第一章製冷基礎知識
第一節常用術語
一、 溫度
溫度被用來表示物質冷與熱的程度。表示溫度的值有以下幾種標準。
1、攝氏溫標
在標準大氣壓下，把水的冰點作為0度，沸點作為100度，在0度與100度之間均衡的刻成100格，每格作為1度，以符號℃表示。
2、華氏溫標
在標準大氣壓下，把水的冰點定為32度，而沸點定為212度，二者之間均衡的分成180格，每格為1度，以符合0f表示。
3、開氏溫標又稱絕對溫標
它以攝氏溫標為基礎，把水的冰點定為273.16度，水的沸點定為373.16度，理論上把物質中分子全部停止運動之點作為0度，以符號k表示。
二、熱量
物體溫度的高低表示了組成物體的物質分子熱運動劇烈的程度。溫度的高低也表示物體所具有能量的高低，這種能量稱為熱能。當溫度不同的兩個物體相接觸時，兩者的溫度逐步趨於一致，發生了熱能從溫度較高的物體向溫度較低的物體轉移，此時物體所放出或吸收的能量稱為熱量。
常用的熱量單位有：
1、卡在標準大氣壓下，將1k**加熱或冷卻，其
溫度公升高或降低1℃時，所加進或除去的熱量稱為1卡，以符號 cal表示。因卡的單位有大小，工程上往往採用其1000倍的千卡或大卡來表示，其符號為kcal。
2、焦耳
在國際單位制中，取熱量單位與功的單位一致，以焦耳表示，焦耳相當於用1n(牛頓)的力，其作用點在力的方向上移動1公尺所做的功，因此，在國際單位制中，焦耳是功和能的單位，採用這種單位使計算簡化，焦耳的符號為j。我國的法定熱量單位是焦耳。
換算關係：
1kj(千焦耳)=0.239kcal (千卡)
1kcal (千卡)=4.19kj(千焦耳)
1kw(千瓦)=860 kcal/h(千卡/小時)
三、壓力
常用單位是：kgf/cm2(公斤/厘公尺2)或mmhg(公釐汞柱)，國際標準法定單位是pa(帕斯卡)。大氣的常年平均壓力就稱作標準大氣壓，其值為1.
033kgf/cm2(公斤/厘公尺2),用符號atm表示。
製冷系統中的壓力可用壓力表或真空表測得，此時壓力表所表示的壓力是指容器內氣體壓力與當時當地的外界大氣壓力b之間的差值，稱為表壓力，而容器內氣體實際壓力，則稱為絕對壓力。即 ：
絕對壓力=表壓力+大氣壓力
p絕=p表+b
p表=p絕-b
四、比熱容
單位質量的某種物質溫度公升高或降低1℃，吸收或放出的熱量叫做這種物質的比熱容，簡稱比熱，比熱的單位是焦/(千克℃)，讀作焦每千克攝氏度。比熱是物質的一種特性，每種物質有自己的比熱，如水的比熱為4.2×103焦/(千克℃)，比熱用c表示。
五、質量及熱量的計算：
物體中含有物質的多少叫做質量，符號m。
質量單位是千克，符號kg。
由：q吸=cm(t-t0) qyty =cm(t0-t)
推出q=cmδt
t0表示物體原來的溫度，t表示物質吸收或放出熱量後的溫度。
第二節製冷劑、載冷劑和潤滑油
製冷劑是製冷系統中不斷迴圈變化以實現製冷的工作物質，又稱工質。目前製冷劑已有八十餘種，並且還在發展之中。載冷劑又叫冷媒，是指用於間接冷卻系統中的中間介質，常用的載冷劑有水、鹽水等。
一、製冷劑
製冷劑的種類較多，現將我們用的製冷劑性質介紹如下：
我們用的製冷劑是液氨(nh3)，代號717。氨在一百多年前已被用作製冷劑。氨具有良好熱力學性質，製造容易，價廉易得，是一種適用於大中型製冷機的中溫製冷劑。
它在標準大氣壓下對應的蒸發溫度為-33.35℃，適用溫度範圍為-65--10℃之間。
1、特點：
氨的臨界溫度較高，汽化潛熱大，單位容積製冷量大，導熱係數大，節流損失小。純氨對潤滑油無不良影響，但有水份時，會降低潤滑油的潤滑作用。氨易溶於水，在0℃時每公升水能溶解1300公升氨汽，同時放出大量溶解熱。
氨中有水份時將會腐蝕鋅、銅、青銅及其它銅合金(磷青銅除外)。故氨製冷系統中不能安裝銅管或銅合金制的閥件，一般規定氨液中含水量不應超過0.2%。
2、物性：
氨氣無色，有強烈的刺激臭味，故洩漏時易於察覺。氨能刺激人的眼睛和呼吸器官，引起流淚劇烈咳嗽，使呼吸道粘膜充血發炎。對人體有較大的毒性。
當空氣中氨氣容積濃度達到0.5-0.6%時，人在其中停留半小時就會中毒，當空氣中氨氣容積濃度達到16—25%時 ，遇明火可引起**。
氨在常溫下不易燃燒，但加熱至530℃，則分解為氮和氫氣，氫與空氣中的氧混合會發生**。
＊3、氯化鈉溶液的特性與特點：
1）氯化鈉鹽水在15℃時，濃度為23.1%時，其結晶點溫度為-21.2℃。
2）溶解度：由於種物質在不同的溶劑中的溶解能力是不同的，通常是把一定溫度和壓力下，物質在一定量的溶劑中，達到溶解平衡時所溶解的量，叫做溶解度。某種物質的溶解度也就是在一定溫度和壓力下，飽和溶液中所含溶質的量。
對固體和液體的溶解度是指在一定溫度下，溶質在100克溶劑中達到溶解平衡時所溶解的克數。
4、加cacl2計算公式：
溶質/(溶劑+溶質)=溶液百分比含量
由此公式推導出加氯化鈣計算公式。
氯化鈣鹽水效能表：
(換算關係144.15/(144.15-波美度)=密度
二、載冷劑
我們使用的載冷劑是鹽水，是將鹽(cacl2)溶
於水中形成的溶液，所以稱鹽溶液。鹽水的性質與溶液中的鹽量有關。比如氯化鈣在19℃時，比重為1.
286，波美比重為32.2，溶液含量29.9%，在100份水中有42.
7份時，冰點為-55.0℃。
鹽水的濃度過大或過小都是不利的，一般情況
是使鹽水凝固點比系統中製冷劑的蒸發溫度低6-8℃。鹽水的濃度可以用密度來表示，也可以用波美度數表示。
鹽水載冷劑的主要缺點是對金屬對強烈的腐
蝕性，鹽水對金屬的腐蝕程度與其中含氧量有關，鹽水中的氧主要來自空氣，所以要降低鹽水的腐蝕作用，就必須減少鹽水與空氣的接觸。為了減輕鹽的腐蝕，還可以在鹽水中加防腐劑。常用的防腐劑有重鉻酸鈉和氫氧化鈉。
三、潤滑油
潤滑油用於製冷壓縮機時通常稱為冷凍機油。
（一）潤滑油作用
潤滑油在製冷壓縮機的執行中起著重要作用，主要有如下幾個方面：
1、 起潤滑作用，減少機器運動部件摩擦和磨損，
延長使用壽命。
2、 降低溫度，冷凍機油在製冷壓縮機內不斷循
環，因此能帶走製冷壓縮機工作過程中產生的大量熱量，使機械保持較低的溫度，從而提高製冷壓縮機效率和使用的可靠性。
3、 起密封作用，冷凍機在各軸封及汽缸與活塞
間起密封作用，防止製冷劑洩漏。
4、 用作能量調節機構的動力。帶有能量調節機
構的製冷壓縮機利用冷凍機油的油壓作為能量調節機構的動力。
（二）製冷壓縮機對潤滑油的要求
1、 需要有適當的粘度。
2、 有良好的低溫流動性。
3、 要有較好的粘度效能。
4、 要有良好的化學穩定性和抗氧化能力。
5、 要有良好的電絕緣效能。
(三)冷凍機油：按國家標準gb/t16630-1996的規定，冷凍機油分為l-dra/a、l-dra/b、l-drb/a、l-drb/b四類，每類品種又按黏度大小，劃分5-9種規格，因而該標準規定有24種。
冷凍機油的規格是按40℃時運動黏度值劃分的，我們使用的n46具備上述特點。
第二章製冷迴圈和製冷系統
第一節製冷原理
1、 所謂人工製冷，就是用人工的方法，製取低於
周圍環境的溫度。人工製冷能滿足人們生活或生產上的各種需要。
人工製冷的方法很多，目前應用最廣泛的是蒸汽壓縮式製冷。它是利用某些低沸點物質的液體，在汽化時能維持溫度不變而吸收熱量的性質來實現製冷。
2、（1）單級蒸汽壓縮式製冷的系統
如下圖：
它是由製冷壓縮機、冷凝器、節流閥和蒸發器四個最基本的部件組成，它們之間用管道依次連線，形成乙個密閉的系統。製冷劑在系統中不斷迴圈流動，發生狀態變化，與外界進行熱量交換。其工作過程是：
液體製冷劑在蒸發器中吸收被冷卻物體的熱量之後，汽化成低壓低溫的蒸汽，被壓縮機吸入壓縮成高壓高溫的蒸汽後，排入冷凝器，在冷凝器中向冷卻介質（水或空氣）放熱冷凝為高壓液體，經節流閥節流為低壓低溫的製冷劑，再次進入蒸發器吸熱汽化，達到迴圈製冷的目的。這樣，製冷劑在系統中經過蒸發、壓縮、冷凝、節流四個基本過程完成乙個製冷迴圈。
（2）在製冷系統中，蒸發器、壓縮機、冷凝器和節流閥是必不可少的四大件。這當中，蒸發器是輸送冷量的裝置，製冷劑在其中吸收被冷卻物體的熱量實現製冷，壓縮機是系統的心臟，起著吸入、壓縮、輸送製冷劑蒸汽的作用，冷凝器是放出熱量的裝置，將蒸發器中吸收的熱量連同壓縮機功所轉化的熱量一起傳遞給冷卻介質帶走，節流閥對製冷劑起節流降壓作用，同時控制和調節流入蒸發器中製冷劑液體的數量，並將系統分為高壓側和低壓側兩大部分。
實際的製冷系統中，除了上述的四大件之外，常常有一些輔助裝置，它們是為了提高執行的經濟性，可靠性和安全性而設定的。
第二節兩級蒸汽壓縮式製冷迴圈
一、 採用兩級蒸汽式製冷迴圈的原因：
單級蒸汽壓縮式製冷系統通常都採用中溫製冷劑，其蒸發溫度一般只能達到－20－40℃。如果想獲得更低的蒸發溫度，單級壓縮式製冷機就無能為力了。其主要原因是由於活塞式壓縮機的壓縮比p1/p0不能過大。
（p1指冷凝壓力，p0蒸發壓力），我們知道製冷機的冷凝壓力p1決定於冷凝溫度，而冷凝溫度又決定於環境介質的溫度，由於環境介質的溫度變化範圍有限，因此冷凝壓力p1變化不大。壓縮比和冷凝壓力p1及蒸發壓力p0有關，當p1一定時，隨著蒸發溫度的降低，p0也相應降低，因而使p1/p0明顯上公升。壓縮比過大會產生以下問題：
1、 壓縮機的輸汽係數λ大為降低。當p1/p0
達到20時，λ接近於零，主機已吸不進汽體。
2、 壓縮機排汽溫度很高，潤滑油變稀，使潤
滑條件變壞，甚至會引起潤滑油的碳化而出現拉缸、閥片上結碳等現象。油溫的公升高還會使很多油蒸汽進入製冷系統，汙染熱交換器的傳熱面，使傳熱效能降低。
3、 液體製冷劑節流時的損失增加，單位製冷
量和單位容積製冷量大為降低，因此，單級壓縮製冷機所能達到的蒸發溫度是有限制的，一般來說，單機氨制壓縮機最大壓縮比不超過8，為了要獲得比較低的溫度，又要使壓縮機的壓縮比控制在乙個合適的範圍內，就需要採用兩級壓縮製冷迴圈，甚至多級壓縮製冷迴圈。採用兩級壓縮製冷迴圈一般可獲得－40――70℃。
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