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1、二：制冷原理及制冷系统为了理解空调器的工作原理，首先要懂得一些基本的物理概念。2.1 温度 温度是物体冷热程度的度量。根据气体分子运动论，从微观来看温度是物体大 量分子热运动的宏观表现，气体分子热运动的平均动能越大，气体的温度越高。? 摄氏温标，记作C，把标准大气压下纯水结冰时的温度定为0C时，水沸腾的温度为100C。? 华氏温标，记作OF, 32oF相当于OC, 212oF相当于100C。华氏温标与摄氏 温标之间的换算关系为：t (oF)=9/5* ( 0 C)+320 ( C )=9/5*t(oF)-32? 开氏温标，记作K,又称热力学温标，热力学温标不能低于 OK。0K约相当于 -273
2、C ,373K约相当于100C。根据热力学理论，0K时物质内分子热运动的速度为 零。开氏温标与摄氏温标之间的换算关系为T(K)= 0 (C )+273.152.2 湿度空气大约由 3/4 的氮气和 1/4 的氧气组成, 此外还含有少量的其他气体, 其中水 蒸气的含量是经常变化的,其变动对人们生活的影响也比较大。空气中水蒸气的 含量用湿度来表示,表示方式有三种：? 绝对湿度。以单位体积空气中所含水蒸气的质量来计算,其单位是 kg/m3 ? 相对湿度。 在一定温度下空气中所含水蒸气的最大量有一定的限度。 所谓 相对湿度,即为由下式所规定的百分数：相对湿度(记作%H)=空气中水蒸气的含量/该温度下水
3、的饱和蒸汽量 含湿量。在空调器运用中， 需要对空气加湿或除湿， 因此引起了这个参量把 1 千克干燥空气所伴有的水蒸气质量称为含湿量。2.3 露点 当空气中的水蒸气超过饱和量时，就会析出水。也即，只要空气的相对湿度达 到 100%H ，如果再降温，就会有水蒸气凝结成水。我们把冷却到使空气中的相对湿度达到100%时的温度，称为该空气的露点温度。在空调器的使用中，伴随着降温过程有水析出即是这个道理。2.4 热量和传热当两个温度不同的物体相接触时，能量将会从高温物体传向低温物体，最终两 物体的温度达到平衡一致。这个能量的转移过程称为传热，转移的能量习惯上称为 热量。热量的单位有：焦耳（J）,千焦耳（K
4、J）,卡（cal）,千卡（kcal）。焦尔与卡 之间的换算关系是： 1 卡 =4.1868 焦耳物体传热的方式有三种：对流、热传导、热辐射。? 液体或气体的对流运动而进行的热传递,称为热对流。热对流如果是由于 液体或气体自重的比重变化所引起,称为自然对流；如果是由于外加力所引起的, 则为强制对流。空调器内安装离心风机和轴流风机,强制空气流动,都是为了强 迫换热。? 热传导。当两个温度不同的物体相接触或同一物体个部分的温度不相等时, 在温度梯度的驱动下形成的传热称为热传导。? 热辐射。物体的热量不用借助中间的传热介质,而是转化为辐射能,穿过 空间向四周传播,称为热辐射。2.5 比热、显热与潜热?
5、比热。 使1克的某种物质温度升高1 C所需的热量定义为该物质的比热?显热。 当物体吸热（或放热）仅使物体分子的热动能增加（或减少） ，即仅 是使物体温度升高（或降低） ，并没有改变物质的形态，那么它所吸收（或放出）的 热称为显热。?潜热。 当物体吸热（或放热）仅使物体分子的热位能增加（或减少） ，即仅 是使物体状态发生改变，而其温度不变，那它所吸收的（或放出）的热称为潜热。 如制冷剂在吸热沸腾是吸收的热就是潜热。2.6 焓和熵 物质分子无论在何种状态下，都在不停地运动着，所以物质总是含有一定的内 能（分子的动能和分子位能之和）的。 1kg 物质在某一状态时所含的内能及推动功所 转换的热量总和，
6、称为此物质在该状态下的热焓，简称为焓，用 H 表示，单位为千 焦耳/千克。熵也是物质状态的参数，用 S 表示，其意义表示为：物质在状态变化过程中所吸收的极微小热量与加入热量前的绝对温度之比。其单位为kl/kg K。其数学表达式： s=A q/T2.7 制冷剂和制冷循环2.7.1制冷剂的选用条件：不燃、不爆、无毒、无刺激。 蒸发潜热大，以便有较高的制冷效率。 临界温度高于室温 在室温下冷凝所需压力不要太大，以便密闭蒸发器容 易制造 冷凝温度不宜太低，以便液化容易。 蒸发压力稍高于大气压，这样容易避免空气渗入系统 内 传热系数大，便于热交换。 粘度小，以减少流动阻力。 单位质量的体积小，以节省系统
7、的空间。 没有腐蚀性，有一定溶解水的能力，以免降温时结出 冰渣，堵塞管路。国际上规定可作制冷剂的物质都以 R为缩写字头后缀以数码表示，如氨用 R717 表示,水用R718表示,氟里昂12用R12表示。目前能满足上述条件的制冷剂首推氟 里昂系列，例如目前电冰箱用制冷剂主要为氟里昂12（代号 R12）, 学名二氟二氯甲烷，化名分子式CHFCL。目前空调器用制冷剂主要为氟里昂 22 （代号R22 ,学名二 氟一氯甲烷，化名分子式 CHF2CL。2.7.2 制冷循环 在蒸汽压缩式制冷系统中，制冷剂从某一状态开始，经过各种状态变化，又回到 初始状态，在这个周而复始的热力过程中，每一次都消耗一定机械能（电
8、能）而从 低温物体中吸出热量，并将此热量转移到高温物体。这个一面改变制冷剂状态，一 面完成制冷剂作用的全过程被称为制冷循环。?蒸发过程：节流降压后的制冷剂液体（混有饱和蒸汽）进入蒸发器，从周围 介质吸热蒸发成气体，实现制冷。在蒸发过程中，制冷剂的温度和压力保持不变。 从蒸发器出来的制冷剂已成为干饱和蒸汽或稍有过热度的过热蒸汽了。物质由液态 变成气态时要吸热，这就是制冷系统中使用蒸发器吸热制冷的原因。?压缩过程：压缩机是制冷系统的心脏，在压缩机完成对蒸汽的吸入和压缩过 程，把从蒸发器出来的低温低压制冷剂蒸汽压缩成高温高压的过热蒸汽。压缩蒸汽 时，压缩机要消耗一定的外能即压缩功。?冷凝过程：从压缩机排出来的高温高压蒸汽进入冷凝器后同冷却剂进行热交 换，使过热蒸汽逐渐变成饱和蒸汽，进而变成饱和液体或过冷液体。冷凝过程中制 冷剂的压力保持不变。物质由气态变为液态时要放出热量，这就是制冷系统要使用 冷凝器散热的道理。冷凝器的散热常采用风冷或水冷的形式。?节流过程：从冷凝器出来的高压制冷剂液体通过减压元件（膨胀阀或毛细管） 被节流降压，变为低压液体，然后再进入蒸发器重复上述的蒸发过程。上述四个过程依次不断循环，从而达到制冷的目的。
