制冷空調基礎知識教案.doc

【課題】第二章制冷空調基礎知識第一節(jié)熱力學定律新授課【教學目標】1知識目標：工質的基本狀態(tài)參數(shù)，理解熱力學定律的內涵及應用。2能力目標：通過理論知識的學習和應用，培養(yǎng)綜合運用能力。3情感目標：培養(yǎng)學生熱愛科學，實事求是的學風和創(chuàng)新意識，創(chuàng)新精神?！窘虒W重點】熱力學定律的內涵及應用?！窘虒W難點】焓濕圖的意義和應用?！窘虒W方法】讀書指導法、分析法、演示法、練習法?！菊n時安排】4學時?！窘虒W過程】導入（2分鐘）在熱力工程中，實現(xiàn)熱能與機械能的轉換或熱能的轉移，都要借助于一種攜帶熱能的工作物質即工質，各種氣體、蒸氣及液體是工程上常用的工質。在熱力過程中，一方面工質的熱力狀態(tài)不斷地發(fā)生變化，另一方面工質與外界之間有能量的交換。因此，工質的熱力性質及熱能轉換規(guī)律是工程熱力學研究的內容。新課 第一節(jié)熱力學定律一、工質的物理性質及基本狀態(tài)參數(shù)1物質的三態(tài)固態(tài)、液態(tài)及氣態(tài)，三態(tài)之間是通過吸熱或放熱來完成其狀態(tài)轉化的。（1）固態(tài)該種狀態(tài)的物質分子間的引力比其它兩種狀態(tài)大，且分子間的距離最小。固體具一定形狀。（2）液態(tài)液態(tài)的物質分子間的引力較小而間距較大。分子間相互可移動，因此液體具有流動性而且無一定的形狀。（3）氣態(tài)和上述兩種狀態(tài)相比較，氣態(tài)物體的分子間距離最大而分子間引力很小，分子間無相互約束，不停地進行著無規(guī)則的運動。因此，氣體無形狀，元固定體積。物質的狀態(tài)取決于分子之間引力的大小和其熱運動的強弱。2基本狀態(tài)參數(shù)熱力學中常見的狀態(tài)參數(shù)有（基本狀態(tài)參數(shù)）溫度T、壓力p、密度r 或比體積v、比內能u、比焓h等。（1）溫度描述熱力系統(tǒng)冷熱程度的物理量。熱力學溫度的符號用T表示，單位為K（開）。熱力學溫度與攝氏溫度之間的關系為t = T-273.15 K或 T = 273.15 K + tt 攝氏溫度，。（2）壓力F整個邊界面受到的力，N；S受力邊界面的總面積，m2。絕對壓力、工作壓力和環(huán)境大氣壓力之間的關系為pamb當?shù)卮髿鈮毫?；pe工作壓力。（3）比體積和密度系統(tǒng)中工質所占有的空間稱為工質的體積。而單位質量的工質所占有的體積稱比體積，用v表示，單位為m3/kg。決定壓縮機制冷量的重要參數(shù)。與工質密度互為倒數(shù)。例2-1鍋爐中蒸汽壓力表的讀數(shù)；凝汽器的真空度值，根據(jù)真空表讀為。若大氣壓力，試求鍋爐及凝汽器中蒸汽的絕對力。解鍋爐中水蒸氣的絕對壓力凝汽器（電壓電容）中的絕對壓力3理想氣體狀態(tài)方程式Rg氣體常數(shù)對于質量為m（kg）的理想氣體，其狀態(tài)方程為V質量為m（kg）的氣體所占有的體積，m3；其它各參數(shù)同前。二、熱力學定律及應用能量守恒及轉換定律：能量既不能被創(chuàng)造也不能被消滅，只能從一種形式轉換成另一種形式，或從一個系統(tǒng)轉移到一個系統(tǒng)。在實際的工質狀態(tài)變化中，熱力學第一定律的表達式為：q加給1 kg工質的熱量，J/kg；u1 kg工質內能，J/kg；w機械功，J/kg。熱力學第二定律：（1）在自然條件下熱量只能從高溫物體向低溫物體轉移，而不能由低溫物體自動向高溫物體轉移。即在自然條件下這個轉變過程是不可逆的，必須消耗功才能使熱傳遞方向倒轉過來。（2）任何形式的能都會很容易地變成熱，而反過來熱卻不能在不產生其它影響的條件下完全變成其它形式的能，這種轉變在自然條件下是不可逆的。熱變?yōu)闄C械功，一定伴隨有熱量損失。1熱量（1）熱量的定義熱量是系統(tǒng)與外界之間通過界面?zhèn)鬟f能量的一種方式。 熱量是能量在傳遞過程中的一種表現(xiàn)形式。 熱量與熱力過程有關，當熱量傳遞給系統(tǒng)即系統(tǒng)吸熱時符號為正號，反之取負。單位J（焦耳）。（2）熱量傳遞的方式 熱傳導 熱對流 熱輻射2焓、比熱容（1）焓的基本概念 1 kg的氣體工質流入到裝有一定狀態(tài)工質的容器中后，帶來的能量等于其全部內能與該氣體流動功之和，其值稱為焓。H表示質量為m的工質的焓，h表示1 kg工質的焓，稱為比焓，習慣上統(tǒng)稱為“焓”，h的單位為J/kg，H的單位為J。H質量為m的工質的焓，J；U質量為m的工質的熱力學能，J；p工質的壓力，Pa；V工質的體積，m3；m工質的質量，kg；u1 kg工質的熱力學能，J/kg；v工質的比體積，m/kg；h1 kg工質的焓，J/kg。焓的變化量即是工質的熱量，定壓過程熱和焓的表達式為（2）比熱容1 kg物質溫度升高1K所需要的熱量叫比熱容，用c表示，其單位為kJ/（kgK）。比熱容與熱量和焓的關系式為：在定容過程中：在定壓過程中：例2-2在一個空氣加熱器中，空氣的溫度從27升高到327，而空氣的壓力沒有變化。試求加熱1 kg空氣所需的熱量（按定值比熱容計算）。解根據(jù)熱力學第一定律方程式，查表空氣的比定壓熱容為。，所以3熵熵是狀態(tài)參數(shù)。標志著工質的溫度對熱交換起著推動作用的狀態(tài)變化的參數(shù)稱為“熵”。工程上經常將溫度T和熵S作為一個坐標系（稱溫熵圖），以反映系統(tǒng)在進行熱交換過程中熱量的變化。三、制冷技術中常用的熱力學名詞1顯熱和潛熱（l）顯熱物質分子的動能變化而物質形態(tài)不變，這一過程吸收或放出的熱能稱之為顯熱。（2）潛熱物質分子的位能變化，即物質的狀態(tài)發(fā)生改變，溫度不發(fā)生變化，這一過程中物質吸收或放出的熱能稱之為潛熱。2汽化與液化（1）汽化物質由液體轉變成蒸氣的過程就是汽化過程。（2）液化液化與汽化是相反的過程。3飽和溫度和飽和壓力某種液體沸騰時所維持不變的溫度稱為沸點，熱工學中又將其稱為在某一壓力下的飽和溫度。飽和溫度與飽和壓力一一對應。壓力升高，飽和溫度升高，不同液體，同壓力下飽和溫度不同。4過熱與過冷（1）過熱過熱度即過熱蒸氣的溫度與飽和溫度之差。（2）過冷過冷也有過冷度的概念，過冷液體溫度比飽和液體溫度所低的數(shù)值，稱為制劑液體的過冷度。5臨界溫度和臨界壓力壓力增加，氣體的液化溫度隨之升高，溫度升高到某一數(shù)值時，氣體的液化溫度與壓力之間就不是正比的關系了，即使再增大壓力不能使氣體液化，此時的溫度就叫做臨界溫度；與臨界溫度對應的壓力被稱之為臨界壓力。板書第一節(jié)熱力學定律一、工質的物理性質及基本狀態(tài)參數(shù)1物質的三態(tài)2基本狀態(tài)參數(shù)例2-13理想氣體狀態(tài)方程式二、熱力學定律及應用1熱量2焓、比熱容例2-23熵三、制冷技術中常用的熱力學名詞1顯熱和潛熱2汽化與液化3飽和溫度和飽和壓力4過熱與過冷5臨界溫度和臨界壓力第二節(jié)制冷壓縮原理及制冷劑新授課【教學目標】1知識目標：理解蒸汽壓縮式制冷循環(huán)原理及壓焓圖的內涵；了解制冷劑性質和選用原則。2能力目標：通過理論知識的學習和應用，培養(yǎng)綜合運用能力。3情感目標：培養(yǎng)學生熱愛科學，實事求是的學風和創(chuàng)新意識，創(chuàng)新精神?！窘虒W重點】蒸汽壓縮式制冷循環(huán)原理及壓焓圖的內涵?！窘虒W難點】蒸汽壓縮式制冷循環(huán)原理及壓焓圖的內涵?！窘虒W方法】讀書指導法、分析法、演示法、練習法?！菊n時安排】6學時【教學過程】導入（2分鐘） 制冷劑蒸氣被液化的條件是將溫度降低到臨界點以下。制冷技術中的臨界溫度在對制冷劑的要求上是一項非常重要參數(shù)。新課 第二節(jié)制冷壓縮原理及制冷劑一、制冷系統(tǒng)的組成蒸氣壓縮式制冷機的工作原理如圖所示。制冷系統(tǒng)組成：壓縮機、冷凝器、膨脹閥（節(jié)流閥）、蒸發(fā)器及它們之間的連接管路等。完成一個循環(huán)只經過一次壓縮，稱為單級壓縮制冷循環(huán)。制冷循環(huán)包括壓縮、冷凝、節(jié)流、蒸發(fā)四個過程。蒸氣壓縮式制冷循環(huán)系統(tǒng)主要設備的功用及工質的狀態(tài)變化設備名稱壓縮機冷凝器節(jié)流閥蒸發(fā)器功用吸入工質氣體，提高壓力造成向高溫放熱而液化的條件將工質蒸氣液化降低液態(tài)工質的壓力由工質蒸發(fā)潛熱（汽化熱）而產生冷卻作用制冷工質狀態(tài)氣體（加入壓縮功）氣體液體（放出凝結熱）液體液體氣體（吸收汽化熱）壓力增加高壓降壓低壓溫度低溫高溫（過熱過熱）高溫常溫（過熱30 50C）常溫低溫低溫過熱溫度二、制冷循環(huán)l熱功平衡分析電能熱能制冷劑吸收低溫物體熱量q0，向高溫介質釋放熱量qk，（q0 0，= 0，故e =/= ?？照{工程中，過程曲線如圖所示。（3）干式冷卻過程等濕冷卻過程。冷卻過程中，空氣焓值減少，即 0，其過程如圖所示。（6）等焓減濕過程采用固體吸濕劑對空氣進行等焓減濕處理。固體吸濕劑有兩類：一類，吸濕后仍為固體狀態(tài)；另一類為吸濕后固態(tài)逐漸變?yōu)橐簯B(tài)。固體吸濕劑處理空氣的過程可看作等焓減濕過程，變化過程線如圖所示。板書第四節(jié)空氣調節(jié)基礎一、空氣調節(jié)內容1空氣調節(jié)中室內空氣參數(shù)的基本要求2濕空氣的物理性質二、焓-濕圖及其應用1h - d圖的基本構成與內容2濕空氣h - d圖的應用本章小節(jié)（1）工程熱力學研究工質的狀態(tài)和性質，常見的狀態(tài)參數(shù)有溫度、壓力、比體積（以上三個參數(shù)直接測量稱為基本參數(shù)）、內能、焓、熵等；理想氣體狀態(tài)方程式反映了各參數(shù)之間的關系；能量守恒和轉換是熱力學第一定律的本質，而熱功轉換的條件則是熱力學第二定律的內容。（2）壓縮式制冷循環(huán)是最常見的制冷方式，實際制冷循環(huán)