制冷技术的热力学基础
制冷技术的热力学基础
在制冷循环中,工质不断地进行着热力状态变化。描述工质所处热力状态的物理量称为工质的热力状态参数,简称状态参数。一定的状态，其状态参数有确定的数值.工质状态变化时，初、终状态参数之间的差值，仅与初、终状态有关，而与状态变化的过程无关。
制冷技术中常见的状态参数有：温度、压力、比容、内能、焓与熵等。这些参数对于进行制冷循环的分析和热力计算，都是非常重要的。
一、温度温度是描述热力系统冷热状态的物理量,是标志物体冷热程度的参数。
物体的温度可采用测温仪表来测定。为了使温度的测量准确一致，就要有一个衡量温度的标尺，简称温标，工程上常用的温标有：
二、摄氏温标又叫国际百度温标,常用符号t表示，单位为℃。
2。绝对温标常用符号T表示，单位为开尔文（代号为K）。绝对温标与摄氏温标仅是起点不同而已
（t=0℃时，T=273.16K），它们每度的温度间隔确是一致的。在工程上其关系可表示为:
T=273+t（K）
二、压力压力是单位面积上所承受的垂直作用力，常用符号P表示。
压力可用压力表来测定。在国际单位制中，压力单位为帕斯卡（Pa），实际应用时也可用兆帕斯卡（MPa)或巴（bar）表示，1MPa=106Pa而1bar=105 Pa。压力的标记有绝对压力、表压力和真空度三种情况.绝对压力是指容器中气体的实际压力，用符号P表示;表压力（PB)是指压力表(或真空表）所指示的压力；而当气体的绝对压力比大气压力（B）还低时，容器内的绝对压力比大气压力低的数值,称为真空度(PK).三者之间的关系是:
P=PB表压力+B大气压力或 P=B大气压力-PK真空度，作为工质的状态参数应该是绝对压力,而不是表压力或真空度。
三、比容比容是指单位质量工质所占有的容积，用符号υ表示。
比容是说明工质分子之间密集程度的一个物理量。比容的倒数为工质的密度,即单位容积工质所具有的质量，用符号ρ表示。比容和密度之间互为倒数关系。
四、内能内能是工质内部所具有的分子动能和分子位能的总和,用符号ｕ表示。
分子动能包括分子的直线运动动能、旋转运动动能和分子内部振动能三项,其大小
与气体的温度有关。而分子位能的大小与分子间的距离有关，亦即与工质的比容有关。
既然气体的内动能决定于气体的温度、内位能决定于气体的比容,所以气体的内能是其温度和比容的函数.也就是说内能是一个状态参数。
五、焓焓是一个复合的热力状态参数,表征系统中所有的总能量，它是内能与压力之和。对１kg工质而言，可表示为：
ｈ＝ｕ＋Pυ（kJ/kg）或(kcal/kg)
式中ｈ—焓或称比焓（kJ/kg或kcal/kg）υ- 比容(m3/kg）
ｕ- 内能（kJ/kg或kcal/kg）ｐ—绝对压力（N/m2或[wqp1］［wqp2］ Pa）
在工程单位制中，压力单位常用工程气压、物理大气压和毫米水柱等单位. 由于内能和压力位能都是温度的参数,所以焓也是状态参数.确切地说,焓是一定质量的流体，从某一初始状态变为任一热力状态所加入的总热量。
六、熵熵是一个导出的热力状态参数，熵的中文意义是热量被温度除所得的商，熵的外文原名意义是“转变"，指热量可以转变为功的程度，它表征工质状态变化时，与外界热交换的程度。熵是通过其他可以直接测量的数量间接计算出来的.
一、热力学第二定律
在热量传递和热、功转换时，热力学第一定律只能说明它们之间的数量关系，确不
能揭示热功转换的条件和方向性。对于能量传递和转换过程进行的方向、条件和限度则是由热力学第二定律来揭示的,它指出:“热量能自发的从高温物体传向低温物体,而不能自发的从低温物体传向高温物体”.这正象石头或水不可能自发的从低处向高处运动一样。但这并不是说石头和水在任何条件下都不可能由低处移向高处，只要外界给它们足够大的作用力，在这个力的作用下石头或水就能由低处移向高处，这个外界作用力称为补偿。同样，不能把热力学第二定律的说法理解为：“不可能把热量从低温物体传到高温物体”。而是只要有一个补偿过程，热量就能自低温物体传到高温物体。制冷装置就是以消耗一定的外间功作为补偿过程而实现人工制冷的。
二、循环与理想制冷循环
1、正循环及热效率
膨胀——压缩循环按瞬时针方向进行的，称为正循环。在P—υ图上，正循环的膨胀线1—2—3位于压缩线3—4-1之上。正循环的单位质量净功w0 为正值，若设高温热源加给工质的热量为q1,工质放给低温热源的热量为q2，则：
(一)循环热变功的根本途径是依靠工质的膨胀。为了持续不断地将热转换为功,工程上是通过热机来实现的。但工质在热机汽缸中仅仅完成一个膨胀过程是不可能满足要求的.为了能重复地进行膨胀，工质在每次膨胀之后必须进行压缩，以便使其回到初态。我们把工质从初态出发，经过一系列状态变化又回到初态的封闭过程，称为“循环”。循环按其进行方向不同又可分为正循环和逆循环。如下图所示:
评价正循环的好坏，通常用循环热效率ηt来衡量，循环热效率是指工质在整个热力循环中，对外界所作的净功w0 与循环中外界所加给工质的热量q1的比值.即:
2。逆循环及性能系数
膨胀—-压缩循环按逆时针方向进行的，称为逆循环.如图2-1所示。逆循环的压缩线3—2—1位于膨胀线1-4—3 之上.其循环的净功为负值。若用q1表示工质向高温热源放出的热量，用q2表示工质从低温热源吸收的热量，则有：
w0=q1-q2 或 q1=q2+w0
上式说明，外界对工质作功，且热量的传递方向也全部改变。也就是说，逆循环的效果是消耗外界的功,将热量从低温物体传递给高温物体。如逆循环的目的是从低温物体中吸收热量,则称为制冷循环。如逆循环的目的是给高温物体供热,则称为热泵循环。
逆循环的好坏通常用性能系数ε来衡量。对于制冷机来说，是指从冷源吸收的热量
q2与消耗的循环净功w0的比值ε1称为制冷系数。对于热泵来说，是指供给热源的热量q1与消耗的循环净功w0的比值ε2称为供热系数。从上述分析可见,伴随着低温热源把一部分热量q2传送到高温热源中去的同时, 循环的净功w0也将转变为热量并流向高温热源，这就是使热量从低温热源传给高温热源所必需的补偿条件。没有这个补偿条件，热量是不可能从低温热源传给高温热源的。
（二)理想制冷循环
理想制冷循环可通过逆卡诺循环来说明。逆卡诺循环如图2-2所示，它由两个等温过程和两个绝热过程组成.假设低温热源（即被冷却物体)的温度为T0，高温热源（即环境介质)的温度为Tk, 则工质的温度在吸热过程中为T0，在放热过程中为Tk, 就是说在吸热和放热过程中工质与冷源及高温热源之间没有温差，即传热是在等温下进行的,压缩和膨胀过程是在没有任何损失情况下进行的。其循环过程为:
首先工质在T0下从冷源（即被冷却物体)吸取热量q0，并进行等温膨胀4—1,然后通过绝热压缩1—2，使其温度由T0升高至环境介质的温度Tk，再在Tk下进行等温压缩2-3，并向环境介质（即高温热源）放出热量qk，最后再进行绝热膨胀3-4，使其温度由Tk 降至T0即使工质回到初始状态4，从而完成一个循环.
由上式可见,逆卡诺循环的制冷系数与工质的性质无关,只取决于冷源(即被冷却物体）的温度T0和热源（即环境介质）的温度Tk；降低Tk，提高T0，均可提高制冷系数.此外，由热力学第二定律还可以证明：“在给定的冷源和热源温度范围内工作的逆循环，以逆卡诺循环的制冷系数为最高”。任何实际制冷循环的制冷系数都小于逆卡诺循环的制冷系数。
总上所述，理想制冷循环应为逆卡诺循环。而实际上逆卡诺循环是无法实现的，但它可以用作评价实际制冷循环完善程度的指标。通常将工作于相同温度间的实际制冷循环的制冷系数ε与逆卡诺循环制冷系数εk之比,称为该制冷机循环的热力完善度，用符号η表示。即:
η=ε/εk
热力完善度是用来表示制冷机循环接近逆卡诺循环循环的程度。它也是制冷循环的一个技术经济指标,但它与制冷系数的意义不同，对于工作温度不同的制冷机循环无法按其制冷系数的大小来比较循环的经济性
好坏，而只能根据循环的热力完善度的大小来判断。
一、制冷剂的相态变化
众所周知，物质有三种状态，就是固态、液态和气态.通常我们把固态的物体叫固体，液态的物体叫液体，气态的物体叫气体。物质的三种状态，在一定的压力和温度条件下是可以相互转化的。其转化过程分别称为：
1。汽化物质从液态转变为气态的过程称为汽化。
汽化有蒸发和沸腾两种形式。其中，在液体表面进行的汽化过程叫蒸发，在液体内部产生气泡的剧烈汽化过程叫沸腾.在一定压力下，蒸发在任何温度下都可进行，而沸腾只有液体被加热到一定温度才开始进行。当汽液两相共存并且保持平衡状态时称为饱和状态。此时的蒸汽和液体分别叫做饱和蒸汽和饱和液体，处于饱和状态的压力与温度称为饱和压力与饱和温度.饱和压力与饱和温度总是相互对应的，即一定的饱和压力对应着一定的饱和温度，反之亦然。二者之间的对应关系是：饱和温度愈高,饱和压力也愈高.反之，饱和压力愈高，饱和温度也愈高。这是饱和状态的一个重要特点.
2。冷凝物质从汽态转变为液态的过程称为冷凝或叫做液化。
汽体的液化温度与压力有关,增大压力，可使汽体在较高的温度下液化.液化的基本方法是降低温度和增加压力。
3.升华物质由固态直接转变为气态的过程称为升华。
4.凝华物质由气态直接转变为固态的过程称为凝华.例如空气中的水蒸汽在膨胀阀上结霜时发生的过程.
二、制冷剂的压-焓图及热力性质表
制冷剂的热力状态可以用其热力性质表来说明(常用制冷剂的饱和热力性质表见附表）,也可以用压—焓图来表示。压—焓图（lgP—h图)是一种以绝对压力的对数值lgP为纵坐标，焓值为横坐标的热工图表。采用对数值lgP（而不采用P）为纵坐标的目的是为了缩小图的尺寸，提高低压区域的精确度，但在使用时仍然直接从图上读出P的数值即可。
1。压—焓图（lgP-h图)的结构
压—焓图中有两条比较粗的曲线，左边一条为饱和液体线(干度χ=0），右边一条为
干饱和蒸汽线(干度χ=1)，两线交于一点K，且将图分成了三个区域。其中K称为临界
①等压线P:水平细直线。
②等焓线h：竖直细直线。
③等温线t：点划线,其在过冷液体区为竖直线，在湿蒸汽区为水平线,在过热蒸汽区为稍微向右下方弯曲的曲线。
④等熵线S:为从左到右稍向上弯曲的实线.点，饱和液体线左侧为过冷液体区，干饱和蒸汽线右侧为过热蒸汽区，两线之间为湿蒸汽区。
⑤等比容线υ：在湿蒸汽区和过热蒸汽图2—3 压—焓图区中,为从左到右稍向上弯曲的虚线，但比等熵线平坦,液体区无等比容线，因为不同压力下的液体容积变化不大。
⑥等干度线χ：只存在于湿蒸汽区和过热蒸汽区域内,走向与饱含液体线或干饱和蒸汽线基本一致。压—焓图上每一点都代表制冷剂的某一状态，在温度、压力、比容、焓、熵、干度六个状态参数中，只要知道其中任意两个独立的状态参数，就可以在图中确定其状态点，从而查出其它几个状态参数.制冷工程中，高压区和湿蒸汽区的中间部分很少用到，所以有些压一焓图中往往将这两部分删去不画.不同的制冷剂,其压-焓图（lgP-h图)的形状也有所不同,常用制冷剂R717、R12及R22的饱和热力性质表见附表.
在工程计算中,根据需要可以查取制冷剂的饱和热力性质表，根据一个状态参数，再查取制冷剂的饱和液体或干饱和蒸汽的其它状态参数.
2.压-焓图(lgP—h图）的应用
压—焓图（lgP—h图)是进行制冷循环分析和计算的重要工具,在进行制冷循环的热力分析和计算之前，必须首先确定循环的工作参数,以便利用压—焓图再来确定循环的各有关状态点的参数值，如图2—4所示。
点1：为制冷剂蒸汽进入压缩机的状态。如不考虑管路的冷量损失，则压缩机的吸汽温度t1即为制冷剂出蒸发器时的温度t0，即t1＝t0，在理想情况下，进压缩机的制冷剂蒸汽为饱和状态。如已知蒸发温度t0，便能知道制冷剂蒸发压力P0，这样便能根据P0＝C的等压线和干饱和蒸汽线的交点得出点1。
点2:为制冷剂出压缩机的状态，也是进冷凝器的状态。过程l-2为制冷剂在压缩机中绝热压缩过程。绝热过程中熵不变，即S1＝S2,该过程沿点1的等墒线进行,它与Pk=C的等压线的交点即为点2。
点5：为制冷剂在冷凝器中凝结成饱和液体的状态。它可由Pk=C的等压线与饱和液体线相交得到。
点3：为制冷剂液体过冷后的状态.因为制冷剂液体在过冷过程中的等于冷凝压力Pk,它的温度低于冷凝温度，所以Pk=C的等压线和tg=C的等温线交点即为点3。
点4:为制冷剂出节流阀(膨胀阀)的状态，也是进蒸发器的初态。因为节流前后的焓值不变,而压力降低至蒸发压力P0,温度为蒸发温度t0，所以由点3作垂线(即等焓线）与t0=C的等温线相交即得点4。
4—1:为制冷剂在蒸发器中的汽化吸热过程.这样根据图上所得的状态点，即可查得各状态点的热力参数值。
例2—1 绝对压力为2bar，比容为0.7m3／kg的氨呈何种状态？
解: 所求的状态是1gP一h图上P＝2bar的水平线和υ＝0.7 m3／kg的等比容线的
交点A（见图2—4).因为A点在过热区内，所以这时氨的状态是过热蒸汽,该状态点的温度为20℃,焓值
约为1470 kJ／kg.
例2-2 绝对压力为10bar，温度为20℃的氟利昂—22呈何种状态？
解: 所求状态可由10bar的等压线和20℃等温线的交点B来表示(见图2—5)。因为B点在过冷区内，所以这时氟利昂—22的状态为过冷液体，其焓值为224.08 kJ／kg。
例2—3 氟利昂—22压缩机吸入的汽体为-5℃的干饱和蒸汽,如将其绝热压缩到PK为12bar时，其压缩终态的温度是多少？
解: 压缩机吸入状态可由-5℃等温线与干饱和蒸汽线的交点C来确定（见图2—6）。点C的熵值S=1。76 kJ／kg·K，因其为绝热压缩过程，故压缩过程熵值不变。因此压缩终点D是压力PK=12 bar的等压线与S=1.76 kJ／kg·K的等熵线的交点.由图上查得此点的温度Td=47℃即为所求压缩终态温度。
综上所述，压一焓图不仅可以简便地确定制冷剂的状态参数,并且能表示出制冷循环及过程中参数的变化和能量变化，它可以用线段的长短来表示能量多少。由于制冷剂在蒸发器和冷凝器中的吸热和放热过程都是在定压下进行,而定压过程中热量的变化以及压缩机在绝热压缩过程中所消耗的功都可以用焓差来计算,并且制冷剂在节流阀前后的焓值又保持不变，所以利用1gP一h图来分析制冷循环及进行热力计算最为方便。
第4章 制冷技术 第一节 蒸气压缩式制冷的热力学原理 1、蒸气压缩式制冷的工作原理 任何液体在沸腾过程中将要吸收热量，液体的沸腾温度（即饱和温度）和吸热量随液体所处的压力而变化，压力越低，沸腾温度也越低。而且不同液体的饱和压力、沸腾温度和吸热量也各不相同。 只要根据所用制冷液体（称制冷剂）的热力性质，创造一定的压力条件，就可以在一定范围内获得所要求的低温。 要实现制冷循环必须要有一定的设备，而且要以消耗能量作为补偿。蒸气压缩式制冷循环就是用压缩机等设备，以消耗机械功作为补偿，对制冷剂的状态进行循环变化，从而使用冷场合获得连续和稳定的冷量及低温。 研究蒸气压缩式制冷循环的主要目的，是为了分析影响制冷循环的各种因素，寻求节省制冷能耗的途径。 2、 理想制冷循环——逆卡诺循环 逆卡诺循环是使工质（制冷剂）在吸收低温热源的热量后通过制冷装置，并以外功作补偿，然后流向高温热源。逆向循环是一种消耗功的循环，制冷循环就是按逆向循环进行的，在温—熵或压—焓图上，循环的各个过程都是依次按逆时针方向变化的。 逆卡诺循环由两个等温过程和两个绝热（等熵）过程组成，是一种理想循环。 逆卡诺循环是可逆的理想制冷循环，它不考虑工质在流动和状态变化过程中的内部和外部不可逆损失。虽然逆卡诺循环无法实现，但是通过该循环的分析所得出的结论对实际制冷循环具有重要的指导意义。 3、逆卡诺循环必须具备的条件 利用液体气化制冷的逆卡诺循环必须具备的条件是：高、低温热源温度恒定；工质在冷凝器和蒸发器中与外界热源之间无传热温差；工质在流经各个设备时无内部不可逆损失；膨胀机输出的功为压缩机所利用。作为实现逆卡诺循环的必要设备是压缩机、冷凝器、膨胀机和蒸发器。 4．制冷系数ε 制冷循环常用制冷系数ε表示它的循环经济性能，制冷系数等于单位耗功量所制得的冷量。 对于逆卡诺循环而言： )())(()(0 0000'-''=-'-'-'='=T T T S S T T S S T w q k b a k b a c c ε 从公式可知，逆卡诺循环的制冷系数c ε仅与高、低温热源温度有关，而与制冷剂的热物理性能无关。当'0T 升高，' k T 降低时，c ε增大，这意味着单位耗功量所能制取的冷量增
制冷的基本热力学原理 从热力学角度说，制冷系统是利用逆向循环的能量转换系统。按补偿能量的形式（或驱动方式），前面所提及的制冷方法归为两大类：以机械能或电能为补偿的和以热能为补偿的。前者如蒸气压缩式、热电式制冷机等；后者如吸收、蒸气喷射、吸附式制冷机等。 两类制冷机的能量转换关系如图1所示。 图1 制冷机的能量转换关系 (a) 以电能或机械能驱动的制冷机 (b) 以热能驱动的制冷机 热力学关心的是能量转换的经济性，即花费一定的补偿能，可以收到多少制冷效果（制冷量）。为此，对于机械或电驱动方式的制冷机引入制冷系数来衡量；对于热能驱动方式的制冷机，引入热力系数来衡量。 (1) (2)
式中 ----- 制冷机的制冷量； ------ 冷机的输入功； ----- 驱动热源向制冷机输入的热量。 国外习惯上将制冷系数和热力系数统称为制冷机的性能系数 COP(Coefficience of Performance)。我们要研究一定条件下COP的最高值。 对于电能或机械能驱动的制冷机，参见图1(a)。制冷机消耗功w实现从低温热源（被冷却对象，温度）吸热，向高温热源（通常为环境，温度）排热。假定两热源均为恒温热源，向高温热源的排热量为，由低温热源的吸热量（即制冷量）为，制冷机为可逆循环。 由热力学第一定律有 (3) 由热力学第二定律，在两个恒温热源间工作的可逆机，一个循环的熵增等于零，即 (4) 将式(3)代入式(4)得 即 (5) 由定义式(1)，则可逆制冷的制冷系数为
(6) 式(6)说明：①两恒温热源间工作的可逆制冷机，其制冷系数只与热源温度有关，而与制冷机使用的制冷剂性质无关。②的值与两热源温度的接低程度有关， 与越接近（ /越小），则越大；反之越小。实际制冷机制冷 系数随热源温度的变化趋势与可逆机是一致的。 对于以热能驱动的制冷机，参见图。制冷机从驱动热源（温度为）吸收热量 作为补偿，完成从低温热原吸热，向高温热源排热的能量转换。我们假定驱动热源也是恒温热源，其它假定同前。那么类似地推导热能驱动的可逆制冷机的性能系数 由热力学第一定律有： (7) 由热力学第二定律，循环中 即 (8) 利用式(7)，(8)和定义式(2)得出，热能驱动的可逆制冷机的热力系数 (9)
制冷原理与发展 (陈剑飞Q09310108) 制冷就是使某一空间或某物体达到低于其周围环境介质的温度，并维持这个低温的过程。随着社会的进步，制冷技术已经广泛运用于各个行业，如食品工业、钢铁工业、石油化工、轻工业、农业、建筑业、军工业等，深入到了我们生活中的各个方面。随着科技的发展，许多产品对工艺环境的控制精确性及稳定性提出了更高的要求，制冷技术的作用更是不可替代。 一、制冷的热力学原理：理想制冷循环—逆卡诺循环 逆卡诺循环由两个等温过程和两个绝热过程组成。假设低温热源（即被冷却物体）的温度为T0，高温热源（即环境介质）的温度为Tk, 则工质的温度在吸热过程中为T0，在放热过程中为Tk,就是说在吸热和放热过程中工质与冷源及高温热源之间没有温差，即传热是在等温下进行的，压缩和膨胀过程是在没有任何损失情况下进行的。其循环过程为：首先工质在T0下从冷源（即被冷却物体）吸取热量q0，并进行等温膨胀4-1，然后通过绝热压缩1-2，使其温度由T0升高至环境介质的温度Tk,再在Tk下进行等温压缩2-3，并向环境介质（即高温热源）放出热量qk, 最后再进行绝热膨胀3-4，使其温度由Tk 降至T0即使工质回到初始状态4，从而完成一个循环。 对于逆卡诺循环来说，由图可知： q0=T0(S1-S4） qk=Tk(S2-S3)=Tk(S1-S4） w0=qk-q0=Tk(S1-S4)-T0(S1-S4)=(Tk-T0)(S1-S4） 则逆卡诺循环制冷系数εk为：T0/Tk-T0。由上式可见，逆卡诺循环的制冷系数与工质的性质无关，只取决于冷源（即被冷却物体）的温度T0和热源（即环境介质）的温度Tk；降低Tk，提高T0，均可提高制冷系数。此外，由热力学第二定律还可以证明：“在给定的冷源和热源温度范围内工作的逆循环，以逆卡诺循环的制冷系数为最高”。任何实际制冷循环的制冷系数都小于逆卡诺循环的制冷系数。 综上所述，理想制冷循环应为逆卡诺循环。而实际上逆卡诺循环是无法实现的，但它可以用作评价实际制冷循环完善程度的指标。通常将工作于相同温度间的实际制冷循环的制冷系数ε与逆卡诺循环制冷系数εk之比，称为该制冷机循环的热力完善度，用符号η表示。即：η=ε/εk
制冷知识基础 制冷是指将物体的温度降低到低于周围环境温度的过程。制冷技术广泛应用于家庭、商业和工业领域，为人们提供舒适的环境和保鲜的食品。本文将从制冷原理、制冷剂、制冷循环和制冷设备等方面介绍制冷知识的基础内容。 一、制冷原理 制冷原理基于热力学的第一和第二定律。第一定律表明能量守恒，热量会从高温物体传递到低温物体，使得高温物体温度降低，低温物体温度升高。而第二定律则说明热量自然向低温传递的趋势，即热量不会自发地从低温物体传递到高温物体。利用这些原理，制冷系统可以将热量从室内或食品中移除，使其温度降低。 二、制冷剂 制冷剂是制冷系统中用于传递热量的介质。常见的制冷剂有氨、氟利昂、丙烷等。制冷剂具有低沸点和高蒸发潜热的特性，可以在低温下蒸发吸收热量，然后在高温下冷凝释放热量。制冷剂在制冷循环中循环流动，起到传递热量的作用。 三、制冷循环 制冷循环是制冷系统中的核心部分，通过循环流动的制冷剂实现热量的传递。常见的制冷循环有蒸发冷凝循环和吸收制冷循环。蒸发冷凝循环由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器组成，通过制冷剂的
蒸发和冷凝来实现热量的传递。吸收制冷循环则利用制冷剂和吸收剂的吸收和析出来实现热量的传递。 四、制冷设备 制冷设备是实现制冷过程的关键装置。常见的制冷设备包括冰箱、空调和冷库等。冰箱利用制冷循环原理，将室内的热量传递到冷凝器外，使冷藏室内温度降低。空调则通过循环流动的制冷剂将室内的热量带走，实现室内温度的调节。冷库则利用制冷设备将空间内的温度降低到低于周围环境温度，用于食品的储存和保鲜。 五、制冷效率 制冷效率是衡量制冷设备性能的重要指标。制冷效率通常用COP （Coefficient of Performance）来表示，即单位制冷量所需的功率。COP越高，表示制冷设备的能效越高。提高制冷效率可以通过优化制冷循环、选择高效制冷剂和改进设备设计等方式来实现。 六、制冷系统的应用 制冷技术在日常生活中得到广泛应用。家用制冷设备如冰箱、空调等为人们提供了舒适的居住环境和新鲜的食品。商业制冷设备如超市冷柜、冷饮机等用于商品的陈列和销售。工业制冷设备则广泛应用于化工、制药、冷链物流等领域，为生产和物流提供低温环境。 制冷是一项基于热力学原理的技术，通过制冷剂的流动和热量的传递，将物体的温度降低到低于周围环境温度。制冷技术在家庭、商
制冷技术的热力学基础 制冷技术的热力学基础 在制冷循环中,工质不断地进行着热力状态变化。描述工质所处热力状态的物理量称为工质的热力状态参数,简称状态参数。一定的状态，其状态参数有确定的数值.工质状态变化时，初、终状态参数之间的差值，仅与初、终状态有关，而与状态变化的过程无关。 制冷技术中常见的状态参数有：温度、压力、比容、内能、焓与熵等。这些参数对于进行制冷循环的分析和热力计算，都是非常重要的。 一、温度温度是描述热力系统冷热状态的物理量,是标志物体冷热程度的参数。 物体的温度可采用测温仪表来测定。为了使温度的测量准确一致，就要有一个衡量温度的标尺，简称温标，工程上常用的温标有： 二、摄氏温标又叫国际百度温标,常用符号t表示，单位为℃。 2。绝对温标常用符号T表示，单位为开尔文（代号为K）。绝对温标与摄氏温标仅是起点不同而已 （t=0℃时，T=273.16K），它们每度的温度间隔确是一致的。在工程上其关系可表示为: T=273+t（K） 二、压力压力是单位面积上所承受的垂直作用力，常用符号P表示。 压力可用压力表来测定。在国际单位制中，压力单位为帕斯卡（Pa），实际应用时也可用兆帕斯卡（MPa)或巴（bar）表示，1MPa=106Pa而1bar=105 Pa。压力的标记有绝对压力、表压力和真空度三种情况.绝对压力是指容器中气体的实际压力，用符号P表示;表压力（PB)是指压力表(或真空表）所指示的压力；而当气体的绝对压力比大气压力（B）还低时，容器内的绝对压力比大气压力低的数值,称为真空度(PK).三者之间的关系是: P=PB表压力+B大气压力或 P=B大气压力-PK真空度，作为工质的状态参数应该是绝对压力,而不是表压力或真空度。 三、比容比容是指单位质量工质所占有的容积，用符号υ表示。 比容是说明工质分子之间密集程度的一个物理量。比容的倒数为工质的密度,即单位容积工质所具有的质量，用符号ρ表示。比容和密度之间互为倒数关系。 四、内能内能是工质内部所具有的分子动能和分子位能的总和,用符号ｕ表示。 分子动能包括分子的直线运动动能、旋转运动动能和分子内部振动能三项,其大小 与气体的温度有关。而分子位能的大小与分子间的距离有关，亦即与工质的比容有关。 既然气体的内动能决定于气体的温度、内位能决定于气体的比容,所以气体的内能是其温度和比容的函数.也就是说内能是一个状态参数。 五、焓焓是一个复合的热力状态参数,表征系统中所有的总能量，它是内能与压力之和。对１kg工质而言，可表示为： ｈ＝ｕ＋Pυ（kJ/kg）或(kcal/kg) 式中ｈ—焓或称比焓（kJ/kg或kcal/kg）υ- 比容(m3/kg） ｕ- 内能（kJ/kg或kcal/kg）ｐ—绝对压力（N/m2或[wqp1］［wqp2］ Pa） 在工程单位制中，压力单位常用工程气压、物理大气压和毫米水柱等单位. 由于内能和压力位能都是温度的参数,所以焓也是状态参数.确切地说,焓是一定质量的流体，从某一初始状态变为任一热力状态所加入的总热量。 六、熵熵是一个导出的热力状态参数，熵的中文意义是热量被温度除所得的商，熵的外文原名意义是“转变"，指热量可以转变为功的程度，它表征工质状态变化时，与外界热交换的程度。熵是通过其他可以直接测量的数量间接计算出来的. 一、热力学第二定律
热源制冷原理 热源制冷原理是一种利用热源进行制冷的技术，其基本原理是利用热力学的热力学循环过程，将低温热源吸收的热量通过热力学循环过程转移到高温热源，从而实现对低温物体的制冷。 热源制冷主要包括两种类型的技术，一种是基于热力学循环过程的制冷技术，如吸收式制冷、压缩式制冷、热泵制冷等；另一种是基于热力学热力学效应的制冷技术，如热电制冷、磁制冷、电热制冷等。 吸收式制冷是利用吸收剂和稳定剂之间的物理吸收作用实现制冷的一种技术。其基本原理是通过加热吸收剂和稳定剂混合物，使其蒸发，从而吸收低温物体的热量，在高温热源处再次凝结，释放热量，从而实现对低温物体的制冷。 压缩式制冷是利用压缩机将制冷剂压缩到高压状态，然后通过冷凝器将其冷却，使其变成液态，再通过膨胀阀使其膨胀成低压状态，从而实现制冷的一种技术。 热泵制冷是利用热泵技术将低温热源的热量转移到高温热源，从而实现制冷的一种技术。其基本原理是通过压缩机将制冷剂压缩至高压状态，然后通过膨胀阀使其膨胀成低压状态，吸收低温热源的热量，再通过压缩机将制冷剂压缩至高压状态，将热量释放到高温热源处，从而实现对低温物体的制冷。 热电制冷是利用热电效应实现制冷的一种技术。其基本原理是利用热电材料的Peltier效应，在电流的作用下，在两个热源之间
产生温差，从而实现制冷的效果。 磁制冷是利用磁场在磁体材料中产生的热力学效应实现制冷的一种技术。其基本原理是通过在磁体中施加磁场，使其在磁场中发生磁畴重排，从而产生热量，再通过冷却系统将其冷却，从而实现对低温物体的制冷。 电热制冷是利用电热效应实现制冷的一种技术。其基本原理是利用电流通过电热材料时所产生的焦耳热，在两个热源之间产生温差，从而实现制冷的效果。 总之，热源制冷技术在工业、家庭、医疗等领域有着广泛的应用前景，是未来制冷领域的重要发展方向。
制冷工作原理 制冷技术是现代社会中非常重要的一项技术，在日常生活中有很多应用场景，例如家用空调、商业冷柜、医药冷链等。制冷技术基于热力学原理，通过传递热量来实现物体的冷却，本文将详细介绍制冷工作原理。 1. 热力学基础 热力学是现代物理学中一个重要的分支，它研究的是热量和能量之间的转换，以及这些过程中的热力学性质。在制冷过程中，热力学原理是至关重要的，在这里我们简要介绍一些重要的概念： 热力学系统是指处于一定压力、温度和物质组成下的物体。在制冷系统中，通常将制冷剂和空气视为两个不同的热力学系统。 1.2 热平衡 热平衡是指热力学系统之间达到温度平衡的状态。在制冷系统中，通常通过传导、对流和辐射等方式来实现热平衡。 在热力学中，系统的运行状态可以通过相应的参数来描述，例如压力、温度、物质量等。热力学过程是指在这些参数变化的过程中系统的状态发生的变化。 2. 制冷循环过程 在制冷循环过程中，制冷剂从液态变成气态的过程称为蒸发。蒸发的过程需要吸收热量，从而使室内空气冷却下来。 2.2 压缩 制冷剂在蒸发后，会以气态进入压缩机，在压缩机内被压缩成高温高压的气体。压缩的过程会产生大量的热量，该热量需要通过冷凝器散发出去。 2.3 冷凝 在压缩机之后，制冷剂会被输入到冷凝器中，该过程是使制冷剂从气态变为液态的过程。在这个过程中，制冷剂会释放出大量的热量，冷凝器会将这些热量散发到空气中，使空气变得更加炎热。 2.4 膨胀
在冷凝器之后，制冷剂将以液态再次进入膨胀阀中，这是制冷循环中最重要的步骤之一。在膨胀阀中，制冷剂会扩散并降低温度和压力，最终流回蒸发器中，从而完成制冷循环过程中的一个完整循环。 3. 制冷系统中的关键部件 制冷系统包括多个功能块，其中最基本的是蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀。下面分别介绍这些关键部件的作用。 3.1 蒸发器 蒸发器是制冷系统中最重要的组成部分，该部件是制冷循环过程中制冷剂从液态变为气态的地方。蒸发器通常由许多小管组成，这使得蒸发器表面积增大，使空气更好地与制冷剂接触，从而提高了制冷效果。 压缩机是制冷系统中负责压缩制冷剂的核心组件之一。压缩机将制冷剂从蒸发器中吸入，并将其压缩成高温高压的气体。这是制冷循环过程中最消耗能量的部分，这也是制冷系统中通常使用电能作为动力源的原因之一。 冷凝器作为制冷循环过程中最重要的步骤之一，主要用于将高温高压的制冷剂冷却成液态。该组件在制冷系统中最常见的形式是通过热传递将制冷剂中的热量引入周围的空气中，从而将制冷剂冷却下来。通常情况下，冷凝器都会以散热片等方式来增大表面积，以提高其冷却效果。 4. 制冷系统效率 制冷系统效率是制冷系统的核心指标之一，它通常表示制冷系统的能量转换效率。制冷系统效率取决于多个因素，包括制冷剂的种类、循环过程的设计、设备质量等。在实际制冷过程中，氟利昂等含氟制冷剂的排放对环境和人体健康有极大的伤害，因此近年来绿色环保的制冷剂也受到越来越多的关注。 5.小结 制冷技术是一门古老而又现代的技术，它已经深入到我们生活的方方面面中。制冷系统的基础就是热力学原理，通过制冷循环过程将热量传递到周围，并将制冷剂从液态改变成气态，实现室内空气的冷却。制冷技术也在不断地进步和完善，特别是在绿色环保制冷剂的应用方面，制冷技术有着更加广阔的发展前景。除了上文介绍的制冷循环过程和关键部件外，制冷系统还有一些补充性部件，如制冷控制器、节能器、防爆管和管路等，它们都是制冷系统中非常重要的组成部分。 6. 制冷控制器 制冷控制器是制冷系统中非常重要的组成部分，主要作用是控制制冷系统内部的各个部分工作状态。制冷控制器通常由一套电子学控制器和附加的传感器组成，并与压缩机、
热力学在制冷技术中的应用 一、引言 随着现代科技的不断发展，制冷技术已经成为了人们生产和生 活中不可或缺的一部分。而热力学则是制冷技术中的一种重要理 论基础。本文旨在探讨热力学在制冷技术中的应用。 二、热力学基础 热力学是研究热和功以及它们之间的转化关系的学科。它主要 研究由于各种因素引起的热动力学性质的变化，以及热力学和其 他物理、化学和生物过程之间的相互作用。在制冷技术中，热力 学涉及到热量的传递，状态变化以及热力学循环等方面。 三、制冷技术的分类 制冷技术可以根据其使用的原理和能源来源的不同进行分类。 根据能源来源可以分为蒸发式制冷和吸收式制冷。根据制冷原理 可以分为压缩式制冷、吸附式制冷和磁制式制冷等。不同制冷技 术的实现过程也涉及到热力学方面的知识。 四、制冷技术中的热力学应用 1. 热力学循环 热力学循环是制冷技术中最主要的应用之一。常见的制冷技术，如压缩式制冷、吸附式制冷和磁制式制冷等都采用了热力学循环
原理。在这些制冷技术中，通过对制冷剂进行压缩、膨胀、升温 和降温等过程，来达到制冷的目的。其中，制冷剂的相态变化、 温度和压力的变化以及对环境中热量的吸收和放出等都与热力学 相关。 2. 蒸发式制冷 蒸发式制冷是一种利用物质的热力学性质来实现制冷的技术。 它通过利用制冷剂吸收热量蒸发，从而实现降温的目的。在这个 过程中，制冷剂的相态变化和热量的转移都是与热力学原理相关的。 3. 吸收式制冷 吸收式制冷是一种使用化学反应释放热能来驱动制冷过程的技术。它通过利用吸收剂和其它物质之间的化学反应来释放热能， 从而达到制冷的目的。在这个过程中，热力学的化学代数式和吸 收剂的热力学性质是非常重要的。 4. 制冷系统优化 制冷系统的优化也是一个与热力学相关的问题。在制冷系统中，可以通过优化制冷剂的选择、循环方式的设计和热源的选用等来 提高系统的效率。而这些工作与热力学循环的原理密切相关，需 要对热力学的知识掌握才能进行。 五、结论
制冷与低温技术原理 制冷和低温技术是为了提供低温环境而开发出的一项技术。制冷技术 主要用于在一定的环境温度下，将热量从一个物体或空间中移除，以降低 其温度。而低温技术则是使温度进一步降低到极低的水平，通常用于实验 室研究、医疗设备和工业应用等领域。 制冷技术的原理主要基于热力学和热传导的原理。按照热力学原理， 热量会从高温的物体流向低温的物体，直到两者达到热平衡。因此，通过 制冷技术，我们可以利用一些工具和材料来降低物体的温度，使其与环境 温度相比更低。 通常采用的制冷原理之一是蒸发冷却。这种原理运用液体蒸发时吸收 热量的特性。当液体（通常是制冷剂）处于较低的压力下时，其沸点也会 降低，因此液体会蒸发。在蒸发的过程中，液体吸收周围环境的热量，使 得周围环境的温度降低。这就是为什么在身体上喷洒酒精或水会感觉凉爽，因为当它们蒸发时会吸收皮肤表面的热量。 制冷技术还可以利用压缩循环来实现。这种原理基于两种物质经历压 缩和膨胀阶段时温度的变化。在压缩阶段，制冷剂被压缩成高温高压气体，然后通过冷凝器散热，变成高温高压液体。接下来，液体通过膨胀阀控制 放松到较低的压力，以降低温度。在膨胀的过程中，制冷剂从液体变为气体，吸收周围环境的热量，然后进入蒸发器。在蒸发器中，制冷剂在降低 周围温度的同时，释放蒸发时所吸收的热量，重复循环使用。 低温技术则需要更加复杂的工艺来实现极低的温度。其中最常用的技 术是梯级制冷。梯级制冷依赖于多级的制冷循环，每个循环都有一个深冷 剂和一个浅冷剂组成。深冷剂的制冷剂在较低的温度下工作，将其对应的
温度传递给下一个浅冷剂的制冷剂。这样，随着级数的增加，整个系统可以实现更低的温度。目前最低的实现的温度约为100mK，也就是0.1K。为实现这样低的温度，需要采用超导材料和特殊的制冷手段。 另一个常用的低温技术是制冷剂的制冷。这种方法依赖于制冷剂的相变性质。当制冷剂压缩时，其温度会升高，然后通过冷凝器和膨胀阀实现制冷剂的降温，然后进入蒸发器。在蒸发器中，制冷剂会吸收周围环境的热量，使其温度进一步降低。通过不断循环使用制冷剂，可以实现极低的温度。 综上所述，制冷和低温技术的原理主要涉及热力学、热传导和制冷剂的特性。通过蒸发冷却和压缩循环，可以实现一定的制冷效果。而低温技术则需要更加复杂的梯级制冷和制冷剂制冷方法来实现更低的温度。这些技术的应用领域广泛，包括实验室研究、医疗设备和工业应用等。
制冷原理及基础知识 一、引言 制冷技术是现代生活中不可或缺的一部分，广泛应用于家庭、工业和商业领域。从冰箱到空调，从冷冻食品到冷却设备，制冷技术的影响无所不在。理解制冷原理和基础知识对于更好地使用和维护制冷设备，以及理解和评估其环境影响，都具有重要意义。 二、制冷原理 制冷技术的基础是热力学原理，主要是通过转移热量来实现温度降低。制冷系统一般包括四个主要部分：压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器。 1、压缩机：压缩机是制冷系统的动力源，它通过消耗电能或其他能源，将制冷剂压缩成高压气体。 2、冷凝器：压缩后的制冷剂经过冷凝器，通过散热将热量释放到环 境中，制冷剂冷却并从气态变为液态。 3、膨胀阀：液态的制冷剂通过膨胀阀，压力降低，体积增大，再次 变为气态。 4、蒸发器：蒸发器是制冷系统的核心部分，气态的制冷剂在蒸发器
中吸收热量，使周围的温度降低。 三、基础知识 1、制冷剂：制冷剂是制冷系统的重要组成部分，它能够在低温下吸收热量，然后在高温下释放热量。现代制冷系统大多使用氟利昂、氨或二氧化碳等作为制冷剂。 2、能效比（EER）：能效比是衡量制冷系统效率的重要指标，它等于系统在单位时间内产生的冷量与消耗的电能的比值。 3、COP（Coefficient Of Performance）：COP是评价制冷系统性能的重要参数，它表示系统在正常工况下，每消耗1单位电能所能产生的冷量。 四、结论 制冷技术是现代生活中的重要组成部分，它涉及到热力学、流体动力学等多个学科领域的知识。理解和掌握制冷原理及基础知识，可以帮助我们更好地理解和评估制冷设备的性能，从而更有效地使用和维护这些设备。随着环保意识的提高，我们也需要了解和制冷设备对环境的影响，以及如何通过改进设备和提高能效来减少环境影响。
第三章工程热力学基础 3.1 热力学第一定律与焓 3.1.1 热力学第一定律 自然界中存在各种各样的能量，如机械能、热能、电能、化学能、光能、声能、原子能等。这些能量形式之间在一定条件下可以相互转化，任何一种形式的能量，在转化成其它形式的能量过程中，总的能量都是守恒的。例如我们将一个高温物体和一个低温物体放在一起，高温物体将放出热量，低温物体将吸收热量，如果它们都没有从别的物体吸取热量和向别的物体传递热量，那么，高温物体放出多少热量，低温物体就吸收多少热量，放出的热量和吸收的热量总和是相等的。 大量的事实告诉我们，各种形式的能都可以在一定条件下相互转化，能量即不会消灭，也不会创生。它只会从一种形式转化成另一种形式或从一种物体转移到另一种物体，而能的总量保持不变，这就是自然界最普遍、最重要的本质之———能量的转化和守恒定律，也就是热力学第一定律的内容。 热力学第一定律是制冷技术的基本定律之一。在制冷工程中，最常见的能量形式是热能、机械能与电能之间的相互转换。 3.1.2 焓 焓是在热力学中经常用到的一个重要的状态参数，它是指制冷剂的内能（热能）与压势能（因外界对它做功而具有的膨胀做功的能量）之和。焓的单位与热量的单位一致，为J或kJ。焓是一个状态参数，它只与物质变化的前后状态有关，与物质变化的过程无关。 在制冷系统计算中，由于制冷剂内能与外界做功往往同时发生，用焓计算比较方便，因此我们采用制冷剂两个状态的焓差来反映制冷剂能量的变化。 3.2 热力学第二定律与熵 3.2.1 热力学第二定律 热力学第二定律是说明热能与机械能之间相互转换的条件和方向。高温物体能自发地向低温物体传热，但低温物体自发地向高温物体传热是不可能的。要实现“逆向”传热，必须消耗机械功(如采用制冷压缩机)，从生活中我们知道，热量不能无条件地转换成机械功。 上述内容实际上就是热力学第二定律的基本内容，概括起来有两点： (1)热量由低温物体向高温物体自发传递是不可能的。 (2)热能全部转变为机械功是不可能的，但消耗一定能量，可以使热量从低温物体传向
第一节制冷循环的热力学原理 一、常用术语 1、物质 具有一定质量并占据空间的任何物体称为物质。 物质通常以固、液、气三态存在。 蒸气压缩式制冷机都依靠内部循环流动的工作物质来实现制冷过程。制冷机中的工作物质称为制冷剂。制冷装置中用来传递冷量的工作物质称为载冷剂。 2、温度 温度是物体冷热程度的量度。它是物质分子热运动剧烈程度的标志尺度。 常用的温度度量单位有摄氏温标t和开氏温标T(绝对温标)。
T(k)=t(℃)+273.15 图2-1 两种常用温标的比较 3、热量 物体在热过程中所放出或吸收的能量称为热量。 生产中常用制冷能力来衡量设备产冷量大小。 制冷能力：制冷设备单位时间内从冷库取走的热量。 4、比热（specific heat） 比热是一个物性参数，意为单位度量的物质温度变化1k时所吸进或放出的热量。 体积比热Cv(J/m3.k) 摩尔比热Cp(J/mol.k) 5、显热和潜热 不改变物质的形态而引起其温度变化的热量称为显热。 不改变物质的温度而引起其形态变化的热量称为潜热。 制冷剂的汽化潜热有何要求？ 表1-1 几种制冷物质的汽化潜热(kJ/kg) 物质水氨R12 R22 氯甲 烷 二氧 化硫 R114 R502 汽化热2256.8 1369 167.5 234.5 427.1 397.8 137.9 6 150.0 2 6、压力 垂直作用在单位面积上的力称为压力p(压强)。p是确定物质状态的基本参数之一。1bar=105Pa，饱和压力Ps与饱和温度ts 的对应
关系。 7、比容v和密度 比容：每千克物质所占有的容积。v是基本状态参数。v=1 8、导热系数 表示材料传导热量的能力，是一个物性参数。数值上等于：1m 厚的材料两边温差1k时在1小时内通过1m2表面积所传导的热量。单位：w/m.k 9、压-焓图(lgp-h) 物质的热力状态性质可以绘制成曲线图的形式。制冷剂性质曲线图有多种形式。行业中最常用的是lgp-h图。 lgp-h图的构成可以总结为一个临界点、二条饱和线、三个状态区、六组等值线。
第一章：蒸汽压缩式制冷的热力学原理 1．为什么说逆卡诺循环难以实现？蒸汽压缩式制冷理想和实际循环为什么要采用干压缩、膨胀阀？ 答：1）：逆卡诺循环是理想的可逆制冷循环，它是由两个定温过程和两个绝热过程组成。循环时，高、低温热源恒定，制冷工质在冷凝器和蒸发器中与热源间无传热温差，制冷工质流经各个设备中不考虑任何损失，因此，逆卡诺循环是理想制冷循环，它的制冷系数是最高的，但工程上无法实现。(见笔记，关键在于运动无摩擦，传热我温差) 2）：工程中，由于液体在绝热膨胀前后体积变化很小，回收的膨胀功有限，且高精度的膨胀机也很难加工。因此，在蒸汽压缩式制冷循环中，均由节流机构（如节流阀、膨胀阀、毛细管等）代替膨胀机。此外，若压缩机吸入的是湿蒸汽，在压缩过程中必产生湿压缩，而湿压缩会引起种种不良的后果，严重时产生液击，冲缸事故，甚至毁坏压缩机，在实际运行时严禁发生。因此，在蒸汽压缩式制冷循环中，进入压缩机的制冷工质应是干饱和蒸汽（或过热蒸汽），这种压缩过程为干压缩。 2．对单级蒸汽压缩制冷理论循环作哪些假设？与实际循环有何区别？ 答：1）理论循环假定：①压缩过程是等熵过程；②节流过程是等焓过程；③冷凝器内压降为零，出口为饱和液体，传热温差为零，蒸发
器内压降为零，出口为饱和蒸汽，传热温差为零；④工质在管路状态不变，压降温差为零。 2）区别：①实际压缩过程是多变过程；②冷凝器出口为过冷液体； ③蒸发器出口为过热蒸汽；④冷凝蒸发过程存在传热温差 tk=t+Δtk,to=t-Δto。 3．什么是制冷循环的热力完善度？制冷系数？C.O.P值？E.F.R？什么是热泵的供热系数？ 答：1）通常将工作于相同温度间的实际制冷循环的制冷系数εs与逆卡诺制冷循环的制冷系数εk之比，称为热力完善度，即： η=εs/εk。 2）制冷系数是描述评价制冷循环的一个重要技术经济指标，与制冷剂的性质和制冷循环的工作条件有关。通常冷凝温度tk越高，蒸发温度to越低，制冷系数ε0越小。公式：ε0=T0/（Tk—T0） 3）实际制冷系数（εs）又称为性能系数，用C.O.P表示，也可称为单位轴功率制冷量，用Ke值表示。注： εs=Q0/Ne=Q0/N0·ηs=ε0·ηs。Q0是制冷系统需要的制冷量；制冷压缩机的理论功率N0、轴功率Ne；ε0是理论制冷系数；ηs是总效率（绝热效率）。 4）E.F.R是指热力完善度，既是指在工作于相同温度间的实际制冷循环的制冷系数εs与逆卡诺制冷循环的制冷系数εk之比。 E.F.R=q0/wel=ε0·ηel=ε0·ηiηmηeηd
热力学知识：热力学中的热力学循环和热力 学制冷循环 热力学是研究热能转化和传递规律的科学。其中，热力学循环和 热力学制冷循环是热力学中的核心概念之一。本文将从热力学循环和 热力学制冷循环的基本概念、应用、优缺点以及未来研究方向等方面 进行阐述，希望读者能对热力学有更深入的了解。 一、热力学循环的基本概念 热力学循环是指热源、工作物质、冷源和工质循环过程中的热力 学变化。在热力学循环中，根据所用工质的不同，可分为空气循环、 水蒸气循环、制冷剂循环等多种类型。热力学循环的基本步骤包括加热、膨胀、冷却和收缩四个阶段。 例如，蒸汽发电厂中的水蒸气循环就是一种常见的热力学循环。 它的基本流程是将液态水加热变成水蒸气，在蒸汽轮机中膨胀发电， 再通过冷凝器使蒸汽冷凝成液态水，最后再通过泵将液态水重新加热，形成一个完整的水蒸气循环。
二、热力学循环的应用 热力学循环的应用十分广泛，不仅应用于工业领域的发电和制冷，还广泛应用于交通运输、化工、建筑、军事等领域。 1、蒸汽发电厂 蒸汽发电厂利用煤炭、天然气等能源进行发电，是现代工业的重 要基础设施。在中低温区间（100至300℃）内，采用燃烧化石燃料形 成高温燃气，使水在高温高压下变成蒸汽，进而驱动汽轮机发电，这 种形式的热力学循环被称为水蒸气循环。 2、制冷空调 制冷空调是以逆向的方式运用热力学循环产生冷空气。通过膨胀 后冷却的制冷剂，吸收空气中的热量，从而使空气得以降温。由于制 冷剂的不同，制冷空调也有多种类型，如常用的制冷剂为氟利昂，利 用氟利昂回收装置进行回收和循环利用。 三、热力学循环的优缺点 热力学循环作为热能转化和传递的重要方式，具有以下的优点和 缺点。
制冷专业必备的知识 制冷专业是一个研究和应用制冷技术的学科，涉及到许多基础知识和技能。本文将介绍制冷专业必备的知识，包括制冷循环、制冷剂、制冷设备和控制系统等方面。 1. 制冷循环 制冷循环是制冷系统的基础，也是制冷专业必备的知识之一。常见的制冷循环有蒸发-压缩-冷凝-膨胀四个过程组成。在制冷循环中，制冷剂在不同的压力和温度下进行相态变化，从而实现热量的转移和降温。 2. 制冷剂 制冷剂是实现制冷循环的关键物质。制冷剂应具有适当的饱和蒸汽压、温度滑动、热导率和危险性低等特点。常见的制冷剂有氨、氟利昂和丙烷等。制冷专业的学生需要了解不同制冷剂的性质和应用范围，以及制冷剂的环保性和安全性。 3. 制冷设备 制冷设备是制冷系统的核心部件，包括压缩机、冷凝器、蒸发器和膨胀阀等。压缩机是制冷系统的动力源，负责将制冷剂压缩成高温高压气体。冷凝器将压缩机输出的高温高压气体冷却并转化为高温高压液体。蒸发器通过蒸发过程吸收外界热量，使制冷剂从液体转化为蒸汽。膨胀阀调节制冷剂的流量，将高压液体膨胀成低压蒸汽。
4. 控制系统 制冷系统的控制是保证制冷效果和安全运行的关键。制冷专业的学生需要了解控制系统的组成和原理，包括传感器、控制器和执行器等。传感器用于获取制冷系统的参数，控制器根据传感器的反馈信号进行控制策略的制定，执行器根据控制器的指令进行相应的操作。 5. 热传导 热传导是制冷专业中重要的热力学知识之一。热传导是指通过固体、液体或气体的分子间相互碰撞传递热量的过程。制冷专业的学生需要了解热传导的基本原理和计算方法，以便在制冷系统的设计和优化中应用。 6. 热辐射 热辐射是热量通过电磁波传递的过程，也是制冷专业必备的知识之一。热辐射可以通过黑体辐射定律进行计算和分析。制冷专业的学生需要了解热辐射的特性和计算方法，以便在制冷系统中考虑热辐射对热量传递的影响。 7. 空气流动 空气流动是制冷系统中常见的热传递方式之一。制冷专业的学生需要了解空气流动的基本原理和计算方法，以便在制冷系统的设计和优化中考虑空气流动的影响。同时，还需要了解风机的选型和性能参数，以确保制冷系统的正常运行。
制冷循环系统的热力学分析 第一章、引言 制冷循环系统是一种热力学循环系统，它将热能从一个热源转 移到一个冷源，从而实现制冷的目的。制冷循环系统广泛应用于 空调、冰箱、冷柜、汽车空调等领域。热力学分析是研究制冷循 环系统性能的一种重要方法，可以帮助人们深入了解制冷循环系 统的工作原理和热力学性能，从而进行优化设计。本文将从理论 和实际应用的角度，对制冷循环系统的热力学分析进行深入探讨。 第二章、制冷循环系统的基本原理 制冷循环系统的基本工作原理是通过压缩、冷凝、膨胀和蒸发 等过程，将制冷剂在低温环境下液化，然后通过压缩、冷凝器和 膨胀阀控制，将其在高温环境下蒸发，从而吸收热量来达到降温 的目的。制冷循环系统的基本组成部分包括压缩机、冷凝器、膨 胀阀和蒸发器等元件。 第三章、制冷循环系统的热力学分析方法 3.1 热力学循环分析法 热力学循环分析法是分析制冷循环系统热力学性能的一种基本 方法。它基于热力学循环的一些基本定律和关系，通过对制冷循 环系统的卡诺效率和热力学参数进行分析，来评估制冷循环系统
的性能。该方法可以帮助系统设计者了解制冷系统的理论性能上限，并指导制冷系统的优化设计。 3.2 热力学分析软件模拟法 热力学分析软件模拟法是一种基于数值计算方法的热力学分析 方法。它通过建立制冷循环系统的热力学数值模型，然后使用计 算机运行模型，模拟制冷循环系统的热力学过程和性能变化，从 而对制冷系统的性能进行分析。该方法具有计算精度高、效率快 等优点，并且可以通过不同的输入参数改变模型来研究和分析不 同工况下制冷系统的性能。 第四章、制冷循环系统的热力学性能分析 4.1 制冷循环系统的热载荷分析 热载荷是指一定时间内传递给制冷循环系统的热量。制冷循环 系统的热载荷分析是对制冷系统工作环境温度和制冷需求的分析。根据热载荷大小的不同，制冷系统的工作状态和性能也会不同， 因此热载荷分析是制冷系统热力学性能分析的重要基础。 4.2 制冷循环系统的性能系数分析 性能系数是制冷循环系统性能的重要指标之一。制冷循环系统 的性能系数分析可以帮助人们了解制冷系统在不同工作条件下的 性能变化情况。在实际应用中，人们通常关注制冷循环系统的制 冷量和制冷效率。在进行性能系数分析时，需要对制冷系统的参
热力学与制冷基础知识 Last revision date: 13 December 2020.
热力学与制冷基础知识 一、常用物理量及其概念 要理解制冷原理需要一些基础的物理知识。在本节中，我们将讲解一些常用物理量并举一些简单的应用例子。所涉及到的内容不能代替物理课程，但足够我们用了。对于有较好的物理学基础的人来说，这一节可以作为复习，甚至可以省略。 （一）质量、力和重量 物体的质量是它所包含的物质的量。国际单位用千克。 力是一个物体施加于另一个物体的推力或拉力。力的国际单位为牛顿。 物体的重量是地球引力施加在物体上的力。也就是说，重量是一种力而不是质量。 然而，在生活中，重量常用来表示物体的质量，因此质量和重量常发生混淆。但是，当我们用千克力为单位表示重量时，在数值上与质量是相同的，因此在计算中应该不会发生错误。在任何情况下，问题的本质通常会显示出究竟我们考虑的是质量还是重量。 （二）密度、比容和比重 密度（d）是某种物质单位体积的质量（m），比容（v）是密度的倒数。即： 式中V为体积。 物质的密度和比容会随着温度和压力的变化而变化，尤其是液体和气体。 液体的比重定义为它的密度与相同体积的4℃的水的密度的比值。 4℃的水的密度为1000kg/m3，所以比重为 式中d：物质的密度，kg/m3； dw是4℃的水的密度，kg/m3。 质量、密度和比容都是物质的物理特性。对于制冷过程来说还有其它一些重要的物理性质的量，即：压力、温度、焓和比热。 （三）压力、绝对压力、表压、真空压力、液柱压力和水汽分压
压力定义为施加在单位面积上的力。用公式的形式来表达就是： 如果力的单位为牛顿，面积的单位用平方米，则压力的单位为牛/米2 （N/m2）。在国际单位制中，压力的单位为帕斯卡（Pa），1帕斯卡（Pa）=1牛/米2（N/m2）。然而在制冷工作中还经常会用到许多其它的压力单位，如毫米汞柱、巴（bar）和大气压，附录中列出了这些单位之间的相互转化。 绝对压力、表压和真空度 我们定义绝对真空的空间里压力为零，在这个零值之上由流体产生的压力称为绝对压力（P abs）。大气层中的空气由于它们的重量而产生了施加在地球表面上的压力，称为大气压（Patm）。一个标准大气压（1atm）一般用施加在海平面上的大气压力来衡量，经过测量得出这个数值大约等于 1.01×105N/m2。根据天气条件的变化这个数值会略有变化。随着海拔高度的增加，大气压会下降，这是由于它上面的空气的重量减小了。例如在西藏地区的大气压就比北京地区的大气压低。 测量压力的工具通常是用来测量流体的压力与大气压之间的差值，而不是流体的绝对压力。测出的高于大气压的压力称为表压Pg。绝对压力、表压和大气压之间的关系如下： 表压使用起来很方便，因为大多数的压力测量仪器是以大气压的读数为零度来进行校准的。 当一种流体产生的压力低于当地大气压时，这个压力与大气压之间的差值就称为真空压力或真空度（Pvac）。绝对压力、大气压和真空度之间的关系如下： 有些压力表可以同时读出真空压力和表压，称为复合压力表，复合压力表在制冷工作中特别有用，因为在压缩机的吸收管路中，压力常低于大气压。 在实际应用中，我们经常会与遇到用液柱的高度来表示的压力（比如mmHg）。 液柱压力
目录 前言 第一章制冷技术的热力学理论基础 (1) 第一节热力学的基本概念 (1) 第二节热力学第一定律及其应用 (3) 第三节热力学第二定律及其应用 (6) 第四节气液集态变化及蒸气的热力性质 (8) 第二章空调器制冷原理 (12) 第一节制冷剂、载冷剂与冷冻油 (12) 第二节蒸气压缩式制冷 (18) 第三节影响致冷系数的主要因素 (21) 第四节制冷设备 (23) 第五节空调器的性能 (37) 第三章房间空调器的结构 (41) 第一节空调器的型号 (41) 第二节空调器系统的组成 (42) 第三节整体式空调器的结构 (52) 第四节分体式空调器的结构 (54) 第四章空调器的电气控制 (58) 第一节电工学基础知识 (58) 第二节空调器基本控制电路原理 (62) 第三节空调器电路举例与分析 (71) 第五章房间空调器的维修 (75) 第一节一般故障检测方法、使用故障与安装故障 (75) 第二节制冷系统故障的维修 (79) 第三节电控系统故障的维修 (85) 第四节空调器常见故障与原因分析 (91) 1
第一章制冷技术热力学理论基础 工程技术上所谓的制冷，就是使某一系统（即空间或物体）的温度低于周围环境介质的温度，并维持这个低温的过程，这里所说的环境介质是指自然界的空气和水.制冷与空调设备以流体（气体与液体的总称）作为载能物质，实现热能与其它形式能量（主要为机械能）之间的转换或热能的转移。本章介绍流体的性质、热能与机械能之间的转换规律和热量的传递规律，这些知识是空调技术必不可少的理论基础。 第一节热力学基本概念 工质在制冷系统中，一会儿从气体变为液体，一会儿又从液体变为气体，制冷剂的这种物态变化以及温度的升降、压力的变化、吸热与放热等现象，是具有一定的热力学内在关系的。现在介绍一些参数、术语和基本概念,为掌握热力学基础知识作准备。 1．温度：是用来度量物体冷、热程度的参数。 温度的指示单位有三种: 摄氏温度（℃）华氏温度（°F) 绝对温度（K）它们之间的换算关系是: ℃=5/9（°F –32) °F=9/5℃+32 K=℃+273.15 2．干球温度：用一般温度计所测得的空气温度，它是该空气的真正温度. 3．湿球温度：湿球温度计感温球部位包着潮湿棉纱，用这种温度计测量空气的温度时,由于棉纱中的水在蒸发时要吸收空气的热量，当空气传递给水的热量恰好等于水表面蒸发所需热量时所测得的温度称为湿球温度。 干湿球温度差：用干湿球温度计测量未饱和空气时，干球温度计显示的温度较高，湿球温度计显示的温度较低，两个温度差称“干湿球温度差"。该温差大,表示空气干燥;温差小，表示空气潮湿. 4．湿度：湿度代表空气中水蒸汽含量的多少。在每千克空气中所含有的水蒸汽重量称为含湿量，单位为克/千克。 湿度又分为绝对湿度和相对湿度.绝对湿度是指每立方米的淡空气所含水蒸汽的重量,也是水蒸汽在其分压力及湿空气温度下的重度,单位为千克/米3。相对湿度是指湿空气的绝对湿度与饱和状态下的绝对湿度之比,数值为百分数。当相对湿度为0%时,则为干空气；而相对湿度为100％时，则为饱和蒸汽。人体感到舒适的相对湿度是60%~70％。 5．露点温度:湿空气在含湿量不变的情况下，冷却使温度降低到空气内部所含水蒸气开始冷凝液化时（即达到完全饱和）的温度。 2