第四章-汽车空调制冷基础

第四章汽车空调制冷基础一、制冷的基本原理流体从液态变到气态时要吸热；流体从气态变到液态时要放热。１、物质的形态与热自然界的任何物质都可以有三种状态存在,并且在一定的条件下可以互相转化。1)热量传递的方式和结果–当二个温度不同的物体接触时，总存在热量的传递。–热总是从热端向冷端传递。①热量传递的三种基本方式传导在物体(固体)两点之间有温差时,热量将通过物体内部从高温点向低温点移动,这种现象就是热的传导...①热量传递的三种基本方式对流.靠气体和液体的流动来传热的方式，称为对流。.①热量传递的三种基本方式辐射.发热源直接向其周围的空间散发热量,通过辐射波将热量传递给其他物体的过程.②热量传递的两种结果•使不同温度的物质,温度趋于一致。•(形态不变，但温度变化)•使物质改变形态。•(温度不变,但形态变化)②热量传递的两种结果•使物质温度升高的热量称为显热。•使物质状态发生变化的热量称为潜热。•如果物质的状态是从液态变为气态，就将这种潜热称为汽化潜热。2)汽化与冷凝物质形态由液态转变为气态，称为汽化；物质形态由气态转变为液态，称为冷凝。①汽化•汽化有蒸发和沸腾两种方式。蒸发是指在任何温度下液体表面上所发生的汽化过程,蒸发过程一般为吸热过程.沸腾是一种在液体表面和内部同时进行的汽化现象.在制冷技术中,对蒸发一词通常理解为液体的沸腾过程.沸腾时的温度称为蒸发温度,沸腾时所保持的压力称为蒸发压力.①汽化•工质汽化需要吸收周围的热量，因而汽化对周围有制冷效应。•工质沸腾汽化时向周围吸收的热量完全用于自身的形态变化,而温度保持不变。•物质沸腾汽化时的温度称为沸点。①汽化•相同压力下，不同液态工质的沸点不同。•同种液态工质，在不同压力下的沸点温度也不相同•工质的沸点与压力有一一对应的关系，工质的沸点一般将随压力的增大而升高。•液态制冷剂在蒸发器内吸收了热量后，由液态汽化为蒸气，这个过程是沸腾汽化过程，是一种定温和定压的过程。②冷凝•在一定压力下，工质由气态转变液态，称为冷凝。•冷凝时将向周围释放热量。一般为放热过程。•冷凝过程中，工质的温度及对应的压力保持不变。•制冷剂在冷凝器中由气态变成液态的变化过程就是一个冷凝过程。物质的沸点与压强的关系•降低压强可以使物质沸点降低，使其更加容易蒸发而吸收热量；•提高压强可以使物质的沸点升高，使其更容易转化为液体而放出热量。3)饱和状态汽液两种状态达到动平衡的状态,成为饱和状态.•饱和压力与饱和温度(饱和温度就是沸点温度)•湿蒸气及其干度•临界温度与临界压力4)过热蒸气与过冷液体过热蒸气•蒸气在某压力下的温度,若高于该压力所对应的饱和温度时,这种蒸气就会成为过热蒸气.过冷液体•液体在某压力下的温度,若低于该压力所对应的饱和温度时,这种液体就会成为过冷液体.制冷工质与压——焓图二、制冷基本循环二、制冷基本循环•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）。制冷循环中的各种装置都是围绕这种热量的转移而设置的。基本原理在汽车空调制冷系统工作时，制冷剂在压缩机的驱动下，沿空调系统管道不停地循环流动，在蒸发器吸收热量，在冷凝器散发热量，承担“运送热能”的任务。空调制冷剂途经不同的区域，其物质状态随之变化。空调压缩机将蒸发器送来的低温低压气体压缩为高温高压气体，经过冷凝器散发后变为中温高压液体，在节流减压装置的作用下，制冷剂又变为低温低压液态，随后在蒸发器内汽化膨胀，急剧降温，成为低温低压气体。基本原理制冷剂为什么有如此效应呢，这是因为：物质由液体变为气体时，需要吸收热量，液体的气化使液体温度降低；物体温度的变化不仅与物体内所含热量的大小有关，而且与物体的体积、质量有关；物体热量的自然传递，只能从高温物体向低温物体传递，即高能向低能传热。汽车空调的基本原理，就是利用空调系统内的制冷剂“汽化”与“液化”来吸收或放出热量。三、制冷剂的压－焓图及其应用四、制冷系统的理论循环及其热力计算所谓理论循环就是假定几条理想化的条件1）压缩是绝热等熵过程；2）在节流阀内是绝热等焓膨胀；3）在冷凝时保持冷凝压力pk不变，蒸发时保持蒸发压力p0不变；4）忽略工质流动阻力。四、制冷系统的理论循环及其热力计算1、基本循环:若冷凝器出口处X＝0，蒸发器出口处X＝1，则循环流程是1－2－3－4－5－11)等熵压缩：（1－2）压缩功AL0＝h2－h12)等压冷凝：（2－3－4）冷凝放热量qk＝h2－h43)绝热节流：（4－5）h4＝h54)等压蒸发：（5－1）蒸发器中吸热量q0＝h1－h5＝h1－h4所以qk＝h2－h4＝（h2－h1）＋（h1－h4)＝AL0－q0冷凝器放热量＝蒸发器吸热量＋绝热压缩功5）制冷系数ε0q0ε0＝——AL02、节流阀前液体制冷剂过冷的循环节流阀前制冷剂的温度通常希望低于饱和液体，处于过冷状态（4′）循环流程1－2－3－4－4′－5′－13、蒸汽过热及回热循环为了防止含有未蒸发的液体进入压缩机造成“液击”，要求蒸发器出口有（3～5）℃过热度。（状态点a）4、提高制冷系数ε0的途径•降低冷凝温度或增大冷凝器的过冷度（使状态点4左移），能提高制冷量。具体做法可从提高冷凝器换热能力、增设过冷器、改善冷凝器通风条件等方面着手。•减少管路有害过热，在吸气管外包绝热层。•合理布置部件位置，尽量缩短管路长度、减小管路阻力损失，以减小压缩功，提高制冷剂循环量。•采用效率高的压缩机，如涡旋式等回转式压缩机。五、空气•（一）、空气的组成及其状态参数•1.空气的组成•自然界的空气（大气）是由干空气、水蒸气组成的混合物（湿空气）。•湿空气中的水蒸气的含量很少，水蒸气含量的多少决定了空气的潮湿程度。2.空气的状态参数空气的主要状态参数有温度、压力、湿度、焓等。1）空气的温度(t)表示空气的冷热程度。2）空气的压力(p)就是大气的压力。3）空气的焓值(h)指空气含有的总热量。4）空气的湿度是指空气中所含水蒸气量的多少。空气的湿度有以下几种表示方法：•绝对湿度（Z）——每立方米空气中含有的水蒸气量（kg/m3)•含湿量（d）——湿空气中水蒸气的质量与干空气的质量之比（g/kg）•相对湿度（）表示空气接近饱和空气的程度•含有最大限度水蒸气量的湿空气称为饱和空气•ps＝——×100％psb•ps—空气中的水蒸气分压力，•psb—同温度下饱和水蒸气分压力•＝0，则属于干空气；•＝100％，则称为饱和空气。•使空气开始“结露”的临界温度称为露点温度，空气的露点温度就是对应于某一含湿量的饱和温度。（二）、空气的焓湿图（h—d图）（三）、空气的湿球温度•对空调性能指标的评定方法，常用干湿球温度计来测量空气的温湿度，两支温度计的数值相差愈大，空气就愈干燥；相差愈小空气就愈潮湿。复习题•1.叙述汽车空调制冷系统的基本原理。•2.说明压—焓图上制冷剂的几种状态及应用。•3.什么叫汽化、冷凝、过热（度）、过冷(度）？•汽化和冷凝时温度和压力的变化状态?•4.什么叫饱和状态，过热状态、过冷状态以及•湿蒸汽的干度?复习题•5.说明制冷系统的理论循环及提高制冷系数的•途径。6.空气的组成及状态参数？空气的焓湿图•7.空气的干湿球温度？•8.空气的露点、露点温度？•9.什么是饱和空气？