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制冷是指用机械方法,从一个有限的空间内取出热量,使该处的温度降低到所要求的程度。这个过程是靠热传递来完成的。有关制冷的一些常用名词术语简单介绍如下:1.1 温度温度被用来表示物质冷与热的程度,温度的高低的程度可用温度计来度量,如玻璃温度计,管内的液体受热后膨胀,液面升高,冷却收縮后,液面降低,液面的高低表示温度的高低程度。下面简要介绍表示温度值的间撝标准。
a.攝氏溫標 在標准大氣壓下,把水的冰點作爲0度,沸點作爲100度,在0度與100度之間均衡的刻成100格,每格爲l度,以符號℃表示。
b.華氏溫標 在標准大氣壓下,把水的冰點定爲32度,而沸點定爲212度、二者之間均衡的刻成180格,每格爲l度,以符號oF表示。
c.開氏溫標(又稱絕對溫標) 它以攝氏溫標爲基礎、把水的冰點定爲273.16度,水的沸點定爲373.16度,理論上把物質中分子全部停止運動之點作爲0度,以符號K表示。
常用溫標是攝氏、華氏、開氏。它們之間的換算公式如下:
華氏換算攝氏:
攝氏換算成華氏:
開氏與攝氏的關系:
T= t + 273.16
式中: T:开氏温标,K; t:摄氏温标,oC。
1.2热量物体温度的高低表示了物体的物质分子热运动剧烈的程度,温度的高低也表示物体所具有能量的高低,这种能量称为热能。当温度不同的两个物体相接触时,两者温度逐步趋于一致,发生了热能从温度较高的物体向温度较低的物体转移,此时物体所放出或吸收的能量称为热量。常用的热量单位有:a. 卡 在标准大气压力下,将 l克的水加热或冷却,其温度升高或降低l ℃时,所加进或除去的热量称为l卡,以符号 cal表示。因卡的单位太小,工程上往往采用其1000倍的千卡或大卡来表示。具符号为kcal。
b. 英热单位在标准大气压下,将11b(磅)(11b=0.454kg)水加热或冷却,其温度升高或降低华氏温度l oF,所加进或除去的热量称为一个英热单位,其符号为Btu。
c. 焦耳
在国际单位制中,取热量单位与功的单位一致,以焦耳表示。焦耳相当于用1N(牛顿)的力,共作用点在力的方向上移动l m(米)所做的功。因此,在国际单位制中,焦耳是功和能的单位,采用这种单位使计算简化,焦耳的符号为J。我国法定热量单位为焦耳。
焦耳與卡之間的換算爲:
1 kJ(千焦耳)=0.239kcaI(千卡)
l kcal(千卡)=4.19kJ(千焦耳)
其它常用換算公式爲:
1 kcal(千卡)=3.969 Btu(英热单位)
l Btu(英热单位)=252 cal(卡)
1 kcal(千卡)=427 kg·m(千克·米)
1 kW(千瓦)=860 kca1/h(千卡/时)
1 美国冷吨=3024 kca1/h(千卡/时)
1日本冷吨=3320 kca1/h(千卡/时)
1.3 比熱
任何物质当加进热量,它的温度会升高。但相同质量的不同物质,升高同样温度时,其所加进的热量是不一样的。为相互比较,把l kg水温度升高1 ℃所需的热量定为4.19kJ。以此作为标准,其它物质所需的热量与它的比值,称为比熱。如 l kg水温度升高l ℃需4.19kJ,则比熱值为4.19kJ(kg·℃),而 l kg銅温度升高l ℃只需0.39kJ,则銅的比熱为0.39kJ(kg·℃)。不同材料有各自的比熱值,下表为间撝材料的比熱值。
间撝材料比熱值
物資名稱 比熱kJ(kg·K) 物資名稱 比熱kJ(kg·K)
4.19 氨(液體) 4.609
2.095 氨(氣體) 2.179
玻璃 0.754 空氣(幹) 1.006
0.390    
0.461    
 
知道材料比熱值,就能计算出对它降温所需要除去的热量。例如要将5kg 70℃的水冷却到15℃,则需除去的热量为: Q=mcD t = 5×4.19×(70-15)=l152.25 kJ式中:
m: 水的质量,kg; c:水的比熱kJ(kg·K);D t:温度差值 K。
1.4 显热对固态、液态或气态的物质加热,只要它的形态不变,则热量加进去后,物质的温度就升高,加进热量的多少在温度上能显示出来,即不改变物质的形态而引起其温度变化的热量称为显热。如对液态的水加热,只要它还保持液态,它的温度就升高;因此,显热只影响温度的变化面不引起物质的形态的变化。例如机房中、其计算机或程控交换机的发热量很大,它属于显热。
1.5 潛熱
对液态的水加热,水的温度升高,当达到沸点时,虽然热量不断的加入,但水的温度不升高,一直停留在沸点,加进的热量仅使水变成水蒸气,即由液态变为气态。这种不改变物质的温度而引起物态变化(又称相变)的热量称为潛熱。如计算机房中、工作人员人体发热以及换气带进来的空气含濕量,这些热量称为潛熱。(全热等于显热与潛熱之和。)
1.6 压力气体由分子组成,亿万分子在无规则的运动中,频繁撞击容器内壁,在内壁单位表面积上垂直产生的力称为压力。在工程中测量气体压力的常用单位是:千克/厘米2、或为mmHg(毫米汞柱),我国的法定单位是 Pa(帕斯卡)。a. 大气压力包围地球的空气层对单位地球表面积形成的压力称为大气压力。通常用 B表示。单位用帕 Pa或千帕 kPa表示。
大氣壓力隨各地海拔高度不同而存差異。還因季節、氣候的變化稍有高低。由于大氣壓力不同,空氣的物理性質和反映空氣物理性質的狀態參數均要發生變化。所以,在空氣調節的設計和運行中,要考慮當地氣壓的大小,否則會造成一定的誤差。
壓力分三種:用儀表測定的壓力(稱工作壓力,即表壓力)、當地大氣壓和絕對壓力。其相互關系:
絕對壓力=當地大氣壓十工作壓力
只有絕對壓力才是濕空氣的狀態參數。
b.水蒸汽分壓力與飽和水蒸汽分壓力
在濕空氣中,水蒸汽單獨占有濕空氣的容積,並且有與濕空氣相同溫度時所産生的壓力,稱爲水蒸汽分壓力,用Pq表示。
湿空气是干空气和水蒸汽组成的混合气体,因此湿空气的总压力应由干空气分压力 Pg;与水蒸汽的分压力Pq迭加而成。
即 P=Pg十Pq
或 B=Pg十Pq
在空調工程中所考慮的濕空氣就是大氣,所以濕空氣的總壓力P就是當地大氣壓力B。
在一定溫度下,空氣越潮濕,其水蒸汽含量就越多,水蒸汽分壓力就越大。當水蒸汽含量超過某一限量時,多余的水蒸汽就會凝成水析出。這說明,此時,濕空氣中的水蒸汽含量達到最大限度、該濕空氣處于飽和狀態,稱飽和空氣;此時相應的水蒸汽分壓力稱爲飽和水蒸汽分壓力。該壓力僅取決于溫度,溫度越高,其壓力值越大。
于此同时,压力和沸点的关系也很大,降低压力能使液体的沸点降低,增加压力则使沸点升高。因此每一个作用于液体的压力就有一个对应的沸点。例如1.0133×l05Pa下。水在 100℃时沸腾;若压力升高到2.41×105Pa,水的沸点为138℃;若压力降低到0.43×105Pa,水的沸点为84.5℃。在制冷系统中,用控制蒸发压力来达到控制蒸发温度的目的。
1.7 蒸發與沸騰
蒸發是指在液體自由表面進行氣化的過程。例如,水的蒸發。衣服的涼幹過程。蒸發是由于液體表面上具有較高能量的分子克服液體分子的引力、穿出液面到達空間而形成的。在相同環境下、液體溫度越高,則蒸發越快。制冷工程中,許多問題都涉及到蒸發過程,例如冷卻塔及空調中的加濕與幹燥過程等。紅外加濕器的加濕屬表面蒸發過程。
沸騰是指液體內部産生氣泡形式的劇烈氣化過程。例如,水的燒開過程。在一定壓力下,液體加熱到一定的溫度才開始沸騰。在整個沸騰過程中,液體吸收的熱量全部用于自身的容積膨脹與相變,故氣液溫度保持不變。如電極加濕器屬于沸騰過程。
1.8 導熱系數(亦稱熱導率)
導熱系數是表示一种材料传导热量能力的一个物理量。如两块同样厚的材料,一块是銅块,一块是软木块,把它们放在比本身温度高的环境中,可立即感觉到銅块温度升高,而对软木块则在短时间内感受不到。这说明两种材料对热量传导的能力不同,把这种材料对热量的不同传导能力以数字表示就称为導熱系數,其数值等于:当材料层的厚度为 l m,两边温度差为1 ℃,在 1 h内通过 l m2表面积所传导的热量,以符号l 表示,单位是 kcal/mh℃,国家法定单位是 W/mK或用 J/mhK表示,它们之间的换算关系是:1W/mK = 0.860 kcal/mh℃。
不同材料有不同導熱系數,它与材料的成份、密度、分子结构等因素有关。
同一种材料,影响其導熱系數的主要因素是密度和湿度。密度大则導熱系數大,湿度大则導熱系數亦大。
1.9 放熱系數
当冻结一种物质时,如在表面吹风则它的冻结速度比不吹风时快。表示这种不同物质之间在不同状态下换热能力的物理量称为放熱系數,其数值等于每小时、每平方米面积上,当流体和固体壁之间的温度差为 l ℃时所传递的热量。以符号a表示,其单位为 kcal/(m2h℃),国际单位制是 W/(m2 k)或 J/(m2h℃)、两者之间换算关系为:1W/(m2K)=0.860kcal/(m2h℃)
1.10 傳熱系數
熱量從高溫側流體透過平壁轉移到低溫側流體。
这种热量传递的能力除与两侧温差、传热面积的大小有关外,还与平壁的導熱系數,平壁的厚度及壁面两侧的放熱系數有关。
把所有因素列成一個方程式,即:
Q=KFD t (kJ/h)
式中:Q:传递的热量(kJ/h);F:平壁的表面积(m2);D t :温差 D t=t1-t2(℃);
K:傳熱系數 kJ/(m2h℃)
K为傳熱系數,它数值上等于当两侧温差 l℃时、l h通过 l m2传热面积,从一侧热流体传到另一侧冷流体所传递的热量。单位是kJ/(m2h℃)或 W/(m2k)。
1.11 比容和密度
单位容积的湿空气所具有的质量称为密度。用符号r 表示,即:
而单位质量的湿空气所占有的容积称为比容,用符号 V表示,即:
式中: m:湿空气的质量,单位为 kg;
v:湿空气占有的容积,单位为 m3。
兩者互爲倒數,因此,只能視爲一個狀態參數。
1.12 湿度
濕度是表示濕空氣中含有水蒸汽量多少的物理量,有三種表示方法。
a.絕對濕度
l m3湿空气中含水蒸汽的质量。符号为Z,单位为 kg/m3,即:
式中:mq:水蒸汽質量,單位爲kg;
V:水蒸汽占有的容积,即湿空气的容积,单位为 m3。
絕對濕度使用起來不方便。它不能直接反映出濕空氣的幹濕程度。
b. 含濕量
每公斤干空气所含有水蒸汽量称为含濕量,符号为d,单位为 kg/kg(干),即:
式中:mq:湿空气中水蒸汽质量,单位为kg; mg:湿空气中干空气质量,单位为kg。b.相对湿度湿空气中水蒸汽分压力和同温度下饱和水蒸汽分压力之比,称为相对湿度。用符号j 表示,即:式中:Pq:水蒸汽分压力 Pqb;同温度下饱和水蒸汽分压力从式中可知,j 值小,表示空气较干燥,反之,空气较潮湿。当j =0时,为干空气;j =100%时,为饱和空气。从j 值大小可直接看出空气的干湿程度。 j 和d都是表示空气的湿度参数,含意却不同,d表示水蒸汽的含量多少,却不能表示空气接近饱和的程度;而j 能表示空气接近饱和程度,却不能表示水蒸汽的含量多少。
1.13 露點溫度
在一定大气压力下,含濕量不变时空气中的水蒸汽凝结为水(凝露)的温度。在d不变时,空气温度下降,由未饱和状态变为饱和状态,此时空气的相对湿度j = 1O0%。在空调技术中,把空气降温至露點溫度,达到除湿干燥空气的目的。
1.14
焓是濕空氣的一個重要參數。是一個內能與壓力位能之和的複合狀態參數。
在空調過程中,濕空氣的狀態經常發生變化,焓可以很方便確定該狀態變化過程中的熱交換量。濕空氣的變化過程是定壓過程,焓差等于熱交換量,即:
t D h=D Q=cmD t
式中:D h:焓差 kJ/kg(干) D Q:热交换量 kJ/kg m:湿空气的质量 kg c:湿空气的定压比熱 kJ/(kg℃)1.15 靜壓、動壓、全压
在选择空调或风机时,常常会遇到靜壓、動壓、全压这三个概念。根据流体力学知识,流体作用在单位面积上所垂直力称为压力。当空气沿风管内壁流动时,其压力可分为靜壓、動壓和全压,单位是 mmHg或 kg/m2或 Pa,我国的法定单位是 Pa。
a. 靜壓(Pi)
由于空气分子不规则运动而撞击于管壁上产生的压力称为靜壓。计算时,以绝对真空为计算零点的靜壓称为绝对靜壓。以大气压力为零点的靜壓称为相对靜壓。空调中的空气靜壓均指相对靜壓。靜壓高于大气压时为正值,低于大气压时为负值。
b. 動壓(Pb)
指空气流动时产生的压力,只要风管内空气流动就具有一定的動壓,其值永远是正的。
c. 全压(Pq) 全压是靜壓和動壓的代数和: Pq=Pi十Pb 全压代表 l m3气体所具有的总能量。若以大气压为计算的起点,它可以是正值,亦可以是负值 

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