空氣調(diào)節(jié)與制冷技術(shù)課程

1、空氣調(diào)節(jié)用制冷技術(shù)0緒論0.1人工制冷的方法本課程為“空氣調(diào)節(jié)”用制冷技術(shù)，即是此制冷技術(shù)是為“空調(diào)”服務(wù)的。供熱工程由 熱源、熱網(wǎng)和熱用戶(hù)組成，熱源是為熱用戶(hù)服務(wù)的。本課程作為空氣調(diào)節(jié)之“冷源”的一門(mén) 技術(shù)，講述其制冷方法、工作原理、制冷系統(tǒng)的組成、設(shè)備構(gòu)造及其計(jì)算、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行 調(diào)節(jié)等。什么是空氣調(diào)節(jié)？一一使某一特定空間（房間）內(nèi)空氣溫度、相對(duì)濕度、空氣流速、壓 力、潔凈度等參數(shù)進(jìn)行人工調(diào)節(jié)的技術(shù)稱(chēng)為 空氣調(diào)節(jié)，簡(jiǎn)稱(chēng)為空調(diào)。對(duì)于某一空間，在夏季 由于太陽(yáng)輻射或內(nèi)外溫差向室內(nèi)傳進(jìn)熱量，以及室內(nèi)人員、燈光、設(shè)備產(chǎn)生熱量及濕量而在 室內(nèi)形成熱、濕負(fù)荷，若要保持這房間內(nèi)空氣溫、濕度，就必須要求空

2、調(diào)設(shè)備將這些熱、濕 負(fù)荷從室內(nèi)轉(zhuǎn)移出去。如何轉(zhuǎn)移呢？方法是利用溫度較低的介質(zhì)來(lái)吸取這些熱量。什么是制冷？一一制冷是將低溫?zé)嵩矗澄矬w或某空間）中的熱量轉(zhuǎn)移到高溫?zé)嵩粗腥ィ?使其達(dá)到比環(huán)境更低的溫度，并使之維持這個(gè)溫度的過(guò)程 。如冷庫(kù)、冰箱等。技術(shù)一一在某一領(lǐng)域（某方面）積累的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)或某方面的技巧。所以說(shuō)，制冷技術(shù)就是將低溫?zé)嵩粗械臒崃哭D(zhuǎn)移到高溫?zé)嵩粗腥サ闹R(shí)、經(jīng)驗(yàn)或技巧。實(shí)現(xiàn)制冷可以通過(guò)兩種途徑：利用天然冷源和利用人工冷源。天然冷源是自然界存在的冷源，例如冰、雪、地下水等，可用作食品的冷藏和防暑降溫。 我國(guó)對(duì)天然冷源的應(yīng)用有悠久的歷史，而且在采集、貯存和使用天然冷源方面積累了豐富的 經(jīng)驗(yàn)，

3、直到現(xiàn)在，天然冷源在一些地區(qū)仍然得到應(yīng)用。天然冷源具有價(jià)廉、貯量大等優(yōu)點(diǎn)， 而且利用它還不需要復(fù)雜的技術(shù)和設(shè)備。所以在滿(mǎn)足使用要求的前提下，應(yīng)優(yōu)先考慮利用大 然冷源。但是天然冷源受時(shí)間、地區(qū)及運(yùn)輸條件的限制，一般不能得到0c以下的溫度，而且不易控制和調(diào)節(jié)。所以天然冷源只用在防暑降溫和少量食品的短期貯藏方面。工業(yè)生產(chǎn)及 科學(xué)試驗(yàn)等對(duì)低溫的要求，大都是通過(guò) 人工冷源來(lái)實(shí)現(xiàn)。人工冷源是利用各種類(lèi)型的制冷機(jī)械進(jìn)行冷量的生產(chǎn)，即利用人工的方法實(shí)現(xiàn)制冷。人 工制冷需要比較復(fù)雜的技術(shù)和設(shè)備，而且生產(chǎn)的冷量成本較高，但是它完全避免了天然冷源 的局限性，特別是可以根據(jù)不同的要求獲得不同的低溫。人工制冷可以獲得的

4、溫度稱(chēng)為制冷溫度。人工制冷能達(dá)到的制冷溫度范圍很廣范，從稍 低于環(huán)境溫度直到接近于絕對(duì)零度。實(shí)現(xiàn)人工制冷的途徑制冷的方法很多，可分為物理方法和化學(xué)方法。但絕大多數(shù)為物理方法。目前人工制冷 的方法主要有相變制冷（蒸發(fā)制冷）、氣體膨脹制冷和半導(dǎo)體制冷三種。1 .相變制冷 即利用物質(zhì)相變的吸熱效應(yīng)實(shí)現(xiàn)制冷。 如1個(gè)大氣壓下，冰融化時(shí)要吸取 335 kJ/kg的熔解熱（0C）,水汽化時(shí)的潛熱為 2256.9 kJ/kg （100C）；同樣是水，在 874 Pa的壓力下汽化時(shí)，可達(dá)到5c的飽和溫度，汽化潛熱為2489.8 kJ/kg ;氨在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓 下氣化時(shí)要吸取1369.1 kJ/kg的氣化潛熱（

5、-33.4 C）；干冰在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下升華要吸取 137kcal/kg的熱量，其升華溫度為78.9 C。目前干冰制冷常被用在人工降雨和醫(yī)療上。因 此，只要選擇適當(dāng)?shù)墓べ|(zhì)、創(chuàng)造一定的壓力條件，就可以利用物體的相變獲得所要求的溫度。目前相變制冷中應(yīng)用得最多的是利用液體的汽化吸熱的特性來(lái)實(shí)現(xiàn)，即為蒸汽制冷。蒸 汽制冷可分為蒸汽壓縮式、蒸汽噴射式和吸收式三種類(lèi)型。以第一種應(yīng)用最為廣泛。2 .氣體膨脹制冷 利用高壓氣體通過(guò)節(jié)流閥或膨脹機(jī)絕熱膨脹時(shí)，對(duì)外輸出膨脹功，同 時(shí)溫度降低，達(dá)到制冷的目的。與蒸汽制冷相比，氣體膨脹制冷是一種沒(méi)有相變的制冷方式， 通常多以空氣作為工質(zhì)，所以也稱(chēng)為空氣膨脹制冷。構(gòu)成這種

6、制冷方式的循環(huán)系統(tǒng)稱(chēng)為理想 氣體的逆向循環(huán)系統(tǒng)。最早出現(xiàn)的空氣制冷機(jī)采用定壓循環(huán)。氣體逆向循環(huán)是利用氣體吸收顯熱實(shí)現(xiàn)制冷的，因?yàn)闅怏w的比熱容很小，單位制冷量很 小，一般情況下要求氣體的流量大，循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性較低，所以后來(lái)氣體膨脹制冷逐漸被蒸汽 壓縮式制冷所取代?，F(xiàn)在它主要用于飛機(jī)機(jī)艙的冷卻降溫，而且在循環(huán)上也有較大改進(jìn)。3 .氣體渦流制冷高壓氣體經(jīng)渦流管膨脹后即可分離為熱、冷兩股氣流。（1931年法國(guó)蘭克）4 .半導(dǎo)體制冷（熱電制冷）1834年，法國(guó)物理學(xué)家帕爾帖發(fā)現(xiàn)了熱電制冷和制熱效應(yīng)陸（）-1喳導(dǎo)體M於依卡例0-5 屯養(yǎng)（我們知道，由兩種不同導(dǎo)體組成的一個(gè)閉合環(huán) 路，如圖所示，A B分別表示

7、兩種不同的導(dǎo)體, 當(dāng)其中一個(gè)聯(lián)接點(diǎn)被加熱（稱(chēng)為熱端），另一個(gè) 聯(lián)接點(diǎn)被冷卻（稱(chēng)為冷端）時(shí)，也就是兩個(gè)聯(lián)接 點(diǎn)有溫差存在時(shí)，便在環(huán)路中產(chǎn)生了電動(dòng)勢(shì)，稱(chēng) 為溫差電動(dòng)勢(shì)，其大小與導(dǎo)體的性質(zhì)及兩個(gè)聯(lián)接 點(diǎn)的溫差有關(guān)。對(duì)于兩種導(dǎo)體，當(dāng)冷端溫度一定 時(shí)，電動(dòng)勢(shì)的大小只與熱端的溫度有關(guān)。根據(jù)這 個(gè)電動(dòng)勢(shì)的大小，就可以確定熱端周?chē)橘|(zhì)的溫 度。這種熱電效應(yīng)又叫溫差電效應(yīng)，也就是我們 通常用來(lái)測(cè)量溫度的熱電偶原理。相反，如果在 電路中通入電流，則一個(gè)聯(lián)接點(diǎn)的溫度就會(huì)降低 成為吸熱端（冷端），而另一個(gè)聯(lián)接點(diǎn)的溫度會(huì)上升成為放熱端（熱端），這樣就形成了熱 電制冷和制熱的效應(yīng)。）珀?duì)柼?yīng)告訴我們：兩種不同金屬組成的

8、閉合電路中接上一個(gè)直 流電源時(shí)，則一個(gè)接合點(diǎn)變冷，另一個(gè)接合點(diǎn)變熱。但是純金屬的珀?duì)柼?yīng)很弱，且熱量 通過(guò)導(dǎo)線對(duì)冷熱端有相互干擾，而用兩種半導(dǎo)體（N型和P型）組成的直流閉合電路，則有 明顯的珀?duì)柼?yīng)且冷熱端無(wú)相互干擾。因此，半導(dǎo)體制冷就是利用半導(dǎo)體的溫差電效應(yīng)實(shí) 現(xiàn)制冷的。熱電制冷的系統(tǒng)和過(guò)程不同于另外兩種制冷方式，它不需要借助工質(zhì)實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)移， 整個(gè)裝置沒(méi)有任何機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，運(yùn)行中沒(méi)有噪聲，設(shè)備體積小，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，但耗 電量大，制冷量小，能夠獲得的溫差也不大。目前溫差電制冷只用在小型制冷器中，如電子 計(jì)算機(jī)恒溫冷卻、精密測(cè)量?jī)x器的冷源及精密機(jī)床的油箱冷卻器等等，都是溫差電制冷。利

9、用物理現(xiàn)象制冷的方法還有很多，我們不一一介紹。 綜合上述，目前生產(chǎn)實(shí)際中廣泛 應(yīng)用的制冷方法是：利用液體的氣化實(shí)現(xiàn)制冷，這種制冷常稱(chēng)為蒸氣制冷。我們將重點(diǎn)學(xué)習(xí)它。它的類(lèi)型有：蒸汽壓縮式制冷（消耗機(jī)械能）、吸收式制冷（消耗熱能）和蒸汽噴射式 制冷（消耗熱能）三種。制冷體系的劃分制冷服務(wù)對(duì)象不同，要求的制冷溫度也不同。在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究上，人們通常根據(jù)制 冷溫度的不同把人工制冷分為“普冷”和“深冷”兩個(gè)體系。一般把制冷溫度高于120c的稱(chēng) 為“普冷”、低于120c的稱(chēng)為“深冷”。其中深冷又可分為深度制冷、低溫制冷與超低溫制 冷。0.2制冷技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的應(yīng)用最初制冷主要用于防暑降溫和食品的貯藏

10、。但是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，制冷技術(shù)在各個(gè) 領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用，它直接關(guān)系到很多工業(yè)部門(mén)的生產(chǎn)發(fā)展和人民生活水平的提高由于 制冷技術(shù)和設(shè)備的廣泛使用，用于各種形式制冷機(jī)的能耗與日俱增。一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家制冷 的電耗量約占電能總消耗量的 20%-30%。In1用于空氣調(diào)節(jié)的冷源工業(yè)生產(chǎn)和生活服務(wù)設(shè)施中都廣泛地應(yīng)用空氣調(diào)節(jié)。集中供冷。2用于食品工業(yè)一些易腐食品（魚(yú)、肉類(lèi)、蛋、果品、蔬菜等）的加工、貯藏和運(yùn)輸，都需要在低溫條 件下進(jìn)行，以保證食品的質(zhì)量和減少干縮損失。所采用的裝置有冷藏庫(kù)、冷藏車(chē)、冷藏船等 等。3用于石油化學(xué)工業(yè)石油化工中許多工藝過(guò)程都需要在低溫下進(jìn)行，如鹽類(lèi)的結(jié)晶、溶液的分離、石油的

11、脫 脂、天然氣的液化、石油的裂解等過(guò)程?；瘜W(xué)工業(yè)中的合成橡膠、合成纖維、合成塑料、合 成氨的生產(chǎn)都需要制冷。4用于產(chǎn)品的性能試驗(yàn)及科學(xué)研究一些工業(yè)產(chǎn)品如飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)、航空儀表、無(wú)線電和電子產(chǎn)品等，一些武器如坦克、大炮及彈藥，都需要在-40-70 C的低溫下進(jìn)行性能試驗(yàn)；在機(jī)械制造業(yè)中，對(duì)鋼材進(jìn)行一7090C的低溫處理，可以改變其金相組織，使奧氏 體變成馬氏體，提高鋼制機(jī)械零件的硬度及耐磨性。一些科學(xué)研究機(jī)構(gòu)，如材料研究所、物理研究所、化學(xué)研究所等都需要人工制冷，以滿(mǎn) 足科學(xué)研究和試驗(yàn)的需要。5用于醫(yī)療衛(wèi)生方面一些醫(yī)療手術(shù)，如心臟、月中瘤、白內(nèi)障的切除等，皮膚和眼球的移植手術(shù)及低溫麻醉等 都需要制

12、冷技術(shù)；一些藥物、疫苗及血液等都需要在低溫下進(jìn)行貯藏。止匕外，人工制冷用于農(nóng)牧業(yè)中的種子低溫處理；建筑工程及礦井、隧道的施工（流砂， 凍土施工法）；近代尖端科學(xué)技術(shù)部門(mén)中，如航天技術(shù)、衛(wèi)星通訊、高速電子計(jì)算機(jī)、紅外技 術(shù)等領(lǐng)域。0.3制冷技術(shù)的發(fā)展簡(jiǎn)況（略）0.4本課程的性質(zhì)本課程是熱能工程學(xué)科在學(xué)習(xí)基礎(chǔ)課和專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課（傳熱學(xué)、流體力學(xué)、工程熱力學(xué)） 的基礎(chǔ)上為了拓寬專(zhuān)業(yè)知識(shí)面而設(shè)置的一門(mén)課程。本課程的主要任務(wù)是使學(xué)生掌握蒸氣壓縮 式制冷的基本原理、系統(tǒng)組成和主要設(shè)備的性能及選擇計(jì)算，掌握澳化鋰吸收式制冷機(jī)的工 作原理和設(shè)備特點(diǎn)，掌握空調(diào)冷源系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法。1蒸氣壓縮式制冷的熱力學(xué)原理1.

13、0基本系統(tǒng)及工作原理液體的氣化過(guò)程要吸收熱量，我們就利用這個(gè)原理來(lái)達(dá)到制冷的目的。一個(gè)最簡(jiǎn)單的固 體或液體氣化實(shí)現(xiàn)制冷的裝置如圖所示：這種裝置的問(wèn)題是：(1)不能連續(xù)制冷，制冷效應(yīng)只能維持到氨液全部汽化為止；(2)流體汽化后被排入大氣，既浪費(fèi)了工質(zhì)，又污染了環(huán)境；(3)汽化時(shí)的溫度不易控制。如果把上述裝置改造成如右圖的系統(tǒng)，則可以解決這些問(wèn)題。這個(gè)系統(tǒng)主要由四大部件 組成，通過(guò)管路把它們連結(jié)在一起。系統(tǒng)內(nèi)充有一種易揮發(fā)的工質(zhì)，稱(chēng)之為制冷劑。如氨(NH3)、二氟一氯甲烷(CHC1F2)等都可以作為制冷劑。上圖為氣化制冷的工藝流程。圖中虛線以外部分為 制冷段，制冷劑從貯液器經(jīng)膨脹閥， 降低了壓力和

14、溫度。低壓低溫的制冷劑流入蒸發(fā)器，吸收外界的熱量而氣化，從而使外界的 溫度降低，以達(dá)到制冷的目的。圖中虛線以?xún)?nèi)的部分為 液化段，它的作用是：一方面使蒸發(fā)器內(nèi)保持一定的低壓力； 另一方面使在蒸發(fā)器中氣化了的制冷劑液化，重新流回貯液器。液化的方法是使來(lái)自蒸發(fā) 器的低壓制冷劑增壓，提高它的飽和溫度，再利用自然界中大量存在的常溫空氣或水，使之 在冷凝器內(nèi)冷凝液化。由于采用壓縮機(jī)使氣態(tài)制冷劑增壓，故稱(chēng)為蒸汽壓縮式制冷。其工作原理是使制冷劑在壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器等熱力設(shè)備中進(jìn)行壓縮、放 熱、節(jié)流和吸熱四個(gè)主要熱力過(guò)程，以完成制冷循環(huán)。但是，制冷劑在制冷系統(tǒng)中經(jīng)過(guò)什么 樣的熱力過(guò)程所組成的制冷循環(huán)

15、在理論上最為經(jīng)濟(jì)？實(shí)際應(yīng)用中制冷循環(huán)又應(yīng)如何組成？以 及如何進(jìn)行制冷循環(huán)的熱力計(jì)算等問(wèn)題，下面一一敘述。1.1理想循環(huán)一一逆卡諾循環(huán)一、逆卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)分正卡諾循環(huán)和逆卡諾循環(huán)，1均是由兩個(gè)定溫過(guò)程和兩個(gè)絕熱過(guò)程組成的。 它 是一個(gè)理想循環(huán)，其組成的各熱力過(guò)程，2與外界既無(wú)溫差也無(wú)摩擦損失。(逆卡諾循環(huán)的條 件：1, 2)1 .絕熱壓縮過(guò)程(12):耗功 Wc；2 .等溫壓縮過(guò)程(23):放熱qk;3 .絕熱膨脹過(guò)程（34）:作功We；4 .等溫膨脹過(guò)程（41）:制冷qo如何衡量其經(jīng)濟(jì)性呢？二、制冷系數(shù)1 kg制冷劑每一循環(huán)：制冷量qo；消耗凈功12 w = Wc-We；向高溫?zé)嵩捶艧幔簈k

16、=qo+Ew 效率c =收獲/代價(jià)=qo/Ewo 對(duì)于逆卡諾循環(huán)：qo=To（Sa-Sb） qk= qo + Ew I2w= qk-qo&= qo/Ew=To（Ss-Sb）/（Tk-To）=To7 （Tk-To）1 .逆卡諾循環(huán)的制冷系數(shù)僅取決于被冷卻物（低溫?zé)嵩矗┑臏囟萒o和冷卻劑（周?chē)橘|(zhì)水或空氣）的溫度Tk,而與制冷劑性質(zhì)無(wú)關(guān)。2 .為了提高制冷系數(shù) ,在滿(mǎn)足需要條件下應(yīng)使被冷卻物質(zhì)溫度To升高而使冷卻劑溫度Tk 下降；3 . To變化比Tk變化對(duì)影響更大。P6 .4 .熱泵裝置供熱系數(shù)仙=qk/”=葉1,所以熱泵供熱量消耗的功量，可以綜合利用能源。5 .制冷系數(shù)實(shí)際上不是衡量制冷裝置經(jīng)

17、濟(jì)性的唯一指標(biāo)。從理論上講，逆卡諾循環(huán)為提高制冷裝置的經(jīng)濟(jì)性指出了方向，但是實(shí)現(xiàn)這種循環(huán)是 在可逆條件下進(jìn)行的，即無(wú)溫差傳熱又無(wú)摩擦損失，這是不可能的，否則熱交換器面積無(wú)限 大，制冷和壓縮過(guò)程無(wú)限緩慢。所以除了提高To、降低Tk外，還要大力研究高效率的熱交換設(shè)備。通常用熱力完善度”來(lái)表征制冷循環(huán)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。將工作于相同溫度間的實(shí)際制冷 循環(huán)的制冷系數(shù)與逆卡諾循環(huán)的制冷系數(shù) c之比，稱(chēng)為這個(gè)制冷機(jī)循環(huán)的熱力完善度， 即： c 熱力完善度是用來(lái)表示制冷機(jī)實(shí)際循環(huán)接近逆卡諾循環(huán)的程度。它的數(shù)值越大，就說(shuō)明 循環(huán)的不可逆損失越小。在循環(huán)中，減少傳熱溫差，減少摩擦，均會(huì)減少循環(huán)的不可逆程度， 并導(dǎo)致

18、熱力完善度的提高。所以，熱力完善度是制冷循環(huán)的一個(gè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，但它與制冷 系數(shù)的意義不同。e只是從熱力學(xué)第一定律（能量轉(zhuǎn)換）的數(shù)量角度反應(yīng)循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性，而 “是同時(shí)考慮了能量轉(zhuǎn)換的數(shù)量關(guān)系和實(shí)際循環(huán)中不可逆程度的影響。從數(shù)量上看，e可以 小于1,等于1或大于1,而“則始終小于1,因?yàn)槔硐氲目赡嫜h(huán)的實(shí)際上是不可能達(dá)到的。 當(dāng)比較兩個(gè)制冷裝置循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性時(shí)，如果兩者的工作溫度Tk、To相同，采用e與采用“進(jìn)行比較是等價(jià)的；如果兩者的Tk、To不同，只有對(duì)它們的刀加以比較才是有意義的，因?yàn)檫@ 時(shí)只比較不能看出哪個(gè)制冷裝置的經(jīng)濟(jì)性更好。 三、蒸汽壓縮式制冷的理想循環(huán)實(shí)現(xiàn)逆卡諾循環(huán)最大的困難是兩個(gè)等

19、溫過(guò)程。而只有液體的定壓蒸發(fā)吸熱過(guò)程和蒸汽的 定壓凝結(jié)放熱過(guò)程是定溫過(guò)程，所以在濕蒸汽區(qū)域內(nèi)進(jìn)行的制冷循環(huán)有可能易于實(shí)現(xiàn)逆卡諾 循環(huán)。四、有溫差傳熱的制冷循環(huán)實(shí)際上冷凝器和蒸發(fā)器放熱和吸熱過(guò)程都是在有溫差的情況下進(jìn)行的。逆卡諾循環(huán)1234,有溫差循環(huán)1234,當(dāng)獲得相同冷量時(shí)(41ab= 41ab),壓縮功多 消耗陰影部分的面積。有溫差傳熱時(shí)的制冷系數(shù)：蹌=(p5)1.2蒸汽壓縮式制冷的理論循環(huán)一、蒸汽壓縮式制冷的理論循環(huán)I I .二1雖然人們?cè)O(shè)想利用濕蒸汽來(lái)實(shí)現(xiàn)逆卡諾循環(huán)，但是在實(shí)際上，即使在濕蒸汽區(qū)，其理想 循環(huán)也難以實(shí)現(xiàn)，困難在于：無(wú)溫差傳熱過(guò)程實(shí)際上不能實(shí)現(xiàn)；液體膨脹做功少；濕壓縮危害

20、。所以，蒸汽壓縮制冷機(jī)都還是按逆卡諾循環(huán)來(lái)工作的，通常采用理論循環(huán)，它由兩個(gè)等 壓過(guò)程、一個(gè)絕熱壓縮過(guò)程和一個(gè)絕熱節(jié)流過(guò)程組成。與理想循環(huán)相比，除了兩個(gè)傳熱過(guò)程 為等壓過(guò)程和有傳熱溫差外，尚有下述兩個(gè)區(qū)別：冷艇港/業(yè)(1)用節(jié)流閥代替膨脹機(jī)原因： 進(jìn)入膨脹機(jī)的是液態(tài)制冷劑，體積變體很小，膨脹機(jī)體積也要很小，難于制造；膨脹機(jī)作功能力不足以克服機(jī)器本身的摩擦阻力；節(jié)流閥便于調(diào)節(jié)進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑流量。循環(huán)分析： 用節(jié)流閥代替膨脹機(jī)，節(jié)流為始不變過(guò)程，也是不可逆過(guò)程，嫡增大，由b-b,節(jié)流過(guò)程有摩擦損失和渦流損失，這部分機(jī)械損失又轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃考訜嶂评鋭挂徊糠至黧w制冷劑變?yōu)闅怏w，干度增加，降低了有效

21、制冷能力八卬，(面積44bb4)損失了膨脹功we (0340),此損失稱(chēng)為節(jié)流損失。節(jié)流損失大小：隨(Tk-T0)的增加而增大；與制冷劑性質(zhì)有關(guān)：飽和液線越平緩(制冷劑比熱越大)，制冷劑汽化潛熱越小或冷凝壓力 pk越接近臨界壓力pk時(shí)，節(jié)流損失越大。制冷系數(shù)比較制冷量：采用膨脹機(jī)：q0=h1-h4，面積41ab4采用節(jié)流閥：qo=h1-h4,面積41ab4減少制冷量：A qo= q。- q0=h4-h4 面積 44bb冷凝熱：qk = h2-h3循環(huán)耗功：采用膨脹機(jī)：壓縮功 Wc,膨月功we,循環(huán)功：12 w=wc-we采用節(jié)流閥：壓縮功 Wc,膨月功We= 0,循環(huán)功：E W=Wc-We=W

22、c。多耗功We,面積304。所以：節(jié)二(q0-q0)/wc810時(shí)： 排氣溫度過(guò)高，過(guò)熱損失大； 由于壓縮機(jī)余隙容積的 存在，使制冷能力下降，所以采用多級(jí)壓縮，中間冷卻的方法。優(yōu)點(diǎn)：排氣溫度壓縮機(jī)耗功缺點(diǎn)：增加了壓縮機(jī)和中間冷卻設(shè)備。綜上所述，改善制冷循環(huán)的措施：減少節(jié)流損失一一過(guò)冷、回?zé)?；減少過(guò)熱損失一一多級(jí)壓縮，中間冷卻。1.3蒸汽壓縮式制冷理論循環(huán)的熱力計(jì)算一、lgp-h (壓始)圖的應(yīng)用1 .組成在分析蒸汽壓縮制冷循環(huán)時(shí)使用的是溫嫡?qǐng)D，因?yàn)闊崃^(guò)程線下面的面積是該過(guò)程吸收 或放出的熱量，很直觀，便于分析比較。但是，制冷劑在蒸發(fā)器和冷凝器的吸熱或放熱過(guò)程都是在定壓下進(jìn)行的，而定壓過(guò)程熱

23、量的變化以及壓縮機(jī)在絕熱壓縮過(guò)程中所耗的功都可以用始差來(lái)計(jì)算，而且制冷劑在節(jié)流閥 前后的始值又保持不變，所以實(shí)際利用以始為橫坐標(biāo)、壓力為縱坐標(biāo)的壓始圖最為方便。在壓一燃圖上可以用線段的長(zhǎng)短來(lái)表示能量的多少。為了提高低壓區(qū)的精度，所以縱坐標(biāo)是lgp。等壓線一一水平線；等烙線垂直線；等溫線一一液區(qū)幾乎是垂直線，兩相區(qū)與等壓線重合為水平線，過(guò)熱區(qū)是向右下方彎曲 的傾斜線；等嫡線一一向右上方傾斜的實(shí)線；等容線一一向右上方傾斜的虛線，但比等嫡線平緩。等干度線一一只存在于濕蒸汽區(qū)域內(nèi)，其方向大致與飽和液體線或飽和蒸汽線相近，視 干度大小而定。共六種等值線簇。箭頭表示各參數(shù)值增加的方向。干度x=1的線是飽和

24、蒸汽線（上界線）， 干度x=0的是飽和液線（下界線），此兩條線將整個(gè)圖分為三個(gè)區(qū)，飽和蒸汽線以右為過(guò)熱 區(qū)，飽和液線以左為液態(tài)區(qū)，兩線之間為濕蒸汽區(qū)。在濕蒸汽區(qū)等壓線與等溫線重合。由于 實(shí)際計(jì)算中壓力較高區(qū)域和濕蒸汽區(qū)的中間部分很少利用，可以刪去。不同制冷劑的壓燃圖 的形狀也有所不同。壓始圖是制冷循環(huán)分析和計(jì)算的重要工具，應(yīng)很好地了解和掌握。附錄 有NH3、R22、R12等的壓烙圖。2 .蒸汽壓縮式制冷循環(huán)在lgp-h圖上的表示上圖為蒸汽壓縮式制冷理論循環(huán)在lg-p圖的表示。點(diǎn)1:制冷劑蒸汽進(jìn)入壓縮機(jī)狀態(tài)。若已知蒸發(fā)溫度T0,便可知蒸發(fā)壓力p0,據(jù)等壓線p0與x=1的等干度線相交得出點(diǎn)1;點(diǎn)2

25、:為制冷劑出壓縮機(jī)的狀態(tài)，即進(jìn)入冷凝器狀態(tài)，過(guò)程1-2為絕熱壓縮，s1=s2,沿點(diǎn)1的等嫡線與pk=C的等壓線交點(diǎn)即得；點(diǎn)3:制冷劑在冷凝器中凝結(jié)為飽和液體的狀態(tài)點(diǎn)，它由 pk=C等壓線與x=0下界線相 交可得；點(diǎn)3:制冷劑液體過(guò)冷狀態(tài)。液體在過(guò)冷中壓力不變，低于冷凝溫度，將 pk=C與trc=C 過(guò)冷溫度相交得點(diǎn)3;點(diǎn)4:制冷劑出節(jié)流閥狀態(tài)，即進(jìn)入蒸發(fā)器狀態(tài)，節(jié)流前后 h不變，而壓力降到p0,溫 度為蒸發(fā)溫度T0,由點(diǎn)3作h=C等炮線與t0=C等溫線相交得點(diǎn)4。4-1是制冷劑在蒸發(fā)器中氣化吸熱，即制冷過(guò)程?？傊?) 12：絕熱壓縮過(guò)程，單位質(zhì)量制冷劑消耗功 wc=h2-h1 kJ/kg；2

26、) 23:制冷劑在冷凝器中定壓放熱過(guò)程，其中22放出過(guò)熱量，2 3放出汽化潛熱，3 3再冷卻放熱。制冷劑放熱量：qk=h2-h3 kJ/kg。3) 34:節(jié)流過(guò)程，h不變；4) 41:制冷劑在蒸發(fā)器在定壓吸熱(制冷)過(guò)程。制冷量：q0=h1-h4 kJ/kg。二、蒸汽壓縮式制冷理論循環(huán)的熱力計(jì)算計(jì)算蒸汽壓縮制冷理論循環(huán)時(shí)，首先需要確定循環(huán)的工作參數(shù)(即工況，通常為蒸發(fā)溫 度t0、冷凝溫度tk、液態(tài)制冷劑再冷度和壓縮機(jī)的吸氣溫度t1),根據(jù)工況便能在lgp-h圖上確定各有關(guān)狀態(tài)點(diǎn)的參數(shù)值，進(jìn)而畫(huà)出循環(huán)過(guò)程。蒸發(fā)溫度和冷凝溫度的確定將在第四章中 講述，再冷度一般為35C,氨壓縮機(jī)吸氣的過(guò)熱度一般為

27、 58C,氟利昂壓縮機(jī)采用回?zé)?時(shí)，吸氣溫度約為15Co制冷循環(huán)的熱力計(jì)算就是根據(jù)這些已知條件，求出各狀態(tài)點(diǎn)的狀態(tài) 參數(shù)，然后計(jì)算下列數(shù)值：1 .單位質(zhì)量制冷能力：q0=h1-h4單位容積制冷能力：qv q0 24v1v1v1壓縮機(jī)入口氣態(tài)制冷劑的比容，m3/kgqv表示吸入1m3制冷劑所產(chǎn)生的冷量2 .制冷劑質(zhì)量流量MR和體積流量VRM R kg/sVRMRv1 m3/sq0qv小0制冷量，kJ/s或kW3 .冷凝器的熱負(fù)荷小 k=MR(h2-h3)4 .壓縮機(jī)理論耗功率PthPth=MR(h2-h1)5 .理論制冷系數(shù)c th thq0/wc=0/Pth=(h1-h4)/(h2-h1)1.

28、4蒸汽壓縮制冷的實(shí)際循環(huán)一、實(shí)際循環(huán)與理論循環(huán)的主要差別前面所述的是蒸汽壓縮式制冷的理論循環(huán)，但實(shí)際循環(huán)和理論循環(huán)又有不少差別，表現(xiàn) 在理論循環(huán)忽略了：1 .在壓縮過(guò)程中：氣體內(nèi)部及氣體與氣缸壁之間的摩擦；氣體與外部的熱交換。2 .制冷劑進(jìn)入吸氣閥和排出時(shí)經(jīng)排氣閥有節(jié)流損失；3 .制冷劑通過(guò)管道、冷凝器、蒸發(fā)器等設(shè)備時(shí)，制冷劑與管壁、器壁之間摩擦以及外部 熱交換。二、實(shí)際循環(huán)圖中過(guò)程線1-2-3-4-1所組成的循環(huán)是蒸發(fā)壓力為p0,冷凝壓力為pk時(shí)，蒸汽壓縮制冷 的理論循環(huán)。如果蒸發(fā)器入口制冷劑的壓力仍為p0,冷凝器出口制冷劑的狀態(tài)仍為點(diǎn)3,考慮了上述三方面的影響后，采用活塞式壓縮機(jī)時(shí)，蒸汽壓

29、縮式制冷的實(shí)際循環(huán)應(yīng)為： 1-1-a-b-c-c-d-2-3-4-1。(1)過(guò)程線1-1:低溫低壓氣態(tài)制冷劑由蒸發(fā)器經(jīng)管道流至壓縮機(jī)進(jìn)氣閥過(guò)程中，由于沿途摩擦阻力、局部阻力以及吸收外界的熱量，所以制冷劑的壓力稍有降低，溫度有所開(kāi)(2) 1、-a：制冷劑蒸汽經(jīng)進(jìn)氣閥時(shí)節(jié)流，h不變，壓力降至pl;(3) a-b：低溫氣態(tài)制冷劑進(jìn)入氣缸后至被壓縮前(即壓縮機(jī)的吸氣過(guò)程)，由于氣缸壁(包括進(jìn)氣閥)溫度較高，制冷劑吸收氣缸壁的熱量，故溫度有所上升，而壓力仍為pl;(4) b-c：制冷劑在壓縮機(jī)中的實(shí)際壓縮過(guò)程線。開(kāi)始被壓縮時(shí)，由于制冷劑內(nèi)部和制 冷劑與氣缸壁之間有摩擦，以及制冷劑的溫度低于氣缸壁的溫度，

30、所以，制冷劑處于吸熱壓 縮過(guò)程，比嫡有所增加。當(dāng)制冷劑被壓縮至高于氣缸壁的溫度時(shí)，制冷劑將向氣缸壁散熱， 變?yōu)榉艧釅嚎s過(guò)程，比嫡有所減小，直到壓力升至 p20對(duì)于氨壓縮機(jī)，由于氣缸頭部被冷卻 水冷卻，排氣過(guò)程中高壓氣體被進(jìn)一步冷卻，制冷劑的比嫡會(huì)減少得更多一些，如圖中c-c；(5)過(guò)程線c-d:制冷劑從壓縮機(jī)氣缸排出時(shí)，經(jīng)過(guò)排氣閥被節(jié)流，具比始基本不變， 但壓力有所降低；(6) d-2:高壓氣態(tài)制冷劑從壓縮機(jī)氣缸排出后，經(jīng)管道至冷凝器，由于沿程存在摩擦 阻力和局部阻力，以及對(duì)外散熱，制冷劑的壓力和溫度均有所降低；(7) 2-3:氣態(tài)制冷劑在冷凝器中被冷凝成液態(tài)。由于制冷劑流經(jīng)冷凝器的途中有摩擦

31、 和渦流，所以冷凝過(guò)程并不是定壓過(guò)程，根據(jù)冷凝器形式的不同，其壓力有不同程度的降低。(8) 3-4:液態(tài)制冷劑通過(guò)膨脹閥減壓、降溫后，經(jīng)管道進(jìn)入蒸發(fā)器。由于減壓后溫度 大幅度降低，盡管該段管道有保溫，制冷劑還會(huì)從外部吸收一些熱量，所以，制冷劑的比始 稍有增加；(9) 4-1:制冷劑經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器吸熱變成氣態(tài)，此時(shí)也與冷凝器相似，由于流動(dòng)途中存在 摩擦和渦流，蒸發(fā)過(guò)程也不是定壓過(guò)程，隨蒸發(fā)器形式的不同，壓力有不同程度的降低。綜上所述，由于存在摩擦、渦流等阻力，以及與外界有熱量交換，蒸汽壓縮式制冷的實(shí) 際循環(huán)與理論循環(huán)相比，實(shí)際能夠獲得的制冷量稍有減少，實(shí)際所消耗的功率有所增加，因 此，實(shí)際循環(huán)的制冷

32、系數(shù)將小于理論循環(huán)的制冷系數(shù)。由于蒸汽壓縮式制冷循環(huán)比較復(fù)雜，難于細(xì)致計(jì)算，所以一般均以理論循環(huán)作為計(jì)算基 準(zhǔn)。但是在選擇壓縮機(jī)及其配用的電動(dòng)機(jī)，確定制冷劑管道直徑，計(jì)算蒸發(fā)器和冷凝器的傳 熱面積以及進(jìn)行機(jī)房設(shè)計(jì)時(shí)，都應(yīng)該考慮這些影響因素。至于如何考慮，將在以后介紹。思考題：1 .什么循環(huán)是理想的制冷循環(huán)？它具備什么樣的條件？2 .逆卡諾循環(huán)的制冷系數(shù)公式？從公式中說(shuō)明什么問(wèn)題？3 .為什么說(shuō)制冷系數(shù)不是衡量制冷裝置經(jīng)濟(jì)性的唯一指標(biāo)？4 .怎樣實(shí)現(xiàn)逆卡諾循環(huán)？5 .蒸汽壓縮式制冷循環(huán)有哪四個(gè)主要熱力過(guò)程？有哪四個(gè)必不可少的設(shè)備？6 .試比較有溫差制冷循環(huán)與理想循環(huán)的制冷系數(shù)。7 .蒸汽壓縮式制

33、冷理論循環(huán)與理想循環(huán)有何不同？8 .蒸汽壓縮式制冷理論循環(huán)中為什么用節(jié)流閥代替膨脹機(jī)，對(duì)制冷系數(shù)有何影響?9 .蒸汽壓縮式制冷理論循環(huán)中為什么用干壓縮代替濕壓縮？對(duì)制冷系數(shù)有何影響?10 .改善蒸汽壓縮式制冷循環(huán)有哪些措施？11 .節(jié)流閥前液體過(guò)冷有何意義？12 .多級(jí)壓縮中間冷卻意義？13 .實(shí)際壓縮與理論壓縮的區(qū)別？2制冷劑和載冷劑制冷劑是在制冷系統(tǒng)中完成制冷循環(huán)的工作物質(zhì)。制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)吸取被冷卻物體或 空間的熱量而蒸發(fā)，在冷凝器內(nèi)將熱量傳遞給周?chē)橘|(zhì)而被冷凝成液體。制冷系統(tǒng)借助于制 冷劑的狀態(tài)的變化，達(dá)到制冷的目的。載冷劑又叫冷媒，是在間接供冷系統(tǒng)中用以傳遞制冷量的中間介質(zhì)。載冷劑在

34、蒸發(fā)器中 被制冷劑冷卻后，送到冷卻設(shè)備中，吸收被冷卻物體或空間的熱量，再返回蒸發(fā)器重新被冷 卻，如此循環(huán)不止，以達(dá)到傳遞制冷量的目的。本章主要介紹制冷劑必備的特性以及常用制冷劑和載冷劑的主要性質(zhì)。2.1制冷劑一、制冷劑的種類(lèi)和編號(hào)目前使用的制冷劑有很多種，歸納起來(lái)主要有四類(lèi)：無(wú)機(jī)化合物、燒類(lèi)、鹵代姓以及混 合溶液。為了書(shū)寫(xiě)方便，我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB7778-87規(guī)定了各種通用制冷劑的代號(hào)，以代替使用其 化學(xué)名稱(chēng)、分子式或商品名稱(chēng)。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定用字母 R和它后面的一級(jí)數(shù)字或字母作為制冷劑 的代號(hào)。字母R表示制冷劑（Refrigerant）,后面的數(shù)字或字母則根據(jù)制冷劑的種類(lèi)及分子組 成，按一定的規(guī)則

35、編寫(xiě)。（一）無(wú)機(jī)化合物有NH3、CO2、H2O等。對(duì)于這類(lèi)制冷劑，具代號(hào)“ R”后的第一位數(shù)字為7, 7后面的 數(shù)字為該物質(zhì)分子量的整數(shù)部分。如 NH3的分子量為17,它的代號(hào)為R717; CO2、H2O分別 為 R744 和 R718。名稱(chēng)分子量代號(hào)標(biāo)準(zhǔn)蒸 發(fā)溫度凝固溫 度臨界溫 度絕熱指數(shù)kH2O18NH317CO244（二）鹵代始（氟里昂Freon）氟里昂是飽和碳?xì)浠衔锏腇、Cl、Br的衍生物的總稱(chēng)。目前用作制冷劑的主要是甲烷 和乙烷的衍生物。飽和碳?xì)浠衔锏姆肿油ㄊ綖椋篊mH2m+2,氟里昂的分子通式為CmHnFxClyBrz ,其原子 數(shù)m、n、x、y、z之間的關(guān)系為：2m+2=n

36、+x+y+z氟里昂的代號(hào)為RabcBd, B代表化合物中的Br原子；a、b、c、d為整數(shù)，分別為：a等于碳原子數(shù)減1,即a=m-1,當(dāng)a=0時(shí)，編號(hào)中省略；b等于氫原子數(shù)加1,即b=n+1 ；c等于氟原子數(shù)，即c=x ；d等于Br原子數(shù)，即d=z,當(dāng)d=0時(shí)，編號(hào)中Bd都省略。Cl原子數(shù)在編號(hào)中不表示，它可根據(jù)上式推算出來(lái)。習(xí)慣上，R12、R22又稱(chēng)為氟里昂12、氟里昂22,也有寫(xiě)成F12、F22。”氟 里昂”是國(guó)外一個(gè)生產(chǎn)廠商的商業(yè)名稱(chēng)（商標(biāo)）。其他廠商就冠以其他名稱(chēng)，如“阿克敦”（Arcton）、“琴納特朗” （Genetron）等。由于乙烷的鹵化物有同分異構(gòu)體，如 CHF2CHF2和CH

37、2FCF3者B是四氟乙烷，分子量相同，但結(jié)構(gòu)不同，它們的編號(hào)根據(jù)碳原子團(tuán)的原子量不對(duì)稱(chēng)性進(jìn)行區(qū)分。前者兩個(gè)碳原子團(tuán) 的原子量對(duì)稱(chēng)，則用R134表?。缓笳卟粚?duì)稱(chēng)較大，則用 R134a表小?；衔锩Q(chēng)分子式m、n、x、z 值a、b、c、d 值編號(hào)一氟二氯甲烷1CFC131 0 1 00 1 1 0R11二氟二氯甲烷CF2c12R12五氟一氯乙烷C2F5C1R115三氟一澳甲烷1R13B1甲烷1 4 0 00 5 0 0R50乙烷2 6 0 01 7 0 0R170丙烷3 8 0 02 9 0 0R290乙烯2 4 0 01 5 0 0R1150丙烯C3H6R1270（三）多元混合溶液由兩種或兩種以

38、上的制冷劑按一定比例相互溶解而成的溶合物，以擴(kuò)大溫度使用范圍,改善耗能指標(biāo)。分為共沸混合溶液與非共沸混合溶液。共沸溶液：性質(zhì)與單質(zhì)溶液一樣，在恒定的壓力下蒸發(fā)或冷凝時(shí)，蒸發(fā)溫度或冷凝溫度 保持不變，而且其氣相和液相具有相同的組分。 共沸溶液制冷劑代號(hào)R后的第一個(gè)數(shù)字為5,后面的數(shù)字按使用時(shí)間的先后順序編號(hào)。最早的為R500,后面的依次為R501、R502等。代號(hào)組分質(zhì)量成分標(biāo)準(zhǔn)t0R500R12/R15273.8/26.2-33.5R501R22/R1275/25-41.5R502R22/R11548.8/51.2-45.4R503R23/R1340.1/59.9-87.9R504R32/R1

39、1548.2/51.8-57.2R505P R12/R3178/22-32R506R31/R11455.1/44.9-12.5非共沸溶液在恒定的壓力下蒸發(fā)或冷凝時(shí)，具蒸發(fā)溫度或冷凝溫度以及氣相和液相的組 分均不能保持恒定。由于非共沸溶液在組分不同、混合比不同時(shí)，會(huì)顯示出不同的熱力學(xué)性 質(zhì)，可滿(mǎn)足各種制冷要求。與單一制冷劑相比，可使平均傳熱溫差減小，即可使傳熱過(guò)程中 因傳熱溫差引起的不可逆損失減小，使制冷系統(tǒng)的性能系數(shù)提高。目前對(duì)非共沸溶液仍未給予編號(hào)，只是將組成的組分間用“/”隔開(kāi)表示，如R12/R22,R22/R142b, R22/R13B1 等。（四）類(lèi)用來(lái)作為制冷劑的碳?xì)浠衔镉酗柡偷耐?/p>

40、姓類(lèi)（甲乙丙烷等）和不飽和的鏈烯姓類(lèi)（乙烯C2H4、丙烯C3H6）等。對(duì)于烷類(lèi)，表示方法與氟里昂相同。但丁烷例外，寫(xiě)成 R6000對(duì)于它的同分異構(gòu)體，在 代號(hào)后加“a”、b”、“c”或在個(gè)位數(shù)上加一個(gè)數(shù)字以示區(qū)別。如異丁烷（CH3）3CH的代號(hào) 為R600a或R601。（國(guó)際公認(rèn)的環(huán)保制冷劑）對(duì)于乙烯、丙烯的表示方法，是在 R后面先寫(xiě)一個(gè)“1”，其余數(shù)字按氟里昂的編號(hào)規(guī)則 書(shū)寫(xiě)。燒類(lèi)制冷劑凝固點(diǎn)低，與水不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，對(duì)金屬不腐蝕，價(jià)格便宜，容易獲得，從 經(jīng)濟(jì)的觀點(diǎn)看是較出色的制冷劑。但由于該類(lèi)制冷劑易燃燒和爆炸，而且溶于潤(rùn)滑油中會(huì)使油的粘度降低，安全性較差，使其應(yīng)用受到一定的限制。由于制冷劑

41、的種類(lèi)較多、性質(zhì)各異，因而使用的條件也有所不同。通常可以按照制冷劑 在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的飽和溫度tB和常溫下的冷凝壓力pk的高低及適用溫度范圍，將其分為高 溫（低壓）、中溫（中壓）和低溫（高壓）三大類(lèi)：高溫（低壓）制冷劑一般 tB0C, pk0.3MPa。如 R11、R21、R113、R114等。 這類(lèi)制冷劑多用于空氣調(diào)節(jié)制冷系統(tǒng)的離心式壓縮機(jī)中；中溫（中壓）制冷劑 通常tB = 0-60C, pk=0.32 MPa,如R12、R22、R717、 R142b、丙烯、丙烷等。這類(lèi)制冷劑適用的溫度范圍較廣，一般的空調(diào)制冷系統(tǒng)以及 -70C以 上的單級(jí)和兩級(jí)壓縮式制冷裝置均采用這種制冷劑。 低溫（高壓）

42、制冷劑 tB-60C, pk = 24 MPa,如R13、R14、乙烯、乙烷等。 它們多用于制取-70C以下的低溫。二、對(duì)制冷劑的要求制冷效率：理論循環(huán)制冷系數(shù)與兩個(gè)傳熱過(guò)程具有傳熱溫差的逆卡諾循環(huán)制冷系數(shù)之比：R= T,它標(biāo)志著不同制冷劑節(jié)流損失和過(guò)熱損失的大小。 c選用制冷效率較高的制冷劑可以提高制冷循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性，但是，制冷效率并不是選用制冷劑的唯一指標(biāo)，還應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面（一）對(duì)熱力學(xué)性質(zhì)的要求（1）制冷效率要高制冷劑的熱力性質(zhì)對(duì)制冷系數(shù)的影響很大，可用制冷效率4R表示。應(yīng)選用制冷效率較高的制冷劑以提高制冷的經(jīng)濟(jì)性。（2）蒸發(fā)壓力和冷凝壓力適中制冷劑在蒸發(fā)溫度下的飽和壓力最好接近大氣壓

43、力，且稍高于大氣壓力。因?yàn)槿绻舭l(fā) 壓力低于大氣壓力，空氣就容易從系統(tǒng)的不嚴(yán)密處滲入，在蒸發(fā)器、冷凝器內(nèi)形成空氣熱阻， 影響蒸發(fā)器、冷凝器的傳熱效果，且會(huì)使冷凝壓力升高，壓縮機(jī)的耗功量增大。所以為了獲 得較低的制冷溫度，制冷劑的標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度應(yīng)比較低。此外，制冷劑在常溫下的冷凝壓力也不應(yīng)過(guò)高。制冷系統(tǒng)中所采用的冷卻物質(zhì)一般為水或空氣，冷凝溫度處于常溫，故希望常溫下冷凝壓力不要過(guò)高，一般不超過(guò) 1.21.5 MPa, 這樣可以減少制冷設(shè)備的承受壓力，以及制冷劑向外滲漏的可能性。（3）單位容積制冷量qv要大單位容積制冷量qv越大，當(dāng)制冷量一定時(shí)，所需的制冷劑的體積流量越小。這樣，可以 減小壓縮機(jī)的尺

44、寸和重量，節(jié)省金屬用量。這對(duì)于大型制冷裝置是胡意義的。但對(duì)于小型制 冷裝置，壓縮機(jī)尺寸較小，意義就不太明顯。特別是對(duì)于離心式制冷壓縮機(jī)或小型活塞式壓 縮機(jī)，尺寸過(guò)小還會(huì)帶來(lái)制造上的困難。（4）臨界溫度要高，凝固溫度要低當(dāng)制冷劑的臨界溫度高時(shí)，采用常溫下的冷卻水或空氣即可使之冷凝，并可使制冷循環(huán) 的過(guò)程線遠(yuǎn)離臨界點(diǎn)，節(jié)流損失越小，制冷系數(shù)較高；凝固點(diǎn)低時(shí)，可獲取較低的制冷溫度。（5）絕熱指數(shù)應(yīng)低一些根據(jù)絕熱過(guò)程狀態(tài)參數(shù)之間的關(guān)系式：丁2“1 （p2/pi）（k-1* 即 丁2 Tl （pz/pJkWk可見(jiàn)，當(dāng)壓縮時(shí)的初始溫度和壓縮比不變的情況下，絕熱指數(shù)k=cp/cv越小，壓縮終了的溫度越低。這

45、不但有利于提高壓縮機(jī)的輸氣系數(shù)，而且不會(huì)使?jié)櫥吞蓟?，?duì)壓縮機(jī)潤(rùn)滑也是有利的。如 NH3的k=1.31, R12的k=1.14, R22的k=1.16,由于NH3的k值比R12或 R22高，所以采用NH3的制冷壓縮機(jī)的排氣溫度較高，為了防止?jié)櫥吞蓟?，通常?NH3壓 縮機(jī)的氣缸頂部設(shè)冷卻水套，而 R12或R22的壓縮機(jī)一般不需要。(6)分子量對(duì)于離心式制冷壓縮機(jī)希望采用分子量較大的制冷劑，因?yàn)榉肿恿吭酱髸r(shí)，在相同的旋 轉(zhuǎn)速度下產(chǎn)生的離心力也越大，使得每一級(jí)產(chǎn)生的壓縮比較大，當(dāng)壓縮比一定時(shí)，所需的級(jí) 數(shù)較少。如NH3的分子量較小(17.03),所以主要用于活塞式制冷壓縮機(jī)，而 R11的分子量

46、較大( 137.39),主要用于離心式制冷壓縮機(jī)。(二)對(duì)物理化學(xué)性質(zhì)的要求(1)制冷劑的導(dǎo)熱系數(shù)、放熱系數(shù)要高這樣可以提高熱交換效率，減少蒸發(fā)器、冷凝器等熱交換器的傳熱面積。(2)密度、粘度要小這樣，制冷劑在管道中的流動(dòng)阻力就小，可以降低壓縮機(jī)的耗功率或縮小管徑(3)制冷劑對(duì)金屬和其他材料(如橡膠告等)應(yīng)無(wú)腐蝕和侵蝕作用。(4)制冷劑在高溫下應(yīng)不分解、不燃燒、不爆炸。(5)溶水性和溶油性溶水性氟里昂和燒類(lèi)制冷劑難溶于水，氨易溶于水。經(jīng)實(shí)驗(yàn)得知：水在R11中的溶解度，0c時(shí)為0.0026% (質(zhì)量百分比),30c為0.012%;而水在R22中的溶解度，0c時(shí)為0.06% , 30c時(shí)為0.15

47、%。在溫度為15c時(shí)，一個(gè)單位容積的水能溶解 700個(gè)單位容積的氨。難溶水的制 冷劑，當(dāng)含水量超過(guò)溶解度時(shí)，游離狀態(tài)的水在低溫條件下結(jié)冰，會(huì)堵塞膨脹閥或其它狹窄 通道。“冰塞”會(huì)影響制冷機(jī)工作。由于氟里昂的吸水性較差，因此，氟里昂系統(tǒng)容易發(fā)生“冰 塞”現(xiàn)象。為了避免，氟里昂系統(tǒng)中應(yīng)裝干燥劑。止匕外，氟里昂中含有水，還會(huì)發(fā)生水解作 用，生成酸，這種酸與油起反應(yīng)使油質(zhì)劣化，生成沉淀物；同時(shí)發(fā)生對(duì)金屬材料的腐蝕現(xiàn)象 和“鍍銅”現(xiàn)象。(所謂“鍍銅”現(xiàn)象，是指在氟里昂制冷系統(tǒng)中，制冷劑水解產(chǎn)生的酸，腐 蝕銅和銅合金，而后生成物再與高溫的氣缸內(nèi)表面、閥門(mén)、活塞、活塞銷(xiāo)、曲軸、軸承等部 位接觸，銅被鐵所轉(zhuǎn)換

48、，在這些表面上產(chǎn)生一層銅膜的現(xiàn)象。)氨吸水性強(qiáng)，一般來(lái)說(shuō)，它能以任意比例與水互相溶解組成氨水溶液，即使在低溫下， 水也不會(huì)從氨中析出而凍結(jié)。因此，在氨系統(tǒng)中不會(huì)出現(xiàn)冰塞現(xiàn)象。但是，氨液中有水分后, 使蒸發(fā)溫度升高，系統(tǒng)制冷能力下降；同時(shí)對(duì)金屬有腐蝕作用，氨溶于水時(shí)還要放出大量溶篥能來(lái)Ijthulongrcom解熱，一般要求液氨中含水量不得超過(guò) 0.12%。1建筑資料下藏就在筑龍網(wǎng)溶油性一般情況下，制冷劑與潤(rùn)滑油是接觸的，所以必須考查制冷劑的溶油竹根據(jù)制冷劑與潤(rùn)滑油的可溶性程度，可以把制冷劑分為三類(lèi)：R717、 R744 難溶解或微溶解潤(rùn)滑油。這類(lèi)制冷劑幾乎是不溶解于潤(rùn)滑油，它們與潤(rùn)滑油混合時(shí), 有明顯的分層現(xiàn)象，油比較容易從制冷劑中分離出來(lái)。屬于這類(lèi)制冷劑的有:(CO2)、R13、R14、R115等。無(wú)限溶解潤(rùn)滑油。這類(lèi)制冷劑與油形成均勻的溶液，無(wú)分層現(xiàn)象。油較難分離。屬于這類(lèi)制冷劑的有 R11、R12、R21、R113。有限溶解。這類(lèi)制冷劑在高溫時(shí)與油無(wú)限溶解，而在低溫時(shí)，制冷劑與油的溶解分成 兩層一一貧油層和富油層。屬于這類(lèi)制冷劑的有：R22、R114、R502。有限溶解與無(wú)限溶解是可以互相轉(zhuǎn)化的。這與溶液的溫度、制冷劑種類(lèi)、潤(rùn)滑油的種類(lèi) 有關(guān)。P18。制冷劑對(duì)油的溶解有利有弊：好處：a.換熱器表面不形成油膜，對(duì)傳熱有利；