一、空調常用單位換算
1、長度單位換算
英制單位:英尺ft(feet)、英寸in(inch)
1 in=25.4 mm 1 ft=12 in
1 ft =0.3048 m≈30.5 cm
1 m=3.281 ft
2、體積流量單位
CMH:cubic meter per hour
CFM:cubic feet per minister
1 CFM = 1.699 CMH
3、功與能量的關系
能量=功×時間
1焦耳(j)=1 瓦(w)×1 秒(s)
(1)能量單位:
國制:j、kj;英制:cal、kcal
1 j = 0.2388 cal
(2)功率單位:
國制:w、kw;英制:kcal/h(大卡)
1 kcal/h = 1.163 w
1 kw = 860 kcal/h
習慣上的常用單位:馬力(匹)HP、冷噸 RT
1 HP = 735 w
1 RT = 3.516 kw =3024 kcal/h
說明:
1、冷噸:是一個英制的制冷量單位。
1冷噸就是在24小時內凍結1噸0℃的水變成0℃的冰,所需要的冷量。
美國是采用2000磅(907.2kg )作為一噸。因此1美國冷噸=12659 kj/h;即:1 RT=3.516kw
2、匹與制冷量的關系
在小型空調工程中1HP指給壓縮機輸入735W的功率所能產生的制冷量。與一般的功率單位匹意義是不一樣的。這里的1HP 是根據能效比算出來的。
日本一般認為空調壓縮機的能效比平均為3.4,則輸入735W的電能所產生的制冷量為2500W。因此可以說1HP空調的制冷量相當于2500W的制冷量。小1匹一般為2200W,大1匹一般為2800W。
二、制冷原理
1、制冷原理及分類
空調用制冷技術屬于普通制冷范圍,主要是采用液體氣化制冷法。(主要是利用液體氣化過程要吸收比潛熱,而且液體壓力不同,其沸點也不同,壓力越低,沸點越低。)
另外根據熱量從低溫物體向高溫物體轉移的不同方式,可分為:蒸氣壓縮式制冷、吸收式制冷。
對于蒸氣壓縮式制冷,其工作原理就是使制冷劑在壓縮機、冷凝器、膨脹閥和蒸發器等熱力設備中進行壓縮、放熱、接流和吸熱四個主要的熱力過程,以完成制冷循環。
2、制冷劑
大多數的氟利昂本身無毒、無臭、不燃,適用于工程建筑或者實驗室的空調制冷裝置。尤其是氟利昂R22,在我國空調制冷裝置中已經廣泛采用。其熱力學性能與氨不相上下,而且安全可靠,是一種良好的制冷劑,但是目前價格較高,影響大規模的推廣使用。
致命缺點:溫室效應氣體,其溫室效應值比二氧化碳大1700倍,更危險的是會破壞大氣層中的臭氧層。
根據國際上《蒙特利爾議定書》規定:R22于2020年將全面禁止,發展中國家可適當延期至2040年全面禁止生產。
目前國際上一致看好的R22的替代物是R407C、R410A。另外汽車制冷中常用的R12,采用R134A替代。目前國內的一些大中型項目,業主都明確要求采用環保冷媒如R407C等。
3、載冷劑
載冷劑是一種中間物質,如常用的空調冷凍水,其在蒸發器內被冷卻降溫,然后遠距離輸送,來冷卻需要被冷卻的物體。
目前常用的載冷劑有水,它只能用于高于0 ℃的條件,當要求低于0 ℃時。一般采用鹽水,如:氯化鈉或者氯化鈣水溶液或者采用乙二醇、丙二醇等有機化合物的水溶液。
4、壓縮機
說明:
1)容積式制冷壓縮機是靠改變工作腔的容積,將周期性地吸收到的定量氣體壓縮。離心式壓縮機是靠離心力的作用,連續地將所吸收到的氣體壓縮。
2)回轉式制冷壓縮機是靠回轉體的旋轉運動替代活塞式壓縮機中的活塞的往復運動,以改變氣缸的工作容積,從而將一定數量的低壓氣態制冷劑進行壓縮。
3)目前常用的壓縮機主要有活塞式壓縮機、渦旋式、螺桿式以及離心式壓縮機。
其中活塞式制冷壓縮機多為中型(標準制冷量60~600KW)和小型(小于60KW),但是由于其噪音大、效率低切容易發生故障,目前使用的已不多;
渦旋式制冷壓縮機目前主要用于小型制冷系統,在家用空調以及商用VRV等小型系統大量使用;
而螺桿機具有結構簡單、可靠性高及操作維護方便,另外技術成熟等一系列獨特的優點,已經廣泛應用于制冷、空調和多種工藝流程中;
離心式壓縮機結構簡單緊湊,運動件少,工作可靠,經久耐用運行費用低,一般適用大于500RT的制冷系統中,并且可以實現無級調節,使機組的負荷在30%~100%范圍內工作。
4)評價制冷壓縮機消耗能量方面先進性的指標:
a、制冷壓縮機的性能系數 COP :單位軸功率的制冷量。
軸功率(壓縮機的耗功率)指電動機傳至壓縮機機軸上的功率,主要包括直接用于壓縮空氣的所耗功率和克服運動機構的摩擦阻力所耗功率。
b、能效比 EER :單位電動機輸入功率的制冷量大小。
此指標考慮到驅動電機效率對能耗的影響。
5)制冷壓縮機常見問題
A、蒸氣壓縮制冷機的“液擊”
當有過多的液珠進入壓縮機氣缸后,很難全部立即氣化。這時既破壞壓縮機的潤滑,又會造成液擊,使壓縮機遭受破壞。為防止此類問題發生,在蒸發器出口(或者附在蒸發器上)增加一個液體分離器,使氣液分離,保證干壓縮。
另外在空調的運行過程中,如果冰機冷凍水上的流量計失靈,或者沒有裝,當冷凍水流量過少壓縮機依然工作的話,會使蒸發器盤管凍破,使水進入壓縮機,損壞壓縮機,后果嚴重。
B、離心式壓縮機的“喘振”
喘振是離心式壓縮機的特性。喘振的主要原因是冷凝壓力過高或者吸氣壓力過低,出現氣體來回倒流撞擊現象。
1)制冷劑是制冷裝置中進行制冷循環的工作物質,其工作原理是制冷劑在蒸發器內吸收被冷卻物質的熱量而蒸發,在冷凝器中將所吸收的熱量傳給周圍的空氣或者水,而被冷卻為液體,往復循環,借助于狀態的變化來達到制冷的作用。
2)常用制冷劑
A、氨(NH3 R717)
氨最大的優點是單位容積制冷能力大,蒸發壓力和冷凝壓力適中,另外價格便宜,極易購得,特別是冷藏、冷庫等大型制冷設備常采用。
但是氨最大的確定就是有強烈的刺激作用,對人體有危 害,目前規定氨在空氣中的濃度不應大于20mg/m3。氨是可燃物,氨在空氣中的體積百分比達16~25%時,遇火焰就有爆炸的危險。
B、氟利昂
大多數的氟利昂本身無毒、無臭、不燃,適用于工程建筑或者實驗室的空調制冷裝置。尤其是氟利昂R22,在我國空調制冷裝置中已經廣泛采用。其熱力學性能與氨不相上下,而且安全可靠,是一種良好的制冷劑,但是目前價格較高,影響大規模的推廣使用。
致命缺點:溫室效應氣體,其溫室效應值比二氧化碳大1700倍,更危險的是會破壞大氣層中的臭氧層。
根據國際上《蒙特利爾議定書》規定:R22于2020年將全面禁止,發展中國家可適當延期至2040年全面禁止生產。
目前國際上一致看好的R22的替代物是R407C、R410A。另外汽車制冷中常用的R12,采用R134A替代。目前國內的一些大中型項目,業主都明確要求采用環保冷媒如R407C等。
3、載冷劑
載冷劑是一種中間物質,如常用的空調冷凍水,其在蒸發器內被冷卻降溫,然后遠距離輸送,來冷卻需要被冷卻的物體。
目前常用的載冷劑有水,它只能用于高于0 ℃的條件,當要求低于0 ℃時。一般采用鹽水,如:氯化鈉或者氯化鈣水溶液或者采用乙二醇、丙二醇等有機化合物的水溶液。
4、壓縮機
說明:
1)容積式制冷壓縮機是靠改變工作腔的容積,將周期性地吸收到的定量氣體壓縮。離心式壓縮機是靠離心力的作用,連續地將所吸收到的氣體壓縮。
2)回轉式制冷壓縮機是靠回轉體的旋轉運動替代活塞式壓縮機中的活塞的往復運動,以改變氣缸的工作容積,從而將一定數量的低壓氣態制冷劑進行壓縮。
3)目前常用的壓縮機主要有活塞式壓縮機、渦旋式、螺桿式以及離心式壓縮機。
其中活塞式制冷壓縮機多為中型(標準制冷量60~600KW)和小型(小于60KW),但是由于其噪音大、效率低切容易發生故障,目前使用的已不多;
渦旋式制冷壓縮機目前主要用于小型制冷系統,在家用空調以及商用VRV等小型系統大量使用;
而螺桿機具有結構簡單、可靠性高及操作維護方便,另外技術成熟等一系列獨特的優點,已經廣泛應用于制冷、空調和多種工藝流程中;
離心式壓縮機結構簡單緊湊,運動件少,工作可靠,經久耐用運行費用低,一般適用大于500RT的制冷系統中,并且可以實現無級調節,使機組的負荷在30%~100%范圍內工作。
4)評價制冷壓縮機消耗能量方面先進性的指標:
a、制冷壓縮機的性能系數 COP :單位軸功率的制冷量。
軸功率(壓縮機的耗功率)指電動機傳至壓縮機機軸上的功率,主要包括直接用于壓縮空氣的所耗功率和克服運動機構的摩擦阻力所耗功率。
b、能效比 EER :單位電動機輸入功率的制冷量大小。
此指標考慮到驅動電機效率對能耗的影響。
5)制冷壓縮機常見問題
A、蒸氣壓縮制冷機的“液擊”
當有過多的液珠進入壓縮機氣缸后,很難全部立即氣化。這時既破壞壓縮機的潤滑,又會造成液擊,使壓縮機遭受破壞。為防止此類問題發生,在蒸發器出口(或者附在蒸發器上)增加一個液體分離器,使氣液分離,保證干壓縮。
另外在空調的運行過程中,如果冰機冷凍水上的流量計失靈,或者沒有裝,當冷凍水流量過少壓縮機依然工作的話,會使蒸發器盤管凍破,使水進入壓縮機,損壞壓縮機,后果嚴重。
B、離心式壓縮機的“喘振”
喘振是離心式壓縮機的特性。喘振的主要原因是冷凝壓力過高或者吸氣壓力過低,出現氣體來回倒流撞擊現象。
當調節壓縮機制冷能力,其負荷過小時(一般當低于30%時),也會發生喘振現象。發生喘振不但會增大噪聲和振動,也會使高溫氣體倒流充入壓縮機,損壞壓縮機及制冷裝置。
5、制冷系統原理圖
5.1 蒸發過程
蒸發過程:蒸發過程是在蒸發器中進行的。液態制冷劑在蒸發器中蒸發時吸收熱量,使其周圍的介質溫度降低或保持一定的低溫狀態,從而達到制冷的目的。
蒸發器制冷量大小主要取決于液態制冷劑在蒸發器內蒸發量的多少。氣態制冷劑流經蒸發器時不發生相變,不產生制冷效應,因而應限制毛細管的節流汽化效應,使流入蒸發器的制冷劑必須是液態制冷劑。
另外,蒸發溫度愈低,相應的制冷量也略為降低,并會使壓縮機的功耗增加,循環的制冷系數下降。
5.2 壓縮過程
壓縮過程:壓縮過程在壓縮機中進行,這是一個升壓升溫過程。壓縮機將從蒸發器流出的低壓制冷劑蒸氣壓縮,使蒸氣的壓力提高到與冷凝溫度對應的冷凝壓力,從而保證制冷劑蒸氣能在常溫下被冷凝液化。而制冷劑經壓縮機壓縮后,溫度也升高了。
5.3 冷凝過程
冷凝過程:冷凝過程在冷凝器中進行,它是一個恒壓放熱過程。為了讓制冷劑蒸氣能被反復使用,需將蒸發器流出的制冷劑蒸氣冷凝還原為液態,向環境介質放熱。
冷凝器按工作過程可分為冷卻區段和冷凝區段。冷凝器的入口附近為冷卻區段,高溫的制冷劑過熱蒸氣通過冷凝器的金屬盤管和散熱片,將熱量傳給周圍的空氣,并降溫冷卻,變成飽和蒸氣。冷凝器的出口附近為冷凝區段,制冷劑由飽和蒸氣冷凝為飽和液體放出潛熱,并傳給周圍空氣。
5.4 節流過程
節流過程:電冰箱的節流閥是又細又長的毛細管。由于冷凝器冷凝得到的液態制冷劑的冷凝溫度和冷凝壓力要高于蒸發溫度和蒸發壓力,在進入蒸發器前需讓它降壓降溫。
液態制冷劑通過毛細管時由于流動阻力而降壓,并伴隨著一定程度的散熱和少許的汽化,因此節流過程是一個降壓降溫的過程。節流汽化的制冷劑量越大,蒸發器中的制冷量就越少,因而必須減少節流汽化。
6、空調器的基本工作原理
空調器的基本功能是調節房間空氣的溫度和濕度。依據系統的用途的不同,空調分為工藝性空調和舒適性空調。舒適性空調的基本工況為制冷、制熱和除濕。
6.1 制冷工況
空調器要不斷把房間內的多余熱量轉移到室外,使室內溫度保持在一個較低的范圍內。它包括兩個循環——制冷循環和空氣循環。
(1)制冷循環。空調器采用蒸氣壓縮制冷循環方式,它包括壓縮、冷凝、節流和蒸發4個熱力過程,如下圖所示。
制冷劑經節流降壓后,在室內側的蒸發器中等壓蒸發,吸收潛熱,變成低溫低壓的蒸氣,然后經過壓縮機壓縮,變成高溫高壓的蒸氣,最后在室外側的冷凝器中冷凝成液體,放出潛熱。如此周而復始,不斷循環。小型空調器節流裝置為毛細管,大、中型空調器節流裝置為膨脹閥。
6.2 空氣循環
空氣循環是利用機內電風扇強迫室內、室外空氣按一定路線對流,以提高換熱器的熱交換效率。空調器的空氣循環包括室內空氣循環、室外空氣循環和新風系統。下面以窗式空調為例,說明這3種循環。室內空氣循環如下圖所示。
室內空氣從回風口進入空調器,通過濾塵網后,進入室內側蒸發器進行熱交換,冷卻后再吸入離心風扇,冷風最后由送風口吹回到室內。
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