第八章 空调系统

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1、第八章 空调系统（讲师用PPT）中国网通（集团）有限公司2006年12月中国网通运维人员岗位培训丛书动力专业空调系统第三节 制冷压缩机 第五节 制冷系统的主要 控制部件 第八节 空调系统 第六节 制冷系统的辅助设备 第七节 制冷剂、冷媒、冷冻油 第四节 制冷换热器 第二节 制冷系统的基本组成和原理 第十节 通信机房空调配置参考 第九节 机房专用空调 第一节 空调基础知识 第八章空调系统第八章空调系统空调系统第三节 制冷压缩机 第五节 制冷系统的主要 控制部件 第八节 空调系统 第六节 制冷系统的辅助设备 第七节 制冷剂、冷媒、冷冻油 第四节 制冷换热器 第二节 制冷系统的基本组成和原理 第十节

2、 通信机房空调配置参考 第九节 机房专用空调 第一节 空调基础知识 第一节 空调基础知识第一节 空调基础知识 1.1制冷方法简介制冷技术是一门研究人工制冷原理、方法、设备及应用的科学技术。 在工业生产和科学研究上，常把制冷分为普通制冷、低温制冷和超低温 制冷三个体系，普通制冷温度高于120K（即-153.15以上），它包括 空调、食品冷藏、冷冻，低温制冷为120K0.3K，超低温制冷为0.3K以 下，但它们的划分界限不是绝对的。 制冷技术有多种方法,有天然制冷、化学制冷、吸收式制冷、半导体 制冷、压缩式制冷，其中单级蒸气压缩式制冷始终处于主导地位，而通 信机房空调一般就是采用单级蒸气压缩式制冷

3、。第一节 空调基础知识1.2制冷技术常用概念1)汽化物体从液态转化为气态的过程称为汽化。汽化有蒸发和沸腾二种形式。A、蒸发：是指液体表面发生汽化现象。 B、沸腾：液体表面和内部同时发生强烈汽化的现象称为沸腾。 2）饱和蒸气在一定温度下，气体与产生它的液体处于平衡状态时，这种蒸气称为饱和蒸气。 第一节 空调基础知识3）过冷液体与过热蒸气 A、过冷液体：液体实际温度低于它的压力所对应的饱和温度，称为 过冷液体。 B、过热蒸气：蒸气实际温度高于它的压力所对应的饱和温度，称为 过热蒸气。 4）凝结由气体变成液体的过程称为凝结或称为液化。 5）显热与潜热A、显热：物体原有状态不发生变化，而使温度发生变化

4、的热称为显 热。B、潜热：使物体原有状态发生变化而温度不发生变化的热称为潜热 。第一节 空调基础知识1.3 热力状态参数、湿空气参数及热力学定律1)状态参数热力学中通常有温度、压力、比容、内能、焓和熵六个参数。A、温度：温度是表示物体冷热程度的物理量。用温标来表示温度的标度，常用的有摄氏温标(单位)、华氏温标（单位）和开氏温标（单位K）。三种温度之间的换算关系为：t=T-273.16() tF=9/5t+32() T=t+273(K)第一节 空调基础知识B、压力：是指单位面积上所承受的垂直作用力，也称压强。常用单位有：千克力（kgf/cm2）、毫米汞柱(mmHg)或毫米水柱(mmH2O)、大气

5、压(atm)、巴（bar）等。它们之间的换算关系为： 1大气压=1.033千克力=1.013巴=760毫米汞柱在制冷技术中常碰到大气压力、绝对压力、表压力、真空度等参数，绝对压力等于表压力和大气压力之和。C、比容：是指单位质量物质所占的容积。D、内能：是工质内部分子的动能和分子位能的总和。第一节 空调基础知识E、焓：是一个复合状态参数，表示工质所具有的内能及推动功所转 换的热量的总和。比焓表示单位质量的工质所具有的焓,常用符号是h,单 位为kJ/kg。焓的单位与热量单位相同,衡量热量的单位： （1）国际单位制（SI）单位为焦耳（J）或千焦耳（kJ） （2）公制单位：其单位为卡（cal ）或千卡

6、（kcal ） （3）英美制：单位为Btu 。三者间的换算关系为1kJ=0.2388kcal 1kJ=0.9476Btu 1kcal=3.968BtuF、熵：是工质热力状态的导出参数，表示工质状态变化时，其热量 传递的程度。对于1kg工质而言，其熵值为比熵，用符号S表示，单位 kJ/(kgK)。第一节 空调基础知识2)湿空气参数绝对湿度：1m3的湿空气中所含水蒸气的质量称为湿空气的绝对湿度。相对湿度：湿空气的绝对湿度与同温度下饱和湿空气的绝对湿度之比，称为湿空气的相对湿度。含湿量：在湿空气中，单位质量干空气中的水蒸气的质量，称为湿空气的含湿量，用d表示。露点：湿空气中水蒸气分压力所对应的饱和温

7、度，称为露点温度。第一节 空调基础知识3）热力学定律热力学第一、二定律是表明热力能量之间内在联系的普遍规律。A、热力学第一定律热力学第一定律是能量守恒与转换定律。它表明能量既不能创造，也 不能消灭，但可以从一种形式转换成另一种形式，而在转换过程中总的 能量数值保持不变。B、热力学第二定律热力学第二定律表明热量与机械功之间相互转换的条件。在日常生活 中大量事例表明：热量总是自发地从高温物体向低温物体传递，但是热 量却不可能自发地从低温物体向另一个高温物体传递。如果要把低温物 体的热量传递给高温物体，就必须消耗外界的能量，才能实现。这就说 明能量在发生转换时是有方向性和条件的。人工制冷正是按热力学

8、第二定律，以消耗一定的能量（电能或其它 能量），使热能从低温物质向高温物质转移。第八章空调系统空调系统第三节 制冷压缩机 第五节 制冷系统的主要 控制部件 第八节 空调系统 第六节 制冷系统的辅助设备 第七节 制冷剂、冷媒、冷冻油 第四节 制冷换热器 第二节 制冷系统的基本组成和原理 第十节 通信机房空调配置参考 第九节 机房专用空调 第一节 空调基础知识 第二节 制冷系统的基本组成和原理第二节 制冷系统的基本组成和原理蒸气压缩式制冷机（简称蒸气制冷机）是目前应用最广泛的一种制冷机。根据实际应用，蒸气压缩式制冷循环，有单级、多级、复叠式等循环之分，在各种蒸气压缩式制冷机中，单级压缩制冷机应用最

9、广，是构成其它蒸气压缩式制冷机的基础。 第二节 制冷系统的基本组成和原理2.1单级压缩制冷 2.1.1单级蒸气压缩制冷的理论循环单级蒸气压缩式制冷系统由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器组成。 图2-1 单级蒸气压缩式制冷系统图第二节 制冷系统的基本组成和原理2.1.2各部件的作用如下：压缩机：压缩和输送制冷蒸气，并造成蒸发器中低压、冷凝器中高压，是整个系统的心脏。 冷凝器：是输出热量的设备，将制冷剂在蒸发器中吸收的热量和压缩机消耗功所转化的热量排放给冷却介质。节流阀：对制冷剂起节流降压作用，并调节进入蒸发器的制冷剂流量。蒸发器：是输出冷量的设备，制冷剂在蒸发器中吸收被冷却对象的热量，从而达到制冷

10、的目的。第二节 制冷系统的基本组成和原理2.1.3压焓图压焓图的结构如图2.2所示。以绝对压力为纵坐标（为了缩小图的尺 寸，提高低压区域的精度，通常纵坐标取对数坐标），以焓值为横坐标 。 第二节 制冷系统的基本组成和原理图2.2中临界点K 左边的粗实线为饱和液体线，线上的任何一点代表 一个饱和液体状态，干度X=0。右边的粗实线为饱和蒸气线，线上任何一 点代表一个饱和蒸气状态，干度X=1。这两条粗实线将图分为三个区域： 饱和液体线的左边为过冷液体，过冷液体的温度低于相同压力下饱和液 体的温度；饱和蒸气线的右边是过热蒸气区，该区域内的蒸气称为过热 蒸气，它的温度高于同一压力下饱和蒸气的温度；两条线

11、之间的区域为 两相区，制冷剂在该区域内处于气、液混合状态（湿蒸气状态）。第二节 制冷系统的基本组成和原理图2.2中共有六种等参数线簇：等压线水平线；等焓线垂直线；等温线液体区几乎为垂直线。两相区内，因制冷剂状态的变化 是在等压、等温下进行，故等温线与等压线重合，是水平线。过热蒸气 区为向右下方弯曲的倾斜线；等熵线向右上方倾斜的实线；等容线向右上方倾斜的虚线，比等熵线平坦；等干度线只存在干湿蒸气区域内，其方向大致与饱和液体线或 饱和蒸气线相近，视干度大小而定。第二节 制冷系统的基本组成和原理2.1.4理论循环的分析单级蒸气压缩制冷理论循环工作过程可清楚地表示在压焓图上，如 图2.3所示。 第二节

12、 制冷系统的基本组成和原理对于最简单的理论循环（或称简单的饱和循环），离开蒸发器和进 入压缩机的制冷剂蒸气是处于蒸发压力下的饱和蒸气；离开冷凝器和进 入膨胀阀的液体是处于冷凝压力下的饱和液体；压缩机的压缩过程为等 熵压缩；制冷剂通过膨胀阀节流时，其前、后焓值相等；制冷剂在蒸发 和冷凝过程中没有压力损失；在各设备的连接管道中制冷剂不发生状态 变化；制冷剂的冷凝温度等于冷却介质温度，蒸发温度等于被冷却介质 的温度。显然，上述条件与实际循环是存在着偏差的，但由于理论循环 可使问题得到简化，便于对它们进行分析研究，而且理论循环的各个过 程均是实际循环的基础，它可作为实际循环的比较标准，因此仍有必要 对

13、它加以详细的分析。 第二节 制冷系统的基本组成和原理现将图2.3中各状态点及各个过程叙述如下：点1 表示制冷剂进入压缩机的状态。它是对应于蒸发温度T0的饱和 蒸气。根据压力与饱和温度的对应关系，该点位于p0=f(t0)的等压线与饱 和蒸气线（x=1）的交点上。点2 表示制冷剂出压缩机时的状态，也就是进冷凝器时的状态。过 程线1 2 表示制冷剂蒸气在压缩机中的等熵压缩过程，压力由蒸发压 力升高到冷凝压力。因此该点可通过1 点的等熵线和压力为冷凝压力的 等压线的交点来确定。由于压缩过程中外界对制冷剂作功，制冷剂温度 升高，因此点2 表示过热蒸气状态。点3 表示制冷剂出冷凝器时的状态。它是与冷凝温度

14、所对应的饱和 液体。过程线2-2-3 表示制冷剂在冷凝器内的冷却（2-2）和冷凝（2 -3 ）的过程。由于这个过程是在冷凝压力不变的情况下进行的，进入冷 凝器的过热蒸气首先将部分热量放给外界冷却介质，在等压下冷却成饱 和蒸气（点2) ，然后再在等压、等温下继续放出热量，直至最后冷凝 成饱和液体（点3 ）。因此，冷凝压力的等压线x=0和的饱和液体线的交 点即为点3 的状态。 第二节 制冷系统的基本组成和原理点4 表示制冷剂出节流阀时的状态，也就是进入蒸发器时的状态。 过程线3 -4 表示制冷剂在通过节流阀时的节流过程。在这一过程中，制 冷剂的压力由冷凝压力降到蒸发压力，温度由冷凝温度降到蒸发温度

15、， 并进入两相区。由于节流前后制冷剂的焓值不变，因此由点3 作等焓线 与蒸发压力的等压线的交点即为点4 的状态。由于节流过程是一个不可 逆过程，所以用一虚线表示3-4 过程。过程4-1 表示制冷剂在蒸发器中 的汽化过程。由于这一过程是在等温、等压下进行的，液体制冷剂吸取 被冷却介质的热量（即制冷）而不断汽化，制冷剂的状态沿蒸发压力的 等压线向干度增大的方向变化，直到全部变为饱和蒸气为止。这样，制 冷剂的状态又重新回到进入压缩机前的状态点1 ，从而完成一个完整的 理论制冷循环。第二节 制冷系统的基本组成和原理2.2单级蒸气压缩式制冷理论循环的热力计算 在进行制冷循环的热力计算之前，首先需要了解系统中各设备内功和 热量的变化情况，然后再对循环的性能指标进行分析和计算。根据热力学第一定律，如果忽略位能和动能的变化，稳定流动的能量 方程可表示为 （2-1） 式中： 单位时间内加给系统的热量，当热量朝向系统时， 取正值 单位时间内加给系统的功。当功朝向系统时，取正值流进或流出该系统的稳定质量流量 比焓，下标1 和2 分别表示流体流进系统和离开系统的状态点第二节 制冷系统的基本组成和原理2.2.1节流