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第一章制冷技术基础第一节制冷技术的基本知识一、物态的变化自然界的一切物质都是由大量分子组成的，同时分子又处于无规则的永不停息的运动中，而这种大规模分子的杂乱无章运动称之为热运动。二、流体的基本状态参数在热力工程中，用来实现能量转换的物质叫做工质。表示工质状态的物理量称为流体或工质的状态参数．流体的基本状态参数有温度、压力、比容、焓、熵和内能等。1、温度温度是表示物体冷热程度的物理量。温度的标准（简称温标）又分为摄氏温度、华氏温度和绝对温度等。2、压力物理学中，把单位面积上所承受的压力称为压强，工程上就称为压力。气体的压力是大量气体分子热运动时对壁面撞击的结果。工程上压力常以符号P表示。大气也有压力，称为大气压力，简称大气压，用符号B表示。绝对压力、表压力和真空度用u型压力计测量系统压力的方法如图所示：3、比容物质所占有的体积与该物质的重量之比值称为该物质的比容，比容用符号v表示，常用的单位为米3/千克（m3/kg）。4、热量和比热热量是表示物体吸热或放热多少的物理量，热量通常用符号Q表示。三、气体的物理性质1．理怒气体的状态方设想一种在任何条件下都符合下述关系式的气体对于任何气体，只要知道其分子量产，其气体常数R，就可按下式求出2．混合气体性质混合气体的总压力等于各组成气体的分压力之和。即：四、热力学定律1．热力学第一定律能量守恒和转换定律称为热力学第一定律。用数学式表达为Q=A·L式中：L―机械功（kgf·m)Q―由机械功转换成的热量（kcal)A―比例系数，功热当量（kcal/kgf.m)2、热力学第二定律实践中的大量事实证明：(1）要使热传递方向倒转过来，靠消耗功来实现。(2）热机能连续不断地将热变为机械功，一定伴随有热量的损失。五、热量的传递物质（系统）内的热量转移的过程叫做热传递。热传递有三种方式，即热传导、对流和热辐射。六、显热和潜热在加热（或冷却）过程中，物质的温度、状态将发生改变（即相变）。物质温度与状态随时间变化的曲线如图所示。物质在加热（或冷却）过程中，温度升高（或降低）所吸收（或放出）的热量叫显热。用符号Q显表示。显热量计算式：物质在加热（或冷却）过程中，只改变原有状态，而温度不发生变化，这种改变状态所消耗（或得到）的热叫做潜热。用符号Q潜表示。第二节制冷剂及其状态一、制冷剂制冷剂是制冷机（包括电冰箱）用来实现能量转换的工作物质，又称制冷工质。1、选用制冷剂的基本原则(l）安全性(2）热力学特性:①蒸发潜热要大。②临界温度要高于环境温度。③凝固点要低。④比容越小越好。⑤制冷剂的导热系数和放热系数要高。(3）其它要求:①制冷剂的粘度和密度要尽量小。②在高温下不会分解，稳定。③没有明显的侵蚀作用。④易于与润滑油混合。⑤有一定的吸水能力。⑥价格便宜，易于购买。2、制冷剂的分类(l）根据制冷剂化学成份及组成可分为四类，即无机化合物、碳氢化合物、氟里昂系列和混合共沸溶液。(2）根据蒸发温度的高低，制冷剂可分为三大类，即高温低压制冷剂、中温中压制冷剂和低温高压制冷剂。3、制冷剂的符号表示(1）无机化合物；(2）氟里昂和烷烃类(3）共沸溶液二、制冷剂的状态1、定压加热（或冷却）时制冷剂状态的变化如果我们取1千克液态R12注入到汽缸中，并保持在一定的压力（P=7.58kgf/cm2）下对其进行加热（或冷却）时，所引起温度和体积的变化如图所示：由于所取的液态R12是1000克，所以其体积可用比容v来表示。在变化过程中，温度和体积的关系如图所示。2．饱和温度和饱和压力在各种不同压力的等压条件下，对制冷剂R12进行加热和冷却时，我们可以得到一组曲线图，如图所示：3．临界混度和临界压力三、制冷剂状态的术语1．干饱和蒸气2．饱和液3.湿蒸气4．干度5．过热蒸气和过热度6．过冷液和过冷度四、蒸发和冷凝蒸发现象进行时的温度叫蒸发温度。冷凝现象进行时的温度叫冷凝温度。五、制冷剂热力特性表第三节制冷原理一、蒸发和液化一般情况下，液体在某一压力下被加热后因吸热而温度上升，当温度上升到某一定值时，液体开始沸腾并变为蒸汽，但此刻温度并不改变，这种现象叫沸腾。在制冷技术中，习惯上将液体汽化的两种形式：蒸发和沸腾统称蒸发。如果把此蒸汽在同样压力下冷却，则会出现与上述情况完全相反的变化过程，在放出等于蒸发潜热的全部热量后液化，这一过程中所放出的热量称为冷凝潜热，这一过程称为冷凝过程。二、饱和状态液体发生状态变化而变成过热蒸汽的过程。开始蒸发时的液体称为饱和液体；其蒸发后全部变成蒸汽时，此蒸汽称为干饱和蒸汽；这两者之间的状态称为饱和状态；其中有液体和气体共存时的气体被叫作湿蒸汽。干饱和蒸汽再加热则变成过热蒸汽，饱和液体再冷却则变成过冷液体，过热蒸汽与干饱和蒸汽的温差称为过热度，过冷液体与饱和液体的温差称为过冷度。三、节流在流体通路当中，通道突然缩小时，液体压力便会下降，所对应的沸点也随之下降，因此液体开始汽化，产生气体，汽化所耗的热量来自液体本身，这种变化只是状态的变化，与外界并没有热和功的交换，因此流体的焓值不变。这种状态变化被称为节流。四、制冷循环制冷循环共有四个过程：(１）蒸发过程；(2）压缩过程；(3）冷凝过程；(4）节流过程。理解制冷，更近一点说，理解我们身边用着的空调，不需要高深的知识基础，只需要对初中物理基础知识还有记忆，然后加上一些日常所熟悉的散热、导热现象，比如：1）一碗热水静静地放在桌上，周围没有风；2）另一碗热水放在电风扇风口处；3）这碗热水被倒进一个大盆里，然后放到电风扇风口处；比较上述三种情况，哪一种热水凉得快?很显然，第三种情况凉得最快，第一种情况凉的最慢，这个日常生活中经常见到，但道理是什么呢？这里体现散热的好坏或者说快慢与2个因数有关：1）空气流通越快，空气带走的热越多，散热当然越快；2）物质面积越大，物质跟外界的接触机会就越多，散热当然越好；从这里联想到空调：1）有风扇，增加空气流通，使空调换热更好；2）把热交换器（空调里的冷凝器和蒸发器）做成薄薄的翅片（材料为铝），就是在有限的体积下增加换热面积，增强热交换能力；空调就是和我们一碗水的散热一样的道理。空调的目的就是进行热交换。冷的把热的冷却，热的把冷的加热。而之所以换热器用铜管和铝片，那是因为两者都比较柔软，易加工成各种形状，展薄加厚都没问题，另外导热好，价格可以接受，相比其它材料，这两者更成熟、经济、高效、安全。