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1、工学第一章 空气调节与制冷原理基础 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第一节第一节 常用名词及概念常用名词及概念一、湿空气的物理性质一、湿空气的物理性质n n空气：是一种混合气体，它是氮、氧、氩、二氧化碳等气体和水蒸气所组成的。n n干空气：将水蒸气以外的所有气体湿空气的物理性质湿空气的物理性质 湿空气：湿空气：由干空气和一定量的水蒸气混合而成的大气。大气中的水蒸气含量是不多的，它与干空气的质量比在千分之几到千分之二十几的范围内。虽然湿空气中水蒸气的含
2、量少，但其变化会引起湿空气干、湿度变化，进而对人体感觉、产品质量、工艺过程和设备维护等都有直接影响：同时，湿空气中水蒸气含量的变化又会使湿空气的物理性质随之变化。因此，从空气调节的角度来说，空气的潮湿程度是我们十分关心的问题。空气的基本组成空气的基本组成（湿）空气（湿）空气=干空气水蒸气干空气水蒸气湿湿空空气气的的物物理理性性质质除除和和它它的的组组成成成成分分有有关关外外，还还决决定定于于它它所所处处的的状状态态。湿湿空空气气的的状状态态通通常常可可以以用用压压力力p、温温度度t、相相对对湿湿度度 、含含湿湿量量d及及比比焓焓h等等参参数数来来度度量量和和描描述述。这这些些参数称为湿空气的状
3、态参数。参数称为湿空气的状态参数。（1）压力）压力 在在空空调调工工程程中中所所处处理理的的湿湿空空气气就就是是大大气气，所所以以湿湿空空气气的总压力就是大气压力（的总压力就是大气压力（pb）pb=pg+ps湿空气的物理性质湿空气的物理性质(a)正压正压 (b)负压负压 不同压力间的关系不同压力间的关系湿空气的物理性质湿空气的物理性质n n 饱和空气：干空气具有吸收和容纳水蒸饱和空气：干空气具有吸收和容纳水蒸气的能力，并且在一定温度下只能容纳一气的能力，并且在一定温度下只能容纳一定量的水蒸气。在一定温度下，空气中所定量的水蒸气。在一定温度下，空气中所含水蒸气达到最大值的空气称为饱和空气。含水蒸
4、气达到最大值的空气称为饱和空气。n n 在一定温度下，湿空气中水蒸气分压在一定温度下，湿空气中水蒸气分压力的大小，是衡量水蒸气含量即空气干燥力的大小，是衡量水蒸气含量即空气干燥或潮湿的指标。或潮湿的指标。湿空气的物理性质湿空气的物理性质 （2 2）温度）温度是表示空气冷热程度的标尺。是表示空气冷热程度的标尺。热力学温标又称开尔文温标或绝对温标，符热力学温标又称开尔文温标或绝对温标，符热力学温标又称开尔文温标或绝对温标，符热力学温标又称开尔文温标或绝对温标，符号为号为号为号为T T T T，单位为，单位为，单位为，单位为K K K K；热力学温标是在一个标准大气；热力学温标是在一个标准大气；热力
5、学温标是在一个标准大气；热力学温标是在一个标准大气压下定义纯水的冰点温度为压下定义纯水的冰点温度为压下定义纯水的冰点温度为压下定义纯水的冰点温度为273.16K273.16K273.16K273.16K，沸点温度为，沸点温度为，沸点温度为，沸点温度为373.16K373.16K373.16K373.16K，其间分为，其间分为，其间分为，其间分为100100100100等份，每等份称为热力学等份，每等份称为热力学等份，每等份称为热力学等份，每等份称为热力学温度温度温度温度1 1 1 1度度度度(1K)(1K)(1K)(1K)。摄氏温标又叫国际温标，符号为摄氏温标又叫国际温标，符号为摄氏温标又叫国
6、际温标，符号为摄氏温标又叫国际温标，符号为t t t t，单位为，单位为，单位为，单位为；在一个标准大气压下，把纯水的冰点温度定；在一个标准大气压下，把纯水的冰点温度定；在一个标准大气压下，把纯水的冰点温度定；在一个标准大气压下，把纯水的冰点温度定为为为为0000，沸点温度定为，沸点温度定为，沸点温度定为，沸点温度定为100100100100，其间分成，其间分成，其间分成，其间分成100100100100等份，等份，等份，等份，每一等份就叫每一等份就叫每一等份就叫每一等份就叫1111。湿空气的物理性质湿空气的物理性质 华氏温标,以符号tF,单位,oF表示；它们之间的换算公式如下：n n T=t
7、+273.15t+273（K）n n t=5/9(tF-32)()湿空气的物理性质湿空气的物理性质（3）湿度）湿度湿度是表示空气干湿程度的物理量。湿度是表示空气干湿程度的物理量。绝绝对对湿湿度度（Z）：l m3 湿湿空空气气中中含含有有水水蒸蒸气气的的质质量量，称称为空气的为空气的“绝对湿度绝对湿度”。Z（湿）空气的绝对湿度，（湿）空气的绝对湿度，kg/m3；mq水蒸气的质量，水蒸气的质量，kg；V湿空气的总体积，湿空气的总体积，m3。湿空气的物理性质湿空气的物理性质相相对对湿湿度度（）：湿湿空空气气中中水水蒸蒸汽汽分分压压力力和和同同温温度度下下饱饱和和水水蒸蒸汽汽分分压压力力之比。之比。=
8、ps/psb 值越小，空气越干燥，远离饱和状态，吸收水蒸气的能力就强。值越小，空气越干燥，远离饱和状态，吸收水蒸气的能力就强。含含湿湿量量（d）：即即湿湿空空气气中中，伴伴随随 1 kg 干干空空气气的的水水蒸蒸气气质质量量（g），其其单位为单位为 g/kg。其表达式为。其表达式为 d=mq/mgd湿湿空空气气的的含含湿湿量量，g/kg（d.a）；mq湿湿空空气气中中水水蒸蒸气气的的质质量量，g；mg湿空气中干空气的质量，湿空气中干空气的质量，kg。相相对对湿湿度度表表示示的的是是湿湿空空气气接接近近饱饱和和的的程程度度，含含湿湿量量确确切切表表示示空空气中实际含有的水蒸气的多少。气中实际含有
9、的水蒸气的多少。湿空气的物理性质湿空气的物理性质（4）密度）密度（湿）空气的密度，（湿）空气的密度，kg/m3；m（湿）空气的质量，（湿）空气的质量，kg；V（湿）空气的体积，（湿）空气的体积，m3。比容比容单位质量工质所占有的容积单位质量工质所占有的容积,m3/kg;湿空气的物理性质湿空气的物理性质（5）焓焓的的基基本本概概念念内内能能是是物物质质内内部部分分子子所所具具有有的的能能量量。焓是物质内能与推动功之和。焓是物质内能与推动功之和。h=u+pv 1 kg 干干空空气气的的焓焓与与（0.001d）kg 水水蒸蒸气气焓焓的的和和，称称 为为（1+0 001d）kg 湿湿 空空 气气 的的
10、 焓焓，单单 位位 为为 kJ/kg（d.a），其表达式为），其表达式为h湿空气的焓值，湿空气的焓值，kJ/kg（d.a）；）；hg1 kg 干空气的焓，干空气的焓，kJ/kg；hq1 kg 水蒸气的焓，水蒸气的焓，kJ/kg。湿空气的物理性质湿空气的物理性质n n 焓的物理意义：是指特定温度作为起点时物质焓的物理意义：是指特定温度作为起点时物质焓的物理意义：是指特定温度作为起点时物质焓的物理意义：是指特定温度作为起点时物质所含的热量。所含的热量。所含的热量。所含的热量。n n 例如：通常把水在压力例如：通常把水在压力例如：通常把水在压力例如：通常把水在压力p=101325pap=101325
11、pa、温度为、温度为、温度为、温度为0 0 时的焓定为零。而时的焓定为零。而时的焓定为零。而时的焓定为零。而1kg1kg的水由的水由的水由的水由0 0 上升至上升至上升至上升至100 100 需要吸需要吸需要吸需要吸热热热热418.68kJ418.68kJ，由，由，由，由100 100 至全部汽化需要吸热至全部汽化需要吸热至全部汽化需要吸热至全部汽化需要吸热2257kJ2257kJ。所。所。所。所以，水从以，水从以，水从以，水从0 0 至全部蒸发所吸总热量为至全部蒸发所吸总热量为至全部蒸发所吸总热量为至全部蒸发所吸总热量为2675kJ2675kJ，也就，也就，也就，也就是蒸汽在该状态下地焓值为
12、是蒸汽在该状态下地焓值为是蒸汽在该状态下地焓值为是蒸汽在该状态下地焓值为2675kJ/kg2675kJ/kg。n n 当对物质加热或加给外功时，焓值增大；反之，当对物质加热或加给外功时，焓值增大；反之，当对物质加热或加给外功时，焓值增大；反之，当对物质加热或加给外功时，焓值增大；反之，物质被冷却或蒸汽膨胀向外做功时，焓值减少。物质被冷却或蒸汽膨胀向外做功时，焓值减少。物质被冷却或蒸汽膨胀向外做功时，焓值减少。物质被冷却或蒸汽膨胀向外做功时，焓值减少。湿空气的物理性质湿空气的物理性质 焓的变化量即是工质的热量，定压过程焓的变化量即是工质的热量，定压过程焓的表达式为焓的表达式为q=h2-h1湿空气
13、的物理性质湿空气的物理性质（6）露露点点温温度度（tL）:在在给给定定含含湿湿量量的的前前提提下下，使使空空气气冷冷却却到到饱饱和和状状态态（100%）时时的的那那个个温温度度。空空气气温温度度低于露点低于露点温度温度，空气中部分水蒸气冷凝为水。，空气中部分水蒸气冷凝为水。空气达到露点温度时，空气由未饱和状态变为饱和状态。空气达到露点温度时，空气由未饱和状态变为饱和状态。湿空气的物理性质湿空气的物理性质干球温度和湿球温度干球温度和湿球温度干球温度和湿球温度干球温度和湿球温度 干球温度即为普通温度计测量的温度干球温度即为普通温度计测量的温度干球温度即为普通温度计测量的温度干球温度即为普通温度计测
14、量的温度,即我们一般天气即我们一般天气预报里常说的气温预报里常说的气温。湿球温度是在温度计上包裹湿布，由于水的蒸发造成温湿球温度是在温度计上包裹湿布，由于水的蒸发造成温湿球温度是在温度计上包裹湿布，由于水的蒸发造成温湿球温度是在温度计上包裹湿布，由于水的蒸发造成温度指示下降，此时的温度成为湿球温度度指示下降，此时的温度成为湿球温度度指示下降，此时的温度成为湿球温度度指示下降，此时的温度成为湿球温度 既有干球温度计又有湿球温度计的装置称为干湿计，可既有干球温度计又有湿球温度计的装置称为干湿计，可既有干球温度计又有湿球温度计的装置称为干湿计，可既有干球温度计又有湿球温度计的装置称为干湿计，可用来测
15、量大气中的相对湿度。用来测量大气中的相对湿度。用来测量大气中的相对湿度。用来测量大气中的相对湿度。湿空气的物理性质湿空气的物理性质干湿计：干湿计：干湿计：干湿计：即有干球温度计和湿球温度计的装置。即有干球温度计和湿球温度计的装置。即有干球温度计和湿球温度计的装置。即有干球温度计和湿球温度计的装置。讨论：若干球温度计和湿球温度计差值大，空气的相对湿度怎样？讨论：若干球温度计和湿球温度计差值大，空气的相对湿度怎样？讨论：若干球温度计和湿球温度计差值大，空气的相对湿度怎样？讨论：若干球温度计和湿球温度计差值大，空气的相对湿度怎样？湿空气的物理性质湿空气的物理性质湿空气焓湿图湿空气焓湿图 空气的主要状
16、态参数包括空气的主要状态参数包括t、d、h、p、B。理论上，理论上，对于一定的大气压，只要知道空气的任意两个参数，就能算对于一定的大气压，只要知道空气的任意两个参数，就能算出所有其他参数。在工程应用中，用公式计算和用查表方法出所有其他参数。在工程应用中，用公式计算和用查表方法来确定空气状态和参数，比较繁琐，而且对空气的状态变化来确定空气状态和参数，比较繁琐，而且对空气的状态变化过程的分析也缺乏直观的感性认识。因此，为了便于工程实过程的分析也缺乏直观的感性认识。因此，为了便于工程实际应用，通常把一定大气压力下，各种参数之间的相互关系际应用，通常把一定大气压力下，各种参数之间的相互关系作成线算图来
17、进行计算。根据所取坐标系的不同，线算图也作成线算图来进行计算。根据所取坐标系的不同，线算图也有好几种，国内常用的是焓湿图，简称有好几种，国内常用的是焓湿图，简称h-d图。图。这里需要强调的是，每一张这里需要强调的是，每一张h-d图都是按规定的大气压绘制的，因此在图都是按规定的大气压绘制的，因此在计算工作中，应选用与要求大气压相符的（或接近的）焓湿图。计算工作中，应选用与要求大气压相符的（或接近的）焓湿图。二、焓二、焓-湿图及其应用湿图及其应用湿湿空空气气的的焓焓-湿湿（h-d）图图即即性性质质图图，是是空空气气调调节节设设计计计计算算和和运运行行管管理理的的主主要要工具。工具。1h d 图图的
18、的基基本本构构成成与与内内容容，如如图图所所示。示。二、焓二、焓-湿图及其应用湿图及其应用湿空气焓湿图湿空气焓湿图等等 线是曲线线是曲线等等h 线是倾斜直线线是倾斜直线等等d 线是垂直线线是垂直线等等t 线接近水平，看似平线接近水平，看似平行，实际互不平行。行，实际互不平行。最低的一根等 线，其值为 =100%。这条曲线称为饱和线。状态在这条线上的空气处于饱和状态。在其他 线上的空气都是非饱和的。空气状态不可能位于饱和线以下的区域中。二、焓二、焓-湿图及其应用湿图及其应用h=1000h/d湿空气的焓湿空气的焓含湿量图含湿量图(即即h-d图图)湿空气状态的确定湿空气状态的确定 ts二、焓二、焓-
19、湿图及其应用湿图及其应用湿空气的湿空气的 h d 图是用斜坐标构成的。图是用斜坐标构成的。纵坐标纵坐标湿空气的焓值。湿空气的焓值。与与纵纵坐坐标标成成 135夹夹角角的的斜斜坐坐标标表表示示湿湿空空气气的的含含湿湿量量d，作作一一水水平平辅辅助助轴轴代代替替实实际际轴轴。在在辅辅助助轴轴上上取取一一定定的的间间距距作作为为1g含含湿湿量量之之值值。通通过过各各点点作作含含湿湿量量不不变变的的垂垂线线（d=常数）。常数）。在在纵纵轴轴上上，同同样样取取一一定定的的间间距距作作为为焓焓值值，并并规规定定0点点以以上上的的焓焓为为正正值值，0点点以以下下的的焓焓为为负负值值。通通过过既既得得各各点点
20、引引平平行行于于实实际际轴轴线线，且且 h=常常数数的的直直线线，这这些些直直线线与与 d=常常数数的直线相交成的直线相交成 135的角度，这些平行的斜线表示等焓线。的角度，这些平行的斜线表示等焓线。热热湿湿比比 :湿湿空空气气状状态态变变化化前前后后的的焓焓差差和和含含湿湿量量差之比值差之比值n 线表示了空气状态变化的方向和特征线表示了空气状态变化的方向和特征,对于于空调区域而言，热量空调区域而言，热量Q和湿量和湿量W表示房间的余热表示房间的余热和余湿和余湿二、焓二、焓-湿图及其应用湿图及其应用二、焓二、焓-湿图及其应用湿图及其应用2湿空气湿空气 h d 图的应用图的应用第第一一，决决定定湿
21、湿空空气气的的状状态态参参数数：在在给给定定大大气气压压力力下下，根根据据湿湿空空气气任任意意两两个个已已知知量量在在 h d 图图上上确确定定的的状状态态点点，可求得其它状态参数。可求得其它状态参数。第第二二，表表示示湿湿空空气气的的状状态态变变化化过过程程：在在空空气气调调节节工工程程中中，不不仅仅要要在在h-d图图上上确确定定某某一一空空气气的的状状态态参参数数，还还要要研研究究某某一一状状态态下下的的空空气气在在加加热热、冷冷却却、加加湿湿或或减减湿湿过过程程中中的状态变化。的状态变化。二、焓二、焓-湿图及其应用湿图及其应用（1）露露点点温温度度在在 h d 图图上上的的表表示示，从从
22、露露点点温温度度的的形形成成过过程程可可知知，保保持持含含湿湿量量不不变变时时，随随着着温温度度的的降降低低 值值增加，增加，=1 时所对应的温度即为露点温度。时所对应的温度即为露点温度。（2）干干式式加加热热过过程程等等湿湿加加热热。空空气气 h 0，d=0，故故 =h/d=。空调工程中，过程曲线如图所示。空调工程中，过程曲线如图所示。B二、焓二、焓-湿图及其应用湿图及其应用（3）干干式式冷冷却却过过程程等等湿湿冷冷却却过过程程。冷冷却却过过程程中中，空空气气焓焓值值减减少少，即即 h 0。DCn n 表面式换热器是让媒质通过金属管道而对空气进行加热或冷却的。采用这种方式时，空气和媒质之间并
23、无直接接触，换热在金属管道表面进行，故称为表面式换热器。二、焓二、焓-湿图及其应用湿图及其应用（5）加加热热加加湿湿过过程程在在空空气气加加热热的的同同时时进进行行加加湿湿。这一过程的这一过程的 h、d均为正值，均为正值，0，其过程如图所示。，其过程如图所示。F二、焓二、焓-湿图及其应用湿图及其应用（6）等等焓焓减减湿湿过过程程采采用用固固体体吸吸湿湿剂剂对对空空气气进进行行等等焓焓减湿处理。减湿处理。=h/d =0/d=0固固体体吸吸湿湿剂剂有有两两类类：一一类类，吸吸湿湿后后仍仍为为固固体体状状态态；另另一一类类为为吸湿后固态逐渐变为液态。吸湿后固态逐渐变为液态。固固体体吸吸湿湿剂剂处处理
24、理空空气气的的过过程程可可看看作作等等焓焓减减湿湿过过程程，变变化化过过程程线如图所示。线如图所示。GE（7）等等焓焓加加湿湿过过程程采采用用喷喷水水室室循循环环水水处处理理空空气气，进进行等焓减湿处理。行等焓减湿处理。=h/d =0/d=0h hDGn 两种不同状态的空气混合在空气调节系统的设计两种不同状态的空气混合在空气调节系统的设计过程中是经常遇到的情况，为此，必须研究空气的过程中是经常遇到的情况，为此，必须研究空气的混合规律。混合规律。n 在空调工程中，为了节省冷量（或热量），通常在空调工程中，为了节省冷量（或热量），通常利用从空调房间抽回的一部分室内空气（回风），利用从空调房间抽回的
25、一部分室内空气（回风），与一定数量的室外空气（新风）或经过处理后的空与一定数量的室外空气（新风）或经过处理后的空气相混合，再送入房间，这就需要确定混合后空气气相混合，再送入房间，这就需要确定混合后空气的状态参数。的状态参数。两种不同状态空气混合过程的计算两种不同状态空气混合过程的计算n 冷冻式除湿机是由风扇将潮湿空气抽入机内，冷冻式除湿机是由风扇将潮湿空气抽入机内，经过制冷系统经过制冷系统(压缩机，蒸发器，冷疑器压缩机，蒸发器，冷疑器)相互作相互作用下疑结成霜，系统自动升温化霜成水流入盛水用下疑结成霜，系统自动升温化霜成水流入盛水箱，箱，产生出干燥空气排出，产生出干燥空气排出，如此循环使室内湿
26、如此循环使室内湿度降低，潮湿空间逐步达到干爽的效果。度降低，潮湿空间逐步达到干爽的效果。转轮式转轮式除湿机是采用空气固体吸附的转盘式金属硅胶吸除湿机是采用空气固体吸附的转盘式金属硅胶吸附体。在除湿过程中，吸附转盘在驱动装置带动附体。在除湿过程中，吸附转盘在驱动装置带动下缓慢转动，当吸附转盘在处理空气区域吸附水下缓慢转动，当吸附转盘在处理空气区域吸附水分子达到饱和状态后，进入再生区域由高温空气分子达到饱和状态后，进入再生区域由高温空气进行脱附再生，这一过程不断周而复始，干燥空进行脱附再生，这一过程不断周而复始，干燥空气连续的经温度调节后送入指定空间，达到高精气连续的经温度调节后送入指定空间，达到
27、高精度的温湿度控制。度的温湿度控制。n n 干式冷却技术是通过提高进入表冷盘管的冷冻干式冷却技术是通过提高进入表冷盘管的冷冻干式冷却技术是通过提高进入表冷盘管的冷冻干式冷却技术是通过提高进入表冷盘管的冷冻水温度水温度水温度水温度,使盘管表面空气层温度高于被处理空气的使盘管表面空气层温度高于被处理空气的使盘管表面空气层温度高于被处理空气的使盘管表面空气层温度高于被处理空气的露点温度露点温度露点温度露点温度,被处理的空气只有温度降低被处理的空气只有温度降低被处理的空气只有温度降低被处理的空气只有温度降低,而含湿量而含湿量而含湿量而含湿量不变。表冷盘管表面无冷凝水产生不变。表冷盘管表面无冷凝水产生不
28、变。表冷盘管表面无冷凝水产生不变。表冷盘管表面无冷凝水产生,从根本上消除从根本上消除从根本上消除从根本上消除了盘管在湿工况下引发的病菌滋生的问题了盘管在湿工况下引发的病菌滋生的问题了盘管在湿工况下引发的病菌滋生的问题了盘管在湿工况下引发的病菌滋生的问题1-21-2。该技术已在制药、电子等洁净空调系统中得到广该技术已在制药、电子等洁净空调系统中得到广该技术已在制药、电子等洁净空调系统中得到广该技术已在制药、电子等洁净空调系统中得到广泛应用泛应用泛应用泛应用11。随着人们对室内空气品质要求日益提。随着人们对室内空气品质要求日益提。随着人们对室内空气品质要求日益提。随着人们对室内空气品质要求日益提高
29、高高高,干冷却技术在民用空调中也开始推广应用干冷却技术在民用空调中也开始推广应用干冷却技术在民用空调中也开始推广应用干冷却技术在民用空调中也开始推广应用22。目前卷烟厂空调系统在夏季运行时目前卷烟厂空调系统在夏季运行时目前卷烟厂空调系统在夏季运行时目前卷烟厂空调系统在夏季运行时,很多工况下只很多工况下只很多工况下只很多工况下只需要对空气进行降温处理而不需要进行除湿需要对空气进行降温处理而不需要进行除湿需要对空气进行降温处理而不需要进行除湿需要对空气进行降温处理而不需要进行除湿,由于由于由于由于表冷盘管进水温度为表冷盘管进水温度为表冷盘管进水温度为表冷盘管进水温度为7 7,远远低于表冷器入口空远
30、远低于表冷器入口空远远低于表冷器入口空远远低于表冷器入口空气气气气 两种不同状态空气混合过程的计算两种不同状态空气混合过程的计算两种不同状态空气混合过程的计算两种不同状态空气混合过程的计算dAdBGBGAGCdC绝热混合过程绝热混合过程n 已知：质量流量已知：质量流量GA（kg/s），状态为），状态为A（hA,dA）的空气和质量流量为）的空气和质量流量为GB（kg/s），状态为），状态为B（hB,dB）的两种空气相混合，混合后状态点为）的两种空气相混合，混合后状态点为C点（点（hC,dC）。确定：混合后的状态参数。）。确定：混合后的状态参数。n 混合后的空气质量流量为：混合后的空气质量流量为：
31、GC=GA+GB（kg/s）nGAhA+GBhB=GChCnGAdA+GBdB=GCdCnGC=GA+GBnGA/GB=(hB-hC)/(hC-hA)nGA/GB=(dB-dC)/(dC-dA)nGA/GB=(hB-hC)/(hC-hA)=(dB-dC)/(dC-dA)n(hB-hC)/(dB-dC)=(hC-hA)/(dC-dA)=绝热混合过程dhBAhChAChBdCdBdAn nCB/CA=(dCB/CA=(dB B-d-dC C)/(d)/(dC C-d-dA A)n n =(h =(hB B-h-hC C)/(h)/(hC C-h-hA A)n n =G =GA A/G/GB Bn
32、混合点混合点C将将AB分成两段，分成两段，两段长度之比两段长度之比和参与混合的两种空气的质量成反比，混和参与混合的两种空气的质量成反比，混合点靠近质量大的空气状态一端。合点靠近质量大的空气状态一端。n n 混合规律混合规律n利用混合规律，可以求出混合空气状态点。利用混合规律，可以求出混合空气状态点。1.1.汽化和液化汽化和液化汽化和液化汽化和液化汽化：汽化：汽化：汽化：物质从液态转变为气态的过程。物质从液态转变为气态的过程。物质从液态转变为气态的过程。物质从液态转变为气态的过程。汽化的方式：蒸发（表面汽化）、沸腾（表面及内部汽化的方式：蒸发（表面汽化）、沸腾（表面及内部汽化的方式：蒸发（表面汽
33、化）、沸腾（表面及内部汽化的方式：蒸发（表面汽化）、沸腾（表面及内部同时汽化）。同时汽化）。同时汽化）。同时汽化）。加快汽化的措施：提高温度、降低表面压力。加快汽化的措施：提高温度、降低表面压力。加快汽化的措施：提高温度、降低表面压力。加快汽化的措施：提高温度、降低表面压力。液化：液化：液化：液化：物质从气态转变为液态的过程。物质从气态转变为液态的过程。物质从气态转变为液态的过程。物质从气态转变为液态的过程。加快液化的措施：降低温度、提高压力。加快液化的措施：降低温度、提高压力。加快液化的措施：降低温度、提高压力。加快液化的措施：降低温度、提高压力。第二节第二节 蒸气压缩式制冷原理蒸气压缩式制
34、冷原理一、制冷技术中常用的热力学名词一、制冷技术中常用的热力学名词2.2.显热和潜热显热和潜热显热和潜热显热和潜热显热：显热：显热：显热：不改变物质状态不改变物质状态不改变物质状态不改变物质状态只引起物质温度变化的只引起物质温度变化的只引起物质温度变化的只引起物质温度变化的热量。热量。热量。热量。潜热：潜热：潜热：潜热：不改变物质温度不改变物质温度不改变物质温度不改变物质温度只改变物质状态的热量。只改变物质状态的热量。只改变物质状态的热量。只改变物质状态的热量。一、制冷技术中常用的热力学名词一、制冷技术中常用的热力学名词一、制冷技术中常用的热力学名词一、制冷技术中常用的热力学名词3饱和温度和饱
35、和压力饱和温度和饱和压力 液体沸腾时所维持不变的温度称为沸点，热工学中又将其液体沸腾时所维持不变的温度称为沸点，热工学中又将其称为在某一压力下的饱和温度，也叫蒸发温度。该温度所对应称为在某一压力下的饱和温度，也叫蒸发温度。该温度所对应的压力叫饱和压力。饱和温度与饱和压力一一对应。压力升高，的压力叫饱和压力。饱和温度与饱和压力一一对应。压力升高，饱和温度升高，饱和温度升高，同一液体，不同饱和压力，对应不同的蒸发温同一液体，不同饱和压力，对应不同的蒸发温度。不度。不同液体，同压力下饱和温度不同同液体，同压力下饱和温度不同。4过热与过冷过热与过冷（1）过热）过热过热度即过热蒸气的温度与饱和温度之差。
36、过热度即过热蒸气的温度与饱和温度之差。（2）过冷）过冷过冷也有过冷度的概念，过冷液体温度比饱过冷也有过冷度的概念，过冷液体温度比饱和液体温度所低的数值，称为制剂液体的过冷度。和液体温度所低的数值，称为制剂液体的过冷度。一、制冷技术中常用的热力学名词一、制冷技术中常用的热力学名词5临界温度和临界压力临界温度和临界压力 压压力力增增加加，气气体体的的液液化化温温度度随随之之升升高高，温温度度升升高高到到某某一一数数值值时时，气气体体的的液液化化温温度度与与压压力力之之间间就就不不是是正正比比的的关关系系了了，即即使使再再增增大大压压力力不不能能使使气气体体液液化化，此此时时的的温温度度就就叫叫做做
37、临界温度；与临界温度对应的压力被称之为临界压力。临界温度；与临界温度对应的压力被称之为临界压力。1 1、制冷的基本思路、制冷的基本思路、制冷的基本思路、制冷的基本思路利用液体的蒸发可以吸收周围环境的热量。利用液体的蒸发可以吸收周围环境的热量。利用液体的蒸发可以吸收周围环境的热量。利用液体的蒸发可以吸收周围环境的热量。二、制冷基本原理二、制冷基本原理请仔细观察左请仔细观察左请仔细观察左请仔细观察左图，总结一下图，总结一下图，总结一下图，总结一下制冷基本原理。制冷基本原理。制冷基本原理。制冷基本原理。二、制冷基本原理二、制冷基本原理2 2、制冷循环、制冷循环、制冷循环、制冷循环提高压力，强提高压力
38、，强提高压力，强提高压力，强制冷却，使制制冷却，使制制冷却，使制制冷却，使制冷剂从气体转冷剂从气体转冷剂从气体转冷剂从气体转化为液体而放化为液体而放化为液体而放化为液体而放出热量。出热量。出热量。出热量。二、制冷基本原理二、制冷基本原理高压的液体通高压的液体通高压的液体通高压的液体通过小孔，迅速过小孔，迅速过小孔，迅速过小孔，迅速膨胀降压、气膨胀降压、气膨胀降压、气膨胀降压、气化而吸热。化而吸热。化而吸热。化而吸热。二、制冷基本原理二、制冷基本原理将上述两个过程组合起来，就可以形成一个制冷循环将上述两个过程组合起来，就可以形成一个制冷循环将上述两个过程组合起来，就可以形成一个制冷循环将上述两个
39、过程组合起来，就可以形成一个制冷循环 。从制冷。从制冷。从制冷。从制冷循环可以看出，所谓制冷就是通过制冷剂的状态变化（循环可以看出，所谓制冷就是通过制冷剂的状态变化（循环可以看出，所谓制冷就是通过制冷剂的状态变化（循环可以看出，所谓制冷就是通过制冷剂的状态变化（气态气态气态气态液态，放热；液态液态，放热；液态液态，放热；液态液态，放热；液态气态，吸热气态，吸热气态，吸热气态，吸热）将一个地方（蒸发器周围）将一个地方（蒸发器周围）将一个地方（蒸发器周围）将一个地方（蒸发器周围）的热量带到另一个地方（冷凝器周围）。的热量带到另一个地方（冷凝器周围）。的热量带到另一个地方（冷凝器周围）。的热量带到另
40、一个地方（冷凝器周围）。二、制冷基本原理二、制冷基本原理蒸发器蒸发器冷凝器冷凝器70 PSI263 PSI低压低压高压高压压缩机压缩机膨胀阀膨胀阀蒸气蒸气液体液体二、制冷基本原理二、制冷基本原理四个必要组成部分四个必要组成部分:压缩机冷凝器节流（膨胀）装置蒸发器蒸发器蒸发器冷凝器冷凝器70 PSI263 PSI低压低压高压高压压缩机压缩机膨胀阀膨胀阀蒸气蒸气液体液体二、制冷基本原理二、制冷基本原理气体气体气体气体高高高高温温温温高高高高压压压压液液液液体体体体低温低温低温低温 低低低低压压压压气气气气体体体体低温低温低温低温低压低压低压低压压缩机压缩机压缩机压缩机（压缩压缩压缩压缩）耗电做功使
41、低温低压制冷剂气体耗电做功使低温低压制冷剂气体变为高温高压气体变为高温高压气体冷凝器冷凝器冷凝器冷凝器（冷凝冷凝冷凝冷凝）向空气放出向空气放出制冷剂制冷剂的热量使的热量使气态气态制冷剂制冷剂变为液态变为液态膨胀阀膨胀阀膨胀阀膨胀阀（膨胀膨胀膨胀膨胀）降低降低制冷剂制冷剂压力压力调整调整制冷剂制冷剂流量流量蒸发器蒸发器蒸发器蒸发器（蒸发蒸发蒸发蒸发）空气吸收空气吸收制冷剂制冷剂的冷量的冷量使液态使液态制冷剂制冷剂变为气态变为气态液液液液体体体体高高高高压压压压高高高高温温温温二、制冷基本原理二、制冷基本原理制冷四大金刚制冷四大金刚压缩机：作用：提升压力作用：提升压力低压（低温）气体被吸入压缩机并
42、被压缩成高压（高温）气体。低压（低温）气体被吸入压缩机并被压缩成高压（高温）气体。冷凝器：从压缩机出来的高温制冷剂气体进入冷凝器，在一定压力下从压缩机出来的高温制冷剂气体进入冷凝器，在一定压力下释放热量变成液体。高温制冷剂在冷凝器中冷凝。释放热量变成液体。高温制冷剂在冷凝器中冷凝。节流装置(膨胀阀)：液体经过节流装置使压力下降。液体经过节流装置使压力下降。常温常温低温低温孔板、热力膨胀阀、电子膨胀阀、毛细管等孔板、热力膨胀阀、电子膨胀阀、毛细管等蒸发器：液体制冷剂进入蒸发器蒸发为气体。液体制冷剂进入蒸发器蒸发为气体。制冷剂在蒸发器中吸收热量。制冷剂在蒸发器中吸收热量。制冷四大金刚制冷四大金刚n
43、 完成一个循环只经过一次压缩，称为单完成一个循环只经过一次压缩，称为单级压缩制冷循环。级压缩制冷循环。逆向可逆循环 工质循环方式：工质循环方式：工质循环方式：工质循环方式：正向循环正向循环正向循环正向循环(亦称动力循环亦称动力循环亦称动力循环亦称动力循环)逆向循环逆向循环逆向循环逆向循环:分可逆循环及分可逆循环及分可逆循环及分可逆循环及不可逆循环。不可逆循环。不可逆循环。不可逆循环。可逆循环可逆循环可逆循环可逆循环:一种理想循环，一种理想循环，一种理想循环，一种理想循环，它不考虑工质在流动和状它不考虑工质在流动和状它不考虑工质在流动和状它不考虑工质在流动和状态变化过程中的各种损失。态变化过程中
44、的各种损失。态变化过程中的各种损失。态变化过程中的各种损失。不可逆循环不可逆循环不可逆循环不可逆循环:工质循环过工质循环过工质循环过工质循环过程中考虑了各种损失（制程中考虑了各种损失（制程中考虑了各种损失（制程中考虑了各种损失（制冷剂在流动内部摩擦及换冷剂在流动内部摩擦及换冷剂在流动内部摩擦及换冷剂在流动内部摩擦及换热器存在传热温差热器存在传热温差热器存在传热温差热器存在传热温差 ）。）。）。）。三、制冷循环原理三、制冷循环原理 逆向逆向逆向逆向可逆可逆可逆可逆循环：又叫逆卡诺循环循环：又叫逆卡诺循环循环：又叫逆卡诺循环循环：又叫逆卡诺循环 逆卡诺循环逆卡诺循环逆卡诺循环逆卡诺循环 逆卡诺循环
45、是可逆的理想制冷循环逆卡诺循环是可逆的理想制冷循环逆卡诺循环是可逆的理想制冷循环逆卡诺循环是可逆的理想制冷循环 逆卡诺循环组成：逆卡诺循环组成：逆卡诺循环组成：逆卡诺循环组成：绝热压缩过程绝热压缩过程绝热压缩过程绝热压缩过程11112 2 2 2，制冷剂的温度由制冷剂的温度由制冷剂的温度由制冷剂的温度由T T T T0 0 0 0升至升至升至升至T T T Tk k k k，外界输入功，外界输入功，外界输入功，外界输入功w w w w；等温冷凝过程等温冷凝过程等温冷凝过程等温冷凝过程22223 3 3 3，制冷剂在等温制冷剂在等温制冷剂在等温制冷剂在等温T T T Tk k k k向高温热源放
46、出热量向高温热源放出热量向高温热源放出热量向高温热源放出热量q q q qk k k k；绝热膨胀过程绝热膨胀过程绝热膨胀过程绝热膨胀过程34343434，制冷剂的温度由制冷剂的温度由制冷剂的温度由制冷剂的温度由T T T Tk k k k降至降至降至降至T T T T0 0 0 0，膨胀机输出功，膨胀机输出功，膨胀机输出功，膨胀机输出功w w w we e e e；等温蒸发过程等温蒸发过程等温蒸发过程等温蒸发过程44441 1 1 1，制冷剂在等温制冷剂在等温制冷剂在等温制冷剂在等温T T T T0 0 0 0吸收低温热源中的热量吸收低温热源中的热量吸收低温热源中的热量吸收低温热源中的热量q
47、 q q q0 0 0 01234三、制冷循环原理三、制冷循环原理低低 压压 液液 体体逆卡诺循环逆卡诺循环逆卡诺循环逆卡诺循环 从低温热源吸收的热量为：从低温热源吸收的热量为：从低温热源吸收的热量为：从低温热源吸收的热量为：q q q q0 0 0 0=T=T=T=T0 0 0 0(S(S(S(Sa a a aSSSSb b b b)(kJ)(kJ)(kJ)(kJkg)kg)kg)kg)向高温热源放出的热量为向高温热源放出的热量为向高温热源放出的热量为向高温热源放出的热量为:q:q:q:qk k k k=T=T=T=Tk k k k(S(S(S(Sa a a aSSSSb b b b)(kJ
48、)(kJ)(kJ)(kJkg)kg)kg)kg)外界输入压缩机的功为：外界输入压缩机的功为：外界输入压缩机的功为：外界输入压缩机的功为：w w w wc c c c=w=w=w=w w w w we e e e=q=q=q=qk k k kq q q q0 0 0 0=(T=(T=(T=(Tk k k kT T T T0 0 0 0)(S)(S)(S)(Sa a a aSSSSb b b b)(kJ)(kJ)(kJ)(kJkg)kg)kg)kg)制冷系数制冷系数制冷系数制冷系数 ：c c c c=q=q=q=q0 0 0 0/w/w/w/wc c c c=T=T=T=T0 0 0 0(S(S(
49、S(Sa a a aSSSSb b b b)/(T)/(T)/(T)/(Tk k k kT T T T0 0 0 0)(S)(S)(S)(Sa a a aSSSSb b b b)=T =T =T =T0 0 0 0/(T/(T/(T/(Tk k k kT T T T0 0 0 0)结论：结论：结论：结论：(1)(1)(1)(1)c c c c仅与高、低温热源温度有关，而与制冷剂的热物理性能无关。仅与高、低温热源温度有关，而与制冷剂的热物理性能无关。仅与高、低温热源温度有关，而与制冷剂的热物理性能无关。仅与高、低温热源温度有关，而与制冷剂的热物理性能无关。(2)T (2)T (2)T (2)T0
50、 0 0 0升高，升高，升高，升高，T T T Tk k k k降低时，降低时，降低时，降低时，c c c c增大。增大。增大。增大。(3)(3)(3)(3)在恒定的高、低温热源区间，逆卡诺循环的制冷系数在恒定的高、低温热源区间，逆卡诺循环的制冷系数在恒定的高、低温热源区间，逆卡诺循环的制冷系数在恒定的高、低温热源区间，逆卡诺循环的制冷系数c c c c最大。最大。最大。最大。三、制冷循环原理三、制冷循环原理逆卡诺循环逆卡诺循环结论：结论：实际循环的制冷系数总小于相同热源温度时的实际循环的制冷系数总小于相同热源温度时的实际循环的制冷系数总小于相同热源温度时的实际循环的制冷系数总小于相同热源温度