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冷庫制冷技術知識 

制冷是指用制冷設備，從一個有限的空間內取出熱量，使該處的溫度降低到所要求的程度。這個過程是*熱傳遞來完成的。

1.1 溫度

　 溫度被用來表示物質冷與熱的程度，溫度的高低的程度可用溫度計來度量，如玻璃溫度計，管內的液體受熱后膨脹，液面升高，冷卻收縮后，液面降低，液面的高低表示溫度的高低程度。下面簡要介紹表示溫度值的幾種標準。

　　a．攝氏溫標 在標準大氣壓下，把水的冰點作為0度，沸點作為100度，在0度與100度之間均衡的刻成100格，每格為l度，以符號℃表示。

　　b．華氏溫標 在標準大氣壓下，把水的冰點定為32度，而沸點定為212度、二者之間均衡的刻成180格，每格為l度，以符號of表示。

　　c．開氏溫標(又稱絕對溫標) 它以攝氏溫標為基礎、把水的冰點定為273.16度，水的沸點定為373．16度，理論上把物質中分子全部停止運動之點作為0度，以符號k表示。

　　常用溫標是攝氏、華氏、開氏。它們之間的換算公式如下：

　　華氏換算攝氏：

　　攝氏換算成華氏：

　　開氏與攝氏的關系：

　　t= t + 273.16

　　式中： t：開氏溫標，k； t：攝氏溫標，oc。

1.2 熱量

  　物體溫度的高低表示了物體的物質分子熱運動劇烈的程度，溫度的高低也表示物體所具有能量的高低，這種能量稱為熱能。當溫度不同的兩個物體相接觸時，兩者溫度逐步趨于一致，發生了熱能從溫度較高的物體向溫度較低的物體轉移，此時物體所放出或吸收的能量稱為熱量。常用的熱量單位有：

　　a. 卡 在標準大氣壓力下，將 l克的水加熱或冷卻，其溫度升高或降低l ℃時，所加進或除去的熱量稱為l卡，以符號 cal表示。因卡的單位太小，工程上往往采用其1000倍的千卡或大卡來表示。具符號為kcal。

　　b. 英熱單位 在標準大氣壓下，將11b(磅)(11b＝0.454kg)水加熱或冷卻，其溫度升高或降低華氏溫度l of，所加進或除去的熱量稱為一個英熱單位，其符號為btu。

　　c. 焦耳

　　在國際單位制中，取熱量單位與功的單位一致，以焦耳表示。焦耳相當于用1n(牛頓)的力，共作用點在力的方向上移動l m(米)所做的功。因此，在國際單位制中，焦耳是功和能的單位，采用這種單位使計算簡化，焦耳的符號為j。我國法定熱量單位為焦耳。

　　焦耳與卡之間的換算為：

　　1 kj(千焦耳)＝0.239kcai(千卡)

　　l kcal(千卡)＝4.19kj(千焦耳)

　　其它常用換算公式為：

　　1 kcal(千卡)＝3.969 btu(英熱單位)

　　l btu(英熱單位)＝252 cal(卡)

　　1 kcal(千卡)＝427 kg·m(千克·米)

　　1 kw(千瓦)＝860 kca1／h(千卡／時)

　　1 美國冷噸＝3024 kca1／h(千卡／時)

　　1 日本冷噸＝3320 kca1／h(千卡／時)

1.3 比熱

　　任何物質當加進熱量，它的溫度會升高。但相同質量的不同物質，升高同樣溫度時，其所加進的熱量是不一樣的。為相互比較，把l kg水溫度升高1 ℃所需的熱量定為4.19kj。以此作為標準，其它物質所需的熱量與它的比值，稱為比熱。如 l kg水溫度升高l ℃需4.19kj，則比熱值為4.19kj(kg·℃)，而 l kg銅溫度升高l ℃只需0.39kj，則銅的比熱為0.39kj(kg·℃)。不同材料有各自的比熱值，下表為幾種材料的比熱值。

　　幾種材料比熱值

　　物資名稱 比熱kj(kg·k) 物資名稱 比熱kj(kg·k) 水4.19氨（液體）4.609冰2.095氨（氣體）2.179玻璃0.754空氣（干）1.006銅0.390鋼0.461

　　知道材料比熱值，就能計算出對它降溫所需要除去的熱量。例如要將5kg 70℃的水冷卻到15℃，則需除去的熱量為： q＝mcd t = 5×4.19×(70-15)＝l152.25 kj式中：

　　m: 水的質量，kg； c：水的比熱kj(kg·k)；d t：溫度差值 k。

1.4 顯熱

 　對固態、液態或氣態的物質加熱，只要它的形態不變，則熱量加進去后，物質的溫度就升高，加進熱量的多少在溫度上能顯示出來，即不改變物質的形態而引起其溫度變化的熱量稱為顯熱。如對液態的水加熱，只要它還保持液態，它的溫度就升高；因此，顯熱只影響溫度的變化面不引起物質的形態的變化。例如機房中、其計算機或程控交換機的發熱量很大，它屬于顯熱。

1.5 潛熱

　　對液態的水加熱，水的溫度升高，當達到沸點時，雖然熱量不斷的加入，但水的溫度不升高，一直停留在沸點，加進的熱量僅使水變成水蒸氣，即由液態變為氣態。這種不改變物質的溫度而引起物態變化(又稱相變)的熱量稱為潛熱。如計算機房中、工作人員人體發熱以及換氣帶進來的空氣含濕量，這些熱量稱為潛熱。(全熱等于顯熱與潛熱之和。)

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℃。