制冷原理教程20121205

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资源描述

开篇常用术语•物质、物质的三种状态;•温度、温标、摄氏温度、热力学温度,–T=t+273.15(K)•压力、绝对压力、表压力、真空度;•压力的单位:–帕(Pa、N/m2)、兆帕(MPa、106N/m2)、标准大气压(atm)、工程大气压(at),•1标准大气压(atm)=1.01x105Pa•1工程大气压(at)=0.98x105Pa=98kPa常用术语•湿空气:干空气+水蒸气•含湿量一公斤干空气的湿空气所含有的水蒸气量。(单位:kg/kg.干)•相对湿度–Ψ=d/dbx100%•Ψ——空气的相对湿度,%;•d——含湿量,(kg/kg.干);•db——饱和绝对湿度,(kg/kg.干);常用术语•汽化:沸腾、蒸发;吸收周围介质热量;蒸发器;•冷凝:液化;放热;•一定压力下,蒸汽的冷凝温度与液体的沸点相同,汽化潜热与液化潜热的数值相同;•饱和液体:当液体的温度上升至饱和温度,任何的热量增加都会导致其汽化,此时的液体就被认为是饱和的。•饱和蒸汽:当蒸汽的温度降低到饱和温度,也就是说,再进一步对其进行冷却就会导致蒸汽开始凝结,此时的蒸汽就被认为是饱和的。•过冷液体:在冷凝后液体继续被冷却,其温度会降低到饱和温度以下,此时液体被认为是过冷的。常用术语•过热蒸汽:当蒸汽的温度大大高于饱和温度,我们则认为蒸汽是过热的,成为过热蒸汽。要过度加热一种蒸汽,就必须将其与正在汽化的蒸汽分离开来。只要蒸汽仍保持与液体的接触,他就会一直是饱和的。这是因为任何增加到这一气液混合中的热量都将只是用于使更多的液体汽化,并不会发生任何过热情况•潜热:人们已经证实,所有的纯物质都能改变它们的状态,使物质状态发生变化,但温度不变的热量称之为潜热。常用术语•露点温度:在压力不变的条件下,空气的含湿量不变时水蒸气达到饱和的温度。–结露取决于物体表面温度与空气露点温度这两个参数的相互关系。•干球温度、湿球温度;•密度、比体积——单位质量的空气占有的体积;•热量:物体内能改变的量度,用Q表示,单位为J、KJ。•比热容:单位质量的物质温度每升高(或降低)1度时所吸收或放出的热–用c表示,单位为kj/(kg.K)。–C=c.m.ΔT•显热、潜热、溶解热、气化潜热;热力学基本概念——焓•内能:工质内部分子能量的总称。•焓:焓是一个复合的状态参数,是表征系统中所有的总能量,是工质的内能和压力位能之和,对1kg工质而言,用符号h表示,单位为kJ/kg,适用于气体,甚至液体和固体。–,h=e+pv(kJ/kg)–,e——内能(kJ/kg)–,p——压力(kPa)–,v——比体积(m3/Kg)•当工质处于某一定状态(p.v.t)时,p、v、e均具有一定的数值,e+Apv也具有一定的数值,故h是一个状态参数,其物理意义是指特定温度作为起点是物质所含的热量。•1kg水由0℃升温直至气化需要吸收418.68+2246.9=2665.58kJ/kg的热量,则可称蒸汽在该状态下的焓值为2665.58kJ/kg。•通常把0℃的R12和R22液态制冷剂的焓值规定为200kJ/kg,R502和R717液态制冷剂的焓值规定为500kJ/kg。热力学基本概念——熵•熵:熵是一个导出的状态参数,是表示工质状态变化时,其热量传递的程度。对1kg工质而言,用符号s表示,单位为。它是通过其它可以直接测量数量间接计算出来的。熵和热量、温度的关系式为:–,s=Q/T[kJ/(kg.K)]–Q——1kg物质所获得的热量(kJ/kg);–T——物质获得的热量时的热力学温度(K)。•因T恒大于0,故熵值增加,表示对这个系统加热;熵值减少,表示系统放热;熵值为0,则说明系统没有与外界进行热交换(绝热过程)。•工质熵的变化可以判断工质与外界热交换的方向。•熵字的外文意义是转变,指热量可以转变为功的程度,熵小则热能的转变程度高,热能的品位高;熵大则热能的转变程度低,热能的品位低。也可以说熵代表热量的品位。•例如:具有同样热量的蒸汽,高压蒸汽可以用来发电,低压蒸汽只能用来一般加热。前者熵小,后者熵大。具有同样热量的热水,110℃的高温水可以用来制冷,80℃的热水不能用来制冷,前者品位高,熵小;后者品位低,熵大。传热学基本概念•热量传递的三种基本方式:热传导、热对流、热辐射。•热导率:表示某种材料传导热量能力的一个物理量。•表面传热系数:表示不同物质(如固体与气体)之间在不同状态下换热能力的物理量。•传热系数•热扩散率•气化与冷凝•饱和状态、饱和蒸汽、饱和液体、饱和温度、饱和压力。•过冷:在饱和压力的条件下,继续对饱和蒸汽加热,使其温度高于饱和温度,这种状态称为过热,这种蒸气称为过热蒸汽。饱和液体在饱和压力不变的条件下,继续冷却到饱和温度一下称为过冷,这种液体称为过热液体。•如果物质气化后,继续吸热,使该气体温度升高,升高后的温度称为过热温度,过热温度与饱和温度之差称为过热度。•如果物质液化后,继续放热,使该液体温度下降,下降后的温度称为过冷温度,过冷温度与饱和温度之差称为过冷度。什么是制冷?•制冷:利用机械设备把降温对象降到所需温度的方法叫制冷。•制冷过程中,热量由低温向高温转移是由于消耗了外界的能量,既靠压缩机做功来实现的。单级压缩制冷循环基本组成要件•最简单的制冷系统由四大要件组成:①压缩机;②冷凝器;③节流阀;④蒸发器;制冷循环的蒸发过程•蒸发过程–通过膨胀阀截流后的低压湿蒸汽,在蒸发器中从周围介质吸热制冷,并逐渐增加其干度。这样,从蒸发器出来的气体就已经成为干饱和蒸汽或稍有过热度的过热蒸汽了。在蒸发过程中,制冷剂的温度和压力保持不变。制冷循环的压缩过程•压缩过程–完成制冷作用后从蒸发器出来的蒸汽经制冷压缩机压缩后,温度和压力急剧升高。压缩机排出的气体就变成了过热度较大的热蒸汽。压缩气体时,压缩机要消耗一定的压缩功,但制冷剂熵值不变。制冷循环的冷凝过程•冷凝过程–从制冷机排出的高温高压过热蒸汽,进入冷凝器与冷却水或空气进行热交换,使过热蒸汽逐渐变成饱和蒸汽,进而变成饱和液体。当用冷却水冷却时,饱和液体的温度继续降低,出现过冷。冷凝过程中压力保持不变。制冷循环的四个过程•节流过程–从冷凝器出来的液体经过膨胀阀被节流,成为低温低压的湿蒸汽。节流过程制冷剂焓值不变。•上述四个过程依次不断循环,进而达到制冷目的。PITI制冷过程综述•制冷剂工质以液态在蒸发器中吸热制冷,低温液体吸收汽化潜热变成制冷剂气体被压缩机吸入并压缩,被压缩的气体压力和温度都增高,之后流进冷凝器,冷凝器以风冷水冷等形式对制冷剂气体进行冷凝,冷凝后的高温高压液体储存在冷凝器底部及储液器中,冷凝时放出的热量通过风机、水泵等设备带出并散到环境中,当高温高压的液体流经膨胀阀后,以低温低压的液体状态再进入蒸发器吸收汽化潜热而制冷,如此完成制冷循环。一级压缩制冷循环在压焓图中的体现制冷量:蒸发过程两点焓值差二级压缩制冷循环在压焓图中的体现与一级压缩制冷循环区别在于:1、两级节流装置2、一级节流后冷媒进入经济器,气液分离3、一级压缩后的冷媒气体混合经济器的气体进入二级压缩二级过冷制冷循环在压焓图中的体现(多联机系列)二级过冷,降低蒸发温度,增加蒸发器内换热量

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