制冷空调自动控制
课程设计
（冷藏集装箱环境室自动控制设计）
前言 (3)
第一章环境室概况 (4)
第二章环境室控制系统 (5)
第三章环境室参数的采集和控制 (14)
第四章集装箱气密性能实验 (17)
第五章集装箱漏热性能实验 (18)
第六章机冷式冷藏箱的制冷性能试验 (20)
参考文献 (21)
附录1 空调机组控制原理图 (22)
附录2 系统布局图 (23)
随着国际冷藏运输业的迅速发展，研究冷藏集装箱运行特性，提高制冷装置工作效率和经济性成已为世界范围内广泛重视的课题。然而，无论是开展这些装备的设计研究，还是进行这些装备的日常维护工作，都离不开对它们实际工作时的性能进行精确而科学的界定，性能指标、测试试验规定的步骤乃至使用的测试设备都是进行这界定所必须解决的课题。因此，为了提高冷藏集装箱热工测试的性能参数和经济指标，对其环境室的测控系统进行研究是必不可少的。
冷藏集装箱实验系统的设计与工程应用是综合了好几门学科的交叉领域，它涵盖了制冷技术、空调工程、自动控制和计算机软件以及检测与仪表技术，设计一套以冷藏集装箱内、外的温度、湿度、风速、压力、流量等测试参数准确采集为基础，以确保重要参数采用PID闭环高精度控制为手段，以冷藏集装箱气密性能检测、漏热性能检测和制冷性能检测为核心，不仅能满足ISO、ATP和GB对冷藏集装箱热工性能试验的要求，而且还能够模拟集装箱运行时室外环境的温、湿度的自动控制系统。
第一章环境室概况
一、冷藏集装箱实验房的环境室要求：
1.温度控制范围8℃～38℃±0.2℃；
2.湿度控制范围为20％～80％±0.5％／RH；
3.环境室由变频和定频两套机组来控制；
4.动态模拟海上的温湿度环境的变化。
5.机组可以串联连接，实现海上较大幅度的温度变化；
6.采用空调箱内放置电加热器的方式，即使在冬季室外零度以下的环境温
度，也可以实现环境室中各种温湿度的模拟。
7.按ISO和ATP试验要求进行冷藏集装箱热工性能参数的测试和性能检
测
二、环境室热工要求
我国国标GB规定的集装箱测试技术和方法与国际标准ISO 标准及ATP协议都对集装箱热工测试的内容、目的、要求及方法做了明确的规定，试验项目工况要求如表1-1所示。
表1-1 热工性能试验项目工况
内容标准名称ISO1496-2 ATP GB7392-98
气密性试验箱内外温度℃15-25之间选定，波动±3
箱内外压差Pa 250±10150±10250±10
漏验试验1测温点数目
内侧12 14 12
外侧12 14 12 2箱壁平均温度℃20～32 20左右20～32 3箱内外最小温差℃>20
4每两组数据最大时间间隔min 30 15 30 5连续测量稳定工况时间h >8 >12 >8 6同一组测量数据℃内侧<3.0
各测点间最大温差外侧<3.0 <2.0 <3.0 7两次箱内平均温度的内侧<1.5 ±0.5 <1.5 最大差值℃外侧<1.5 ±0.5 <1.5 8流过箱外侧点处风速m/s <2 1～2 <2
9箱内加热功率的最大波动 <3% 性能试验（1） 10制冷机处增加测点点数 5 16 5 11箱外平均温度℃
38 30露点25 38 12箱内平均温度℃
-18
-20 -18
13每两组数据间最大时间间隔min 30 14连续测量稳定工况时间h
>8 >8 性能实验（2） 附加热负荷Q 式中系数C 0.25 0.35 0.25 （其余与(1)同） 连续测量稳定工况时间h
>4 12
>4 三、确定箱内外的温度： （一）、平均壁面温度θ 2
θθθe
i +=
其中i θ——箱内平均温度，K ，为每个测试记录间隔末了测得的各个
温度测值的算术平均值，温度测点布置在距箱内壁面100mm 处，至少布12点；
e θ——箱外平均温度，K ，为每个测试记录间隔末了测得的各个温度测值的算术平均值，温度测点布置在距箱外壁面100mm 处，至少布12点；
根据环境室的热工要求，取平均壁面温度θ=20℃，又由于箱内外温差不小于20℃，即：i θ-e θ〉20℃，由上述条件确定箱内外温度
i θ=30℃，e θ=10℃
即箱外处于制冷状态，箱内为制热状态。
第二章 环境室控制系统
一、试验系统原理：
本冷藏集装箱实验室主要是对20英尺冷藏集装箱进行热工性能试验及环境模拟试验。系统原理如图2-1所示。
膨胀阀
送风
冷藏集装箱
环境室
冷凝器
空调机组
送风口
回风口
集装箱
集装箱
吊顶
送风孔板
图2-1 系统原理图
本系统主要由制冷空调系统和测控系统组成。空调和制冷系统将空气处理到特定的温湿度送入环境室内，测控系统实现集装箱和环境室内每个测点的数据采集和参数的自动调节。 二、环境室空调系统及其设备 （一）、气流组织形式
本空调系统采用全面孔板送风，其特点为在直接控制的区域内，能够形成比较均匀的速度场和温度场，在工业空调中（如环境室、洁净室及某些试验环境室）应用较多。空气依次经表冷器、加热器、离心风机后，送入静压室，在此处滞止沉积后通过孔板纵向流过冷藏集装箱，经回风口送回空调箱。这样，气流在进入下部环境室之前，已经在风道、气流转弯处和竖井静压室里混合完全，温湿度特性统一，再加上出风一致，有效地保证了环境室空间温度场的均匀性。实际试验时的温度梯度一般不超过2℃。环境室的气流组织形式如图2-2所示。
（a ）后视图 （b ）侧视图
图2-2环境室气流组织形式示意图
三、空调系统的主要装置
1、蒸发器
本系统采用直接蒸发式空气冷却器（肋片管），并采用空气强迫对流的形式，即在排风机的作用下使空气流过传热管的表面。用厚度为0.2~0.6mm 的铜片或铝片做成，片距为2~4mm ，因其不需冷却水，使整个系统结构简单化。
2、空调电加热器[2]
电加热器是让电流通过电阻丝发热而加热空气的设备。它有结构紧凑，加热均匀，热量稳定，控制方便等优点，在恒温精度要求较高的实验室空调系统中常
用来做末级加热器。电加热器一般有两种基本形式，裸线式电加热器由裸露在气流中的电阻丝构成，它的主要优点是热惰性小，加热迅速且结构简单，可自行设计加工。其缺点在于电阻丝容易烧断，安全性差，所以在设计中必须有可靠的接地装置，并且与送风机联锁运行，才能有效地避免发生安全事故。另一种是管状电热元件，其优点是加热均匀，热量稳定，使用安全，缺点是热惰性大，结构复杂。此处选用的环境加热器为管状电热元件，自行设计定制，共计3组，每组加热功率为5KW，总加热功率为15kW，盘管上焊接肋片制成，水平装在风道迎风面上。
3、空调加湿器[2]
空气加湿方法按实现途径分有喷水加湿、喷蒸汽加湿、电加湿、超声波加湿、远红外加湿等。若按空气处理的理论过程又可分为等温加湿和等焓加湿两类。前者利用外界热源使水变成蒸汽与空气混合，后者则是由水吸收气体本身的热量变成蒸汽而加湿，亦称为绝热加湿。此处选择等温加湿方式。采用等温加湿，可控制外界热源的输入功率（电能的方式），从而达到较高精度地稳定湿度的目的，因而在试验室空调系统中使用广泛。其中又可分为蒸汽喷管、干蒸汽喷管、干蒸汽加湿器、电热式加湿器和电极式加湿器等方式。在此采用的是电极式蒸汽加湿器。
本加湿器安装于空调箱外侧，其工作的基本原理是：使用电极板埋入加湿桶水面下，导入电压后，藉水中离子移动磨擦产热将水汽化为水蒸汽，加湿量（蒸汽产生量）大小则取决于加湿桶液位的高低或水中离子浓度而定，即电极棒埋入水中的深度或面积，而水蒸汽则经由加湿分布管分布于空调箱或风管中，经空气吸收而达到加湿的目的。
四、制冷系统及其设备
1、系统介绍
整个制冷系统由两套独立同规格的压缩冷凝机组组成，为室外机风冷冷凝方式，整个制冷系统原理示意图如图2-3所示。
图2-3制冷系统示意图
定频系统制冷流程：
定频压缩机→截止阀→冷凝器（室外）→截止阀→干燥过滤器→热力膨胀阀→截止阀→蒸发器（室内、蒸发）→截止阀→气液分离器→定频压缩机 变频系统制冷流程：
变频压缩机→截止阀→冷凝器（室外）→截止阀→干燥过滤器→电子膨胀阀→截止阀→蒸发器（室内、蒸发）→截止阀→气液分离器→变频压缩机
2、制冷系统的主要装置
表1性能参数表
项目 系统 定频系统
变频系统 制冷量 kW 16
12-20
电源 V/Ph/Hz 380-3-50
压缩机
形式 全封活塞式
涡旋式 输入功率kW 5.1 3.75-7.1 冷冻机油
SUNISO 4GS
160P
制冷剂
种类
R22
充注量 kg 5 3.8 控制方式
热力膨胀阀
电子膨胀阀
蒸发器
形式 亲水铝箔、内螺纹铜管
冷却方式
低噪音离心式
管接头
截止阀
气
液分离器
低压开关 针阀 高压开关 针阀
定频压缩机
截止阀
P P θθ
管接头
管接头
截止阀截止阀
热力膨胀阀
干燥过滤器管接头
干燥过滤器电子膨胀阀
管接头
截止阀
截止阀
管接头θ
θP P 管接头
截止阀
机
缩压频变低压开关 针阀 高压开关 针阀
器
离分液气
截止阀
管接头
冷凝器
蒸发器
风量m3/h7200
冷凝器
形式光箔、内螺纹铜管
冷却方式低噪音轴流式
风量m3/h15400
保护装置
高压、低压、过电流、高频、逆缺相、线圈
过热保护等
机组重量
主机 kg 105 冷凝风机 kg 90 室内机 kg 210
注：
（1）额定工况：制冷时，室外干球温度35℃、湿球温度24℃，室内干球温度27℃、湿球温度19℃；
（2）实际使用过程中，应考虑机组安装后系统管路，风道等损失5%左右的冷量。
3、制冷系统能量调节方式
最常见的能量调节方式就是，在压缩机的运转过程中，当温度达到预定温度时要求压缩机停止运转，中断制冷。反之，当温度回升到某一温度时，又要求压缩机起动，制冷继续进行。这种调节方法是根据调节对象的负荷变化，将负荷分成几个台阶，在每个台阶上，制冷系统是一个能力不可调的系统，蒸发温度和调节对象温度均随负荷降低而降低，调节对象温度在一个范围内变化。因此，调节精度视负荷台阶划分情况而变，台阶越多，控制精度越高。这种调节方式不适合负荷变化频繁的系统。
根据本系统的负荷变化特点，采用变频压缩机实现变频制冷系统的能量的调节。由于压缩机能力与其转速成正比，当压缩机的转速提高时，系统输气量加大，反之输气量减少，因而可以通过改变压缩机的转速使压缩机的制冷能力与蒸发器相匹配。特别是近几年变频器的应用，使得压缩机的性能得到极大改善。这种调节方法不仅使系统变得节能，而且使精度大大提高，并易于实现自动化，适用于能量变化大且频繁的系统。由于变频调速有对负荷变化的快速跟踪特性，使其与反映速度快的电子膨胀阀相匹配，其优越性能更能得到充分发挥。同时，考虑定频压缩机制冷系统的运行状况，采用了变速电机来控制通过蒸发器的风量，达到调节制冷量的。环境模拟室负荷波动大且变化频繁，因此采用变频调速调节方法最为理想。
五、空调机组自动控制系统
（一）、空调机组控制原理
空调箱机组控制，对机组以下工况进行监视：
——自动或手动运行状态(DI)
——送风状态监视(DI)
——风机的故障状态(DI)
——过滤网阻塞报警(DI)
——回风温度测量(AI)
——风门与风机连锁(DO)
——风门开度控制(AO)
——房间温度(AI)
——风机的开关控制(DO)
——风机的高/低速控制(DO)
——加湿控制(DO)
——冷/热水阀的控制(AO)
——再热水阀的控制(AO)
其PID控制过程如下：
——系统启动。可以通过中央操作站或现场DDC控制器，采用手动或时间启停程序启停风机，并可通过软件选择工作状态为“预冷预热运行”或“常规运行”模式。
——“预冷预热运行”模式。送风机启停，其状态信号反馈DDC控制器后，联动回风机，打开回风阀，关闭新、排风阀，冷热水阀根据曲线进行调节。
——“常规运行”模式。⑴新风风门与风机连锁。当风机启动，并且其启停状态信号被证实为“ON”时，在夏季工况的情况下新风门为最小新风开度，回风风门开度为100%；在过渡季节新回风风门按焓值控制。当风机停止其状态信号被证实为“OFF”时，新、排风阀全关，回风门全开。⑵过滤网阻塞报警。在过滤网前后各安装一空气压力取样管，并将它们连接阀压差开关上，压差根据过滤网的类型设置报警值，当过滤网过脏，过滤前后压差将会增大，如果此值大于压差开关报警设定值时，压差开关将发出一个报警信号至DDC和中央站，通知维修、清洗过滤网。⑶加湿器及冷热水阀的连锁。当风机启停状态为“OFF”时，蒸汽加湿阀及冷热水阀门全关。当风机启停状态为“ON”时，夏季加湿器关。冷热水
阀门位置根据回风温湿度调节；冬季回风湿度控制加湿器，回风温度控制冷热水阀。
——回风温度控制。根据回风温度，调节冷、热水阀的开度，使得回风温度与设定值相等。当回风温度落在死区内，冷、热水阀都处于关闭状态，以利于节能，死区的大小可根据温度控制的精度而定。当回风温度小于设定值时，热水阀开度逐渐开大，使得回风温度提高，达到设定值；当回风温度大于设定值时，则冷水阀开度逐渐开大来降低送风温度，使之达到设定值，从而使回风温度恒定。
——回风湿度控制。根据回风湿度，调节加湿器和冷水阀，使得回风湿度保持恒定。回风湿度落在死区内时，冷水阀、加湿器都处于关闭状态，以利于节约能源，死区的大小可根据湿度控制的精度而设定。当回风湿度小于设定值时，通过加湿器开度逐渐增加对送风进行加湿，使得回风的温度提高，达到设定值；而当回风湿度大于设定值时，通过冷水阀开度逐渐增大来降低送风温度至露点温度，对送风进行降湿处理，从而使回风湿度保持恒定。
空调机组监控点表
控制说明数字数出
DO
数字输入
DI
模拟输出
AO
模拟输入
AI
新风阀调节 2
回风阀调节 2
过滤网报警 2
冷热水电动阀调节 2
加湿阀调节 2
风机启停 2
风机故障报警 2
风机运行状态 2
风机手／自动状态 2
回风温度 2 回风湿度 2 送风温度 2 送风湿度 2
上海海事大学《制冷空调自动控制》课程设计
空调机组控制原理图如图2-4。
输出
输出输入输入A I D I A O D O
新风
回风
M -2
M M -1T -2
△P
d p -2
送风机T S -1
△P
d p -1
T S
M
H V -1
M H V -1
新风
M
P
T B
回风阀控制
新风阀控制
过滤网堵塞报警
防冻开关
水阀调节加湿调节故障报警起停控制
风机压差送风温度
回风温度风管静压
手/自动状态
（二）、空调机组控制流程
空调机组控制流程图如图2-3。
开始
空调机组是否处
于运行时段？
空调机组是否处于故障状态?
开启空调机组
向系统主机发出空调机组故障信号
关闭空调机组
关闭冷热水阀关闭新回风阀
风纪运行状态是否ON？
空调机组是否处于手动状态？
向系统主机发出空调机组维修信号
关闭空调机组
关闭冷热水阀关闭新回风阀
结束
空调机组滤网状态是否报警？
向系统主机发出空调机组滤网报警
送风温度是否等于设定温度？
DDC 根据PID 控制算法向冷热水阀输出控制开度信号
调节新风阀开度
室内二氧化碳浓度是否报警？
根据季节和室外温度判断季节情况
根据室外温度判断季节情况
结束
风机运行状态是否ON？
空调机组是否处于手动状态？
N
Y
Y Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
N
N
N
N
N
N
N
N
（三）、空调机组启停控制顺序
空调机组启动顺序控制:送风机启动——新风阀开启——回风阀开启——回水调节阀开启——加湿阀开启。
空调机组停机顺序控制:停送风机——关加湿器——关冷热水阀——停回风机——新风阀关闭——回风阀关闭。
（四）、以漏热试验为例，控制系统的操作流程如下：
1、开启控制电气柜电源，打开工控机，开启实时监控系统软件；
2、开启循环风机，确保风机运转；
3、在控制面板的集装箱热调整器和环境室的空调调整器上设定温度值；
4、开启室外冷凝风机，确定风机转后，开启定频压缩机；
5、开启集装箱内热风机；
6、启动实时监控软件上漏热试验窗口。
第三章环境室参数的采集和控制
一、环境室自控系统采集的参数：
温度
湿度
压力
风速
流量
二、测点的位置布置
（一）、箱外气温测点
主要由一组晶闸脉宽调功器、电加热器及14支PT100铂电阻温度传
感器构成，温度测点布置在距壁面100mm处。其中2支铂电阻分别布置在环境室内送风口和回风口处，其余12支铂电阻的布置情况如下图3-1：（二）、箱内气温测点
主要由一组晶闸脉宽调功器、电加热器及14支PT100铂电阻温度传感器构成，温度测点布置在距壁面100mm处。其中2支铂电阻分别布置在
环境室内送风口和回风口处，其余12支铂电阻的布置情况如下图3-2：
三、自控系统需监测的参数包括环境室、空调制冷机组及集装箱内各测点的温度、环境室和集装箱内压力、环境室内送回风空气湿度、空调箱内加热器和集装箱内负荷模拟加热器功率、环境室内空气流速数值。
四、自控系统需控制的参数及其控制方式
（一）、自控系统需控制的参数
1、冷藏集装箱内、外的温度
2、环境室湿度
3、箱内电加热器的功率
4、空调箱内变频风机的风速
（二）、控制方式采用PID闭环控制方式
1、集装箱内温度控制回路图：
2、集装箱外温度控制回路图：
3、环境室湿度控制：
主要由一组电加热器、加湿器电动调节阀及3支湿度传感器构成，分别布置在加湿器出口、环境室内送风口和出风口处。环境室湿度控制回路如下图：
4、电加热器功率控制
主要由一组晶闸管脉宽调功器、电加热器及1支功率变送器构成。通过PID调节器控制晶闸管脉宽调功器的触发角度，实现对电加热器的无级调节。箱内电加热器功率控制回路如下图：
5、环境室内风速PID测孔系统
主要由3只热线风速仪，1个变频器、1台风机以及配合采用送风静压箱，顶部孔板垂直下送方式，通过上位机显示构成。热线风速仪安装在箱体中部前、后距侧壁和箱顶100mm处。环境室内风速控制回路图如下：
第四章集装箱气密性能实验
一、实验概述
气密性实验的目的是验证冷藏集装箱的气密性能。测定的漏气率（m3/h）,按标准状态计算，各类型保温集装箱的容许漏气率不得超过10m3/h.
本试验应安排在全部强度试验完成之后，漏热试验（试验14）开始之前进行。试验时，箱内、外气温均应稳定且介于288K～298K(15～25℃)之间。各自的波动范围均应小于3K。
二、实验参数及要求
1、箱内12支电阻采集的温度值稳定且介于288K-298K之间，波动范围应小于3K，温度计的精度为0.5K。
2、箱外12支电阻采集的温度值稳定且介于288K-298K之间，波动范围应小于3K，温度计的精度为0.5K。
3、箱内外压力传感器采集的箱内外压差达到250±10Pa，压差计的精度为±5%。
4、上述1、2、3条件满足后，测控系统每隔5分钟测读一次流量，以连续10次读数的算术平均值作为箱体的漏气率。测量用流量计的精度为±3%。
5、上位机要记录指定时间段的参数情况，包括温度、压力差、气体流量等。
三、实验方法
使保温集装箱处于正常空箱状态，并按正常条件关闭箱门。制冷和/或加热设备安装就位。除非使用挂装设备并在接口处设有风门，则可不装机器而仅将风门关闭，全部疏水口均应关闭。用气密接头使空气经计量装置和适当的压力表送入箱内，但压力表不能接在供气管路上，其精度为±5％。流量计的精度应为所测流量的±3％。
向保温集装箱内送气，使箱内与箱外压差升至250 Pa±10Pa，调整进气量使该压差保持稳定，并在达到稳定状态后，记录保持该压差时的送气量。
8.13.3 要求
对只开设一个箱门的保温集装箱，其漏气率按标准状态计，不应超过10m3/h，每增设一个箱门（如侧开门）的漏气率允许增加超过5m3/h。
第五章集装箱漏热性能实验
一、试验概述
漏热实验的目的是用来确定冷藏集装箱的热漏率。
漏热实验可采用冷源法和热源法，它们均是一种平横替代法。冷源法是在箱内设置冷源，使箱内处于低温，箱外则为高温，模拟冷箱漏热的实际情况。因此，冷源法最能真实发应冷箱的漏热情况。但是，在实际应用中很难找到一个可以稳定、连续，并且可以计量的冷源，因此只能使用热源法来替代。热源法就是在箱内设置一个电加热器，在电加热器加热时，箱内温度将比箱外高，因此，热量是从箱内向外流的。根据电热能量守恒的原理，所有的电能将全部转化为热能，由于电能很容易测量，因此，就很容易提供一个稳定、连续、并且可以计量热量的热源，因此热源法就得到普遍的应用。采用热源法进行时，应把加热器置于隔热箱体内，加热器及其配用风扇所耗用的功率应与经由箱体所耗散的功率（热功率）相平衡。
1、本试验是为了确定保温集装箱的漏热率，应安排在气密试验（试验13）合格后进行，制冷和/或加热设备安装就位后，关闭全部开口。如果保温集装箱使用挂装设备设计，并在接口处设有风门，则可不装设备，而仅需将风门关闭。当采用内部加热试验法试验时，要建立起一个热平衡状态。置加热器于箱内，使其本身和有关风扇的功率与通过箱体隔热层所漏出的热量达到平衡。全部测量仪表按以下要求选择并校正。
温度计：±0.5K
功率表：测量值±2%
流量计：±3％
表1 保温集装箱分类
代最大漏热率1）设计温度Umax/（W/K）箱内箱外
码 1D 1C 1CC 1B 1BB
1BBB 1A 1AA
1AAA K ℃ K ℃
31 机冷式冷藏集装箱
15
26
37
40
48
51 255 -18 311 +38
1）代号为31的最大漏热率Umax 系按传热系数K ≈0.4W/(m 2
·k)换算而成
2、保温集装箱的漏热，应以总漏热率θU 来表示，单位为W/K ，应由下式算出：
e
i θθθ-=Q
U
式中： θU ——总漏热率，W ／K ；
Q ——箱内加热器和风扇所耗用的总功率，W ；
i θ——箱内平均温度，K ，为每个测试记录间隔末了测得的各个温度
测值的算术平均值（参见8.15.2.5），温度测点布置在距箱内壁面100mm 处，至少布12点[见附录H （标准的附录）]；
e θ——箱外平均温度，K ，为每个测试记录间隔末了测得的各个温度
测值的算术平均值（参见8.15.2.5），温度测点布置在距箱外壁面100mm 处，至少布12点[见附录H （标准的附录）]；
θ——平均壁面温度，K ，通常
2
e i θθθ+=
二、实验方法
1、 保温集装箱漏热试验的测试数据，应连续进行8h 以上的试验中测得，这时的试验条件应满足：
1）、箱体平均壁面温度介于293（20℃）和305K （32℃）之间，且箱内、外温差还应不少于20K ；
2）、在任一时间内，箱内最热和最冷点的最大温差可为3K ； 3）、在任一时间内，箱外最热和最冷点的最大温差可为3K ； 4）、任意两次所测箱内平均温度的最大差值可为1.5K ； 5）、任意两次所测箱外平均温度的最大差值可为1.5K ；
6）、最高耗用功率h Q 和最小耗用功率l Q 间的最大差值不应超过l Q 的3%；
l l h 03Q .0)Q (Q ≤-
2、 为了减少要辐射影响，电加热原件的工作温度应尽量降低。为确保箱内温度分布符合8.15.2.1的规定，元件释放的热量应通过一台或数台电风扇形成必要但不过量的空气循环。风扇应置于箱内，当对机冷式冷藏集装箱进行测试时，
不应采取防止少量气流通过机组的措施，也不应使用机组的风扇。
如果试验中使用了所配机组的风机，则在试验报告中应予注明。此时所测得的漏热值θU 因包含有蒸发器风机的功耗，将不会满足表1的规定。
3、箱外空气应保持流动，在箱体中部前、后距侧壁和箱顶100mm 处所测风速应不超过2m/s 。
4、安装在箱内、外的各测温元件，应有防止热辐射的保护。
5、 测读每组数据的时间间隔应不超过30min 。
6、 漏热率U （W/K ）应从进入稳定状态后，持续时间不少于8h 中所测得的17次获更多次的测值按下式算出：
∑=n
1
1θU n U
其中，17n ≥。
按上式得出的U 值，应用下角标标明试验中的平均壁温。还应按照U 与平均壁温的关系曲线得出按标准平均壁温293K 修正后的U 值。
第六章 机冷式冷藏箱的制冷性能试验
一、实验概述
本试验是检验带有整型式或挂装式机械制冷机组的冷藏集装箱在给定的箱外温度为e θ下保持箱内给定温度为i θ的能力。
——本试验应在仅有漏热负荷的情况下先进行8h 以上。
——在加入附加热负荷后再运行4小时以上，附加热负荷包括所加电热和风扇至少应等于漏热实验所测得总漏热的25%，即：
附加热负荷≥()i e 25.0θθθ-U
1、 应在已经做过漏热试验（试验14）的保温集装箱上进行本项试验。
2、 保温集装箱应配设相应仪表以检测：
1）、箱外和箱内温度的布设按8.15.1.3和附录H 的规定； 2）、供给加热器和风扇的电力
箱体一侧外部中央附近处的气流速度应予测定。 被试箱还应配设有关仪表，以测量： 1）、箱内加热器风扇的能耗；
2）、箱内送风和回风的干球温度，每点至少设两只（共4只）传感器； 3）、风冷式冷凝器进口处的空气温度。
制冷循环系统的组成部件 制冷循环系统中各部件在车上的安装位置如图所示，下面对各主要组成部件分别予以介绍。 制冷循环系统各部件的安装位置 压缩机 压缩机的作用是将从蒸发器出来的低温、低压的气态制冷剂通过压缩转变为高温、高压的气态制冷剂，并将其送入冷凝器。目前在汽车空调系统中所采用的压缩机有多种类型，比较常见的有斜盘式压缩机、叶片式压缩机、涡旋式压缩机、曲轴连杆式压缩机等。此外，压缩机还可分为定排量和变排量的两种型式，变排量压缩机可根据空调系统的制冷负荷自动改变排量，使空调系统运行更加经济。 叶片式压缩机 （1）结构叶片式压缩机的结构见图，在叶轮上安装有若干叶片，与机体形成几个密封的空间，在机体上安装有吸气孔、排气孔和排气阀，在叶轮旋转时，密封的空间的体积会发生变化，从而完成进气、压缩和排气的过程。
叶片式压缩机的结构 （2）工作过程叶片式压缩机的工作过程见图6-34。 图6-34 叶片式压缩机的工作过程 旋转斜盘式压缩机 （1）结构旋转斜盘式压缩机的结构见图，这种压缩机通常在机体圆周方向上布置有6个或者10个气缸，每个气缸中安装一个双向活塞形成6缸机或10缸机，每个气缸两头都有进气阀和排气阀。活塞由斜盘驱动在气缸中往复运动，活塞的一侧压缩时，另一侧则为进气。
旋转斜盘式压缩机的结构 2）工作过程旋转斜盘式压缩机的工作过程见图，压缩机轴旋转时，轴上的斜盘同时驱动所有的活塞运动，部分活塞向左运动，部分活塞向右运动。图中的活塞在向左运动中，活塞左侧的空间缩小，制冷剂被压缩，压力升高，打开排气阀，向外排出，与此同时，活塞右侧空间增大，压力减小，进气阀开启，制冷剂进入气缸。由于进、排气阀均为单向阀结构，所以保证制冷剂不会倒流.
1、压缩机 压缩机是整个空调系统的核心，也是系统动力的源泉。整个空调的动力，全部由压缩机来提供，压缩机就相当于把一个实物由低势位搬到高势位地方去，在空调中它的目的就是把低温的气体通过压缩机压缩成高温的气体，最后气体在换热器中和其他的介质进行换热，所以说压缩机的好坏会直接影响到整个空调的效果。
2、换热器 根据在空调上的作用不同，可分为冷凝器和蒸发器。现在就冷凝器和蒸发器的分类和区别述说一下。 （1）冷凝器：冷凝器的作用是将压缩机排出的高温高压的制冷剂过热蒸汽冷却成液体或气液混合物。制冷剂在冷凝器种放出的热量由冷却介质（水或空气）带走。冷凝器按其冷却介质和冷却的方式，可以分为水冷式、空气冷却式、水和空气混合冷却式三种类型。
（2）蒸发器：蒸发器的作用是利用液态低温制冷剂在低压下易蒸发，转变为蒸气并吸收被冷却介质的热量，达到制冷目的。蒸发器的种类：蒸发器按冷却介质的不同，分为冷却液体载冷剂、冷却空气或其他气体的两大类型。 3、节流部件 节流部件是制冷系统不可缺少的四大部件之一。它的作用是使冷凝器出来的高压液体节流降压，使液态制冷剂在低压（低温）下汽化吸热。所以，它是维持冷凝器中为高压、蒸发器为低压的重要部件。
节流部件按形式，可分为毛细管和节流阀。前者，用在较小的制冷设备中，如电冰箱中装在冷凝器和蒸发器之间的毛细管即是节流机构的一种。后者用在较大的制冷设备中。在大、中型装置中应用的节流机构为节流阀，常用的节流阀有三种，即手动膨胀阀、浮球调节阀和热力膨胀阀，后两种为自动调节的节流阀。膨胀阀按膨胀的类型可分为电磁膨胀阀和热力膨胀阀等。
4、气液分离器（蒸发器与压缩机之间） 在蒸发器中，由于液体在蒸发器中蒸发，由液体变为气体的过程，由于考虑负荷的变化，可能会有一部分的制冷剂未全部蒸发，而会直接进入到压缩机。由于液体的不可压缩性，所以在未进入压缩机之前，首先要通过气液分离器，以确保进入压缩机全部为汽体，保证压缩机能正常的运转。气液分离器安装与压缩机的进口端，主要是防止返回压缩机的低压低温蒸汽携带过多的液滴，防止液体制冷剂进入压缩机气缸，分离器同时具有过滤、回油、贮液等功能。 气液分离器使用时应注意：①、尽可能靠近压缩机；②、在换向系统中，气液分离器应该安装在换向阀和压缩机之间；③、正确的安装进口（从蒸发器来）
空调制冷系统的控制逻辑和常用控制系统 控制系统对于很多设备来讲就相当于一个大脑，指挥着设备系统各个部件的协作运行。因此，今天我们就来讲一讲空调控制系统的逻辑和几大类常用控制系统。 空调控制系统的逻辑 制冷空调系统的控制简单来说，就是通过人机界面将我们希望机组每一个部件如何动作，通过软件语言编写，再通过硬件来实现出来。1、控制系统和信号的分类 自动控制系统按照原理，一般可以分为开环控制系统和闭环控制系统。制冷空调系统一般采用闭环控制，也叫反馈控制系统，利用输出量同目标值的偏差对系统进行控制，可以获得比较好的修正和稳定的控制。定时检测输出量的实际值，将输出量的实际值与目标值进行比较得出偏差，用偏差值产生控制调节作用去消除偏差，使得输出量维持目标值。 控制系统的基本要求有三个方面，稳定性，快速性，准确性；当前的制冷空调系统中使用的控制板以单片机和PLC为主，标准化的小型批量设备一般采用单片机居多，工程项目类设备和非标准化产品以PLC居多。 制冷空调控制系统的信号包括输入侧和输出侧，简单的可以分为数字信号和模拟信号。比如一般我们常说的各种保护开关接入控制板，给出的输入信号就是数字信号，定速压缩机和定速风扇电机的控制线路
接入控制板，输出信号就是数字信号，温度传感器和压力传感器等转成为电压电流电阻信息接入控制板，这个输入信号就是模拟信号，对外部输出的标准信号，比如0～10V，4～20mA等信号用来驱动电子膨胀阀的信号就属于模拟信号，制冷空调系统的控制板就是定时获得输入信号，通过逻辑计算，决定输出量大小，然后通过输出来改变系统每一个零部件的状态。 2、制冷空调系统的常用控制方法 1）开关型控制 开关控制的方法广泛应用在大量的家用制冷空调设备和中小型的简单制冷设备中。 比如使用单台定速压缩机的单个蒸发器的制冷系统，根据该蒸发器对应的使用侧温度信号来计算负荷，控制压缩机的起停，当温度达到目标值+2以上，并连续维持一定的时间，压缩机开机，当温度降低到目标值-2以下，并连续维持一定的时间，则压缩机停机。 这种控制方法的优点是简单可靠，一般不会有产生系统风险的可能，缺点是受控变量波动较大，不能达到精确控制，满足不了舒适度的要求，甚至为了避免压缩机的频繁起停和信号的偶然跳跃误差，需要加入计时器，强制压缩机在达到负荷要求之后，继续过度输出。 比如上图所示，并联定速压缩机的控制方案中，理论上负荷50%以上启动2台压缩机， 50%以下，仅1台压缩机启动，实际上为了避免压缩机的频繁起停，在逻辑上可能需要定义负荷达到65%以上才加载另外1台压缩机，负荷降低到35%以下才减载其中1台压缩机。
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授课主要内容或板书设计
第二章活塞式中央空调系统的安装调试与运行管理 §2-2 水系统及其设备安装 中央空调工程中的水系统包括冷水系统和冷却水系统，均来自冷(热)源设备，通过水泵增压后，向各种空气处理设备和空调末端装置输送冷、热水，再通过水冷式(或风冷式)散热(或吸热)设备，组成水系统循环回路。 一般来说，中央空调工程水系统遵循下列原则，即1)具有足够的冷(热)负荷交换能力，以满足空调系统对冷(热)负荷的要求。2)具有良好的水力工况稳定性。3)水量调节灵活，能适应空调工况变化的调节 要求。4)投资省、能耗低、运行经济，并便于操作和维修管理。一、冷却水循环系统的安装 在制冷系统中，冷却水系统的设计方案较多，系统循环多为从制冷压缩机组的冷凝器出来的冷却水经水泵送至冷却塔，冷却后的水从冷却塔靠高差重力作用自流至冷凝器。系统设计方案有以下几种，即1)设有补充水箱(或水池)，保证系统连续运转，如图2—6所示。2)没有补充水箱，靠冷却塔集水盘的浮球水阀自动补水，温度的稳定，如图2—8所示。 图2—6有补充水箱的冷却水系统 l一冷水机组2一冷却塔3一补水箱4一水泵5一橡胶补偿接管 6一止回阀7一压力计8一温度计9一蝶阀10一水流开关中央空调冷却水循环系统主要由水泵、补水箱、冷却塔、阀门、集气罐、过滤器等设备组成，是一种开式系统。 （一）水泵（水泵的作用） （二）补水箱 （三）冷却塔（作用，原理） （四）过滤器 （五）阀门
（六）管道安装 二、冷（冻）热水循环系统的安装 中央空调的冷(热)水循环常采用闭式系统，如图2—45所示。这种系统具有①管路系统与大气隔绝，管道与设备内腐蚀机会少；②水泵能耗小； ③系统最高处设置膨胀水箱可及时补水；④系统设施简单等优点。 在闭式循环系统中，按冷热水是否合用管路划分，冷 水系统可分为两管制、三管制和四管制系统；按水泵配置 划分，冷水系统可分为单式泵系统、复式泵系统；按各环 管路长度是否相同划分，可分为同程式和异程式系统；按 流量的调节方式划分为定流量和变流量系统。其特征及使 用特点如表2—15所示。 常用水管系统的类型及特点： 1、膨胀水箱的作用； 2、管程的种类和特点 见p63 从中央空调冷、热水闭式循环系统图中可以看出，系统主要设备为冷(热)水泵、膨胀水箱、分水器、集水器、风机盘管、阀体等。与冷却水循环系统相似，冷水循环系统的安装包括系统设备的安装和管路敷设及绝热。冷、热水泵的安装与冷却水泵的安装过程一样，冷(热)水系统中阀件的安装与冷却水系统中阀件的安装过程一样，在此不再叙述。 1．膨胀水箱 目前，由于中央空调水系统中极少采用回水池的开式循环系统，因而膨胀水箱已成为中央空调系统水系统中主要部件之一，其作用是收容和补偿系统中的水量。膨胀水箱一般设置在系统的最高点处，通常接在循环水泵的吸水口附近的回水干管上。 (1)膨胀水箱的构造膨胀水箱是一个用钢板焊制的容器，如图2—46所示，有各种不同的大小规格。膨胀水箱上的接管有以下几种： 1)膨胀管。因温度升高而引起的体积增加将系统中的水转入膨胀水箱。 2)溢流管。用于排出水箱内超过规定水位的多余的水。 3)信号箱。用于监督水箱内的水位。 4)补给水管。用于补充系统水量，有手动和自控两种方式。 5)循环管。在水箱和膨胀管可能发生冻结时，用来使水正常循环。 6)排污管。用于排污。 箱体应保温并加盖板，盖板上连接的透气管一般可选用DNl00的钢管制作。(2)膨胀水箱容积的确定膨胀水箱的容积是由系统中水容量和最大的水温变化幅度决定的，可以用下式计算确定： Vp=αΔtVs
空调器结构和工作原理
空调器结构和工作原理 空调器的结构，一般由以下四部分组成。 制冷系统：是空调器制冷降温部分，由制冷压缩机、冷凝器、毛细管、蒸发器、电磁换向阀、过滤器和制冷剂等组成一个密封的制冷循环。 风路系统：是空调器内促使房间空气加快热交换部分，由离心风机、轴流风机等设备组成。 电气系统：是空调器内促使压缩机、风机安全运行和温度控制部分，由电动机、温控器、继电器、电容器和加热器等组成。 箱体与面板：是空调器的框架、各组成部件的支承座和气流的导向部分，由箱体、面板和百叶栅等组成。 制冷系统的主要组成和工作原理 制冷系统是一个完整的密封循环系统，组成这个系统的主要部件包括压缩机、冷凝器、节流装置（膨胀阀或毛细管）和蒸发器，各个部件之间用管道连接起来，形成一个封闭的循循环系统，在系统中加入一定量的氟利昂制冷剂来实现这冷降温。 空调器制冷降温，是把一个完整的制冷系统装在空调器中，再配上风机和一些控制器来实现的。制冷
的基本原理按照制冷循环系统的组成部件及其作用，分别由四个过程来实现。 压缩过程：从压缩机开始，制冷剂气体在低温低压状态下进入压缩机，在压缩机中被压缩，提高气体的压力和温度后，排入冷凝器中。 冷凝过程：从压缩机中排出来的高温高压气体，进入冷凝器中，将热量传递给外界空气或冷却水后，凝结成液体制冷剂，流向节流装置。 节流过程：又称膨胀过程，冷凝器中流出来的制冷剂液体在高压下流向节流装置，进行节流减压。蒸发过程：从节流装置流出来的低压制冷剂液体流向蒸发器中，吸收外界（空气或水）的热量而蒸发成为气体，从而使外界（空气或水）的温度降低，蒸发后的低温低压气体又被压缩机吸回，进行再压缩、冷凝、节流、蒸发，依次不断地循环和制冷。单冷型空调器结构简单，主要由压缩机、冷凝器、干燥过滤器、毛细管以及蒸发器等组成。单冷型空调器环境温度适用范围为18℃～43℃。 冷热两用型空调器又可以分为电热型、热泵型和热泵辅助电热型三种。 （1）电热型空调器 电热型空调器在室内蒸发器与离心风扇之间安装
制冷空调自动控制 课程设计 （冷藏集装箱环境室自动控制设计）
前言 (3) 第一章环境室概况 (4) 第二章环境室控制系统 (5) 第三章环境室参数的采集和控制 (14) 第四章集装箱气密性能实验 (17) 第五章集装箱漏热性能实验 (18) 第六章机冷式冷藏箱的制冷性能试验 (20) 参考文献 (21) 附录1 空调机组控制原理图 (22) 附录2 系统布局图 (23)
随着国际冷藏运输业的迅速发展，研究冷藏集装箱运行特性，提高制冷装置工作效率和经济性成已为世界范围内广泛重视的课题。然而，无论是开展这些装备的设计研究，还是进行这些装备的日常维护工作，都离不开对它们实际工作时的性能进行精确而科学的界定，性能指标、测试试验规定的步骤乃至使用的测试设备都是进行这界定所必须解决的课题。因此，为了提高冷藏集装箱热工测试的性能参数和经济指标，对其环境室的测控系统进行研究是必不可少的。 冷藏集装箱实验系统的设计与工程应用是综合了好几门学科的交叉领域，它涵盖了制冷技术、空调工程、自动控制和计算机软件以及检测与仪表技术，设计一套以冷藏集装箱内、外的温度、湿度、风速、压力、流量等测试参数准确采集为基础，以确保重要参数采用PID闭环高精度控制为手段，以冷藏集装箱气密性能检测、漏热性能检测和制冷性能检测为核心，不仅能满足ISO、ATP和GB对冷藏集装箱热工性能试验的要求，而且还能够模拟集装箱运行时室外环境的温、湿度的自动控制系统。
第一章环境室概况 一、冷藏集装箱实验房的环境室要求： 1.温度控制范围8℃～38℃±0.2℃； 2.湿度控制范围为20％～80％±0.5％／RH； 3.环境室由变频和定频两套机组来控制； 4.动态模拟海上的温湿度环境的变化。 5.机组可以串联连接，实现海上较大幅度的温度变化； 6.采用空调箱内放置电加热器的方式，即使在冬季室外零度以下的环境温 度，也可以实现环境室中各种温湿度的模拟。 7.按ISO和ATP试验要求进行冷藏集装箱热工性能参数的测试和性能检 测 二、环境室热工要求 我国国标GB规定的集装箱测试技术和方法与国际标准ISO 标准及ATP协议都对集装箱热工测试的内容、目的、要求及方法做了明确的规定，试验项目工况要求如表1-1所示。 表1-1 热工性能试验项目工况 内容标准名称ISO1496-2 ATP GB7392-98 气密性试验箱内外温度℃15-25之间选定，波动±3 箱内外压差Pa 250±10150±10250±10 漏验试验1测温点数目 内侧12 14 12 外侧12 14 12 2箱壁平均温度℃20～32 20左右20～32 3箱内外最小温差℃>20 4每两组数据最大时间间隔min 30 15 30 5连续测量稳定工况时间h >8 >12 >8 6同一组测量数据℃内侧<3.0 各测点间最大温差外侧<3.0 <2.0 <3.0 7两次箱内平均温度的内侧<1.5 ±0.5 <1.5 最大差值℃外侧<1.5 ±0.5 <1.5 8流过箱外侧点处风速m/s <2 1～2 <2
复习旧课： 对上次课以提问的形式复习 1、影响蒸发的因素？ 2、影响液化的因素？ 新课引入： 主要以讲解方式 上一节我们讲了物质的基本状态参数，以及影响物质蒸发和液化的几个因素，这一节我们就来讲一下汽车空调中的常用制冷剂的种类特点以及制冷循环原理。 §1.1.4制冷剂 制冷剂是制冷循环当中传热的载体，通过状态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，同时在状态变化时要尽可能多的吸收或放出热量（较大的气化或液化潜热）。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。 过去常用的制冷剂是R12（又称为氟立昂）, 这种制冷剂各方面的性能都很好，但是有一个致命的缺点，就是对大气环境的破坏，它能够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。我国目前已停止生产用R12作为制冷剂的汽车空调系统。
R12的替代品目前汽车上广泛采用的是。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℃（图6-18）。如果在常温常压的情况下，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。R134a的特性见图6-19。该曲线上方为气态，下方为液态，如果要使R134a从气态转变为液态，可以将低温度，也可以提高压力，反之亦然。 注意：R12和R134a两种制冷剂不可以互换使用。 §1.1.5 冷冻润滑油 在空调制冷系统中有相对运动的部件，需要对其润滑。由于制冷系统中的工作条件比较特殊，所以需要专门的润滑油——冷冻润滑油。冷冻润滑油除了起到润滑作用以外，还可以起到冷却、密封和降低机械噪音的作用。在制冷系统中的润滑油还有一个特殊的要求，就是要与制冷剂相容，并且随着制冷剂一起循环。因此在冷冻润滑油的选用上，一定要注意正确选用冷冻润滑油的型号，切不可乱用，否则将造成严重后果。 §1.2汽车空调暖风系统 作用：供暖、除霜、调节温湿度 汽车空调暖风系统是一种将空气送入加热器(又称为热交换器)，同时吸入某种热源的热量，以提高空气温度的装置。按使用热源的不同可分为发动机冷却液采暖系统、发动机废气采暖系统和独立热源式采暖系统。 1、发动机冷却液采暖系统采暖时，将送入加热器中的车外或车内空气，与升温后的发动机冷却液进行热交换，由电动鼓风机将升温的空气经出风口送入车内。冷却液通过热水阀流入加热器，散热后的冷却液再流回水泵参与循环。热水阀对通过加热器的水流量进行调节，而加热器则将冷却液的热量传给空气。鼓风机多为离心式叶片鼓风机，具有高、中、低三挡转速，可以调节换气强度，一般与空调制冷系统送风共用。这种采暖系统没有独立的
来宾职业教育中心学校教案本2013-2014年学年度第一学期 科目制冷设备原理与维修 班级12秋电子 教师
教案编写要求 根据《广西壮族自治区中等职业学校教学工作规范》要求，并结合我校情况，对我校教师教案的编写提出如下要求： 在写教案时明确所教学科的指导思想、教学目标、教学要求以及基本教学方式。并根据学生的心理特征、兴趣习惯、情感态度等确定科学的教学方法，因材施教。能较准确突出教学目的、重点难点，在教学设计方面比较有特色。 教案包括：课题、授课日期、课时、教学目标（包括理论应知目标和技能目标）、重点、难点、教学方法、教学仪器、教学过程（含练习、小结）、板书设计、作业、课后反思等。 教师要在授课前一周备好教案（开学前应备好两周课的教案），不允许无教案上课。 来宾市职业技术学校教务科 2008年3月
《电冰箱、空调原理与维修》项目教学计划 每周课时数：8节
活动 目标 结论 1、通过感性知识的培养激发学习电冰箱维修技术的兴趣。 2、学会电冰箱的使用方法。 项目教学活动二弯管、扩管技术 教师活动师生互动学生活动 1、割管 图5-1-1 割刀示意图 图5-1-2 切割铜管示意图 2、切割毛细管 3、弯管 4、扩喇叭口 5、扩杯形口 1、教师示范讲解切割铜管、切割毛 细管、弯管、扩喇叭口、扩杯形口同时， 学生模仿操作。 2、学生操作时，老师巡回指导。 弯管示意图扩喇叭口 示意图 1、阅读切割铜管、切割毛 细管、弯管、扩喇叭口、 扩杯形口方法。 2、学生操作切割铜管、切 割毛细管、弯管、扩喇叭 口、扩杯形口。 3、学生间交流询问切割铜 管、切割毛细管、弯管、 扩喇叭口、扩杯形口经验 或方法。 活动 目标 结论 1、掌握制冷工具的使用方法。 2、掌握切割铜管、切割毛细管、弯管、扩喇叭口、扩杯形口技术。 3、扩喇叭口步骤： （1）将铜管加热退火，选择合适的扩口器工作孔，插入铜管，铜管要高出工作孔喇叭口斜面高度的三分之一。（2）如图5-1-5所示，旋紧坚固螺母，旋转压紧手柄顶住铜管，压出喇叭口。 4、（1）将铜管扩口处加热退火，插入合适的扩口器工作孔内，铜管露出端面10-15mm，旋 紧坚固螺母。（2）如图5-1-7所示，用手工冲头冲制杯形口。制作杯形口还可以将扩喇叭口的顶锥，换上合适的杯形口冲头，旋转压紧手柄，完成扩杯形口扩口。（3）如图5-1-8所示，完成杯形连接，为焊接训练做准备。 图5-1-7 扩杯形口示意图图5-1-8 杯形连接 项目教学活动三气焊技术 教师活动师生互动学生活动
【课题】 第二章制冷空调基础知识 第一节热力学定律 新授课【教学目标】 1．知识目标：工质的基本状态参数，理解热力学定律的涵及应用。 2．能力目标：通过理论知识的学习和应用，培养综合运用能力。 3．情感目标：培养学生热爱科学，实事的学风和创新意识，创新精神。 【教学重点】 热力学定律的涵及应用。 【教学难点】 焓湿图的意义和应用。 【教学方法】 读书指导法、分析法、演示法、练习法。 【课时安排】 4学时。 【教学过程】 〖导入〗（2分钟） 在热力工程中，实现热能与机械能的转换或热能的转移，都要借助于一种携带热能的工作物质即工质，各种气体、蒸气及液体是工程上常用的工质。在热力过程中，一方面工质的热力状态不断地发生变化，另一方面工质与外界之间有能量的交换。因此，工质的热力性质及热能转换规律是工程热力学研究的容。 〖新课〗 第一节热力学定律 一、工质的物理性质及基本状态参数 1．物质的三态 固态、液态及气态，三态之间是通过吸热或放热来完成其状态转化的。 （1）固态该种状态的物质分子间的引力比其它两种状态大，且分子间的距离最小。固体具一定形状。 （2）液态液态的物质分子间的引力较小而间距较大。分子间相互可移动，因此液体具有流动性而且无一定的形状。 （3）气态和上述两种状态相比较，气态物体的分子间距离最大而分子间引力很小，分子间无相互约束，不停地进行着无规则的运动。因此，气体无形状，元固定体积。 物质的状态取决于分子之间引力的大小和其热运动的强弱。
2．基本状态参数 热力学中常见的状态参数有（基本状态参数）温度T 、压力p 、密度ρ 或比体积v 、比能u 、比焓h 等。 （1）温度 描述热力系统冷热程度的物理量。热力学温度的符号用T 表示，单位为K （开）。热力学温度与摄氏温度之间的关系为 t = T -273.15 K 或 T = 273.15 K + t t ——摄氏温度，℃。 （2）压力 S F p = F ——整个边界面受到的力，N ； S ——受力边界面的总面积，m 2。 绝对压力、工作压力和环境大气压力之间的关系为 （负压）（正压）；e am b e am b p p p p p p -=+= p amb ——当地大气压力； p e ——工作压力。 （3）比体积和密度 系统中工质所占有的空间称为工质的体积。而单位质量的工质所占有的体积称比体积，用v 表示，单位为m 3/kg 。决定压缩机制冷量的重要参数。与工质密度互为倒数。 例2-1 锅炉中蒸汽压力表的读数Pa 103.325e ?=p ；凝汽器的真空度值，根据真空表读为Pa 105.94e ?=p 。若大气压力Pa 1001325.15amb ?=p ，试求锅炉及凝汽器中蒸汽的绝对力。 解 锅炉中水蒸气的绝对压力 Pa 1033.313Pa 1032.3Pa 1001325.1555e am b ?=?+?=+=p p p 凝汽器（电压电容）中的绝对压力 Pa 10633.0Pa 105.9Pa 1001325.1445e am b ?=?-?=-=p p p 3．理想气体状态方程式 RT p =υ R g ——气体常数 对于质量为m （kg ）的理想气体，其状态方程为 mRT pV = V ——质量为m （kg ）的气体所占有的体积，m 3；其它各参数同前。 二、热力学定律及应用 能量守恒及转换定律：能量既不能被创造也不能被消灭，只能从一种形式转换成另一种形式，或从一个系统转移到一个系统。 在实际的工质状态变化中，热力学第一定律的表达式为： w +?=u q q ——加给1 kg 工质的热量，J/kg ； △u ———1 kg 工质能，J/kg ； w ——机械功，J/kg 。 热力学第二定律：
中央空调制冷原理图 空调系统通过三个循环把室内的热量传到室外：冷冻水循环，制冷剂循环，冷却水循环。 制冷主机： 制冷主机通过压缩机让制冷剂迅速冷冻循环水，冷冻循环水的温度快速降低（一般经过制冷主机制冷后的水温在7℃左右），这是中央空调冷源提供的地方，通过制冷主机冷冻的冷冻水由冷冻水泵送入空调房间。 冷冻水泵： 冷冻水带走制冷剂的冷量后，再到空调系统末端（如风机盘管，空调机组）与空气换热，温度升高后再回到冷水机组内带走制冷剂冷量，这样构成冷冻水循环系统，在这个系统上的泵称为冷冻水泵。 冷却水泵： 制冷剂在冷水机组里循环，经过压缩机使温度升高，这时用水将温度降下来，这部分水称为冷却水，冷却水通过冷冷却水泵把制冷主机所产生的热量带走，再经过冷却塔把热量释放到空气中，然后回到冷水机组，这样构成一个冷却水循环系统，在这个系统上的泵是冷却水泵。 冷却塔： 通过冷却水泵将温度较高的水送上冷却塔，通过冷却塔喷头，让水自上而下流动，一方面，通过自然空气带走水中热量；另一方面，通过冷却风机带动空气加速运动，通过空气带走热量的同时加快蒸发，让水温降低。温度降低后的冷却水再次循环进入制冷主机，带走制冷主机产生的废热，如此循环。 风机盘管： 风机盘管空调系统是将由风机和盘管组成的机组直接放在房间内，工作时盘管内根据需要流动热水或冷水，风机把室内空气吸进机组，经过过滤后再经盘管冷却或加热后送回室内，如此循环以达到调节室内温度和湿度的目的。 中央空调水系统的工作原理 与一般空调一样，有四大部件，压缩机，冷凝器，节流装置，蒸发器，制冷剂依次在上述四大部件循环，压缩机出来的冷媒（制冷剂）高温高压的气体，流经冷凝器，降温降压，冷凝器通过冷却水系统将热量带到冷却塔排出，冷媒继续流动经过节流装置，成低温低压液体，流经蒸发器，吸热，再经压缩。在蒸发器的两端接有冷冻水循环系统，制冷
摘要 本次设计课题是广东一家沃尔玛超市的中央空调制冷机组控制系统设计，设计目的是为该商场设计合理的中央空调制冷机组控制系统，为商场里的工作人员提供舒适的工作环境。该中央空调系统采用的是水系统，主要有制冷主机、冷却水循环系统、冷冻水循环系统、风机盘管系统和冷却塔系统组成。工作原理是冷冻水泵用来循环冷冻水，冷冻水进入风机盘管，与室内进行热交换，降低室内空气温度，达到制冷目的；冷却水泵用来循环冷却水，冷冻水带走室内热量，通过主机内的冷媒将热量传递给冷却水，冷却水泵将升温后的冷却水压入冷却塔，使之与大气进行热交换，降温后送回主机。设计采用杰控的FameView绘制并设计了中央空调系统的监控系统画面，画面简洁易懂，操作方便，效果逼真，达到了该商场对中央空调系统的要求。 关键词：中央空调、制冷主机、冷却泵、冷冻泵、风机盘管。
Abstract This design topic is a wal-mart store in guangdong province of central air conditioning refrigeration unit to control system design, the design purpose is for the store design reasonable, central air conditioning system for shopping malls provide comfortable working environment for staff. The central air conditioning system adopts the water system, mainly has refrigeration host, cooling water circulation system, frozen water cycle system, fan coil system and cooling tower system. Frozen water pump working principle is used as a cycle of frozen water, chilled water into the fan coil, heat transfer with interior, reduce indoor air temperature, to achieve refrigeration; Cooling water pump is used for circulating cooling water, chilled water take indoor quantity of heat, through the refrigerant within the host transfer heat to the cooling water, cooling water pump will heat up the cooling water pressure into the cooling tower and heat exchange with the atmosphere, back to the host after cooling. Control design use jiekong FameView draw and design the monitoring system of central air conditioning system, appearance is concise and easy to understand, to life, has reached the requirement of the market of central air conditioning system. Keywords: the central air conditioning , refrigeration host, cooling pump , frozen pump , fan coil units.
制冷空调基础知识教 案
【课题】 第二章制冷空调基础知识 第一节热力学定律 新授课【教学目标】 1．知识目标：工质的基本状态参数，理解热力学定律的内涵及应用。 2．能力目标：通过理论知识的学习和应用，培养综合运用能力。 3．情感目标：培养学生热爱科学，实事求是的学风和创新意识，创新精神。 【教学重点】 热力学定律的内涵及应用。 【教学难点】 焓湿图的意义和应用。 【教学方法】 读书指导法、分析法、演示法、练习法。 【课时安排】 4学时。 【教学过程】 〖导入〗（2分钟）
在热力工程中，实现热能与机械能的转换或热能的转移，都要借助于一种携带热能的工作物质即工质，各种气体、蒸气及液体是工程上常用的工质。在热力过程中，一方面工质的热力状态不断地发生变化，另一方面工质与外界之间有能量的交换。因此，工质的热力性质及热能转换规律是工程热力学研究的内容。 〖新课〗 第一节热力学定律 一、工质的物理性质及基本状态参数 1．物质的三态 固态、液态及气态，三态之间是通过吸热或放热来完成其状态转化的。 （1）固态该种状态的物质分子间的引力比其它两种状态大，且分子间的距离最小。固体具一定形状。 （2）液态液态的物质分子间的引力较小而间距较大。分子间相互可移动，因此液体具有流动性而且无一定的形状。 （3）气态和上述两种状态相比较，气态物体的分子间距离最大而分子间引力很小， 分子间无相互约束，不停地进行着无规则的运动。因此，气体无形状，元固定体积。 物质的状态取决于分子之间引力的大小和其热运动的强弱。 2．基本状态参数 热力学中常见的状态参数有（基本状态参数）温度T、压力p、密度 或比体积v、比内能u、比焓h等。
制冷原理图 中央空调制冷原理图
空调系统通过三个循环把室内的热量传到室外：冷冻水循环，制冷剂循环，冷却水循环。 制冷主机： 制冷主机通过压缩机让制冷剂迅速冷冻循环水，冷冻循环水的温度快速降低（一般经过制冷主机制冷后的水温在7℃左右），这是中央空调冷源提供的地方，通过制冷主机冷冻的冷冻水由冷冻水泵送入空调房间。 冷冻水泵： 冷冻水带走制冷剂的冷量后，再到空调系统末端（如风机盘管，空调机组）与空气换热，温度升高后再回到冷水机组内带走制冷剂冷量，这样构成冷冻水循环系统，在这个系统上的泵称为冷冻水泵。 冷却水泵： 制冷剂在冷水机组里循环，经过压缩机使温度升高，这时用水将温度降下来，这部分水称为冷却水，冷却水通过冷冷却水泵把制冷主机所产生的热量带走，再经过冷却塔把热量释放到空气中，然后回到冷水机组，这样构成一个冷却水循环系统，在这个系统上的泵是冷却水泵。 冷却塔： 通过冷却水泵将温度较高的水送上冷却塔，通过冷却塔喷头，让水自上而下流动，一方面，通过自然空气带走水中热量；另一方面，通过冷却风机带动空气加速运动，通过空气带走热量的同时加快蒸发，让水温降低。温度降低后的冷却水再次循环进入制冷主机，带走制冷主机产生的废热，如此循环。 风机盘管： 风机盘管空调系统是将由风机和盘管组成的机组直接放在房间内，工作时盘管内根据需要流动热水或冷水，风机把室内空气吸进机组，经过过滤后再经盘管冷却或加热后送回室内，如此循环以达到调节室内温度和湿度的目的。 中央空调水系统的工作原理 与一般空调一样，有四大部件，压缩机，冷凝器，节流装置，蒸发器，制冷剂依次在上述四大部件循环，压缩机出来的冷媒（制冷剂）高温高压的气体，流经冷凝器，降温降压，冷凝器通过冷却水系统将热量带到冷却塔排出，冷媒继续流动经过节流装
空调系统是由四个主要部件组成:压缩机,冷凝器,节流器和蒸发器，这四大部件是构成空调系统最关键,最基本的部件。 1、压缩机 压缩机是空调的主机。压缩机是把来自蒸发器的低温低压制冷剂气体,压缩成为高压高温气体,排向冷凝器,使制冷剂在冷凝器中液化。由此可知,压缩机的作用是不断从蒸发器吸入制冷剂气体,又不断将制冷剂蒸汽压缩后送入冷凝器,同时维持吸气端和排气端的压力差,和其他部件来完成它的相态变化。 2、冷凝器 冷凝器是热交换器的一种,这种热交换器常采用水或空气作为冷却介质正常运行时,压缩机排出的高压高温制冷剂蒸汽进入冷凝器,通过与冷却水进行热交换(若为风冷式冷凝器则和周围的空气进行热交换),使制冷剂整蒸汽的热量传递给冷却水或空气,从而使高压高温的制冷剂蒸汽冷凝成一定压力下的液体。所以说,冷凝器是使制冷剂有气态转变为液态的关键性部件。 3、节流器 节流器是通过突然缩小通道截面，使制冷剂节流降压和适当调节制冷剂流量的设备。节流器通常布置在向蒸发器、中冷器等设备的供液管上。常用的有节流阀、浮球阀、热力膨胀阀、电子膨胀阀及节流孔板及毛细管等。当制冷剂液体由冷凝器(或储液器)流出,经过节流阀时,由于节流作用,压力和温度都降低。由冷凝压力降至蒸发压力，冷凝（或过冷）温度降至蒸发温度。由此可知节流阀在制冷系统中的重要作用在于节流降压。 4、蒸发器 蒸发器也是一种热交换装置。只是它的作用与冷凝器相反。制冷剂液体在其中气化时吸收被冷却的物体的热量，使被冷却物体的温度降低，从而实现制冷的目的。
应该指出“四大部件”中的每一件，都有其独特的重要作用，它们在密封的循环系统中，按一定的位置和顺序排列，在由管道连接起来，各尽其则，实现制冷制热的目的。 分享 顶
绪论 一、人工制冷 人为的方法不断从被冷却系统排热至环境介质中，从而使被冷却系统达到比环境更低的温度，并长时间维持的工程技术。 制冷技术分类： 1、制冷：低于环境温度至119.8K（－153.35℃，氪Kr标准沸点）； 2、低温：119.8K至4.23K（－268.92℃，氦He标准沸点）； 3、超低温：4.23K至接近绝对零度。 二、人工制冷基本方法 物理方法、化学方法 常用物理方法：相变制冷、气体膨胀制冷、热电制冷、固体吸附制冷、涡流制冷等。 （一）相变制冷 利用某些物质在发生相变时的吸热效应进行制冷。 液体汽化相变制冷的能力大小与制冷剂的汽化潜热有关。 （二）气体膨胀制冷 气体膨胀制冷是基于压缩气体的绝热截流效
应或压缩气体的绝热膨胀效应，从而获得低温气流来制取冷量的制冷技术。 （三）热电制冷 温差电效应制冷。利用伯尔帖效应原理。 多采用半导体材料，又称为半导体制冷。 （四）固体吸附制冷 利用太阳能的固体吸附式制冷亦称为太阳能—固体吸附式制冷。 （五）气体涡流制冷 利用工质的压缩气体经过涡流管产生的涡流，使气体分离成冷热两部分，其中的冷气流制冷。 三、制冷技术在国民经济中的应用 食品加工业低温储存； 空调工程中的冷却降温和调湿； 工业生产中的制冷技术； 建筑工业中的制冷； 农业方面种子低温处理和低温储存等。 四、《制冷原理》研究对象和主要内容 以热力学定律为理论基础，研究制冷循环的原理、效率和热力分析、计算方法。
第一章制冷剂与载冷剂 第一节制冷剂的分类与命名 制冷剂是制冷系统中完成制冷循环所必须的 工作介质。制冷剂符号：R。例如：R12、R22、R134A等 一、卤化碳类制冷剂 饱和碳氢化合物的卤素衍生物的总称。 氟利昂制冷剂是根据化学分子结构来命名的，通式是： C m H n F p Cl q Br r ,其中m、n、p、q、r表示原子个数。 氟利昂的代号是用字母“R”和跟随的数字（m －1）（n+1）（p）B（r）组成。 二、环状有机化合物类制冷剂 命名为R后加字母C，然后按编号书写。 三、共沸溶液类制冷剂 由两种或两种以上互溶的单组分制冷剂在常温下按一定质量比或容积比相互混合而成的制冷剂。 例如：R114/R21（74.6/25.4） R290/R115(31.6/68.4)等。 四、饱和碳氢化合物类制冷剂
中央空调新风控制系统 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
第1章系统原理简介 空调系统原理简介 空调系统主要是调节室内空气的冷、热、干、湿，并起净化空气的作用，使人们工作、生活在比较舒适的环境中。空调系统主要由三部分组成：空气调节系统、制冷系统、供热系统。 PLC控制原理简介 空调监控系统主要利用PLC的控制功能，通过执行装载在PLC内部的预先设定的控制程序并执行上位机实时的命令语句，调节空调系统中的阀门开度、控制水泵启停、监控并采集空调系统中温度传感器、湿度传感器、压力传感器、水流开关等现场仪器仪表的数据，转换为可用的数据格式传送回PLC。PLC接受到数据后将数据实时的显示出来。本次设计采用S7-200可编程控制器进行控制。 第2章中央空调系统简介 中央空调概述 空调是空气调节的简称，是使室内空气温度、湿、清洁度和气流速度保持在一定范围内的一项环境工程技术，它满足生活舒适和生产工艺两大类的要求。 中央空调是由一台主机通过风道过风或冷热水管接多个末端的方式来控制不同的房间以达到室内空气调节目的的空调。采用风管送风方式，用一台主机即可控制多个不同房间并且可引入新风，有效改善室内空气的质量，预防空调病的发生。家用中央空调的最突出特点是产生舒适的居住环境，其次从审美观点和最佳空间利用上考虑，使用家用中央空调使室内装饰更灵活，更容易实现各种装饰效果，即使您不喜欢原来的装饰，重新装修，原来的中央空调系统稍微改变即可与新的装修和谐一致。因此称家用中央空调为一步到位、永不落后的选择。家用中央空调是指由一个室外机产生冷（热）源进而向各个房间供冷（热）的空调，它是属于小型商用空调的一种。家用中央空调分为风系统和水系统两种。风系统由室外机、室内主机、送风管道以及各个房间的风口和调节阀等组成；水系统由室外机、水管道、循环水泵及各个室内的末端（风机盘管、明装等）组成。 中央空调系统构成 一、中央空调系统的构成
2汽车空调制冷系统的结构 和工作原理 标准化文件发布号：（9312-EUATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
2 汽车空调制冷系统的结构和工作原理 汽车空调制冷系统的组成 汽车空调制冷系统多种多样，但其基本结构相差不大。一般空调系统由下面几部分组成：压缩机、冷凝器、干燥过滤器、膨胀阀、蒸发器、鼓风机等几部分组成，如图所示。 压缩机是空调制冷系统的心脏，它是使制冷剂R134a在系统内循环的动力源。它的作用是使R134a由低温低压气体被压缩为高温高压气体。没有它，系统不仅不制冷而且还失去了运行的动力。压缩机的动力大部分来自于汽车发动机，现今的纯电动汽车一般来自动力电池。 冷凝器的作用是将压缩机排出的高温高压制冷剂蒸气进行冷却，并使其凝结为液体，凝结时所放出的热量被排至大气中。它经常被安装在车头，与冷却系统的散热器一起，共同享受来自前方的空气冷却，加速其散热速度。 储液干燥器实际上是一个储存制冷剂及吸收制冷剂水分、杂质的装置。一方面，它相当于汽车的油箱，为由于泄漏制冷剂而多出的空间补充制冷剂。另一方面，它又像空气滤清器那样，过滤掉制冷剂中掺杂的杂质。储液干燥器中还装有一定的硅胶物质，起到吸收水分的作用。
蒸发器的作用与冷凝器正好相反，它是制冷剂由液态变成气态（即蒸发）吸收热量的场所。车内湿热空气通过蒸发器时，蒸发器内液态雾状制冷剂吸收流经蒸发器的湿热空气热量，蒸发而使空气冷却，湿气凝结成露水沿导流管排出车外，冷干空气经风机作用循环于车内，最终体现了汽车空调制冷的作用。蒸发器和冷凝器合称汽车空调换热器。 膨胀阀的作用是降低进入蒸发器内的制冷剂的压力，控制进入蒸发器内的制冷剂的流量。压力降低，温度同时降低，制冷剂雾化成液态微粒，制冷剂易于吸热而蒸发膨胀。控制进入蒸发器内的制冷剂的流量可以防止因制冷剂流量过大使蒸发器温度过低而结冰，也可以防止因制冷剂流量过小使蒸发器过热而使空调系统制冷度不足。 出自：汽车空调系统的组成与原理，凌晨，《汽车电器》，2009（5）汽车空调制冷系统的工作原理 汽车空调制冷系统原理可以理解如下，如图所示。 启动空调，压缩机在发动机带动下工作，制冷剂在系统中循环流动，不断重复液化、汽化两个主要过程：1）蒸发降低压力，液体变为气态，同时吸收车厢内热量；2）加压冷凝，气态变为液态，向车厢外放出热量。 工作过程如下： 1）压缩机将气态制冷剂压缩成高温高压的制冷剂气体后排出压缩机；