制冷技术基础知识

制 冷 原 理 与 技 术
等压线——水平线； 等焓线——垂直线； 等温线——液体区几乎为 垂直线。 两相区内，因制冷剂状态 的变化在等压，等温下进 行，故等温线与等压线重 合，是水平线。 过热蒸气区为向右下方弯 曲的倾斜线； 等熵线——向右上方倾斜 的实线； 等容线——向右上方倾斜 的虚线，比等熵线平坦； 等干度线——只存在于湿 蒸气区域内，其方向大致 与饱和液体线式饱和蒸气 线相近，视干度大小而定。
十六、热的传递方式
■热传导：热量从物体的高温部分传到低温部分。 ■热对流：借助液体或气体的对流动动而进行的热 传递。
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对流可分为自然对流和强制对流两种。自 然对流是由于温度不均匀而引起的。强制对流 是由于外界因素对流的影响而形成的。 直冷式电冰箱箱内的低温是箱内空气自然 对流的结果；而间冷式电冰箱内的低温主要是 通过强迫箱内空气对流来获得的。
十二、过热和过冷 1、过冷水：比饱和温度低的水称为过水。 2、湿蒸气：饱和水和饱和蒸气的混合物。 3、干蒸汽：水全部汽化为蒸气，而温度保持 100℃不变，此时的蒸汽。 4、过热蒸汽：干蒸汽继续加热，温度超过饱和温 度100℃，此时的蒸汽。
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5、过热：蒸汽压力一定，而温度高于 该压力下相对应的饱和温度时就称为过 热蒸汽。 当温度一定，而压力低于该温度相对应 的饱和压力时，也称为过热蒸汽。 电冰箱制冷系统中，压缩机的吸气 管和排气管中流过的R12都属于过热蒸 气。 6、过冷：在压力一定时，温度低于该 压力下相对应的饱和温度就称为过冷。
十七 压焓图
制冷剂的压焓图 定义:压焓图的结构如图下图所示。 以压力的对数值 为纵坐标，以焓值为横坐标所构成。 图中任一点代表制冷工质的某一状态；任一线代表 工质经历的一个过程；任一封闭曲线代表制冷工质 进行的一个循环。 结构：由一点（临界点）、 二线（饱和液体线和干 饱和蒸气线）、三区（ 未饱和液体区、湿饱和 蒸汽区、过热蒸汽区）、 五状态（未饱和液体、 饱和液体、湿饱和蒸汽 干饱和蒸汽和过热蒸汽）
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三、压力
压力：垂直作用于物质表面的力称为压力。 压强：物体单位面积上所受到的压力称为压强。 在工程上将压强称为压力。用P表示。 P=F/S P——气体压力（即压强），单位是帕（帕 斯卡）（Pa）
F——气体对内壁的压力，牛顿（N） S——压力F的作用面积，平方米（M2） 帕斯卡Pa是我国压力的法定计量单位 还有公斤/厘米2(Kgf/CM2)、标准大气压、工程大气压 和毫米水银柱（mmHg） 它们的关系转换： 1kgf/cm2=98.0665*103pa=98.0665kpa≈0.1MPa 1atm（标准大气压）=101.325kpa=760mmHg 1at(工程大气压)=1Kgf/cm2=735.6mmHg 1、表压力 是用压力表测出来的压力读数，用P表表示。 2、绝对压力 是指容器中的气体对于容器内壁的实际压力，用 P绝表示。
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第二部分 各种制冷方式
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常见制冷方法：
a、 液体汽化制冷:
b、 气体膨胀制冷 c、 涡流管制冷 d、 热电制冷 蒸汽压缩式 蒸汽吸收式 蒸汽喷射式 蒸汽吸附式
一、蒸汽压缩式制冷
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一、蒸汽压缩式制冷
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二、蒸汽吸收式制冷
（1）氨水吸收式制冷机 ：
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氨为制冷剂 ，水为吸收剂 （2）溴化锂吸收式制冷机： 水为制冷剂 溴化锂为吸收剂 吸收式制冷机和蒸气压缩是 制冷机都是利用制冷剂的气 化潜热制取冷量的。
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蒸汽吸收式制冷系统是由发生器、冷凝器、 制冷节流阀、蒸发器、吸收器、溶液节流阀、 溶液热交换器和溶液泵组成。 整个系统包括两个回路：一个是制冷剂回路， 一个是溶液回路。 系统中使用的工作流体是制冷剂和吸收剂， 我们称它为吸收是制冷的工质对。吸收剂使 液体，它对制冷剂有很强的吸收能力。吸收 剂吸收了制冷剂气体后形成溶液。溶液加热 又能放出制冷剂气体。因此，我么可以用溶 液回路取代压缩机的作用，构成蒸汽吸收式 制冷循环。 在蒸汽吸收式制冷中，吸收器好比压缩机的 吸入侧；发生器好比压缩机的排出侧；对发 生器内溶液进行加热，提供提高制冷剂蒸汽 压力的能量。
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喷射器的吸入室与蒸发器相连；扩压器于冷 凝器相连。工作过程如下：用锅炉（图中未 标出）产生的高温高压工作蒸气。工作蒸气 进入喷嘴。膨胀并以高速流动（流速可达 1000m/s以上），于是在喷嘴出口处造成很低 的压力，这就为蒸发器中水在低温下汽化创 造了条件。由于水汽化时需从未汽化的水中 吸收潜热，因而使未汽化的水温度降低（制 冷）。这部分低温水便可用于空气调节或其 它生产工艺过程。蒸发器中产生的冷剂水蒸 气与工作蒸气在喷嘴出口处混合，一起进入 扩压器；在扩压器中由于流速Βιβλιοθήκη Baidu低而是压力 升高；到冷凝器，被外部冷却水冷却变为液 态水。液态水再由冷凝器引出，分两路：一 路经过节流阀降压后送回蒸发器，继续蒸发 制冷；另一路用泵提高压力送回锅炉，重新 加热产生工作蒸气。
制冷技术基础知识
主讲：郑永富
第一部分 制冷与空调技术基本知识
第一节 热力学基础知识 一、什么是制冷：
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制冷就是用人工的方法制取低于周围环境的温 度，并保持这个低温。
高位容器
水 水泵 水 低位容器 外界功
高温物体 热量 制冷机 热量 低温物体 外界功
热
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3、华氏温度 在1个标准大气压（760mmHg）下，以水 的冰点为32度，沸点为212度，其间分180 等分，每一等分即为华氏1度，记为1℉。 三者关系为： F=（1.8t+32）℉ t=(F-32)/1.8℃ T=(273+t)k t=(T-273)℃ 思考：摄氏40度是多少华氏温度？是多少热力学 四、热能 物质所具有的热能即指该物质的分子所具有 的动能和位能之总和，也即是内能。 动能是分子无规则运动产生。 热位能是由物质分子间的相对位置决定。
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P表=P绝—B（当地大气压力） P真空度=B—P绝 三、温度 温度是表示物体冷热程度的物理量。 1、摄氏温度（℃） 在1个标准大气压（760mmHg）下，以水的冰点 为0℃，沸点为100℃，其间分100等分，每一等分 为摄氏1度，摄氏温度以符号t表示。 2、热力学温度（K） 在1个标准大气压（760mmHg）下，以水的冰点为 273K，沸点为373K，其间也分100等分，每一等分 为1K，用T表示。
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在蒸汽吸收式制冷中，吸收器好比压缩 机的吸入侧；发生器好比压缩机的排出 侧；对发生器内溶液进行加热，提供提 高制冷剂蒸汽压力的能量。
三、蒸汽喷射式制冷 其组成部件包括： 喷射器、冷凝器、 蒸发器、截留法、 泵。喷射器又由 喷嘴、吸入室、 扩压器三个部分 组成。
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放热 热
放热
热
热
热
室内的热量通过制冷循环中的冷媒传到室外
二、工质与介质
工质：就是工作的物质，在制冷技术中工质也 称为制冷剂，氟利昂R12、氟利昂R22、 R134a和R600a等。 介质：在制冷技术中，凡是可以传递热量和冷量 的物质称为介质，如空气和水。
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原来的热端变为冷端。
半导体制冷的电冰箱 就是将数10个这样的
电偶串联而成，将冷
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以及六个等值线簇（等压力线簇、等焓线簇、等温 线簇、等容线簇、等熵线簇和等干度线簇）组成。
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这两条粗实线将图分为三个区域：饱和液 体线的左边是过冷液体区，该区域内的液 体称为过冷液体，过冷液体的温度低于相 同压力下饱和液体的温度；饱和蒸气线的 右边是过热蒸气区，该区域内的蒸气称为 过热蒸气，它的温度高于同一压力下饱和 蒸气的温度；两条线之间的区域为两相区， 制冷剂在该区域内处于气，液混合状态。
制冷剂液体在蒸发器内以 低温与被冷却对象发生热交换， 吸收被冷却对象的热量并气化， 产生的低压蒸汽被压缩机吸入， 经压缩后以高压排出。压缩机 排出的高压气态制冷剂进入冷 凝器，被常温的冷却水或空气 冷却，凝结成高压液体。高压 液体流经膨胀阀时节流，变成 低压低温的气液两相混合物， 进入蒸发器，其中的液态制冷 剂在蒸发器中蒸发制冷，产生 的低压蒸汽再次被压缩机吸入。
八、潜热 当物体吸热（放热），仅是使物质状态发生 改变，而其温度不变，那么它所吸收或放出 的热就称为潜热。
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九、液体汽化 物质由液态转变为蒸汽的过程称为汽化。 汽化的方式：蒸发和沸腾。 1、蒸发：是指在任何温度下液体表面发生的 汽化现象。 2、沸腾：是指在一定压力下液体的温度升高 到某一温度时，液体内部和四壁上涌现大 量气泡，整个液体剧烈汽化，在液体表面 和内部同时进行的汽化现象，相应的温度 称为沸点。
四、热电偶式制冷
利用某种半导体材料的热电效应（帕尔帖效应）进行制冷。当 一个P型半导体元件和一个N型半导体元件联结成电偶时，若此 电路上接上直流电源，电流通过电偶时，就会发生能量转移。 电偶的一个接头(即热端)放出热量，另一个接头(即冷端)吸收热 量。若电源极性接反，则冷热
端就能互相变换， 原来的冷端变为热端，
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十三、湿度与露点 ★湿度：是表征空气中含有水蒸气多少的 物理量，分为绝对湿度和相对湿度。 ★绝对湿度：是指1M3湿空气中所含水蒸汽 的重量，单位：Kg/m3。 ★相对湿度：是指某湿空气中所含水蒸汽 的重量与同一温度饱和空气中所含水蒸 汽的重量之比，用百分数表示。 ψ=40—70较为人感到舒适。 ★露点温度：在一定压力下，降低空气的 温度，空气的相对温度增大，当ψ=100% 对应的温度就称为空气的露点。
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制冷剂回路由冷凝器、制冷剂节流阀、 蒸发器组成。高压制冷剂气体在冷凝器 中冷凝，产生的高压制冷剂液体经节流 后到蒸发器蒸发制冷。溶液回路由发生 器、吸收器、溶液节流阀、溶液热交换 器和溶液泵组成。在吸收器中，吸收剂 吸收来自蒸发器的低压制冷剂气体，形 成富含制冷剂的溶液，将该溶液用泵送 到发生器，经过加热是溶液中的制冷剂 重新蒸发出来，送入冷凝器。另一方面， 发生后的溶液重新恢复到原来的成分， 经冷却、节流后成为具有吸收能力的吸 收液，进入吸收器，吸收来自蒸发器的 低压制冷剂蒸汽。吸收过程中伴随释放 吸收热，为了保证吸收的顺利进行，需 要冷却吸收液。
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十四、节流 在流体通道中，若流通截面积突然缩小，流体流 过此处时，由于局部阻力会使液体压力降低，称为节 流。 在制冷系统中设置节流阀（毛细管、膨胀阀）。 十五、焓和熵 ◆焓：在热力学中将工质的内能与压势能之和定义 为焓，用H或I表示。 单位为千卡/千克，是一个状态参数。 ◆熵：也是物质状态参数，用S表示。
温度？
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五、热量 热量Q是物质的热能转移多少的度量。 单位：卡路里，简称为卡Cal。 1Cal=4.2焦耳(J)
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六、比热 使1公斤的某种物质温度升高（或降低） 1℃所吸收（或放出）的热量称为该物质的 比热。 七、显热 当物体吸热（放热），仅是使物体温度升 高（降低）没有改变物质的形态，那么吸 收（放出）的热称为显热。
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在制冷技术中，氟里昂制冷剂在制冷系 统蒸发器中所进行的汽化是沸腾过程而不是 蒸发 过程。习惯上称为蒸发。 十、凝结 与汽化相反，当蒸气在一定压力下冷却一 定温度时，它就会由蒸气状态转变化为液 体状态，称这一过程为凝固。 电冰箱中R12在冷凝器中的变化过程就 是凝固过程。
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