空调器基本知识

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1、第一章第一章 空空调调器基本知器基本知识识介介绍绍 第一节 空调器的基本功能 空调器是一种向密闭的空间、房间或区域直接提供经过处理的空气 的设备。它的功能是使该空间、房间或区域内空气的温度、湿度、洁净度 和空气流速数保持在人体舒适的范围内。 空调器具有以下基本功能： 1.1.1 温度调节：对室内空气温度进行调节。一般来说，房间的温度夏天 保持在 25-27，冬天保持在 18-20是比较适合的。 1.1.2 湿度调节：对室内空气的湿度进行调节，即调节空气中水蒸汽的 含量，空气过于干燥或过于潮湿都会使人感到不舒服 1.1.3 空气流速的调节：加快或减慢空气对流的速度，人处于适当的低 速流动的空气中

2、比在同样温度下静止的空气中要感觉凉爽、舒适。 1.1.4 空气质量调节：通过清除空气中尘埃，分解空气中的有害化学物 质，保证一定的氧气含量来达到改善室内环境空气的质量的目的， 减少疾病传播，使人精神振奋、呼吸舒爽，减少疲劳，恢复体力。 第二节 空调器的制冷原理 空调器的制冷系统由蒸发器、压缩机、冷凝器和毛细管四个主要件 组成，在空调器的制冷系统内，充灌一种制冷的工作介质，称为制冷剂。 空调器通电运行时，蒸发器内的制冷剂吸收了室内空气传给它的热量而 蒸发，形成压力和温度较低的蒸气，被压缩机吸入并压缩后，制冷剂的压 力和温度均升高，然后排入冷凝器。在冷凝器内制冷剂蒸气将热量放给流 过它的室外空气，

3、蒸气冷凝成为压力较高的液体。然后，制冷剂液体流过 毛细管时，压力和温度均降低，再进入蒸发器中蒸发，如此周而复始地循 环工作，达到降低室内环境温度的目的。 单级蒸气压缩式制冷理论循环的压-焓图如下图所示: 第三节 制冷剂 一一制冷剂 1一对制冷剂的要求 制冷剂是空调制冷系统中实现制冷循环的工作介质，也称制冷工质 或冷媒。制冷设备的原理就是利用在系统中循环流动的制冷剂的热力状 态的变化，与外界发生能量交换，以达到制冷目的。 作为制冷剂的物质，应具备较好的热力学性质和物理、化学性质，满 足下列要求： 一1一较高的临界温度，以便常温下能够液化。 一2一适中的饱和蒸气压力。蒸发压力不应低于大气压力，以免

4、空气渗入 系统；冷凝压力不应过高，否则引起压缩机耗功增加、设备，材料耐 压要求增大。 一3一单位容积制冷量大，以减少压缩机的结构尺寸。 一4一使循环的热力完善度尽可能大，减少耗能。 一5一粘度小，以减少流动阻力。 一6一热导率高，以减少传热面积和材料消耗。 一7一不燃烧、不爆炸、无毒。 一8一化学稳定性好，对金属材料不腐蚀，不与润滑油起化学反应，高温下 不分解。 一9一绝热指数小，降低压缩机排气温度，减少压缩机功耗，提高安全性和 寿命。 一10一 具有良好的电绝缘性能。 一11一 价格便宜，易于获得。 一12一 对生态环境无破坏作用。 目前，完全满足上述要求的制冷剂还未发现。因此，对于不同的使

5、用 场合，不同的用途、装置及使用条件，应选择满足不同使用要求的制冷剂。 2一制冷剂的分类 一1一可作为制冷剂的物质很多，按照标准蒸发温度（标准大气压下饱和温 度下简称标准蒸发温度或沸点）范围，分为高温、中温和低温制冷剂。 高温（低压）制冷剂 标准蒸发温度 TS0，冷凝压力 PK0.2MPA0.3 MPA，如 R11、R113 等； 中温（中压）制冷剂 -60TS0，0.3 MPAPK2.0MPA，如 R12、R22、R502、丙烷等； 低温（高压）制冷剂 TS-60，2MPAPK4MPA，如 R13、R503、乙烯等； 一2一按化学结构分 无机化合物，如水（用于吸收式与蒸气喷射式制冷）、氨、二

6、氧化碳等； 氟利昂，即饱和碳氢化合物的氟、氯、溴衍生物，如 R11、R12、R22、R502 等； 饱和碳氢化合物，如乙烷、丙烷等； 不饱和碳氢化合物，如乙烯、丙烯等。 3一制冷剂的编号和表示方法 国际上统一规定用字母和其后的一组数字及字母作为制冷剂的简写 编号，具体规定可查询 GB777887。 （1）无机化合物 无机化合物的编号规定为“R”，后面加上该无机化合物分子量的整数 部分如 NH3的代号为 R717、 H2O 的代号为 R718、CO2的代号为 R744。 （2）烷烃类和氟利昂 烷烃类化合物的分子通式为 CMH2M+2，氟利昂的分子通式为 CMHNFXCLYBRZ (N+X+Y+Z

7、=2M+2)。这两类化合物的编号方法为 R（M- 1）（N+1）（X），如果 Z0，则为 R（M-1）（N+1）B（Z）。 若 M-1=0，则“0”略去。如 CFCL3（一氟三氯甲烷）的代号为 R11，CF2CL2（二氟二氯甲烷）的代号为 R12，CHF2CL（二氟一氯甲烷）的 代号为 R22。 一3一共沸混和物制冷剂和非共沸混和物制冷剂 共沸混和物制冷剂的编号 R5（ ）（ ），括号中的数字为该制冷剂获得 命名的先后顺序号，非共沸混和物制冷剂的编号 R4（ ）（ ），括号中的数 字为该制冷剂获得命名的先后顺序号。 对于相同的组分，混合比例不同的非共沸混和物制冷剂在数字后面 再加上 A、B、C

8、 等加以区别。 一4一其它 对于环烷烃、链烯烃及其卤代物，编号原则为：环烷烃及其卤代物用 RC 开头，链烯烃及其卤代物用 R1 开头，其后的数字排写规则与氟利昂 及烷烃类物质的符号中数字排写规则相同。 乙烷系的同分异构体都具有相同的编号，但最对称的一种，用编号后 面不带任何字母来表示，随着同分异构体变得愈来愈不对称时，则附加 A、B、C 等字母。 二、常用制冷剂的性质 主要介绍两种在空调设备当中应用最为广泛的制冷剂 R12 和 R22。 1一R12 R12 是目前应用最为广泛的中温制冷剂，在标准大气压下其沸点为- 29.8，凝固点为-155，其饱和液体及蒸气的热力学性质见表 1-3 R12 广

9、泛用于冷藏、空调和低温设备，从家用冰箱到大型离心式制冷 机中都有采用。 R12 无色，气味很弱、毒性小、不燃烧、不爆炸，是一种安全的制冷剂， 但当温度达 400以上，遇明火时会分解出有剧毒性气体。 水在 R12 中溶解度很小，在低温状态下，容易析出而形成冰堵，因此 在 R12 系统内须严格控制含水量，一般规定含水量不得超过 2500PPM（质量），故常在 R12 系统管路上设置干燥器。 在常用温度范围内，R12 能与矿物性润滑油无限溶解。 R12 对一般金属没有腐蚀作用，但能腐蚀镁及含镁量超过 2%的铝镁 合金。R12 对天然橡胶及塑料等有机物有膨润作用，因此应使用耐氟利昂 腐蚀的丁腈橡胶或氯

10、醇橡胶作为密封材料。全封闭压缩机中的绕组导线 要涂覆耐氟绝缘漆。电动机采用 B 级或 E 级绝缘。 R12 易渗漏，对铸件质量及系统的密封性要求较高。 2R22 R22 是目前在家用空调领域内应用最广的中温制冷剂，在标准大气压 下其沸点为-40.8,凝固点为-160,其饱和液体及蒸汽的热力学性质见 表 1-1。 R22 无色，气味很弱、不燃烧、不爆炸，它的传热性能与 R12 相近， 流动性比 R12 好，融水性比 R12 稍大。 R22 化学性质不如 R12 稳定，分子极性比 R12 大，对有机物的膨润 作用更强。密封材料采用氯乙醇橡胶。全封闭压缩机中的电动机线圈采 用 E 级或 F 级绝缘。

11、 R22 能部分与润滑油互溶，其溶解度随着润滑油的种类及温度而变 化，在低温下会出现油与 R22 分层现象。 R22 对金属和非金属的作用及泄露性与 R12 相似。 三、新型制冷剂的研究与应用 传统的以 R12、R22 等为代表的氟利昂制冷剂，以其优良的物理性质、 化学性质和热力学性能，得到了广泛的应用。但由于这类制冷剂对大气臭 氧层的破坏、加速全球气候变暖、破坏生态平衡、危害人类身体健康等弊 端越来越被人们所发现和重视，使得寻找新的、对环境无害的制冷剂已成 为全球制冷、空调行业面临的新的挑战。 联合国于 1985 年通过了保护臭氧层的维也纳公约，1987 年又通 过了关于消耗臭氧层物质的蒙特

12、利尔议定书，明确规定了消耗臭氧 层的化学物质生产数和消耗量的限制进程。近年来，许多发达国家加快了 对制冷剂的替代的时间进程，因此又多次对“议定书”进行修正，提前禁用 和替代期限。 物质对臭氧层的破坏作用的大小，以 ODP 值（大气臭氧层损耗潜能 值）的大小来衡量，常以 R11 为基准，规定 R11 的 ODP 值为 1。温室效应 以 GWP 值（全球温室效应潜能值）来表示，常以 CO2等为基准。 理想替代制冷剂除应有较低的 ODP 值和 GWP 值外，还应有良好的 使用安全性、经济性、优良的热物性、与润滑油的可溶性、对金属和非金 属材料无腐蚀等。从目前来说还没有一种替代方案和替代物完全满足上

13、述要求。 近年来，对于 R22 等 HCFC 类制冷剂的替代方案，主要有两大类，即 氟化烃类（HFC）与碳氢类。美、日、加、英、法等国一直主张开发氟化烃类 替代物，而德国和北欧一些国家则主张采用碳氢类自然物质。 对于 HFC 类替代物，美国制冷空调协会（ARI）成立的 AREP（ALTERNATIVE REFRIGERANTS EVALUATION PROGRAM）技 术委员会和日本制冷空调工业协会（JRAIA）成立 JAREP（JRAIA ALTERNATIVE REFRIGERANTS EVALUATION PROGRAM）组织对各 种替代物进行试验与评估，经过几年的进展，比较成熟的 R2

14、2 HFC 类替 代物见表 1- 表 1- R22HFC 类替代物 R407R410AR22 成分 HFC32/125/13 4A HFC32/125HCFC-22 混合比例 WT 23/25/5250/50100 分子量 86.2072.5986.47 沸点 -43.6-51.6-40.8 凝固点 -115-160 临界温度 85.6271.4796.15 临界压力 (KPA) 4.6134.9234.99 临界密度 KG/M3 495486513 饱和液体密度 KG/M3 113610611191 饱和蒸气密度 KG/M3 0.02290.01530.0225 饱和液 MPA.S 0.16

15、40.1780.178 粘 度 常压蒸气 MPA.S 0.01280.01320.0128 饱和液 KJ/KG.K 1.5541.7111.256 比 热 常压蒸气 KJ/KG.K 0.8350.8180.662 蒸发潜热 KJ/KG 250.3274.8233.5 饱和液 W/M.K 0.08630.08010.0869 热传 导热 常压蒸气 W/M.K 0.01310.01280.0113 允许浓度 PPM 100010001000 可燃性不燃不燃不燃 臭氧层破坏系数 ODP.CFC11=1 000.055 地球变暖影响系数 GWP CO2=1 150017001700 蒸发压力(KPA)

16、 499804498 冷凝压力(KPA) 211230611943 温度滑移 4.30.070 排气温度 67.472.570.3 COP3.943.694.14 制 冷 制冷能力 KJ/M3 294741903010 COP5.034.695.14 理 论 冷 冻 系 统 特 性 制 热 制热能力 KJ/M3 376253263737 *蒸发温度 0 冷凝温度 0 过冷、过热度 0 HFCS替代物比较有效的综合考虑了安全、性能和环境要求之间的平 衡，有较好的发展前景，但由于这类替代物的工作压力高、与矿物油不相 溶，需更换酯类油（POE）。酯类油的高吸湿性、起泡和扩散性不如矿物油。 另外，HFCS存在温度滑移、热力学特性较差及较高的 GWP 值等等原因， 对系统设计、系统制造提出更高的要求。 R407C 和 R410A 的饱和液体及蒸汽的热力学性质是表 1- 和表 1- 另一类采用天然制冷剂（如烃类、氨等）的替代方案，其 ODP 值和 GWP 值均为零。因此在环境因素方面远远优越于 HFCS类物质，但由于 这类制冷剂的可燃性、刺激性及毒性等安全方面的缺陷以及与润滑油的 不相溶性等原因，