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ESZ Electronics 空 调 基 础 知 识 工程热力学 工程热力学是研究热能及机械能的相互转化的规律及方法。 1769年瓦特发明蒸气机，实现了热能转化为机械能，标志着工业革命的开始。 应用领域： -空调 -制冷 -发电 -飞机，火车，船舶，汽车 热力学第零定律 如果两个热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡(温度 相同)，则它们彼此也必定处于热平衡 温度测量即应用此原理 功，热量，能量,内能 功：在力学上把力和力方向位移的乘积定义为功. 热量：热量是内能改变时，通过热传递方式转移的能量，是 内能的变化量 ; 能量: 是物质运动的量度,运动有各种不同的形态,相应就有 各种不同的能量,比如:机械能,内能,化学能,等等; 内能: 也叫内热能,物体因其内部的分子原子等微粒不停地 运动而具有的能量; 热力学第一定律 热能可以从一个物体传递给另一个物体，也可以与机械能或其他能量相互转换，在传递和转换过程中，能量的总值不变。 或者描述为“一个物体内能的变化取决于它吸收多少热量并且对外界做了多少功” ?E = Q – W 内 能 在热力学上我们讨论系统能量时,我们通常指的是内能,因为通常物体的位置不发生变化,它的重力位能及动能不发生变化. 焓 在热工计算的公式中时常有公式U+pV出现,为了简化公式及简化计算,我们把它定义为焓,用H表示 H = U + PV 对于1kg工质的焓称比焓,用h表示, h = u +Pv 从上述公式可知焓是一个状态参数,在任一平衡状态下,u,P和v都有一定的值,因而焓也有一定的 值. 理论循环的节流过程 压力损失很大 绝热过程,q=0 不对外作功, w= 0 q= ?h-w 则 h1= h2 空调中常用的节流装置有:毛细管,EEV,热力膨胀阀 热交换器的工作原理 热机 热机是实现热能及机械能相互转换的装置 热机有两种: 一种将热能转换为机械能,比如蒸汽机 另一种将机械能转换为热能(制冷或制热),比如空调装置 热 机 –续 基本制冷循环 热泵的效率 Qc 是制冷量 Qh 是制热量 W 是消耗功率 COP 性能系数 制冷(热)量的测量方法 量热计法: 空调器室内侧制冷量,是通过测定用于平衡制冷量和除湿量所输入量热计室内侧的热量和水量来确定. 空气焓差法: 测量空调器室内侧进出风的焓的差值,乘以循环空气的质量流量,即的制冷量. 热力学第二定律 一种描述为: 热不可能自发地、 不付代价地、 从低温物体传至高温物体. 另一种描述为: 不可能制造出从单一热源吸热,使之全部转化为功而不留下其他任何变化的热力发动机. 热力学第二定律-续 循环:使工质经过一系列的状态变化,重新回复到原来状态的全部过程; 正向循环:将热能转化为机械能的循环; 逆向循环:将机械能转化为热能的循环; 如左图的正向循环,1-2-3为膨胀过程,过程功以面积1-2-3-n-m-1表示;3-4-1为压缩过程,消耗的压缩功以面积3-4-1-m-n-3表示; 净功 w0=膨胀功-压缩功 在膨胀过程中工质与高温热源接触,并从中吸入热量q1;而在压缩过程中,工质与低温冷源接触,放出热量q2. w0=q1-q2 结论: 从高温热源得到的热量q1,其中只有一部分可以转化为功,在这部分热能(q1-q2)转化为功的同时,必有另一部分q2传向低温热源. 逆卡诺循环 逆卡诺循环是由两个定温过程和两个绝热过程组成,且假定都是可逆过程. 逆卡诺循环的效率: COP从理论循环到实际空调器的演变过程 假定高温热源的温度Th为35 ℃ ,低温热源的温度为27 ℃ ,则逆卡诺循环的COP 为: COP = (27+273)/((35+273)-(27+273)) = 37.5 W/W 在理论循环中假设工质在高温热源放热及低温热源吸热都是与热源温度 相同,但实际换热时要有温差, 假定冷凝温度50 ℃ ,蒸发温度7 ℃ ,则 COP=(7+273)/((50+273)-(7+273))=6.51W/W 再加上压缩及节流过程不是绝热过程,换热过程不是等温过程, 工质流动中有压力损失,管道的冷量损失,以及循环风机的功 率,都会导致COP的降低. 物质的特性 T-P 图 基本制冷循环 理论和实际制冷循环 理论制冷循环 1-2: 等熵压缩 2-3: 等压冷凝 3-4: 等焓膨胀 4-1: 等压蒸发 实际制冷循环 制冷系统的4大组成部分: