第一章制冷技術基礎知識12§1—1壓力§1—2溫度與熱量§1—3傳熱§1—4物態(tài)變化§1—5飽和蒸氣的熱力性質§1—6空氣的濕度和露點§1—7熱力學基本定律3一、固體的壓力與壓強二、流體的壓力與壓強三、大氣壓力§1—1壓力四、壓力的單位及其換算五、壓力的分類4一、固體的壓力與壓強將作用在物體表面上的力叫壓力。壓力產生的條件是物體之間相互接觸且相互擠壓，壓力作用的方向與受力面垂直，如圖所示為壓力示意圖?！?—1壓力1、固體的壓力壓力示意圖5現(xiàn)實生活中與壓力有關的例子不勝枚舉，如壓榨機對甘蔗的壓力（見圖1）、乒乓球拍對球的壓力（見圖2）等?！?—1壓力1、固體的壓力1-壓榨機對甘蔗的壓力2-乒乓球拍對球的壓力6壓強是指物體單位面積上受到的壓力，它是反映壓力作用效果的物理量，可表示如下：其常用單位為：Pa、MPa，其中MPa=1×106

Pa?！?—1壓力2、固體的壓強7二、流體的壓力與壓強雨天手持雨傘，雨下得越大、雨點越密，覺得雨傘越重，雨傘受雨點的壓力如圖1所示；刮大風時，撐著的傘不易抓牢，雨傘被大風刮飛，如圖2所示?！?—1壓力1、流體的壓力1-雨傘受雨點的壓力2-雨傘被大風刮飛8從微觀上看，一切物體都是由分子、原子組成的，由于組成物體的分子或原子總在進行不規(guī)則運動，處于流體中的物體表面將不斷受到大量流體分子的撞擊，這種撞擊從宏觀上就表現(xiàn)為氣體或液體對物體表面持續(xù)而均勻的壓力，流體壓力產生的原理如圖所示?！?—1壓力1、流體的壓力流體壓力產生的原理9對于流體而言，知道其壓強的大小往往比知道流體在一定面積上產生的壓力大小更有意義。在制冷領域習慣把流體的壓強稱為“壓力”。本書在后面的講解中若未進行特別說明，所稱的壓力均指壓強?！?—1壓力2、流體的壓強10三、大氣壓力地球周圍被厚厚的空氣所包圍，這些空氣稱為大氣，這一球殼形空氣層稱為大氣層，如圖所示為大氣及標準大氣壓示意圖。大氣所產生的壓力稱為“大氣壓力”，簡稱“大氣壓”。§1—1壓力1、大氣和大氣壓大氣及標準大氣壓示意圖11必須指出的是，被密封在容器中的空氣不能稱為大氣，因此它所產生的壓力不是大氣壓，如圖所示?！?—1壓力1、大氣和大氣壓被密封在容器中的空氣不是大氣12如圖1所示，普通鍋與高壓鍋在高原上燒飯效果不同，在高原上普通鍋是難以把米飯煮熟的，這是因為隨著海拔的增加空氣越來越稀薄，大氣壓力越來越小，如圖2所示，這樣水的沸點也將隨之降低，因此，在高原上人們通常需用高壓鍋來煮飯?！?—1壓力2、標準大氣壓1-普通鍋與高壓鍋在高原上燒飯效果不同2-大氣壓力隨著海拔增加而減小13四、壓力的單位及其換算在國際單位制中，力的單位是牛頓（N），面積的單位是平方米（m2），壓力的單位是牛頓/平方米（N/m2），稱作帕斯卡，簡稱“帕”，以符號“Pa”表示。帕斯卡是一個量值很小的單位，在制冷工程技術中使用它很不方便，為此常用“兆帕”（MPa）、“千帕”（kPa）或“巴”（bar）作為壓力的單位。§1—1壓力1、壓力的單位14壓力的大小有時也采用液柱高度來表示，如厘米汞柱、毫米水柱等，液體的壓力如圖所示。§1—1壓力1、壓力的單位液體的壓力15醫(yī)院或保健站等一般用水銀液柱式血壓計測量血壓，它的計量單位是厘米汞柱（cmHg），如圖1所示。對于微小壓力，也可用毫米水柱（mmH2O）作為單位，用如圖2所示的裝置進行測量?！?—1壓力1、壓力的單位1-水銀液柱式血壓計2-測量微小壓力的裝置16各壓力單位的換算關系見表?！?—1壓力2、壓力單位的換算各壓力單位的換算關系17五、壓力的分類絕對壓力一般是指氣體對其他物體表面的實際壓力（大?。?。如圖1所示，氣球外側受到的大氣對它的壓力和內側受到的球內氣體對它的壓力；如圖2所示，口吸薄紙時，薄紙兩邊的壓力都是絕對壓力，絕對壓力常用“p絕”或“pa”來表示。§1—1壓力1、絕對壓力2-口吸薄紙時的情形1-氣球內外表面受到的壓力18相對壓力一般是指絕對壓力與當?shù)卮髿鈮毫χ?，即：?—1壓力2、相對壓力19表壓力一般是指用壓力表直接測量出來的壓力值，表壓力在數(shù)值上應為相對壓力值。如圖所示，壓力表顯示相對壓力?！?—1壓力3、表壓力壓力表顯示相對壓力20真空度可用真空壓力表直接測量，表中“負”數(shù)表示真空度，如圖所示?！?—1壓力4、真空度空壓力表顯示真空度21一、溫度的意義二、溫標三、溫度計§1—2溫度與熱量四、內能與熱量五、比熱容與熱容量六、物體溫度變化時熱量的計算22一、溫度的意義物體的分子之間存在著一定的間隙和相互作用力，且物體分子進行無規(guī)則熱運動，如圖所示，猶如無數(shù)個彈性十足的小球在進行永不停息的互相碰撞，分子平均運動速度的大小決定了物體的溫度，分子平均運動速度越大，物體的溫度越高，反之則越低?！?—2溫度與熱量物體分子進行無規(guī)則熱運動23二、溫標在1標準大氣壓下，以純水的冰點冰點，即水的三相點，是指純冰和純水在1標準大氣壓下達到固液平衡時的溫度，且純水中應有空氣溶解度達到飽和。為100攝氏度，把其間的值等分100份,每1份規(guī)定為1攝氏度，記作1℃，如圖a所示?！?—2溫度與熱量1、攝氏溫標三種溫標的定義及三種溫標的關系示意圖a)攝氏溫標b)華氏溫標c)開氏溫標24在1標準大氣壓下，以純水的冰點為32華氏度，沸點為212華氏度，把其間的值等分180份,每1份規(guī)定為1華氏度，記作1，如上圖b所示。華氏溫標目前只有美國等少數(shù)國家和地區(qū)仍在使用。§1—2溫度與熱量2、華氏溫標25攝氏溫標和華氏溫標的建立原則雖然簡單明了，但都有其不足之處：一方面，它們都需要依賴具體的測溫物質及其測溫屬性測溫屬性是指測溫物質隨溫度變化的某項物理參數(shù)，如長度、體積、壓力、彈性、電阻、顏色、熱電動勢等。§1—2溫度與熱量3、熱力學溫標26幾種不同測溫方法的測溫誤差如圖1所示；如圖2所示是熱力學溫標的溫差規(guī)定?！?—2溫度與熱量3、熱力學溫標1-幾種不同測溫方法的測溫誤差2-熱力學溫標的溫差規(guī)定27綜上所述，溫標其實就是溫度的數(shù)值表示法，即測量物體冷熱程度的“尺”。上述三種溫標的換算關系如下：§1—2溫度與熱量3、熱力學溫標28三、溫度計常見的液體溫度計有水銀溫度計、酒精溫度計和煤油溫度計等，醫(yī)用水銀溫度計就是液體溫度計，如圖所示?！?—2溫度與熱量醫(yī)用水銀溫度計29三、溫度計如圖1所示為一款數(shù)顯式電阻溫度計。如圖2所示為一款雙金屬彈簧式溫度計。氣體溫度計一般還分定容溫度計和定壓氣體溫度計（見圖3）?！?—2溫度與熱量數(shù)顯式電阻溫度計雙金屬彈簧式溫度計定壓氣體溫度計30四、內能與熱量研究表明，一切運動的物體都具有做功的本領，這種本領稱為動能，如圖1—26所示?！?—2溫度與熱量1、內能運動的物體具有動能31建造高樓打地基時，打樁機的重錘從高處落下能把水泥樁打進地里，這表明被舉高的重錘具有能，這種物體因被舉高而具有的能稱為重力勢能，如圖所示?！?—2溫度與熱量1、內能被舉高的物體具有重力勢能32如圖所示，設有兩個物體A和B，且A的溫度高于B的溫度，當它們充分接觸后，A物體的溫度會逐漸下降，而B物體的溫度會逐漸升高，這個過程中物體A有一部分內能以傳熱的方式轉移到了物體B上，把這部分內能稱為熱量，熱量是高溫物體與低溫物體之間或同一物體的高溫部分與低溫部分之間以傳熱的方式轉移的那部分內能，常用符號Q表示。§1—2溫度與熱量2、熱量熱量的概念33（1）熱量的國際單位在國際單位制中，熱量的主單位是“焦耳”，簡稱“焦”，用符號“J”表示。“焦耳”是個量值較小的單位，在制冷工程計算中使用起來不太方便，因而常用“千焦”?！?—2溫度與熱量2、熱量34（2）熱量的工程單位工程上多用大卡為熱量的單位，1大卡相當于將1標準大氣壓下的1kg純水溫度升高1℃所需要吸收的熱量。大卡也稱千卡，用符號kCal表示。（3）熱量單位的換算關系§1—2溫度與熱量2、熱量35五、比熱容與熱容量在傳熱過程中，物體溫度的變化大小不但與傳進傳出的熱量多少以及物體的質量有關，還與組成物體的物質有關，研究發(fā)現(xiàn)：（1）同一物體，吸收或放出的熱量不同，溫度的變化不同，同一物體吸收熱量與溫升成正比，如圖所示?！?—2溫度與熱量1、物質的比熱容同一物體吸收熱量與溫升成正比36（2）質量相等但由不同物質組成的物體，即使吸收或放出的熱量相等，其溫度變化也不相等，如圖所示。為此，常用比熱容來反映物質的這種特性。§1—2溫度與熱量1、物質的比熱容質量相等的不同物體吸收同等熱量溫升不同37表列出了制冷行業(yè)中常用的幾種物質的比熱容?！?—2溫度與熱量1、物質的比熱容制冷行業(yè)中常用的幾種物質的比熱容38用同一個電熱水壺燒開水，水量越少所需要的時間越短，這是由于這些水要達到同樣的“溫升”，它們所要吸收的熱量不同，水量越少需要吸收的熱量越少，水量越多需要吸收的熱量越多。在制冷工程領域，為了研究方便，又引出了一個新的概念——熱容量，即物體的質量與其質量比熱容的乘積。熱容量大的物體升高或降低同樣的溫度需要吸收或放出的熱量越多，反之則越少。§1—2溫度與熱量2、熱容量39這個問題可在空調器的制冷工作中得到證實，如圖所示為空調制冷時室內外溫度變化示意圖。§1—2溫度與熱量2、熱容量空調制冷時室內外溫度變化示意圖40在空調器的安裝中，不要將室內機掛得過高，這樣可以減小室內熱容量；同時盡量使室外機置于空曠位置，這樣可以增大室外有效換熱空間，增大有效熱容量，便于散熱，如圖所示為熱容量知識在空調器安裝中的應用示意圖?！?—2溫度與熱量2、熱容量熱容量知識在空調器安裝中的應用示意圖41六、物體溫度變化時熱量的計算物體在吸熱和放熱時，溫度變化與熱量轉移的關系可用下式表示：§1—2溫度與熱量42一、熱傳導二、對流換熱三、熱輻射§1—3傳熱43一、熱傳導如圖所示，當手握鐵棒的B端而A端被加熱時，很快地手就會感覺到未被加熱的那一端也逐漸地熱起來，直至發(fā)燙?！?—3傳熱1、熱傳導的概念熱量從鐵棒的一端傳向另一端44物質的導熱能力可由導熱系數(shù)來體現(xiàn)，導熱系數(shù)是指在穩(wěn)定傳熱條件下，1m厚的材料，通過1m2傳遞的熱量，其單位為W/(m·K)，此處K可用℃代替。表列出了一些物質的導熱系數(shù)?！?—3傳熱2、物質的導熱性能及其應用一些物質的導熱系數(shù)λ45蒸發(fā)器和冷凝器是制冷設備中常見的換熱器件。蒸發(fā)器的基本作用是吸收需降溫區(qū)域的熱量，維持該區(qū)域的低溫狀態(tài)，如圖所示?！?—3傳熱2、物質的導熱性能及其應用蒸發(fā)器46如圖所示，為了保證排熱效果，冷凝器的管道和翅片也多采用熱的良導體銅或鋁作為原材料?！?—3傳熱2、物質的導熱性能及其應用蒸發(fā)器47家用電冰箱側面阻熱措施之一，如圖所示。§1—3傳熱2、物質的導熱性能及其應用家用電冰箱側面阻熱措施之一48如圖所示為單層壁面熱傳導示意圖,設有面積為S厚度為δ導熱系數(shù)為λ的均勻單層壁面，則在雙側存在溫差Δt的理想情況下，單位時間從高溫側傳向低溫側的熱量為：§1—3傳熱3、熱傳導的計算單層壁面熱傳導示意圖49二、對流換熱在吃熱豆腐時，會用吹氣的方式來降溫，如圖1所示。當急于喝水時，可以用自來水沖淋來快速冷卻熱開水，如圖2所示。這種流體（氣體或液體）流過固體壁面時流體與壁面之間的熱量傳遞稱為對流換熱?！?—3傳熱1、對流換熱的概念1-用吹氣的方式來降溫2-用自來水沖淋來快速冷卻熱開水50（1）自然對流換熱如圖所示是直冷式電冰箱冷藏室自然對流換熱示意圖，電冰箱工作時流過蒸發(fā)器的制冷劑通過管道吸收周圍空氣的熱量，使周圍的空氣溫度下降，密度增大，在重力的作用下冷空氣下沉?！?—3傳熱2、對流換熱的兩種形式直冷式電冰箱冷藏室自然對流換熱示意圖51（2）強迫對流換熱如圖所示是雙門間冷式電冰箱冷藏室和冷凍室強迫對流換熱示意圖，電冰箱工作時置于中間夾層中的蒸發(fā)器將其周圍的空氣冷卻后，利用小型風扇強制將冷空氣送入冷凍室和冷藏室，對食品進行循環(huán)冷卻。§1—3傳熱2、對流換熱的兩種形式雙門間冷式電冰箱冷藏室和冷凍室強迫對流換熱示意圖52對于換熱器而言，其對流換熱量涉及的因素較多，計算起來比較困難。但對于如圖所示的表面對流換熱過程來說，其換熱量的計算并不費力。§1—3傳熱3、對流換熱公式表面對流換熱過程示意圖53一些物質的放熱系數(shù)見表?！?—3傳熱3、對流換熱公式一些物質的放熱系數(shù)54三、熱輻射研究表明，熱輻射是因分子熱運動而激發(fā)的電磁波。因此，溫度高于絕對零度的物體都會以熱輻射的形式向外傳遞熱量，溫度越高，輻射越強，如圖所示為熱輻射傳熱過程示意圖?！?—3傳熱1、熱輻射的概念熱輻射傳熱過程示意圖55（1）溫差越大，高溫物體以熱輻射的形式向外界放出的熱量就越多，同樣低溫物體以熱輻射的形式從外界吸收的熱量越多，如圖所示為熱輻射傳熱與溫差的關系。（2）物體表面顏色越深，向外熱輻射和從外界吸收熱輻射的能力就越強?！?—3傳熱2、影響熱輻射換熱量大小的因素熱輻射傳熱與溫差的關系56（3）物體表面越粗糙，向外熱輻射和從外界吸收熱輻射的能力就越強。熱輻射有利有弊，在家用電冰箱中為減少冷凍室和冷藏室對外界熱輻射的吸收，箱體外壁表面做得白亮、光潔；而為了增強冷凝器的傳熱效果，其外表總加工成黑色，并附加翅片或肋條等來提高向外界放熱的能力?！?—3傳熱2、影響熱輻射換熱量大小的因素57一、物態(tài)的概念二、不同物態(tài)的微觀機理及其宏觀表現(xiàn)三、物態(tài)變化的原因§1—4物態(tài)變化四、幾種物態(tài)變化五、顯熱和潛熱58一、物態(tài)的概念物態(tài)也稱相態(tài)，是指組成物質的大量分子在宏觀上的集合狀態(tài)。自然界的物質大多以固、液、氣3種物態(tài)形式存在。例如，通常情況下鐵為固態(tài)（或稱固相），水銀為液態(tài)（或稱液相），氧為氣態(tài)（或稱氣相），分別如圖1、圖2和圖3示。§1—4物態(tài)變化1-扳手材質鐵——固態(tài)2-溫度表里的感溫劑水銀——液態(tài)3-鋼瓶中的氧氣——氣態(tài)59二、不同物態(tài)的微觀機理及其宏觀表現(xiàn)如圖所示為固體微觀模型，固體分子的間距很小，每個分子都被“擠”在各自很小的范圍內，它們只能進行幅度很小的振動，分子相互間的吸引力很大，難以游離“出格”?！?—4物態(tài)變化1、固態(tài)固體微觀模型60如圖所示為液體微觀模型，液體分子的間距比固體分子的大一些，每個分子有較大的自由度，能在“集體”內到處“游動”；但由于分子間的吸引力仍較大，故每個分子難以脫離“集體”。因此，液體無一定的形狀，但具有一定的體積?！?—4物態(tài)變化2、液態(tài)液體微觀模型61如圖所示為氣體微觀模型，氣體分子間距大且無定值，相互間的吸引力很小，每個分子在做“居無定所”的無規(guī)則熱運動，互相之間幾乎沒有約束，每個分子可以到達任何能夠到達的地方。因此，氣體既無固定的形狀，也無一定的體積?！?—4物態(tài)變化3、氣態(tài)氣體微觀模型62三、物態(tài)變化的原因物質處于何種物態(tài)，是由分子熱運動的強弱和分子間作用力的大小兩個方面因素來決定的，如圖所示。分子熱運動十分微弱時，各分子完全在相鄰分子的束縛范圍之內，分子間距很小，物質便以固態(tài)出現(xiàn)，如圖所示?！?—4物態(tài)變化1-物質處于何種物態(tài)是分子熱運動強弱與分子間作用力較量的結果2-造成物質處于固態(tài)的原因63三、物態(tài)變化的原因當分子熱運動較強，但仍不能完全擺脫其他分子對它的束縛時，物質便以液態(tài)存在，如圖1所示。當分子熱運動大到能擺脫一切分子對它的束縛時，物質便以氣態(tài)存在，如圖2所示?！?—4物態(tài)變化1-造成物質處于液態(tài)的原因2-造成物質處于氣態(tài)的原因64四、幾種物態(tài)變化物質在一定條件下能在3種物態(tài)中相互轉變，此過程被稱為相變，如圖所示。下面從制冷工程技術的要求出發(fā)，重點介紹液體的汽化和氣體的液化?！?—4物態(tài)變化相變65蒸發(fā)是只發(fā)生在液體表面的汽化。如盛放在碗中的水無論溫度高低，壓力如何，會隨著時間的推移逐漸減少，最終完全“揮發(fā)”，水的蒸發(fā)現(xiàn)象如圖所示?！?—4物態(tài)變化1.汽化與汽化熱水的蒸發(fā)現(xiàn)象66沸騰是液體表面和內部同時發(fā)生的劇烈汽化。如圖所示為水的沸騰現(xiàn)象，水壺中水燒開時的情景就是一種劇烈的汽化現(xiàn)象——沸騰?！?—4物態(tài)變化1.汽化與汽化熱水的蒸發(fā)現(xiàn)象67從表中可以看出，不同物質的汽化熱是不同的即使是同一種物質，在不同壓力或不同溫度下其汽化熱也有所不同，各種物質的汽化熱隨溫度的升高而降低?！?—4物態(tài)變化1.汽化與汽化熱某些物質的汽化熱68液化是指物質由氣態(tài)轉變?yōu)橐簯B(tài)的過程。液化是汽化的反過程，在制冷技術中通常稱制冷劑的液化為“冷凝”。液化現(xiàn)象在日常生活中隨處可見，冬天在室外說話時，離開口中的水蒸氣遇到冷空氣會液化為許多小顆粒狀的水珠，猶如白霧。早晨的露水、空調器制冷工作時向外排放的冷凝水等也是空氣中水蒸氣液化的產物?！?—4物態(tài)變化2.液化和液化熱69五、顯熱和潛熱在將0℃以上的水加熱到100℃之前，水在吸收熱量的同時伴隨著溫度的升高，但水的相態(tài)沒有改變。在這個過程中物體吸收（或放出）熱量，微觀上只使物體分子的動能增加（或減少），宏觀上造成物體的溫度升高（或降低），但并沒有引起物態(tài)的變化，這時物體吸收（或放出）的熱量（或熱能）稱為“顯熱”。其計算公式如下：§1—4物態(tài)變化1、顯熱70在將0℃的冰加熱時冰逐漸融化成水，在此過程中冰的溫度始終保持在0℃不變。在這個過程中物體吸收（或放出）熱量，微觀上只使物體分子的勢能增大（或減?。暧^上物態(tài)發(fā)生了變化，但并沒有引起物體的溫度變化，這時物體吸收（或放出）的熱量（或熱能）稱為潛熱。§1—4物態(tài)變化2、潛熱71上述過程可以用圖來直觀地反映吸熱與溫升、物態(tài)變化的關系。圖中EF直線段表示若繼續(xù)對100℃的蒸汽“蒸汽”特指水蒸氣，“蒸氣”指一般物質的氣體。加熱時的“溫度—熱量”圖線?！?—4物態(tài)變化2、潛熱圖1—581標準大氣壓下，單位質量純“水”吸熱與溫升、物態(tài)變化關系示意圖72一、飽和狀態(tài)二、過熱與過冷三、濕蒸氣及其干度§1—5飽和蒸氣的熱力性質四、臨界狀態(tài)73一、飽和狀態(tài)如圖所示，一些裝在敞口容器里的某種液體接近液面的分子，在受到液體中其他做無規(guī)則運動的分子向上的撞擊并獲得足夠動能后脫離液面，然后分散到周圍的空間，時間長了，容器中的液體會全部揮發(fā)掉?！?—5飽和蒸氣的熱力性質敞口容器里液體的汽化74一、飽和狀態(tài)如圖所示，給該容器加上密封蓋，則在液體汽化的同時，液面上方附近的一些蒸氣分子會被其他做無規(guī)則運動的蒸氣分子撞回液體，但起初是離開液體的分子多，跑回液體的分子少，隨著液體分子的不斷減少，蒸氣分子不斷增多，當蒸氣分子的密度達到一定程度時，相同時間內逸出液面的分子與回到液體中的分子數(shù)量相等?！?—5飽和蒸氣的熱力性質密閉容器中的某種液體尚未飽和75一、飽和狀態(tài)這時液態(tài)分子與氣態(tài)分子的數(shù)量比例不再改變，如圖所示。這種氣液兩種物態(tài)達到動態(tài)平衡的狀態(tài)，稱為“飽和狀態(tài)”?！?—5飽和蒸氣的熱力性質密閉容器中的某種液體達到飽和76飽和蒸氣是指處于飽和狀態(tài)的蒸氣。飽和液體是指處于飽和狀態(tài)的液體?！?—5飽和蒸氣的熱力性質1、飽和蒸氣與飽和液體77飽和溫度（常用ts或tB表示）是指飽和蒸氣或飽和液體的溫度。飽和壓力（常用ps或pB表示）是指飽和蒸氣或飽和液體的壓力這里忽略流體自重對壓力的影響。飽和溫度與飽和壓力的關系如下：§1—5飽和蒸氣的熱力性質2、飽和溫度與飽和壓力78（1）同一種物質的飽和溫度與飽和壓力存在著一一對應的關系，即給定物質的某一飽和壓力對應有確定的飽和溫度；反之，給定物質的某一飽和溫度，也對應有確定的飽和壓力。如圖所示，§1—5飽和蒸氣的熱力性質2、飽和溫度與飽和壓力給定物質的飽和壓力79（2）飽和壓力隨飽和溫度的升高而增大,飽和溫度隨飽和壓力的增大而升高。如圖所示。§1—5飽和蒸氣的熱力性質2、飽和溫度與飽和壓力飽和壓力隨飽和溫度同步增減80表列出了水在不同飽和壓力時的飽和溫度?！?—5飽和蒸氣的熱力性質2、飽和溫度與飽和壓力水在不同飽和壓力時的飽和溫度81（3）同一種物質在相同壓力下，飽和溫度等于其沸點。如圖所示，若蒸發(fā)壓力較小，則蒸發(fā)溫度較低，反之，蒸發(fā)壓力較大，則蒸發(fā)溫度較高。所以，控制蒸發(fā)壓力是控制制冷溫度的一個重要手段?！?—5飽和蒸氣的熱力性質2、飽和溫度與飽和壓力蒸發(fā)溫度隨蒸發(fā)壓力同步增減82如圖所示，若冷凝溫度提高（通常因環(huán)境溫度升高引起），必然要求冷凝壓力增大，否則制冷劑蒸氣無法液化，不能實現(xiàn)制冷。§1—5飽和蒸氣的熱力性質2、飽和溫度與飽和壓力冷凝壓力隨冷凝溫度同步增減83必須指出，在密閉的空間里，飽和壓力與其體積大小無關?？梢赃@樣去理解，當密閉空間容積增大時，將有更多的液體轉變?yōu)闅怏w，如圖1所示；當容積縮小時，部分氣體重新轉變?yōu)橐后w，如圖2所示?！?—5飽和蒸氣的熱力性質2、飽和溫度與飽和壓力1-密閉容器容積增大后飽和壓力不變2-密閉容器容積減小后飽和壓力不變84二、過熱與過冷干飽和蒸氣簡稱干蒸氣，是指其間不夾雜飽和液體的飽和蒸氣。而如圖所示的蒸發(fā)器管道中流動著的制冷劑就不能稱為干飽和蒸氣。§1—5飽和蒸氣的熱力性質1、干飽和蒸氣蒸發(fā)器管道中流動著的制冷劑85在實際制冷中，干飽和蒸氣其實只是一個概念問題，它的存在時間非常短，如圖所示為蒸發(fā)器尾部與回氣管前端制冷劑的熱力狀態(tài)?！?—5飽和蒸氣的熱力性質1、干飽和蒸氣蒸發(fā)器尾部與回氣管前端制冷劑的熱力狀態(tài)86如圖所示，若讓干飽和蒸氣在壓力保持不變的條件下繼續(xù)吸熱，使其溫度升高，這種現(xiàn)象稱為過熱，這時的氣體稱為過熱蒸氣，超過該飽和壓力對應的飽和溫度的差值稱為過熱度?！?—5飽和蒸氣的熱力性質2.過熱、過熱蒸氣與過熱度干飽和蒸氣定壓吸熱升溫成為過熱蒸氣87如圖所示，在家用空調器中，規(guī)定制冷劑在蒸發(fā)器中沸騰汽化時的溫度t0=5℃，壓縮機的吸氣溫度t1=15℃，理論上假定壓縮機的吸氣壓力與制冷劑在蒸發(fā)器中沸騰汽化時的壓力相等，可見壓縮機的吸氣處于過熱狀態(tài)，吸氣過熱度為ΔtH=tp－tps=t1－t0=15℃－5℃=10℃。§1—5飽和蒸氣的熱力性質2.過熱、過熱蒸氣與過熱度家用空調器中的過熱與過冷88另外，在電冰箱中，為了保證吸入壓縮機的制冷劑回氣中不含有液態(tài)成分從而造成對壓縮機的損壞，總會采取回熱回熱是一種有益雙方的換熱措施，將在第二章中介紹、分析。等措施讓制冷劑回氣升溫過熱，如圖所示?！?—5飽和蒸氣的熱力性質2.過熱、過熱蒸氣與過熱度電冰箱中過熱與過冷的應用89如圖所示，若在飽和液體壓力保持不變的條件下放熱，使其溫度降低，這種現(xiàn)象稱為過冷，這時的液體稱為過冷液體，低于該飽和壓力對應的飽和溫度的差值（絕對值）稱為過冷度?！?—5飽和蒸氣的熱力性質3、過冷、過冷液體和過冷度飽和液體定壓放熱降溫成為過冷液體90三、濕蒸氣及其干度濕蒸氣是指在飽和狀態(tài)下，飽和蒸氣與飽和液體的混合物。靜止狀態(tài)下，物質的飽和蒸氣與飽和液體各據(jù)上下空間，就這種情形來談“濕蒸氣”是沒有意義的。§1—5飽和蒸氣的熱力性質1、濕蒸氣91濕蒸氣的干度，即濕蒸氣中飽和蒸氣的含量，通常用下式表達：§1—5飽和蒸氣的熱力性質2、濕蒸氣的干度92制冷設備中主要換熱器的換熱過程可以分別用圖1和圖2來簡要表達?！?—5飽和蒸氣的熱力性質2、濕蒸氣的干度1-蒸發(fā)器吸熱過程示意圖2-冷凝器放熱過程示意圖93四、臨界狀態(tài)19世紀上半葉，英國物理學家法拉第利用同時增大壓力和降溫的方法，把氯、氨和二氧化硫等氣體變成了液體，如圖所示為常用的液化方法。同時代的科學家用同樣的方法幾乎液化了當時所了解的各種氣體?！?—5飽和蒸氣的熱力性質1、氣體的“不凝”現(xiàn)象常用的液化方法94但是，對氧、氫、一氧化碳、一氧化氮和甲烷等氣體來說，即使把壓力增大到3000個大氣壓，溫度降到-110℃，也未能使它們液化，如圖所示為一些氣體的“不凝”現(xiàn)象。當時，以為這些氣體是永久不會液化的，并把它們稱為“永久氣體”。§1—5飽和蒸氣的熱力性質1、氣體的“不凝”現(xiàn)象一些氣體的“不凝”現(xiàn)象95如圖1所示，從飽和壓力與飽和溫度的一一對應關系可知，氣態(tài)物質的溫度越高，要使它液化所需要的壓力就越大。實驗發(fā)現(xiàn)，當溫度升高到一定數(shù)值后，即使加上再大的壓力也不能使該物質由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，如圖2所示?！?—5飽和蒸氣的熱力性質2、臨界狀態(tài)及其應用1-臨界狀態(tài)的概念2-高于臨界溫度的氣體不凝96在制冷劑選用和制冷系統(tǒng)設計時，需要應用臨界狀態(tài)的知識。要求制冷劑的臨界溫度遠高于環(huán)境溫度，以保證制冷劑不在臨界點附近冷凝。這樣一方面能用常溫的空氣或水來冷凝制冷劑蒸氣，另一方面能保證制冷劑具有較大的汽化潛熱，以提高制冷設備的經濟性能，如圖所示，飽和溫度越高汽化熱越小?！?—5飽和蒸氣的熱力性質2、臨界狀態(tài)及其應用飽和溫度越高汽化熱越小97常用制冷劑的臨界參數(shù)見表?！?—5飽和蒸氣的熱力性質3、常用制冷劑的臨界參數(shù)常用制冷劑的臨界參數(shù)98一、濕空氣二、飽和空氣三、絕對濕度§1—6空氣的濕度和露點四、相對濕度五、含濕量六、露點99一、濕空氣與水蒸氣的混合物，簡稱空氣?？諝饫锼乃魵庠蕉啵諝饩驮匠睗?；所含的水蒸氣越少，空氣就越干燥，如圖所示?！?—6空氣的濕度和露點濕空氣示意圖100二、飽和空氣實際的空氣里含有水蒸氣，但在一定的溫度下，一定量的空氣只能容納一定量的水蒸氣，如圖1所示。超過這一數(shù)值后，就會有相應量的水蒸氣凝結為水，從空氣中析出，如圖2所示。§1—6空氣的濕度和露點1-一定量的空氣只能容納一定量的水蒸氣2-過多的水蒸氣凝結為水并從空氣中析出101二、飽和空氣表為不同溫度時濕空氣中水蒸氣的飽和分壓力?！?—6空氣的濕度和露點1-一定量的空氣只能容納一定量的水蒸氣102三、絕對濕度絕對濕度是指單位體積濕空氣中所含水蒸氣的質量，或者說絕對濕度是濕空氣中水蒸氣的密度?！?—6空氣的濕度和露點103四、相對濕度相對濕度是指濕空氣中水蒸氣的實際含量與同溫度下濕空氣中水蒸氣的最大含量之比?！?—6空氣的濕度和露點104五、含濕量濕空氣在狀態(tài)變化時，其中干空氣的單位容積質量一般不改變。因此，為方便工程計算，常取1kg干空氣作為計算基準。把在含有1kg干空氣的濕空氣中所攜帶水蒸氣的質量稱為濕空氣的含濕量，如下式表示：§1—6空氣的濕度和露點105六、露點濕空氣容納水蒸氣的限度與溫度有關，溫度越高，空氣能容納的水蒸氣越多，如圖1所示。從上面的分析可知，露點與含濕量之間有著一一對應的關系，空氣中的含濕量越大，露點越高，如圖2所示?！?—6空氣的濕度和露點1-溫度越高，空氣能容納的水蒸氣越多2-空氣中的含濕量越大，露點越高106一、熱力學第一定律二、焓三、熱力學第二定律§1—7熱力學基本定律四、熵五、壓焓圖與溫熵圖107一、熱力學第一定律如圖所示，設有一熱力學系統(tǒng)熱力學所研究的由大量粒子組成的宏觀客體稱為熱力學系統(tǒng)，簡稱系統(tǒng)。在某熱力過程中