制冷空调基础知识培训河南贝迪新能源制冷工业有限公司
陈胜利
186********
2013年7月
第一章
空调用制冷基础知识人类利用天然冷源来制冷已有悠久的历史。早在3000多年前，我国《诗经》上就有冬季采集冰雪储藏，到夏季取出降温的记载。但采用天然冷源，要受到地区、季节等条件的限制，远远不能满足社会发展的需要。
1.1.1 热力学第一定律
自然界一切物体都具有能量，能量有各种不同形式，它能从一种形式转化为另一种形式，从一个物体传递给另一个物体，在转化和传递过程中能量的数量不变。
热能可以从一个物体传递给另一个物体，也可以与机械能或其他能量相互转换，在传递和转换过程中，能量的总值不变。它的另一种表述方式为：不消耗能量就可以作功的"第一类永动机"是不可能实现的。
1.1.2 热力学第二定律
内容为不可能把
热从低温物体传到高
温物体而不产生其他
影响；不可能从单一
热源取热使之完全转
换为有用的功而不产
生其他影响；
1.1.3 制冷与自然水循环的比较
俗话所讲，人往高处
走，水往低处流。培
训既是一充电提高素
质过程，使受训人员
具备做好工作的能
力；大自然中水的循
环亦是遵循这一原理
（见图1-3）。
1.1.4 制冷的定义
n以一定的科技手段（方法）将某一指定的空间或其它具体的物品温度达到并维持所指定或需要的温度，并保持一定的时间区段。这其中制冷所关心的热量转移是将低温环境中的热量，转移至高温环境中去。明确高温环境，低温环境中热量的相对性，除非是-273.15℃的理论理想状态----热量为零。
现阶段本行业的制冷还是以蒸汽压缩式，实现介质的循环往复的相变为手段，较为经济地达到物理制冷的目的。
n人工制冷技术是从19世纪中叶开始发展的。1834年英国人波尔进里制成吸收式制冷机。1874年德国人林德发明了世界上第一台氨压缩机，使制冷技术进入实际应用的广阔天地：人工制冷不受季节、地区等限制。
1.2.1 温度与热量
n温度是分子、原子的运动与振动的微观能量的表现
（或结果）；同时其又是
物体热量的相对度量的参
数之一。
1.2.2 干、湿球温度
湿球温度
温度计水银球包裹有含水棉芯，并有一
定流速的空气吹过棉芯时，该温度计所
指示的温度
（1）因水分浓度扩散，形成蒸发，水吸收热量而变成水蒸汽。
（2）对应的大气空间可近似认为恒温源，温度与热量无变化。
（3）热交换仅存在于湿棉纱与其所处的空间空气之间。
（4）风速对测量结果的影响
。
干湿球温度计
1.2.3 压力、压强
n从概念上讲，两者不同：压力是力的单位KG或KN等；而压强是指单位面积上的作用力。但工程上简称压力是指2Kgf/cm2、10MP等的概念。
n1、大气压：顾名思义是指地球大气层作用于地球表面而产生的压力。通称为一个大气压（海平面）约为1Kgf/cm2（绝对压力），等于760mmHg柱高度。
n2、表压：是指用仪表测得的某一压力值，其一般是基于大气压的相对压力值，故称表压。n3、绝对压力：该压力是基于绝对零压力的压力值。其等于表压加大气压。
n4、真空度：是指绝对压力小于大气压时的表压。
n上述四者关系见图1-6，即一目了然。
图1-6 大气压、表压、绝对压力、真
空度四者的关系
1.2.4 相对湿度、露点温度
n 1. 相对湿度
n是指单位体积（或单位重量的）空气中含有多少水蒸气的表述参数。宏观上讲，在一恒定压力下，空气温度越高，其含湿能力越强，反之，则低。而空气在某一压力及温度下，其所能容纳的最大水蒸气含量，即达该状态空气的水蒸气饱和状态，其相对湿度即为RH100%！此时的水蒸气分压即为饱和水蒸气分压。而当某状态的空气中的水蒸气分压未达饱和水蒸气分压时，实际的水蒸气分压与饱和水蒸气分压之比即为此时此地此状态空气的相对湿度！
以百分比表示。
n 2.露点温度
n某状态空气达到水蒸气饱和时的温度即为该状态空气的露点温度。
1.2.5 蒸发、沸腾、冷凝
n由液态转化为气态，均需吸收热量；蒸发时时有，而
沸腾则在沸点才发生！液体的沸点亦受压力的影响，
沸点恒定的液体，其沸点与压力一一对应！例如纯水：一大气压下，沸点100℃不变；而其气化所吸收的单
位热量亦为恒定:540Kcal/Kg.蒸汽压缩式制冷即是利
用制冷剂的汽化（蒸发）吸收空间或物品的热量而达
降温的目的。
n与蒸发相对，由气态转化为液态，释放热量，某物质
冷凝温度亦与压力成对应关系。水：冷凝温度（1atm）100℃，释放热量540Kcal/Kg。
1.2.6 潜热与显热
n此两概念仅以温度而言：即发生热量转移而温度变化者为显热；而发生热量转移，温度却不变者为潜热。蒸发与冷凝的热量即为潜热。显热据此类推即知。其中显热需用一比热的概念：即单位质量的某物质其温度每升高或降低一度所吸收或释放出的热量；单位是：KJ/Kg ℃或Kcal/Kg ℃。
1.2.7 相态变化
n自然界物态大致分三态：固、液、气（汽）态（塑态等不予考虑）；物质在此三态间的物相变化即为相态变化；固态致液态为熔化；反之为凝固；固态致气（汽）态为升华；液态致气（汽）态为蒸发或沸腾；反之为冷凝；
n在此主要注意的是液——气（汽）态的转变及其热量转移为蒸汽压缩式制冷所利用的原理。
1.3 制冷原理的实际循环1.3.1 制冷原理
制冷剂在蒸发器中吸收被冷却
的物体热量之后，汽化成低温低压
的蒸汽、被压缩机吸入、压缩成高
压高温的蒸汽后排入冷凝器、在冷
凝器中向冷却介质(水或空气)放
热，冷凝为高压液体、经节流阀节
流为低压低温的制冷剂、再次进入
蒸发器吸热汽化，达到循环制冷的
目的。这样，制冷剂在系统中经过
蒸发、压缩、冷凝、节流四个基本
过程完成一个制冷循环。
1.3 制冷原理的实际循环
1.3.2 制冷剂
制冷剂即制冷工质，制冷系统中完成制冷循环的工作介质。载冷剂在蒸发器内通过吸取被冷却的对象的热量而蒸发，在冷凝器内通过相变将热量传递给周围空气或水而被冷凝成液体。制冷机借助于制冷剂的状态变化，达到制冷的目的。
n1、制冷剂的种类与命名方法：大致分无机与有机两大类；其命名方法为：
n（1）以R代表制冷剂
n（2）无机物制冷剂为R（）（）；第一下标代表该制冷剂的分子量，第二下标代表两无机制冷剂同分子量时的区别代号，如NH3 （氨）——R717、CO2——R744、N2O——R744a.
n（3）有机物制冷剂分完全卤代烃CFC与不完全卤代烃HCFC两大类，其分子通式是CmH2m+2，而卤代烃分子通式是CmHnFxClyBrz(其中n+x+y+z=2m+2)。该卤代烃制冷剂即称为氟里昂，代号为R(m-
1)(n+1)(x)B(z)。
n例如：R22 二氟一氯甲烷CHF2Cl R134a 四氟乙烷CH2CF4
n2、制冷剂特性要求
n（1）与润滑油的相溶性；
n（2）经济性：单位制冷量q0要大；
n（3）热力学特性：在经济性与机械强度的考虑；
n（4）无色、无味、无毒、无腐蚀性；
n（5）含水率不应大于15PPM；
n（6）对大气层的臭氧消耗的影响；
n（7）目前市场所宣传的绿色环保无氟制冷剂，据目前的研究，亦就卤代烃类制冷剂中的氯元素被分解成氯离子进入大气层，从而对臭氧层造成破坏消耗。一个氯原子破坏10万个氧原子的数量级。
1.4 制冷四大元件与附件
1.4.1制冷压缩机（1）
制冷压缩机在蒸汽压缩式制冷系统中，把制冷剂从低压提升为高压，并使制冷剂不断循环流动，从而使系统不断将内部热量排放到高于系统温度的环境中。制冷压缩机是制冷系统的心脏，制冷系统通过压缩机输入电能，从而将热量从低温环境排放到高温环境。制冷压缩机的能效比决定整个制冷系统的能效比。由于环境温度是经常变化的，故压缩机大部分时间是出于部分负荷状态，因此压缩机要具有能量调节。
容积型压缩机是靠工作腔容积的改变来实现吸汽、压缩、排汽等过程。
属于这类压缩机的有往复式压缩机和回转式压缩机。
速度型压缩机是靠高速旋转的T作I1"轮对蒸气做功，压力升高，并完成输送蒸气的任务。属于这类压缩机的有离心式和轴流式压缩机，常用的是离心式压缩机。
1.4 制冷四大元件与附件1.4.1制冷压缩机（2）
1.4.2 冷凝器
n冷凝器制冷机中的主要热交换设备之一。高压、过热的制冷剂蒸汽在在冷凝器中放出热量后，凝结成饱和液体或过冷液体。
n冷凝器按冷却方式可分为三类：1）空气冷却式冷凝器；2）水冷式冷凝器；3）蒸发式和淋激式冷凝器。n空冷式冷凝器分根据有无冷凝风机分为强制对流式和自然对流式冷凝器，一般的家用冰箱冰柜用的是自然对流式冷凝器，没有冷凝风机，而小型家用空调到大型风冷式空调均采用带冷凝风机的风冷翅片式换热器。n水冷式冷凝器有套管式，壳管式和水罐式等。
1.4.3 蒸发器
n蒸发器是制冷系统中的低压部分，液态的制冷剂在它里面沸腾，同时也吸收了热量。它最终完成了这个系统的实际目标——制冷。
n蒸发器类型很多，下面简单介绍一下风机盘管结构和壳管式蒸发器。
n风机盘管由一个安装在金属壳内的直接膨胀盘管和一个强迫空气循环的风机组成。此盘管一般由铜管制成，同时为了增大热交换系数，在管壁上安装铝散热片。如果蒸发器很小，盘管可能由一根连续的回路组成，但当尺寸大时，为了不使回路压降过大，可以将一个长的回路分成几段，同时安装在一个公共的联箱部上。为了保持高的蒸发器效率，不同的回路往往由一个分液器分配输入量，从而平衡各个回路中的输入。
n壳管式蒸发器是用于冷却水，乙二醇溶液等液体，用这些液体去冷却工业设备或者通过风机盘管等末端设备对房间进行降温。壳管式蒸发器分为干式和满液式，干式是指制冷剂在铜管内流动，水在壳体内流动，而满液式则是制冷剂在壳体内流动，水在铜管内流动。
1.4.4 节流机构
n节流机构的作用是用于对制冷剂进行节流降压，同时调节制冷剂的流量；主要包括毛细管，热力膨胀阀和电子膨胀阀。
n毛细管价格便宜，制作简单，主要用于电冰箱，小型家用空调和6HP以下的水冷空调系统中；其无自我调节能力，不适合应用于工况比较大的制冷空调设备中。
n热力膨胀阀通过感温包感受流出蒸发器的气体的过热度来调节阀的开度，当制冷剂的过热度增加或减小时，通过自动开大或关小膨胀阀增大或减小膨胀阀的流量来使系统运行稳定，有效防止湿压缩和液击及异常过热。
n电子膨胀阀主要用于变频空调系统及并联系统中，其特点是阀开度可由10%-100%，适应的工况变化范围广，由于采用500步调节，调节精度高，缺点是其主要是受电阻感应温度和电脑芯片控制，感温探头松动或故障和电脑芯片故障均会影响其控制精度和正常工作，性能不够稳定。