制冷技術(shù)與空調(diào)原理教材-1.ppt

總則 制冷技術(shù)與空調(diào)原理,第一節(jié) 基本概念 1、制冷：就是把某一物體或空間（包括空間內(nèi)的物體）的溫度降低到低于環(huán)境介質(zhì)的溫度，并保持這一低溫狀態(tài)的過(guò)程。 2、冷卻：冷卻是可以自發(fā)地進(jìn)行，但高溫物體的溫度不可能降低到低于環(huán)境介質(zhì)的溫度。 3、制冷機(jī)：為了達(dá)到和保持某一物體或空間（包括空間內(nèi)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(zhuǎn)移到外界環(huán)境中去，這一非自發(fā)的過(guò)程，需要消耗外界能量來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程所需要的設(shè)備稱為制冷機(jī)。,4、制冷劑：就是制冷機(jī)中使用的工作介質(zhì)。制冷劑在制冷機(jī)循環(huán)流動(dòng)。 5、空氣調(diào)節(jié)（簡(jiǎn)稱空調(diào)）：就是通過(guò)對(duì)室內(nèi)空間的空氣參數(shù)溫度、濕度、流動(dòng)速度、清潔度等的調(diào)節(jié)，將室內(nèi)空氣參數(shù)控制在一定技術(shù)要求范圍內(nèi)，以滿足生產(chǎn)工藝或人們對(duì)舒適環(huán)境的需求。 6、制冷與空調(diào)的關(guān)系：制冷與空調(diào)是兩個(gè)密切相關(guān)的學(xué)科。空調(diào)是制冷技術(shù)的重要應(yīng)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(jié)、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(zhì)由液態(tài)變?yōu)闅庀鄷r(shí)的吸熱效應(yīng)來(lái)獲取冷量的方法。 此方法在實(shí)際應(yīng)用中占絕大多數(shù)，具體應(yīng)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(lái)吸取被冷卻物體的熱量，從而達(dá)到制冷目的。,12、熱電制冷：又稱為溫差電制冷或半導(dǎo)體制冷。它是建立在珀?duì)柼?yīng)的原理上的一種新型的制冷應(yīng)用?；灸Ｐ褪牵簩煞N不同的材料的一端彼此連接起來(lái)，另一端接上電源。，則在一端將會(huì)產(chǎn)生吸熱（制冷）效應(yīng)，另一端產(chǎn)生放熱效應(yīng)。,第二節(jié) 制冷技術(shù)的應(yīng)用范圍,1、食品的冷加工、冷藏及冷藏運(yùn)輸； 2、空氣調(diào)節(jié)； 3、工業(yè)生產(chǎn)； 4、產(chǎn)品性能試驗(yàn)； 5、醫(yī)療、制藥、生物工程； 6、建筑工業(yè)等。,第三節(jié) 制冷技術(shù)發(fā)展史,一、制冷技術(shù)發(fā)展史 1、1834年美國(guó)人試制成功第一臺(tái)乙醚閉式循環(huán)蒸汽壓縮式制冷機(jī)； 2、1844年美國(guó)醫(yī)生高里建立了第一座空調(diào)室； 3、1875年林德提出氨蒸汽壓縮式制冷機(jī)； 4、1918年美國(guó)工程師COPELAND發(fā)明了世界上第一臺(tái)家用冰箱；,5、1930年密其來(lái)首次發(fā)現(xiàn)氟利昂，給制冷技術(shù)帶來(lái)新的變革，使氟利昂制冷機(jī)得到飛躍發(fā)展； 6、氟利昂制冷機(jī)帶來(lái)問(wèn)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(zhì)（CFCs） 7、解決辦法： A、禁止使用氟利昂工質(zhì)CFCs； B、開(kāi)發(fā)無(wú)污染工質(zhì)； C、利用太陽(yáng)能；,第一章 熱力學(xué)原理,第一節(jié) 熱力學(xué)基本定律 一、熱力學(xué)第一定律及穩(wěn)定流動(dòng)能量方程式 1、熱力學(xué)第一定律（簡(jiǎn)稱能量守恒定律）：是能量守恒和轉(zhuǎn)換定律在具有熱現(xiàn)象的能量轉(zhuǎn)換中的應(yīng)用。它指出：自然界一切物質(zhì)都具有能量，物質(zhì)從一種形式轉(zhuǎn)換為另一種形式，從一個(gè)物體傳遞給另一個(gè)物體，在轉(zhuǎn)換和傳遞過(guò)程中能量的數(shù)量不變。,2、穩(wěn)定流動(dòng)能量方程式 Q+N=G（h2-h1） Q單位時(shí)間內(nèi)加給系統(tǒng)的熱量（kW） N單位時(shí)間內(nèi)加給系統(tǒng)的功（kW） G流進(jìn)或流出該系統(tǒng)的質(zhì)量流量（m3/h） h1流體流入系統(tǒng)時(shí)的比焓（kJ/kg） h2流體流出系統(tǒng)時(shí)的比焓（kJ/kg） 二、熱力學(xué)第二定律（簡(jiǎn)稱開(kāi)爾文定律） 1、熱力學(xué)第二定律：不可能從單一熱源取熱使之完全變?yōu)楣Χ灰鹌渌兓?；不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變化。,2、熱力學(xué)第二定律揭示了熱力過(guò)程的方向性。確定了人工制冷可行性。 3、制冷模型的建立：在人工制冷過(guò)程中，由于消耗了外界一定的能量（機(jī)械或熱能）作為補(bǔ)償，就能完成將熱量從低溫物體（被冷卻介質(zhì)）傳向高溫物體（環(huán)境介質(zhì)）的過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)制取冷量的目的。 第二節(jié)逆卡諾循環(huán) 一、無(wú)溫差傳熱的逆卡諾循環(huán)由兩個(gè)可逆變的等溫過(guò)程和兩個(gè)可逆絕熱過(guò)程組成，循環(huán)沿逆時(shí)針?lè)较蜻M(jìn)行。它是工作在一個(gè)恒溫?zé)嵩春鸵粋€(gè)恒溫冷源之間的理想循環(huán)。,二、有溫差傳熱的逆卡諾循環(huán) 論點(diǎn)要點(diǎn)：面積不能無(wú)限大；溫度只能接近； 無(wú)溫差傳熱的逆卡諾循環(huán) 有溫差傳熱的逆卡諾循環(huán),s,T,T,T2,1,2,4,3,5,6,T,T,T,T2,T2,5,6,s,3,4,3,4,2,1,2,1,絕熱壓縮,可逆等溫 膨脹,可逆等溫壓縮,絕熱膨脹,第三節(jié) 具有變溫?zé)嵩吹睦硐胫评溲h(huán) 勞倫茲循環(huán),勞倫茲循環(huán)：如果熱源的熱容量有限，在與制冷劑進(jìn)行熱交換的過(guò)程中，熱源的溫度也將發(fā)生變化，即被冷卻物體（冷源）的溫度將由T1逐漸下降到T4，環(huán)境介質(zhì)（熱源）的溫度將由T3逐漸升高到T2。,T,T2,Tm,T3,T1,Tom,T4,3,3,4,2,2,4,1,6,5,7,s,第二章 蒸汽壓縮式制冷循環(huán),第一節(jié) 單級(jí)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(tài)區(qū)垂直線 兩相區(qū)水平線 過(guò)熱區(qū)右下方彎曲線 等熵線向右上方傾斜實(shí)線 等容線向右上方傾斜點(diǎn)化線 等干線只存在于兩相區(qū) 其方向視干度大小定,p,h,K,s,=1,=0,p,p,t,二、單級(jí)蒸汽壓縮式制冷理想循環(huán),1,2,2,3,4,p,h,壓縮機(jī),冷凝器,膨脹閥,蒸發(fā)器,三、單級(jí)蒸汽壓縮式制冷實(shí)際循環(huán),3,3,2,2,1,1,4,4,p,h,第三章 制冷劑及載冷劑,第一節(jié) 對(duì)制冷劑的要求及制冷劑分類 一、對(duì)制冷劑的要求 制冷劑應(yīng)具有較好的熱力性質(zhì)和物理、化學(xué)性質(zhì)，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(nèi)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(dòng)阻力 5、熱導(dǎo)率高，以減少換熱設(shè)備的傳熱面積 6、不燃燒、不爆炸、無(wú)毒，對(duì)金屬材料不腐蝕、與潤(rùn)滑油不發(fā)生化學(xué)作用、高溫下不分解 7、絕熱指數(shù)小，可降低排氣溫度 8、凝固溫度低 9、應(yīng)具有良好的電絕緣性能 10、價(jià)格低廉 11、對(duì)人類生態(tài)環(huán)境無(wú)破壞作用 12、單位容積壓縮功率小,二、制冷劑分類 1、按物質(zhì)種類劃分： 無(wú)機(jī)化合物：水、氨、二氧化碳等 飽和碳?xì)浠衔锏姆?、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?xì)浠衔铮阂彝?、丙烷?不飽和碳?xì)浠衔铮阂蚁?、丙烯?2、按標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度劃分： 高溫（低壓）制冷劑：蒸發(fā)溫度ts0 冷凝壓力pk0.20.3MPa 常用有R11、R113 中溫（中壓）制冷劑：蒸發(fā)溫度0ts-60， 冷凝壓力 0.3MPapk2.0MPa 常用有R12、R22、R134a 低溫（高壓）制冷劑：蒸發(fā)溫度ts-60 常用有R13、R503,三、CFCs的禁用、限制和替代 1、問(wèn)題的提出 2、CFCs的限用與禁用 3、替代制冷劑的研究動(dòng)向,第二節(jié) 載冷劑,一、對(duì)載冷劑的要求 1、在使用溫度范圍內(nèi)呈液態(tài)（凝固點(diǎn)低），揮發(fā)性小 2、無(wú)毒，對(duì)人體無(wú)刺激性 3、粘度小，相對(duì)密度小，傳熱性能好 4、對(duì)金屬腐蝕性小 5、不易燃燒，無(wú)爆炸危險(xiǎn) 6、比熱容較大 7、化學(xué)穩(wěn)定性好 8、價(jià)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(jī)物載冷劑 三、潤(rùn)滑油的作用 1、潤(rùn)滑作用 2、散熱作用 3、密封作用 4、消聲作用 5、動(dòng)力作用,第四章 其他制冷方式,第一節(jié) 吸收式制冷機(jī) 第二節(jié) 蒸汽噴射式制冷機(jī) 第三節(jié) 吸附式制冷 第四節(jié) 熱電制冷 第五節(jié) 氣體制冷機(jī),第五章 制冷壓縮機(jī),一、按壓縮機(jī)運(yùn)動(dòng)副和結(jié)構(gòu)分類 1、按壓縮機(jī)運(yùn)動(dòng)副分類 活塞式壓縮機(jī) 渦旋式壓縮機(jī) 螺桿式壓縮機(jī) 離心式壓縮機(jī)（非容積式，為速度型） 滾動(dòng)轉(zhuǎn)子壓縮機(jī) 斜盤式壓縮機(jī) 2、按壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)分類 全封閉 半封閉 開(kāi)式,二、按吸入壓力飽和溫度劃分 高溫壓縮機(jī)：吸入壓力飽和溫度10-10 中溫壓縮機(jī)：吸入壓力飽和溫度0-20 低溫壓縮機(jī)：吸入壓力飽和溫度-20,第六章 冷凝器和蒸發(fā)器,第一節(jié) 冷凝器,冷凝器,風(fēng)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(duì)流冷卻式冷凝器,強(qiáng)迫對(duì)流冷卻式冷凝器,蒸發(fā)式冷凝器,銅管鋁翅 換熱器,第二節(jié) 蒸發(fā)器,蒸發(fā)器,冷卻 液體 載冷 劑蒸 發(fā)器,冷卻 空氣 蒸 發(fā)器,滿液式殼管式蒸發(fā)器,干式殼管式蒸發(fā)器,直立管式、螺旋管式、蛇管式蒸發(fā)器,銅管鋁翅換熱器,冷卻排管,第七章 節(jié)流元件及輔助器件,第一節(jié) 節(jié)流元件 1、手動(dòng)節(jié)流閥 2、浮球閥 3、線性浮閥 4、孔板節(jié)流裝置 5、毛細(xì)管 6、熱力膨脹閥 7、電子膨脹閥,第二節(jié) 輔助器件 1、貯液器 2、氣液分離器 3、油分離器 4、干燥過(guò)濾器 5、安全閥 6、視液鏡 7、壓力控制器（高壓、低壓） 8、壓力開(kāi)關(guān) 9、換向閥 10、能量調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)閥 18、過(guò)冷器 19、過(guò)熱器 20、不凝性氣體分離器等,第二節(jié) 輔助器件 一、弱電元器件 1、可編程控制器 2、數(shù)字量/模擬量輸入輸出擴(kuò)展模塊 3、觸摸屏手操器 4、溫度傳感器 5、防凍開(kāi)關(guān) 6、溫度開(kāi)關(guān) 7、水流開(kāi)關(guān),二、低壓電器元件 1、空氣開(kāi)關(guān) 2、交流接觸器 3、熱過(guò)載保護(hù)器 4、中間繼電器 5、時(shí)間繼電器 6、電源保護(hù)器（相序、缺相） 7、急停開(kāi)關(guān),第八章 電制冷空調(diào)機(jī)組分類,第一節(jié) 冷水機(jī)組,冷 水 機(jī) 組,水 冷 冷 水 機(jī) 組,風(fēng) 冷 冷 水 機(jī) 組,活塞式水冷水機(jī)組：5KW200KW,螺桿式水冷冷水機(jī)組：100KW1400KW,離心式水冷冷水機(jī)組：350KW35000KW,水源熱泵冷水機(jī)組,渦旋式水冷冷水機(jī)組：5KW80KW,活塞式風(fēng)冷冷（熱）水機(jī)組：5KW200KW,渦旋式風(fēng)冷冷（熱）水機(jī)組： 5KW80KW,螺桿式風(fēng)冷冷（熱）水機(jī)組：100KW800KW,第二節(jié) 空調(diào)機(jī)組,空 調(diào) 機(jī) 組,家 用 空 調(diào),商 業(yè) 及 工 業(yè) 空 調(diào),窗式空調(diào)機(jī),分體式空調(diào)機(jī)（壁掛、立柜等）,戶式中央空調(diào)冷（熱）水機(jī)組,戶式中央空調(diào)冷（熱）風(fēng)空調(diào)機(jī)組,戶式水源熱泵冷（熱）水機(jī)組,戶式水源熱泵冷（熱）風(fēng)空調(diào)機(jī)組,風(fēng)冷單元式空調(diào)機(jī)組,水冷單元式空調(diào)機(jī)組,屋頂式空調(diào)機(jī)組,計(jì)算機(jī)房空調(diào)機(jī)組,VRV空調(diào)機(jī)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(jié)構(gòu)分： 立柜式 風(fēng)道式,第三