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1、2020 6 10 1 本课程主要内容 绪论第一章空气调节与制冷原理基础知识第二章制冷压缩机第三章制冷换热器及其辅助设备第四章空气通风系统第五章供热及加湿系统第六章典型动车组空调系统第七章制冷系统的保养与维护 第一节常用名词及概念第二节蒸汽压缩式制冷原理第三节制冷剂第四节润滑油 第一章空气调节与制冷原理基础知识 制冷与空调的区别和联系 1 什么是制冷 用一定的方法使某物体或空间的温度低于周围环境介质的温度 并使其维持在某一低温范围内 这个过程称为 制冷 完成上述过程的技术称为 制冷技术 实现上述过程的设备称为 制冷机 制冷机中使用的工作介质称为 制冷剂 制冷不同与冷却 冷却可以自发的进行 但制
2、冷是非自发过程一般需要物体或空间的温度 环境温度 即需要将物体或空间的热量转移到环境中 要把物体或空间热量转移到环境中 这就需要负出代价即消耗功制冷的实质 就是热量转移 且将热量由低温物体向高温物体转移 2 什么是空调空调就是把经过一定处理后的空气 以一定方式送入室内使室内空气的温度 相对湿度 气流速度 洁净度等控制在适当范围内的专门技术和装置 由定义 空调需要有冷却 加热 除湿 通风 洁净 控制系统 加氧 空调应具备 四度 调节 空气的温度 相对湿度 气流速度 洁净度冷气开放 暖气开放是空调吗 都不能与空调等同 只是空调中一部分按照服务对象 空调有工艺性和舒适性两大类型 工艺性空调工艺性空调
3、是为了满足生产工艺过程要求 确保生产顺利进行和获得合格产品空调室内参数主要由生产工艺过程的需要确定通常用温度 湿度基数和允许波动范围两组指标例如 某空调房间指标为t 20 1 50 5 表示温度基数是20 湿度基数是50 温度允许波动范围是1 湿度允许波动范围是5 舒适性空调舒适性空调是为了保证室内人员处于舒适状态 提供良好的工作和生活条件 3 制冷与空调的区别和联系 区别制冷空调研究对象不同温度范围不同 联系 空调利用制冷技术处理空气温度 空气 温度 常温 低温 10至 40度 16至30度 制冷 用人工的方法在一定时间和空间内将某物体或流体冷却 使其温度低于周围环境介质的温度 并保持这个低
4、温的过程 制冷机 机械制冷中所需要的机械和设备的总和 制冷剂 制冷机中所使用的工作介质 制冷循环过程中传递能量的载体 空气调节 把经过一定处理后的空气 以一定的方式送入室内 使室内空气的温度 相对湿度 气流速度和洁净度等控制在适当范围内的专门技术 空调器 实现空气调节的装置 基本概念 制冷形式 Q1 冷藏 使物体的温度低于常温保存 冷冻 从物体吸走热量 使物体水分成为冻结状态 制冷的形式 1 连续向制冷设备供给容易挥发的制冷剂 2 及时放掉制冷剂吸得的热量 3 有效地利用制冷剂的蒸发热 4 选择安全而又有良好特性的制冷剂 实现连续制冷的条件 实现连续制冷的条件 Q1 冰盐混合物制冷干冰制冷液氮
5、制冷半导体制冷空气制冷蒸气压缩制冷 铁路运输常见的制冷方法 Q2 一 冰盐混合物制冷 1 制冷原理 利用冰融化时要吸收熔化热来制冷 冰的融化温度为0 单纯利用冰融化吸热这一特性 只能得到0 以上的温度 2 为了得到较低的温度 可采用冰盐混合物 氯化钠 冰盐混合物熔化时 有两种吸热反应 冰融解 吸收熔化热 盐溶于水 吸收溶解热 熔化最低温度 21 2 m盐 m冰 29 100 概念 共晶溶液 各种盐水溶液都有一个共晶浓度 当盐水溶液的含盐浓度达到它的共晶浓度时 称为共晶溶液 低融混合冰 用共晶溶液冻结成的冰 采用低融混合冰制冷 一般是将共晶溶液装在板状的金属容器内 先在专门的冷冻设备中使其冻结
6、然后再将这种预制的装有低融混合冰的板状容器 即冷板 安置在需要制冷的场所 3 应用 冷藏车 加冰铁路冷藏车 铁路冷冻板冷藏车 加冰铁路冷藏车特点 制冷系统简单 使用方便 制冷系统工作连续可靠 车内温度 8 8 4 排出的盐水腐蚀钢轨和车辆 加冰冷藏车制冷系统 加冰冷藏车主要车型 B6 B7 B11 具有一般铁路棚车相似的车体结构 但设有车壁 车顶和地板隔热 防潮结构 装有气密性好的车门 原理 在隔热车厢内存储一定数量的冰或冰盐混合物 利用冰或冰盐混合物的熔化潜热来吸收车厢内的热量 为了使车厢内的温度能降到0 以下 常采用冰盐混合物 车厢有较的保温隔热效果 车厢内设有存放冰块的容器 同时设有排水
7、 循环通风及温度检测等设备 温度的控制是靠冰融化时吸收车内果蔬释放出的呼吸热来降温的 为了获得更的温度 可向冰块中加入一定比例的食盐 加盐的比例主要根据所运果蔬对温度的要求而定 采用该车运输果蔬效果要比普通棚车效果好得多 缺点 在运输途中 需在铁路沿线定点设置制冰 加冰场站 350km 600km设一加冰站为宜 但随列车提速可适当加大距离 使车厢能够及时补加冰块 从而始终维持稳定的低温 同时 融化后的盐水对车体及铁路设施有一定腐蚀作用 车内的温度不能灵活控制 沿线加补冰块也减慢了运输速度 端框式 结构类型 端框式和顶箱式 B6 B7 B11 冰箱 顶箱式 冰箱 空气循环挡板 离水格子 一般在车
8、顶装有6 7个马鞍形贮冰箱 2 3个为一组 B6A加冰冷藏车 该车适合运输易腐货物 系车顶冰箱式加冰冷藏车 在环境温度为 35 时 车内温度可保持在 7 8 铁路冷冻板冷藏车 铁路冷冻板冷藏车是在加冰车的基础上研制生产的 同加冰车冷藏车相比 它具有一些明显的优点 结构简单 车辆造价较机械冷藏车低 无盐水腐蚀 使用寿命长 一次充冷可保持箱内温度恒定达120h左右 冷冻板冷藏车是在一辆隔热车体内安装冷冻板 冷冻板内充注一定量的低温共晶溶液 当共晶溶液充冷冻结后 即贮存冷量铁路冷冻板车的冷冻板装在车顶或车墙壁充冷时可以地面充冷 也可以自带制冷机充冷低温共晶溶液可以在冷冻板内反复冻结 融化循环使用 P
9、s 冷冻板冷藏车制造成本低 运行费用也小 目前我国铁路部门正对其进行开发研究 冷冻板冷藏车 车型 Bsy工作原理 同加冰冷藏车共晶溶液 37 的硝酸钠溶液共晶温度 18 5 熔解热 67kJ kg 技术参数 温度调节范围 10 8 冷板充冷时间 18h 结构 冷冻板 温度调节板 52个温度调节孔 车内冷冻板和调温隔板示意图 冷板式冷藏车原理 利用低融混合冰的融化过程制冷 得到较低而稳定的温度 例如 22 4 的盐水溶液的低融混合冰 融化温度 21 2 冷板冷藏车特点 盐溶液不排掉 可反复充冷 从而减少钢轨腐蚀和盐的使用量 目前 低融混合冰的 冷板 制冷亦广泛用于冷藏汽车和冷藏集装箱中 关键词
10、冷藏车 加冰冷藏车 冰板 写出关于冷藏车的新发展 新技术的小文章 二 干冰制冷 原理 利用干冰的升华 当压力 5 18 105Pa时 干冰吸热升华 使环境温度降低实现制冷 标准大气压 升华温度 78 9 升华热574kJ kg 很低的升华温度和很高的升华热 应用 冷藏车 特点 取得较低的车内温度 获得较大的制冷量 分类 接触式干冰制冷和非接触式干冰制冷 接触式干冰制冷 升华后的CO2气体直接与货物接触 含量 10 时 对人体和货物有害 非接触式干冰制冷 升华后的CO2气体由密闭的干冰箱直接排出车外 为了便于调节车内温度 也可以用干冰使易挥发的液体 R22 的蒸气凝结 凝结后的液体经流量调节阀在
11、送到位于车顶的冷却盘管中去 液体在冷却盘管中蒸发吸热使车内温度降低 特点 制冷温度 20 甚至更低 对金属无腐蚀 成本高 干冰的储运损耗大 国外现有的干冰冷藏车多属试验型的 我国对干冰冷藏车的研究刚刚起步 三 液氮制冷 1 原理 利用液氮蒸发时能获得较低温度 快速冻结易腐货物 保持食品的色 香 味和营养 一个标准大气压 蒸发温度是 195 2 应用于冷藏车利用液氮将易腐货物预冷 利用液氮连续或周期性的蒸发来抵消有车外传入车内的热量和车内货物的发热 1 液氮预冷预冷温度 80 100 地点 冷库内或装货车 运输过程制冷 货物或车辆的蓄冷量 应用 隔热车 2 液氮制冷接触式 车顶部带孔的分配管向车
12、内直接喷射 缺氧的运输条件 保持蔬菜水果新鲜 工作人员注意安全 防止工作人员窒息 非接触式 通过空气冷却器来冷却车内货物 氮气和货物不直接接触 3 特点 制冷设备简单 工作可靠 液氮成本高 高压压缩而成液体 能量消耗比较大 液氮冷藏车兼有制冷与空调的作用 能较好地保持易腐蚀食品的品质 在国外已有较大的发展 我国也已着手研制 半导体制冷 半导体制冷 借助半导体元件的温差电效应 利用电能直接来制冷的方法 半导体制冷 亦名热电制冷 温差电制冷 半导体制冷或电子制冷 是以温差电现象为基础的制冷方法 它是利用 塞贝克 效应的逆反应 珀尔帖效应的原理达到制冷目的 温差电效应 当直流电流流过半导体热元件时
13、在半导体元件的一端会产生吸热现象 另一端产生放热现象 塞贝克效应就是在两种不同金属组成的闭合线路中 如果保持两接触点的温度不同 就会在两接触点间产生一个电势差 接触电动势 同时闭合线路中就有电流流过 称为温差电流 反之 在两种不同金属组成的闭合线路中 若通以直流电 就会使一个接点变冷 产生吸热现象 另一个接点变热 产生放热现象 这称为珀尔贴效应 亦称温差电现象 半导体制冷器的冷端温度是由所要制取的温度来决定的 因此对提高制冷系数来说 如何提高热端的散热冷却效果以降低冷 热端的温差是很重要的 为此 半导体制冷器的热端一般都装有水冷或风冷的散热器 半导体材料内部结构的特点 决定了它产生的温差电现象
14、比其他金属要显著得多 所以热电制冷都采用半导体材料 亦称半导体制冷 当电偶通以直流电流时 P型半导体内载流子 空穴 和N型半导体内载流子 电子 在外电场作用下产生运动 并在金属片与半导体接头处发生能量的传递及转换 如果将电源极性互换 则电偶对的制冷端与发热端也随之互换 特点 不用制冷剂 无制冷剂泄漏 无机械部件 无磨耗 无振动 无噪音 工作可靠 维护使用方便 寿命长 冷却速度和制冷温度可任意调节 可将冷热端互换 如变换电流方向 制冷就变成制热了 体积和功率都可做得很小 制冷效率低 成本高 制冷量小 适用于小型制冷装置 例如 小型冰箱 饮水机以及仪器仪表的冷却 国外 手提式冰箱 美国芝加哥The
15、rmopol公司生产的M 50B军用冷藏箱 医用 用多级半导体制冷制成的小型低温冰箱 可供医院冷藏货物 菌苗 血浆等 用半导体制成的低温医疗器具 用于治疗各种皮肤病及切除白内障 疗效显著 冷帽 醒脑帽 用于高烧病人的降温 另外 客车上已出现了试验型的半导体冷饮水装置和空调器 历史上第一次实现的气体制冷机是以空气作为工质的 称为空气制冷机 1850年制成 原理 高压气体绝热膨胀时 气体对膨胀机做功 同时气体的温度降低 从而用这种方法可以获得低温 与蒸汽压缩式制冷相比 空气膨胀制冷是一种没有相变的制冷方式 所采用的工质主要是空气 空气制冷 与蒸气压缩制冷比较 吸收显热而不是潜热 特点 制冷量小 压
16、缩式空气制冷机的工作过程也是包括等熵压缩 等压冷却 等熵膨胀及等压吸热四个过程 这与蒸汽压缩式制冷机的四个工作过程相近 其区别在于工质在循环过程中不发生相态改变 空气制冷 制冷剂 空气组成 冷库 压缩机 膨胀机 空气冷却器 空气压缩式制冷系统 工作原理 利用高压气体绝热膨胀或绝热放气使气体温度降低 与蒸气压缩制冷比较 吸收显热而不是潜热 特点 制冷量小 应用 德国ICE高速列车 优点 采用空气作为制冷工质 容易获得 安全无害 对环境无污染 不会产生温室效应和破坏臭氧层 缺点 制冷量小 体积大 噪声大 跟喷气式飞机相似 成本高 现有系统的1 5倍 第一章空气调节与制冷原理基础知识 第二节蒸气压缩式制冷原理一 蒸气压缩式制冷的工作原理由于一些物质在常压下的饱和温度很低 工程上常利用其汽化时吸热的特性来制冷 例如R12在一个大气压下的饱和温度是 29 8 所以若将装有R12液体的容器敞开口 放在密闭的被冷却空间内 由于被冷却空间内空气的温度高于R12的沸点 所以R12液体将吸热汽化 使被冷却空间内空气温度逐渐下降 这个降温过程直到容器内的R12液体汽化完为止 制冷即需要吸热 水在常压下沸点很
