制冷是指用機械方法，從一個有限的空間內(nèi)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。有關(guān)制冷的一些常用名詞術(shù)語簡單介紹如下：
1.1 溫度
溫度被用來表示物質(zhì)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(nèi)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(biāo)準(zhǔn)。
a．?dāng)z氏溫標(biāo) 在標(biāo)準(zhǔn)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(biāo) 在標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)（又稱絕對溫標(biāo)） 它以攝氏溫標(biāo)為基礎(chǔ)、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(zhì)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(biāo)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(guān)系：
T= t + 273.16
式中： T：開氏溫標(biāo)，K； t：攝氏溫標(biāo)，oC。
1.2 熱量
物體溫度的高低表示了物體的物質(zhì)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(dāng)溫度不同的兩個物體相接觸時，兩者溫度逐步趨于一致，發(fā)生了熱能從溫度較高的物體向溫度較低的物體轉(zhuǎn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(dāng)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(zhì)當(dāng)加進熱量，它的溫度會升高。但相同質(zhì)量的不同物質(zhì)，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(biāo)準(zhǔn)，其它物質(zhì)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(zhì)量，kg； c：水的比熱kJ（kg·K）；D t：溫度差值 K。
1.4 顯熱
對固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)的物質(zhì)加熱，只要它的形態(tài)不變，則熱量加進去后，物質(zhì)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(zhì)的形態(tài)而引起其溫度變化的熱量稱為顯熱。如對液態(tài)的水加熱，只要它還保持液態(tài)，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(zhì)的形態(tài)的變化。例如機房中、其計算機或程控交換機的發(fā)熱量很大，它屬于顯熱。
1.5 潛熱
對液態(tài)的水加熱，水的溫度升高，當(dāng)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(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)。這種不改變物質(zhì)的溫度而引起物態(tài)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(fā)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(guī)則的運動中，頻繁撞擊容器內(nèi)壁，在內(nèi)壁單位表面積上垂直產(chǎn)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(jié)、氣候的變化稍有高低。由于大氣壓力不同，空氣的物理性質(zhì)和反映空氣物理性質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)均要發(fā)生變化。所以，在空氣調(diào)節(jié)的設(shè)計和運行中，要考慮當(dāng)?shù)貧鈮旱拇笮�，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(dāng)?shù)卮髿鈮汉徒^對壓力。其相互關(guān)系：
絕對壓力＝當(dāng)?shù)卮髿鈮菏ぷ鲏毫?
只有絕對壓力才是濕空氣的狀態(tài)參數(shù)。
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(chǎn)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(yīng)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(diào)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(dāng)?shù)卮髿鈮毫。
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(dāng)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限度、該濕空氣處于飽和狀態(tài)，稱飽和空氣；此時相應(yīng)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(guān)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(yīng)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(tǒng)中，用控制蒸發(fā)壓力來達到控制蒸發(fā)溫度的目的。
1.7 蒸發(fā)與沸騰
蒸發(fā)是指在液體自由表面進行氣化的過程。例如，水的蒸發(fā)。衣服的涼干過程。蒸發(fā)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(huán)境下、液體溫度越高，則蒸發(fā)越快。制冷工程中，許多問題都涉及到蒸發(fā)過程，例如冷卻塔及空調(diào)中的加濕與干燥過程等。紅外加濕器的加濕屬表面蒸發(fā)過程。
沸騰是指液體內(nèi)部產(chǎn)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(dǎo)熱系數(shù)（亦稱熱導(dǎo)率）
導(dǎo)熱系數(shù)是表示一種材料傳導(dǎo)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(huán)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(nèi)感受不到。這說明兩種材料對熱量傳導(dǎo)的能力不同，把這種材料對熱量的不同傳導(dǎo)能力以數(shù)字表示就稱為導(dǎo)熱系數(shù)，其數(shù)值等于：當(dāng)材料層的厚度為 l m，兩邊溫度差為1 ℃，在 1 h內(nèi)通過 l m2表面積所傳導(dǎo)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(guān)系是：1W／mK = 0.860 kcal／mh℃。
不同材料有不同導(dǎo)熱系數(shù)，它與材料的成份、密度、分子結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。
同一種材料，影響其導(dǎo)熱系數(shù)的主要因素是密度和濕度。密度大則導(dǎo)熱系數(shù)大，濕度大則導(dǎo)熱系數(shù)亦大。
1.9 放熱系數(shù)
當(dāng)凍結(jié)一種物質(zhì)時，如在表面吹風(fēng)則它的凍結(jié)速度比不吹風(fēng)時快。表示這種不同物質(zhì)之間在不同狀態(tài)下?lián)Q熱能力的物理量稱為放熱系數(shù)，其數(shù)值等于每小時、每平方米面積上，當(dāng)流體和固體壁之間的溫度差為 l ℃時所傳遞的熱量。以符號a表示，其單位為 kcal／（m2h℃），單位制是 W／（m2 k）或 J／（m2h℃）、兩者之間換算關(guān)系為：1W／（m2K）＝0.860kcal／（m2h℃）
1.10 傳熱系數(shù)
熱量從高溫側(cè)流體透過平壁轉(zhuǎn)移到低溫側(cè)流體。
這種熱量傳遞的能力除與兩側(cè)溫差、傳熱面積的大小有關(guān)外，還與平壁的導(dǎo)熱系數(shù)，平壁的厚度及壁面兩側(cè)的放熱系數(shù)有關(guān)。
把所有因素列成一個方程式，即：
Q＝KFD t （kJ／h）
式中：Q：傳遞的熱量（kJ／h）；F：平壁的表面積（m2）；D t ：溫差 D t＝t1-t2（℃）；K：傳熱系數(shù) kJ／（m2h℃）
K為傳熱系數(shù)，它數(shù)值上等于當(dāng)兩側(cè)溫差 l℃時、l h通過 l m2傳熱面積，從一側(cè)熱流體傳到另一側(cè)冷流體所傳遞的熱量。單位是kJ／（m2h℃）或 W／（m2k）。
1.11 比容和密度
單位容積的濕空氣所具有的質(zhì)量稱為密度。用符號r 表示，即：
而單位質(zhì)量的濕空氣所占有的容積稱為比容，用符號 V表示，即：
式中： m：濕空氣的質(zhì)量，單位為 kg；
v：濕空氣占有的容積，單位為 m3。
兩者互為倒數(shù)，因此，只能視為一個狀態(tài)參數(shù)。
1.12 濕度
濕度是表示濕空氣中含有水蒸汽量多少的物理量，有三種表示方法。
a．絕對濕度
l m3濕空氣中含水蒸汽的質(zhì)量。符號為Z，單位為 kg／m3，即：
式中：mq：水蒸汽質(zhì)量，單位為kg；
V：水蒸汽占有的容積，即濕空氣的容積，單位為 m3。
絕對濕度使用起來不方便。它不能直接反映出濕空氣的干濕程度。
b. 含濕量
每公斤干空氣所含有水蒸汽量稱為含濕量，符號為d，單位為 kg／kg（干），即：
式中：mq：濕空氣中水蒸汽質(zhì)量，單位為kg； mg：濕空氣中干空氣質(zhì)量，單位為kg。b．相對濕度濕空氣中水蒸汽分壓力和同溫度下飽和水蒸汽分壓力之比，稱為相對濕度。用符號j 表示，即：式中：Pq：水蒸汽分壓力 Pqb；同溫度下飽和水蒸汽分壓力 從式中可知，j 值小，表示空氣較干燥，反之，空氣較潮濕。當(dāng)j ＝0時，為干空氣；j ＝100％時，為飽和空氣。從j 值大小可直接看出空氣的干濕程度。 j 和d都是表示空氣的濕度參數(shù)，含意卻不同，d表示水蒸汽的含量多少，卻不能表示空氣接近飽和的程度；而j 能表示空氣接近飽和程度，卻不能表示水蒸汽的含量多少。
1.13 露點溫度
在一定大氣壓力下，含濕量不變時空氣中的水蒸汽凝結(jié)為水（凝露）的溫度。在d不變時，空氣溫度下降，由未飽和狀態(tài)變?yōu)轱柡蜖顟B(tài)，此時空氣的相對濕度j = 1O0％。在空調(diào)技術(shù)中，把空氣降溫至露點溫度，達到除濕干燥空氣的目的。
1.14 焓
焓是濕空氣的一個重要參數(shù)。是一個內(nèi)能與壓力位能之和的復(fù)合狀態(tài)參數(shù)。
在空調(diào)過程中，濕空氣的狀態(tài)經(jīng)常發(fā)生變化，焓可以很方便確定該狀態(tài)變化過程中的熱交換量。濕空氣的變化過程是定壓過程，焓差等于熱交換量，即：
t D h=D Q=cmD t
式中：D h：焓差 kJ／kg（干） D Q：熱交換量 kJ／kg m：濕空氣的質(zhì)量 kg c：濕空氣的定壓比熱 kJ／（kg℃）1.15 靜壓、動壓、全壓
在選擇空調(diào)或風(fēng)機時，常常會遇到靜壓、動壓、全壓這三個概念。根據(jù)流體力學(xué)知識，流體作用在單位面積上所垂直力稱為壓力。當(dāng)空氣沿風(fēng)管內(nèi)壁流動時，其壓力可分為靜壓、動壓和全壓，單位是 mmHg或 kg／m2或 Pa，我國的法定單位是 Pa。
下面是引起很多人注意的問題－－－－－－－－－－－－－－－－－－
a. 靜壓（Pi）
由于空氣分子不規(guī)則運動而撞擊于管壁上產(chǎn)生的壓力稱為靜壓。計算時，以絕對真空為計算零點的靜壓稱為絕對靜壓。以大氣壓力為零點的靜壓稱為相對靜壓�？照{(diào)中的空氣靜壓均指相對靜壓。靜壓高于大氣壓時為正值，低于大氣壓時為負(fù)值。
b. 動壓（Pb）
指空氣流動時產(chǎn)生的壓力，只要風(fēng)管內(nèi)空氣流動就具有一定的動壓，其值永遠是正的。
c. 全壓（Pq） 全壓是靜壓和動壓的代數(shù)和： Pq＝Pi十Pb 全壓代表 l m3氣體所具有的總能量。若以大氣壓為計算的起點，它可以是正值，亦可以是負(fù)值。
通常采用的濕度計是由兩支經(jīng)校正的溫度計組成的。一支溫度計的水銀球外而包著紗布，紗布下面浸在清潔水里，另一支溫度計的水銀球不包沙布。水銀球包著濕紗布的溫度計叫做濕球溫度計，用它測得的溫度叫做濕球溫度，用t濕表示；水銀球沒有包紗布的溫度計叫做干球溫度計，用它測得的溫度叫做干球溫度用t干表球。
當(dāng)空氣濕度較小時，包在濕球外的紗布中所含的水分要向空氣中蒸發(fā)。水分蒸發(fā)時從濕球吸取熱量，使得濕球溫度小于干球溫度，也就是小于空氣的溫度。干球溫度和溫球溫度之間的差值，叫做濕度計差，或稱干、濕球溫度差，因其關(guān)系到蒸發(fā)能力，所以也可把濕度計差的數(shù)值干燥勢，即：
ε=t干-t濕
空氣越干、濕度計差的數(shù)值越大，空氣容納水蒸汽的能力越強，反之，空氣越濕、濕度計差的數(shù)值越小，空氣容納水蒸汽的能力越弱，當(dāng)空氣完全被水蒸汽所飽和時，濕度φ=100%，干球溫度和濕球溫度相等，濕度計差的數(shù)值為零.
第五節(jié)焓enthalpy
為了引出焓這個概念，我們先討論恒容和恒壓過程的熱效應(yīng)。
對于一個封閉體系，△U=Q-W，封閉體系，恒容變化（不做體積功），且不做非體積功時，△U=Q，即封閉系、恒容、W＇=0時，△U=Qv（Qv為恒容熱效應(yīng)），dU=δQv 。
上式是熱力學(xué)中常用的一個公式，使用此公式時，一定要滿足前面的條件，請大家注意，在熱力學(xué)中用公式必須滿足條件。
在化學(xué)中，我們更關(guān)心恒壓過程，因為化學(xué)效應(yīng)一般是在恒壓條件下進行的。
封閉體系、恒壓時，△U=Qp-W，若W＇=0,則Qp=△U+W=△U+Pe△V=U2-U1+（PeV2-PeV1）,因恒壓Pe=P1=P2，則Qp=（U2+P2V2）-（U1+P1V1），為了數(shù)學(xué)表達的方便，引進一個物理量，焓：H=U+PV，這里要說明一下，焓在這里無明確的物理意義，可以理解為，為了表達方便，專門設(shè)為一個符號，H即U+PV，之所以要提出焓這一物理量，是因為U+PV經(jīng)常會用到，所以專門用一個符號來代替它。則上式 Qp=H2-H1=△H。
∴封閉體系、恒壓、W＇=0時, Qp=△H ，dH=δQp 。
這里要特別說明的是，H是狀態(tài)系數(shù)，因為U、P、V都是狀態(tài)系數(shù)，狀態(tài)確定，U、P、V都是一定值，當(dāng)然H也是確定值，也就是說從始態(tài)→終態(tài)，所有途徑的△H都是的一樣的，也就是說，在計算△H時，可以設(shè)計一條方便計算得途徑。
焓是熱力學(xué)的基本概念，以后經(jīng)常要用到。總的來說，封閉體系不做非體積功時的過程，內(nèi)能變化可以通過測定恒容熱效應(yīng)來求，焓變可以通過測恒壓熱效應(yīng)求得。
§1.4 焓
設(shè)體系在變化過程中只做體積功而不做其它功（Wf=0），DU = Q - W，又因為本章中所討論的問題均不包括其它功，所以習(xí)慣上仍將體積功寫為W，而不再加下角標(biāo)“e”，即
DU = Q - W （1.7）
如果體系的變化是等容過程，則DV = 0，因此 W = 0，所以
DU = QV （1.8）
如果體系變化是等壓過程，即p2 = p1 = p外
U2 - U1 = Qp - p（V2-V1） （1.9）
Qp = （U2 + pV2） - （U1 + pV1）
若將（U+pV）合并起來考慮，則其數(shù)值也應(yīng)只由體系的狀態(tài)決聲（因為U、p和V都是由狀態(tài)決定的）。在熱力學(xué)上我們把（U+pV）叫做焓（enthalpy）或熱函（heat content），并用符號H表示。
H == U + pV （1.10）
由于我們不能確定體系內(nèi)能的絕對值，所以也不能確定焓的絕對值。焓是狀態(tài)函數(shù)，具有能量的量綱，但沒有確切的物理意義，它的定義是由上式所規(guī)定下來的，不能把它誤解為是“體系中所含的熱量”。我們所以要定義出一個新函數(shù)H，完全是因為它在實用中很重要，有了這個函數(shù)，在處理熱化學(xué)的問題時就方便得多。
當(dāng)體系在等壓條件下，從狀態(tài)（1）變到狀態(tài)（2）時，根據(jù)定義和式（1.9）可得
D H == H2 - H1 == （U2 + pV2 ） - （U1 + pV1 ） = Qp （1.11）
從式（1.8）和（1.11）可以看出，雖然體系的內(nèi)能和焓的絕對值目前還無法知道，但是在一定條件下我們可以從體系和環(huán)境間熱量的傳遞來衡量體系的內(nèi)能與焓的變化值。在沒有其它功的條件下，體系在等容過程中所吸收的熱量全部用以增加內(nèi)能；體系在等壓過程中所吸收的熱量，全部用于使焓增加。這就是式（1.8）和 （1.11）的物理意義。由于一般的化學(xué)反應(yīng)大都是在等壓下進行的，所以焓更有實用價值。
原創(chuàng)作者：江蘇良一冷卻設(shè)備有限公司
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