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项目一  热学知识
1.温度和温标
温度是表示物体冷热程度的物理量，是物体内部分子热运动的平均动能的标志。
温标是测量温度的标尺。
   国际单位制中采用热力学温标，用T表示，单位为K；常用的还有摄氏温标，用t表示，单位为摄氏度(℃)。它们的换算关系为
2.显热和潜热
一般来讲，物质在加热或冷却过程中，其温度要发生变化，否则物质的状态将发生改变。
物质在加热或冷却过程中，仅仅发生温度的升高或降低，而状态并没有改变时，它所吸收或放出的热量称为显热。显热可以用温度计来测量，它是人们可感觉得到的热，所以又称为可感热。
例如，将1kg水从20℃加热到90℃，水吸收了293kJ的热量，在这一加热过程中，水吸热后温度升高了，但它的状态没有变化，仍为液态水，它所吸收的这部分热量称为显热。
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物质在加热或冷却过程中，只改变状态而温度不发生变化，所吸收或放出的热量称为该物质的潜热。潜热无法用温度计测量出来，也无法感觉到，但它可以计算出来。由于物质状态变化的种类不同，故潜热的种类也不同。
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显然，同一物质在相同条件下的凝固潜热与熔解潜热是相等的。
3.压力
在物理学上，垂直作用在单位面积上的力称为压强，而在工程学上则称为压力。
   根据定义，压力的计算公式为
p=FA
式中，F表示垂直作用在物体表面上的力；A表示受力面积。
压力(压强)用符号p表示，单位是帕斯卡，简称帕(Pa)。在制冷技术中，由于 Pa太小，通常采用兆帕(MPa)为单位，换算关系为
1MPa=106Pa
4.绝对压力和表压力
   由于测量压力的基准不同，所以压力有绝对压力和表压力两种表示方法。绝对压力是作用在单位面积上的压力的绝对值，而表压力是指压力表上的
读数。以绝对零压力线 (绝对真空)为测量基点测得的压力即为绝对压力，用符号pa表示；以1个标准大气压为测量基点测得的压力为表压力，用符号pq表示。当绝对压力等于当地大气压力时，压力表的读数为零。如果以B表示当地大气压力，则pa 、 pq与B的关系为


pa = pq +B
   即绝对压力等于表压力与大气压力之和，而表压力等于绝对压力与大气压力之差。
5.真空度
   真空是指单位体积中气体分子的数目减少到其压力低于标准大气压的气体状态。
   测量真空度的仪器很多，在制冷设备修理中常用U形管真空计和真空压力表。
6.制冷量
   制冷量是指制冷机单位时间内从被冷却物或空间转移的热量。制冷量是用
来描述制冷机或制冷系统制冷能力大小的参数，一般用符号Q0、q0表示。
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制冷量的国际标准单位为W,kW，公制单位为千卡/小时(kcal/h)，英制单位为 英热/小时(Btu/h)。
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有关制冷量的单位换算关系为1W=0.86kcal/h
1kW=860kcal/h 1W=3.412Btu/h
1Btu/h=0.252kcal/h
项目二    制冷剂及其特性
制冷剂又称制冷工质，它是一种在制冷循环过程中，利用液体汽化吸收热量，又在外功的作用下，把气体液化放出的热量传给周围介质的物质。制冷剂应具备的基本特性是： 易凝结，冷凝压力不要太高；标准大气压下，汽化温度较低，单位体积制冷量大，汽化潜热大；无毒、不燃烧、不爆炸、
无腐蚀，且价格低廉等。
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国际上普遍用字母R和一组数字及字母作为制冷剂的代号，如氨用R717表示、氟利昂12用R12表示、氟利昂134a用R134a表示。
1.对制冷剂的要求
(1)热力学方面的要求
① 在标准大气压下，制冷剂的蒸发温度要足够低，以利于汽化吸热。
② 临界温度要高，在常温或普通低温范围内能够冷凝液化。
③ 在低温下工作，蒸发器中制冷剂的压力最好接近或稍高于大气压力，以防止系统外部的空气或水分渗入系统内。
④ 在常温下，冷凝压力不宜过高(小于1.5MPa)，以减少制冷设备承受的压力，降低对设备制造材料的强度要求和制造成本，减少渗漏的可能性和密封的困难。
⑤ 制冷剂单位容积的制冷能力应尽可能大，
以便提高制冷效率，减小制冷剂的循环量，
从而相应地缩小设备的尺寸。
⑥ 应有较高的导热系数和放热系数，以提高热变换器(蒸发器和冷凝器)的工作效率，减小热交换器的尺寸，提高传热效率。
(2) 物理、化学方面的要求
①化学稳定性好，在高温条件下不易分解、燃烧，无爆炸危险。
② 黏度和密度应小，以减少制冷剂在系统中流动时的阻力，从而减少压缩机的耗功量和缩小流通管径。
③ 对金属和其他材料无腐蚀性和侵蚀作用。
④ 与水有较大的亲和力，以避免由于系统中残存微量的水分，导致系统冰堵的现象。
⑤ 制冷剂与润滑油混合，而不损害其制冷效果，并有助于压缩机件的润滑。
⑥ 对机器缝隙的渗透能力应低，且在发生渗漏时容易查出。
(3) 生理学和其他方面的要求
① 对人的生命和健康不应有危害性，即不应有毒性、窒息性及刺激性作用；与食物也不应有反应。
② 应符合环境要求，尽量减少对大气臭氧层破坏作用；应价格低廉，容易买到。
2.制冷剂的分类
目前使用的制冷剂按化学成分和组成来分，可分为四类：
(1) 无机化合物制冷剂
    它是较早采用的天然制冷剂，如氨、二氧化碳、水等。它们的代号用字母R和3个数字表示： 第1个数字7表示无机化合物，其余2个数字表示该物质分子量的整数。例如，氨的代号为R717，二氧化碳的代号为R744，水的代号为R718。
(2) 碳氢化合物(烃类)制冷剂
   碳氢化合物制冷剂有烷烃类制冷剂(甲烷、乙烷)、链烯烃类制冷剂(乙烯、丙烯)等。从经济观点来看，它们是出色的制冷剂，但易燃，安全性很差，常用于石油化学工业。
(3) 卤碳化合物(氟利昂)制冷剂
   氟利昂是饱和碳氢化合物的人工卤素(主要是氟、氯、溴)衍生物的总称。目前用作制冷剂的主要是甲烷和乙烷的衍生物，它们是目前制冷装置使用的主要制冷工质。
为了方便地判别出氟利昂对大气臭氧层的破坏能力，根据氟利昂分子中含氯、氟、氢原子数的情况，将它们分为以下3类:
① 卤代烃类(符号表示为CFCs类)
② 氟烃类(符号表示为HCFCs类)
③ 碳氢化合物(烷烃类)
以上3类制冷剂均属于单一物质组成的纯质制冷剂。
(4) 混合制冷剂
   由两种或两种以上工质混合组成的制冷工质叫混合制冷剂。
其中，各组成成分的沸点相同或近似相同的叫做共沸混合物，如R500、R501、R502、R503等；
各组成成分沸点相差较大的叫做非共沸混合物，如R401a、R407c、R410a等。
制冷剂根据冷凝压力及其在标准大气压(0.1MPa)下的蒸发温度不同，又可简单分为3类:
① 高温制冷剂
② 中温制冷剂
③ 低温制冷剂
3.常用制冷剂的性质
(1) R12 (CCl2F2，二氟二氯甲烷)
(2) R22(CHClF2，二氟一氯甲烷)
(3) R134a(CH2FCF3，四氟乙烷)
R134a与R12有着较相似的热物理性质,其主要性能的对比情况见表 1-1。
(4) R717(NH3，氨)
4.制冷剂的替代
目前制冷剂的替代趋势，如表1-2所示。
表1-2
目前制冷剂的替代趋势

制冷用途	原 制 冷 剂	制冷剂的替代物
家用各楼宇空调系统	R22	R407c、R410a
大型离心式冷水机组	R11 R12、R500 R22	R123 R134a R407c
低温冷冻冷藏机组和冷库	R12 R502 R22 R717	R134a R404a、R407a、R408a、THR03(清华3号) R22 R717
冰箱冷柜、汽车空调	R12	R134a R600a R152a

5.使用制冷剂时，应注意的事项
   制冷剂属于化学制品，在常温下呈压缩气体状态或液态，盛放在耐压容器中，在保管和使用中要注意安全，并应注意以下几点。
① 所用的容器(钢瓶)必须经过耐压试验，并进行干燥及真空处理。R12、R22、 R502用低压钢瓶，水压试验压力为6MPa；R13用高压钢瓶，水压试验压力为20MPa。
② 钢瓶应存放在阴凉处，避免阳光直晒，防止靠近高温。在搬运中禁止敲击，以防爆炸，应轻拿轻放。
③ 充加制冷剂时，应远离火源。不得随意向室内排放，尤其室内有明火时，氯氟烃遇火会产生光气而使人中毒，可用60℃水或热布贴敷，严禁明火加热。
④ 要采取劳动保护措施，如戴手套、眼镜，以防冻伤。
⑤ 瓶外应有明显的品名、数量、质量卡片，以防弄错。
⑥ 钢瓶阀门绝对不应有慢性泄漏，应定期对阀门进行泄漏试验。
⑦ 室内应保证空气流通，装有通风设备。一旦发生制冷剂泄漏，应立即通风排除。
项目三       制冷原理
制冷是使某一空间内物体的温度低于周围环境的温度，并维持这个低温的过程。
1.热力学基本定律
(1) 热力学第一定律
(2) 热力学第二定律
2.物质的3种状态
自然界的物质有3种状态，即固态、液态和气态。
3.液体的汽化和气体的液化
(1) 液体的汽化
(2) 气体的液化(冷凝)