三菱电机制冷基础知识

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三菱电机制冷基础知识
1 术语和单位................................................. 1
1.1 术语.................................................... 1
1.2 单位和符号.............................................. 4
2 热的基础知识............................................... 7
2.1 何谓热.................................................. 7
2.2 热的种类................................................ 7
2.3 物质的三态和潜热....................................... 8
2.4 蒸发潜热和饱和温度、压力................................ 9
2.5 热的传递............................................... 10
3 制冷原理.................................................. 13
3.1 制冷................................................... 13
3.2 蒸发和冷凝............................................. 13
3.3 制冷循环............................................... 14
3.4 热运动................................................. 16
3.5 制冷循环和p-h线图...................................... 18
3.6 制冷循环运行实例....................................... 22
-1-
《制冷基础知识》
1 术语和单位
1.1 术语
1.1.1 力、热、能量
(1) 力、压力
在国际单位制中(参照1.2节SI单位)，力的
单位是N(牛顿)，压力的单位是Pa(帕斯卡)。在
制冷空调方面，用到了表压和绝对压力这两个
概念，下图将这两个概念与基本单位结合起来
进行说明。
1N1kg×1m/S2 ........................ (1)
1Pa1N/m2 ............................ (2)
图1
(2) 温度
在SI中，温度的基本单位为绝对温度(热力
学温度)K(开氏温度)，但在测量、显示时也可
以采用摄氏温度℃▲行热计算时使用K。绝对
温度T(K)和摄氏温度t(℃)的关系如下所示。
Tt273.15.......................... (3)
图2
(3) 功、功率
功是力和距离的乘积，在SI单位中用J(焦
耳)表示；而单位时间内所作的功，就称作功
率，用W(瓦特)表示。
1J1N×1m............................ (4)
1W1J/s.............................. (5)
(4) 热量、热能
正如热力学第-定律所示，功和热是等价的
能量，在SI单位中，用J(焦耳)来表示热量；而
单位时间内转移的热量，就称作热能W(瓦特)。
(5) 显热、潜热
热分为显热和潜热。给物体加热或放热时，
使温度变化的热叫做显热；如果温度保持不变，
但是物质形态相互变化，则为潜热，如冰变成零
度的水或着零度的水变成冰。(参照P7～8)
压力单位绝对压力大气压表压
大气压
真空度
真空度
表
压
绝
对
压
力
温度单位
摄氏温度绝对温度
水的沸点
水的冰点
冰和氯化氨
溶液的冰点
体 温
冰水
绝对零度
-2- 1.1.2 制冷循环
(1) 饱和状态
某种状态下，物质的含量达到了极限而无
法再增加时，此时的状态就称为饱和状态。对
于冷媒而言，在某压力下，冷媒液达到沸腾点
的状态，叫做饱和液。此外，当冷媒蒸汽中的
液体消失，只剩下蒸汽时，该状态称为饱和蒸
汽。此时的温度、压力分别称为饱和温度和饱
和压力。(参照P9)
(2) 湿蒸汽
湿蒸汽是冷媒的饱和蒸汽与饱和液混合的
状态。因此，蒸发器、冷凝器中冷媒的变化过
程就是变为湿蒸汽(即汽液混合的状态)。
(3) 过热蒸汽
冷媒蒸汽的温度比饱和温度高时，称该冷
媒为过热蒸汽。同-压力下，过热蒸汽与饱和
蒸汽之间的温度差称为过热度。
(4) 过冷液
冷媒液的温度比饱和温度低时，称该冷媒
为过冷液。同-压力下，饱和液与过冷液之间
的温度差称为过冷度。
(5) 比焓
比焓是单位质量的冷媒所具有的内能和功
能量的总和，用于计算冷媒的热能。比焓h与内
能u、压力p、比容v之间的关系如下所示：
hup·v ............................ (6)
(6) 比熵
给某-温度状态下单位质量的冷媒加以少
量的热量q，此时，单位质量的冷媒的状态量
s的变化如下式所示，该状态量s就是比熵。
dsdq/T.............................. (7)
这个关系式表示冷媒气体理论压缩时的状
态变化。
1.1.3 制冷能力
(1) 制冷效果
制冷效果指的是，制冷循环时，蒸发器出
口比焓与入口比焓之间的差。因此，制冷效果
也就是每-单位质量的冷媒的制冷量(J/kg)。
(2) 制冷能力
制冷能力是将该制冷效果与冷媒的质量流量
(循环质量)相乘后得到的值，即蒸发器的制冷能
力，用W或kW来表示。(以前用kcal/h来表示。)
-3-
1.1.4 空气调节
(1) 湿空气
-般情况下，空气中含有水蒸汽，所以叫
做湿空气为空气而不含有水蒸汽时，叫做
干空气。
(2) 干球温度、湿球温度
温度计中，干球温度是感温部在干的状态
下，测得的空气温度；湿球温度是感温部在湿
的状态下，测得的空气温度。
(3) 湿度
湿度是用来表示空气中所含的水蒸汽的量，
有相对湿度、绝对湿度等。
(4) 露点温度
露点温度指的是，湿空气冷却时，-部分水
蒸汽冷凝结露、开始变成水滴时的临界温度。
(5) 空调负荷
空调负荷就是空调所处理的热负荷，是由
于与外界的温度差、湿度差、日照量、内部的
发热等而产生的负荷。
-4- 1.2 单位和符号
1.2.1 国际单位制(SI)
(1) SI
1875年常用单位法问世，之后，随着科学
与工程学的发展，单位又有所增加，并分成了几
种单位制绝对单位制(MLT制中的CGS单位等)、
重力单位制(FLT制中的工程学单位)等，这样，
对应-个量，就同时有好几种计量单位。为了解
决这个问题，国际统-的、-量-单位的、系统
的单位制-国际单位制(Le Système International
d′Unitès(法语)、简称：SI)诞生了。
1.2.2 SI的构成
(1)SI的构成
SI以7种基本单位为基础，构成如下。
(2) SI单位
在SI单位中，基本单位是长度、质量、时
间、电流、热力学温度、物质量、发光强度这
7种；辅助单位是平面角、立体角这两个几何学
单位。而组合单位是由基本单位或辅助单位的
代数函数所构成的各种单位(力、压力、热量、
功率、面积、体积、速度等)。
SI单位
SI词头
SI
SI基本单位
SI辅助单位
SI组合单位
(3) SI词头
使用SI单位时，由于数值有时非常大，有
时却非常小，所以就需要使用SI词头(表2)，这
些词头表示10的整数倍。
表1 SI单位(基本单位、辅助单位)
表2 SI词头
类别量单位名称单位符号
基本单位长度
质量
时间
电流
热力学温度
物质量
发光强度
米
千克
秒
安(培)
开(尔文)
摩(尔)
坎(德拉)
m
kg
s
A
K
mol
cd
辅助单位平面角
立体角
弧度
立弪
rad
sr
因数词头符号因数词头符号
1018
1015
1012
10 9
10 6
10 3
10 2
10 1
艾(可萨)
拍(它)
太(拉)
吉(咖)
兆
千
百
十
E
P
T
G
M
k
h
da
10-1
10-2
10-3
10-6
10-9
10-12
10-15
10-18
分
厘
毫
微
纳(诺)
皮(可)
飞(母托)
阿(托)
d
c
m
μ
n
p
f
a
作为参考，在此整理了基本单位与辅助单
位，如表1所示。
-5-
1.2.3 量的符号、单位
(1) 制冷中采用的量的符号和单位
在国际单位制SI中，与制冷相关的主要的
量，其符号及单位摘自JIS Z8202、8203，如表
3所示。
SI的使用方法等详细内容，在JIS Z8203中
有所规定。
(2) 主要单位的换算
主要的SI单位的换算表如表4所示。
表3 制冷相关量的符号及单位 (摘自JISZ8202、8203)
类别量符号※1 SI单位※2 常用单位备注类别量符号※1 SI单位※2 常用单位备注
空间
及
时间
长度
面积
体积
时间
速度
加速度
平面角
立体角
角速度
A
V
t
u
a
θ
Ω
ω
m
m2
m3
s
m/s
m/s2
rad
sr
rad/s
m
m2
m3
min，h，d
m/min
m/s2
°′″
rad/s
也可用1l/1dm3
也可用min，h，d
也可用(u)，m/h，km/h
1G9.806 65 m/s2
也可用°′″
热热力学温度
摄氏温度
温差
热量
质量热量
热容
比热
潜热
内能
比内能
焓
比焓
熵
比熵
热流
热流密度
制冷能力
制热能力
导热系数
传热系数
热通过率
相对湿度
绝对湿度