第二章制冷與空調(diào)作業(yè)的基本知識(shí)與基本概念

有關(guān)制冷與空調(diào)作業(yè)的若干基本知識(shí)與基本概念濟(jì)寧市技師學(xué)院鐘元振第一節(jié)制冷系統(tǒng)的工作原理制冷：利用人工的方法，把某物體或某空間的溫度降低到低于周圍環(huán)境的溫度，并使之維持在這一低溫的過程。

實(shí)質(zhì)：將熱量從被冷卻對(duì)象中轉(zhuǎn)移到環(huán)境中

★制冷≠冷卻制冷系統(tǒng)的工作原理制冷機(jī)：實(shí)現(xiàn)制冷所需的機(jī)器和設(shè)備。特點(diǎn)：必須消耗能量——電能、機(jī)械能等制冷劑：制冷機(jī)中把熱量從被冷卻介質(zhì)傳給環(huán)境介質(zhì)的內(nèi)部循環(huán)流動(dòng)的工作介質(zhì)。制冷循環(huán)：在制冷機(jī)中，制冷劑周而復(fù)始吸熱、放熱的流動(dòng)循環(huán)。制冷方法：1）液體汽化制冷：利用液體氣化吸熱原理。

如：蒸汽壓縮式制冷、吸收式制冷、蒸汽噴射式制冷2）氣體膨脹制冷：將高壓氣體做絕熱膨脹，使其壓力、溫度下降，利用降溫后的氣體來吸取被冷卻物體的熱量從而制冷。3）熱電制冷：利用某種半導(dǎo)體材料的熱電效應(yīng)壓縮機(jī)高溫高壓低溫低壓高溫高壓低溫低壓節(jié)流裝置蒸發(fā)器冷凝器P蒸氣壓縮式制冷的基本原理一、吸收式制冷的基本原理吸收式制冷循環(huán)膨脹閥蒸發(fā)器冷凝器發(fā)生器吸收器泵節(jié)流裝置相當(dāng)于一個(gè)壓縮機(jī)制冷劑循環(huán)－逆循環(huán)吸收劑循環(huán)－正循環(huán)一、吸收式制冷的基本原理吸收式制冷機(jī)的構(gòu)成膨脹閥蒸發(fā)器冷凝器發(fā)生器吸收器溶液泵節(jié)流裝置與蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)完全相同相當(dāng)于“熱力壓縮機(jī)”吸收器相當(dāng)于吸氣側(cè)發(fā)生器相當(dāng)于壓出側(cè)①吸收器：吸收制冷劑蒸汽；②發(fā)生器：加熱、釋放制冷劑；③溶液熱交換器：內(nèi)部能量利用，提高效率；④溶液泵：加壓作用。

一、吸收式制冷的基本原理一、吸收式制冷的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1.工質(zhì)環(huán)保，對(duì)環(huán)境和大氣臭氧層無害

2.以熱能為動(dòng)力，節(jié)電效果明顯

3.可以利用各種熱能驅(qū)動(dòng)

4.結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)動(dòng)部件少，安全可靠缺點(diǎn)：1.價(jià)格無優(yōu)勢(shì)

2.耗能大，機(jī)組笨重

3.利用熱能促進(jìn)全球變暖

4.熱力系數(shù)COP低于壓縮式制冷循環(huán)2.1單級(jí)蒸氣壓縮制冷的理論循環(huán)1.理論循環(huán)定義：在沒有任何實(shí)際損失下的制冷循環(huán)。2.條件：①無溫差傳熱；

②壓縮過程是可逆絕熱壓縮過程即等熵過程；

③管路中無任何耗損。二、蒸氣壓縮式制冷裝置T-S圖LgP-h圖3.理想制冷循環(huán)：逆卡諾循環(huán)（原理圖）4.實(shí)際采用的制冷理論循環(huán)組成（原理圖）：兩個(gè)定壓過程；一個(gè)絕熱壓縮過程；一個(gè)絕熱節(jié)流過程。5.特點(diǎn)(與卡諾循環(huán)比較）：①用節(jié)流閥代替膨脹機(jī)：②損失膨脹功、產(chǎn)生“閃發(fā)氣體”；但簡化裝置、便于調(diào)節(jié)，產(chǎn)生節(jié)流損失。③用干壓縮代替濕壓縮；實(shí)現(xiàn)“干沖程”；但耗功量、制冷量均增加，制冷系數(shù)下降。④產(chǎn)生過熱損失蒸氣壓縮式制冷的理想循環(huán)蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)2.2改善蒸氣壓縮制冷循環(huán)的措施節(jié)流損失過熱損失再冷度過熱度Pk/P0>8膨脹閥前液態(tài)制冷劑的再冷卻；蒸氣回?zé)嵫h(huán)；中間冷卻的多級(jí)壓縮有再冷卻器的蒸氣壓縮式制冷回?zé)崾秸魵鈮嚎s式制冷多級(jí)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)蒸汽壓縮制冷的工作原理實(shí)際循環(huán)的特點(diǎn)：壓縮機(jī)內(nèi)非絕熱、可逆過程；存在傳熱溫差，過程不可逆；改善循環(huán)：吸氣過熱和過冷節(jié)流、回?zé)嵫h(huán)；系統(tǒng)存在節(jié)流損失；系統(tǒng)存在流動(dòng)損失；系統(tǒng)存在不凝性氣體。分類1）單級(jí)壓縮制冷循環(huán)2）雙級(jí)壓縮制冷循環(huán)3）復(fù)疊制冷循環(huán)雙級(jí)蒸汽壓縮制冷循環(huán)特點(diǎn)：與單級(jí)壓縮制冷循環(huán)流程的主要區(qū)別是大部分制冷劑必須在高、低壓級(jí)兩只氣缸中進(jìn)行壓縮，還增設(shè)了中間冷卻器和膨脹閥。

分類：一次節(jié)流、完全中間冷卻一次節(jié)流、不完全中間冷卻二次節(jié)流完全中間冷卻二次節(jié)流不完全中間冷卻二次節(jié)流中間帶蒸發(fā)器的完全中間冷卻第二節(jié)空調(diào)系統(tǒng)的工作原理空調(diào)的任務(wù)：在任自然環(huán)境下，使室內(nèi)空氣維持在一定的溫度、濕度、空氣流動(dòng)速度及清潔度下，以滿足人體舒適和工藝生產(chǎn)過程的要求?，F(xiàn)代技術(shù)發(fā)展有時(shí)還要求對(duì)空氣的壓力、成分、氣味及噪聲等進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制。空調(diào)的組成：由冷熱源、空氣處理、空氣質(zhì)量輸送與分配和自動(dòng)控制系統(tǒng)組成。濕空氣的物理性質(zhì)絕對(duì)濕度與相對(duì)濕度

單位體積空氣中所含水蒸氣的質(zhì)量，叫做空氣的絕對(duì)濕度，單位為kg/m3。而相對(duì)濕度是指在某一溫度時(shí)，空氣中所含的水蒸氣質(zhì)量與同一溫度下空氣中的飽和水蒸氣質(zhì)量之百分比。在實(shí)際中直接測(cè)空氣所含水分質(zhì)量較困難，由于空氣中水分產(chǎn)生的壓力在100℃以下時(shí)與空氣中含水量成正比，從而可用空氣中水蒸氣產(chǎn)生的壓力表示空氣中的絕對(duì)濕度。飽和空氣的絕對(duì)濕度與溫度有關(guān)，溫度高（低），飽和空氣的絕對(duì)濕度大（?。?，因此，在空氣中水蒸氣含量不變的情況下，可降低溫度以提高空氣的相對(duì)濕度?？諝庵械慕^對(duì)濕度與相對(duì)濕度的關(guān)系是：濕空氣的物理性質(zhì)2.相對(duì)濕度可用由兩支完全相同的溫度計(jì)組成干、濕球溫度計(jì)來測(cè)量。其中一支溫度計(jì)叫干球溫度計(jì)，用來測(cè)量空氣溫度；另一支叫濕球溫度計(jì)，其下端包著棉紗且浸在水中。由于水分的蒸發(fā)，濕球溫度總是低于干球溫度。如圖1.2所示?？諝庀鄬?duì)濕度越小，水越容易蒸發(fā)，干、濕球溫差越大；反之，空氣相對(duì)濕度越大，干、濕球溫差就越小。濕空氣的物理性質(zhì)3.顯熱

顯熱是指物質(zhì)在只改變溫度而不改變其狀態(tài)的過程中所轉(zhuǎn)移的熱量，如水的溫度從20°C升至80°C，這時(shí)水吸收的熱量為顯熱。潛熱

潛熱是指物質(zhì)在只改變狀態(tài)（如熔解、液化等），而不改變溫度的過程中所轉(zhuǎn)移的熱量。如將100°C的水變?yōu)?00°C的水蒸氣時(shí)，需要吸收的熱量。依據(jù)物態(tài)變化,潛熱可分為汽化潛熱、液化潛熱、熔化潛熱和凝固潛熱等。濕空氣的物理性質(zhì)3.顯熱與潛熱的關(guān)系在實(shí)際應(yīng)用中，潛熱與顯熱的關(guān)系如下圖所示。濕空氣的物理性質(zhì)4.焓與熵

1）

焓

熱能是物質(zhì)分子所具有的動(dòng)能與位能的總和，而物質(zhì)分子在各種狀態(tài)下都在不停的運(yùn)動(dòng)，所以物質(zhì)總是含有一定的熱量，只是所處狀態(tài)不同時(shí)，所含熱量不同而已。1kg的物質(zhì)在某一狀態(tài)時(shí)，所含的熱量稱為該物質(zhì)的焓。符號(hào)為H，單位為kJ/kg。制冷工質(zhì)在系統(tǒng)中流動(dòng)時(shí)，其內(nèi)能和外功總是同時(shí)出現(xiàn)的，因此焓可以轉(zhuǎn)化成熱力計(jì)算。焓的物理意義是指以特定溫度作為起點(diǎn)的物質(zhì)所含的熱量。例如，通常把水在壓力為101325Pa，溫度為0°C時(shí)的焓定義為零。把0°C的R12和R134a液態(tài)制冷劑的焓值規(guī)定為200kJ/kg。

焓隨制冷劑的狀態(tài)、溫度和壓力等參數(shù)的變化而變化。當(dāng)對(duì)制冷劑加熱或做功時(shí)，焓就增大，反之，制冷劑被冷卻或蒸氣膨脹向外做功時(shí)，焓就減小。濕空氣的物理性質(zhì)4.焓與熵

2）熵

熵和焓一樣，也是描述物質(zhì)狀態(tài)的參數(shù)，它是從外界加進(jìn)1kg物質(zhì)（系統(tǒng)內(nèi)）的熱量Q與加熱時(shí)該物質(zhì)的絕對(duì)溫度T（K）之比，用S表示，其關(guān)系式為：

S=Q/T（kJ/kg）熵值也是復(fù)合狀態(tài)參數(shù)，它只與狀態(tài)有關(guān)，而與過程無關(guān)，在一定的狀態(tài)下，制冷劑的熵值是確定的。熵不需要計(jì)算絕對(duì)值。由于絕對(duì)溫度T永遠(yuǎn)是正值，故熱量的變化ΔQ與熵的變化ΔS符號(hào)相同。工質(zhì)吸熱，ΔQ為正值，工質(zhì)的熵值必然增加，ΔS也為正值。反之工質(zhì)放熱（被冷卻）ΔQ為負(fù)值，工質(zhì)的熵減少，ΔS也為負(fù)值。因此，根據(jù)制冷過程中熵的變化，就可判斷出工質(zhì)與外界之間熱流的方向。第三節(jié)制冷劑、載冷劑、蓄冷劑、潤滑油和緩蝕劑常用制冷劑分類代表制冷劑命名無機(jī)物H2O,NH3R7**烴類物質(zhì)飽和碳?xì)浠衔颒CHR烯烴及其衍生物丙烯/乙烯R1***鹵代烴類(氟利昂)CFC族R11,R12RHCFC族R22RHFC族R134aR共沸制冷劑R502R5**非共沸制冷劑R410AR4**增強(qiáng)和冷凍油的溶解性，但也會(huì)增加臭氧消耗和毒性增加溫室效應(yīng)制冷劑基本知識(shí)制冷劑基本性質(zhì)（2）材料相容和電機(jī)繞組的相容性(UL)制冷劑會(huì)從絕緣層中析取聚合物，或者是絕緣層吸收制冷劑(雜質(zhì)影響)和橡膠及塑料的相容性天然橡膠/樹脂化合物/氯丁膠(HFC)/丁腈膠(R-123)制冷劑對(duì)塑料的影響一般隨著制冷劑分子中氟原子的減少而減小。耐氟材料(氯丁乙烯/氯丁膠）和金屬的相容性烴類制冷劑與金屬接觸時(shí)一般非常穩(wěn)定鹵代烴制冷劑+水→水解成酸性物質(zhì)→金屬腐蝕。夠溶解銅，然后沉積在溫度較高的鋼鐵部件上，形成一層銅膜，這就是銅鍍現(xiàn)象.冷凍油互溶性MO/POE溫度滑差非共沸制冷劑R407C[R32(-52°C)/R125(-49°C)/R134a(-26°C)]4.4°CR410A[R32(-52°C)/R125(-49°C)]0.55°C制冷劑基本知識(shí)何謂好制冷劑針對(duì)蒸氣壓縮制冷循環(huán)。從運(yùn)行效率、經(jīng)濟(jì)性和安全性來考慮，理想工質(zhì)應(yīng)該具有以下的熱力學(xué)和熱物理學(xué)性質(zhì)：（1）冷凝壓力低，允許用較輕的材料構(gòu)造熱交換器、壓縮機(jī)、管道等。（2）壓縮機(jī)吸入壓力高于大氣壓，容易檢漏，防止空氣和水的滲透。（3）低壓縮比，容積效率高，耗能低。（4）蒸發(fā)潛能大，制冷效果好。（5）比容較小，壓縮式單位容積的質(zhì)量流量大。（6）壓縮過程的溫升不要太高，以免壓縮機(jī)過熱，以及制冷劑與潤滑油和其他物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)。（7）液體比熱容小，可以在膨脹之前進(jìn)一步使液體過冷，減少氣體閃發(fā)。（8）蒸氣比熱大，在吸入時(shí)避免蒸氣過熱。（9）液體和蒸氣的熱導(dǎo)率要大，提高熱傳導(dǎo)效率。（10）無毒,不可燃（11）良好地化學(xué)穩(wěn)定性（12）價(jià)格低,易獲得載冷劑基本知識(shí)載冷劑又稱冷媒，它是被用來將制冷系統(tǒng)所產(chǎn)生的冷涼傳遞給被冷卻物體的媒介物質(zhì)或中間介質(zhì)。載冷劑的性質(zhì)要求：在所需溫度下保持液態(tài)，在系統(tǒng)中循環(huán)時(shí)不凝固、不揮發(fā)、對(duì)人體無害、載冷量大、耗功小，蒸汽與空氣混合不會(huì)爆炸或燃燒；無毒、化學(xué)穩(wěn)定性好；在大氣條件下，不揮發(fā)，不分解，不氧化；密度小、黏度小、傳熱性能好。常用的載冷劑：水、無機(jī)鹽水溶液、有機(jī)物載冷劑。蓄冷劑基本知識(shí)蓄冷劑是以低溫或高溫形式將熱量（冷量）蓄存起來的一種儲(chǔ)能物質(zhì)。蓄冷方式：一種利用介質(zhì)（水或鹽水）的溫度變化；另一種是以物質(zhì)的相變，利用潛熱來蓄存冷量?？照{(diào)中使用的蓄冷劑應(yīng)符合的要求：無毒、不燃燒、不產(chǎn)生氣體、相變過程中比容不變，潛熱蓄能量不衰減、不層化。蓄冷劑主要有：單純物質(zhì)、二元溶液、多元混合物。潤滑油基本知識(shí)潤滑油用于制冷壓縮機(jī)時(shí)通常稱為冷凍機(jī)油。潤滑油的作用：潤滑作用，減少摩擦和磨損，延長機(jī)器使用壽命；帶走摩擦?xí)r產(chǎn)生的熱量；在密封處起到密封和防止制冷劑泄漏；帶走摩擦產(chǎn)生的磨屑；對(duì)機(jī)器消聲、減振；以油壓作為控制卸載機(jī)構(gòu)的動(dòng)力。常用潤滑油：13號(hào)、18號(hào)、25號(hào)、30號(hào)和49號(hào)。使用潤滑油注意事項(xiàng)：不能與植物油混合使用；使用黏度達(dá)15%時(shí)應(yīng)換油；用后再生用化驗(yàn)合格；常年運(yùn)行的制冷劑每年換油一次。緩蝕劑基本知識(shí)鹽水和溴化鈉溶液對(duì)金屬材料的腐蝕性使設(shè)備和溴化鋰式制冷機(jī)組的壽命大為降低，腐蝕產(chǎn)生的氫氣是溴化鋰機(jī)組中不凝性氣體的主要來源，并且腐蝕產(chǎn)生的鐵銹和銅銹容易使噴嘴和過濾器堵塞。制冷系統(tǒng)中的鹽水應(yīng)該是堿性，因?yàn)樗嵝詫?duì)金屬腐蝕最大。鹽水系統(tǒng)一般用重鉻酸鈉和氫氧化鈉作緩蝕劑。防止腐蝕最根本的辦法是保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)高度真空，盡可能不讓空氣侵入；其次是添加緩蝕劑。常見的緩蝕劑：鉻酸鹽、鉬酸鹽、硝酸鹽以及銻、鋁、砷的氧化物。第四節(jié)制冷與空調(diào)作業(yè)的安全管理一、制冷空調(diào)運(yùn)行維護(hù)安全管理制度安全生產(chǎn)責(zé)任制度安全教育制度安全檢查制度專業(yè)性的安全管理制度安全技術(shù)性質(zhì)的規(guī)章制度第四節(jié)制冷與空調(diào)作業(yè)的安全管理二、制冷空調(diào)設(shè)備運(yùn)行安全管理制度交接班制度各級(jí)崗位安全責(zé)任制度巡回檢查制度壓力容器及安全裝置、儀表定期檢測(cè)制度防護(hù)用品與安全用具管理制度建立制冷作業(yè)檔案制度安全培訓(xùn)管理制度維修管理制度機(jī)房防火制度事故緊急預(yù)案制度安全操作規(guī)程第五節(jié)電工基礎(chǔ)知識(shí)一、電流、電壓和電阻電路是電流的通路，電路主要由四要素：電源、負(fù)載、控制元件、回路。電路的基本作用：（1）能量的傳輸和轉(zhuǎn)換；（2）信號(hào)的傳遞和處理。電流：由電荷（帶電粒子）有規(guī)則的定向運(yùn)動(dòng)而形成的交流：直流：實(shí)際方向：正電荷運(yùn)動(dòng)的方向參考方向、正方向：任意選定某一方向電流的實(shí)際方向與其正方向一致時(shí)，則電流為正值；電流的實(shí)際方向與其正方向相反時(shí)，則電流為負(fù)值。電壓：絕對(duì)值，不隨參考點(diǎn)的改變而改變；電位：相對(duì)值，隨參考點(diǎn)的改變而變化。第五節(jié)電工基礎(chǔ)知識(shí)電壓：電場(chǎng)力將單位正電荷沿外電路中的一點(diǎn)推向另一點(diǎn)所作的功實(shí)際方向：規(guī)定從高電位(“＋”)指向低電位(“－”)電壓的實(shí)際方向與其正方向一致時(shí)，則電壓為正值；電壓的實(shí)際方向與其正方向相反時(shí)，則電壓為負(fù)值。電路中某點(diǎn)的電位實(shí)質(zhì)是這一點(diǎn)與參考點(diǎn)之間的電壓，或者說，電路某兩點(diǎn)的電壓等于這兩點(diǎn)之間的電位差：UAB＝VA-VB電阻：通用電阻色碼標(biāo)示法第五節(jié)電工基礎(chǔ)知識(shí)電壓：電場(chǎng)力將單位正電荷沿外電路中的一點(diǎn)推向另一點(diǎn)所作的功實(shí)際方向：規(guī)定從高電位(“＋”)指向低電位(“－”)電壓的實(shí)際方向與其正方向一致時(shí)，則電壓為正值；電壓的實(shí)際方向與其正方向相反時(shí)，則電壓為負(fù)值。電路中某點(diǎn)的電位實(shí)質(zhì)是這一點(diǎn)與參考點(diǎn)之間的電壓，或者說，電路某兩點(diǎn)的電壓等于這兩點(diǎn)之間的電位差：UAB＝VA-VB電阻：通用電阻色碼標(biāo)示法第五節(jié)電工基礎(chǔ)知識(shí)電阻器電阻器：對(duì)通過它的電流呈現(xiàn)一定的阻礙作用，具有消耗能量的性質(zhì)用途：是穩(wěn)定和調(diào)節(jié)電路中的電流和電壓，其次還有限制電路電流、降低電壓、分配電壓等功能分類：按電阻材料和結(jié)構(gòu)特征可分為線繞、膜式（碳膜和金屬膜）、實(shí)芯和敏感電阻；按用途可分為通用、精密、高壓、高阻電阻器。主要技術(shù)參數(shù)：標(biāo)稱阻值、阻值誤差、額定功率、額定電壓：識(shí)別方法：數(shù)值法和色碼標(biāo)示法第五節(jié)電工基礎(chǔ)知識(shí)電容器：是由兩個(gè)金屬電極中間夾一層絕緣體（又稱電介質(zhì)）所構(gòu)成，可以儲(chǔ)存電場(chǎng)能量用途：具有“隔直通交”的特點(diǎn)，常用于濾波、旁路、信號(hào)調(diào)諧等方面主要技術(shù)參數(shù)：電容量、允許誤差、額定電壓識(shí)別方法：數(shù)值法和色標(biāo)法電感器：鎮(zhèn)流器、電機(jī)、變壓器的線圈都是電感線圈，可以儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量。用途：LC濾波器，調(diào)諧放大電路或諧振均衡，去耦電路分類：按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為單層、多層、蜂房、帶磁芯及可變電感線圈。主要技術(shù)參數(shù)：電感量L和品質(zhì)因數(shù)Q。電感量是指電感器通入電流后儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量的大小，其單位是H、mH和H。1H=103mH，1mH=103H。第五節(jié)電工基礎(chǔ)知識(shí)

直流基本電路：測(cè)量直流電流通常都用磁電式