第二章制冷空調(diào)基礎(chǔ)知識(shí)

1、【課題】 第二章制冷空調(diào)基礎(chǔ)知識(shí)第一節(jié)熱力學(xué)定律【教學(xué)目標(biāo)】1知識(shí)目標(biāo)：工質(zhì)的基本狀態(tài)參數(shù)，理解熱力學(xué)定律的內(nèi)涵及應(yīng)用。2能力目標(biāo)：通過理論知識(shí)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用，培養(yǎng)綜合運(yùn)用能力。3情感目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生熱愛科學(xué)，實(shí)事求是的學(xué)風(fēng)和創(chuàng)新意識(shí)，創(chuàng)新精神?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】熱力學(xué)定律的內(nèi)涵及應(yīng)用?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】焓濕圖的意義和應(yīng)用。【教學(xué)方法】讀書指導(dǎo)法、分析法、演示法、練習(xí)法?！菊n時(shí)安排】4學(xué)時(shí)?！窘虒W(xué)過程】導(dǎo)入（2分鐘）在熱力工程中，實(shí)現(xiàn)熱能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)換或熱能的轉(zhuǎn)移，都要借助于一種攜帶熱能的工作物質(zhì)即工質(zhì)，各種氣體、蒸氣及液體是工程上常用的工質(zhì)。在熱力過程中，一方面工質(zhì)的熱力狀態(tài)不斷地發(fā)生變化，另一方面工質(zhì)與外

2、界之間有能量的交換。因此，工質(zhì)的熱力性質(zhì)及熱能轉(zhuǎn)換規(guī)律是工程熱力學(xué)研究的內(nèi)容。新課 1-2學(xué)時(shí)第一節(jié)熱力學(xué)定律一、工質(zhì)的物理性質(zhì)及基本狀態(tài)參數(shù)1物質(zhì)的三態(tài)固態(tài)、液態(tài)及氣態(tài)，三態(tài)之間是通過吸熱或放熱來完成其狀態(tài)轉(zhuǎn)化的。（1）固態(tài)該種狀態(tài)的物質(zhì)分子間的引力比其它兩種狀態(tài)大，且分子間的距離最小。固體具一定形狀。（2）液態(tài)液態(tài)的物質(zhì)分子間的引力較小而間距較大。分子間相互可移動(dòng)，因此液體具有流動(dòng)性而且無一定的形狀。（3）氣態(tài)和上述兩種狀態(tài)相比較，氣態(tài)物體的分子間距離最大而分子間引力很小，分子間無相互約束，不停地進(jìn)行著無規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。因此，氣體無形狀，元固定體積。物質(zhì)的狀態(tài)取決于分子之間引力的大小和其熱運(yùn)動(dòng)

3、的強(qiáng)弱。2基本狀態(tài)參數(shù)熱力學(xué)中常見的狀態(tài)參數(shù)有（基本狀態(tài)參數(shù)）溫度T、壓力p、密度r 或比體積v、比內(nèi)能u、比焓h等。（1）溫度描述熱力系統(tǒng)冷熱程度的物理量。熱力學(xué)溫度的符號(hào)用T表示，單位為K（開）。熱力學(xué)溫度與攝氏溫度之間的關(guān)系為t = T-273.15 K或 T = 273.15 K + tt 攝氏溫度，。（2）壓力F整個(gè)邊界面受到的力，N；S受力邊界面的總面積，m2。絕對(duì)壓力、工作壓力和環(huán)境大氣壓力之間的關(guān)系為pamb當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?；pe工作壓力。（3）比體積和密度系統(tǒng)中工質(zhì)所占有的空間稱為工質(zhì)的體積。而單位質(zhì)量的工質(zhì)所占有的體積稱比體積，用v表示，單位為m3/kg。決定壓縮機(jī)制冷量的重要

4、參數(shù)。與工質(zhì)密度互為倒數(shù)。例2-1鍋爐中蒸汽壓力表的讀數(shù)；凝汽器的真空度值，根據(jù)真空表讀為。若大氣壓力，試求鍋爐及凝汽器中蒸汽的絕對(duì)力。解鍋爐中水蒸氣的絕對(duì)壓力凝汽器（電壓電容）中的絕對(duì)壓力3理想氣體狀態(tài)方程式Rg氣體常數(shù)對(duì)于質(zhì)量為m（kg）的理想氣體，其狀態(tài)方程為V質(zhì)量為m（kg）的氣體所占有的體積，m3；其它各參數(shù)同前。二、熱力學(xué)定律及應(yīng)用能量守恒及轉(zhuǎn)換定律：能量既不能被創(chuàng)造也不能被消滅，只能從一種形式轉(zhuǎn)換成另一種形式，或從一個(gè)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到一個(gè)系統(tǒng)。在實(shí)際的工質(zhì)狀態(tài)變化中，熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式為：q加給1 kg工質(zhì)的熱量，J/kg；u1 kg工質(zhì)內(nèi)能，J/kg；w機(jī)械功，J/kg。熱力學(xué)第

5、二定律：（1）在自然條件下熱量只能從高溫物體向低溫物體轉(zhuǎn)移，而不能由低溫物體自動(dòng)向高溫物體轉(zhuǎn)移。即在自然條件下這個(gè)轉(zhuǎn)變過程是不可逆的，必須消耗功才能使熱傳遞方向倒轉(zhuǎn)過來。（2）任何形式的能都會(huì)很容易地變成熱，而反過來熱卻不能在不產(chǎn)生其它影響的條件下完全變成其它形式的能，這種轉(zhuǎn)變?cè)谧匀粭l件下是不可逆的。熱變?yōu)闄C(jī)械功，一定伴隨有熱量損失。1熱量（1）熱量的定義熱量是系統(tǒng)與外界之間通過界面?zhèn)鬟f能量的一種方式。 熱量是能量在傳遞過程中的一種表現(xiàn)形式。 熱量與熱力過程有關(guān)，當(dāng)熱量傳遞給系統(tǒng)即系統(tǒng)吸熱時(shí)符號(hào)為正號(hào)，反之取負(fù)。單位J（焦耳）。（2）熱量傳遞的方式 熱傳導(dǎo) 熱對(duì)流 熱輻射2焓、比熱容（1）焓的

6、基本概念 1 kg的氣體工質(zhì)流入到裝有一定狀態(tài)工質(zhì)的容器中后，帶來的能量等于其全部內(nèi)能與該氣體流動(dòng)功之和，其值稱為焓。H表示質(zhì)量為m的工質(zhì)的焓，h表示1 kg工質(zhì)的焓，稱為比焓，習(xí)慣上統(tǒng)稱為“焓”，h的單位為J/kg，H的單位為J。H質(zhì)量為m的工質(zhì)的焓，J；U質(zhì)量為m的工質(zhì)的熱力學(xué)能，J；p工質(zhì)的壓力，Pa；V工質(zhì)的體積，m3；m工質(zhì)的質(zhì)量，kg；u1 kg工質(zhì)的熱力學(xué)能，J/kg；v工質(zhì)的比體積，m/kg；h1 kg工質(zhì)的焓，J/kg。焓的變化量即是工質(zhì)的熱量，定壓過程熱和焓的表達(dá)式為（2）比熱容1 kg物質(zhì)溫度升高1K所需要的熱量叫比熱容，用c表示，其單位為kJ/（kgK）。比熱容與熱量和

7、焓的關(guān)系式為：在定容過程中：在定壓過程中：例2-2在一個(gè)空氣加熱器中，空氣的溫度從27升高到327，而空氣的壓力沒有變化。試求加熱1 kg空氣所需的熱量（按定值比熱容計(jì)算）。解根據(jù)熱力學(xué)第一定律方程式，查表空氣的比定壓熱容為。，所以3熵熵是狀態(tài)參數(shù)。標(biāo)志著工質(zhì)的溫度對(duì)熱交換起著推動(dòng)作用的狀態(tài)變化的參數(shù)稱為“熵”。工程上經(jīng)常將溫度T和熵S作為一個(gè)坐標(biāo)系（稱溫熵圖），以反映系統(tǒng)在進(jìn)行熱交換過程中熱量的變化。3-4學(xué)時(shí)三、制冷技術(shù)中常用的熱力學(xué)名詞1顯熱和潛熱（l）顯熱物質(zhì)分子的動(dòng)能變化而物質(zhì)形態(tài)不變，這一過程吸收或放出的熱能稱之為顯熱。（2）潛熱物質(zhì)分子的位能變化，即物質(zhì)的狀態(tài)發(fā)生改變，溫度不發(fā)生

8、變化，這一過程中物質(zhì)吸收或放出的熱能稱之為潛熱。2汽化與液化（1）汽化物質(zhì)由液體轉(zhuǎn)變成蒸氣的過程就是汽化過程。（2）液化液化與汽化是相反的過程。3飽和溫度和飽和壓力某種液體沸騰時(shí)所維持不變的溫度稱為沸點(diǎn)，熱工學(xué)中又將其稱為在某一壓力下的飽和溫度。飽和溫度與飽和壓力一一對(duì)應(yīng)。壓力升高，飽和溫度升高，不同液體，同壓力下飽和溫度不同。4過熱與過冷（1）過熱過熱度即過熱蒸氣的溫度與飽和溫度之差。（2）過冷過冷也有過冷度的概念，過冷液體溫度比飽和液體溫度所低的數(shù)值，稱為制劑液體的過冷度。5臨界溫度和臨界壓力壓力增加，氣體的液化溫度隨之升高，溫度升高到某一數(shù)值時(shí)，氣體的液化溫度與壓力之間就不是正比的關(guān)系了

9、，即使再增大壓力不能使氣體液化，此時(shí)的溫度就叫做臨界溫度；與臨界溫度對(duì)應(yīng)的壓力被稱之為臨界壓力。四、作業(yè)安排五、課后反思第二節(jié)制冷壓縮原理及制冷劑【教學(xué)目標(biāo)】1知識(shí)目標(biāo)：理解蒸汽壓縮式制冷循環(huán)原理及壓焓圖的內(nèi)涵；了解制冷劑性質(zhì)和選用原則。2能力目標(biāo)：通過理論知識(shí)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用，培養(yǎng)綜合運(yùn)用能力。3情感目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生熱愛科學(xué)，實(shí)事求是的學(xué)風(fēng)和創(chuàng)新意識(shí)，創(chuàng)新精神。【教學(xué)重點(diǎn)】蒸汽壓縮式制冷循環(huán)原理及壓焓圖的內(nèi)涵。【教學(xué)難點(diǎn)】蒸汽壓縮式制冷循環(huán)原理及壓焓圖的內(nèi)涵?！窘虒W(xué)方法】讀書指導(dǎo)法、分析法、演示法、練習(xí)法?！菊n時(shí)安排】4學(xué)時(shí)【教學(xué)過程】導(dǎo)入（2分鐘） 制冷劑蒸氣被液化的條件是將溫度降低到臨界點(diǎn)以下

10、。制冷技術(shù)中的臨界溫度在對(duì)制冷劑的要求上是一項(xiàng)非常重要參數(shù)。新課 1-2學(xué)時(shí)第二節(jié)制冷壓縮原理及制冷劑一、制冷系統(tǒng)的組成蒸氣壓縮式制冷機(jī)的工作原理如圖所示。制冷系統(tǒng)組成：壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥（節(jié)流閥）、蒸發(fā)器及它們之間的連接管路等。完成一個(gè)循環(huán)只經(jīng)過一次壓縮，稱為單級(jí)壓縮制冷循環(huán)。制冷循環(huán)包括壓縮、冷凝、節(jié)流、蒸發(fā)四個(gè)過程。設(shè)備名稱壓縮機(jī)冷凝器節(jié)流閥蒸發(fā)器功用吸入工質(zhì)氣體，提高壓力造成向高溫放熱而液化的條件將工質(zhì)蒸氣液化降低液態(tài)工質(zhì)的壓力由工質(zhì)蒸發(fā)潛熱（汽化熱）而產(chǎn)生冷卻作用制冷工質(zhì)狀態(tài)氣體（加入壓縮功）氣體液體（放出凝結(jié)熱）液體液體氣體（吸收汽化熱）壓力增加高壓降壓低壓溫度低溫高溫（過熱過

11、熱）高溫常溫（過熱30 50C）常溫低溫低溫過熱溫度二、制冷循環(huán)l熱功平衡分析電能熱能制冷劑吸收低溫物體熱量q0，向高溫介質(zhì)釋放熱量qk，（q0 0，= 0，故e =/= 。空調(diào)工程中，過程曲線如圖所示。（3）干式冷卻過程等濕冷卻過程。冷卻過程中，空氣焓值減少，即 0，其過程如圖所示。（6）等焓減濕過程采用固體吸濕劑對(duì)空氣進(jìn)行等焓減濕處理。固體吸濕劑有兩類：一類，吸濕后仍為固體狀態(tài)；另一類為吸濕后固態(tài)逐漸變?yōu)橐簯B(tài)。固體吸濕劑處理空氣的過程可看作等焓減濕過程，變化過程線如圖所示。四、作業(yè)安排五、課后反思本章小節(jié)（1）工程熱力學(xué)研究工質(zhì)的狀態(tài)和性質(zhì)，常見的狀態(tài)參數(shù)有溫度、壓力、比體積（以上三個(gè)參數(shù)直接測(cè)量稱為基本參數(shù)）、內(nèi)能、焓、熵等；理想氣體狀態(tài)方程式反映了各參數(shù)之間的關(guān)系；能量守恒和轉(zhuǎn)換是熱力學(xué)第一定律的本質(zhì)，而熱功轉(zhuǎn)換的條件則是熱力學(xué)第二定律的內(nèi)容。（2）壓縮式制冷循環(huán)是最常見的制冷方式，實(shí)際制冷循環(huán)有過熱循環(huán)、過冷循環(huán)和