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制冷技術

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1.6 壓力   氣體由分子組成,億萬分子在無規則的運動中,頻繁撞擊容器內壁,在內壁單位表面積上垂直產生的力稱為壓力。在工程中測量氣體壓力的常用單位是:千克/厘米2、或為mmHg(毫米汞柱),我國的法定單位是 Pa(帕斯卡)。   a. 大氣壓力 包圍地球的空氣層對單位地球表面積形成的壓力稱為大氣壓力。通常用 B表示。單位用帕 Pa或千帕 kPa表示。   大氣壓力隨各地海拔高度不同而存差異。還因季節、氣候的變化稍有高低。由于大氣壓力不同,空氣的物理性質和反映空氣物理性質的狀態參數均要發生變化。所以,在空氣調節的設計和運行中,要考慮當地氣壓的大小,否則會造成一定的誤差。   壓力分三種:用儀表測定的壓力(稱工作壓力,即表壓力)、當地大氣壓和絕對壓力。其相互關系:   絕對壓力=當地大氣壓十工作壓力   只有絕對壓力才是濕空氣的狀態參數。   b.水蒸汽分壓力與飽和水蒸汽分壓力   在濕空氣中,水蒸汽單獨占有濕空氣的容積,并且有與濕空氣相同溫度時所產生的壓力,稱為水蒸汽分壓力,用Pq表示。   濕空氣是干空氣和水蒸汽組成的混合氣體,因此濕空氣的總壓力應由干空氣分壓力 Pg;與水蒸汽的分壓力Pq迭加而成。   即 P=Pg十Pq   或 B=Pg十Pq   在空調工程中所考慮的濕空氣就是大氣,所以濕空氣的總壓力P就是當地大氣壓力B。   在一定溫度下,空氣越潮濕,其水蒸汽含量就越多,水蒸汽分壓力就越大。當水蒸汽含量超過某一限量時,多余的水蒸汽就會凝成水析出。這說明,此時,濕空氣中的水蒸汽含量達到最大限度、該濕空氣處于飽和狀態,稱飽和空氣;此時相應的水蒸汽分壓力稱為飽和水蒸汽分壓力。該壓力僅取決于溫度,溫度越高,其壓力值越大。   于此同時,壓力和沸點的關系也很大,降低壓力能使液體的沸點降低,增加壓力則使沸點升高。因此每一個作用于液體的壓力就有一個對應的沸點。例如1.0133×l05Pa下。水在 100℃時沸騰;若壓力升高到2.41×105Pa,水的沸點為138℃;若壓力降低到0.43×105Pa,水的沸點為84.5℃。在制冷系統中,用控制蒸發壓力來達到控制蒸發溫度的目的。 1.7 蒸發與沸騰   蒸發是指在液體自由表面進行氣化的過程。例如,水的蒸發。衣服的涼干過程。蒸發是由于液體表面上具有較高能量的分子克服液體分子的引力、穿出液面到達空間而形成的。在相同環境下、液體溫度越高,則蒸發越快。制冷工程中,許多問題都涉及到蒸發過程,例如冷卻塔及空調中的加濕與干燥過程等。紅外加濕器的加濕屬表面蒸發過程。   沸騰是指液體內部產生氣泡形式的劇烈氣化過程。例如,水的燒開過程。在一定壓力下,液體加熱到一定的溫度才開始沸騰。在整個沸騰過程中,液體吸收的熱量全部用于自身的容積膨脹與相變,故氣液溫度保持不變。如電極加濕器屬于沸騰過程。 1.8 導熱系數(亦稱熱導率)   導熱系數是表示一種材料傳導熱量能力的一個物理量。如兩塊同樣厚的材料,一塊是銅塊,一塊是軟木塊,把它們放在比本身溫度高的環境中,可立即感覺到銅塊溫度升高,而對軟木塊則在短時間內感受不到。這說明兩種材料對熱量傳導的能力不同,把這種材料對熱量的不同傳導能力以數字表示就稱為導熱系數,其數值等于:當材料層的厚度為 l m,兩邊溫度差為1 ℃,在 1 h內通過 l m 2 表面積所傳導的熱量,以符號l 表示,單位是 kcal/mh℃,國家法定單位是 W/mK或用 J/mhK表示,它們之間的換算關系是:1W/mK = 0.860 kcal/mh℃。 不同材料有不同導熱系數,它與材料的成份、密度、分子結構等因素有關。   同一種材料,影響其導熱系數的主要因素是密度和濕度。密度大則導熱系數大,濕度大則導熱系數亦大。 1.9 放熱系數   當凍結一種物質時,如在表面吹風則它的凍結速度比不吹風時快。表示這種不同物質之間在不同狀態下換熱能力的物理量稱為放熱系數,其數值等于每小時、每平方米面積上,當流體和固體壁之間的溫度差為 l ℃時所傳遞的熱量。以符號a表示,其單位為 kcal/(m 2 h℃),國際單位制是 W/(m 2 k)或 J/(m 2 h℃)、兩者之間換算關系為:1W/(m 2 K)=0.860kcal/(m 2 h℃) 1.10 比容和密度   單位容積的濕空氣所具有的質量稱為密度。用符號r 表示,即:   而單位質量的濕空氣所占有的容積稱為比容,用符號 V表示,即:   式中: m:濕空氣的質量,單位為 kg;  v:濕空氣占有的容積,單位為 m 3 。   兩者互為倒數,因此,只能視為一個狀態參數。 1.11 傳熱系數   熱量從高溫側流體透過平壁轉移到低溫側流體。   這種熱量傳遞的能力除與兩側溫差、傳熱面積的大小有關外,還與平壁的導熱系數,平壁的厚度及壁面兩側的放熱系數有關。   把所有因素列成一個方程式,即: Q=KFD t (kJ/h)   式中:Q:傳遞的熱量(kJ/h);F:平壁的表面積(m 2 );D t :溫差 D t=t1-t2(℃); K:傳熱系數 kJ/(m 2 h℃)   K為傳熱系數,它數值上等于當兩側溫差 l℃時、l h通過 l m 2 傳熱面積,從一側熱流體傳到另一側冷流體所傳遞的熱量。單位是kJ/(m 2 h℃)或 W/(m 2 k)。 1.12 濕度   濕度是表示濕空氣中含有水蒸汽量多少的物理量,有三種表示方法。   a.絕對濕度   l m 3 濕空氣中含水蒸汽的質量。符號為Z,單位為 kg/m 3 ,即:   式中:mq:水蒸汽質量,單位為kg;   V:水蒸汽占有的容積,即濕空氣的容積,單位為 m 3 。   絕對濕度使用起來不方便。它不能直接反映出濕空氣的干濕程度。   b. 含濕量   每公斤干空氣所含有水蒸汽量稱為含濕量,符號為d,單位為 kg/kg(干),即:   式中:mq:濕空氣中水蒸汽質量,單位為kg; mg:濕空氣中干空氣質量,單位為kg。b.相對濕度 濕空氣中水蒸汽分壓力和同溫度下飽和水蒸汽分壓力之比,稱為相對濕度。用符號j 表示,即:式中:Pq:水蒸汽分壓力 Pqb;同溫度下飽和水蒸汽分壓力 從式中可知,j 值小,表示空氣較干燥,反之,空氣較潮濕。當j =0時,為干空氣;j =100%時,為飽和空氣。從j 值大小可直接看出空氣的干濕程度。 j 和d都是表示空氣的濕度參數,含意卻不同,d表示水蒸汽的含量多少,卻不能表示空氣接近飽和的程度;而j 能表示空氣接近飽和程度,卻不能表示水蒸汽的含量多少。 1.13 露點溫度   在一定大氣壓力下,含濕量不變時空氣中的水蒸汽凝結為水(凝露)的溫度。在d不變時,空氣溫度下降,由未飽和狀態變為飽和狀態,此時空氣的相對濕度j = 1O0%。在空調技術中,把空氣降溫至露點溫度,達到除濕干燥空氣的目的。

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