制冷剂的气液转化学习手册

《汽车空调技术》学习手册项目三制冷剂的气液转化1项目三制冷剂的汽液转化本项目主要学习制冷剂的汽液转化，分为2个任务：任务1汽化与冷凝；任务2制冷剂的汽液转化。通过2个任务学习，掌握制冷剂在空调制冷系统管路中的运行状态，为汽车空调制冷系统的检修学习和工作奠定基础。任务一汽车空调制冷原理你作为一名汽车空调专项维修技师，制冷剂在空调制冷系统中的不同状态是如何实现的，你知道么？知识要求1．理解气化与冷凝。2.理解显热与潜热3.掌握制冷剂的气液转化各个过程。1.物态变化物质的存在状态称为物态。大部分物质存在三种状态，即固态、液态和气态。如图3.1.1所示，在压力一定的条件下，物质由液态转变为气态时，物质要吸收热量；物质由气态转变为液态时，物质要散发热量。相关知识一任务要求提出任务《汽车空调技术》学习手册项目三制冷剂的气液转化2图3.1.1物态变化2.汽化汽化：物质由液态变为气态的过程称为汽化（vaporization）。蒸发（evaporation）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。任何一种液体只有在一定的温度下才能沸腾，沸腾时的温度称为沸点。在一定压力下，蒸发可以在任何温度下进行，而沸腾只能在一定温度下发生。制冷剂在蒸发器内吸收了热量后，由液态汽化为蒸气，这个过程就是沸腾（boiling）。在制冷技术中，对蒸发一词通常是理解为液体的沸腾过程。3.冷凝冷凝：气态物质经过冷却（通过空气或水等热交换方式）使其转变为液态的过程。冷凝过程一般为放热过程。在制冷技术中，指制冷剂在冷凝器中由气态凝结为液态的过程，同时放出热量，放出的热量由冷却空气带走。在汽车空调制冷系统中，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。4.显热与潜热物质受热，其温度就会上升，当温度上升到一定程度时，物质的存在状态就会发生变化。图3.1.2所示。a)冰（固态）b)吸热后变成水（液态）c)吸热后变成水蒸气（气态）《汽车空调技术》学习手册项目三制冷剂的气液转化3图3.1.2水的物态变化5.显热与潜热a.显热：对固态、液态或气态的物质加热，只要它的形态不变，则热量加进去后，物质的温度就升高，加进热量的多少在温度上能显示出来，即不改变物质的形态而引起其温度变化的热量称为显热。b.潜热：潜热是物质发生相变过程吸收或放出的热量。比如对液态的水加热，水的温度升高，当达到沸点时，虽然热量不断的加入，但水的温度不升高，一直停留在沸点，加进的热量仅使水变成水蒸气，即由液态变为气态。这种不改变物质的温度而引起物态变化(又称相变)的热量称为潜热。1Kg液体完全变为同温度下的饱和蒸气所吸收的热量，称为该温度下的汽化潜热，用符号r表示，单位kJ/kg。两个概念：显热是物质不发生相变（固、液、气转变）吸收或放出热量潜热是物质发生相变过程吸收或放出的热量。如图3.1.3所示如1mol水（100℃）蒸发成1mol水蒸汽（100℃）需要吸收40.62kj的热量，这部分热量就是潜热；而1mol60℃水升温至100℃（无水蒸汽生成）需要吸收的热量（约3.014kj）就是显热。简单的说显热是物质不发生相变时吸收或放出的热量,它有一个明显的现象是:热量转移过程中伴有温度的变化.而潜热是物质发生(相变)过程中吸收或放出的热量,在这个过程中虽然有热量的变化,但温度一般保持恒定不变,即相变前后的温度是相同的.图3.1.3物态变化与显热与潜热的关系物质的三种形态：气态、液态、和固态会相互转化，称为相变。汽车空调所采用的蒸汽压缩式制冷就是利用液体制冷剂汽化，发生相变吸热来产生冷效应。如图3.1.3所示《汽车空调技术》学习手册项目三制冷剂的气液转化4图3.1.3制冷剂的气液转化6.制冷剂的气液转化制冷剂在系统里不断循环流动，每一循环包括四个过程：压缩过程、冷凝过程、节流过程、蒸发过程。如图3.1.4所示。图3.1.4制冷剂循环四个过程1）压缩过程当压缩机工作时，吸入从蒸发器出来的低压低温气态制冷剂，经过压缩后变成高压高温的气态制冷剂，并排入冷凝器。2）冷凝过程在冷凝器，制冷剂与车外空气进行热交换。由于制冷剂的温度比车外空气高，所以高压高温的气态制冷剂放出热量，并把热量通过冷凝器传递给流经冷凝器的车外空气，而自身冷凝变成高压高温的液态制冷剂，并流到节流装置。3）节流过程在节流装置，高压高温的液态制冷剂变成低压低温的液态制冷剂，并进入蒸发器。《汽车空调技术》学习手册项目三制冷剂的气液转化54）蒸发过程在蒸发器，制冷剂与车内空气进行热交换。由于制冷剂的温度比车内空气低，低压低温的液态制冷剂吸收流经蒸发器的车内空气热量，而自身蒸发变成低压低温的气态制冷剂。7.不同空调系统的物理状态汽车空调制冷系统安装的节流装置不同分为：膨胀阀式制冷系统和节流阀式制冷系统1）膨胀阀式制冷系统如图3.1.5所示图3.1.5膨胀阀式制冷系统膨胀阀式制冷系统中制冷剂的温度和压力（以大众车为例）制冷循环管路中的压力和温度总是取决于瞬时的工作状态。所给出的数据只能作为参考值。这些值是在这种情况下获得的：在20℃的环境温度中放置了20分钟后且发动机转速为1500-2000转/分时。压缩---压力约到1.4MPa（14bar），温度约65℃冷凝---压力约1.4MPa（14bar），温度降低20℃膨胀---压力降到约0.12MPa（14bar），温度降低至1℃汽化（蒸发）---压力约为0.12MPa（14bar），温度降低至1℃2）节流阀式制冷系统如图3.1.6所示图3.1.6节流阀式制冷系统《汽车空调技术》学习手册项目三制冷剂的气液转化6液态制冷剂时通过节流阀喷入到蒸发器内的，这与带有膨胀阀的制冷剂循环情况是不同的。循环管路中的压力和温度压缩---最大压力2MPa（20bar），最高温度70℃冷凝---最大压力2MPa（20bar），温度降低约20℃膨胀---从2MPa（20bar）降至›0.15MPa（1.5bar），温度降低至约1℃汽化---最大压力›0.15MPa（1.5bar），温度降低至约1℃1．填空题（1）汽化是指物质由液态变为气态的过程称为汽化。（2）冷凝是指：气态物质经过冷却（通过空气或水等热交换方式）使其转变为液态的过程。（3）制冷剂的气液转化分为压缩过程，冷凝过程，膨胀过程和汽化过程。学习测试