【学习课件】第三章制冷工质(1)

6 什么是热力系统
➢ 系统、外界、分界面。 ➢ 开口系统或控制体、封闭系统或闭口系统 、绝热系统、孤立系统。 自然界没有绝对的封闭系统、绝热系统和孤立系统。
根据系统与环境间的能量和物质的关系，可将系统进行如下分类。
1) 开口系统： 2) 孤立系统：
3）闭口系统： 4） 绝热系统：
任务三 制冷基础知识
➢ 过热蒸汽、过冷液体。
4 显热、潜热和蒸发制冷
当对一种物质加热，或将热量从中移出时，导致其温度发生变化， 但如果物质的状态保持不变，那么在这种情况下该物质的焓的变化 就称为显热变化。
如果对一种物质加热或将热量移出，所导致的结果是物质的状态 发生了变化而温度不变，那么该物质中的焓的变化就称为潜热变化。
二、与制冷有关的热力学状态基础知识
1 液体、蒸汽和状态变化
从液态变为气态（沸腾），从气态变为液态（冷凝）。
2 沸腾温度与压力的关系
一般地，液体上所承受的压力越大，它的沸点就越高；压力越小， 沸点越低。
任务三 制冷基础知识
3 饱和、过冷和过热状态
发生沸腾的温度和压力条件称为饱和状态，沸点从技术角度而言 指的就是饱和温度和饱和压力。 ➢ 饱和蒸汽、饱和液体。
7 什么是系统的热力状态
1) 状态:某一时刻,系统中物质表现在热力现象方面的总状况。 2) 状态参数：描述系统状态的物理量。 3) 基本状态参数：系统状态的变化一般表现为系统中工质的压力、
温度、比容、内能（焓和熵）这些物理量的变化，并且这些物理 量的变化与变化的过程无关。基本状态参数有3个：温度、压力 和比容。
图1.21 干球、湿球温度计
任务三 制冷基础知识
(3) 露点温度
湿空气能容纳的水蒸气量与温度有关，温度越高，空气能容纳的水 蒸气量越大。若保持空气中水蒸气的含量不变，降低空气温度，空气 将逐渐接近饱和。若继续冷却空气，便会有部分水蒸气凝结为露滴从 湿空气中析出，湿空气达到饱和时的温度或空气开始结露时的温度叫 露点温度，露点温度简称露点。

工质膨胀推动活塞做功过程 活塞面积A
术
移动距离L
推动功只有在工质移动位置时才起作用
1.2 热力学第一定律
1.2.2 热力学第一定律的基本能量方程式
制
冷
进入系统的能量-离开系统的能量=系统中储存能量的增加
原
理
与
任何系统，任何过程均可据此原则建立能量平衡式
技
术
1.2 热力学第一定律
1.2.3 能量方程式的应用
1.1.3 气体状态变化过程方程
气体状态的变化，主要表现为压力和温度的变化，而压力的变化是由比
制
体积的变化得来的（压缩式循环中），或者是由温度变化得来的（在吸 收式循环中）。
冷
• 过程方程 ： p n 定值
原
∆ 绝热过程：指数n=k，称为绝热过程指数 k c p cv
理
∆ 等温过程：n=1
与
∆ 多变过程：介于两者间有热量交换的过程，1<n<k
制 冷 原 理 与 技 术
1.5.1 循环特点
• 热源温度不变的逆向可逆循环
• 具有两个可逆的等温过程和 两个等熵过程组成。
• 在相同温度范围内，它是 消耗功最小的循环，即热力 学效率最高的制冷循环，因 为它没有任何不可逆损失。
CARNOT REFRIGERANTION CYCLE
T0
4
3
Absolute Temp.
制冷原理培训教材(PPT44页)
制 冷 原 理 与 技 术
制冷原理培训教材(PPT44页)
制冷原理培训
2008.03
目录
制
一. 热工基础
冷
原
二. 蒸汽压缩式制冷
理
与

种工作模式。
第一节 空调器概述
制热模式是设有微电脑控制的冷暖两用空调器的一种工作模式。 (12)除湿模式与循环风模式 除湿模式是空调器发挥除湿功能时的一 种工作模式。 除湿模式的工作方式有两种：一种是降温除湿，另一种是升温除湿。 (13)热泵型模式与电热型模式 利用热泵原理制热是一种节能的取暖 方式。 电热型空调器制热时能耗比相对较大，其单位制热量所消耗的电能比 约为1，即用2000W功率的加热器，制热量最大值为2000W，因此不经 济。
(2)阀体部分 如图3-10所示为膨胀阀的中间部分，它由垫块、传动 杆、阀针孔、阀针座组成。 (3)手动调节部分 如图3-10所示为膨胀阀的下部分，它由弹簧、调 节垫块、调节杆组成。 膨胀阀的自动调节原理：膨胀阀的膜片上有几个作用力控制着膜片的 位移量，如图3⁃11所示为膨胀阀膜片的受力情况。
图3-11 热力膨胀受力
第二节 空调器的制冷系统
1)传感部分的工质压力p，它作用在膜片的内面积上，其压力的大小 随着感温包的温度所对应的压力决定。 2)蒸发压力p0，它作用在膜片的外面积上，其压力与蒸发器内的蒸发 压力相等或接近。 3)弹簧预紧的等效压力pw，通过传动杆而传递到膜片的外面积上，其 压力大小由调节杆整定。 4)冷凝压力pk，作用在阀针上，抵制了一部分弹簧力，因其阀针表面 积甚小，其受力微小。 5)膜片位移变形时产生的弹性力pm。 6)顶杆在传动杆孔内在移动时的摩擦力pw1其阻力相对微小。
第一节 空调器概述
(11)按空调器的安装方式不同分类 固定安装式、可移动安装式。 (12)按空调器的电源分类 空调器使用的电源为单相或三相，国内采 用额定频率为50Hz单相交流电额定电压为220V，三相交流电额定电压 为380V。
第一节 空调器概述

2）R22
R22（二氟一氯甲烷，CHF2Cl）属于HCFC类制冷剂，已进入被限制和禁止使 用的进程中，但目前仍是较常用的中温制冷剂。在相同的蒸发温度和冷凝温度 下，R22比R12的压力要高65%左右。R22的沸点为-40.8℃，凝固点-160℃。它 在常温下的冷凝压力和单位容积制冷量与氨差不多，比R12要大。压缩终温介 于氨和R12之间，能制取的最低蒸发温度为-80℃。 R22无色、无味、不燃烧、不爆炸、毒性比R12略大，但仍然是安全的制冷剂， 安全分类为A1。它的传热性能与R12差不多，流动性比R12好，溶水性比R12稍 大，但仍然属于不溶于水的物质。对R22的含水量限制在0.01%以内，制冷系统 内应装设干燥器。 R22化学性质不如R12稳定，它对有机物的膨润作用更强，密封材料可采用氯乙 醇橡胶。 R22对金属与非金属的作用与R12相似，其泄漏特性也与R12相似。 R22能够部分地与矿物润滑油相互溶解，而且其溶解度随着矿物润滑油的种类 及温度而变。矿物润滑油在R22制冷系统各部分中产生不同的影响。在冷凝器 中，矿物润滑油将溶解于R22液体中，不易在传热表面形成油膜而影响传热。 在贮液器中，R22液体与油形成均匀的溶液而不会出现分层现象，因而不可能 从贮液器中将油分离出来。在蒸发器中，随着R22的气化，气液分离不可避免， 为防止润滑油存积下来，要注意回油设计。当压缩机启动时，曲轴箱内的压力 降低到蒸发压力，油中的R22会大量蒸发出来，使油起泡，这将影响油泵的工 作。所以较大容量的R22制冷机，在起动前需先对曲箱内的润滑油加热，让R22 先蒸发掉。
氟里昂的结构特性
氟里昂是饱和碳氢化合物的氟、氯、溴衍生物的总称 其分子通式为Cm Hn Fx CLy Brz, 简写符号为R(m-1) (n+1) (x) B(z)。 氟里昂的理化性质具有一定的规律性 含氢（H）原子多，可燃性强；

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非共沸混合制冷剂
•简写符号为R4( )( ) 括号中的数字为该工质命名的先后顺序号，从00开始 若构成非共沸混合工质的纯物质种类相同，但成分含 量不同，则分别在最后加上大写英文字母以示区别 1、最初是研究出于节能目的，在蒸发和冷凝过程中由于温 度是变化的，减少了冷凝过程和蒸发过程中的传热温差， 提高循环的热力完善度 2、降低制冷循环压缩比，使单级压缩制冷循环获得更低的 蒸发温度 3、使用非共沸制冷剂的制冷装置发生制冷剂泄漏时，剩余 在系统中的混合物的浓度就会改变，需要通过计算来确定 两种制冷剂的冲灌量。这是使用非共沸混合制冷剂比较麻 烦的一个方面。
26
2.氟利昂
(1) R12（二氟二氯甲烷 CF2Cl2）
沸点-29.8℃，凝固点-158℃。
无色，有较弱芳香味，毒性小，不燃不爆，安全。 在水中溶解度小，系统里应严格限制含水量，一般规定不得 超过0.001% ，应设干燥器。 常用温度范围内能与矿物性润滑油以任意比互溶 不腐蚀一般金属但能腐蚀镁及含镁量超过2%铝镁合金。 对天然橡胶和塑料有膨润作用。
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分子通式：CmHnFxClyBrz
简写符号规定为R(m-1)(n+1)(x)B(z)
4. 混合溶液 （混合制冷剂）
概念 ：由两种(或以上)制冷剂按一定比例相互溶解
而成的混合物。
类型：
①共沸溶液：定压下蒸发或冷凝时，相变温度固定不变，
气液相组分相同。
命名：R5**
**为发现的顺序：R500、R501、R502„„ R509
R12 m=1,n=0,x=2 m=1,n=0,x=3,z=1 R13B1 R22 m=1,n=1,x=2 R32 m=1,n=2,x=2 R50 m=1,n=4,x=0 R123 m=2,n=1,x=3 m=2,n=1,x=5 m=2,n=2,x=4 m=2,n=6,x=0 m=3,n=8,x=0 R125 R134a R170 R290

5.热力学第一定律
自然界中的一切物质都具有能量，能量不可能 被创造，也不可能被消灭；但能量可以从一种 形态转变为另种形态，且在能量的转化过程中 能量的总量保持不变。
6.热力学第二定律
热不能自发地、不付代价地从低温物体传 到高温物体；或者说：如果不消耗外功， 就不可能把热量从低温物体传到高温物体。 例如，制冷装置就是根据此定律，用消耗 一定的机械能、电能或热能作为补偿条件， 把热量由低温物体传向高温物体,而达到制 冷目的的。
1.什么是温度 温度是表明物体冷热程度的物理量.
2.什么是压力 单位面积所受到的垂直作用力就为压力．
3.什么是制冷
制冷就是使某一空间内物体温度低于周围 环境介质的温度,并维持这个低温的过程. 换一句话说,制冷技术就是制取,保持温度 的专有技术.
4.什么是热泵
逆向循环具有从低温热源吸热向高温热源放热的 特点,当使用目的是从低温热源吸收热量时,该装 置就是制冷机;当使用的目的是向高温热源释放热 量时,它就是热泵.
7.什么是制冷系数
就是制冷量与压缩机输入功率之比．
8.什么是导热
导热是物体各部分直接接触时所发生的热 量传递方式. 9.什么是对流换热
对流换热是指流体各部分或流体与固体壁面间 发生相对位移时引起的热量传递.在制冷换热 器中,制冷剂流过管内时的热量传递就是典型 的对流换热.
第二章 蒸气压缩式制冷装置 的基本原理
制冷基本原理
课程内容
第一章 制冷原理的名词解释 第二章 蒸气压缩式制冷装置的基本原理 第三章 制冷剂 第四章 制冷压缩机 第五章 制冷换热器 第六章 节流机构 第七章 制冷设备和管道的保温
第一章 制冷原理的名词解释
温度 压力 制冷 热泵 热力学第一、二定律 制冷系数 导热 对流换热

三、其他换热器
作用：提高工作效率，或用于较低蒸 发温度的系统．
类型：回热器、中间冷却器、冷凝蒸发器和 板式换热器等．
１.回热器
进气
1 进液
出液
2
图4-13 盘管式回热器结构
1-壳体 2-盘管 3-进、出气接管及法兰
出气 3
２、板式换热
降压降温，保证压差：PK P0，TK T0
漏。
❖ 3.具有自动补偿功能。
第7章 辅助设备
辅助设备 作用：完善制冷系统的技术性能，保证可靠的
运行． 分类：制冷剂的贮存、分离、净化设备和润滑
一.目前有哪些主要的制冷方法
气体膨胀制冷 蒸气压缩制冷 固态物质升华制冷
二.蒸气压缩式制冷
1. 基本组成 压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器
第三章 制冷剂
一.什么叫制冷剂 制冷剂就是能从一个地方吸收热量，而 在另一个地方排出热量，以达到制冷目 的的工质。
二.常用的制冷剂概述
1.无机化合物 例如: NH3 H2O 2.氟里昂 例如: R12 R22 R134a 3.碳氢化合物 例如: CH4 C2H6
外平衡热力膨胀阀示意图
外平衡热力膨胀阀的安装位置
感温包的安装位置
三、毛细管 安装位置：冷凝器与蒸发器之间 作 用：作为制冷循环的流量控与 节流元件
工作原理：根据流体在管内流动产生 摩擦阻力，来改变其流 量．管短，压降小，流量大； 反之压降大流量小．
结构特点
❖ 1.结构简单，制造方便，价格低廉。 ❖ 2.没有运动部件，本身不容易产生故障和泄
制空气流动）．
1 水出 水进
2 5
3
A4
7 8 9
10
11
A
B

h
其方向大致与饱和液体线或饱和蒸汽
线相近，视干度大小而定。
➢ 对于理论循环，离开蒸发器、进入压缩机的制冷剂蒸 汽是处于蒸发压力下的饱和蒸汽；离开冷凝器和进入 膨胀阀的液体是冷凝压力下的饱和液体；
➢ 等熵过程：制冷剂在压缩机中压缩是等熵过程；
➢ 等压过程：制冷剂在冷却及冷凝过程为等压过程
➢ 等焓过程：制冷剂通过膨胀阀节流时，节流前后焓值 相等：
蒸汽压缩式制冷系统根据热力学第二定律，压
缩机消耗的功起了补偿作用，使制冷剂不断从
低温热源吸取热量，并不断向高温热源放出热
量，从而完成整个制冷循环。
水
2
放空气 冷凝器
放油
1
压缩机 膨胀阀
4
水3
总调节站
贮氨器
均压管 分油器 氨液分离器
蒸发器
冷媒出 冷媒进
活塞式压缩机 组成
机体（曲轴箱） 气缸 活塞 吸、排气阀 曲轴连杆机构
常用的载冷剂有水、无机盐水溶液及有机物 水溶液。
（1
水是一种很好的载冷剂。水的冰点高， 只能用于载冷温度在0℃以上的场合，如空 气调节等。在葡萄酒生产中，可用作发酵 冷却系统的载冷剂。
1-传热管 2-肋片 3-挡板 4-通风机 5-集气管 6-分液器
3.节流机构
节流机构是实现制冷循环系统必须的四 个基本组成部件之一，安装在冷凝器与蒸发 器之间。作用为：
对制冷剂的流动起调节作用，使来自冷凝 器的高压液态制冷剂压力降低
控制进入蒸发器的制冷剂质流率
1） 毛细管
毛细管用在小型而且不需要精确调 节流量的制冷装置。
家用冰箱
应用
冷柜
房间空调器
特点
简单 便宜 便于大批量生产

理 与 技
N bM r wvV h(h 2h 1)f(to tk)
i m 1
im
术
CO K eP Q N o bh h 1 2 h h 4 1 i mf(totk)
(1)冷凝温度的影响
制 冷 原 理 与 技 术
(2)蒸发温度的影响
制 冷 原 理 与 技 术
压力比约等于3时制冷机理论耗功最大
1-传热管 2-肋片 3-挡板 4-通风机 5-集气管 6-分液器
第三节 节流机构
制
节流机构是实现制冷循环所必 须的四个基本的系统组成部件之一
冷
位于冷凝器与蒸发器之间。
原
理
作用：
与
对制冷剂的流动起扼制作用,使来自冷凝器
技
的高压液态制冷剂压力降低
术
控制进入蒸发器的制冷剂质流率
根据管外空气流动方式 强制对流空气冷
却式冷凝器
制
冷
原
理
与
技
术
图2-27 自然对流空气冷却式冷凝器
1-肋片
2-传热管
3-上封板
制
4-左端板 5-进气集管
冷
6-弯头
原
7-出液集管 8-下封板
理
9-前封板 10-通风机
与
11-装配螺钉
技
术
图2-28 空气强制对流冷凝器
制
冷
原
理
与
技
图2-29 氨卧式壳管式冷凝器
与
技
术
空气自然对流时
多采用光盘管结构
制
冷却空气的蒸发器
冷
空气强制对流时
原
采用翅片管结构
理
与
冷却液体（水或其它液