第一部分 電冰箱、空調(diào)器原理與維修

復(fù)習(xí)指導(dǎo)

第一章 制冷與空調(diào)技術(shù)的基礎(chǔ)知識

復(fù)習(xí)要求

1.熟練掌握制冷與空調(diào)技術(shù)的基本知識和熱工知識（基本狀態(tài)參數(shù)），并且會應(yīng)用基本知識。

2.理解制冷劑、冷凍油的種類、作用和應(yīng)用。熟練掌握顯熱、潛熱、比熱容、汽化、液化、蒸發(fā)、沸騰、飽和溫度、飽和壓力、臨界溫度、臨界壓力、過熱、過冷、干冷、濕度等概念及各自具有的特定物理意義。

3.熟練掌握制冷的基本原理。

4.熟練使用制冷維修工具。

復(fù)習(xí)內(nèi)容

一、制冷與空調(diào)熱工知識

在制冷工程中，為了冷藏和冷凍食品、調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度，必須從低溫物體（被冷凍的對象）中吸收熱，再把熱能傳遞給高溫物體（周圍介質(zhì)，如水或空氣），這就需要在制冷設(shè)備上消耗一定的機械能，才能達到。這就是熱力學(xué)第二定律的具體應(yīng)用。這個過程就是制冷過程。

1.熱力系統(tǒng)

熱力是一門學(xué)科，凡是與熱能相關(guān)的機械和熱力系統(tǒng)均為熱力專業(yè)研究的對象，它的內(nèi)容涉及熱機（噴氣發(fā)動機、汽油機、柴油機、蒸汽機、空壓機和制冷壓縮機）、電力、鍋爐、高爐等。

（1）系統(tǒng) 研究者指定的研究對象稱為系統(tǒng)。（熱力學(xué)研究中，作為分析對象選取的某特定范圍內(nèi)的物質(zhì)或空間。）例如，本教材講的制冷系統(tǒng)。

（2）環(huán)境 與系統(tǒng)發(fā)生相互作用的周圍所有物質(zhì)或空間稱為環(huán)境；又稱為外界。（系統(tǒng)以外的物質(zhì)或空間稱為外界。）

（3）邊界 系統(tǒng)和環(huán)境之間的分界面稱為邊界。（系統(tǒng)與外界之間的界限稱為分界面。分界面可以是：真實的或假想的；固定的或移動的。）

（4）閉口系統(tǒng) 與環(huán)境沒有質(zhì)量交換的系統(tǒng)稱為閉口系統(tǒng)。（與外界之間既有能量又有物質(zhì)交換的系統(tǒng)稱為開口系統(tǒng)或控制體；與外界之間只有能量（功和熱）而沒有物質(zhì)交換的系統(tǒng)稱為封閉系統(tǒng)或閉口系統(tǒng)；與外界之間沒有熱量交換的系統(tǒng)稱為絕熱系統(tǒng)；與外界之間既沒有能量也沒有物質(zhì)交換的系統(tǒng)稱為孤立系統(tǒng)。）

自然界沒有絕對的封閉系統(tǒng)、絕熱系統(tǒng)和孤立系統(tǒng)。在分析實際問題時，為了簡化可以應(yīng)用上述概念做近似處理。

（5）系統(tǒng)的熱力狀態(tài)

[1]狀態(tài)：某一時刻，系統(tǒng)中的物質(zhì)表現(xiàn)在熱力現(xiàn)象方面的總狀況。

[2]狀態(tài)參數(shù)：描述系統(tǒng)狀態(tài)的物理量稱為狀態(tài)參數(shù)。

[3]基本狀態(tài)參數(shù)：當(dāng)系統(tǒng)與外界發(fā)生相互作用時，系統(tǒng)的狀態(tài)將發(fā)生變化，系統(tǒng)狀態(tài)的變化一般表現(xiàn)為系統(tǒng)中工質(zhì)的壓力、溫度、比體積、內(nèi)能（焓和熵）等物理量的變化，并且這些物理量的變化與變化的過程無關(guān)。

但基本狀態(tài)參數(shù)有三個：溫度、壓力和比體積。

（6）比體積

[1]密度：單位體積流體具有的質(zhì)量，單位是kg/L。

[2]比體積：密度的倒數(shù)；單位質(zhì)量流體具有的體積，單位是L/kg。

2.溫度

（1）溫度 在宏觀上是描述物體冷熱程度的物理量；溫度在微觀上標(biāo)志物質(zhì)內(nèi)部大量分子熱運動的激烈程度。

（2）溫標(biāo) 測量溫度的標(biāo)尺稱為溫標(biāo)，工程上常用的溫標(biāo)分為3種：熱力學(xué)溫標(biāo)（T）、攝氏溫標(biāo)（t）和華氏溫標(biāo)（θ）。

它的換算關(guān)系如下：

θ=（1.8t+32）（℉）

T=（273+t）（K）

t=（T-273）（℃）

其中，℉是華氏溫度；K是開爾文溫度；℃是攝氏溫度。

（3）干、濕球溫度

[1]干球溫度 普通溫度計測量出來的溫度。

[2]濕球溫度 用濕紗布包住普通溫度計的溫包，就組成一個濕球溫度計；所測量出來的溫度就是濕球溫度。

（4）臨界溫度 當(dāng)氣態(tài)物質(zhì)的溫度升高到某一特定數(shù)值后，即使施加多大的壓力也不能由氣態(tài)變成液態(tài)，這一特定的溫度稱為該物質(zhì)的臨界溫度。

3.壓力

（1）壓力 垂直作用于物體表面的力稱為壓力。

（2）壓強 在制冷工程中，壓強是指單位面積所承受的垂直作用力，用P表示。壓強的法定單位是Pa（帕），非法定單位有兆帕（MPa）、標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（atm）、巴（bar）、工程大氣壓（at）和托（Torr）。大氣壓是指地球表面的空氣對地面的壓力；在工程上為使用方便和計算方便，把一個大氣壓按0.98 ×105 Pa來計算，稱為一個工程大氣壓（at），即1個工程大氣壓為0.98 ×105 Pa。

10at=1 bar=1×105 Pa 1 atm=1.013105 Pa 1Pa=1N/m2

壓力有絕對壓力、表壓力和真空度之分。

（3）絕對壓力 是指被測流體的實際壓力，用P絕表示。

（4）相對壓力 當(dāng)絕對壓力高于大氣壓力（用B表示）時，壓力計的示數(shù)叫做表壓力，用P表表示；而系統(tǒng)抽真空時壓力計的示數(shù)叫做真空度，用P真 表示。它們之間的關(guān)系是：P絕=P表+B，P真=B-P絕

（5）真空 低于一個大氣壓的氣態(tài)空間稱為真空。表壓力為負值。

（6）真空度 表示真空程度的物理量稱為真空度；是真空負壓的絕對值，用P真表示。

（7）臨界壓力 與臨界溫度相對應(yīng)的最低壓力。

4.溫度和露點

（1）空氣

[1]濕空氣 在自然界中，空氣總是或多或少地含有水蒸氣，這種空氣叫做濕空氣。

[2]干空氣 完全不含水蒸氣的空氣稱為干空氣。

[3]飽和空氣 在一定溫度下，空氣中所含水蒸氣的量達到最大值，開始結(jié)露，這種空氣就叫做飽和空氣。空氣中所含水蒸氣的多少用濕度來表示，濕度常用絕對濕度、相對濕度、含濕量、露點來表示。

（2）絕對濕度與相對濕度

濕度是濕空氣的狀態(tài)參數(shù)之一，它表示空氣中所含有水分的量。

[1]絕對濕度 單位體積空氣中所含水蒸氣的質(zhì)量，叫做空氣的絕對濕度，單位為kg/m3。

[2]相對濕度 是指在某一溫度時，空氣中所含的水蒸氣實際質(zhì)量與同一溫度下飽和空氣中的水蒸氣質(zhì)量之百分比。

[3]二者差別。絕對濕度只說明單位體積空氣中含有多少克水蒸氣，不能說明有沒有達到飽和，而相對濕度則說明了空氣離達到飽和時的程度。

在實際中，直接測量空氣所含水蒸氣質(zhì)量較困難，由于空氣中水分產(chǎn)生的壓力在100℃以下時與空氣中含水量成正比，從而可以用空氣中水蒸氣產(chǎn)生的壓力表示空氣中的絕對濕度。飽和空氣的絕對濕度與溫度有關(guān)，溫度高（低），飽和空氣的絕對濕度大（?。?。因此，在空氣中水蒸氣含量不變的情況下，可降低溫度以提高空氣的相對濕度。

[4]空氣中的絕對濕度與相對濕度的關(guān)系是：

（3）含濕量與露點

[1]含濕量1kg干空氣所含水蒸氣的質(zhì)量，叫做空氣的含濕量，其單位是g/kg。在實際應(yīng)用中，一般不使用絕對濕度，而使用“含濕量”這一概念。

[2]露點 在含濕量不變的條件下，空氣中水蒸氣剛好達到飽和時的溫度或濕空氣開始結(jié)露時的溫度叫做露點。

5.飽和溫度和飽和壓力

（1）飽和溫度 液體沸騰時維持的不變溫度稱為沸點，又稱為在某一壓力下的飽和溫度。

（2）飽和壓力 與飽和溫度相對應(yīng)的某一壓力稱為該溫度下的飽和壓力。

二者關(guān)系為壓力升高，對應(yīng)的飽和溫度也升高；溫度升高，對應(yīng)的飽和壓力也增大。

飽和溫度和飽和壓力對制冷系統(tǒng)有重要的意義：在蒸發(fā)器中，制冷劑液體在飽和溫度下吸熱、沸騰；而在冷凝器中，制冷劑蒸氣的冷凝溫度即為所處壓力下的飽和溫度。在整個凝結(jié)過程中，盡管蒸氣還是不斷受到冷卻，但飽和溫度始終維持不變。

6.物態(tài)變化

（1）物質(zhì)的狀態(tài) 固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)是物質(zhì)存在的三種狀態(tài)。在一定的條件下，物質(zhì)由一種狀態(tài)變成另一種狀態(tài)稱相變或稱為物態(tài)變化。

這三種狀態(tài)之間的變化都伴有熱的轉(zhuǎn)移，物態(tài)變化與熱量轉(zhuǎn)移如教材圖1-3所示。

（2）汽化

[1]汽化 物質(zhì)的狀態(tài)從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)叫做汽化。

[2]汽化的形式 汽化有蒸發(fā)與沸騰兩種形式。同時汽化的過程要吸收熱量。

[3]蒸發(fā) 蒸發(fā)只是在液體表面進行的汽化現(xiàn)象，它可以在任何溫度和壓強下進行。實踐證明，溫度越高，蒸發(fā)越快。此外，表面積加大、通風(fēng)好也有利于蒸發(fā)。蒸發(fā)過程的汽化熱叫蒸發(fā)熱，與溫度有關(guān)。

[4]沸騰 沸騰是在液體表面和內(nèi)部同時進行的強烈汽化，沸騰時的溫度叫做沸點。

[5]蒸發(fā)和沸騰的聯(lián)系和區(qū)別 蒸發(fā)和沸騰的聯(lián)系：蒸發(fā)與沸騰在相變上并無根本區(qū)別。它們都是液體汽化的方式，即都屬于汽化現(xiàn)象，液體在蒸發(fā)和沸騰的過程中，都需要吸收熱量。

蒸發(fā)和沸騰的區(qū)別：

a.蒸發(fā)是液體在任何溫度下都能發(fā)生的汽化現(xiàn)象，而沸騰是液體在一定溫度（沸點）下才能發(fā)生的汽化現(xiàn)象。

b.蒸發(fā)是只在液體表面發(fā)生的緩慢的汽化現(xiàn)象，而沸騰是在液體表面和內(nèi)部同時發(fā)生的劇烈的汽化現(xiàn)象。

c.蒸發(fā)時液體溫度會下降，而沸騰中液體溫度保持不變（在液體表面上壓強不改變的前提下）。

d.影響蒸發(fā)的因素有液體的溫度、液體表面上的氣流快慢、液體的表面積；影響沸點的因素有液體表面上的氣壓、液體的純凈程度。

[6]蒸發(fā)器、蒸發(fā)溫度和蒸發(fā)壓力 在制冷行業(yè)中，習(xí)慣上把沸騰稱為蒸發(fā)，同時把沸騰器、沸騰溫度和沸騰壓力分別叫做蒸發(fā)器、蒸發(fā)溫度和蒸發(fā)壓力。

[7]常見的蒸發(fā)與沸騰的現(xiàn)象 夏天往地上灑水，我們能觀察到地面上有一股熱氣升空的現(xiàn)象；人流汗，汗液蒸發(fā)時從皮膚吸熱，保持體溫不致升高；夏天狗伸長舌頭大口喘氣，增加蒸發(fā)量來散熱；給高燒患者身上涂抹酒精進行降溫、退燒等都是蒸發(fā)現(xiàn)象。在電子車間波峰焊機工作時，焊錫在鍋里翻滾的現(xiàn)象；以及油在鍋里燒開的現(xiàn)象，均為沸騰的現(xiàn)象。

（3）液化

[1]液化 物質(zhì)由氣態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)的過程叫做液化，又稱冷凝。

[2]液化的兩種方式 降低溫度（一切氣體一切溫度）和壓縮體積（某些氣體一定溫度〈一般為常溫，特殊的須先降溫再壓縮〉）。任何氣體在溫度降到足夠低時都可以液化。同時液化也是放熱過程。

[3]常見的液化現(xiàn)象 霧、露、雨的形成；水蒸氣與熱空氣一起上升，在高空中遇冷空氣時，水蒸氣就凝結(jié)成雨；冬天口中呼出的白氣，這是我們口中呼出的水蒸氣遇冷空氣，液化成小水滴。

最后要指出：液化與汽化過程是一個逆過程。

[4]臨界溫度與臨界壓力 溫度升高超過某一數(shù)值時，即使再增大壓力也不能使氣體液化，這一溫度叫做臨界溫度。在這一溫度下，使氣體液化的最低壓力叫做臨界壓力。在臨界溫度以上的氣態(tài)，無論加多大的壓力都不能使它液化。因此，對于制冷劑來說，為了使它在常溫下能夠液化，其臨界溫度應(yīng)較高一些。

（4）濕蒸氣

[1]濕蒸氣 制冷劑在蒸發(fā)器和冷凝器中進行的氣液狀態(tài)轉(zhuǎn)變過程中，飽和液體與飽和蒸氣是同時存在的，飽和蒸氣與飽和液體的混合物，稱為濕蒸氣。

[2]干蒸氣 完全不含飽和液體的飽和蒸氣稱為干蒸氣。

[3]干度 濕蒸氣中飽和蒸氣的含量，用濕蒸氣的干度X表示。用mV和mW分別代表濕蒸氣中所含飽和蒸氣與飽和液體的質(zhì)量，則濕蒸氣的干度為：

X=mV/（mV+mW）

X=0時，完全不含飽和蒸氣，為純飽和液體。

X=1時，完全不含飽和液體，為飽和氣體。

制冷劑在蒸發(fā)器中的干度是從0～1不斷增加的。

7.過熱度與過冷度

（1）過熱蒸氣及過熱度 是指在某一定壓力下，制冷劑蒸氣的實際溫度高于該壓力下相對應(yīng)的飽和溫度（沸點）時，這種蒸氣稱為過熱蒸氣。此時超過的溫度叫做過熱度。

例1：1atm（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）下，水的飽和溫度為100℃，130℃的蒸氣為過熱蒸氣，過熱度為30℃。

例2：R22制冷系統(tǒng)空調(diào)工況下，制冷劑在蒸發(fā)器中沸騰汽化溫度為5℃，壓縮機回氣管中的溫度為15℃，其蒸氣為過熱蒸氣，過熱度為15℃ -5℃=10℃。

（2）過冷 是指在某一定壓力下，制冷劑液體的溫度低于該壓力下相對應(yīng)的飽和溫度時，這種液體成為過冷液體。此時溫度差為過冷度。

（3）過冷與過熱在電冰箱上的應(yīng)用 電冰箱中為了限制節(jié)流汽化，從冷凝器出來的液態(tài)制冷劑應(yīng)進一步降溫，使其過冷；而為了防止液擊，氣態(tài)制冷劑進入壓縮機前，應(yīng)吸熱升溫，使其成為過熱蒸氣。因此，常常將毛細管和壓縮機低壓回氣管套在一起，使低壓回氣管中的低溫低壓干飽和蒸氣狀態(tài)的制冷劑與毛細管中的高壓常溫飽和狀態(tài)的制冷劑進行熱交換，一方面降低了節(jié)流前制冷劑的溫度，使之變成比飽和溫度低的過冷液，另一方面又讓蒸發(fā)器流出的低溫低壓干飽和蒸氣吸收熱量，變成低溫低壓的過熱蒸氣，來提高制冷系統(tǒng)的制冷量。

8.熱量

（1）熱量 指的是由于溫差的存在而導(dǎo)致的能量轉(zhuǎn)化過程中所轉(zhuǎn)化的能量。而該轉(zhuǎn)化過程稱為熱交換或熱傳遞。

熱量的法定單位是j（焦耳），非法定單位（即工程單位）有cal（卡）和kcal（千卡）。它們的換算關(guān)系為：1j（焦耳）=0.2388cal（卡），1cal（卡）=4.1868j（焦耳）。

（2）顯熱 在物體吸熱或放熱過程中，僅使物體分子的動能增加或減少，即使物質(zhì)的溫度升高或降低，并沒有物質(zhì)形態(tài)的變化，它所吸收或放出的熱能稱之為顯熱。

（3）潛熱 當(dāng)物體吸熱或放熱過程中，僅使物質(zhì)分子的位能增加或減少，即使物質(zhì)狀態(tài)改變而其溫度并不變化時，它所吸收或放出的熱能稱之為潛熱。

（4）比熱容 是指1g某種物質(zhì)溫度升高1℃時所吸收的熱量。

9.焓與熵

（1）焓

[1]焓 是一個熱力學(xué)系統(tǒng)中的能量參數(shù)。是物質(zhì)在某種狀態(tài)下所具有能量的總和。1kg的物質(zhì)在某一狀態(tài)時，所含的熱量稱為該物質(zhì)的焓。

[2]符號與單位 符號為H，單位為kj/kg。

[3]焓的物理意義 是指以特定溫度作為起點的物質(zhì)所含的熱量。

焓隨制冷劑的狀態(tài)、溫度和壓力等參數(shù)的變化而變化。當(dāng)對制冷劑加熱或做功時，焓就增大，反之，制冷劑被冷卻或蒸氣膨脹向外做功時，焓就減小。

（2）熵

物理學(xué)上是指熱能除以溫度所得的商，標(biāo)志熱量轉(zhuǎn)化為功的程度。熵在熱力學(xué)中是表征物質(zhì)狀態(tài)的參量之一，通常用符號S表示。它是從外界加進1kg物質(zhì)（系統(tǒng)內(nèi)）的熱量Q與加熱時該物質(zhì)的絕對溫度T（K）之比，用S表示，其關(guān)系式為：

S=Q/T（kj/kg）

10.功率和制冷量

（1）功率 功率是指物體在單位時間內(nèi)所做的功，即功率是描述做功快慢的物理量。單位為瓦（w）或千瓦（kw）。

（2）制冷量 電冰箱或空調(diào)器進行制冷運行時，單位時間從密閉空間或區(qū)域移走的熱量叫做制冷量。

制冷量的單位是瓦（w，1w=1j/s）或千瓦（kw）。

空調(diào)器銘牌上所標(biāo)的制冷量，叫做名義制冷量，它是在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)工況下所測得的制冷量。不同國家所規(guī)定的空調(diào)標(biāo)準(zhǔn)工況不一樣。

11.能效比

壓縮機的制冷量與其運行時所消耗的功率之比叫做能效比，也叫做性能系數(shù)。

二、制冷與空調(diào)基本知識

1.制冷技術(shù)總的來說可分為物理和化學(xué)方法兩大類。

2.根據(jù)制冷產(chǎn)生的環(huán)境溫度的不同，制冷技術(shù)大致可分為三類。

（1）普通制冷（環(huán)境溫度到-153.15℃）；

（2）深度制冷（-153.15℃到-253.15℃）；

（3）低溫和超低溫制冷（-253.15℃到接近絕對零度，即-273.15℃）。

電冰箱和空調(diào)器中的制冷屬普通制冷。

3.按照制冷的物理原理不同，制冷技術(shù)主要可劃分為以下幾種。

（1）液體汽化法 液體汽化法制冷，就是利用常壓下沸點較低的液態(tài)制冷劑沸騰汽化（制冷技術(shù)中習(xí)慣上稱為蒸發(fā)），要吸收汽化潛熱，來使周圍的物體或空間制冷，它是利用物質(zhì)液氣狀態(tài)變化過程來獲取低溫的方法。在普通制冷范圍內(nèi)，現(xiàn)在主要采用液體汽化法制冷，如蒸氣壓縮式制冷、吸收式制冷、蒸氣噴射式制冷等，其中又以蒸氣壓縮式制冷的應(yīng)用最為廣泛。

[1]蒸氣壓縮制冷循環(huán)（參考教材圖1-4）液體制冷劑在蒸發(fā)器中吸收被冷卻的物體熱量之后，汽化成低溫低壓的蒸氣；被壓縮機吸入、壓縮成高溫高壓的蒸氣后排入冷凝器，在冷凝器中向冷卻介質(zhì)（水或空氣）放熱，冷凝為高溫高壓液體；經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流為低溫低壓的制冷劑，再次進入蒸發(fā)器吸熱汽化，達到循環(huán)制冷的目的。這樣，制冷劑在系統(tǒng)中經(jīng)過蒸發(fā)、壓縮、冷凝、節(jié)流四個基本過程完成一個制冷循環(huán)。

熟悉掌握制冷循環(huán)的口訣：（面對教材圖1-4）“腳踩壓縮機，頭頂節(jié)流閥，左手蒸發(fā)器，右手冷凝器。”

[2]吸收式制冷循環(huán)（參考教材圖1-5）吸收式制冷循環(huán)利用熱源所提供的熱能，使工質(zhì)產(chǎn)生循環(huán)，它用吸收器和發(fā)生器等部件代替壓縮機，并采用兩種工質(zhì)，低沸點的工質(zhì)稱為制冷劑，高沸點的工質(zhì)稱為吸收劑，而其他部件的作用和原理與蒸氣壓縮制冷循環(huán)基本相同。

吸收式制冷循環(huán)存在兩個循環(huán)管路，它的工作過程為：液態(tài)制冷劑經(jīng)節(jié)流裝置節(jié)流降壓后，在蒸發(fā)器中等壓蒸發(fā)吸熱，變?yōu)榈蜏?、低壓的制冷劑蒸氣后進入吸收器，被吸收器強烈吸收，形成高濃度的制冷劑溶液，并放出溶解熱。制冷劑溶液由泵送入發(fā)生器中，被熱源加熱升溫，產(chǎn)生高壓制冷劑蒸氣，送到冷凝器中冷凝成液態(tài)制冷劑，而發(fā)生器中剩下的稀溶液經(jīng)節(jié)流后又回到吸收器中。

（2）氣體膨脹法 氣體膨脹法制冷，讓氣體經(jīng)膨脹機膨脹或使氣體經(jīng)絕熱節(jié)流膨脹都可制冷。氣體流道的截面突然縮小然后又擴大的流動過程稱節(jié)流。氣體流經(jīng)孔板、閥門的過程是工程上常見的節(jié)流實例。由于流道截面突然縮小，流動阻力增大，節(jié)流氣體壓力將降低；并且大多數(shù)氣體經(jīng)絕熱（和外界無熱交換）節(jié)流后溫度會降低，即產(chǎn)生制冷反應(yīng)。但是，氣體節(jié)流膨脹的冷卻效應(yīng)不大，單純采用氣體節(jié)流制冷的效率不高。目前多將節(jié)流制冷與具有膨脹機的氣體膨脹制冷結(jié)合進行，用于深度制冷（如液化空氣）和低溫設(shè)備（如液化氮氣）。

（3）溫差電制冷 溫差電制冷是利用珀爾帖效應(yīng)來獲取低溫的。將兩種不同的導(dǎo)體連接成閉合的環(huán)路，兩個連接點稱為節(jié)點，若加熱其中一個節(jié)點，冷卻另一個節(jié)點，環(huán)路中將有電流產(chǎn)生，這種現(xiàn)象稱為溫差電現(xiàn)象，也稱熱電效應(yīng)。這兩種導(dǎo)體的組合，稱為電偶對。相反，若在電偶對組成的環(huán)路中接入直流電源，那么其中一個節(jié)點的溫度會升高，向外界放出熱量；而另一個節(jié)點的溫度將降低，會吸收周圍的熱量，產(chǎn)生制冷效應(yīng)。這種現(xiàn)象稱為珀爾帖效應(yīng)。金屬導(dǎo)體的珀爾帖效應(yīng)十分微弱，沒有實用價值。采用P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體用銅片焊接成電偶對，珀爾帖效應(yīng)較為顯著。如果將數(shù)十個半導(dǎo)體電偶對串聯(lián)組成熱電堆，則可獲得較大的制冷量。由于實際采用半導(dǎo)體材料制作電偶對和熱電堆，所以溫差電制冷又稱半導(dǎo)體制冷。

三、制冷劑與冷凍油

1.制冷劑

（1）制冷劑的概念 制冷系統(tǒng)中循環(huán)流動的工作物質(zhì)，簡稱工質(zhì)，又稱制冷劑，俗稱雪種。用Refrigerant（制冷）的第一個字母R表示。

（2）制冷劑的種類及代號 制冷劑按其化學(xué)結(jié)構(gòu)的不同可分為四類。

[1]無機化合物：R后面第一個數(shù)字用7表示，其余兩位數(shù)字為該物質(zhì)的分子量。

如：NH3的代號為R717，H2 O的代號為R718，干冰CO2的代號為R744。

[2]氟利昂：是烷烴的鹵代物，其分子通式為CmHnFxClyBrz，其代號為R（m-1）（n-1）xBz。

如：CF2 Cl2的代號為R12，C2 HF3 Cl2的代號為R123，CHF2 Cl的代號為R22，CH2 F4 的代號為R134a。

[3]共沸溶液：是由兩種或兩種以上的物質(zhì)組成的混合物，其蒸發(fā)溫度和冷凝溫度恒定不變，第一個數(shù)字用5表示。

如：R500，由R12（73.5%）和R152a組成；R501，由R12（25%）和R22組成；R502由R22（48.8%）和R115組成。

[4]碳氧化合物：甲烷CH4，R50；乙烯C2 H4，R1150；異丁烷C4 H10，R600a。

（3）對制冷劑在熱力學(xué)性質(zhì)方面的要求如下。

[1]要求沸點和凝固點要低。R12、R22中均含有氯原子，破壞大氣臭氧層，之所以讓它們充當(dāng)制冷劑，是因為它們在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的沸點很低，R12標(biāo)準(zhǔn)沸點為-29.8℃，R22的標(biāo)準(zhǔn)沸點為-40.8℃。

[2]要求蒸發(fā)壓力稍高于大氣壓力。要求冷凝壓力要低，一般不超過1.5～2.2MPa，以免設(shè)備過于笨重，壓縮機功耗太大。冷凝壓力和蒸發(fā)壓力壓差要小，比值要小。

[3]要求汽化潛熱值要大。NH3有強烈刺激性氣味，腐蝕設(shè)備，易發(fā)生爆炸，之所以用R717作制冷劑，是因為其汽化潛熱值大。

（4）對制冷劑在物理化學(xué)方面的要求如下。

[1]導(dǎo)熱系數(shù)和換熱系數(shù)要大，易于散熱傳熱。

[2]密度和黏度要小，減小流動阻力，減少制冷劑在流動過程中的能量損耗。

[3]要有一定的吸水性，不易產(chǎn)生冰堵。

[4]化學(xué)性質(zhì)要穩(wěn)定：不燃燒，不易發(fā)生爆炸，不與銅管道發(fā)生反應(yīng)，不與壓縮機的鋼殼發(fā)生反應(yīng)，不與冷凍油發(fā)生反應(yīng)，不破壞大氣臭氧層。

[5]經(jīng)濟性能 價格低廉，易于購買、儲運。

2.常用制冷劑

目前，能夠用做制冷劑的物質(zhì)有80余種，常用的不過10多種，而電冰箱、空調(diào)器常用的制冷劑有R12，R22，R502以及環(huán)保型制冷劑。

（1）氟利昂12（R12），是一種無色、無味、無臭、無毒的物質(zhì)，容積濃度在10%時，人沒有感覺，濃度達到20%時開始有感覺，濃度過大時（容積濃度超過80%），對人有窒息危險。氟利昂12不含氫原子，不會燃燒，亦不會爆炸。在溫度達到400℃以上時，且與明火接觸才分解有毒的光氣。水在氟利昂12中的溶解度很小，其溶解度隨溫度的高低而變化。為防止“冰塞”，規(guī)定氟利昂12產(chǎn)品的含水量不得大于0.0025%。氟利昂12極易溶解于油，使?jié)櫥托阅芙档?。它的滲透能力強，且無味無臭，滲透時不易發(fā)現(xiàn)，氟利昂12應(yīng)用較早且甚為廣泛，可用于中小型活塞式、螺桿式壓縮機及離心式壓縮機。

（2）氟利昂22（R22）具有無色無臭、不燃燒、不爆炸特性，毒性比R22稍大，水在R22液體中溶解度比在R12大，對電絕緣材料的腐蝕性也比R12大。氟利昂22能部分地與潤滑油相互溶解，其溶解度因潤滑油的種類及溫度而改變。氟利昂22對金屬的作用及泄漏特性與R12相同。在常溫下，R22的飽和蒸氣壓力與氨很接近，單位容積的制冷量也差不多，但在較低的溫度下，R22的飽和蒸氣壓力及單位容積制冷量都比較高，故R22較氨更適用于低溫。在相同溫度時，R22的飽和蒸氣壓力比R12約大60%，因此，在較低溫度工作時，R22比R12更好。雖然R22的價格較高，但因其上述優(yōu)點，R22的應(yīng)用亦日趨廣泛。R22目前用在-80℃以上的空調(diào)、冷藏、小型活塞式制冷機和離心式制冷機中。

（3）R502是由48.8%的R22和51.2%的R12組成的一種混合溶液，沸點是-45.6℃，使用溫度是-60～-20℃。這種由兩種或兩種以上制冷劑按一定比例相互溶解而成的具有一定沸點的制冷劑叫做共沸溶液制冷劑。其在一定壓力下，有一定的蒸發(fā)溫度，而且液相和氣相的成分是恒定的。

R502兼有R22與R12的優(yōu)點，使用R502 的壓縮機排氣溫度約比使用R22 的低10～15℃，單位容積制冷量比R22高。在蒸發(fā)溫度和冷凝溫度相同的情況下，R502 的吸入壓力高，壓縮機的壓縮比小，制冷系數(shù)大，在低溫工況時，R502 的制冷量比R22 大；蒸發(fā)溫度若高于0℃，則R502的制冷量反而比R22 小。R502 的溶油性比R22 差。R502 多用在低溫的制冷系統(tǒng)中。若用于小型空調(diào)器中，則須對制冷系統(tǒng)進行必要的改進。R502 雖然價格較貴，但性能優(yōu)良，已逐漸代替R22。

（4）新型制冷劑代替劑 由于R12，R22和R502均屬低氯氟化碳類物質(zhì)，其分子中都含有氯原子，會破壞臭氧層，引起地球的“溫室效應(yīng)”，并且分子中氯原子數(shù)越多，破壞作用越強。因此，1992年哥本哈根國際會議規(guī)定：發(fā)達國家從1996年1月1日起禁用R12，從2020年1月1日起禁用R22，而發(fā)展中國家的禁用期允許推后10年。尋找CFCs的最佳替代物是世界性的熱點研究課題。

R12的替代物 比較成熟的有兩類：一類是氫氟烴，以R134a為代表；另一類是丙烷和丁烷形成的烴。

R22的替代物 氫氟烴類物質(zhì)不破壞臭氧層。經(jīng)過反復(fù)實驗篩選，發(fā)現(xiàn)用R32/Rl34a的混合物替代R22，不但熱力性能更好，又可節(jié)能，而且電氣絕緣性能比R22更好，因而使空調(diào)器整機性能有所提高。但它僅對聚酯類潤滑油有兼容性，而且這種兼容性還受添加劑的種類、數(shù)量的影響。

3.冷凍油

（1）冷凍油 制冷壓縮機所使用的潤滑油叫做冷凍機油，簡稱冷凍油。壓縮機所有運動部件的磨合面必須用潤滑油加以潤滑，以減少磨損。

（2）冷凍油的作用 把磨合面的摩擦熱能及磨屑帶走，從而限制了壓縮機的溫升，改善了壓縮機的工作條件。壓縮機活塞與汽缸壁、軸封磨合面間的油蠟，不僅有潤滑作用，而且有密封作用，可防止制冷劑的泄漏。

（3）對冷凍油的要求：[1]黏度適當(dāng)；[2]濁點低于蒸發(fā)溫度；[3]凝固點足夠低；[4]閃點足夠高；[5]化學(xué)穩(wěn)定性好；[6]雜質(zhì)含量低；[7]絕緣性能好。

（4）冷凍油的選用

[1]牌號選擇 目前，我國生產(chǎn)的冷凍油主要有5種，其牌號按運動黏度來標(biāo)定，黏度越大，標(biāo)號越高。不同牌號的冷凍油不能混用，但可以代用。代替原則是：高標(biāo)號冷凍油可代替低標(biāo)號冷凍油，而低標(biāo)號冷凍油不能代替高標(biāo)號冷凍油，使用R12作制冷劑的壓縮機可采用HD-18號冷凍油；使用R22作制冷劑的壓縮機可采用HD-25號冷凍油。

[2]質(zhì)量判斷 從冷凍油外觀可以初步判斷其質(zhì)量的優(yōu)劣。當(dāng)冷凍油中含有雜質(zhì)或水分時，其透明度降低；當(dāng)冷凍油變質(zhì)時，其顏色變深。

4.維修設(shè)備、工具和材料

（1）氣焊設(shè)備 有：[1]氧氣瓶；[2]氧氣減壓表；[3]乙炔瓶；[4]乙炔減壓表；[5]氧氣和乙炔皮管（紅黑）；[6]焊槍；[7]開瓶鑰匙。

（2）割管、切管、擴管、脹管、彎管工具 有：[1]割管器；[2]擴管器；[3]彎管器；[4]普通封口鉗；[5]R600a旋進封口鉗。

（3）打氣檢漏加液工具 有：[1]壓縮機；[2]真空泵；[3]制冷劑鋼瓶；[4]充氟管；[5]三通壓力表。

（4）電氣測量儀器 有：[1]萬用表；[2]500v兆歐表；[3]鉗形電流表。

（5）材料 有：[1]紫銅管（φ4、φ6、φ8）；[2]焊條焊料（銅磷和銅鋅）；[3]助焊劑。

本章小結(jié)

1.熱力學(xué)第二基本定律敘述了能量的守恒與轉(zhuǎn)化條件，指出只有消耗外功，才能實現(xiàn)低溫體向高溫體傳熱。

2.在制冷技術(shù)中，經(jīng)常遇到溫度、壓力、比體積、焓、熵和內(nèi)能等概念和物理量，這些物理量都是表征制冷劑的狀態(tài)參數(shù)，其中溫度、壓力和比體積為基本參數(shù)。

3.溫度是指物體的冷熱程度。溫度可分為攝氏溫標(biāo)、華氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)，它們之間可以互相換算。

4.壓力在制冷技術(shù)中，是指單位面積上所受的垂直作用力。壓力的單位有國際單位制、工程單位制、標(biāo)準(zhǔn)大氣壓和液柱高等，它們之間可以換算。在實際應(yīng)用中，壓力有表壓力、絕對壓力和真空之分，它們既有關(guān)系，又有區(qū)別。

5.比體積是指單位質(zhì)量的制冷劑所占的空間；密度是指單位體積的制冷劑所具有的質(zhì)量。比體積與密度互為倒數(shù)關(guān)系。

6.內(nèi)能是指制冷劑內(nèi)部分子能量的總稱，焓與熵是導(dǎo)出的制冷劑狀態(tài)參數(shù)，對研究制冷劑的狀態(tài)變化十分重要。

7.制冷劑在變化中，常會碰到顯熱、潛熱、比熱容、汽化、液化、蒸發(fā)、沸騰、飽和溫度、飽和壓力、臨界溫度、臨界壓力、過熱、過冷、干冷與濕度等概念，各自具有特定的物理意義。

8.制冷劑是實現(xiàn)人工制冷不可缺少的物質(zhì)，它的性質(zhì)直接關(guān)系到制冷裝置的結(jié)構(gòu)及運行管理。

9.制冷劑的代號為“R”。常用制冷劑有R12、R22、和R717等。

10.R134a是一種環(huán)保型的制冷劑，其化學(xué)名稱為四氟乙烷。它與R12相比有相似的熱物理性質(zhì)，而且消耗臭氧潛能ODP和溫室效應(yīng)潛能GwP均很低。

11.制冷劑應(yīng)具備熱力學(xué)、物理化學(xué)、安全性和經(jīng)濟性四方面的基本要求，在選用時要考慮到制冷劑的工作壓力、單位體積制冷量、對人體危害程度和價格、儲存等因素。

12.制冷壓縮機用的潤滑油，又稱冷凍油，是一種精制的專用潤滑油，在壓縮機中起潤滑、密封、減少磨損、延長使用壽命和保證機件正常工作的作用。

13.對壓縮機潤滑油，一般有凝固點、黏度、閃點、抗氧化、化學(xué)穩(wěn)定性、電氣絕緣性、不含水或酸類的雜質(zhì)等幾方面要求。選用壓縮機潤滑油的重要指標(biāo)是黏度和凝固點。

14.載冷劑是制冷系統(tǒng)中傳遞冷量的中間媒介物質(zhì)。常用載冷劑為空氣、水和鹽水等。對它的要求有：冰點要低、熱容量要大、對設(shè)備腐蝕小和容易獲取。

15.在工具使用中，了解工具的基本結(jié)構(gòu)和性能十分重要，它對正確、熟練地使用工具可起到事半功倍的效果。

16.氣焊設(shè)備的安全操作，是確保自身和他人安全的重要一環(huán)。而它的焊接質(zhì)量是制冷設(shè)備維修的一項重要保證。

17.切管器是切割直徑為3～25mm的金屬管道的工具。在使用時，應(yīng)注意刀口垂直管面，不能歪斜，進刀要緩慢，否則易損壞刀口。

18.對銅管進行擴脹和彎曲時，應(yīng)事先對金屬管進行退火處理，操作時，用力不可過猛、過快、以防管口破裂或皺癟。

19.使用鹵素?zé)魴z漏時，不可操之過急，應(yīng)注意安全，對它的使用，需在反復(fù)的操作實踐中積累經(jīng)驗。

20.溫度計、壓力表和真空壓力表是制冷設(shè)備測量和控制的必不可少的儀表，在使用中，應(yīng)注意正確選用，其規(guī)格不能過大或過小，要經(jīng)常檢查它的可靠性，以保障設(shè)備的正常工作和檢修質(zhì)量。

21.萬用表、鉗形電流表和兆歐表是制冷設(shè)備電氣檢修中最常用的儀表。在使用中，應(yīng)注意正確選用。