制冷與空調設備運行操作作業(yè)：指對各類生產經營企業(yè)和事業(yè)等單位的大中型制冷與空調設備運行操作的作業(yè)。

制冷與空調設備安裝修理作業(yè)：指對所指制冷與空調設備整機、部件及相關系統(tǒng)進行安裝、調試與維修的作業(yè)。

制冷工操作證報名條件：

1、年滿18周歲且符合相關工種規(guī)定的年齡要求；

2、經醫(yī)院體檢合格且無妨礙從事相應作業(yè)的疾病和生理缺陷；

3、初中及以上學歷；

制冷工操作證報名資料：

1、身份證復印件1份

2、本人照片1張（大小不分、底色不分）

3、初中或初中以上學歷證1份（沒有畢業(yè)證可提供戶口冊本人信息頁）

4、個人健康承諾書1份（學校提供，本人簽字按手�。�

5、制證申請表1份（學校提供，本人簽字按手�。�

制冷工操作證考試形式：考試為機考，單人單座，80分及格，分理論和實操考試兩部分。

制冷工是指操作制冷壓縮機及輔助設備，使制冷劑及載冷體在生產系統(tǒng)中循環(huán)制冷的人員。

制冷與空調設備安裝修理作業(yè)基礎知識

物態(tài)變化與基本參數(shù)

一、物質與工質、壓力、溫度

制冷與空調技術是應用熱力學理論和制冷循環(huán)原理，通過制與空調設備，實現(xiàn)能量的轉換與傳遞。熱力學是研究熱能與其他量相互轉化規(guī)律的科學。所以，了解和掌握熱力學基礎知識，對確理解制冷與空調設備的工作原理很有幫助。通過學習熱力學基知識，可以更深刻地理解制冷與空調設備安全運行與操作的重要義，并能夠根據(jù)設備的特點和用途，采取正確的安全維護方法和安全修理技術。

1.物質與物態(tài)變化

物質是一個科學上沒有明確定義的詞一般是指靜止質量不為的東西。物質也常用來泛稱所有組成可觀測物體的成分。自然界中物質是由分子或原子組成的。分子或原子都以不同的形式不停地運著，它們之間存在或強或弱的相互作用。在通常情況下，物質有三種物態(tài)，即固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)。

(1)固態(tài)

固態(tài)的特征是有固定的體積和形狀，分子間的距離最小，相互的引力大，分子只能在自己的平衡位置作振幅很小的振動，而不能互移動。對于晶體來說，分子(或原子或離子)之間保持距離有序的周期性排列，因此具有一定的形狀和力學強度。

(2)液態(tài)

液體有一定的體積，具有流動性而無固定的形狀，分子可在其衡位置做振幅較大的振動，分子之間保持短程有序的“相對穩(wěn)定”的排列，基本上不可壓縮。

(3)氣態(tài)

氣體沒有固定的形狀，也沒有固定的體積，將充滿其容器。在有容器的情況下，分子向四面八方擴散。氣體分子間距離大而無定值相互間的引力小而不能相互約束，不停地進行著毫無規(guī)則的運動，可以無限膨脹，也可以大大壓縮。關于分子氣體，人們有一些假設其中之一是每個分子運動速度各不相同，而且通過分子與分子或分子與器壁碰撞不斷發(fā)生變化。

2.制冷工質與制冷系統(tǒng)

在制冷技術中，能夠實現(xiàn)能量轉化或能量傳遞的工作介質叫做質，供給工質熱量的高溫物質叫做高溫熱源；吸收工質所放出的熱的冷卻介質或周圍環(huán)境叫做低溫熱源。制冷系統(tǒng)是工作于兩個不同源之間的一種系統(tǒng)。制冷劑是制冷系統(tǒng)中使用的制冷介質，或稱制冷工質。

工質應具有可壓縮性和流動性，能夠在密閉的系統(tǒng)中循環(huán)流動通過自身熱力狀態(tài)的變化與外界發(fā)生熱能的交換。各種氣體、蒸氣其液體都是工程上常用的工質。制冷系統(tǒng)的最優(yōu)工質物質，應根據(jù)冷與空調的目的和具體制冷設備的結構來選定。蒸氣壓縮式制冷系中常用的工質，主要有氨和氟利昂等。在吸收式制冷系統(tǒng)中，則經常使用兩種組分混合而成的工質，稱為工質對。

3.壓力

(1)壓力(壓強)

地球上的物體在地心引力作用下都具有垂直向下的重力，物體重力作用在其他物體上就會對它產生一定的壓力。當氣體分子充裝一個密閉空間里時，氣體分子在不停地運動，不斷地與容器器壁發(fā)碰撞，這種碰撞也形成了對器壁的壓力，這個壓力的方向總是垂直于容器的內表面。容器承受總壓力的大小由受力面積而定，也與物質的溫度、密度等狀態(tài)參數(shù)有關。

單位面積上所承受的垂直作用力，制冷工程中稱為壓力，而物學中則稱為壓強。本書中所說的壓力是氣體或液體的壓強的混稱，所謂的壓力數(shù)值實際上是指壓強的大小。

在一個密閉容器里，由于容器內氣體分子運動在容器表面受到力的作用，則壓強公式如下所示：

p = F/A

式中       p——壓強Pa;

       F——垂直作用在面積上的壓力N;

       A——總壓力的作用面積m2。

(2)壓力的單位

1)大氣壓�？諝夥肿右灿幸欢ǖ馁|量，空氣分子不停地運動，斷地與物體表面發(fā)生碰撞，這就產生了壓力。地球表面的空氣層對面產生的壓力稱為大氣壓力，簡稱大氣壓。大氣壓的大小與地面位置高度、季節(jié)、氣象條件有關，所以曾規(guī)定了標準大氣(atm)標大氣壓指的是在地球緯度45°處海平面，溫度為0℃時所測得的大氣平均壓力。其值為1.013×10Pa但是，這是應廢止的單位。

2)壓力單位。力的量的符號為F它的法定計量單位為牛(頓(N)面積的量的符號S)它的法定計量單位為平方(m2)壓力的量的符號為p它的法定計量單位為帕[斯卡],用符號Pa表示。

 1Pa = N/m2

在工程實際應用中P的單位太小，因此常使用千(kPa或兆(MPa)。

 1MPa=103kPa=10⁶Pa

所以1標準大氣壓可認為等于0.MPa即

 1atm=0.1 MPa

制冷與空調工程中，有時也沿用kgf/cm2表示1工程大氣壓，則

1kgf/cm2=0.098MPa

在采暖通風空調技術中，壓力有時也用液柱高度表示，若液柱高度為h,液體的密度為ρ,容器底面積為S,液體作用在容器底面的總壓力為

F = hpSg

則壓力(壓強：

p = F/S=hpg

上式表明，某種液體的密度為常數(shù)，所以液柱的高度就與一的壓力相對應，而與容器的底面積大小無關，壓力的大小完全可以用液柱高度來表示。常用的液體有水和水銀，相應的壓力單位為約定毫米水(mmH₂O 和約定毫米汞(mmHg)。

 1mmH₂O = 9.81Pa

 1mmHg = 133.3Pa

應該注意，表2中的后4個單位是應廢止的單位。應廢止的位還有(bar)(Torr和工程大氣(at)但巴在國際上暫時還允許使用。

(3)幾種常用壓力

1)絕對壓力。絕對壓力是以零壓強為參考測出的壓力，反映容中的氣體或液體對容器的實際壓力。熱力學計算中所用到的壓力均為絕對壓力。

2)相對壓力。也稱表壓力，即由壓力表測出來的壓力，它表示器中流體的壓力比大氣壓高出的數(shù)值。相對壓力與大氣壓力之和即為絕對壓力。

3)真空度。低于大氣壓的氣體狀態(tài)稱為“真空”。真空系統(tǒng)的強稱真空度一般可由真空計測出。把氣體分子從容器排出而獲得真空的過程稱為抽真空。

在制冷與空調技術中，經常要涉及以上三種壓力。絕對壓力多設備內部的真實壓力，制冷技術方面的有關圖表上所標注的壓力一般為絕對壓力。

4.溫度和溫標

(1)溫度

溫度是表示物質冷熱程度的物理量。理論上講只要高-273.15℃,無論處于何種狀態(tài)，物質內的分子運動都不會停止。子運動的快慢直接影響分子平均動能的大小，分子平均動能越大，質的溫度越高；分子平均動能越小，物質的溫度越低。即分子運動平均動能值決定了物質的溫度高低，它反映了物質分子熱運動的劇烈程度。

(2)溫標

物體溫度是可以測量的。為了定量地測量溫度，需要規(guī)定溫度數(shù)值表示方法，即溫標。在制冷與空調技術中，常用的溫標有攝氏(t)華氏溫(F)熱力學溫(T)它們的單位分別是攝氏度℃、華氏度FK。

1)攝氏溫度。規(guī)定在一個標準大氣壓(1.013×10Pa 下，凈水的冰點為0℃,沸點為100℃,在這兩點之間分成100等份，每等份為1℃,記作1℃。以攝氏溫度為刻度的溫度計稱為攝氏溫度計。攝氏溫度使用方便，易讀易算，是我國法定計量單位。

2)華氏溫度。規(guī)定在一個標準大氣壓下，純凈水的冰點為32F 沸點為212F在這兩點之間分成180等份，每一等份為華氏1度，1F以華氏溫度為刻度的溫度計稱為華氏溫度計。華氏溫度分度細，準確性高，但使用不方便。

3)熱力學溫度。又曾稱絕對溫度。它是熱力學溫標指示的溫度在該溫標中，規(guī)定水的三相點溫度為27K標準大氣壓下沸點為37K在兩點之間分成100等份，每一等份為即熱力學溫度1度。在熱力學中規(guī)定，當物質內部的分子運動停止時，其絕對溫度為零度，T=0 K熱力學理論表明，熱力學零度是不能達到的。熱力學溫度多用于理論研究和理論計算。

按照規(guī)定，當溫度值在零度以上時，溫度數(shù)值為正值，數(shù)值前面加“+”號，“+”號可以省略；當溫度值在零度以下時，溫度值為負值，數(shù)值前面加“”號，“”號不可省略。

(3)三種溫標換算

我國在制冷與空調技術中，經常使用攝氏溫度和熱力學溫度。些進口設備的技術指標中使用華氏溫度。

把華氏溫度換算成攝氏溫度，由下式計算：

t=1.8×(F-32)

式中     t——攝氏溫度；

     F——華氏溫度。

把攝氏溫度換算成華氏溫度，按下式計算：

F=1.8t+32

式中       F——華氏溫度；

       t———攝氏溫度。

攝氏溫度與熱力學溫度的關系式如下：

T=t+273  或  t=T-273

式中        T——絕對溫度；

        t——攝氏溫度。

測量物體溫度的儀器叫溫度計。溫度計種類很多，制冷與空調技術中常用的有熱電偶溫度計、電接點式溫度計、半導體溫度計、數(shù)字溫度計等：它們大都以攝氏溫標為計量單位。

(4)幾種常用溫度

1)室溫：通常表示居住生活場所的正常溫度。在制冷與空調工程中，它表示被操作調節(jié)的空間溫度，如冷藏間或空調室等的溫度。

2)露點溫度：表示在一定濕度和壓力下，濕空氣中所含的水蒸氣開始受結時的溫度。此時的相對濕度為100%。

3)干球溫度：在修正了熱輻射影響之后，由準確的溫度計指示的氣體或氣體混合物的溫度。

4)濕球溫度：當水蒸發(fā)或冰升華成水蒸氣至空氣中，使空氣在同的溫度下筆熱地處于飽和狀態(tài)時的溫度一般可用濕球溫度計測得，濕球溫度要比干球溫度低。

5)臨界溫度。與物質的臨界狀態(tài)相對應的飽和溫度。在臨界狀態(tài)下，液體和氣體具有相同的特性。

6)三相點：在單一物質系統(tǒng)中，氣、液、固三相平衡共存時的溫度。

二、物質狀態(tài)變化、熱能、熱量與比熱

1.物質狀態(tài)變化

物質形或何種物態(tài)，是由分子間作用力大小和分子熱運動的強來決定的。在緩慢升溫過程中，每當某種相互作用的特征能量不足抗衡執(zhí)運動能的破壞時，物質的宏觀狀態(tài)就可能發(fā)生變化，從而出一種新的物態(tài)：在一定的成分下，當溫度變化時，物質所發(fā)生的從種狀態(tài)到另一種狀態(tài)的轉變稱為物態(tài)轉變。

以水為例：水隨著外部條件溫度、壓力的變化，其物態(tài)也相應發(fā)生變化。在標準大氣壓下，當水被加熱到100℃時會逐漸變成氣態(tài)，即水蒸氣，而水被冷卻到0℃時會逐漸變成固態(tài)，即冰。反之，固態(tài)冰吸收熱量，溫度高于0℃時會全部變成液態(tài)，即水。水蒸氣放出熱量，溫度低于100℃時會全部變成液態(tài)，即水。物態(tài)變換過程中主要體現(xiàn)熱量的交換以及溫度的變化。

物質由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)的過程稱為熔解，如冰融化成水。熔解的過程稱為凝固，即液態(tài)物質變?yōu)楣虘B(tài)物質。物質在熔解和凝固過程伴隨著吸熱、放熱，但溫度不發(fā)生變化。物質熔解或凝固時的溫度稱為該物質的熔點或凝固點。

物質由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)的過程稱為液化，如水蒸氣液化成水。液的逆過程稱為汽化。汽化有兩種不同的方式一種是液體內部和表同時汽化的現(xiàn)象，稱為沸騰；另一種是在液體表面產生的汽化現(xiàn)象稱為蒸發(fā)。制冷技術中使用的“蒸發(fā)”一詞，是蒸發(fā)和沸騰兩種汽化現(xiàn)象的統(tǒng)稱。

固態(tài)物質不經過液化而直接變?yōu)闅怏w的過程稱為升華，如干冰(固體CO₂ 變?yōu)镃O 氣體的過程。升華的逆過程稱為凝華。

物質三態(tài)相互轉化，特別是液態(tài)、氣態(tài)相互轉化，對制冷技術著重要意義。制冷技術是利用制冷劑物質的液態(tài)一氣態(tài)—液態(tài)變化實現(xiàn)熱量從低溫環(huán)境向高溫環(huán)境的轉移，從而達到采用人工的方法調節(jié)并保持一定的溫度的目的。

2.熱量及其基本參數(shù)

(1)熱能與熱量

許多宏觀物體是由大量分子組成的。分子不規(guī)則的熱運動和分之間的相互作用，構成了物體分子的動能和勢能。物體的分子的動和分子相互作用引起的勢能的總和叫做物體的內能，也稱作物體的熱能。

熱量是能量的一種形式，是由分子的無規(guī)則運動產生的，微觀體現(xiàn)為物體內分子熱運動的劇烈程度，物體內分子平均動能越大，物體溫度越高；反之，物體溫度越低。物體受壓力、日光照射、通電化學作用或燃燒等，均可使分子運動加劇，在宏觀上則表現(xiàn)出物體度的升高，即物體從外界吸收熱量，自身熱能增加，物體溫度升高；反之，物體向外界放出熱量，自身熱能減少，溫度降低。

熱量與其他形式的能量可以相互轉換，如電能轉換成熱能，能轉換成機械能等。熱與功也可以相互轉換一定量的熱消失時必然產生一定量的功，消耗一定量的功也必然產生與其相應的一定量的熱。

熱量是通過兩個存在溫差的物體而傳遞的能量，并且從高溫物傳遞給低溫物體，是表示物體吸收或放出多少熱的物理量，所以熱只有在熱能轉移過程中才有意義。制冷與空調技術就是研究和利用熱能的轉移過程及其量的關系的科學。

熱量的單位主要有國際單位、公制工程單位、英熱單位。國際位是焦(耳(J)這也是我國國家法定計量單位。其物理含義：1N的力使物體在力的方向上發(fā)生1m位移所做的功為1J。

熱量的公制工程單位用(cal)大(kcal表示。其物理義是1g純水在標準大氣壓力下，溫度升高或下降1℃所需吸收或放的熱量為cal。這種單位是已廢止的單位，但在實際工作中還會遇到，故予以介紹。

英國、美國常采用Btu作為熱量的單位，Btu為英制熱單位其物理含義為1磅純水在標準大氣壓下，溫度升高或下降1°F 所吸收或放出的熱量為1Btu這也是已廢止的單位，但在實際工作中還會遇到，故予以介紹。

(2)比熱容

物體的溫度發(fā)生一定量變化時，物體所吸收或放出的熱量，不與其自身性質有關，而且還與物體的質量有關。相同性質組成的物質量不同，它們升高或降低1℃時所吸收或放出的熱量是不同的。樣，相同質量而由不同性質組成的物體升高或降低1℃所吸收或放的熱量也是不同的。這是因為各種物質的比熱容是不同的。把單位質量的某種物質升高或降低1℃所吸收或放出的熱量，稱為這種物質的比熱容或質量熱容，單位是J/(k℃)。

制冷工程中，在溫度變化范圍不太大，或者計算要求不太精的場合，往往把比熱容取為定值。例如，將水的比熱容取為4.18 J/(k℃)冰的比熱容取為2.09J/(kg▪℃)。

物體溫度的變化將伴隨著熱量的轉移，即得到熱量或放出熱量得到或放出熱量的數(shù)值與該物質的質量熱容、質量及溫度變化值成正比。計算式如下：

Q=cm(t₂-t₁)

式中       Q——熱量，J;

  c——物質質量熱容J/(kg▪℃);

       m——物質的質量kg;

       t——物體初始溫度，℃;

       t₂——物體終止溫度，℃。

(3)顯熱與潛熱

物質在吸收或放出熱量時，根據(jù)該物質溫度是否變化，把它吸收或放出的熱分為顯熱和潛熱。

1)顯熱。物質在被冷卻或加熱過程中，物質本身不發(fā)生狀變化，只是其溫度降低或升高，在這一過程中物質放出或吸收熱量稱為顯熱。顯熱可用溫度計來測量，也能使人們感覺到熱這種熱又稱為可感熱。例如，把一塊鐵放在火爐上加熱，鐵塊斷吸收熱量，溫度逐漸升高，在鐵塊熔化成鐵液之前，其形態(tài)終是固體，而溫度是可以測量出來的，這時鐵塊所吸收的熱稱固體顯熱。如果把一壺水放在火爐上加熱，水不斷吸收熱量，度隨著不斷升高，當水的溫度未達到100℃時，其形態(tài)仍然為液水，它所吸收的熱量(如果把蒸發(fā)忽略)稱為液體顯熱。如果氣體密閉在一個容器內，從外界繼續(xù)加熱，則氣體的溫度不斷升，但氣體仍然為氣體，此時吸收的熱(如果未發(fā)生裂解或其他反應)則為氣體顯熱。

2)潛熱。物質在被冷卻或加熱過程中，物質本身只是狀態(tài)發(fā)生化，而溫度不發(fā)生變化，如物質由液態(tài)變成氣態(tài)、液態(tài)變成固態(tài)，在這一過程中物質吸收或放出的熱稱為潛熱。它無法用溫度計測量，但可以計算出來。例如，對0℃的冰加熱，在冰完全融化成水之前，逐漸由固體變?yōu)楸�水混合物，這時，冰所吸收的熱稱為熔解潛熱。一杯水放入冷凍室，當水溫降至0℃以后，杯內水開始凝固成冰，管水仍將向四周散熱，但此時杯內冰水的溫度仍為0℃,只是杯內在增多，而水在減少。水在結冰過程中向外放出的熱稱為凝固熱。體在沸點汽化時所吸收的熱量叫汽化熱。對100℃的水繼續(xù)加熱，便開始沸騰，水急劇轉化為氣體，而水的溫度沒有改變，這個過程單位質量的水所吸收的熱稱為它的汽化熱。所生成的水蒸氣在液化時，也將放出同樣的熱。

在蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)中，利用制冷劑在蒸發(fā)器的低壓狀態(tài)下液態(tài)變成氣態(tài)時吸收大量汽化熱；在冷凝器的高壓狀態(tài)下由氣態(tài)變液態(tài)時向外部環(huán)境放出大量液化熱，通過制冷劑在制冷系統(tǒng)中的循環(huán)達到制冷目的。

三、熱傳遞的基本方式

熱是一種能量，在沒有外力的作用下，熱總是從溫度高的物體到溫度低的物體。把兩個溫度高低不同的物體放在一起(接觸或相靠近),它們各自的溫度將發(fā)生變化：較熱的降溫，較冷的升溫。這個過程實際上是熱能的傳遞，即內部分子不規(guī)則運動劇烈的物體把一部分熱能傳遞給這種運動較不劇烈的物體。無論物質處于三態(tài)中的何狀態(tài)，只要它們之間存在溫差，并且它們之間不存在絕熱介質，那就必然存在熱量的傳遞過程。不僅如此，熱能傳遞也可以在同一物冷熱程度不同的部分間發(fā)生。熱傳遞是一個十分復雜的過程。在制與空調技術中，制冷與空調空間熱負荷的確定，熱(冷)媒輸送管的隔熱保溫，制冷設備的設計、選型和性能評價，都涉及依據(jù)熱傳遞規(guī)律進行的分析和計算。

熱傳遞有三種基本方式：熱傳導、對流與輻射。在實際的傳熱程中，這三種熱傳遞方式往往同時進行，當然也存在只有一種方式傳熱的情況。

1.熱傳導

熱量由物體內部的某一部分傳遞到另一部分，或者是兩個不同度的物體互相接觸，熱量由溫度高的物體傳遞給溫度低的物體，在 樣的傳熱過程中，物體各部分物質并未移動，這種熱傳遞的形式叫傳導。熱傳導是依靠物質的分子、原子或自由電子等微觀粒子的熱動傳遞熱量的。在純熱傳導過程中，物體各部分之間不發(fā)生相對位移，也沒有能量形式的轉換。

在制冷與空調技術中，冷庫墻體內熱量傳遞、制冷管道壁內的熱量傳遞均是熱傳導。

用一瓷碗和一鋁飯盒同時盛滿很熱的湯，瓷碗可以很順利地用端走，而鋁飯盒因為很熱不能直接用手去端。這是因為物質的材料同，其導熱能力也不同。容易導熱的物質稱為熱的良導體，如銀、銅鋁、鐵等金屬；不容易導熱的物體稱為絕熱材料，如棉、毛、泡沫料、軟木和空氣等。為了表明物質材料導熱的能力，引入熱導率這物理量。在穩(wěn)定的條件下，面積為m2厚度為m兩側平面的溫度差為1℃時，在1的時間內，由一側面?zhèn)鬟f到另一側面的熱量，稱作該種物質的熱導率，單位W/(·K) 用符號表示。熱導率大表明其熱傳導能力強。傳熱量可根據(jù)不同工況下的計算公式進行計算。

對于單層平壁導熱，其傳熱與平壁材料的熱導率、平壁兩側之間的溫差、平壁面積和傳熱時間成正比，與平壁的厚度成反比。如圖2-4所示。其傳熱量計算公式如下：

  Q=kSt(T₁-T₂)/δ

式中     Q——傳熱量J;

        K——材料的熱導率W/(m·K);

        S——平壁面積m2;

        t——傳熱時間,s;

        T₁、T₂平壁兩側表面溫度K;

        δ-—平壁厚度m。

在制冷與空調實際應用中，冰箱的箱體、冷庫的圍護結構常采導熱能力差的物質，如泡沫塑料、巖棉、硅藻土、玻璃纖維等作隔保溫材料，以減少冷量損失。而熱交換設備，如蒸發(fā)器、冷凝器則用導熱能力強的物質，如銅、鋁、鋼等，提高傳熱效率，增加熱傳導量。

2.對流

對流是指流體各部分之間發(fā)生相對位移時所引起的熱量傳遞。氣體或液體中，由于存在溫度差、密度差和壓力差，分子的流動產了熱量的傳遞。對流僅能發(fā)生在流體中，而且必然伴隨著熱現(xiàn)象。體的熱物性和運動情況，固體壁面的形狀、大小和放置方式等，對流換熱均有影響。熱交換發(fā)生在流體與固體表面之間，熱傳導與對同時存在，這種情況稱為對流換熱。對流換熱是熱對流和熱傳導兩種作用的結果。

對流分為自然對流和強制對流兩大類：自然對流是由于流體各分溫度、密度的不同而引起的流動，如冰箱后背冷凝器表面附近的氣受熱向上流動。強制對流是依靠風機、水泵或其他強制方法維持流動，如空調器室外機、室內機對流換熱、冷凝器管內冷卻水的流動等。

對流換熱的換熱量Q與流體所接觸固體壁面的面積成正比，與流體和固體壁面的溫度差成正比。對流換熱的強弱程度，通常以換熱系數(shù)α表征，α的單位W/(m2·K)影響換熱系數(shù)大小的主要因素有流體的流動速度、流體的性質(質量熱容、黏度、導熱系數(shù)等)、固體壁面的結構形狀和尺寸大小等。正是因為影響因素多而復雜，所以至今無法得到對流換熱系數(shù)α的理論解。目前使用的一些有關換熱系數(shù)α的計算公式，都是由理論分析和實驗結果綜合整理而得出的。

對流換熱的換熱量由下式計算：

  Q=aSt(T₁-T₂)

式中      Q——換熱量J;

     α——換熱系數(shù)W/(m2·K);

      S——流體與固體接觸面積m2;

      t———換熱時間，s;

      T₁、T₂——流體與固體表面溫度K。

熱傳導和對流換熱的計算式中，都表明換熱溫(T₁-T₂ 越大則換熱量越大。但這并不說明通過提高冷凝溫度，增大與冷卻介質 溫度差，就可以提高制冷設備的制冷能力。因為提高冷凝溫度會給 縮機、制冷系統(tǒng)帶來很多不利因素而適得其反，但是保證一定的換熱溫差是制冷循環(huán)所必需的。

3.熱輻射

熱輻射是物體由于自身溫度或熱運動而向外發(fā)射熱射線的過程是一種不需要物體直接接觸的熱傳遞方式。

一切宏觀物體都以熱能的形式向外輻射能量，并伴隨能量形式轉換，即熱能電磁波→熱能。實驗證明，在任何溫度下，物體都 外發(fā)射各種頻率的電磁波。在物體向周圍發(fā)出輻射能的同時，也在 收其他物體發(fā)出的熱輻射能，其結果是物體間的能量轉移，即輻射 熱。輻射能可以在真空中傳播，而熱傳導、對流只有當存在著氣體、液體或固體物質時才能進行。

熱輻射能量與物體本身的溫度、物體的特性有關。物體表面顏越深、表面粗糙度越大，發(fā)射和吸收輻射能越容易。黑體的輻射出度與物體絕對溫度的四次方成正比。冷凝器加工成黑色是為了增強射能力，冷庫的墻體或換熱管道的包扎采用淺色和銀白色，目的是減少輻射能的吸收，提高保溫效果。

在制冷空調技術中，熱傳導、對流和輻射這三種熱傳遞方式往同時進行。對其處理是否恰當，關系到設備的制冷效果。但由于制冷與空調系統(tǒng)中溫度低、溫差小，計算熱負荷時常常忽略輻射換熱。

4.熱傳遞方式的應用

在各類制冷空調設備中，應用熱傳遞的方式可以強化或削弱傳熱，從而提高制冷空調設備的制冷性能，保障其安全運行。

對于各類熱交換設備，提高傳熱效率，即盡可能提高單位面積傳熱量，可以達到使設備結構緊湊、減輕重量、節(jié)省材料和減少能的目的。從傳熱方程式可知，提高換熱系數(shù)、擴大傳熱面積、增大熱溫差都可使傳熱量增大。例如，制冷與空調設備中的熱交換器，了增大熱交換量，都采用換熱系數(shù)大的材料。在冷凝器中，改進傳面結構以擴大傳熱面積，使冷熱兩種流體反向流動來加大傳熱溫差增大強制對流時流體介質的流速也可提高換熱系數(shù)增加換熱量。在行與維修中，經常清潔傳熱面、去除污垢，可有效地降低換熱熱阻，提高換熱效率。

制冷與空調的作用是通過采用人工的方法，在一定時間和一定 間里，將某流體(如空氣)或某物體冷卻，使其溫度低于環(huán)境溫度并保持這個預先設定的低溫。這時，熱傳遞的三種方式就會對其產影響。在制冷工程中，不僅要利用各種轉換方式以提高制冷效果，且還要根據(jù)各種熱傳遞方式的特征，以降低熱傳導，從而保持低溫這就需要削弱傳熱，如冰箱、冷庫和空調建筑物的圍護結構。為了能，空調用冷(熱)水管、風管等都應注意隔熱保溫，要選擇導熱力弱、換熱系數(shù)小的保溫材料做保溫層，在保證安全合理運行的情下，盡量增大保溫層厚度。設備安置的環(huán)境應盡量遠離熱源，靠近冷源，并在輻射換熱面加遮熱板等。

四、熱力學基本定律

1.熱力學第一定律

熱力學第一定律，即能量守恒與轉換定律，指系統(tǒng)從外界吸收熱量等于系統(tǒng)內能的增加和系統(tǒng)對外做的功之和。它建立起熱能和機械功之間相互轉換時的平衡關系，是熱、功數(shù)量計算基礎。

熱是能量傳遞的一種形式，熱可以在有溫度差的兩個物體之間遞，使一個物體的溫度升高而另一個物體的溫度降低，最終達到平衡。同樣也可以通過物體做功使物體的溫度升高，例如制冷設備的電動機消耗電能轉變?yōu)闄C械功，即電動機帶動壓縮機運轉，機械功對制冷蒸氣進行壓縮，使制冷劑壓縮成高溫高壓蒸氣，增加熱能后又進入凝器，在冷凝器中這部分熱能又傳給空氣或冷卻水。這樣的熱量傳過程既體現(xiàn)了能量在轉移過程中的形式變化，又表明了功和熱之間的等量的本質聯(lián)系。

歷史上，英國人焦耳進行過多種多樣的實驗，致力于精確測定與熱相互轉化的數(shù)值關系。實驗表明，外界可以通過做功使水的溫 發(fā)生變化(升溫△t)也可以通過熱傳遞使水產生同樣的溫度變化而且一定量的功消耗于水時，總是有等量的熱產生出來。這就說明功與熱的轉換只是能量傳遞的一種形式。

熱力學第一定律是能量守恒與轉化定律在涉及熱現(xiàn)象中的具體用。它指出自然界一切物質都具有能量，各種形式的能量可在一定件下相互轉化，能量既不能創(chuàng)造，也不能消滅，只能從一種形式轉為另一種形式，或從一個物體轉移到另一個物體，而能的總量保持不變。

這個定律把各種物質運動形式的轉化規(guī)律定量化，并找到了各物質運動形式相互轉化時的公共量度，這個公共量度以機械運動的作為測量標準。它表示，將一定數(shù)量的熱能轉換為機械能時，必產一定數(shù)量的機械功。反之一定量的機械功轉換為熱能時，也必產生數(shù)量一定的熱能。

當外界做功使物體生熱時，功與熱之比為定值，稱為功熱當量(A)。

A =4.18/427(kJ/kgf·m)

當以熱做功時熱與功之比為定值，稱為熱功當(E)。

E =427/4.18(kgf·m/kJ)

熱和功兩量之關系的數(shù)學表達式為

Q = AW

式中    Q——熱量(由機械功生成的熱)kJ;

    W——機械功N·m;

    A——功熱當量，kJ/(N·m)。

在制冷與空調工程中，利用熱力學第一定律可以分析各類熱力系統(tǒng)工質的穩(wěn)定流動過程，建立能量轉換方程式。例如對于閉口熱力系統(tǒng)，工質可以同外界發(fā)生熱量和功的交換，但沒有工質的流進流出工質可以發(fā)生狀態(tài)變化，但其質量恒定不變。而在開口熱力學系統(tǒng)中工質的狀態(tài)參數(shù)和流量不隨時間而變化，而且進、出口流量相等；要求系統(tǒng)在單位時間內，同外界交換的熱量和功始終保持恒定。

2.熱力學第二定律

熱力學第一定律建立了內能、功和熱量的相互轉化關系，各種式的能可以自由地相互轉化。只要在過程中總的數(shù)量守恒，無論是轉換為熱，還是熱轉換為功，都沒有給予任何限制。即熱力學第一律并沒有指出能量轉換的條件和方向。在熱傳遞過程中，熱量可以 高溫物體自發(fā)地傳向低溫物體，氣體可以自由膨脹充滿整個容器， 熱量卻不能自發(fā)地從低溫物體傳向高溫物體，氣體也不能從充滿的器中自動縮回原處。人們的實踐表明，在沒有任何外界作用的條件下任何反方向的過程是不會自動發(fā)生的，在熱力學系統(tǒng)中一切實際 宏觀熱過程都具有方向性，是不可逆過程，這就是熱力學第二定律揭示的基本事實和基本規(guī)律。它和第一定律一起構成了熱力學的主要理論基礎。

熱力學第二定律是在有關如何提高熱機效率的研究的推動下逐步被發(fā)現(xiàn)的。對熱力學第二定律有以下兩種經典表述。

(1)在自然條件下，“熱量由物體自動地轉移到另一較高溫度物體而不引起其他變化是不可能的"。這種表述說明熱量不能從低溫體自動轉移到高溫物體。欲使熱量從低溫物體轉移到高溫物體，必定要消耗外界的功。

(2)“不可能從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)橛杏玫墓Χ�產生其他影響�！边@種表述說明，各種形式的能很容易轉換為熱能，使熱能全部而且連續(xù)地轉換為功是不可能的，因為熱能轉換為功時，必定伴隨著熱量的損失。

熱力學第二定律的兩種表述都反映了同一客觀規(guī)律，彼此是等的。第二種表述說明功變熱過程是不可逆的；而第一種表述則指出熱傳導過程的不可逆性。它表明了自然界的自發(fā)過程具有一定的方向性和不可逆性，而若實現(xiàn)可逆過程，必須具備補充條件，并且在能量轉換中其能量的有效利用有一定的限度。

在制冷與空調技術中，制冷機將低溫物體(如冷凍室、冷藏室的熱量轉移給自然環(huán)境(如水或空氣),并維持低溫環(huán)境；熱泵則 從自然環(huán)境中吸取熱量，并將其輸送到需要較高溫度的環(huán)境中去( 暖室),這兩種過程都是要消耗機械能，將機械能轉化為熱能，使熱 由低溫熱源(蒸發(fā)器)轉移到高溫熱源(冷凝器)。為了盡可能地 低在轉換過程中的能量損失，就必須采取改進制冷循環(huán)的方法，在一定條件下提高熱效率并使之達到最高值。