电冰箱与空调器原理与维修-经典版 (2)

电冰箱与空调器原理与维修

第二章

制冷空调基础知识

第一节 热力学定律 第二节 制冷压缩原理及制冷剂

第三节 其他制冷方式第四节 空气调节基础 本章小节

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第一节 热力学定律 一、工质的物理性质及基本状态参数

二、热力学定律及应用三、制冷技术中常用的热力学名词

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一、工质的物理性质及基本状态参数1.物质的三态 固态、液态及气态，三态之间是通过吸热或放热来完成其状态转化的。 (1)固态 该种状态的物质分子间的引力比其它两种状态大，且分子间的 距离最小。固体具一定形状。 (2)液态 液态的物质分子间的引力较小而间距较大。分子间相互可移动， 因此液体具有流动性而且无一定的形状。

(3)气态 和上述两种状态相比较，气态物体的分子间距离最大而分子间引力很小，分子间无相互约束，不停地进行着无规则的运动。因此，气体无形 状，元固定体积。 物质的状态取决于分子之间引力的大小和其热运动的强弱。

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一、工质的物理性质及基本状态参数2.基本状态参数 热力学中常见的状态参数有(基本状态参数)温度 T、压力 p、密度 或比 体积 v、比内能 u、比焓 h 等。 (1)温度 描述热力系统冷热程度的物理量。热力学温度的符号用 T 表示， 单位为 K(开)。热力学温度与摄氏温度之间的关系为 t = T - 273.15 K 或 T = 273.15 K + t t —— 摄氏温度，℃。

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一、工质的物理性质及基本状态参数(2)压力

p F——整个边界面受到的力，N; S——受力边界面的总面积，m2。

F S

绝对压力、工作压力和环境大气压力之间的关系为

p pamb p (正压); p pamb p (负压) e epamb——当地大气压力； pe——工作压力。

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一、工质的物理性质及基本状态参数

(3)比体积和密度 系统中工质所占有的空间称为工质的体积。而单 位质量的工质所占有的体积称比体积，用 v 表示，单位为 m3/kg。决定压缩 机制冷量的重要参数。与工质密度互为倒数。

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例例 2-1 锅炉中蒸汽压力表的读数

题pe = 32.3 105 Pa ;凝汽器的

真空度值 pe = 9.5 104 Pa ,根据真空表读为 pamb= 1.013 25 105 Pa。 若大气压力 ，试求锅炉及凝汽器中蒸汽的绝对力。 解： p = pamb + pe = 1.013 25 105 Pa + 32.3 105 Pa = 33.313 105 Pa 凝汽器(电压电容)中的绝对压力 p = pamb - pe = 1.013 25 105 Pa – 9.5 104 Pa = 0.633 104 Pa

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一、工质的物理性质及基本状态参数3.理想气体状态方程式 pv=RT Rg——气体常数 对于质量为 m(kg)的理想气体，其状态方程为 p V = mR T V——质量为 m(kg)的气体所占有的体积，m3;其它各参数同前。

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二、热力学定律及应用能量守恒及转换定律：能量既不能被创

造也不能被消灭，只能从一种形 式转换成另一种形式，或从一个系统转移到一个系统。 在实际的工质状态变化中，热力学第一定律的表达式为： q= u+ q —— 加给 1 kg 工质的热量，J/kg; u —— 1 kg 工质内能，J/kg;

—— 机械功，J/kg。

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二、热力学定律及应用热力学第二定律： (1)在自然条件下热量只能从高温物体向低温物体转移，而不能由低 温物体自动向高温物体转移。即在自然条件下这个转变过程是不可逆的，必 须消耗功才能使热传递方向倒转过来。 (2)任何形式的能都会很容易地变成热，而反过来热却不能在不产生

其它影响的条件下完全变成其它形式的能，这种转变在自然条件下是不可逆的。热变为机械功，一定伴随有热量损失。

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二、热力学定律及应用1.热量 (1)热量的定义 热量是系统与外界之间通过界面传递能量的一种方 式，单位 J(焦耳)。 ① 热量是能量在传递过程中的一种表现形式。 ② 热量与热力过程有关，当热量传递给系统即系统吸热时符号为正号， 反之取负。 (2)热量传递的方式 ① 热传导 ② 热对流 ③ 热辐射

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二、热力学定律及应用2.焓、比热容 (1)焓的基本概念 1 kg 的气体工质流入到装有一定状态工质的容器 中后，带来的能量等于其全部内能与该气体流动功之和，其值称为焓。

h = u + pv H = U + pV

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二、热力学定律及应用H 表示质量为 m 的工质的焓，h 表示 1 kg 工质的焓，称为比焓，习惯

上统称为“焓”,h 的单位为 J/kg,H 的单位为 J。 H = U + pV = m ( u + pv ) = mh H——质量为 m 的工质的焓，J;U——质量为 m 的工质的热力学能，J;p——工质的压力，Pa;V——工质的体积，m3;m——工质的质量，kg; u——1 kg工质的热力学能，J/kg;v——工质的比体积，m/kg; h———1 kg工质的焓，J/kg。 焓的变化量即是工质的热量，定压过程热和焓的表达式为 (q1-2)p = u2 – u1 + p (v2 - v1) = h2- h1

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二、热力学定律及应用(2)比热容 1 kg 物质温度升高 1K 所需要的热量叫比热容，用 c 表示， 其单位为 kJ/(kg · K)。 比热容与热量和焓的关系式为： 在定容过程中： q1-2 = u2 – u1 = cV (T2 - T1) 在定压过程中： q1-2 = h2 – h1 = cp (T2 - T1)

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例

题

例 2-2 在一个空气加热器中，空气的温度从 27℃ 升高到 327℃, 而空气的压力没有变化。试求加热 1 kg 空气所需的热量(按定值比热容 计算)。 解 根据热力学第一定律方程式，查表空气的比定压热容为 cp =1.004 kJ/(kg K) 。T1 = 237 K + t1 = (273 + 27 )K= 300 K , T2 = 237 K + t2 = (273

+ 327 )K= 600 K ,所以 q1-2 = h2 – h1 = cp (T2 - T1)= 1.004 (600-300)kJ/kg = 301.2 kJ/kg

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二、热力学定律及应用3

.熵 熵是状态参数。 标志着工质的温度对热交换起着推动作用的状态变化的参数称为“熵”。 工程上经常将温度 T 和熵 S 作为一个坐标系(称温—熵图),以反映系统 在进行热交换过程中热量的变化。

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三、制冷技术中常用的热力学名词1.显热和潜热 (l)显热 物质分子的动能变化而物质形态不变，这一过程吸收或放出的 热能称之为显热。 (2)潜热 物质分子的位能变化，即物质的状态发生改变，温度不发生 变化，这一过程中物质吸收或放出的热能称之为潜热。 2.汽化与液化 (1)汽化 物质由液体转变成蒸气的过程就是汽化过程。 (2)液化 液化与汽化是相反的过程。

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三、制冷技术中常用的热力学名词3.饱和温度和饱和压力某种液体沸腾时所维持不变的温度称为沸点，热工学中又将其称为在某一

压力下的饱和温度。饱和温度与饱和压力一一对应。压力升高，饱和温度升高，不同液体，同压力下饱和温度不同。 4.过热与过冷 (1)过热 过热度即过热蒸气的温度与饱和温度之差。

(2)过冷 过冷也有过冷度的概念，过冷液体温度比饱和液体温度所低的数值，称为制剂液体的过冷度。

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三、制冷技术中常用的热力学名词

5.临界温度和临界压力 压力增加，气体的液化温度随之升高，温度升高到某一数值时，气体的液 化温度与压力之间就不是正比的关系了，即使再增大压力不能使气体液化， 此时的温度就叫做临界温度；与临界温度对应的压力被称之为临界压力。

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