空调基础知识及制冷原理

版权所有，未经许可，不得复制城市轨道交通车辆及操作轨道交通系车辆项目组2020/3/31本课程的教学目标：1、使学生掌握汽车空调系统的作用、组成及工作原理；2、掌握汽车空调系统的基本维护作业；3、掌握汽车空调系统常见故障的诊断排除方法。说明：（结合授课计划）本课程为考查课。教学分理论教学和实验两部分。成绩由平时成绩（20%）、实验成绩（30%）和笔试成绩（50%）三部分综合评定。版权所有，未经许可，不得复制城市轨道交通车辆及操作轨道交通系车辆项目组2020/3/31空调是用来改善环境舒适性的设备，它可以调节空气的温度、湿度，保持车内的空气清洁。空调的功能调节湿度调节温度调节气流净化空气版权所有，未经许可，不得复制城市轨道交通车辆及操作轨道交通系车辆项目组2020/3/31通风装置：把室外的新鲜空气吸进室内进行换气的装置。暖气装置：加热室内或吸进来的新鲜空气，使室内加温（有时还除湿）的装置。冷气装置：对室内或吸进来的新鲜空气进行冷却或除湿的装置。空气净化装置：除去室内存在的灰尘及难闻气味，使空气净化的装置。空调的一般组成版权所有，未经许可，不得复制城市轨道交通车辆及操作轨道交通系车辆项目组2020/3/31一、物质的基本状态参数１、温度最常用的温度计：水银温度计和酒精温度计。温度计的温标一般有：摄氏温标、华氏温标（欧美用）和绝对温标。1)摄氏温标(℃):是选用纯水在一个大气压下的冰点作为0℃，沸点作为100℃，把这两者之间100等分，每一份定为1℃的温度表示体系。2)绝对温标(Ｋ)：把水的冰点定为+273.16Ｋ，沸点定为373.16Ｋ，且理论上把物体内部完全停止分子热运动之点定为绝对零度，即0(Ｋ)。摄氏温标与绝对温标之间的关系如下：T＝t+273.16空调的基础知识版权所有，未经许可，不得复制城市轨道交通车辆及操作轨道交通系车辆项目组2020/3/313）华氏温标(°F)将标准大气压下水的冰点定为32°F，而沸点定为212°F，二者之间180等分，每一份定为1°F。在欧美国家应用较广。摄氏与华氏之间存在下列换算关系：t＝5(F-32)/9F＝9t/5+32式中：t－摄氏温度F－华氏温度空调的基础知识（续）版权所有，未经许可，不得复制城市轨道交通车辆及操作轨道交通系车辆项目组2020/3/3137℃245Ｋ90°F空调的基础知识（续）版权所有，未经许可，不得复制城市轨道交通车辆及操作轨道交通系车辆项目组2020/3/312、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既有干球温度计和湿球温度计的装置称为干湿计，可用来测量大气中的相对湿度。空调的基础知识（续）版权所有，未经许可，不得复制城市轨道交通车辆及操作轨道交通系车辆项目组2020/3/31干湿计：即有干球温度计和湿球温度计的装置。空调的基础知识（续）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？版权所有，未经许可，不得复制城市轨道交通车辆及操作轨道交通系车辆项目组2020/3/313、压力（P3）单位面积上所受的垂直作用力称为压力（物理上叫压强）。压力的国际单位是帕斯卡，简称帕，用Ｐa表示。1Ｐa=1Ｎ/M2因Ｐa这个单位太小，故实际中常用千帕（ｋＰa）或兆帕（ＭＰa）。1ｋＰa=1000Ｐa1ＭＰa=106Ｐa物理上，将纬度45°海平面上的常年平均气压称为1个标准大气压。1标准大气压=101.3ｋＰa工程上，压力单位常用kgf/cm2，称为工程大气压。空调的基础知识（续）版权所有，未经许可，不得复制城市轨道交通车辆及操作轨道交通系车辆项目组2020/3/311、热量1）热量传递的途径有：传导、对流、辐射。（1）热传导：热在物质内直接传送称为热传导。热力学基础知识版权所有，未经许可，不得复制城市轨道交通车辆及操作轨道交通系车辆项目组2020/3/31（2）热对流：热对流是受热的液体或气体运动传递热量热力学基础知识（续）版权所有，未经许可，不得复制城市轨道交通车辆及操作轨道交通系车辆项目组2020/3/31（3）热辐射：热辐射是以红外线的方式发射和传递热量。热力学基础知识（续）版权所有，未经许可，不得复制城市轨道交通车辆及操作轨道交通系车辆项目组2020/3/312）常用的热量单位卡：在标准大气压下，将1g纯水加热或冷却，使其温度升高或降低1℃时，所吸进或放出的热量即为1卡，用Cal表示，因卡的单位太小，工程上常用千卡即大卡表示，其符号为kcal。焦耳：作用着1N力的作用点在力的方向上移动1m所做的功，叫1焦耳，焦耳用“J”表示。在国际单位制中，将热量单位与功的单位统一为“焦耳”。热力学基础知识（续）版权所有，未经许可，不得复制城市轨道交通车辆及操作轨道交通系车辆项目组2020/3/312、汽化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（表面及内部同时汽化）。加快汽化的措施：提高温度、降低表面压力。3、液化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。热力学基础知识（续）版权所有，未经许可，不得复制城市轨道交通车辆及操作轨道交通系车辆项目组2020/3/314、显热和潜热显热：不改变物质状态只引起物质温度变化的热量。潜热：不改变物质温度只改变物质状态的热量。热力学基础知识（续）版权所有，未经许可，不得复制城市轨道交通车辆及操作轨道交通系车辆项目组2020/3/315、空气湿度绝对湿度：单位容积空气中所含水蒸气的数量。相对湿度：在某一温度下，空气中实际含水蒸气量（以重量计）与空气在该温度下所能含水蒸气量之比。湿度的测量通常用干湿球温度计（干湿计）热力学基础知识（续）版权所有，未经许可，不得复制城市轨道交通车辆及操作轨道交通系车辆项目组2020/3/311、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。制冷基本原理版权所有，未经许可，不得复制城市轨道交通车辆及操作轨道交通系车辆项目组2020/3/31请仔细观察左图，总结一下制冷基本原理。制冷基本原理（续）版权所有，未经许可，不得复制城市轨道交通车辆及操作轨道交通系车辆项目组2020/3/312、制冷循环提高压力，强制冷却，使制冷剂从气体转化为液体而放出热量。制冷基本原理（续）版权所有，未经许可，不得复制城市轨道交通车辆及操作轨道交通系车辆项目组2020/3/31高压的液体通过小孔，迅速膨胀降压、气化而吸热。制冷基本原理（续）将上述两个过程组合起来，就可以形成一个制冷循环。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（气态→液态，放热；液态→气态，吸热）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）。制冷基本原理（续）版权所有，未经许可，不得复制城市轨道交通车辆及操作轨道交通系车辆项目组2020/3/31蒸发器冷凝器70PSI263PSI低压高压压缩机膨胀阀蒸气液体制冷基本原理（续）版权所有，未经许可，不得复制城市轨道交通车辆及操作轨道交通系车辆项目组2020/3/31四个必要组成部分:压缩机冷凝器节流（膨胀）装置蒸发器蒸发器冷凝器70PSI263PSI低压高压压缩机膨胀阀蒸气液体制冷基本原理（续）版权所有，未经许可，不得复制城市轨道交通车辆及操作轨道交通系车辆项目组2020/3/31气体高温高压液体低温低圧气体低温低压压缩机（压缩）●耗电做功使低温低压冷媒气体变为高温高压气体冷凝器（冷凝）●向空气放出冷媒的热量使气态冷媒变为液态膨胀阀（膨胀）●降低冷媒压力●调整冷媒流量蒸发器（蒸发）●空气吸收冷媒的冷量使液态冷媒变为气态液体高圧高温版权所有，未经许可，不得复制城市轨道交通车辆及操作轨道交通系车辆项目组2020/3/31制冷四大金刚压缩机：作用：提升压力低压（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，在一定压力下释放热量变成液体。高温制冷剂在冷凝器中冷凝。版权所有，未经许可，不得复制城市轨道交通车辆及操作轨道交通系车辆项目组2020/3/31节流装置(膨胀阀)：液体经过节流装置使压力下降。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。制冷剂在蒸发器中吸收热量。制冷四大金刚版权所有，未经许可，不得复制城市轨道交通车辆及操作轨道交通系车辆项目组2020/3/31四、制冷剂制冷剂是制冷循环中传热的载体，通过状态的变化吸收和放出热量，因此要求制冷剂在常温下很容易气化，加压后很容易液化，而且在状态变化时要尽可能多的吸收或放出热量。同时制冷剂还应具备以下的性质：不易燃易爆；无毒；无腐蚀性；对环境无害。制冷剂的英文名称为refrigerant，所以常用其头一个字母R来代表制冷剂，后面表示制冷剂名称，如R12、R22、R134a等。版权所有，未经许可，不得复制城市轨道交通车辆及操作轨道交通系车辆项目组2020/3/31(一)氟利昂(Freon)类制冷剂：（P8）氟里昂（R-12）是老式制冷剂，它破坏大气中的臭氧层，使太阳的紫外线直接照射到地球，对植物和动物造成伤害。国际环保组织决定，至2006年全球禁止使用Ｒ12制冷剂。使用R12制冷剂破坏臭氧层版权所有，未经许可，不得复制城市轨道交通车辆及操作轨道交通系车辆项目组2020/3/31(二)新型环保制冷剂R134a（四氟乙烯）R134a在大气压下的沸腾点为-26.9℃，在98kPa的压力下沸腾点为-10.6℃。如果在常温常压下将其释放，R134a便会立即吸收热量开始沸腾并转化为气体，对R134a加压后，它也很容易转化为液体。新型环保制冷剂R134aR134a的特性仔细观察曲线后回答1、如何促使R134a从气态变为液态？升压、降温2、如何促使R134a从液态变为气态？降压、升温版权所有，未经许可，不得复制城市轨道交通车辆及操作轨道交通系车辆项目组2020/3/311）将原来的矿物型冷冻油更换为合成型冷冻油（因为矿物型冷冻油与R134a不互溶）；2）更换新型连接软管及密封橡胶件；（新型管的表面一般都印有R134a专用的标记，这种管其内部增补了尼龙树脂层，外层为氢化晴聚丁橡胶）。使用134a注意事项版权所有，未经许可，不得复制城市轨道交通车辆及操作轨道交通系车辆项目组2020/3/31五、冷冻润滑油（简称冷冻油）(一)冷冻油的作用（P10）1、润滑：冷冻油可润滑压缩机轴承、活塞、活塞环、曲轴、连杆等运动件表面，减少运动阻力和磨损，降低功率消耗延长使用寿命。2、密封：冷冻油渗入油封密封处防止漏油，同时在活塞环与缸壁间形成油膜防止制冷剂泄漏。3、冷却：冷冻油能及时带走摩擦表面产生的热量，防止压缩机温度过高。4、降低压缩机噪声：冷冻油在摩擦面间可起到缓和两零件冲击减小运动噪声的作用。版权所有，未经许可，不得复制城市轨道交通车辆及操作轨道交通系车辆项目组2020/3/31(二)冷冻油的种类与选择1、冷冻油的种类（P11）1)国产冷冻油：有13、18、25、30四种牌号（按粘度）2)进口冷冻油：SUNISO系列3GS、4GS、5GS冷冻油。3)聚脂类润滑油(ESTER):由多元醇酯基础油和添加剂配成，用于R134a制冷剂的润滑（前两种属矿物油，与R134a不相容）。2、冷冻油的选择使用R134a制冷剂一般选ESTER润滑油。