《城市軌道交通車輛空調(diào)》 課件 項(xiàng)目2 城軌車輛空調(diào)基礎(chǔ)知識(shí)

第2章城軌車輛空調(diào)基礎(chǔ)知識(shí)城軌車輛空調(diào)濕空氣2.1城軌車輛客室內(nèi)空氣參數(shù)的確定2.2制冷劑2.3CONTENTS目錄潤(rùn)滑油2.4濕空氣2.1

2.1濕空氣2.1濕空氣在熱工學(xué)中，我們把含有水蒸氣的空氣叫做濕空氣。在大氣中永遠(yuǎn)包含一定量的水蒸氣，所以絕對(duì)干的空氣在自然界中是不存在的?！倍谝话憧照{(diào)研究中，把干空氣作為一個(gè)整體，對(duì)它的組成成份不作詳細(xì)討論，因此我們就可認(rèn)為：濕空氣＝干空氣＋水蒸氣2.1.1濕空氣的狀態(tài)參數(shù)1．壓力地球表面的大氣層對(duì)單位地球表面所形成的壓力稱為大氣壓力?？諝鈱?duì)容器壁面的實(shí)際壓力稱為絕對(duì)壓力。在空調(diào)系統(tǒng)中，空氣的壓力是用儀表測(cè)出的，儀表上指示的壓力稱為工作壓力，它是以當(dāng)?shù)卮髿鈮鹤鳛閰⒖键c(diǎn)，所測(cè)得的工作壓力就不是絕對(duì)壓力，而是絕對(duì)壓力與當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)卮髿鈮旱牟钪担卜Q為表壓力。2.1.1濕空氣的狀態(tài)參數(shù)工作壓力與絕對(duì)壓力的關(guān)系為：絕對(duì)壓力=當(dāng)?shù)貕毫?工作壓力只有絕對(duì)壓力才是濕空氣的狀態(tài)參數(shù)。凡未指明是工作壓力的，均應(yīng)理解為絕對(duì)壓力。濕空氣是由干空氣和水蒸氣所組成的混合氣體，所以濕空氣的壓力即為干空氣分壓力Pg與水蒸氣的分壓力Ps之和，即：P=Pg+Ps2.1.1濕空氣的狀態(tài)參數(shù)在空調(diào)工程中所指的濕空氣就是大氣，所謂濕空氣的總壓力P就是當(dāng)?shù)氐拇髿鈮篜b，即：Pb=Pg+Ps

為了對(duì)濕空氣的壓力，特別是對(duì)其中水蒸氣的分壓力有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，必須了解飽和空氣和未飽和空氣的概念。2.1.1濕空氣的狀態(tài)參數(shù)（1）飽和空氣SATURATEDAIR在一定的溫度條件下，空氣中水蒸氣分子的含量越多，水蒸氣的分壓力就越大。如果空氣中水蒸氣的含量超過某一含量時(shí)，空氣中就有水析出。這說明在一定溫度條件下，濕空氣中容納的水蒸氣的數(shù)量是有一個(gè)最大限量的。也就是說，濕空氣中水蒸氣分壓力有一個(gè)最大值，這個(gè)最大值就稱為該溫度下的飽和水蒸氣分壓力Psb。2.1.1濕空氣的狀態(tài)參數(shù)SATURATEDAIR在大氣中，如從水蒸發(fā)為汽的數(shù)量與空氣中水蒸氣凝結(jié)為水的數(shù)量相等，此時(shí)大氣中所含的水蒸氣數(shù)量達(dá)到最大限度，即水蒸氣處于飽和狀態(tài)。（1）飽和空氣這種濕空氣就是干空氣和飽和水蒸氣的混合物，稱為飽和空氣。2.1.1濕空氣的狀態(tài)參數(shù)UNSATURATEDAIR若濕空氣中水蒸氣的分壓力低于其相同溫度下飽和空氣的水蒸氣分壓力，這時(shí)的水蒸氣就處于過熱狀態(tài)，這種濕空氣就是干空氣和過熱水蒸氣的混合物，稱為未飽和空氣。（2）未飽和空氣2.1.1濕空氣的狀態(tài)參數(shù)2．溫度溫度是空氣調(diào)節(jié)中的一個(gè)重要參數(shù)。當(dāng)空氣受熱后其內(nèi)部分子動(dòng)能增大，空氣則表現(xiàn)為溫度升高。濕空氣是干空氣和水蒸氣的混合物，所以濕空氣的溫度就是干空氣的溫度，也是水蒸氣的溫度。即：T=Tg=Ts2.1.1濕空氣的狀態(tài)參數(shù)當(dāng)溫度計(jì)與物體之間不再有熱量傳遞，或者說達(dá)到熱平衡時(shí)，溫度計(jì)的指示值不再變化，此時(shí)溫度計(jì)的指示值就是被測(cè)物體的溫度。溫度計(jì)的種類很多，常見的有液體溫度計(jì)（如水銀溫度計(jì)、酒精溫度計(jì)等）、氣體溫度計(jì)、電阻溫度計(jì)、溫差電偶溫度計(jì)、比色高溫度計(jì)等。測(cè)量溫度的標(biāo)尺稱為溫標(biāo)，工程上常用的溫標(biāo)又可以分為三種：熱力學(xué)溫標(biāo)、攝氏溫標(biāo)和華氏溫標(biāo)。測(cè)量溫度的儀器叫溫度計(jì)。2.1.1濕空氣的狀態(tài)參數(shù)（1）熱力學(xué)溫標(biāo)熱力學(xué)溫標(biāo)又稱絕對(duì)溫標(biāo)或開爾文溫標(biāo)，簡(jiǎn)稱開氏溫標(biāo)，符號(hào)為T，單位為K。熱力學(xué)溫標(biāo)是在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下定義純水的冰點(diǎn)溫度為273.16K，沸點(diǎn)溫度為373.16K，其間分為100等份，每等份稱為熱力學(xué)溫度1度（1K）。2.1.1濕空氣的狀態(tài)參數(shù)（2）攝氏溫標(biāo)攝氏溫標(biāo)又稱國(guó)際溫標(biāo)，符號(hào)為t，單位為℃。在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，把純水的冰點(diǎn)溫度定為0℃，沸點(diǎn)溫度定為100℃，其間分成100等份，每一等份就叫1℃。若溫度低于0℃事，應(yīng)在溫度數(shù)字前面加“–”號(hào)。2.1.1濕空氣的狀態(tài)參數(shù)（3）華氏溫度其符號(hào)本書用標(biāo)志，單位為℉。華氏溫標(biāo)是在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下定義純水的冰點(diǎn)溫度為32℉，沸點(diǎn)溫度為212℉，其間分為180等份，每一等份就叫1℉。2.1.1濕空氣的狀態(tài)參數(shù)（4）三種溫標(biāo)的換算關(guān)系t=T－273.16（℃）或簡(jiǎn)化為t=T－273（℃）T=t＋273.16（K）或簡(jiǎn)化為T=t＋273（K）溫度通常用攝氏溫度t或熱力學(xué)溫度T表示。兩者關(guān)系為：T=t＋273（K）2.1.1濕空氣的狀態(tài)參數(shù)3．濕度和露點(diǎn)濕度是表示空氣中所含水蒸氣量多少的物理量。根據(jù)用途，濕度可用以下幾種方法表示。2.1.1濕空氣的狀態(tài)參數(shù)（1）絕對(duì)濕度每立方米濕空氣中所含有的水蒸氣質(zhì)量，稱為濕空氣的絕對(duì)濕度?？捎孟率奖硎荆害胿=Gs/V式中，γv—絕對(duì)濕度；Gs—水蒸氣的質(zhì)量；V—濕空氣的體積。2.1.1濕空氣的狀態(tài)參數(shù)絕對(duì)濕度只能說明濕空氣在某一溫度下所含水蒸氣的重量，不能直接反映濕空氣的干、濕程度。水蒸氣的飽和程度與溫度有關(guān)，溫度低，水蒸氣易達(dá)到飽和點(diǎn)，溫度高，則飽和點(diǎn)也高，因此同一絕對(duì)濕度的空氣在不同的溫度下其吸收水分的能力是不同的。故在空氣調(diào)節(jié)中常采用相對(duì)濕度和含濕量來表示濕空氣的濕度?！?.1.1濕空氣的狀態(tài)參數(shù)1m3濕空氣中所含水蒸氣的質(zhì)量與同一溫度下1m3飽和空氣中所含水蒸氣質(zhì)量的比值，稱為相對(duì)濕度?？捎孟率奖硎荆海?）相對(duì)濕度式中，——相對(duì)濕度；v——絕對(duì)濕度；Gbh——同一濕度下飽和空氣中所含水蒸氣質(zhì)量。2.1.1濕空氣的狀態(tài)參數(shù)從式可看出，相對(duì)濕度反映了濕空氣中所含水蒸氣的量接近飽和的程度，相對(duì)濕度越小，說明空氣越干燥，吸濕能力強(qiáng)；反之，相對(duì)濕度越大，說明空氣越潮濕，空氣的吸濕能力越弱。當(dāng)相對(duì)濕度為100%時(shí)，指的是飽和濕空氣；反之，相對(duì)濕度值為0%時(shí)，指的是干空氣。故相對(duì)濕度亦可稱為飽和度。（3）含濕量2.1.1濕空氣的狀態(tài)參數(shù)在空調(diào)工程中，調(diào)節(jié)濕空氣中水蒸氣的含量是經(jīng)常要遇到的問題。但用什么樣的數(shù)值來表達(dá)水蒸氣的含量最為方便呢？若以單位體積即絕對(duì)濕度來表示，由于空氣溫度的變化，其體積也隨之而變化，雖然其中水蒸氣的絕對(duì)含量不變，但單位體積即每立方米體積內(nèi)含有的水蒸氣量相應(yīng)地發(fā)生了變化，絕對(duì)濕度的數(shù)值也就不同了。2.1.1濕空氣的狀態(tài)參數(shù)若用單位質(zhì)量即1kg公斤濕空氣中所帶有水蒸氣量來表示，雖然沒有隨著空氣溫度變化的問題，但濕空氣在其狀態(tài)變化過程中，由于水分的蒸發(fā)或水蒸氣的凝結(jié)，不僅水蒸氣的含量發(fā)生了變化，而且因?yàn)镚＝Gg＋Gs，濕空氣的質(zhì)量也發(fā)生了變化，因此以濕空氣的體積或重量作為標(biāo)準(zhǔn)，都會(huì)給計(jì)算帶來麻煩。但可以看到無(wú)論空氣的狀態(tài)如何變化，其中干空氣的重量總是不變的。為了計(jì)算方便，就采用1kg干空氣作為計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)。2.1.1濕空氣的狀態(tài)參數(shù)相對(duì)濕度和含濕量都是表示空氣濕度的參數(shù)，但意義卻不相同：相對(duì)濕度能表示空氣接近飽和的程度，卻不能表示水蒸氣的含量多少；而含濕量能表示水蒸氣的含量多少，卻不能表示空氣接近飽和的程度。隨1kg干空氣同時(shí)存在的水蒸氣質(zhì)量（g），稱為濕空氣的含量，用符號(hào)d來表示。要注意：這里是以1kg干空氣作為標(biāo)準(zhǔn)，而非為1kg的濕空氣，濕空氣的質(zhì)量應(yīng)是（1＋d/1000）kg。2.1.1濕空氣的狀態(tài)參數(shù)在含濕量不變的條件下，空氣中水蒸氣剛好達(dá)到飽和時(shí)的溫度或濕空氣開始結(jié)露時(shí)的溫度叫露點(diǎn)?？諝獾穆饵c(diǎn)只取決于空氣的含濕量，當(dāng)含濕量不變時(shí)，露點(diǎn)溫度亦為定植。由于含濕量和水蒸氣分壓力呈對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此，露點(diǎn)溫度也可以理解為飽和水蒸氣分壓力所對(duì)應(yīng)的溫度。（4）露點(diǎn)2.1.1濕空氣的狀態(tài)參數(shù)4．焓例如對(duì)空氣進(jìn)行加熱和冷卻時(shí)，常需要確定空氣吸收或放出多少熱量。濕空氣的焓是以1kg干空氣作為計(jì)算基礎(chǔ)。含有1kg干空氣的濕空氣即（1＋d/1000）kg濕空氣的焓h，是1kg干空氣的焓hg和d（g）水蒸氣的焓hs的總和。h=hg+0.001d×hs

在空調(diào)工程中，濕空氣的狀態(tài)經(jīng)常發(fā)生變化，也經(jīng)常需要確定此狀態(tài)變化過程中的熱交換量。2.1.1濕空氣的狀態(tài)參數(shù)而空調(diào)工程中對(duì)空氣加熱或冷卻都是在定壓條件下進(jìn)行的，故空氣定壓過程中熱量的變化量等于空氣狀態(tài)變化前后的焓差，即：

q=h?－h(huán)?

從熱工學(xué)的基礎(chǔ)知道，在壓力不變的情況下，焓差值等于熱交換量。2.1.1濕空氣的狀態(tài)參數(shù)5．空氣的干、濕球溫度在空調(diào)運(yùn)行中，經(jīng)常使用干、濕溫度計(jì)來測(cè)量空氣的溫度。干濕球溫度計(jì)是由兩支相同的溫度計(jì)組成，其中一支的感溫包裹上脫脂棉紗布，紗布的下端浸入盛有蒸餾水的玻璃小杯中，在毛細(xì)作用下紗布經(jīng)常處于潤(rùn)濕狀態(tài)，將此溫度計(jì)稱為空氣的濕球溫度計(jì)。2.1.1濕空氣的狀態(tài)參數(shù)干球溫度就是通常口語(yǔ)中所說的溫度，用t或tg表示，單位為℃。在空調(diào)技術(shù)中，為了區(qū)別于濕球溫度，才特別稱之為干球溫度。干球溫度代表了空氣的冷熱程度。如圖所示為兩支普通水銀玻璃棒溫度度計(jì)，右邊一支溫度計(jì)的感溫包上裹有一小塊紗布，紗布的下端浸在盛有常溫蒸館水的容器中。由于毛細(xì)現(xiàn)象使得紗布處于濕潤(rùn)狀態(tài)，感溫包上裹有紗布的溫度計(jì)就變成了“濕球溫度計(jì)”。濕球溫度計(jì)顯示的溫度值就是濕球溫度，用ts表示，單位為℃。2.1.1濕空氣的狀態(tài)參數(shù)由于水向空氣中蒸發(fā)的速度與空氣的潮濕程度有關(guān)，同樣的干球溫度條件下，空氣越干燥，水的蒸發(fā)速度就越快，需要的汽化潛熱就越多，濕紗布上的水溫也相應(yīng)越低，以便從空氣中得到更多的顯熱，因此達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)濕球溫度與干球溫度的溫差就越大。干濕球溫度差的大小可以反映空氣的潮濕程度。由于濕球溫度實(shí)際上是濕球感溫包紗布上水與空氣之間，蒸發(fā)散熱與溫差得熱這兩個(gè)相反的傳熱過程達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)的溫度，而空氣的流動(dòng)速度對(duì)上述兩個(gè)熱交換過程有極大的影響。”2.1.1濕空氣的狀態(tài)參數(shù)使?jié)袂驕囟扔?jì)感溫包附近的空氣流速在2.5

m/s以上，必要時(shí)使用通風(fēng)干濕球溫度計(jì)。

達(dá)到熱濕交換的平衡需要一定時(shí)間，所以讀數(shù)時(shí)要使?jié)袂驕囟扔?jì)在測(cè)量地點(diǎn)放置

1~

2min,等到讀數(shù)穩(wěn)定后，再讀取其數(shù)值。(1)(2)實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)流經(jīng)濕球溫度計(jì)感溫包紗布的空氣流速較小時(shí)，由于熱濕交換不夠充分，測(cè)得的濕球溫度誤差較大；而在空氣流速≥2.5m/s時(shí)，流速對(duì)濕球溫度的讀數(shù)影響較小。因此使用濕球溫度計(jì)測(cè)量濕球溫度時(shí)，要注意：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℃升至80℃，這時(shí)水吸收的熱量為顯熱。顯熱=干空氣的比熱容×溫差+水蒸氣的比熱容×溫差。2.1.1濕空氣的狀態(tài)參數(shù)6．熱量熱量是能量變化的一種量度，表示物體在吸熱或放熱過程中所轉(zhuǎn)移的熱能。熱量有顯熱和潛熱兩種形式。2.1.1濕空氣的狀態(tài)參數(shù)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℃的水變?yōu)?00℃的水蒸氣時(shí)，需要吸收的熱量。依據(jù)物態(tài)變化，潛熱可分為汽化熱、液化熱、熔化熱和凝固熱等。在實(shí)際應(yīng)用中，水的潛熱與顯熱的關(guān)系如圖所示。第2章城軌車輛空調(diào)基礎(chǔ)知識(shí)城軌車輛空調(diào)濕空氣2.1城軌車輛客室內(nèi)空氣參數(shù)的確定2.2制冷劑2.3CONTENTS目錄潤(rùn)滑油2.4城軌車輛客室內(nèi)空氣參數(shù)的確定2.2

2.2.1溫?zé)釛l件的舒適度在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，人體對(duì)溫?zé)釛l件的舒適度要求，因每個(gè)人的體質(zhì)、年齡、民族、地域、生活習(xí)慣、衣著服裝等不同而有所不同，冷熱干濕的要求也是有很大差別的。人體熱感覺取決于周圍環(huán)境的冷卻能力，即取決于空氣的溫度、濕度、流動(dòng)性及與四周表面的輻射換熱強(qiáng)度等綜合作用的效果。2.2.1溫?zé)釛l件的舒適度據(jù)統(tǒng)計(jì)資料表明，大多數(shù)人感到舒適的溫?zé)釛l件如表所列。程度夏季溫度/℃冬季溫度/℃相對(duì)濕度/%新鮮空氣量/（m3·h﹣1）風(fēng)速/（m·h﹣1）舒適22~2815~2130~70＞200~0.2適應(yīng)27~430~1515~308~200.2~0.4有害＞43＜0＞70和＜15＜8＞0.4人體感到舒適的溫?zé)釛l件2.2.1溫?zé)釛l件的舒適度地鐵車廂的溫度和乘客的數(shù)量也有一定關(guān)系，在冬季客流高峰期，地鐵車廂內(nèi)的人口密度增大，甚至出現(xiàn)擁擠。由于人本身作為散熱源，地鐵內(nèi)高度密集的人群會(huì)釋放出大量熱量，如果地鐵空調(diào)溫度調(diào)的很高，加之地鐵通風(fēng)不良，會(huì)出現(xiàn)車廂內(nèi)溫度過熱，甚至無(wú)法忍受。如果地鐵空調(diào)溫度調(diào)的過低，無(wú)法滿足一些特殊群體需求。2.2.1溫?zé)釛l件的舒適度空調(diào)系統(tǒng)是創(chuàng)造和保持人工氣候（主要是空氣的溫度、濕度、潔凈度和流動(dòng)性）的裝置，在車輛運(yùn)行過程中有著十分重要的作用，尤其是在人們追求乘車舒適性的今天。空調(diào)系統(tǒng)不僅要調(diào)節(jié)人們乘坐空間的溫度、濕度，還要對(duì)空間內(nèi)的空氣品質(zhì)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)控，讓乘客在旅途中享有一個(gè)舒適的人工環(huán)境。因?yàn)槌鞘熊壍澜煌ㄜ噹仨毦哂辛己玫拿芊庑?，車?nèi)空氣品質(zhì)主要由車載空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)維持。在高峰時(shí)期以及極端天氣條件下，人體帶入以及產(chǎn)生的污染氣體無(wú)法及時(shí)稀釋排放，造成車廂內(nèi)熱環(huán)境及空氣品質(zhì)惡化，車廂內(nèi)人員不安全、不舒適的乘坐體驗(yàn)。2.2.1溫?zé)釛l件的舒適度由此可以看出，軌道交通的空調(diào)系統(tǒng)對(duì)于整個(gè)軌道交通的運(yùn)行，都有著不可忽視的作用與不可代替的地位。另外，軌道車輛在底下空間運(yùn)行過程中，可能遇到因故障終止運(yùn)行的情況，此時(shí)軌道車輛空調(diào)系統(tǒng)要為乘客提供足夠的通風(fēng)量，防止危害乘客人身安全的事故發(fā)生；車輛遭遇火災(zāi)的情況下，軌道交通空調(diào)系統(tǒng)還要及時(shí)將空間內(nèi)的濃煙排出，降低事故的危害性；同時(shí)，隨著地下軌道交通的大力發(fā)展，地下空間日趨復(fù)雜，地鐵車輛運(yùn)行空間內(nèi)的空氣質(zhì)量必須借助空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展而得到有效的調(diào)控。2.2.1溫?zé)釛l件的舒適度隨著人們對(duì)空氣質(zhì)量要求的提高，在城市軌道交通（地下環(huán)境）中的空氣質(zhì)量情況也逐漸被人們重視起來。我們需要一些先進(jìn)的技術(shù)為旅客創(chuàng)造清潔、舒適的乘車環(huán)境，例如靜電除塵、活性炭和HEPA過濾網(wǎng)技術(shù)等都是比較先進(jìn)的空氣凈化技術(shù)，所以空調(diào)系統(tǒng)的日益完善仍需要我們繼續(xù)努力。2.2.2影響乘客衛(wèi)生和舒適性的因素城軌車輛的運(yùn)輸任務(wù)是單一的運(yùn)送短途乘客，這就要求客室內(nèi)環(huán)境衛(wèi)生清潔而且舒適?！备鶕?jù)人們的生活實(shí)踐和人體生理衛(wèi)生的要求以及車內(nèi)的特點(diǎn)，可分析出影響車內(nèi)人體衛(wèi)生和舒適性的主要因素是：客室內(nèi)的空氣溫度。人體周圍空氣的流動(dòng)速度?？褪覂?nèi)空氣的潔凈度?！?.2.2影響乘客衛(wèi)生和舒適性的因素人體產(chǎn)生的熱量主要靠皮膚和呼吸器官散發(fā)到周圍的空氣中去，這種散發(fā)熱量的方式有輻射、蒸發(fā)、對(duì)流和傳導(dǎo)四種，而周圍空氣的溫度、相對(duì)濕度和流動(dòng)速度則是影響這幾種散熱效果的主要因素。通常情況下因?yàn)樵谡５臍夂驐l件下，健康人只要能夠使身體內(nèi)所產(chǎn)生的熱量和向外界發(fā)散出去的熱量保持平衡，人就感到舒適。而當(dāng)人周圍的空氣溫度不能使人保持熱量平衡，則就會(huì)使人感到不舒服——冷或熱。2.2.2影響乘客衛(wèi)生和舒適性的因素當(dāng)人體周圍的相對(duì)濕度較大時(shí)，將要影響人體的蒸發(fā)散熱，而使人們感到悶熱。當(dāng)人體周圍空氣溫度在26.7℃以下時(shí)，濕度對(duì)人體影響不明顯但當(dāng)溫度在28℃以上時(shí)，空氣的相對(duì)濕度對(duì)人體的影響就較為明顯了相對(duì)濕度對(duì)人體影響使人感覺不舒適的極限值約為70%。衛(wèi)生學(xué)的觀點(diǎn)也認(rèn)為：2.2.2影響乘客衛(wèi)生和舒適性的因素在客室內(nèi)的空氣的流速，同樣影響人體的散熱。車內(nèi)空氣流速的增大可以加速人體表面的對(duì)流散熱，尤其是當(dāng)人體周圍空氣的溫度和相對(duì)濕度都較高的情況下，增大空氣流速會(huì)促進(jìn)人體表面汗液的蒸發(fā)，從而增加散熱效果，給乘客一個(gè)舒適的感覺。2.2.2影響乘客衛(wèi)生和舒適性的因素在客室內(nèi)，由于人的呼吸，二氧化碳（C02）將增加，當(dāng)增加到一定濃度后就會(huì)影響人的健康。另外，車內(nèi)乘客攜帶的物品中產(chǎn)生的有害氣體等，也會(huì)使車內(nèi)空氣變得污濁，這時(shí)就需要外界產(chǎn)生新鮮空氣，對(duì)車內(nèi)的空氣進(jìn)行一定的更換?？褪覂?nèi)的溫度、相對(duì)濕度、流速、潔凈度等參數(shù)是影響乘客舒適性的重要因素，可以根據(jù)各地區(qū)的氣象條件確定地鐵車輛客室內(nèi)夏季的空調(diào)參數(shù)。綜上所述空氣中的氧氣是人們生存所必需的。2.2.3客室內(nèi)空氣參數(shù)的要求目前我國(guó)還未制定城市軌道交通車輛的空調(diào)標(biāo)準(zhǔn)，下面介紹一下我國(guó)現(xiàn)行“國(guó)標(biāo)”及“鐵標(biāo)”對(duì)鐵路客車舒適環(huán)境作的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，以供城軌車輛空調(diào)參考和借鑒?？蛙噧?nèi)的空氣參數(shù)不僅決定著乘客的舒適程度，也是進(jìn)行空調(diào)裝置熱工計(jì)算的基本數(shù)據(jù)，因此對(duì)它要提出一定的要求?？褪覂?nèi)空氣參數(shù)的要求2.2.3客室內(nèi)空氣參數(shù)的要求《公共交通工具衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB9673-1996）規(guī)定旅客列車車廂衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)值如下。冬季18℃～20℃，夏天24℃～28℃；≤3℃40%～70%≤0.5m/s相對(duì)濕度垂直溫差微風(fēng)速垂直溫差2.2.3客室內(nèi)空氣參數(shù)的要求1.《中華人民共和國(guó)鐵道部部標(biāo)準(zhǔn)》（TB1951-87）客車空調(diào)裝置須滿足下列衛(wèi)生條件：客室內(nèi)空氣中二氧化碳的容積濃度不大于0.15%(1)客室內(nèi)空氣中含塵量不超過1mg/m3。(2)客室內(nèi)應(yīng)保持正壓門窗關(guān)閉縫隙和孔洞不嚴(yán)密處不加人為封堵其范圍為9.8~29.4Pa（1~3mm水柱）。(3)2.2.3客室內(nèi)空氣參數(shù)的要求夏季外氣計(jì)算溫度35℃，相對(duì)濕度60%。冬季外氣計(jì)算溫度-14℃?？褪覂?nèi)氣溫24~28℃，相對(duì)濕度40%~65%，最高不超過70%。送風(fēng)溫差推薦不大于8K客室內(nèi)氣溫18~20℃，相對(duì)濕度不低于30%。洗臉室內(nèi)氣溫不低于18℃。走廊和廁所內(nèi)氣溫低于客室但不低于14℃?？褪覂?nèi)壁面和地板面的溫度不低于14℃。（1）北京以南地區(qū)干線運(yùn)行的空調(diào)客車外氣計(jì)算參數(shù)為（2）在外氣溫度35℃、相對(duì)濕度60%條件下，空調(diào)裝置冷卻系統(tǒng)工作時(shí)（3）在外氣溫度-14℃條件下采暖裝置工作時(shí)2．《客車空調(diào)設(shè)計(jì)參數(shù)》（TB/T1951-1987）規(guī)定北京以南地區(qū)干線鐵路選擇空調(diào)客車的外氣計(jì)算參數(shù)為：2.2.3客室內(nèi)空氣參數(shù)的要求送風(fēng)道內(nèi)5~8m/s。回風(fēng)道內(nèi)3~5m/s。送回風(fēng)口處13m/s。（4）客室內(nèi)同一水平面和同一鉛垂線的最大氣溫差均不超過3K。（5）供給每人的新鮮空氣量，春季20~25m3/h，冬季15~20m3/h。（6）客室內(nèi)微風(fēng)速，對(duì)于軟座車、軟臥車和硬臥車，夏季不超過0.25m/s，其它車不超過0.35m/s，冬季不超過0.20m/s。（7）低速通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)速推薦如下2．《客車空調(diào)設(shè)計(jì)參數(shù)》（TB/T1951-1987）規(guī)定北京以南地區(qū)干線鐵路選擇空調(diào)客車的外氣計(jì)算參數(shù)為：2.2.3客室內(nèi)空氣參數(shù)的要求上海地鐵車輛客室內(nèi)夏季空調(diào)參數(shù)客室內(nèi)的溫度t=27℃客室內(nèi)的相對(duì)濕度j=65%客室內(nèi)的空氣流速0.5m/s（在1.2~1.7m處）最大不超過（0.7±0.2）m/s新鮮空氣量10m3/（h·人）車內(nèi)空氣含塵量≤0.5mg/m3每輛車總的通風(fēng)量8000m3/h（直流車），8500m3/h（交流車）每輛車總的新風(fēng)量4000m3/h（直流車），3200m3/h（交流車）第2章城軌車輛空調(diào)基礎(chǔ)知識(shí)城軌車輛空調(diào)濕空氣2.1城軌車輛客室內(nèi)空氣參數(shù)的確定2.2制冷劑2.3CONTENTS目錄潤(rùn)滑油2.4制冷劑2.3

2.3制冷劑制冷劑通過自身熱力狀態(tài)的循環(huán)變化完成與外界熱量的轉(zhuǎn)換和傳遞，實(shí)現(xiàn)制冷目的。制冷裝置的運(yùn)行效率、可靠性及經(jīng)濟(jì)性很大程度上取決于制冷劑的選擇是否恰當(dāng)。“在最為普遍的蒸氣壓縮式制冷機(jī)中，制冷劑在低壓狀態(tài)下從低溫?zé)嵩粗形諢崃坎饣粔嚎s成高壓氣體后再向高溫?zé)嵩磁懦鰺崃坎⒗淠?，從而完成熱量的轉(zhuǎn)移。因此，只有在工作溫度范圍內(nèi)能夠完成氣化和凝結(jié)相變過程的物質(zhì)才有可能作為制冷劑在蒸氣壓縮式制冷機(jī)中使用。2.3制冷劑制冷劑行業(yè)最早選用乙醚、氨、二氧化碳等物質(zhì)，此類制冷劑的使用存在明顯局限性。20世紀(jì)30年代研發(fā)出的氟利昂取代第一代制冷劑，在制冷行業(yè)廣泛應(yīng)用。但隨著科學(xué)研究的發(fā)展以及生態(tài)環(huán)境變化，人們發(fā)現(xiàn)氟利昂是造成臭氧層空洞的主要原因之一，1897年聯(lián)合國(guó)制定相應(yīng)規(guī)定逐步淘汰氟利昂在制冷劑領(lǐng)域的應(yīng)用，至此，第二代制冷劑也即將淡出歷史舞臺(tái)。為了尋找更加合適的制冷劑，新型制冷劑不斷被人們研發(fā)出來，從第一代制冷劑到如今新型制冷劑的發(fā)展大致分為四個(gè)階段，如表1所示：2.3制冷劑1977年南極上空出現(xiàn)臭氧空洞，經(jīng)過科學(xué)家深入研究認(rèn)定大量使用CFCs制冷劑是造成臭氧層空洞的主要因素。1987年聯(lián)合國(guó)頒布《蒙特利爾議定書》，通過對(duì)誘發(fā)臭氧層空洞的CFCs進(jìn)行淘汰，達(dá)到防止臭氧層被繼續(xù)破壞的目標(biāo)。至今，世界上主要使用的制冷劑包括氫氯氟烴、氫氟烴、無(wú)機(jī)化合物和碳?xì)溥@幾種類制冷劑，如表2所示：2.3制冷劑為了應(yīng)戰(zhàn)全球氣候變化，近年來世界各國(guó)正加緊推動(dòng)以二氟一氯甲烷(R22)制冷劑為代表的HCFCs代替過程，制冷劑正在發(fā)生重大變革[7]。聯(lián)合國(guó)簽訂的《蒙特利爾議定書》對(duì)氫氯氟烴的消費(fèi)生產(chǎn)進(jìn)行限定，經(jīng)過后續(xù)修改完善，對(duì)其使用范圍增加了限制，對(duì)R22的用量進(jìn)行極大的消減[2]，以R22為代表的HCFCs將逐步被淘汰。以上背景使得開發(fā)安全高效、ODP值為0，GWP值較低的第四代綠色環(huán)保制冷劑成為當(dāng)前的緊迫任務(wù)。2.3.1制冷劑的作用蒸氣壓縮式制冷循環(huán)中的制冷劑在低溫低壓下氣化，從被冷卻物體中吸收熱量；然后制冷劑又在高溫高壓下凝結(jié)，把熱量釋放到環(huán)境介質(zhì)（如空氣、冷卻水等）中去。制冷劑在制冷系統(tǒng)中如此反復(fù)循環(huán)通過自身熱力狀態(tài)的變化與外界進(jìn)行能量交換從而把被冷卻物體的熱量釋放到環(huán)境介質(zhì)中實(shí)現(xiàn)被冷卻物體的冷卻。制冷系統(tǒng)中充注的制冷劑不同，其制冷效率也有很大的區(qū)別，因此制冷劑在制冷系統(tǒng)中起著極其重要的作用。2.3.2對(duì)制冷劑的要求從理論上講從理論上講凡是能在蒸發(fā)器中吸收被冷卻介質(zhì)的熱量而汽化，并在冷凝器中放出熱量而液化的物質(zhì)都可以作為制冷劑，但作為空調(diào)制冷系統(tǒng)必須要考慮所選用的制冷劑能使整個(gè)空調(diào)制冷系統(tǒng)安全、可高、高效和經(jīng)濟(jì)地工作，因此對(duì)制冷劑是有一定要求的。(2)制冷劑在高溫高壓下化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不會(huì)發(fā)生分解，不與裝置部件發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；安全性高，無(wú)刺激性、無(wú)毒、不可燃。2.3.2對(duì)制冷劑的要求標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)較低，比熱容較小；臨界溫度高于冷凝溫度；冷凝壓力不要太高絕熱指數(shù)低，單位容積制冷量和單位質(zhì)量制冷量較大等。對(duì)制冷劑的性質(zhì)要求一般包括以下幾點(diǎn)：(1)熱力學(xué)性質(zhì)優(yōu)良，以便在制冷循環(huán)過程中獲得較高的制冷效率，主要包括以下幾點(diǎn)：(3)具有優(yōu)良的熱物理性質(zhì)，如：傳熱系數(shù)高，密度和粘度小。(4)電絕緣性良好，與潤(rùn)滑油互溶性良好；易獲取，價(jià)格低廉。(5)臭氧消耗潛值(ODP）為0，全球變暖潛值(GWP)小，以保護(hù)大氣臭氧層及全球氣候環(huán)境。2.3.2對(duì)制冷劑的要求表1-1第四代制冷劑候選物2.3.2對(duì)制冷劑的要求表1-1給出了部分第四代候選替代制冷劑的情況。雖然它們?cè)诃h(huán)保性質(zhì)和臭氧層保護(hù)等方面具有很好的表現(xiàn)，但熱力性質(zhì)和安全性等相對(duì)于CFCs和HCFCs則不盡人意。因此，目前第四代綠色環(huán)保制冷劑的歸屬還未有定論?！啊?.3.3制冷劑的分類及表示方法可以當(dāng)作制冷劑的物質(zhì)有很多，有幾十種，但目前工業(yè)上常用的不過十余種。1.制冷劑的分類/Theclassificationoftherefrigerant按照它們的組成主要有：無(wú)機(jī)化合物制冷劑、氟利昂制冷劑、碳?xì)浠衔镏评鋭?、混合制冷劑按照它們?cè)跇?biāo)準(zhǔn)大氣壓力條件下沸騰溫度的高低，一般可將其分為三大類：高溫制冷劑、中溫制冷劑和低溫制冷劑。2.3.3制冷劑的分類及表示方法低溫制冷劑中溫制冷劑高溫制冷劑冷凝壓力大于2Mpa，正常汽化溫度低于70℃，主要有R13、R14和R503等，適用于低溫制冷裝置及復(fù)疊式制冷的低溫部分。（冷凝溫度是指冷凝器內(nèi)制冷劑蒸汽在一定壓力下凝結(jié)時(shí)的飽和溫度。冷凝溫度不等于冷卻介質(zhì)的溫度，兩者之間也存在著傳熱溫差。冷凝壓力就是制冷劑在冷凝器內(nèi)有氣體冷凝成液體的壓力。）冷凝壓力大于在0.3~2Mpa之間，正常汽化溫度介于0~70℃之間，主要有R12、R22和R502等，適用于電冰箱及中、小型空調(diào)器、城軌車輛空調(diào)。冷凝壓力大于0.2~0.3Mpa之間，正常汽化溫度大于0℃，主要有R11、R21和R114等，多用于空調(diào)系統(tǒng)的離心式壓縮機(jī)。(1)(3)(2)2.3.3制冷劑的分類及表示方法2.制冷劑的表示方法/Therepresentationmethodofrefrigerants為書寫方便，我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了各種通用制冷劑的代號(hào)，以代替其化學(xué)名稱、分子式或商業(yè)名稱。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定用字母R和它后面的一組數(shù)字或字母作為制冷劑的代號(hào)。字母R表示制冷劑，后面的數(shù)字或字母則根據(jù)制冷劑的種類及分子式組成，按一定的規(guī)則編寫。2.3.3制冷劑的分類及表示方法（2）氟利昂和烷烴類（1）無(wú)機(jī)化合物作為制冷劑的無(wú)機(jī)化合物有氨、二氧化碳、水等。對(duì)于這類制冷劑，其代號(hào)“R”后的第一位數(shù)為7，7后面的數(shù)字為該物質(zhì)的分子量的整數(shù)部分，其簡(jiǎn)寫符號(hào)規(guī)定為R7XX。氟里昂是飽和碳?xì)浠衔锏姆?、氯、溴衍生物的總稱。目前用作制冷劑的主要是甲烷和乙烷的衍生物。2.3.3制冷劑的分類及表示方法（2）氟利昂和烷烴類飽和碳?xì)浠衔锏姆肿邮綖镃mH2m+2。氟里昂的分子通式為CmHnFxClyBrz，其原子數(shù)m，n，x，y，z之間的關(guān)系為：它們的簡(jiǎn)寫符號(hào)規(guī)定為R（m-1）（n+1）（x）B（z）。每個(gè)括號(hào)是一個(gè)數(shù)字，該數(shù)字?jǐn)?shù)值為零時(shí)省去不寫，若z為零時(shí)，與字母B一起省略，同分異構(gòu)體則在其最后加小寫英文字母以示區(qū)別。2.3.3制冷劑的分類及表示方法（2）氟利昂和烷烴類例如

二氟二氯甲烷的分子式為CF2Cl2，該化合物的m=1，n=0，x=2，z=0，所以在R后的第一位數(shù)字（m-1）=0，第二位數(shù)字（n+1）=1，第三位數(shù)字x=2，B后面的數(shù)字z=0，故CF2Cl2的代號(hào)為R12。一氟一氯甲烷的分子式為CHF2Cl，其（m-1）=0，（n+1）=2，x=2，z=0，故代號(hào)為R22。2.3.3制冷劑的分類及表示方法（3）非共沸混合制冷劑混合制冷劑是由兩種或兩種以上的制冷劑按一定的比例相互溶解而成的溶合物，分為共沸混合制冷劑和非共沸混合制冷劑。非共沸制冷劑沒有共沸點(diǎn)，在恒定的壓力下蒸發(fā)或冷凝時(shí)，其蒸發(fā)溫度或冷凝溫度以及氣相和液相的組分，均不能保持恒定。由于非共沸制冷劑在組分不同、混合比不同時(shí)，會(huì)顯示不同的熱力學(xué)性質(zhì)，因此可滿足各種制冷要求。與其他混合物類似，混合制冷劑的性質(zhì)與構(gòu)成它的各純質(zhì)制冷劑的性質(zhì)有著緊密的關(guān)系?？梢岳没旌现评鋭┑倪@一特性，實(shí)現(xiàn)各純質(zhì)制冷劑的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。2.3.3制冷劑的分類及表示方法非共沸混合制冷劑的簡(jiǎn)寫符號(hào)為R4X。X是代表一組數(shù)字，這組數(shù)字為該制冷劑命名的先后順序號(hào)，從00開始。構(gòu)成非共沸混合制冷劑的純物質(zhì)種類相同，但成分不同，則分別在最后加上大寫英文字母以示區(qū)別。例如，最早命名的非共沸混合制冷劑寫作R400，以后命名的按先后次序分別用R401、R402、…、R407A、R407B、R407C等表示。2.3.3制冷劑的分類及表示方法（4）共沸混合制冷劑共沸混合制冷劑在一定的蒸發(fā)壓力下蒸發(fā)時(shí)，具有幾乎不變的蒸發(fā)溫度，而且蒸發(fā)溫度一般比組成它的單組分的蒸發(fā)溫度低。這里所指的幾乎不變，是指在偏離共沸點(diǎn)時(shí)，泡點(diǎn)溫度和露點(diǎn)溫度雖有差別，但非常接近，而在共沸溫度時(shí)，則泡點(diǎn)和露點(diǎn)溫度完全相等，表現(xiàn)出與純制冷劑相同的恒沸性質(zhì)，即在蒸發(fā)過程中，蒸發(fā)壓力不變，蒸發(fā)溫度也不變。2.3.3制冷劑的分類及表示方法在一定的蒸發(fā)溫度下，共沸制冷劑的單位容積制冷量，比組成它的單一制冷劑的容積制冷量要大。這是因?yàn)樵谙嗤恼舭l(fā)溫度和吸氣溫度下，共沸制冷劑比組成它的單—制冷劑的壓力高、比體積小的緣故。共沸制冷劑的化學(xué)穩(wěn)定性較組成它的單一制冷劑好。2.3.3制冷劑的分類及表示方法共沸混合制冷劑的簡(jiǎn)寫符號(hào)為R5X。X是代表一組數(shù)字，從00開始，也是該制冷劑命名的先后順序號(hào)。例如，最早命名的共沸制冷劑寫作R500，以后命名的按先后次序分別用R501、R502、…、表示。2.3.3制冷劑的分類及表示方法例如，R12可表示為CFC12，R134a可表示為HFC134a。在大氣臭氧層問題出來以后，為了能較簡(jiǎn)單地定性判別制冷劑對(duì)大氣臭氧層的破壞能力，氯氟烴類物質(zhì)代號(hào)中的R可表示為CFC，氫氯氟烴類物質(zhì)代號(hào)中的R可表示為HCFC，氫氟烴類物質(zhì)代號(hào)中的R可表示為HFC，碳?xì)浠衔锎?hào)中的R可表示為HC等，數(shù)字編號(hào)不變。2.3.4常用制冷劑的性質(zhì)目前，城市軌道交通方面，上海地鐵1號(hào)線車輛空調(diào)機(jī)組采用的制冷劑為R22，2號(hào)線車輛空調(diào)機(jī)組采用新型環(huán)保制冷劑R134a；廣州地鐵1號(hào)線空調(diào)機(jī)組制冷劑采用R134a，廣州地鐵2號(hào)線車輛和深圳地鐵車輛空調(diào)機(jī)組采用新型環(huán)保制冷劑R407c。氨屬于無(wú)機(jī)化合物制冷劑，

是最古老的制冷劑之一，也是目前廣泛被采用的中溫中壓制冷劑之一。氨的制冷范圍為+5--70°C，常用于不低于-60°C

的大、中型單級(jí)或雙級(jí)活塞式制冷壓縮機(jī)中。氨的臨界溫度（133.0°C）高，凝固點(diǎn)（-77.7°C）較低，標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)為

-33.3°C。在常況下，氨在制冷系統(tǒng)中的蒸發(fā)壓力為0.1~0.5MPa，氨的冷凝壓力一般為

1.0~

1.6MPa,其壓力比適中。2.3.4常用制冷劑的性質(zhì)1、氨（NH3）2.3.4常用制冷劑的性質(zhì)氨有強(qiáng)烈的刺激性氣味，故泄露易發(fā)現(xiàn)。氨易溶于水，在常溫常壓下，一個(gè)單位體積的水能溶解700單位體積的氨水而形成氨水溶液。在低溫下，水不會(huì)從氨液中析出而形成“冰塞”現(xiàn)象，所以氨系統(tǒng)中一般不設(shè)置干燥過濾器。氨液中溶有水后，其蒸發(fā)溫度稍有提高，同時(shí)對(duì)金屬有腐蝕作用，故規(guī)定氨的允許含水量不超過0.2%。1、氨（NH3）2.3.4常用制冷劑的性質(zhì)2.氟利昂R22即二氟一氯甲烷（CHCIF2）也是烷烴的鹵代物，其標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)為-40.8

°C，凝固溫度約為-160°C，是一種較為常用的中溫制冷劑。R22無(wú)色，氣味很弱，不燃燒，不爆炸，很多性質(zhì)與R12相似，但其毒性比R12稍大，單位容積制冷量比R12也大得多。R22也屬于不溶于水的物質(zhì)，系統(tǒng)中含水量超標(biāo)則可能會(huì)引起冰堵和“鍍銅”現(xiàn)象，因此一般限制含水量在0.0025%之內(nèi)。（1）R222.3.4常用制冷劑的性質(zhì)2.氟利昂R22能部分地與潤(rùn)滑油互溶，在系統(tǒng)高溫側(cè)部分（冷凝器中）R22與油完全溶解；在低溫側(cè)部分（蒸發(fā)器中）R22與油的混合物出現(xiàn)分層現(xiàn)象，上層主要是油，

下層主要是R22，因此需要采取專門的回油措施。R22對(duì)金屬的腐蝕性以及泄露性與R12相似，但它的單位容積制冷量比R22高40%左右，并且它對(duì)大氣臭氧層的破壞作用相對(duì)比較輕微，因此可以作為R12的過渡性替代制冷劑，一般在空調(diào)、冷藏、低溫設(shè)備，離心式、活塞式和回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)系統(tǒng)中均有應(yīng)用。（1）R22第2章城軌車輛空調(diào)基礎(chǔ)知識(shí)城軌車輛空調(diào)濕空氣2.1城軌車輛客室內(nèi)空氣參數(shù)的確定2.2制冷劑2.3CONTENTS目錄潤(rùn)滑油2.4制冷劑2.3

2.3.4常用制冷劑的性質(zhì)2.氟利昂R32是一種熱力學(xué)性能優(yōu)異的氟利昂替代物，具有較低的沸點(diǎn)，蒸汽壓和壓力比較低，制冷系數(shù)較大，臭氧耗損值為零，溫室效應(yīng)系數(shù)較小等特點(diǎn)，是HCFC-22(CHCIF2)比較理想的替代品。R32是二氟甲烷的簡(jiǎn)稱，是一種鹵代經(jīng)（化學(xué)式:CHF)，R32也是鹵代甲烷的一種。它是甲烷的四個(gè)氫原子中的兩個(gè)被氟原子代替形成的化合物。(2)R322.3.4常用制冷劑的性質(zhì)R32在常溫下為無(wú)色、無(wú)臭氣體，在自身壓力下為無(wú)色透明液體，或加壓壓縮成液體，并呈無(wú)色透明狀態(tài)，無(wú)毒、可燃。分子量:52.024，沸點(diǎn):(101.13Kpa)-51.7℃，熔點(diǎn):-136℃，蒸氣壓:1518.92kPa，21.1℃，密度:2.72kg/m3，15℃、2.163kg/m3，21.1℃2.3.4常用制冷劑的性質(zhì)臨界溫度:78.25℃，臨界壓力:5.808Mpa，臨界密度:0.43g/ml，沸點(diǎn)時(shí)的蒸發(fā)潛勢(shì):390.5KJ/KG℃，水中溶解度:(25℃)0.44%，液體熱:2.3525℃，[KJ/(kg·℃)]，其破壞臭氧層值（ODP）為0，溫室效應(yīng)值(GWP）為0.11R32在自身壓力下為無(wú)色透明液體，易溶于油，難溶于水，主要是替代HCFC-22，作復(fù)配中低溫混合致冷劑。2.3.4常用制冷劑的性質(zhì)“R134a屬于HFC類物質(zhì)，是一種新型制冷劑，R134a

作為R12的替代制冷劑而提出，它的許多特性與R12很接近，R134a也被用于離心式制冷機(jī)中，作為R11的替代制冷劑。目前，上海地鐵2號(hào)線、廣州地鐵1號(hào)線車輛空調(diào)機(jī)組制冷劑采用R134a。(3)

R134aR134a2.3.4常用制冷劑的性質(zhì)R134a的臨界壓力比R12略低，溫度及液體密度均比R12略小，標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)略高于R12液體，氣體的比熱容均比R12大。兩者的飽和蒸氣壓在低溫時(shí)R134a略低，大約在17°C

時(shí)相等，高溫時(shí)R134略高。因此，一般情況下，R134a

的壓比要略高于R12，但它的排氣溫度比R12低，對(duì)壓縮機(jī)工作更有利。兩者的黏性相差不大。R134a的毒性非常低，在空氣中不可燃，安全類別與R12一樣，

為Al，是很安全的制冷劑。與R12相比，R134a具有優(yōu)良的遷移性質(zhì)，其液體及氣體的熱導(dǎo)率顯著高于R12；研究表明，在蒸發(fā)器和冷凝器中，R134a

的傳熱系數(shù)比R12分別要高35%

~

40%和25%~35%。2.3.4常用制冷劑的性質(zhì)R134a與礦物潤(rùn)滑油不相溶，但在溫度較高時(shí)，能完全溶解于多元烷基醇類（PAG）和多元醇酯類（POE）合成潤(rùn)滑油在溫度較低時(shí)，只能溶解于POE合成潤(rùn)滑油。R134a的化學(xué)穩(wěn)定性很好，然而由于它的溶水性比R12要強(qiáng)得多，這對(duì)制冷系統(tǒng)很不利。即使少量水分存在，在潤(rùn)滑油等的一起作用下，將會(huì)產(chǎn)生酸、CO或CO2，將對(duì)金屬物

產(chǎn)生腐蝕作用，或產(chǎn)生“鍍銅”現(xiàn)象。而且，不能用與R12相同的干燥劑，必須用與R134a相容的干燥劑，如XH-7或XH-9型分子篩。因此，R134a

對(duì)系統(tǒng)的干燥和清潔性要求更高。2.3.4常用制冷劑的性質(zhì)與其他HFC類制冷劑一樣，

R134a

分子中不存在氯原子，應(yīng)該用專門適合于Rl34a檢漏儀檢漏。R134對(duì)鋼、鐵、銅、鋁等金屬均未發(fā)現(xiàn)有相互化學(xué)反應(yīng)的現(xiàn)象，僅對(duì)鋅有輕微的作用。R134a對(duì)塑料無(wú)顯著影響，除了對(duì)聚苯乙烯稍有影響外，其他的大多可用。和塑料相比，合成橡膠受R134a的影響略大，特別是氟橡膠。2.3.4常用制冷劑的性質(zhì)(4)R407C常溫常壓下，R407C是一種不含氨的氟代烷

非共沸混合制冷劑，它是作為R22的替代物而提出的，為無(wú)色氣體，有輕微的氣味；化學(xué)穩(wěn)定性好，與活潑金屬，堿金屬、堿土金屬（如鋁、鋅、鋇等）不相容。R407C是環(huán)保型制冷劑，用于替代R22和R502，具有清潔、低毒、不燃、制冷效果好等特點(diǎn)。2.3.4常用制冷劑的性質(zhì)廣州地鐵2號(hào)線車輛和深圳地鐵車輛空調(diào)機(jī)組均采用新型環(huán)保制冷劑R407c。在壓力為

1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓時(shí)，其泡點(diǎn)溫度為-43.4°C，露點(diǎn)溫度為-36.1°C，與R22的沸點(diǎn)較接近。與其他HFC制冷劑一樣，R407c也不能與礦物潤(rùn)滑油互溶，但能溶解于聚酯類合成潤(rùn)滑油。在空調(diào)工況（蒸發(fā)溫度約7°C）下，R407c容積制冷量及制冷系數(shù)比R22略低（約5%）。研究表明因此，將R22的空調(diào)系統(tǒng)換成R407C，只要將潤(rùn)滑油和制冷劑改換就可以了，而不需要更換制冷壓縮機(jī)，這是R407C作為R22替代物的最大優(yōu)點(diǎn)。但在低溫工況（蒸發(fā)溫度<-30°C）下，雖然其制冷系數(shù)比R22低得不多，但它的容積制冷量比R22要低得多（約20%），這一點(diǎn)在使用時(shí)要特別注意。此外，由于R407c的泡點(diǎn)、露點(diǎn)溫差較大，在使用時(shí)最好將熱交換器做成逆流形式，以充分發(fā)揮非共沸混合制冷劑的優(yōu)勢(shì).2.3.4常用制冷劑的性質(zhì)制冷劑R290，即丙烷，是一種可以從液化氣中直接獲得的天然碳?xì)渲评鋭?.R290與氟利昂這種人工合成制冷劑相比，天然工質(zhì)R290的分子中不含有氯原子，因而ODP值為零，對(duì)臭氧層不具有破壞作用。此外，與同樣對(duì)臭氧層無(wú)破壞作用的HFC物質(zhì)相比，R290的GWP值接近0，對(duì)溫室效應(yīng)沒有影響。目前在德國(guó)R290已經(jīng)用于家用熱水器和空調(diào)系統(tǒng)中。目前，我國(guó)空調(diào)行業(yè)使用較多的制冷劑是HCFC物質(zhì)R22。2.3.4常用制冷劑的性質(zhì)R290與R22的標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)、凝固點(diǎn)、臨界點(diǎn)等基本物理性質(zhì)非常接近，具備替代R22的基本條件。在飽和液態(tài)時(shí)，R290

的密度比R22小，因此相同容積下R290的灌注量更小，試驗(yàn)證明相同系統(tǒng)體積下R290

的灌注量是R22的43%左右。另外，由于R290的汽化潛熱大約是R22的2倍左右，因此采用R290的制冷系統(tǒng)制冷劑循環(huán)量更小。R290具有良好的材料相容性，與銅、鋼、鑄鐵、潤(rùn)滑油等均能良好相容。雖然R290具有上述優(yōu)勢(shì)，但其“易燃易爆”的缺點(diǎn)是目前限制其大規(guī)模推廣的最大阻碼。R290與空氣混合能形成爆炸性混合物遇熱源和明火有燃燒爆炸的危險(xiǎn)。提高R290安金性的手段包括減小蒲裝量、隔絕省火源、防止制冷利泄漏及提高遭漏后的安全防控能力等。2.3.4常用制冷劑的性質(zhì)氟里昂制冷劑的使用推動(dòng)了制冷技術(shù)的迅速發(fā)展。由于氟里昂具有許多的優(yōu)點(diǎn)，所以它發(fā)展很快，目前廣泛使用的有R11、R12、R13、R22、R113、R114等。氟里昂是用氟、氯、溴等部分或全部取代飽和碳?xì)浠衔镏械臍涠傻男禄衔锏目偡Q。其中不含氫的氟里昂稱作氯氟化碳，寫成CFCs，是公害物質(zhì)，屬于限制和禁用的物質(zhì)；含氫的，氟里昂稱作氫氯化碳，寫成HCFC，是低公害物質(zhì)，屬于過渡性物質(zhì)；而不含氯的氟里昂稱作氫氟化碳，寫成HCF，是無(wú)公害物質(zhì)，正是人們要研究和開發(fā)的替代物。3．新型制冷劑代替劑2.3.4常用制冷劑的性質(zhì)現(xiàn)在的制冷系統(tǒng)是工業(yè)生產(chǎn)，日常生活中不可缺少的一部分。隨著科學(xué)的進(jìn)步，人們對(duì)環(huán)境問題越來越重視。隨著《京都議定書》和《蒙特利爾議定書》的簽訂，現(xiàn)有含氟制冷劑的淘汰成為必然。HCFCs類制冷劑由于其消耗臭氧潛能值（ODP）和全球變暖潛能（GWP）較高，即將面臨淘汰。中國(guó)作為發(fā)展中國(guó)家，將按哥本哈根修正案的要求，履行淘汰HCFC等消耗臭氧層物質(zhì)的義務(wù)，將在2030年徹底停止HCFCs類制冷劑的使用。目前我國(guó)是世界上最大的HCFC22（R22）生產(chǎn)國(guó)和使用國(guó)，尋找合適的HCFCs替代物的任務(wù)迫在眉睫。2.3.4常用制冷劑的性質(zhì)目前，新一代制冷劑替代的研究，以環(huán)境安全為前提，主要存在兩個(gè)方向一個(gè)是尋找新的零臭氧消耗潛能值(ODP)和低全球變暖潛力(GWP)的制冷劑，如美國(guó)聯(lián)合信號(hào)公司的共沸混合物Ｒ410A，杜邦公司的Ｒ1234yf和Ｒ1234ze另一個(gè)是退回到自然工質(zhì)。自然工質(zhì)的代表就是CO2，CO2作為制冷劑被人類使用具有很長(zhǎng)的歷史，它具有很多優(yōu)點(diǎn)，例如無(wú)毒、環(huán)保、安全、價(jià)格低廉，并且具有極佳的熱力性質(zhì)等。但由于其運(yùn)行壓力高，系統(tǒng)效率偏低等缺點(diǎn)，在一定程度上限制了它的進(jìn)一步發(fā)展，如何降低運(yùn)行壓力，提高系統(tǒng)效率成為CO2制冷劑的研究重點(diǎn);

另一方面，“零ODP”、“低GWP”的人工制冷劑如Ｒ1234yf、Ｒ152a、Ｒ161等盡管也有其自身優(yōu)勢(shì)，但是低可燃性、加工復(fù)雜以及價(jià)格昂貴等缺點(diǎn)也必須要得以解決。2.3.4常用制冷劑的性質(zhì)經(jīng)過國(guó)際社會(huì)討論通過，對(duì)GWP值＞150的HFCs進(jìn)行限制。目前主要研究的單一新型制冷劑主要包括HFOs、HCs、天然制冷劑，其性能如表3所示：2.3.4常用制冷劑的性質(zhì)表3所列出的制冷劑其環(huán)保性滿足規(guī)范要求，然而上述三類制冷劑往往存在一些顯而易見的缺點(diǎn)，制約這這些環(huán)保制冷劑目前的廣泛應(yīng)用。對(duì)于HFOs類制冷劑對(duì)于HCs類制冷劑對(duì)HC-600a目前制備成本高昂，其發(fā)展突破口在于尋找新的低成本制備方法，同時(shí)HFOs類制冷劑使用過程中制冷量較小，如何通過化學(xué)改性和結(jié)構(gòu)修飾增加其制冷量也是未來發(fā)展方向之一；加大對(duì)HC-290充注量研究，盡量減少充注量；可尋找其適用的潤(rùn)滑油對(duì)于天然制冷劑開發(fā)其適用的壓縮機(jī)第2章城軌車輛空調(diào)基礎(chǔ)知識(shí)城軌車輛空調(diào)濕空氣2.1城軌車輛客室內(nèi)空氣參數(shù)的確定2.2制冷劑2.3CONTENTS目錄潤(rùn)滑油2.4潤(rùn)滑劑2.4

2.4.1潤(rùn)滑油的作用潤(rùn)滑油保證壓縮機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)運(yùn)動(dòng)部件起潤(rùn)滑與冷卻作用，在保證壓縮機(jī)運(yùn)行的可靠性和使用壽命中起著極其重要的作用?？照{(diào)壓縮機(jī)是空調(diào)系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，而空調(diào)系統(tǒng)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件，必須進(jìn)行潤(rùn)滑以減少摩擦，并增加密封性能，因此空調(diào)系統(tǒng)中必須保持一定量的潤(rùn)滑油，壓縮機(jī)中的潤(rùn)滑油對(duì)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、穩(wěn)定性和使用壽命等方面均具有重要影響?？照{(diào)系統(tǒng)中的壓縮機(jī)各部件能夠正常工作保障空調(diào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)制冷和制熱，離不開潤(rùn)滑油的作用。2.4.1潤(rùn)滑油的作用潤(rùn)滑冷卻密封清洗防銹1.2.3.4.5.由油泵將潤(rùn)滑油輸送到各運(yùn)動(dòng)部件的摩擦面，形成一層油膜，降低壓縮機(jī)的摩擦功，減少運(yùn)動(dòng)零件的摩擦，提高了壓縮機(jī)的可靠性和延長(zhǎng)機(jī)器的使用壽命。由于潤(rùn)滑油帶走摩擦熱，不致于使摩擦面的溫升太高，因而防止運(yùn)動(dòng)零件因發(fā)熱而“卡死”。對(duì)于開啟式壓縮機(jī)，在密封件的摩擦面間隙中充滿潤(rùn)滑油，防止制冷劑氣體的泄漏。潤(rùn)滑油流經(jīng)潤(rùn)滑面時(shí)，帶走機(jī)械雜質(zhì)和油污，清潔摩擦面，以防止進(jìn)一步的磨粒磨損。潤(rùn)滑油能在各零件表面形成油膜保護(hù)層，防止零件的銹蝕。能量調(diào)節(jié)6.在壓縮機(jī)中，通過潤(rùn)滑油推動(dòng)能量調(diào)節(jié)部件運(yùn)動(dòng)，改變壓縮機(jī)的排氣量，達(dá)到調(diào)節(jié)制冷量的作用。2.4.2潤(rùn)滑油的性能與要求在空調(diào)制冷系統(tǒng)中，壓縮機(jī)潤(rùn)滑油和制冷劑的相互接觸是不可避免的。各種制冷劑與相應(yīng)的潤(rùn)滑油之間的溶解程度不同，有完全溶解、部分溶解、完全不溶解三種情況。所以在壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，潤(rùn)滑油和制冷劑會(huì)一起由壓縮機(jī)排氣口進(jìn)入到空調(diào)管路中，如果潤(rùn)滑油不能及時(shí)回到壓縮機(jī)，就會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)缺油，影響壓縮機(jī)的使用壽命。2.4.2潤(rùn)滑油的性能與要求制冷劑與潤(rùn)滑油溶解會(huì)使?jié)櫥妥兿?，黏度下降，影響壓縮機(jī)潤(rùn)滑效果。因此對(duì)潤(rùn)滑油的要求如下:潤(rùn)滑油的凝固點(diǎn)要低要有適當(dāng)?shù)酿ざ纫话慵矣秒姳浜图矣每照{(diào)器采用凝固點(diǎn)低于-30°C的潤(rùn)滑油。如果黏度太小，在摩擦面不易形成正常的油膜厚度，會(huì)加速機(jī)械磨損，甚至發(fā)生拉毛氣缸、抱軸等故障，機(jī)械密封性能也不好，制冷劑容易泄漏;如果黏度太大，潤(rùn)滑和密封性能雖好，但流動(dòng)阻力較大，制冷壓縮機(jī)的單位制冷量消耗的功率會(huì)增大，耗電量增加。122.4.2潤(rùn)滑油的性能與要求有較好的黏溫性能和較高的閃點(diǎn)要有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和抗氧化安定性制冷壓縮機(jī)在工作中，氣缸等處的溫度高達(dá)130~150°C，所以要求潤(rùn)滑油的黏度在溫度變化時(shí)其變化要小，閃點(diǎn)要高，不會(huì)使?jié)櫥驮跍囟雀叩那闆r下炭化(在規(guī)定的條件下，加熱潤(rùn)滑油，潤(rùn)滑油的蒸氣和周圍空氣的混合氣，一旦與火焰接觸，即發(fā)生閃火現(xiàn)象的最低溫