空調基本知識.docx

機房空調基礎知識之基本概念 一、 物質的熱力狀態(tài) 熱力狀態(tài)有三個基本表達數(shù)： 1、 溫度T：物質的冷熱程度（物質的內能U和溫度有關）； 2、 體積V：一定質量的物體占有的空間大小（比容：單位質量的物質占有的體積）； 3、 壓力P：即單位接觸面積上承受的壓力。 二、 能量內能、推動功 1、 內能：物質因大量份子劇烈運動而具有的內熱能，和由于份子之間有西盡力而具有的內位能之和。 2、 推動功：物質因流動性而具有的使本身質量遷移的能量，這部分能量我們稱之為：推動功=P（壓力）V（體積） 3、 氣體受熱膨脹做工有能量形式轉化：熱能轉化為機械能； 4、 熱力狀態(tài)也變化：壓力P變小、體積V增大； 5、 推動功只有傳遞：推動流體遷移做功，熱力狀態(tài)不變。 三、 能量焓 1、 焓：是熱力狀態(tài)參數(shù)之一。H=U+P即：焓內能推動功 2、 物體流動時，不僅攜帶有自身的內能，還有從后面得到的推動自身移動的推動力。焓更為全面地概括了物體具有的能量總和，我們衡量某一空調的制冷能力就可以根據(jù)蒸發(fā)前后制冷的焓差來進行精確計算。 流體還具有一定的流動速度而具有的動能，和因具有一定的高度而具有的勢能。但在熱力學中占的比例很小，一般可以忽略不計， 四、 能量熵 1、熵：也是熱力狀態(tài)參數(shù)之一 熵是表現(xiàn)物質吸熱或放熱特性的量，物質吸收了熱量熵增加，物質放出了熱量熵減小，物質絕熱變化過程熵不變。 2、熱力參數(shù)之間內在關系：狀態(tài)方程 A、理想氣體的狀態(tài)方程： P/常數(shù)從式中我們可以看出，在一個密閉容器中，溫度越高，氣體的壓力就越大。 B、實際氣體的狀態(tài)方程： （/）（） 本公式雖然為實際應用中仍有很高的可靠性和準確性。 五、 顯熱 1、物體吸熱或放熱后，只改變物體的溫度，而不改變物體的相態(tài)，這種熱量稱顯熱。是物質分子運動的能量，它可以通過溫度計進行測量。例如：1Kg水從30加熱到80，水吸熱了209.38kJ(50kcal)。計算某一房間的熱負荷時，空氣溫度高于設定溫度而產生的熱負荷成為顯熱負荷。 2、顯熱的計算公式： 1POUND（212-32F）=180BTU 2POUND（212-32F）=360BTU 六、 潛熱 1、物體吸熱或放熱時，只改變物體的狀態(tài)，而物體的溫度不變，這種熱量稱潛熱。是物質分子分離與重組放出（吸收）的熱量，它不能通過溫度計進行測量。例如：1kg100的水改變成100的水蒸氣需需吸熱2257.2kJ；1kg0的水改變成0的水蒸氣需需吸熱2501kJ。 計算某一房間的熱負荷時，空氣濕度高于設定濕度而產生的熱負荷成為潛熱負荷。 潛熱計算公式：1POUND970BTU/POUND=970BTU 七、 顯熱比 1、某一個房間來說，顯熱比即該房間的熱負荷中顯熱負荷占總熱負荷的百分比。 空調的性能參數(shù)中描述的顯熱比則表示該空調的制冷能力中，顯冷量占總冷量的百分比。我們對某一特定房間驚醒空調設備選型時，應根據(jù)該房間的熱負荷的顯熱比，選擇對應顯熱比制冷能力的空調設備。 2、1kg水的熱值比較(一個標準大氣壓) 、在小于一個標準大氣壓情況下，水的沸點低于100度。即水的蒸發(fā)溫度是隨著壓力而改變的，壓力越高，蒸發(fā)溫度越高。 、一個標準大氣壓下，水的溫度低于100度時，它一定處于也太，我們稱為過冷水。水的溫度高于100度，一定處于氣態(tài)，我們稱為過熱蒸汽。 、蒸發(fā)及其逆向的冷凝過程是一個飽和過程，在此過程中溫度壓力均不變。當水完全蒸發(fā)為蒸汽后，如果繼續(xù)加熱，水蒸氣的溫度將繼續(xù)升高，這是對應于其飽和溫度來說我們稱為過熱蒸汽。一、制冷發(fā)展簡史 1800年 人們發(fā)現(xiàn)冰/雪和鹽混合時具有制冷效應，能夠大幅度降低水溫，使水結冰。 1834年 英國人波爾金斯制成第一臺使用乙醚作為制冷劑的壓縮式制冷機。 1873年 德國人林杰發(fā)明了氨制冷機。 1876年 甲醚被用于制冷劑用來從阿根廷到法國運輸肉類 19世紀末 隨著機械制冷技術不斷成熟，產生大量可應用的制冷劑如氨水、二氧化碳、二氧化硫、氯甲烷以及烴類。 20世紀初 Start制冷技術開始進入工業(yè)化應用，而當時已經開發(fā)的制冷劑工作壓力較高且大多數(shù)均具有毒性和可燃性。 1928年 一種新型的制冷劑（二氯二氟甲烷）在美國合成成功，它不可燃，且具有低的毒性，工作壓力低，屬于人們期望的理想的制冷劑。 1931年 杜邦公司開始大規(guī)模工業(yè)化生產這種新合成的制冷劑，氟利昂家族從此誕生了。 1930-1950年 制冷劑家族以及大型商用空調獲得了飛速的發(fā)展。 1988年 蒙特利爾協(xié)議，締約國就限制使用對大氣臭氧層具有破壞作用的制冷劑達成了協(xié)議并規(guī)定了具體的行動時間表。 二、制冷劑狀態(tài)變化 1、 水也是制冷劑的一種，制冷循環(huán)極熱或放熱利用的正是物質相態(tài)轉變時需要吸收或放出的巨大的熱量，因為誰在正常壓力下飽和溫度較高，不能吸收通常溫度下室內的熱量，所以不常用。 2、 而R22在正常壓力（70PSIG），其蒸發(fā)溫度為（4.5），且單位溶劑制冷能力較強，對于人類理想的舒適溫度21-27來說，是非常理想的冷源。 3、 與誰的性質類似，對于R22來說，在（70PSIG）壓力下，飽和溫度為（4.5），故此在此壓力下蒸發(fā)過程制冷劑溫度，恒定為（4.5），蒸發(fā)過程首先是飽和液體狀態(tài)。在（70PSIG）壓力下，如果R22的溫度低于4.5，其一定處于也太，且溫度低于飽和點，我們稱其為過冷液體。如果R22的溫度高于4.5，其一定處于氣態(tài)，且溫度高于飽和點，我們稱其為過熱氣體。 4、 為實現(xiàn)制冷劑在溫度相對較高的冷凝器一側的冷凝散熱，唯有通過升高制冷劑的壓力來提高其飽和溫度，使其高于室外環(huán)境溫度從而實現(xiàn)散熱冷凝過程。 三、臭氧層 1、 臭氧層是大氣中具有微腥臭的淺藍色氣體，主要集中在距地面20-25KM的平流層內，它是地球的保護傘，阻擋了99%的紫外線輻射，使地球生物免受紫外線的傷害。 臭氧層濃度每降低1%，紫外線的輻射量就增加2%，皮膚癌患者就增加7%，白內障的患者增加0.6%，紫外線還會破壞職務的光合作用和授粉能力，最終降低農業(yè)產量。 氟利昂在太陽紫外線的照射下會分解出氯原子，氯原子會奪取臭氧分子而是臭氧變成普通氧。 溫濕效應：溫室氣體主要指大氣中的CO2、CH4、Ar、O3等也包括制冷劑中CFC，它可以讓短波太陽光幾乎不受阻擋的通過，而把地球表面反射出來的長波輻射擋住，使地球表面保持了一定溫度，但是過量的溫室氣體排入大氣中，會增強地球表面的溫室效應，影響了氣溫和降雨量，導致氣候變暖，海平面升高。 四、制冷量及制冷循環(huán) 1、冷量無法制造，其本質是熱量的遷移。制冷循環(huán)就是實現(xiàn)將熱量從空調房間移到另外一個能夠容納并稀釋此部分熱量的空間的過程。實現(xiàn)此部分循環(huán)的同時要消耗一定量的功，并且這種熱量傳遞過程是在一個閉式系統(tǒng)內周期性的重復進行。 吸熱和放熱過程是利用流體在不同的壓力對應的不同的飽和溫度下相態(tài)變化過程對應的吸熱和放熱特性（流體的焓發(fā)生改變，相態(tài)改變過程熱量傳遞相對于僅僅溫度改變來說是巨大的）。 2、制冷循環(huán)（飽和蒸汽壓縮式制冷循環(huán)），飽和蒸汽壓縮式制冷循環(huán)式建立在逆卡諾循環(huán)基本原理之上，它利用壓縮機和鹵族元素衍生物類型的制冷劑（飽和蒸汽狀態(tài)）或有機/無機化合物。采用壓縮機使氣態(tài)制冷劑增壓，故稱為蒸汽壓縮式制冷。 能夠運用此制冷循環(huán)的制冷劑的范圍非常之寬，可以根據(jù)組合的電氣特性，可實現(xiàn)中高效制冷。目前市場上運用最為廣泛的壓縮技術就是通過此循環(huán)實現(xiàn)的，也是目前世界范圍內運用最為廣泛的制冷循環(huán)，運用不同廠商的絕大多數(shù)機型。 壓縮式制冷系統(tǒng)的基本組成部件 1、 蒸發(fā)器 經節(jié)流后的液態(tài)制冷劑在蒸發(fā)器中吸熱汽化，使被冷卻物質降溫，實現(xiàn)制冷的目的。 2、 冷凝器 在冷凝介質的作用下，使壓縮機排出的過熱氣體冷凝未液態(tài)。 3、 壓縮機 制冷循環(huán)的核心，是制冷劑在系統(tǒng)內循環(huán)的動力裝置，使蒸發(fā)器中的制冷劑保持低壓，冷凝器中制冷劑維持高壓。 4、 膨脹閥 制冷劑虛幻流量的調節(jié)裝置，它對高壓液態(tài)制冷劑節(jié)流降壓，使進入蒸發(fā)器的制冷劑在要求的低壓下吸熱蒸發(fā)。同時根據(jù)被冷卻介質的熱負荷變化自動調節(jié)進入蒸發(fā)器的制冷劑的流量。 膨脹閥的作用：熱力膨脹閥降低進入蒸發(fā)器制冷劑的壓力，控制流入蒸發(fā)器的制冷劑流量，控制合理的吸氣過熱度。 5、 循環(huán)過程 在由管道將四部分連接成的密閉系統(tǒng)內，制冷劑在這個密閉的系統(tǒng)中不斷循環(huán)流動，發(fā)生相態(tài)變化，與周圍環(huán)境進行熱交換，從而達到制冷的目的。 其工作過程是：液態(tài)制冷劑在蒸發(fā)器中吸收被冷卻物質的熱量之后，汽化成低壓、低溫的氣體，被壓縮機吸入壓縮成高壓、高溫的氣體，然后進入冷凝器向冷卻物質放熱而冷凝為高壓、常溫的液體，在經節(jié)流裝置節(jié)流以后變?yōu)榈蛪?、低溫的液態(tài)制冷劑，再次進入蒸發(fā)器吸熱汽化，從而起到循環(huán)制冷的目的。 6、 儲液罐 儲液罐位于冷凝器與蒸發(fā)器之間的制冷劑液體存儲裝置，自動適應負載的變化，調節(jié)冷凝壓力使冷凝器工作于最佳工況。可以自動調整系統(tǒng)內循環(huán)的制冷劑容量，在進行系統(tǒng)維護的過程中，可以容納絕大部分制冷劑，避免向大氣環(huán)境排放制冷劑，降低了調試過程對制冷劑充注量的精度要求。 7、 蒸發(fā)器 蒸發(fā)器由熱交換盤管、框架結構、風箱等構成。經節(jié)流后的液態(tài)制冷劑在蒸發(fā)器中吸熱汽化，使被冷卻物質降溫，實現(xiàn)制冷的目的。 8、 干燥過濾器 吸收制冷系統(tǒng)中可能存在的水蒸氣（內部充注有硅膠），水分存在的原因有兩方面，一是干燥不嚴格，二是使用不合格的制冷劑會產生冰堵以及與制冷劑反映產生鹽酸等危害。還需要過濾掉制冷系統(tǒng)內部可能存在的金屬雜質。當硅膠與分子篩組合使用時，可實現(xiàn)干燥與抗酸性能的雙重功能，分子篩的吸附能力比硅膠更強。一般有兩種類型：拋棄型和濾芯再充注型。 9、 節(jié)流裝置 節(jié)流裝置是制冷循環(huán)中的降壓裝置它能夠提供可變的可修阻力，正對經過冷凝器冷凝后的高壓的液體在進入蒸發(fā)器之前進行降壓。對高壓液體制冷進行節(jié)流降壓，保證冷凝器與蒸發(fā)器之間的壓力差，一邊使蒸發(fā)器中的液態(tài)制冷劑在要求的低壓對應的飽和溫度下蒸發(fā)吸熱，從而達到制冷降溫的目的，同時使冷凝器中氣態(tài)制冷劑在給定的高壓對應的飽和溫度下放熱冷凝。它實現(xiàn)根據(jù)熱符合以最佳的方式給蒸發(fā)器供液（毛細管除外）。 10、 毛細管 制冷循環(huán)的流量控制和節(jié)流降壓元件，直徑約為0.72.5mm，長度