压焓图解读原创

压焓图（p－h） 一、压焓图的用途 相变制冷是利用制冷剂的状态变化实现的，制冷剂在不同的状态时具有不同的特性，为方便科学研究以及工程计算，将工质的状态参数绘制在一张曲线图上，p－h图是比较常用的一种。 二、压焓图介绍 名词解释： 焓的定义：把制冷剂的内能与制冷剂流动过程中所传递能量之和定义为制冷剂的焓。达式：h＝u＋pv h：表示1kg制冷剂的焓（比焓）； u：表示1kg制冷剂的内能； pv：表示1kg制冷剂流动过程中传递的能量。（p-压力，v-比体积）。 从焓的表达式中可以看出u代表1kg工质的内能，是储存于工质的内部的能量；pv 是1kg工质移动时传递的能量。也就是说，当1kg工质通过一定的界面流入系统时储存在其内部的内能随工质进入系统，同时还把从外部功源获得能量带进系统，因此，系统中因为引进1kg工质所获得的总能量是内能与传递的能量之和。 熵的定义：表示工质温度变化时，热量传递的程度，用S表示，单位kJ/kg•K。表达式：dQ/dT (dQ-表示热量的变化，dT表示温度的变化)。 目前熵这个参数在空调系统热力计算或参数确定时用的很少。 干度x：表示系统中制冷剂蒸汽与液体的变化关系（数值范围0~1）。当干度x=1时，说明制冷剂均以饱和蒸汽的形式存在，当干度x=0时，说明制冷剂均以液态形式存在。干度在0与1之间变化，表示制冷剂蒸汽与液体的变化过程。 等压线：在压焓图上即为水平线。 等焓线：在压焓图上即为垂直线。 等温线：在两相区为水平线，在过冷液体区为略向左上方延伸的上凹曲线，接近于垂直，在过热蒸汽区等温线是向右下方延伸的下凹曲线。 等比容线：在过热蒸汽区为向右上方延伸的下凹曲线。 等比熵线：在过热蒸汽区为向右上方延伸的下凹曲线，斜率大于等比容线。 过热蒸汽区：等干度线x=1的右侧区域为过热蒸汽区（不存在液态制冷剂）。 过冷液体区：等干度线x=0左侧区域为过冷液体区（不存在液态制冷剂）。 两相区：在等干度线x=0与x=1之间的区域为两相区，在两相区内制冷剂液体与制冷剂蒸汽共存。x值越大越接近饱和蒸汽，x越小越接近饱和液体。 三、P－h图的应用： 在空调系统的过程中p－h图主要用在热力计算－压缩机选型、制冷剂的循环量的确定、冷凝负荷的确定等方面。 对于一款汽车空调来说，在热力计算时制冷剂的冷凝温度、蒸发温度这两个参数是容易确定的。（通常按经验范围值选取） 按照热力学第一定律（能量守恒），对于在系统中进行的状态变化有以下关系： Δq=Δh-Δw Δq-热量变化 Δh－焓值变化 Δw－功的变化 对于理论制冷循环的四个过程分析如下： 压缩过程：理论循环认为制冷剂在压缩机中被压缩的过程可以近似为等熵过程，不与外界发生热交换，即Δq＝0 因而有 w＝Δh 冷凝过程：制冷剂在冷凝器中冷凝时系统不与外界发生做功关系，即Δw＝0 因而有 Δq＝Δh 节流过程：实际上节流过程是不可逆过程，不能有微分处理，但是对于整个节流过程而言既不与外界有热量交换，又不存在做功的问题 因而有 Δh＝0 蒸发过程：同冷凝过程一样不与外界发生做功的关系，即Δw＝0 因而有 Δq＝Δh 综合上述，建立一些假设条件，空调系统制冷理论循环过程如下图所示5－1－2s－4－5，确定了制冷剂的理论循环，便可以应用焓差法进行相关的热力计算。 理论的热力计算简要说明如下 单位制冷量 q0＝h1－h5 单位容积制冷量 qv＝q0/v1 理论比功 w0＝h2s－h1 单位冷凝量 qk＝h4－h2s 制冷系数 ε＝q0/w0 1，不同型式的压缩机有各自不同的等熵效率ηs，通过选取该数值，可由式ηs＝(h2－h1)/（h2s-h1）计算得实际循环点2的焓值。 2，通过整车热负荷计算，计算出所需制冷量Q0，由式G=Q0/q0计算出制冷剂循环流量G。 3，不同形式的压缩机，取不同的输气系数λ,从而压缩机的排量可得，V＝1.67×104 Q0•v1/( q0•n•λ) 或V＝VS/λ,而Vs＝G•v1，从而选择合适的压缩机进行匹配。 根据制冷剂在压焓图上的循环过程容易看出，制冷循环的蒸发温度、冷凝温度、过热度、过冷度对循环有很大的影响，蒸发温度越高，循环效率越高；冷凝温度越低，循环效率越高，过热度可以保证进入压缩机的制冷剂均为过热蒸汽，避免液击现象；过冷度使得节流降压后的制冷剂尽可能的接近饱和液体状态，有利于蒸发器中制冷剂的换热。 焓湿图（I-d） 一、焓湿图的应用 在空调设计计算过程中经常需要确定空气的状态以及其变化过程，单纯的状态确定可以用公式计算得出或者通过已有的空气性质表查出，但是要了解空气的状态变化过程，最直接的描述是借助空气的焓湿图。 二、焓湿图的介绍 名词的解释: 含湿量d：定义为空气中水蒸气的密度与干空气密度的比值。实际的物理意义是每千克干空气中所含有水蒸气的质量，表示空气中的含水能力，单位：kg/kg干。 绝对湿度：单位体积空气中所含有的水蒸气的质量，单位：kg/m3干。 相对湿度：定义为空气中水蒸气的压力与同温度下饱和空气水蒸气的压力的比值。物理意义表征空气中水蒸气的含量。 热湿比ε：空气状态变化过程中热量（Q）变化与湿量（W）变化的比值，它的正负表示空气状态的变化方向。ε＝Q/W。 露点温度：定义为在含湿量不变的情况下空气到达饱和时的温度。低于此温度，空气中的水蒸气将会出现凝结的现象。该温度点也称为凝点。 等焓线：在焓湿图上为向右下方延伸的直线。 等含湿量线：在焓湿图上即为垂直线。 等温线：在焓湿图上为水平略向右上方延伸的直线。 等压力线：在焓湿图上即为垂直线。 等相对湿度线：在焓湿图上为向右上方延伸的下凹曲线。 三、应用举例： 确定送风状态：（送风量，送风状态） 室内的空气状态点为1点，余热余湿分别为Q、W，热湿比ε可以得出， 假设需要的空气量为G，送风状态点为2于是有：（结合下图） Gi2+Q=Gi1 Gd2+W=Gd1 通过整合可以得出ε=Q/W，这说明送风点在热湿比线上，热湿比线即为了空气的变化过程线。在热湿比线上选择适当的送风温差，即可以确定送风状态点。理论上在1点以下并在热湿比线上的任意点均可以作为送风状态点，但是送风点距离1点越近，送风量越大（G= QΔi/或WΔi/）,距离1点越远送风量越小。送风量小，送风设备可以做的小些，但是此时送风温度也是较低的，影响室内的温度和湿度分布的均匀性、稳定性。 等焓线 横轴表示含湿量，等含湿量线竖直 等温度线 等相对湿度线