热工基础知识概要.docx

热工基础知识概要.docx

《热工基础知识概要.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《热工基础知识概要.docx（8页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

热工基础知识概要

课题一制冷技术专业基础知识

一、制冷工为什么一定要有一定的热工基础知识

制冷机和空调器都是热工机械，其工作原理都是以热工理论为基础，系统的运行管理和故障分析又离不开必要的热工知识。

因此，学习制冷技术必须掌握与制冷、空调密切相关的热工基础知识。

它包括热力学、传热学及流体力学中的一些常见的名词、定律、原理、图表及计算方法等。

二、热工参数

1、温度及温标

温度是物体内部分子运动平均动能的标志，或者说是表示物体冷热程度的量度。

表示温度的标度称为温标，常用的有摄氏温标和华氏温标，前者的单位用摄氏度（℃）表示，后者用华氏度（）表示。

摄氏温标规定在1个标准大气压下，洁净冰的融点和洁净水的沸点各为0°和100°，在这两个点之间100等分，每个等分就是1℃。

华氏温标规定在1个标准大气压下，洁净冰的融点和洁净水的沸点分别为32°和212°，在这两个点之间180等分，每个等分就是1°F。

摄氏和华氏温标之间的关系为tc=（tf-32）

在热力学计算中通常使用绝对温标，也称热力学温标或开氏温标，其单位用K表示。

它规定以水的三相点（273.15K即0.001℃）作为基点，每一个等分与摄氏温标大小一样，因此两者的关系为T=tc+273.15

在工程计算中，为了方便常近似的取T=tc+273

温度换算表P2

2、什么叫压力？

什么叫真空度？

常用的单位是什么？

在工程上把单位面积上所受的垂直作用力称为压力，而在物理学上称为压强。

用公式表示为

P=

压力的单位为帕（Pa），在工程计算中由于Pa单位太小，经常用千帕或兆帕来代替。

1MPa=1×106Pa

在物理学上常用物理大气压（又称标准大气压）这个单位，它是指纬度45·海平面上大气的常年平均压力，1atm=0.101Mpa。

真空度：

当被测容器内压力低于大气压时，其表压为负值，工程测试中称为真空度。

绝对压力与表压之间的关系：

3、比容

单位质量的物质所占有的容积称比容。

4、热量与制冷量

热量：

物质热能转移时的度量，表示某物体吸热或放热多少的物理量。

热量的单位为焦耳或千焦耳。

过去热量的常用单位为卡或千卡。

制冷量：

用人工方法在单位时间里从某物体（空间）移去的热量。

4、冷吨

英制制冷量单位：

1冷吨就是在24小时内冻结1吨0℃的水变成0℃的冰所需的冷量。

5、比热

单位质量的某物质温度升高1℃所需的热量叫比热。

6、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）所需吸收（或放出）的热量，称为显热。

潜热：

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。

7、汽化、沸腾和蒸发

沸腾和蒸发是汽化的两种形式。

物质从液态变气态的过程叫汽化。

沸腾：

在一定温度（沸点）下，液体内部和表面同时发生剧烈的汽化过程，称为沸腾。

蒸发：

在任何温度下，液体外露表面的汽化过程称为蒸发。

8、冷凝和液化

冷凝：

冷凝又称液化，指物质从气态变为液态的过程。

9升华和固化

升华：

物质从固态直接变成气态的过程。

例干耗

固化：

物质从气态直接变成固态的过程。

例结霜

10、饱和

在密闭容器内液体蒸发或沸腾而汽化为气体分子，同时由于气体分子之间以及气体分子与容器壁之间发生碰撞，其中一部分又返回到液体中，当在同一时间内两者数量相等，即汽化的分子数与返回液体中的分子数相平衡时，这一状态称为饱和状态。

饱和状态的温度称为饱和温度，饱和温度时的压力称为饱和压力。

11、过热和过热气体

在饱和压力的条件下，继续使饱和蒸汽加热，使其温度高于饱和温度，这种状态称为过热。

此时的蒸汽称为过热蒸汽；过热蒸汽的温度称为过热温度；过热温度与饱和温度的差称为过热度。

12、过冷和过冷液体

饱和液体在饱和压力不变的条件下，继续冷却到饱和温度以下称为过冷。

这种液体称为过冷液体；过冷液体的温度称为过冷温度；过冷温度与饱和温度的差值称为过冷度。

13、临界温度和临界压力

各种气体当压力升高时，其比容减小。

随压力继续升高，蒸汽的比容逐渐接近于气体的比容，当两者相等时，称为临界状态。

对应临界状态点的温度称临界温度，压力称临界压力

14、制冷剂的压焓图

“一点”“两线”“三区”“五态”“八条线”

等压线：

等焓线：

饱和液线：

表示即将要沸腾的液体。

饱和蒸汽线：

等温线：

等熵线：

简要理解为jue

15、单级蒸汽压缩式制冷循环

A：

制冷系统组成

B：

单级压缩制冷循环的热力计算

（1）单位质量制冷量：

每Kg制冷剂在蒸发器中的制冷量

（2）单位耗功

压缩机每压缩1Kg制冷剂所消耗的功

（3）单位冷凝器热负荷：

每Kg制冷剂在冷凝器中放出的热量

（4）制冷系数：

单位制冷量与单位耗功之比

C：

工况变化对运行特性的影响（请用制冷剂的压焓图进行分析）

（1）冷凝温度升高，其他参数不变

（2）蒸发温度降低，其他参数不变

（3）液体过冷

（4）蒸汽过热氨：

5-10℃

有害过热：

有利过热：

结论：

单位制冷量无变化；单位耗功增加；排气温度增高；单位冷凝热负荷增大；进气比容增大，单位容积制冷量下降；制冷系数下降。

16、湿空气的焓湿图

（1）湿空气主要状态参数之湿度

绝对湿度：

每立方米空气中含有水蒸气的质量

相对湿度：

相对湿度表明了空气中水蒸气的含量接近于饱和状态的程度，

含湿量：

（2）空气调节的相关概念

空气调节：

简称空调，空气调节技术是研究造成室内空气环境符合一定的空气温度、相对湿度、空气流动速度和洁净度，并在允许范围内有一定波动的技术。

干湿球温度：

当流经湿球表面的风速为2.5-4m|s以上时，湿球温度几乎不变，数据最准确。

露点温度：

在一定大气压下，湿空气在含湿量不变的情况下，冷却到相对湿度为100%时所对应的温度称为露点温度。

（3）含湿图应用

等焓线

等含湿量线

等温线

等相对湿度线

热湿比线

水蒸气分压力线

两种不同状态空气混合过程的计算：

在空气调节系统的计算过程中，经常遇到不同状态的空气相混合的情况，为此，必须研究空气的混合规律。

假设质量流量为GA（kg/s），状态为A（hA、dA）的空气和质量流量为GB（kg/s），状态为B（hA、dA）的两种空气相混合，混合后空气质量为GC=GA+GB（kg/s），状态为（hC、dC）。

根据热平衡：

GA·hA+GB·hB=GC·hC<1>

==>hC=（kg/s）

根据湿平衡：

GA·dA+GB·dA=GC·dC<2>

==>dC=（kg/s）

由上式<1>及<2>可导出===

结论：

混合点C将线段分成两段，两段长度之比和参与混合的两种空气的质量成反比，混合点靠近质量大的空气状态一端。

两种状态的空气混合过程

普通集中式空调系统——一次回风空调系统

一次回风空调系统是将一部分回风与室外新风在喷水室（或表面冷却器）前混合，经处理再送到室内的空调系统。

由于这种系统兼顾了卫生与经济两个方面，故应用最广泛。

显然，在一次回风系统中回风量越大、新风量越小，就愈经济，但被调房间的空气新鲜度也越差。

所以，新风的数量应合理选择。

一般规定，空调系统中的新风量占送风量的百分数（即新风百分比）不应低于10%。

夏季工况：

下图a是一次回风空调系统示意图，其中GW为新风量，GN为回风量，GP为排至室外的风量，GΔP是保持房间正压所需风量，其中GW=GP+GΔP，送风量G=GW+GN。

图b是一次回风空调系统的夏季空气处理过程的h—d图，图中C表示新风与回风的混合状态点，整个空气处理过程如下：

L点

L+点：

露点送风

L点：

机器露点，即采用最大温差送风。

它一般位于Φ=90%～95%线上。

例题：

一次回风系统的夏季工况计算示例。

试为车间设计一次回风空调系统，试确定空调方案并计算设备容量。

已知条件如下：

1、设计参数：

室外：

tW=33℃、tSW=25℃、hW=76kJ/kg

室内：

tN=22±0.5℃、ΦN=60±10%

2、热湿情况：

余热：

Q=10kW

余湿：

W=0..002kg/s

3、大气压力B=101325Pa，最小新风百分比m%=30%

4、采用带喷水室的一次回风空调系统

解题步骤如下：

1、计算热湿比：

ξ=

2、确定送风状态点

（1）在h-d图上根据tN=22℃及ΦN=60%确定N点。

hN=46.5KJ/Kg

dN=

（2）过N点做ε=5000线，根据空调精度取Δt=6℃，可得送风状态点O：

to=

ho=34KJ/Kg

do=

3、计算风量

送风量：

G==10/（46.5-34）=0.8kg/s

新风量：

GW=G×m%=G×30%=0.24kg/s

回风量：

GN=G–GW=0.8–0.24=0.56kg/s

根据h—d图上的比例关系可知：

==

由此可得混合点C的焓hC：

hC=hN+（hW—hN）·m%=46.5+（76-46.5）×30%=55.4KJ/Kg

在h—d图上hC线与线交点即为C点。

4、确定机器露点：

在h—d图上，过O点做等d线与Φ=95%曲线相交，交点即为露点L，查出：

tL=

hL=27.5KJ/Kg

5、求系统夏季需要的冷量：

要求采用喷水室处理空气，则喷水室的冷量为：

Q0=G·（hC—hL）=0.8×（55.4-27.5）=22.3KW