制冷设备维修培训教材..doc

宿迁杰科（科思）化学有限公司 制冷设备应知应会培训教材 第1章 1．1热工基础知识 1．．1热力学第一定律的应用 工程热力学中经常要研究一定量的工质在封闭容器内流动或发生状态变化时的能量变化关系式。工质的运动一般都被当作稳定流动过程。应用所谓稳定流动能量方程式，可以对制冷系统进行分析和计算。制冷过程实质是个热、质传递过程。热力学第一定律确定了热能和机械能之间相互转换时的数量关系，从能量“量”的方面揭示了能量转换的基本规律。 热力学第一定律，即能量守恒定律在热力学中的应用。能量守恒定律是自然界的基本规律之一，它可以概述为：自然界中一切物质都具有能量，能量既不能被消灭，也不能被创造，但各种不同形式的能量都 (1)开口热力系的稳定流动能量方程 有工质流进、流出的热力装置及制冷装置，称为开口热力系。实际的制冷装置都属开口热力系，而且均在稳定流动条件下正常运转。稳定流动过程是指在开口热力系的任一个截面上，工质的状态参数(P、V、T)不随时间而变化，但不同截面上工质的状态参数一般互不相同。这就要求在开口热力系的进、出口处，工质的状态参数和流量不随时问而变化，且进、出口流量相等，要求热力系在单位时问内，同外界交换的热量和功始终保持恒定。图149是应用热力学第一定律对开口热力系统稳定流动过程的分析。设单位时间流进、流出热力系的质量流量为q，在P1、Vl、Tl，流速为1，所处的高度为Zl，在出处的状态参数为2、、以及2和Z2，同时在单位时间内工质从外吸热Q，对外做功。 qmul、动能qmgZl，以及工质对它做的推动功qm1V1，带出系统的能量相应地有qmp2V2。根据热力学第一定律，单位时间内进、出热力系的能量应该相等，故： （1-14） 或 （1-15） 这是开口热力系稳定流动过程的能量方程式。它说明在稳定流动过程中，单位时间内加给热力系工质的热量Q，一部分转化为外功，一部分用于增加工质的热力学能、动能、位能，并填补推动功之差。 在一般热力或制冷装置中，工质的动能和位能的变化量较小，可以忽略不计。因此： 其中， 对于lkg工质，则： pV的乘积之和。 热力学能和比焓是工质的状态参数，是推导出来的，不能直接测定，称导出参数，以区别于基本参数、V、T。 (2)能量方程在制冷中的应用 对工质而言，在压缩过程中外界做功为负值。 ②蒸发器和冷凝器工质在蒸发器和冷凝器中所进行的过程只是热量交换而无机械功的增减。这样，稳定流动能量方程可写作 在蒸发器中工质得热时Q为正值，在冷凝器中工质失热时Q为负值。③节流阀 制冷剂液体通过节流孔时绝热膨胀，对外不做功，则方 1．3．2传热学基础知识 物体的传热过程，实际是由导热、对流、辐射三种基本传热方式组成的。而热交换器的传热过程和传热温差以及热力学第一定律在制冷工程中的应用，正是上述三种基本传热方式的真实体现。 (1)导热 导热又称热传导，是指物体各部分无相对位移或不同物体直接接触时依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而进行的热量传递现象。导热是物质的属性，导热过程可以在固体、液体和气体中进行。但单纯的导热一般只发生在密实的固体中，因为气体与液体具有流动特性，在产生导热的同时往往伴随宏观相对位移(即对流)而使热量转移。 ①导热的基本概念两物体相接触只要有温差存在，热量就会从高温物体传导给低温物体，两接触物体问温差越大，传导的热量就越多，各处的温度均相等的物体中不会有导热现象。要研究物体的导热，必须首先了 导热过程的进行与物体内部温度的分布密切联系在一起。在一般情况下，温度是空间坐标、和时的函数。由温度差引起的热量传导不随时间变化，这种稳定的导热称为稳定导热。反之，不稳定的导热过程称为不稳定导热。 温度分布可以是三个坐标、两个坐标或一个坐标方向上变化，因而导热有三维、二维或一维之区别。如锅炉在正常运行时，炉墙的温度分布可近似看成是沿炉墙厚度方向传热的一维稳定导热。此时温度仅在z坐标方向上变化。，当温度沿空间z、y两个坐标方向上稳定传导时称为二维稳定导热。凡一 ②稳定导热的基本定律 这一定律可表述如下：在均质固体壁面的一维稳定导热中，单位时间内通过固体壁面的导热量与壁面两侧的温度差和垂直于热流方向的截面积成正比，与壁面厚度成反比，并与壁面材料性质有关。设有如图150所示的一块厚度为的大平壁，壁两侧的温度分别为和t，垂直于热流方向的平壁面积为A，通过平壁的导热量Q的计算式为 Q——单位时间通过平壁的导热量，W；t1－t2——固体壁面两侧的温度差，℃； A——垂直