制冷劑知識及傳熱學(xué)基礎(chǔ)知識課件

制冷劑、傳熱學(xué)基礎(chǔ)知識

及其在空調(diào)中的應(yīng)用制冷劑基礎(chǔ)知識傳熱學(xué)基礎(chǔ)知識及在空調(diào)中的應(yīng)用張智

制冷劑、傳熱學(xué)基礎(chǔ)知識

及其在空調(diào)中的應(yīng)用制冷劑基礎(chǔ)知識制冷劑基礎(chǔ)知識常用制冷劑的一般要求常用制冷劑的分類制冷劑編號（ASHRAE）制冷劑的替代制冷劑的罐裝制冷劑基礎(chǔ)知識常用制冷劑的一般要求常用制冷劑的一般要求具有優(yōu)良的熱力學(xué)特性具有優(yōu)良的熱物理性能（較低的粘度，高的導(dǎo)熱系數(shù)，大的氣化潛熱）具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性與潤滑油有良好的兼容性無毒性，不可然、不可爆，無腐蝕性有良好的電器絕緣性經(jīng)濟(jì)性常用制冷劑的一般要求具有優(yōu)良的熱力學(xué)特性常用制冷劑的分類無機(jī)化合物和有機(jī)化合物；單一工質(zhì)和混合工質(zhì)；NRSC按照安全性分為三類；NBFU按照毒性分為六類按常壓下的沸點(diǎn)分為高溫制冷劑、中溫制冷劑和低溫制冷劑常用制冷劑的分類無機(jī)化合物和有機(jī)化合物；高、中、低溫制冷劑分類常見制冷劑常壓下沸點(diǎn)30℃下蒸氣壓高溫制冷劑R11，R21R113，R114>0℃≦0.3MPa中溫制冷劑R717，R12R22，R502-60～0℃0.3～2.0MPa低溫制冷劑R13，R14R23，R503≦-60℃2.0～7.0MPa高、中、低溫制冷劑分類常見制冷劑常壓下沸點(diǎn)30℃下蒸氣壓高制冷劑編號（ASHRAE）鹵代烴類純物質(zhì)RXXXx

其中：1：C-1；2：H+1；3：F；4：a,b,c…以區(qū)分同分異構(gòu)體例如：R12,R22,R125,R134a,R290CFC（氯氟烴）HCFC（氫氯氟烴）HC（碳?xì)洌〩FC（氫氟烴）FC（氟烴）非共沸混合工質(zhì)：R4XXXR407C:R32/R125/R134a23/25/52wt%7.1KR410A:R32/R12550/50wt%0.04KR417A:R125/R134a/R60046.5/50/3.5wt%5.1K

共沸混合工質(zhì)：R5XXXR500:R12/R152a73.8/26.2wt%R502:R22/R11548.8/51.2wt%R503:R23/R1340.1/59.9wt%無機(jī)化合物制冷劑：R7XXxR717：NH3，R718：H2O，R729：air，R744：CO2，R744a：N2O

制冷劑編號（ASHRAE）鹵代烴類純物質(zhì)RXXXx甲、乙烷系物質(zhì)的塔系圖甲、乙烷系物質(zhì)的塔系圖制冷劑的替代制冷劑對環(huán)境的影響對臭氧層的破壞(ODP)；溫室效應(yīng)(GWP)(直接溫室效應(yīng)，間接溫室效應(yīng))R12的替代工質(zhì)R134a，R290，R600a，R22/R152aR22的替代工質(zhì)R407C,R410A,R417A,CO2制冷劑的替代制冷劑對環(huán)境的影響CFC、HCFC類物質(zhì)禁用時(shí)間根據(jù)1995年12月《蒙特利爾議定書》締約國第七次會議決定：對于CFC類物質(zhì)發(fā)達(dá)國家，1996年1月1日起完全停止生產(chǎn)與消費(fèi)發(fā)展中國家，最后停用日期為2010年對于HCFC類物質(zhì)發(fā)達(dá)國家，1996年起凍結(jié)生產(chǎn)量，2020年起完全停用發(fā)展中國家，2016年起凍結(jié)生產(chǎn)量，2040年完全停用CFC、HCFC類物質(zhì)禁用時(shí)間根據(jù)1995年12月《蒙特利爾R407C的基本特性與R22相比，循環(huán)特性比較接近單位容積制冷量、蒸發(fā)壓力、冷凝壓力、排氣溫度等綜合的熱力學(xué)性能與R22接近換熱系數(shù)比R22低10%左右壓縮機(jī)潤滑油需采用聚酯油（PolyolEsterOil）冷媒充灌量適當(dāng)減小，毛細(xì)管適當(dāng)加長換熱器中管子排列如能使兩種傳熱介質(zhì)改為逆流，則能充分發(fā)揮非共沸工質(zhì)在蒸發(fā)器或冷凝器中具有溫度滑移的優(yōu)勢，可以降低傳熱溫差提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性向系統(tǒng)充注時(shí)必須采用液相充注系統(tǒng)中的工質(zhì)少量泄漏及再補(bǔ)充后，系統(tǒng)中工質(zhì)的成分略有變化，但對系統(tǒng)性能的影響較小

R407C的基本特性與R22相比，循環(huán)特性比較接近R410A的基本特性總體來講，熱物理性能比R22優(yōu)越冷凝壓力比R22高約50%單位容積制冷量比R22增加約50%壓縮機(jī)潤滑油需采用聚酯油（PolyolEsterOil）在相同的測試條件下，冷凝換熱系數(shù)高于R22約2-6%，壓力損失低約20-40%蒸發(fā)換熱系數(shù)比R22高約20-30%使用R410A的系統(tǒng)比R22的系統(tǒng)更加緊湊

R410A的基本特性總體來講，熱物理性能比R22優(yōu)越制冷劑的罐裝R12白色R22綠色R134a天藍(lán)色R407C中棕色R410A玫瑰紅制冷劑的罐裝R12白色傳熱學(xué)基礎(chǔ)知識及在空調(diào)中的應(yīng)用熱量傳遞的三種基本方式傳熱過程和傳熱量傳熱強(qiáng)化的方法發(fā)生在空調(diào)系統(tǒng)中的主要傳熱過程空調(diào)用換熱器中的強(qiáng)化傳熱技術(shù)傳熱學(xué)基礎(chǔ)知識及在空調(diào)中的應(yīng)用熱量傳遞的三種基本方式熱量傳遞的三種基本方式導(dǎo)熱：物體個(gè)部分之間不發(fā)生相對位移時(shí)，依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子的熱運(yùn)動而產(chǎn)生的熱量傳遞。對流：流體個(gè)部分之間發(fā)生相對位移，冷熱流體相互摻混所引起的熱量傳遞方式。自然對流是由于流體冷熱各部分的密度不同而引起的流動換熱強(qiáng)制對流指由于水泵、風(fēng)機(jī)或其他壓差作用造成的流動換熱熱輻射是由于因?yàn)闊岬脑蚨ㄟ^電磁波傳遞能量的過程和方式熱量傳遞的三種基本方式導(dǎo)熱：物體個(gè)部分之間不發(fā)生相對位移時(shí)傳熱過程和傳熱量傳熱過程是指熱量由高溫物體傳遞到低溫物體的過程，它可以是導(dǎo)熱、對流換熱和熱輻射中的一種或混合。Q：傳遞的熱量[W]；F：傳熱面積[m2]；K：傳熱系數(shù)[W/m2C]；t1：高溫物體的溫度[C]；t2：低溫物體的溫度[C]傳熱過程和傳熱量傳熱過程是指熱量由高溫物體傳遞到低溫物體的傳熱強(qiáng)化的方法采用擴(kuò)展表面以增大換熱面積增大冷熱物體間的溫差采用高導(dǎo)熱系數(shù)的材料提高流體流速以減低層流底層增加流體的擾動或使流體旋轉(zhuǎn)以破壞層流底層采用機(jī)械震動，聲波或超聲波產(chǎn)生氣流脈動及施加電磁場等傳熱強(qiáng)化的方法采用擴(kuò)展表面以增大換熱面積發(fā)生在冷凝器中的主要傳熱過程制冷劑——>銅管內(nèi)壁：對流換熱銅管內(nèi)壁——>銅管外壁及翅片：導(dǎo)熱銅管外壁及翅片——>大氣：對流換熱發(fā)生在冷凝器中的主要傳熱過程制冷劑——>銅管內(nèi)壁：對流換熱發(fā)生在蒸發(fā)器中的主要傳熱過程大氣——>銅管外壁及翅片：對流換熱銅管外壁及翅片——>銅管內(nèi)壁：導(dǎo)熱銅管內(nèi)壁——>制冷劑：對流換熱發(fā)生在蒸發(fā)器中的主要傳熱過程大氣——>銅管外壁及翅片：對流換管內(nèi)強(qiáng)化換熱方法示例管內(nèi)強(qiáng)化換熱方法示例內(nèi)螺紋管與光管相比的特點(diǎn)增大了管內(nèi)換熱面積；改善了制冷劑的流動方式，可提高表面換熱系數(shù)80-180%；管內(nèi)壓力損失與光滑管差不多；翅篇管換熱器的加工與制造方法基本上與光滑管相同.內(nèi)螺紋管與光管相比的特點(diǎn)增大了管內(nèi)換熱面積；內(nèi)螺紋管的結(jié)構(gòu)內(nèi)螺紋管的結(jié)構(gòu)日立公司管內(nèi)流動實(shí)驗(yàn)結(jié)果

光管內(nèi)螺紋管1內(nèi)螺紋管2內(nèi)螺紋管3外徑mm9.529.529.529.52平均壁厚mm0.300.350.370.36槽底壁厚mm

0.300.300.30槽深mm

0.120.150.20槽數(shù)

606560螺旋角

72518槽型

ABC內(nèi)表面積增大率1.01.341.281.51冷凝表面換熱系數(shù)比1.01.552.02.4蒸發(fā)表面換熱系數(shù)比1.01.752.02.5冷凝壓力損失比1.01.031.031.05蒸發(fā)壓力損失比1.01.031.031.05日立公司管內(nèi)流動實(shí)驗(yàn)結(jié)果

光管內(nèi)螺紋管1內(nèi)螺紋管2內(nèi)螺紋管人字形管的結(jié)構(gòu)人字形管的結(jié)構(gòu)百葉窗型翅片中的氣流流動百葉窗型翅片中的氣流流動不同片型和管型結(jié)合的對比

光滑管內(nèi)螺紋管傳熱系數(shù)（A）傳熱系數(shù)比傳熱系數(shù)（B）傳熱系數(shù)比B/A平片301.00331.001.10波紋片321.07361.201.125條形片361.20421.401.167百葉窗片421.40511.701.214實(shí)驗(yàn)條件：R22管內(nèi)蒸發(fā)，迎風(fēng)風(fēng)速1.0m/s不同片型和管型結(jié)合的對比

光滑管內(nèi)螺紋管傳熱系數(shù)（A）傳熱系新冷凝器：平片和沖縫片組合＋內(nèi)螺紋管原冷凝器：全沖縫片＋內(nèi)螺紋管新冷凝器有如下特點(diǎn)：風(fēng)阻減小在相同的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速下?lián)Q熱能力高，風(fēng)量大在相同的風(fēng)量下?lián)Q熱能力高，風(fēng)扇需要的轉(zhuǎn)速低，噪音降低由于迎風(fēng)側(cè)使用平片，對于防止制熱結(jié)霜有好處冷凝器的強(qiáng)化傳熱應(yīng)用新冷凝器：平片和沖縫片組合＋內(nèi)螺紋管冷凝器的強(qiáng)化傳熱應(yīng)用冷凝器性能對比（1）冷凝器性能對比（1）冷凝器性能對比（2）冷凝器性能對比（2）冷凝器性能對比（3）冷凝器性能對比（3）相同風(fēng)量下的性能對比風(fēng)量[m3/h]原機(jī)換熱量[W]新機(jī)換熱量[W]相對于原機(jī)的變化[W]原機(jī)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速[rpm]新機(jī)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速[rpm]相對于原機(jī)的變化[rpm]46001401714384+367717649-6848001440514733+328746680-6650001479315083+290774712-6252001518115433+252803744-5954001556915788+219831776-55相同風(fēng)量下的性能對比風(fēng)量原機(jī)換新機(jī)換相對于原機(jī)的變化原機(jī)風(fēng)機(jī)相同風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速下的性能對比風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速rpm原機(jī)換熱量[W]新機(jī)換熱量[W]相對于原機(jī)的變化[W]原機(jī)風(fēng)量[m3/h]新機(jī)風(fēng)量[m3/h]相對于原機(jī)的變化[m3/h]7201405815168+111046215049+4287401432915387+105847615174+4137601460115604+100349015298+3977801487215822+95050415423+382相同風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速下的性能對比風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速原機(jī)換新機(jī)換相對于原機(jī)的變化空調(diào)房間內(nèi)氣流分布研究空調(diào)房間內(nèi)氣流分布研究32計(jì)算模型計(jì)算模型制冷制熱時(shí)溫度和氣流傳播過程制冷制熱時(shí)溫度和氣流傳播過程謝謝！謝謝！35制冷劑、傳熱學(xué)基礎(chǔ)知識

及其在空調(diào)中的應(yīng)用制冷劑基礎(chǔ)知識傳熱學(xué)基礎(chǔ)知識及在空調(diào)中的應(yīng)用張智

制冷劑、傳熱學(xué)基礎(chǔ)知識

及其在空調(diào)中的應(yīng)用制冷劑基礎(chǔ)知識制冷劑基礎(chǔ)知識常用制冷劑的一般要求常用制冷劑的分類制冷劑編號（ASHRAE）制冷劑的替代制冷劑的罐裝制冷劑基礎(chǔ)知識常用制冷劑的一般要求常用制冷劑的一般要求具有優(yōu)良的熱力學(xué)特性具有優(yōu)良的熱物理性能（較低的粘度，高的導(dǎo)熱系數(shù)，大的氣化潛熱）具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性與潤滑油有良好的兼容性無毒性，不可然、不可爆，無腐蝕性有良好的電器絕緣性經(jīng)濟(jì)性常用制冷劑的一般要求具有優(yōu)良的熱力學(xué)特性常用制冷劑的分類無機(jī)化合物和有機(jī)化合物；單一工質(zhì)和混合工質(zhì)；NRSC按照安全性分為三類；NBFU按照毒性分為六類按常壓下的沸點(diǎn)分為高溫制冷劑、中溫制冷劑和低溫制冷劑常用制冷劑的分類無機(jī)化合物和有機(jī)化合物；高、中、低溫制冷劑分類常見制冷劑常壓下沸點(diǎn)30℃下蒸氣壓高溫制冷劑R11，R21R113，R114>0℃≦0.3MPa中溫制冷劑R717，R12R22，R502-60～0℃0.3～2.0MPa低溫制冷劑R13，R14R23，R503≦-60℃2.0～7.0MPa高、中、低溫制冷劑分類常見制冷劑常壓下沸點(diǎn)30℃下蒸氣壓高制冷劑編號（ASHRAE）鹵代烴類純物質(zhì)RXXXx

其中：1：C-1；2：H+1；3：F；4：a,b,c…以區(qū)分同分異構(gòu)體例如：R12,R22,R125,R134a,R290CFC（氯氟烴）HCFC（氫氯氟烴）HC（碳?xì)洌〩FC（氫氟烴）FC（氟烴）非共沸混合工質(zhì)：R4XXXR407C:R32/R125/R134a23/25/52wt%7.1KR410A:R32/R12550/50wt%0.04KR417A:R125/R134a/R60046.5/50/3.5wt%5.1K

共沸混合工質(zhì)：R5XXXR500:R12/R152a73.8/26.2wt%R502:R22/R11548.8/51.2wt%R503:R23/R1340.1/59.9wt%無機(jī)化合物制冷劑：R7XXxR717：NH3，R718：H2O，R729：air，R744：CO2，R744a：N2O

制冷劑編號（ASHRAE）鹵代烴類純物質(zhì)RXXXx甲、乙烷系物質(zhì)的塔系圖甲、乙烷系物質(zhì)的塔系圖制冷劑的替代制冷劑對環(huán)境的影響對臭氧層的破壞(ODP)；溫室效應(yīng)(GWP)(直接溫室效應(yīng)，間接溫室效應(yīng))R12的替代工質(zhì)R134a，R290，R600a，R22/R152aR22的替代工質(zhì)R407C,R410A,R417A,CO2制冷劑的替代制冷劑對環(huán)境的影響CFC、HCFC類物質(zhì)禁用時(shí)間根據(jù)1995年12月《蒙特利爾議定書》締約國第七次會議決定：對于CFC類物質(zhì)發(fā)達(dá)國家，1996年1月1日起完全停止生產(chǎn)與消費(fèi)發(fā)展中國家，最后停用日期為2010年對于HCFC類物質(zhì)發(fā)達(dá)國家，1996年起凍結(jié)生產(chǎn)量，2020年起完全停用發(fā)展中國家，2016年起凍結(jié)生產(chǎn)量，2040年完全停用CFC、HCFC類物質(zhì)禁用時(shí)間根據(jù)1995年12月《蒙特利爾R407C的基本特性與R22相比，循環(huán)特性比較接近單位容積制冷量、蒸發(fā)壓力、冷凝壓力、排氣溫度等綜合的熱力學(xué)性能與R22接近換熱系數(shù)比R22低10%左右壓縮機(jī)潤滑油需采用聚酯油（PolyolEsterOil）冷媒充灌量適當(dāng)減小，毛細(xì)管適當(dāng)加長換熱器中管子排列如能使兩種傳熱介質(zhì)改為逆流，則能充分發(fā)揮非共沸工質(zhì)在蒸發(fā)器或冷凝器中具有溫度滑移的優(yōu)勢，可以降低傳熱溫差提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性向系統(tǒng)充注時(shí)必須采用液相充注系統(tǒng)中的工質(zhì)少量泄漏及再補(bǔ)充后，系統(tǒng)中工質(zhì)的成分略有變化，但對系統(tǒng)性能的影響較小

R407C的基本特性與R22相比，循環(huán)特性比較接近R410A的基本特性總體來講，熱物理性能比R22優(yōu)越冷凝壓力比R22高約50%單位容積制冷量比R22增加約50%壓縮機(jī)潤滑油需采用聚酯油（PolyolEsterOil）在相同的測試條件下，冷凝換熱系數(shù)高于R22約2-6%，壓力損失低約20-40%蒸發(fā)換熱系數(shù)比R22高約20-30%使用R410A的系統(tǒng)比R22的系統(tǒng)更加緊湊

R410A的基本特性總體來講，熱物理性能比R22優(yōu)越制冷劑的罐裝R12白色R22綠色R134a天藍(lán)色R407C中棕色R410A玫瑰紅制冷劑的罐裝R12白色傳熱學(xué)基礎(chǔ)知識及在空調(diào)中的應(yīng)用熱量傳遞的三種基本方式傳熱過程和傳熱量傳熱強(qiáng)化的方法發(fā)生在空調(diào)系統(tǒng)中的主要傳熱過程空調(diào)用換熱器中的強(qiáng)化傳熱技術(shù)傳熱學(xué)基礎(chǔ)知識及在空調(diào)中的應(yīng)用熱量傳遞的三種基本方式熱量傳遞的三種基本方式導(dǎo)熱：物體個(gè)部分之間不發(fā)生相對位移時(shí)，依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子的熱運(yùn)動而產(chǎn)生的熱量傳遞。對流：流體個(gè)部分之間發(fā)生相對位移，冷熱流體相互摻混所引起的熱量傳遞方式。自然對流是由于流體冷熱各部分的密度不同而引起的流動換熱強(qiáng)制對流指由于水泵、風(fēng)機(jī)或其他壓差作用造成的流動換熱熱輻射是由于因?yàn)闊岬脑蚨ㄟ^電磁波傳遞能量的過程和方式熱量傳遞的三種基本方式導(dǎo)熱：物體個(gè)部分之間不發(fā)生相對位移時(shí)傳熱過程和傳熱量傳熱過程是指熱量由高溫物體傳遞到低溫物體的過程，它可以是導(dǎo)熱、對流換熱和熱輻射中的一種或混合。Q：傳遞的熱量[W]；F：傳熱面積[m2]；K：傳熱系數(shù)[W/m2C]；t1：高溫物體的溫度[C]；t2：低溫物體的溫度[C]傳熱過程和傳熱量傳熱過程是指熱量由高溫物體傳遞到低溫物體的傳熱強(qiáng)化的方法采用擴(kuò)展表面以增大換熱面積增大冷熱物體間的溫差采用高導(dǎo)熱系數(shù)的材料提高流體流速以減低層流底層增加流體的擾動或使流體旋轉(zhuǎn)以破壞層流底層采用機(jī)械震動，聲波或超聲波產(chǎn)生氣流脈動及施加電磁場等傳熱強(qiáng)化的方法采用擴(kuò)展表面以增大換熱面積發(fā)生在冷凝器中的主要傳熱過程制冷劑——>銅管內(nèi)壁：對流換熱銅管內(nèi)壁——>銅管外壁及翅片：導(dǎo)熱銅管外壁及翅片——>大氣：對流換熱發(fā)生在冷凝器中的主要傳熱過程制冷劑——>銅管內(nèi)壁：對流換熱發(fā)生在蒸發(fā)器中的主要傳熱過程大氣——>銅管外壁及翅片：對流換熱銅管外壁及翅片——>銅管內(nèi)壁：導(dǎo)熱銅管內(nèi)壁——>制冷劑：對流換熱發(fā)生在蒸發(fā)器中的主要傳熱過程大氣——>銅管外壁及翅片：對流換管內(nèi)強(qiáng)化換熱方法示例管內(nèi)強(qiáng)化換熱方法示例內(nèi)螺紋管與光管相比的特點(diǎn)增大了管內(nèi)換熱面積；改善了制冷劑的流動方式，可提高表面換熱系數(shù)80-180%；管內(nèi)壓力損失與光滑管差不多；翅篇管換熱器的加工與制造方法基本上與光滑管相同.內(nèi)螺紋管與光管相比的特點(diǎn)增大了管內(nèi)換熱面積；內(nèi)螺紋管的結(jié)構(gòu)內(nèi)螺紋管的結(jié)構(gòu)日立公司管內(nèi)流動實(shí)驗(yàn)結(jié)果

光管內(nèi)螺紋管1內(nèi)螺紋管2內(nèi)螺紋管3外徑mm9.529.529.529.52平均壁厚mm0.300.350.370.36槽底壁厚mm

0.300.300.30槽深mm

0.120.150.20槽數(shù)

606560螺旋角

72518槽型

ABC內(nèi)表面積增大率1.01.341.281.51冷凝表面換熱系數(shù)比1.01.552.02.4蒸發(fā)表面換熱系數(shù)比1.01.752.02.5冷凝壓力損失比1.01.031.031.05蒸發(fā)壓力損失比1.01.031.031.05日立公司管內(nèi)流動實(shí)驗(yàn)結(jié)果

光管內(nèi)螺紋管1內(nèi)螺紋管2內(nèi)螺紋管人字形管的結(jié)構(gòu)人字形管的結(jié)構(gòu)百葉窗型翅片中的氣流流動百葉窗型翅片中的氣流流動不同片型和管型結(jié)合的對比

光滑管內(nèi)螺紋管傳熱系數(shù)（A）傳熱系數(shù)比傳熱系數(shù)（B）傳熱系數(shù)比B/A平片301.00331.001.10波紋片321.07361.201.125條形片361.20421.401.167百葉窗片421.40511.701.214實(shí)驗(yàn)條件：R