空调制冷原理教案Word文件下载.docx

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（四）固体吸附制冷

利用太阳能的固体吸附式制冷亦称为太阳能—固体吸附式制冷。

（五）气体涡流制冷

利用工质的压缩气体经过涡流管产生的涡流，使气体分离成冷热两部分，其中的冷气流制冷。

三、制冷技术在国民经济中的应用

食品加工业低温储存；

空调工程中的冷却降温和调湿；

工业生产中的制冷技术；

建筑工业中的制冷；

农业方面种子低温处理和低温储存等。

四、《制冷原理》研究对象和主要内容

以热力学定律为理论基础，研究制冷循环的原理、效率和热力分析、计算方法。

第一章制冷剂与载冷剂

第一节制冷剂的分类与命名

制冷剂是制冷系统中完成制冷循环所必须的工作介质。

制冷剂符号：

R。

例如：

R12、R22、R134A等

一、卤化碳类制冷剂

饱和碳氢化合物的卤素衍生物的总称。

氟利昂制冷剂是根据化学分子结构来命名的，通式是：

CmHnFpClqBrr,其中m、n、p、q、r表示原子个数。

氟利昂的代号是用字母“R”和跟随的数字（m－1）（n+1）（p）B（r）组成。

二、环状有机化合物类制冷剂

命名为R后加字母C，然后按编号书写。

三、共沸溶液类制冷剂

由两种或两种以上互溶的单组分制冷剂在常温下按一定质量比或容积比相互混合而成的制冷剂。

R114/R21（74.6/25.4）

R290/R115（31.6/68.4）等。

四、饱和碳氢化合物类制冷剂

也按氟利昂规则书写，例如：

丁烷为Ｒ600。

五、有机化合物类制冷剂

主要是有机氧化物、有机硫化物、有机氮化物。

六、无机化合物类制冷剂

主要有氨、空气、水、二氧化碳等。

由字母R和700序号中后两个数字表示。

R702为氢；

R744为二氧化碳等。

七、不饱和碳氢化合物及其卤族衍生物类制冷剂

在R后先加1，再按氟利昂命名规则书写。

八、非共沸溶液类制冷剂

由两种或两种以上相互不形成共沸溶液的单组分制冷剂混合而成的制冷剂。

第二节对制冷剂的选择要求

制冷剂的性质直接影响制冷机的种类、构造、尺寸和运转特性，同时影响制冷循环的形式、设备结构及经济技术性能。

对制冷剂的性能要求从热力学方面、物理化学方面、安全性方面、全球环境影响方面和经济性方面加以考虑。

一、热力学方面的要求

（一）沸点低，获得较低的蒸发温度

（二）临界温度高、凝固温度低，保证制冷剂在较广的温度范围内安全运行

（三）具有适宜的工作压力

（四）制冷剂的汽化潜热大

（五）大型制冷系统，制冷剂的单位容积制冷量尽可能要大

（六）制冷剂的绝热指数小，压缩时的耗功减少

（七）离心式制冷压缩机应采用大分子量的制冷剂，以便产生大的离心力

二、物理化学方面的要求

（一）要求黏度小

（二）导热系数高

（三）纯度高

（四）热化学稳定性好

（五）与油的溶解性（各有利弊）

（六）电绝缘性

三、安全性方面的要求

（一）工作温度内不燃烧、不爆炸

（二）无毒或低毒

（三）易检漏

（四）对健康无损害，无刺激性气味

四、全球环境方面的要求

（一）存在于大气中的寿命低、减少对臭氧的分解

（二）对臭氧的潜在破坏小

（三）全球室温潜在效应低

五、经济性方面的要求

（一）生产工艺简单、降低生产成本

（二）价廉、易得

第三节常用制冷剂的性质

在蒸汽压缩制冷系统中，目前广泛采用的制冷剂有氨、氟利昂和氟利昂的混合液等。

一、氨NH3R717

无机化合物制冷剂，中温中压。

具有较好的热力学性质和热物理性质。

氨的临界温度高133.0℃，凝固点低-77.7℃，标准沸点-33.3℃。

在常况下，氨在制冷系统中的蒸发压力为0.098MPa～0.491MPa，因而空气不易渗入系统。

氨的冷凝压力一般为0.981MPa～1.570MPa，压力较适中。

氨的制冷范围为＋5～-70℃，常用于不低于-60℃的大中型单级或双级活塞式制冷压缩机中，也可以用于大容量的离心式制冷压缩机中，由于氨的分子量小，所以级数较多。

氨的汽化潜热大，在相同的温度下，制取相同的冷量，氨制冷机的尺寸较小。

氨的黏度小，流动阻力小。

在润滑油中的溶解度小，必须使用油分离器。

氨的蒸汽无色有强烈的刺激性气味，对人体有较大的毒性。

因此在船舶制冷和空调系统中不能直接采用氨制冷系统，应该采用载冷剂或避免采用氨制冷系统。

氨易燃易爆。

氨溶于水，制冷剂中含水时不会形成冰塞，但腐蚀金属。

（铜、锌、铜合金等），除磷青铜。

检测氨的漏泄，不能用肥皂水，通常用酚酞试剂或试纸。

氨对臭氧无破坏，无温室效应。

氨制造工艺简单，价格低廉，容易获得。

二、氟利昂

应用于中小型制冷机中

（一）R12

属于CFCS类氟利昂，对臭氧破坏严重。

禁止。

（二）R22

属于HCFCS类氟利昂，逐渐淘汰。

（三）R134A

属于HFCS类氟利昂，是替代产品。

三、混合制冷剂

（一）共沸溶液制冷剂

（二）非共沸溶液制冷剂

第四节氯氟烃对全球环境影响及对策

一、氯氟烃对全球环境影响的机理

氟利昂分六种：

1、PFCS：

全氟代烃，即碳氢化合物的氢全部被氟替代。

例如CF4、C2F6等。

2、CFCS：

氯氟烃，即碳氢化合物的氢全部被氢和氟替代。

R11、R12、R13、R111等。

3、HFCS：

含氢氟代烃，即碳氢化合物的氢一部分被氟替代。

R134A等

4、HCFCS：

含氢氯氟烃，即碳氢化合物的氢一部分被氯、氟替代。

R22等。

5、HCCS：

含氢代烃，即碳氢化合物的氢一部分被氯替代。

R40等

6、PCCS：

全氯代烃，即碳氢化合物的氢全部被氯替代。

例如R10等。

二、有关国际协定的要求及禁用进程

1992年11月丹麦哥本哈根会议规定发达国家自1996年1月1日起禁用CFCS，2030年全面禁用HCFCS。

三、限制CFCS的对策

1、开发新型制冷剂

2、加强生产使用管理

3、加快替代技术的应用和研究

4、加强设备管理

5、注意回收和再生

6、提高效率，减少用量

第五节载冷剂

一、载冷剂与载冷剂循环特点

载冷剂是在间接冷却的制冷装置中，完成被冷却系统的热量传递给制冷剂的中间冷却介质，又称第二制冷剂。

二、对载冷剂的选择要求和方法

（一）基本条件：

1、液态

2、比热大

3、导热系数大

4、黏度小

5、化学性能稳定

6、无毒

7、不腐蚀

8、价格低

（二）常用载冷剂：

水、氯化钠盐水溶液、氯化钙盐水溶液、丙三醇水溶液、乙二醇水溶液、甲醇、乙醇、丙醇、三氯乙烯、四氟三溴乙烷和三氯氟乙烷等。

三、常用载冷剂特性

水、盐水溶液、有机化合物等。

第二章单级蒸汽压缩式制冷理论循环

蒸汽压缩式制冷应用广泛，因为蒸汽压缩式制冷所需机器设备紧凑、操作管理方便，从稍低于环境温度到－150℃的制冷温度范围都能得到较好的应用，在普冷范围内循环效率高。

分类：

单级、多级、复叠式等。

第一节逆卡诺循环、热力完善度

一、逆向循环

包括：

制冷循环、热泵循环、热化循环

都是依靠外界能量的补偿使热量从低温传向高温。

1、ε（或COP）制冷系数

ε=Q0/Wnet=Q0/（QK－Q0）

ε是衡量制冷循环经济性的指标，ε越大，循环效率越高。

ε可以大于1、小于1、等于1，但普冷工作状态下总是大于1的。

2、εh（或COPh）供暖系数

εh=QK/Wnet=QK/（QK－Q0）

εh总是大于1的。

3、制冷循环分为可逆循环和不可逆循环。

1）可逆循环：

逆卡诺循环和劳伦兹循环

逆卡诺循环：

恒温热源与恒温冷源间的理想循环

劳伦兹循环：

变温热源与变温冷源间的理想循环

2）不可逆循环：

理论循环和实际循环

二、逆卡诺循环：

逆卡诺循环是由互相交替的两个可逆绝热过程和两个可逆等温过程所组成的在恒温热源与恒温冷源间工作的逆向循环。

TL=T0TH=TK

εC=Q0/Wnet=Q0/（QK－Q0）=TL/（TH－TL）

QK/Q0=TH/TL

结论：

所有工作于同温热源和同温冷源之间的一切制冷循环，可逆循环的效率最高（制冷系数最大），不论采用何种工质，它们的效率相等。

所有工作于同温热源和同温冷源之间的一切制冷循环，可逆循环的效率最高（制冷系数最大），耗功最少。

Wnet·

C=WMIN=Q0（TH/TL－1）

（一）高温热源温度TH的升高与低温热源TL的降低对循环的影响

高温热源温度TH与低温热源TL的高低及变化都将直接影响循环的制冷系数。

低温热源TL的变化对循环制冷系数的影响要比高温热源温度TH对循环制冷系数的影响更为显著。

在实际循环中TH的提高常受到环境条件的限制，所以在满足生产条件和工艺要求的前提下，没有必要使低温热源的TL达到过低的程度。

（二）气相循环与两相区循环、湿压行程与干压行程对循环的影响

说明在相同温度的高温热源与低温热源间，工作于气相区和两相区的逆卡诺循环是等价的。

压缩过程是“湿压行程”，在运行中是不安全和不经济的。

这不仅使实际循环效率下降，同时在制冷压缩机内易产生“液击”现象。

“干压行程”逆卡诺循环：

结果表明：

在相同的高温热源与低温热源间，干压行程逆卡诺循环、湿压行程逆卡诺循环、以及气相区逆卡诺循环都是等价的。

（三）传热温差对循环的影响—有温差的内部可逆逆向循环

实际上T0＜TLTK＞TH

ε=Q0，/Wnet，=Q0，/（QK，－Q0，）=T0/（TK－T0）

显然，在相同的高温热源TH与低温热源TL间，由于传热温差的存在，使循环工作温差增大，所以ε＜εC。

若要获取相同的冷量Q0时，系统需要多耗功。

ΔW=Wnet，－Wnet=QK，－QK=TH·

ΔSSYS

在获取相同的制冷量的条件下，不可逆逆向循环所多耗附加功等于高温热源TH与系统熵增ΔSSYS的乘积，这一结论被称为斯托多拉原理。

（四）循环内部形式对循环的影响

在一个恒温热源和一个恒温冷源之间工作的可逆逆向循环，除逆卡诺循环之外，还可以由两个可逆等温过程和两个多变指数相等的可逆多变过程来组成。

热力学中称这类循环为概括性逆卡诺循环或广义逆卡诺循环。

概括性逆卡诺循环与逆卡诺循环是等价的，其特性符合卡诺定理。

在循环中进行内部热交换的方法称为“回热”

（五）变温热源对循环的影响

当热源的热容量不是无限大时，低温热源和高温热源在工作中温度就不能保持恒定，而是随着热交换过程的进行而发生变化，这一因素对循环影响很大。

假定循环过程中工质与热源传热温差无限小，制冷系统内无任何不可逆能量耗散，则循环仍为可逆循环。

TLM表示工质吸热时低温热源的平均温度；

THM表示工质放热时高温热源的平均温度；

并且工质吸热时的平均温度T