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制冷原理与技术王如竹_制冷原理与技术

1.水冷空调的工作原理是什么?

2.制冷的制冷技术

3.制冷专业主要学什么专业

制冷原理与技术王如竹_制冷原理与技术

磁制冷原理磁制冷是一种利用磁性材料的磁热效应来实现制冷的新技术。

相比传统蒸汽压缩式制冷技术, 室温磁制冷技术是一种基于材料物性(磁热效应)的固态制冷方式, 用水等环保介质作为传热流体, 具有零 GWP(global warming potential)、零 ODP(ozone depletion potential)、内禀高效、低噪音与低振动等特点, 有望成为具有重要应用前景的制冷技术之一。

磁制冷是一种利用磁性材料的磁热效应来实现制冷的新技术,所谓磁热效应是指外加磁场发生变化时磁性材料的磁矩有序排列发生变化,即磁熵改变,导致材料自身发生吸、放热的现象。

在无外加磁场时,磁性材料内磁矩的方向是杂乱无章的,表现为材料的磁熵较大;有外加磁场时,材料内磁矩 的取向逐 渐趋于一致,表现为材料的磁熵较小。磁制冷基本原理,在励磁的过程中,磁性材料的磁矩沿磁场方向由无序到有序,磁熵减小,由热力学知识可知此时磁工质向外放热。

在去磁的过程中,磁性材料的磁矩沿磁场方向由有序到无序,磁熵增大,此时磁工质从外部吸热。其次在绝热条件下,磁工质与外界没有发生热量交换,在励磁和去磁的过程中,磁场对材料做功,使材料的内能改变,从而使材料本身的温度发生变化。

水冷空调的工作原理是什么?

1.冷空调系统-油耗会升高

冷空气是不会自然出现的,空调制冷系统是让“暖风变冷风”,如何实现呢?——基础可参考热力学第二定律:低温物体会吸收热能,或者说热能会从高温物体或环境中无序传导至低温物体。

知识点:空调系统需要「制冷剂」,目前通用原料为四氟乙烷。这种物质的沸点为﹣26.2℃(摄氏度),在绝大多数区域的冬季都会沸腾为气态。制冷剂会贮存在压缩机与管路内,实现制冷的基础是先行为蒸发器降温,方式可参考下图。

四氟乙烷形态变化流程:压缩机输出动力推动制冷剂开始流动,首先流动到冷凝器降温,随即到干燥感脱水;在达到膨胀阀时通过压力调节成为超低温的液态,最终送到蒸发器——蒸发器的温度会始终在零摄氏度以上,是远超四氟乙烷沸点的。

结果则会是制冷剂逊色的沸腾!而沸腾的本质是蒸发,蒸发是要吸收热能的——吸收的是蒸发器壳体的温度,也就是壳体降温了。

此时通过鼓风机将热空气吹过相对的低温蒸发器,再利用蒸发器吸收空气中的热能为空气降温,送入车内后就是冷风了,说白了制冷就是“两次蒸发吸热”,制冷剂吸热、蒸发器吸热。

重点:由于四氟乙烷在低温环境中也会是气态,将其压缩贮存在冷空调管路内需要很高的压力。那么驱动制冷剂流动也就需要很高的压力,压缩机输出的功率会高达4kw左右才能满足有效驱动;

而压缩机本身是没有动力的,其动力来自带轮的运转使得机体产生驱动力,带动带轮运转的是发动机的曲轴!也就是说压缩机消耗的是发动机的动力,油耗的升高则是必然的结果了。

2.热空调系统-不影响油耗

低温环境中同样不会平白无故的出现暖风,但是别忘记燃油动力汽车装备的发动机类型为往复循环式·内燃式热机。

这种机器是依靠燃烧燃油产生热能,再将热能转化为机械能的化学发动机,这里的关键词为「热能」。

有金属材料打造的内燃机有「热饱和极限」,说白了就是金属材料只能吸收一定程度的热能,达到极限后就会让发动机材料熔化。

为了不让发动机熔化报废就得让机器恒定在相对低的温度标准,实现的方式主要为防冻冷却液·水循环散热系统。

其原理同样是“两次吸热”:冷却液流动到缸盖时吸收机体材料的热能,流动到不断被风冷降温的前置散热水箱则会被水箱吸热而降温,随即再次流动到缸盖--周而复始。

知识点:防冻冷却液即使以上述方式循环散热为发动机恒温,其理论上温度会在90~120℃之间,是不是很高的标准呢?——这些“热水”是很有价值的,其功能不仅能用于恒温,同时可以引出一条管路实现水暖空调。

概念为高温防冻冷却液经过特殊管路流动外加的一组「暖风小水箱里」(前提为打开热空气·调整温度后才会流动),利用“热水”加热暖风水箱,之后通过鼓风机将冷空气吹过高温水箱,利用空气吸热的原理使其升温,送入车内就是“暖风”喽。

说明:防冻冷却液的“热力”不用做暖风空调加温,汽车的油耗不会升高;

通过水泵加大冷却液的流动范围其实也不会增加油耗,因为水泵是利用电力驱动的,包括鼓风机也是电驱。这些耗电设备的功耗不用担心。

因为原车的发电机是在启动后全时运行,其额定功率会高达1300瓦左右,而这些设备共计几十到几百瓦的功率会对「发电冗余」产生影响吗?所以暖风系统不会增加油耗,包括正常使用车辆电子设备也不会增加耗油量的。

3.压缩机与怠速油耗

冷空调系统的动力源来自「压缩机」,其额定功率约为4kw左右,相当于公式马力5.5PS(匹)左右哦!

「怠速」的概念:内燃机以最低喷油量与进气量,燃烧产生热能转化为机械能,这些机械能能够满足机体的自运转(不熄火)即可。

机器的持续运转可以让操控车辆行驶时不用等待(无延迟),怠速说白了就是为提升用户体验,或者说是操作效率——关键词:满足自运转。

内燃机运行时自身有很大的运行阻力,怠速输出的动力(功率)就是要克服这些阻力。正常怠速标准约为800rpm(转速),此时的输出功率一般在6/8kw左右;那么如果此时打开空调压缩机同时不进行任何调整的话,结果1000%会让发动机熄火。

因为压缩机的额定功率在4kw左右,开启后就等于“运行阻力=(6~8kw)+4kw”,800转指输出6~8kw无法有效克服阻力,结果自然会被“拉停”。

而为了实现正常的怠速,发动机就必须要提高转速(进气量)与喷油量,以多燃烧燃油产生更多热能达到约4kw左右功率为代价实现,转速约会升高到1200rpm左右。

4.压缩机与行驶油耗

综上所述,压缩机消耗的功率比较大,所以怠速时必须升高转速补偿动力才能不熄火。但是在行驶中的转速本就很高,所以ECU在行驶中就不会主动升高转速了,然而油耗还是会升高。

原因:设某1.5L-NA自然吸气发动机在行驶中使用冷空调,其正常怠速转速平均为2000rpm。发动机的最大功率为80kw,而此时只能输出20kw左右的功率;

那么压缩机占用了4kw左右就等于让动力降低了几乎五分之一,输出功率的降低等于车辆速度的下降,想要提高车速到合理标准就要“加大油门·提高转速”——转速越高发动机进气量越大,固定空气燃料比为14.7:1——进气量大则喷油量大,简而言之为压缩机拖低了车辆的速度,为了提速就要多喷油,那么会多多少呢?

普遍标准:排量越小的发动机油耗升高越多,同排量发动机自然吸气技术比涡轮增压技术升高程度大!

原因是小排量发动机与自然吸气技术的「最大扭矩」太小,压缩机消耗的实际为曲轴输出的转矩(扭矩),扭矩×转速÷9549×1.36=马力,所以扭矩被消耗就会导致车速下降。大致标准如下。

1.5/2.0-NA自吸机型,升高比例约为2L/100km左右。

1.5/2.0-Turbo涡轮增压,升高程度1.5~1.0L/100km。

2.0/3.0-NA自吸机型,升高程度相当于1.5/2.0T。

2.0/3.0-Turbo涡轮增压,升高程度可降低至≤1.0L/100km。

制冷的制冷技术

水冷空调原理简单的说就是水泵和风机同步工作,水泵往湿帘上面浇水,而风机同时往屋内送风,经过湿帘的空气变冷冷空气源源不断的被送到室内。

地球上靠近海洋、江河、湖泊的地方都很凉爽,这是因为水的自然蒸发现象。当热空气吹过水面时,水面上的水分子吸收热空气的热量而蒸发 ,这样使得水面上的空气热量降低,温度下降,使人感到清新凉爽。节能环保空调就是利用这一自然现象,用高科技手段研制 出的新一代环保空调。

选配标准

环保空调机应安装在室外,需全新风运动,不得用回风方式。如条件许可主机应尽可能安装在周围环境空气质量较好的地方。切忌安装在有臭味或异味气体的排气口处,如磨光,厕所,厨房等。

环保空调可安装在墙壁上,屋顶上或室外的地坪上,应避免风管过长(如KS-18型)。一般长度15-20米最佳,并尽可能减少风管弯头或不用弯头。

环保空调主机运行时,要打开一定面积的门或窗,以便通风换气,若没有足够的门窗时,应加装排气扇,并保证排气量为环保空调总送风量的80%。

以上内容参考:百度百科-环保空调

制冷专业主要学什么专业

制冷技术的研究内容可以概括为以下三方面:

①研究获得低温的方法和有关的机理以及与此相应的制冷循环。从而为制冷机提供性能满意的工作介质。机械制冷要通过制冷剂热力状态的变化才干实现。

②研究制冷剂的性质。制冷剂的热物理性质是进行循环分析和计算的基础数据。此外,为了使制冷剂能实际应用,还必须掌握它一般物理化学性质。包括它工作原理、性能分析、结构设计。

③研究实现制冷循环所必须的各种机械和技术设备。以及制冷装置的流程组织、系统配套设计。此外,还有热绝缘问题,制冷装置的自动化问题,等等。

制冷专业主要学习的是与制冷技术相关的理论知识和实践技能。这包括热力学、流体力学、传热学等基础科学原理,以及制冷循环、制冷剂特性、制冷设备设计、安装、调试、维护和故障诊断等专业课程。学生还会学习到空调系统的设计与应用、冷藏与冷冻技术、食品冷冻工艺、制冷系统的节能与环保等方面的知识。

热力学

在制冷专业中,热力学是基础中的基础。它涉及到能量转换和物质状态变化的基本规律,为理解制冷循环提供了理论基础。学生需要掌握热力学第一定律(能量守恒定律)和第二定律(熵增原理),以及它们在制冷过程中的应用。

流体力学

流体力学是研究流体(液体和气体)运动规律的科学。在制冷系统中,制冷剂的流动对系统的性能有着重要影响。因此,学生需要了解流体的压力、速度、温度分布,以及流体与管道壁面之间的相互作用。

传热学

传热学研究热量传递的规律,包括导热、对流和辐射三种基本方式。在制冷系统中,有效的热量传递对于提高制冷效率和保证系统稳定运行至关重要。学生将学习如何计算不同条件下的传热量,并应用于制冷设备的设计与优化。

制冷循环

制冷循环是制冷专业的核心内容之一。学生需要熟悉各种制冷循环,如蒸汽压缩循环、吸收式制冷循环、吸附式制冷循环等,并理解它们的原理、特点及应用场合。

制冷剂特性

制冷剂是制冷系统中的工作介质,其性质直接影响到系统的性能和环境影响。学生将学习不同制冷剂的物理化学性质、环境影响评估,以及新型环保制冷剂的研发和应用。

制冷设备设计与维护

制冷专业的学生还需要掌握制冷设备的设计原则和方法,包括压缩机、蒸发器、冷凝器、节流装置等关键部件的选择和匹配。同时,设备的安装、调试、维护和故障诊断也是重要的实践技能。

空调系统

空调系统的设计与应用是制冷专业的重要组成部分。学生将学习空气调节的原理、空调系统的组成和工作原理,以及室内环境控制的方法和技术。

冷藏与冷冻技术

冷藏与冷冻技术在食品、医药、化工等领域有着广泛的应用。学生将了解不同物品的冷藏和冷冻要求,以及相应的技术和设备。

节能与环保

随着能源和环境问题的日益突出,制冷系统的节能与环保已成为该领域的重要研究方向。学生将学习如何通过优化设计、用新型制冷剂和提高系统效率等措施,实现制冷系统的节能减排。

通过上述课程的学习,制冷专业的学生可以获得扎实的理论基础和丰富的实践经验,为从事制冷行业的相关工作打下坚实的基础。

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