空气调节与制冷技术课程

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1、空气调节用制冷技术0绪论0.1人工制冷的方法本课程为“空气调节”用制冷技术，即是此制冷技术是为“空调”服务的。供热工程由热源、热网和热用户组成，热源是为热用户服务的。本课程作为空气调节之“冷源”的一门技术，讲述其制冷方法、工作原理、制冷系统的组成、设备构造及其计算、系统设计、运行调节等。什么是空气调节？——使某一特定空间（房间）内空气温度、相对湿度、空气流速、压力、洁净度等参数进行人工调节的技术称为空气调节，简称为空调。对于某一空间，在夏季由于太阳辐射或内外温差向室内传进热量，以及室内人员、灯光、设备产生热量及湿量而在室内

2、形成热、湿负荷，若要保持这房间内空气温、湿度，就必须要求空调设备将这些热、湿负荷从室内转移出去。如何转移呢？方法是利用温度较低的介质来吸取这些热量。什么是制冷？——制冷是将低温热源（某物体或某空间）中的热量转移到高温热源中去，使其达到比环境更低的温度，并使之维持这个温度的过程。如冷库、冰箱等。技术——在某一领域（某方面）积累的知识和经验或某方面的技巧。所以说，制冷技术就是将低温热源中的热量转移到高温热源中去的知识、经验或技巧。实现制冷可以通过两种途径：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

3、水等，可用作食品的冷藏和防暑降温。我国对天然冷源的应用有悠久的历史，而且在采集、贮存和使用天然冷源方面积累了丰富的经验，直到现在，天然冷源在一些地区仍然得到应用。天然冷源具有价廉、贮量大等优点，而且利用它还不需要复杂的技术和设备。所以在满足使用要求的前提下，应优先考虑利用天然冷源。但是天然冷源受时间、地区及运输条件的限制，一般不能得到0℃以下的温度，而且不易控制和调节。所以天然冷源只用在防暑降温和少量食品的短期贮藏方面。工业生产及科学试验等对低温的要求，大都是通过人工冷源来实现。人工冷源是利用各种类型的制冷机械进行冷量的生

4、产，即利用人工的方法实现制冷。人工制冷需要比较复杂的技术和设备，而且生产的冷量成本较高，但是它完全避免了天然冷源的局限性，特别是可以根据不同的要求获得不同的低温。人工制冷可以获得的温度称为制冷温度。人工制冷能达到的制冷温度范围很广范，从稍低于环境温度直到接近于绝对零度。实现人工制冷的途径制冷的方法很多，可分为物理方法和化学方法。但绝大多数为物理方法。目前人工制冷的方法主要有相变制冷（蒸发制冷）、气体膨胀制冷和半导体制冷三种。１.相变制冷即利用物质相变的吸热效应实现制冷。如1个大气压下，冰融化时要吸取335kJ/kg的熔解热

5、（0℃），水汽化时的潜热为2256.9kJ/kg（100℃）；同样是水，在874Pa的压力下汽化时，可达到5℃的饱和温度，汽化潜热为2489.8kJ/kg；氨在1标准大气压下气化时要吸取1369.1kJ/kg的气化潜热（-33.4℃）；干冰在１标准大气压下升华要吸取137kcal/kg的热量，其升华温度为－78.9℃。目前干冰制冷常被用在人工降雨和医疗上。因此，只要选择适当的工质、创造一定的压力条件，就可以利用物体的相变获得所要求的温度。目前相变制冷中应用得最多的是利用液体的汽化吸热的特性来实现，即为蒸汽制冷。蒸汽制冷可分

6、为蒸汽压缩式、蒸汽喷射式和吸收式三种类型。以第一种应用最为广泛。2.气体膨胀制冷利用高压气体通过节流阀或膨胀机绝热膨胀时，对外输出膨胀功，同时温度降低，达到制冷的目的。与蒸汽制冷相比，气体膨胀制冷是一种没有相变的制冷方式，通常多以空气作为工质，所以也称为空气膨胀制冷。构成这种制冷方式的循环系统称为理想气体的逆向循环系统。最早出现的空气制冷机采用定压循环。气体逆向循环是利用气体吸收显热实现制冷的，因为气体的比热容很小，单位制冷量很小，一般情况下要求气体的流量大，循环的经济性较低，所以后来气体膨胀制冷逐渐被蒸汽压缩式制冷所取代

7、。现在它主要用于飞机机舱的冷却降温，而且在循环上也有较大改进。3.气体涡流制冷高压气体经涡流管膨胀后即可分离为热、冷两股气流。（1931年法国兰克）4.半导体制冷（热电制冷）1834年，法国物理学家帕尔帖发现了热电制冷和制热效应。（我们知道，由两种不同导体组成的一个闭合环路，如图所示，A、B分别表示两种不同的导体，当其中一个联接点被加热（称为热端），另一个联接点被冷却（称为冷端）时，也就是两个联接点有温差存在时，便在环路中产生了电动势，称为温差电动势，其大小与导体的性质及两个联接点的温差有关。对于两种导体，当冷端温度一定时

8、，电动势的大小只与热端的温度有关。根据这个电动势的大小，就可以确定热端周围介质的温度。这种热电效应又叫温差电效应，也就是我们通常用来测量温度的热电偶原理。相反，如果在电路中通入电流，则一个联接点的温度就会降低成为吸热端（冷端），而另一个联接点的温度会上升成为放热端（热端），这样就形成了热电制冷和制热的效