,（2）反映空气状态变化过程：空气在被加热、冷却、加湿或除湿时，空气从一种状态变到另一状态，在焓湿图中，可以用一个点代表空气的某一状态，用无数个点连成一条直线来表示空气从一个状态到另一状态的变化过程。,例2：空气原来状态为A，质量为Gkg，当加入热量Qkj、加入水蒸气量Wkg后，空气状态变为B，连接A、B点，直线AB即表示空气从状态A到B的变化过程。其中i=ib-ia=Q/G，d=db-da=1000W/G。空气状态变化前后焓差i 和含湿量d 的比值称为空气状态变化过程的热湿比。当焓增加（减少），含湿量不变时，热湿比为正（负）无穷大时，该过程为等湿过程；当焓值不变，仅含湿量变化时，该过程为等焓过程。,（3）确定空气的露点：在一定的大气压下，保持含湿量不变，将未饱和的空气冷却，当温度下降到该空气成为饱和状态时，若温度再继续下降，则空气中的一部分水蒸气就要以结露的形式从空气中分离出来。使空气开始结露的临界温度称为露点温度。,例3：假定空气状态为A，通过A点向下作等湿线，它与=100%的饱和线的交点L，既为状态A空气的露点，其相应温度即为状态A空气的露点温度；显然，相同含湿量的不同状态的空气的露点温度相同。而不同含湿量状态的空气露点温度不同，含湿量越高，露点温度越高。,（4）确定两种不同状态空气的混合状态：在空调系统中，通常利用空调房间的一部分空气作为回风，与室外新风空气混合，两种不同状态空气混合后的状态参数，可以运用焓湿图确定。,如图所示，混合状态点M与状态点1的连线1M与M点与2的连线M2具有相同的热湿比。混合点M必定在两初始状态的连线上，与两状态的空气质量无关。 混合点M将12线段分成两段，两段长度同参与混合的两种空气的质量成反比。,空调房间的热湿负荷,一、空调器的热湿负荷来源,（1）外界渗入热：由于外界温度与空调空间温度不一样，通过建筑物的围护结构（屋顶、墙、门窗等）传入室内的热量。 （2）人体热：室内人员为维持正常的体温而散出的热