1、精心整理【課題】第二章制冷空調基礎知識第一節熱力學定律新授課【教學目標】1 .知識目標：工質的基本狀態參數，理解熱力學定律的內涵及應用。2 .能力目標：通過理論知識的學習和應用，培養綜合運用能力。3 .情感目標：培養學生熱愛科學，實事求是的學風和創新意識，創新精神。【教學重點】熱力學定律的內涵及應用。【教學難點】RJZ_11始濕圖的意義和應用。【教學方法】讀書指導法、分析法、演示法、練習法。【課時安排】4學時。【教學過程】K導入1(2分鐘)在熱力工程中，實現熱能與機械能的轉換或熱能的轉移，都要借助于一種攜帶熱能的工作物質即工質，各種氣體、蒸氣及液體是工程上常用的工質。在熱力過程中，一方面工質的

2、熱力狀態不斷地發生變化，另一方面工質與外界之間有能量的交換。因此，工質的熱力性質及熱能轉換規律是工程熱力學研究的內容。K新課第一節熱力學定律一、工質的物理性質及基本狀態參數1 .物質的三態固態、液態及氣態，三態之間是通過吸熱或放熱來完成其狀態轉化的。(1)固態該種狀態的物質分子間的引力比其它兩種狀態大，且分子間的距離最小。固體具一定形狀。(2)液態液態的物質分子間的引力較小而間距較大。分子間相互可移動，因此液體具有流動性而且無一定的形狀。(3)氣態和上述兩種狀態相比較，氣態物體的分子間距離最大而分子間引力很小，分子間無相互約束，不停地進行著無規則的運動。因此，氣體無形狀，元固定體積。物質的狀態

3、取決于分子之間引力的大小和其熱運動的強弱。2 .基本狀態參數頁腳內容精心整理熱力學中常見的狀態參數有(基本狀態參數)溫度T、壓力p、密度或比體積v、比內能u、比始h等。(1)溫度描述熱力系統冷熱程度的物理量。熱力學溫度的符號用T表示，單位為K(開)。熱力學溫度與攝氏溫度之間的關系為t=T-273.15K或T=273.15K+tt攝氏溫度，C。(2)壓力F整個邊界面受到的力，N;2S受力邊界面的總面積，m。絕對壓力、工作壓力和環境大氣壓力之間的關系為Pamb當地大氣壓力；Pe工作壓力。(3)比體積和密度系統中工質所占有的空間稱為工質的體積。而單位質量的工質所占有的體積稱比體積，用v表示，單位為m

4、3/kg。決定壓縮機制冷量的重要參數。與工質密度互為倒數。例2-1鍋爐中蒸汽壓力表的讀數pe=32.3x105Pa；凝汽器的真空度值，根據真空表讀為Pe=9.5X104Pa。若5大氣壓力Pamb=1.01325X10Pa,試求鍋爐及凝汽器中蒸汽的絕對力。解鍋爐中水蒸氣的絕對壓力凝汽器(電壓電容)中的絕對壓力3 .理想氣體狀態方程式Rg氣體常數對于質量為m(kg)的理想氣體，其狀態方程為V質量為m(kg)的氣體所占有的體積，m3；其它各參數同前。二、熱力學定律及應用能量守恒及轉換定律：能量既不能被創造也不能被消滅，只能從一種形式轉換成另一種形式，或從一個系統轉移到一個系統。在實際的工質狀態變化中

5、，熱力學第一定律的表達式為：q加給1kg工質的熱量，J/kg;u1kg工質內能，J/kg;w機械功，J/kg。熱力學第二定律：(1)在自然條件下熱量只能從高溫物體向低溫物體轉移，而不能由低溫物體自動向高溫物體轉移。即在自然條件下這個轉變過程是不可逆的，必須消耗功才能使熱傳遞方向倒轉過來。(2)任何形式的能都會很容易地變成熱，而反過來熱卻不能在不產生其它影響的條件下完全變成其它形式的能，這種轉變在自然條件下是不可逆的。熱變為機械功，一定伴隨有熱量損失。1 .熱量(1)熱量的定義熱量是系統與外界之間通過界面傳遞能量的一種方式。熱量是能量在傳遞過程中的一種表現形式。熱量與熱力過程有關，當熱量傳遞給系

6、統即系統吸熱時符號為正號，反之取負。單位一一J(焦耳)。(2)熱量傳遞的方式熱傳導熱對流熱輻射2 .始、比熱容頁腳內容(1)始的基本概念1kg的氣體工質流入到裝有一定狀態工質的容器中后，帶來的能量等于其全部內能與該氣體流動功之和，其值稱為始。H表示質量為m的工質的始，h表示1kg工質的始，稱為比始，習慣上統稱為“始”，h的單位為J/kg,H的單位為J。H質量為m的工質的始，J；U質量為m的工質的熱力學能，J；p工質的壓力，Pa；V工質的體積，m3;m工質的質量，kg；u1kg工質的熱力學能，J/kg；v工質的比體積，m/kg；h1kg工質的始，J/kg。始的變化量即是工質的熱量，定壓過程熱和始

7、的表達式為(2)比熱容1kg物質溫度升高1K所需要的熱量叫比熱容，用c表示，其單位為kJ/(kgK)。比熱容與熱量和始的關系式為：在定容過程中：在定壓過程中：例2-2在一個空氣加熱器中，空氣的溫度從27c升高到327C,而空氣的壓力沒有變化。試求加熱1kg空氣所需的熱量(按定值比熱容計算)。解根據熱力學第一定律方程式，查表空氣的比定壓熱容為cp=1.004kJ/(kgK)。Ti=273K+t1=(273+27)K=300K,T2=273K+t2=(273+327)K=600K,所以3 .嫡嫡是狀態參數。標志著工質的溫度對熱交換起著推動作用的狀態變化的參數稱為“嫡”。工程上經常將溫度T和嫡S作為

8、一個坐標系(稱溫一嫡圖)，以反映系統在進行熱交換過程中熱量的變化。三、制冷技術中常用的熱力學名詞4 .顯熱和潛熱(l)顯熱物質分子的動能變化而物質形態不變，這一過程吸收或放出的熱能稱之為顯熱。(2)潛熱物質分子的位能變化，即物質的狀態發生改變，溫度不發生變化，這一過程中物質吸收或放出的熱能稱之為潛熱。2.汽化與液化(1)汽化物質由液體轉變成蒸氣的過程就是汽化過程。(2)液化液化與汽化是相反的過程。3,飽和溫度和飽和壓力某種液體沸騰時所維持不變的溫度稱為沸點，熱工學中又將其稱為在某一壓力下的飽和溫度。飽和溫度與飽和壓力一一對應。壓力升高，飽和溫度升高，不同液體，同壓力下飽和溫度不同。4 .過熱與

9、過冷(1)過熱過熱度即過熱蒸氣的溫度與飽和溫度之差。(2)過冷過冷也有過冷度的概念，過冷液體溫度比飽和液體溫度所低的數值，稱為制劑液體的過冷度。5 .臨界溫度和臨界壓力壓力增加，氣體的液化溫度隨之升高，溫度升高到某一數值時，氣體的液化溫度與壓力之間就不是正比的關系了，即使再增大壓力不能使氣體液化，此時的溫度就叫做臨界溫度；與臨界溫度對應的壓力被稱之為臨界壓力。精心整理K板書第一節熱力學定律一、工質的物理性質及基本狀態參數1 .物質的三態2 .基本狀態參數3 2-14 .理想氣體狀態方程式二、熱力學定律及應用1 .熱量2 .始、比熱容3 2-24 .嫡三、制冷技術中常用的熱力學名詞1 .顯熱和潛

10、熱2 .汽化與液化3,飽和溫度和飽和壓力4 .過熱與過冷5 .臨界溫度和臨界壓力第二節制冷壓縮原理及制冷劑新授課【教學目標】1 .知識目標：理解蒸汽壓縮式制冷循環原理及壓始圖的內涵；了解制冷劑性質和選用原則。2 .能力目標：通過理論知識的學習和應用，培養綜合運用能力。3 .情感目標：培養學生熱愛科學，實事求是的學風和創新意識，創新精神。【教學重點】蒸汽壓縮式制冷循環原理及壓始圖的內涵。【教學難點】蒸汽壓縮式制冷循環原理及壓始圖的內涵。【教學方法】讀書指導法、分析法、演示法、練習法。【課時安排】6學時【教學過程】K導入1（2分鐘）制冷劑蒸氣被液化的條件是將溫度降低到臨界點以下。制冷技術中的臨界溫

11、度在對制冷劑的要求上是一項非常重要參數。K新課第二節制冷壓縮原理及制冷劑頁腳內容、制冷系統的組成蒸氣壓縮式制冷機的工作原理如圖所示。制冷系統組成：壓縮機、冷凝器、膨脹閥（節流閥）、蒸發器及它們之間的連接管路等。完成一個循環只經過一次壓縮，稱為單級壓縮制冷循環。制冷循環包括壓縮、冷凝、節流、蒸發四個過程。蒸氣壓縮式制冷循環系統主要設備的功用及工質的狀態變化設備名稱壓縮機冷凝器節流閥蒸發器功用吸入工質氣體，提高壓力造成向高溫放熱而液化的條件將工質蒸氣液化降低液態工質的壓力由工質蒸發潛熱（汽化熱）而產生冷卻作用制冷工質狀態氣體（加入壓縮功）氣體,掖體（放出凝結熱）液體液體/體（吸收汽化熱）壓力增加高

12、壓降壓低壓溫度低溫,高溫（過熱？過熱）高溫哨溫（過熱期050注）常溫?氐溫低溫典:熱溫度、制冷循環1 .熱功平衡分析電能熱能制冷劑吸收低溫物體熱量qc向高溫介質釋放熱量qk,（q0<qk）二者差值即壓縮機制冷劑所作的功w,如圖2 .壓一始（ph）圖的構成如圖。3 .壓一始圖的應用1 1）查閱制冷劑的各參數。2 2）制冷理論循環，如圖所示。3 3）制冷的實際循環過冷循環在制冷工質在進入膨脹閥節流前具有一定過冷度的制冷循環，如圖所示。過熱循環指壓縮機吸入的是過熱蒸氣的制冷循環，如圖所示。回熱循環為消除或減少有害過熱的影響，在制冷循環內造成制冷工質液體過冷或蒸汽過熱的制冷循環，如圖所示。三、常

13、用制冷劑4 .制冷機的種類（1）氟利昂類制冷劑飽和碳氫化合物氟、氯、澳衍生物的總稱。R:二:制冷劑代號。中文名稱分子式符號命名原則二氟二氯甲烷CC12F2R12m-1=0,n+1=1,p=2二氟一氯甲烷CHC1F2R22m-1=0,n+1=2,p=2三氟一漠甲烷CF3BrR13B1m-1=0,n+1=1,p=3,Br=1二氟一氯乙烷CH3-CF2cLR142m-1=0,n+1=4,p=2（2）無機化合物制冷劑氨、水、空氣和二氧化碳等。R表示制冷劑代號，后面加數字。如R717,7無機物；17表示氨相對分子質量的整數（3）共沸溶液制冷劑不同工質按一定比例混合物。精心整理R加5,然后按實驗成功順序依

14、次排列。如R500、R501、R502等。制冷劑按標準蒸發溫度和常溫冷凝壓力的高低及溫度應用范圍，又可分高、中、低溫制冷劑。5 .對制冷工質各種性質的要求(1)熱力學性質要求在標準大氣壓下汽化溫度要低；工作溫度范圍內冷凝壓力不宜過高；單位體積的制冷量要足夠大；制冷機的臨界溫度高，凝固溫度低。(2)物理和化學性能的要求較高熱導率、粘度、密度要小、無毒無腐蝕性、有一定的溶由性和水溶性。(3)使用注意事項制冷鋼瓶需安檢；放置環境通風，防高溫和太陽直射；分裝和充加制冷劑時保證室內空氣流通，佩戴防護設施；使用后關閉控制閥；禁止明火對制冷劑加熱，可用100度以下的水熱敷。3.制冷劑選用原則考慮制冷機的工作

15、壓力、容積制冷量、對人體健康的影響及制冷劑的生產、價格、貯運等問題。四、新型制冷劑介紹無氟(HFC)制冷劑，如R134a,但也有一些固有缺點，如滲透性強、飽和壓力高、水溶性高、潤滑性能不夠等；R600a,中溫制冷劑，熱導率高。K板書第二節制冷壓縮原理及制冷劑一、制冷系統的組成蒸氣壓縮式制冷循環系統主要設備的功用及工質的狀態變化二、制冷循環1 .熱功平衡分析2 .壓一始(ph)圖的構成3 .壓一始圖的應用三、常用制冷劑1 .制冷機的種類2,對制冷工質各種性質的要求3 .制冷劑選用原則四、新型制冷劑介紹。第三節其他制冷方式新授課【教學目標】1 .知識目標：了解其他制冷的方式及原理。2 .能力目標：

16、通過理論知識的學習和應用，培養綜合運用能力。3 .情感目標：培養學生熱愛科學，實事求是的學風和創新意識，創新精神。【教學重點】吸收式制冷與半導體致冷的工作原理。【教學難點】吸收式制冷的工作原理。【教學方法】讀書指導法、分析法、演示法、練習法。頁腳內容【課時安排】4學時【教學過程】K新課。第三節其他制冷方式一、吸收式制冷1 .吸收式制冷機的基本原理機內有兩種循環工質制冷劑和吸收劑。系統圖如圖所示。蒸氣式壓縮制冷劑的工作循環組成：壓縮、冷凝、節流、蒸發四個過程。吸收式制冷也是上述四種工作循環。低壓制冷蒸氣進入吸收器被吸收劑吸收，維持低壓，吸收過程中放熱，熱量被冷卻介質帶走，然后吸收劑與制冷劑的混合

17、液送入發生器，升溫，制冷劑又蒸發析出，高壓的蒸氣進入冷凝器冷凝，冷凝液體經節流減壓，進入蒸發器進行蒸發制冷。吸收制冷機由發生器、吸收器、溶液泵代替了壓縮機。2 .吸收式制冷機的工質和工質發生過程兩種工質：制冷劑和吸收劑一一工質對。3 .單效吸收式制冷機的熱力循環漠化鋰吸收式制冷機的熱力循環圖。4 .雙效吸收式制冷機的熱力循環5 .太陽能吸收式制冷機的制冷原理氨一水吸收式太陽能制冷系統。水一澳化鋰吸收式太陽能制冷系統原理。二、半導體制冷1 .半導體制冷原理（動畫）當一個P型半導體元件和一個N型半導體元件連接成電偶時，若此電路上接上一個直流電源，電流通過接頭時,就會發生能量轉移，電偶的一個接頭放出

18、熱量（即熱端），另一個接頭吸收熱量（即冷端）。若極性相反（把電源倒過來）則冷熱端就互相交換，原來的冷端變成熱端，原來的熱端變成冷端。（吸放熱端換）2 .半導體制冷器的應用用于微型冰箱和空調器，如圖所示。兩種半導體空調。K板書.那三節其他制冷方式一、吸收式制冷1 .吸收式制冷機的基本原理2 .吸收式制冷機的工質和工質發生過程3 .單效吸收式制冷機的熱力循環4 .雙效吸收式制冷機的熱力循環5 .太陽能吸收式制冷機的制冷原理二、半導體制冷1 .半導體制冷原理（動畫）2 .半導體制冷器的應用精心整理第四節空氣調節基礎【教學目標】1 .知識目標：了解空氣調節的基本知識。理解濕空氣的物理性質及其始濕圖的意

19、義和應用。2 .能力目標：通過理論知識的學習和應用，培養綜合運用能力。3 .情感目標：培養學生熱愛科學，實事求是的學風和創新意識，創新精神。【教學重點】空氣調節的基本知識。【教學難點】始濕圖的意義和應用。【教學方法】讀書指導法、分析法、演示法、練習法。【課時安排】6學時【教學過程】K導入空氣調節，把經過處理之后的空氣，以一定方式送入室內，使室內空氣的溫度、相對濕度、流動速度和潔凈度等控制在適當范圍內的專門技術。通過對空氣的調節，可使人們的生活環境和勞動工作條件得以改善。在一些科學實驗、工業生產過程中也需要特殊的環境溫度和空氣潔凈度。這些均需要空氣調節來完成。K新課第四節空氣調節基礎一、空氣調節

20、內容1 .空氣調節中室內空氣參數的基本要求空氣調節其室內的空氣參數包括：空氣的溫度t,相對濕度?,空氣流速、清潔度和允許的噪聲等。按其調節對象的不同，分為舒適性空調和工藝性空調。我國對一些民用、公共建筑及特殊的生產工藝過程的空調基本要求：2 .濕空氣的物理性質空氣的基本組成（濕）空氣=干空氣+水蒸氣與空氣調節密切相關的濕空氣的物理參數壓力、溫度、濕度、含濕量、始和密度（或比體積）。（1）壓力即大氣壓力（Pamb）Pamb=Pg+Pq（2）溫度溫度是表示空氣冷熱程度的標尺。（3）濕度濕度是表示空氣干濕程度的物理量。絕對濕度（Z）:lm3濕空氣中含有水蒸氣的質量，稱為空氣的“絕對濕度”。Z（濕）空

21、氣的絕對濕度，kg/m3；mq水蒸氣的質量，kg；3V濕空氣的總體積，m3。頁腳內容相對濕度（9:指空氣中水蒸氣分壓力和同溫度下飽和水蒸氣分壓力或是濕空氣的絕對濕度與濕空氣達到飽和時的絕對濕度之比。:濕空氣的相對濕度；ps濕空氣達到飽和時水蒸氣的分壓力，Pa；Zs濕空氣達到飽和時的絕對濕度，kg/m3。相對濕度表示的是濕空氣接近飽和的程度。:值越小，空氣越干燥，遠離飽和狀態，吸收水蒸氣的能力就強。含濕量（d）:即濕空氣中，伴隨1kg干空氣的水蒸氣質量（g）,其單位為g/kg。其表達式為d濕空氣的含濕量，g/kg（d.a）；mq濕空氣中水蒸氣的質量，kg；mg濕空氣中干空氣的質量，kg。含濕量確

22、切表示空氣中實際含有的水蒸氣的多少。飽和絕對濕度（Zb）:大氣壓力下，具有定溫的定量空氣中；所能容納的水蒸氣量達到了最大值，這時空氣的濕度稱為飽和絕對濕度，單位為kg/m3o（4）密度（濕）空氣的密度，kg/m3；m（濕）空氣的質量，kg；3V（濕）仝氣的體積，m。密度的倒數稱為空氣的比體積（v）。（5）始1kg干空氣的給與（0.001d）kg水蒸氣始的和，稱為（1+0.001d）kg濕空氣的始。單位為kJ/kg（d.a）;其表達式為h濕空氣的始值，kJ/kg（d.a）；hg1kg干空氣的始，kJ/kg；hq1kg水蒸氣的始，kJ/kg。（6）露點溫度（tL）露點溫度簡稱為“露點”，在給定含濕

23、量的前提下，使空氣冷卻到飽伏態（?=100%）時的那個溫度。空氣溫度低于露點，空氣中部分水蒸氣即結露；當溫度于0c時，則結為霜。二、始-濕圖及其應用濕空氣的始-濕（h-d）圖即性質圖，是空氣調節設計計算和運行管理的主要工具。1 .h-d圖的基本構成與內容，如圖所示。濕空氣的h-d圖是用斜坐標構成的。縱坐標一一濕空氣的始值。與縱坐標成135。夾角的斜坐標表示濕空氣的含濕量d,作一水平輔助軸代替實際軸。在輔助軸上取一定的間距作為1g含濕量之值。通過各點作含濕量不變的垂線（=常數）。在縱軸上，同樣取一定的間距作為始值，并規定0點以上的始為正值，0點以下的始為負值。通過既得各點引平行于實際軸線，且h=

24、常數的直線，這些直線與d=常數的直線相交成135。的角度，這些平行的斜線表示等始線。2 .濕空氣h-d圖的應用第一，決定濕空氣的狀態參數：在給定大氣壓力下，根據濕空氣任意兩個已知量在h-d圖上確定的狀態點，可求得其它狀態參數。第二，表示濕空氣的狀態變化過程：在空氣調節工程中，不僅要在h-d圖上確定某一空氣的狀態參數，還要研究某一狀態下的空氣在加熱、冷卻、加濕或減濕過程中的狀態變化。熱濕比二（1）露點溫度在h-d圖上的表示，從露點溫度的形成過程可知，保持含濕量不變時，隨著溫度的降低？?直增加，七1時所對應的溫度即為露點溫度。區J2-6已知空氣溫度t=30,相對濕度上65%,所在地區大氣壓力Pamb=101325Pa,求此時空氣的露點溫度。解根據已知參數點