制冷技术基础知识
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露水
• 露水是夜晚或清晨近地面的水气遇冷凝华成小冰 晶然后再熔化于物体上的水珠。 • 温度降低,空气含水汽的能力减小,大气低层的 水汽就附在草上、树叶上等,并凝成细小的水珠, 即露水。 • 露点温度指空气在水汽含量和气压都不改变的条 件下,冷却到饱和时的温度。露点所处的温度是 对应于蒸汽分压力的饱和温度。
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)℃ 热力学计算都是按照T来计算! 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。
P表=P绝—B(当地大气压力) P真空度=B—P绝 Mpa(g)+当地大气压B =Mpa(a) 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。 可探测的最低温度?绝对零度?
热
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
应用:家用空调制冷
制冷是在 蒸发器实现的
空调把室内的热 量通过室外机传 给外界空气
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。
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)。 冷却塔管道中压力变化也主要是节流原因! 在冷却塔相关计算中将计算管道助力计算。 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。 比焓h(在冷却塔通风量计算中讲解湿空气时具体讲) 基本定义:指1Kg干空气的比焓和d/1000Kg水蒸 气的比焓的总和,单位KJ/Kg干空气,取0℃时空气 的焓值为零,则 : h=1.005t+(2501+1.86t)d/1000
•
霜是水汽(也就是气态的水)在温度很低时, 一种凝华现象,跟雪很类似。严寒的冬天清晨,户 外植物上通常会结霜,这是因为夜间植物散热的慢、 地表的温度又特别低、水汽散发不快,还聚集在植 物表面时就结冻了,因此形成霜。科学上,霜是由 冰晶组成,和露的出现过程是雷同的,都是空气中 的相对湿度到达100%时,水分从空气中析出的现象, 它们的差别只在于露点(水汽液化成露的温度)高 于冰点,而霜点(水汽凝华成霜的温度)低于冰点, 因此只有近地表的温度低于摄氏零度时,才会结霜。
含湿量d 湿空气中包含的水蒸气质量mv与干空气质量 ma之比值称为含湿量,用符号d 表示。含湿量表示 单位质量的干空气中所携带的水蒸气质量,其单位 为kg / kg (A)或g/kg(A),其中kg (A)表示每千克干 空气。
水蒸气质量mv 含湿量d = 干空气质量ma 1m³ 的空气有多重? 密度和比容的区别? 冷却塔风量对应的空气质量?
• 5、影响蒸发速度的因素是:液体的表面积,液 体的温度,液体表面附近的空气流速;影响沸 点的因素是:液体表面上的气压,液体的纯净 程度。 影响沸腾速度的因素:液体体积和原先 的温度 • 6、沸腾时有气泡产生,而蒸发时则无气泡产生。 • 7、蒸发的微观本质为:由于分子的热运动,使 液体表面的分子离开液体,进入空气中。 • 8、蒸发在任何温度都会进行,只是温度越高越 快,反之越慢。而沸腾必须温度在沸点,且继 续吸热。 • 在冷却塔上的体现?冬季不利于蒸发。 • 9、沸腾的微观本质为:由于汽化剧烈产生了气 泡,不仅液体表面的分子要离开液体,液体内 部气泡壁上的分子也要离开液体,进入空气中。 沸腾现象中包含了蒸发现象,但蒸发现象却不 包括沸腾现象。
空气的相对湿度增大,当ψ=100%对应的温度就称 为空气的露点。结露在空调中的应用
在空调技术中,利用结露这一现象,使被处理的空气流过低于 其露点温度的表面冷却器,或用低于其露点温度的冷水去喷淋被处 理空气,从而可获得使被处理空气冷却减湿的处理效果。
湿球温度:是指同等焓值空气状态下, 空气中水蒸汽达到饱和时的空气温度, 在空气焓湿图上是由空气状态点沿等 焓线下降至100%相对湿度线上,对应 点的干球温度。 干球温度:是空气的真实温度,可直 接用普通温度计测出, 称这种真实的温度为 干球温度,简称温度。
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、冷凝 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,称这一过程为冷凝。 电冰箱的壳体里面的冷凝器发生冷凝过程。 空调室外机是冷凝器发生冷凝过程。 IDC机房,冷却塔的水冷却的是冷凝器里冷 凝发生的热量。吸收制冷剂冷凝的热量。
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。 Mpa(g) 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。 Mpa(a)
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。
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。 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。(喷淋水量过大不利于蒸发!) 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。
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流动而进行的热传 递。 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。 冷却塔的盘管散热是热传导过程 包括水---管内壁水膜----管内壁---管---管外壁水膜 ---管外水—湿空气 这个在冷却塔传热学应用计算里面讲解他们的 计算过程。
冷却塔白烟
云
• 云是指停留大气层上的水滴或冰晶胶 体的集合体。云是地球上庞大的水循 环的有形的结果。太阳照在地球的表 面,水蒸发形成水蒸气,一旦水汽过 饱和,水分子就会聚集在空气中的微 尘(凝结核)周围,由此产生的水滴 或冰晶将阳光散射到各个方向,这就 产生了云的外观。
雾
在水气充足、微风及大气层稳定的情况下, 如果接近地面的空气冷却至某程度时,空气中 的水气便会凝结成细微的水滴悬浮于空中,使 地面水平的能见度下降,这种天气现象称为雾。 雾的出现以春季二至四月间较多。 凡是大气中 因悬浮的水汽凝结,能见度低于1千米时,气象 学称这种天气现象为雾。 雾形成的条件: 一是 冷却,二是加湿,增加水汽含量。它和云都是 由于温度下降而造成的,雾实际上也可以说是 靠近地面的云。
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,
3、沸腾 液体沸腾的温度叫沸点。不同液体的沸点 不同。即使同一液体,它的沸点也要随外界的大 气压强的改变而改变。 • 沸腾的条件:(1)达到沸点(2)能继续从外界 吸热。 4、蒸发(不同学科的定义) • 定义1:物质从液态转化为气态的相变过程。 • 定义2:水由液态或固态转化为气态的相变过程。 • 定义3:发生在液体表面的汽化。 • 定义4:液态水转化为气态水,逸入大气的过程。 • 定义5:温度低于沸点时,从水面、冰面或其他含 水物质表面逸出水汽的过程。
蒸气压指的是在液体(或者固体)的表面存 在着该物质的蒸气,这些蒸气对液体表面 产生的压强就是该液体的蒸气压。 这个在水蒸气冷凝系统中经常用到。
大气压力地球表面单位面积上的空气压力称 为大气压力。大气压力通常用P和B表示,单 位为帕或千帕。大气压力不是一个定植,它 随着各地区海拔高度不同而存在差异,还随 着季节的变化稍有变化。 标准大气压? 水蒸气分压力 是空气中,水蒸气本身的压力。 湿空气是指含有水蒸气的空气。 完全不含水蒸气的空气称为干空气。
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) kW为国际标准制冷量新单位 1kW =3600kJ/h=1kJ/s=238Cal/s = 857KCal/h 100万大卡=1000000KCal/h ≈ 1167kW 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。
十二、过热和过冷 1、过冷水:比饱和温度低的水称为过冷。 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。
• 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。
制冷技术与应用
主讲:秦玉阳
第一部分 制冷基本知识
第一节 热力学基础知识 一、什么是制冷: 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
ຫໍສະໝຸດ Baidu
高温物体 热量 制冷机 热量 低温物体 外界功
热
热 热 热 热 热 热 热 热 热 热 热 热
热 热 热 热
• 气泡? 白气?
• 沸腾时会产生气泡。实际上,沸腾前,加热到一定温度时 (非沸点),液体中也会产生气泡。 • 沸腾前液体中的气泡,并非液体汽化后的蒸气,而是 原本溶解在液体中的空气。由于温度越高,气体在液体中 的溶解能力就越弱,使部分原本溶解在液体中的空气在加 热后无法溶解,而溢出液体。 • 所以鱼缸里养鱼不能用烧过的水! • 沸腾前的气泡,越到液体上面,就越小。原因是对液 体加热时,液体上层温度比下层低,液体上层对气体的溶 解能力也就比下层强。气泡中,部分在下层无法溶解在液 体中的气体浮到了温度较低的上层,又溶解在了液体里, 使气泡变小。沸腾前产生的气泡,绝大多数未到达液体表 面就已变小消失。 • 而沸腾时的气泡,是液体汽化后的蒸气,这种气泡越 到液体上层越大。这是因为下层的气泡在上浮的过程中, 又与其它气泡混合,使气泡越来越大。沸腾时产生的气泡 会到液体表面后破裂。破裂后与周围沸腾的水形成水蒸气 离开后遇冷液化成小水珠,即我们看到的“白气”。