《制冷空調自動化》以制冷空調為研究對象,闡述了其基本工作原理與其運行中所涉及的各類參數的調節以及各設備系統的控制方法、實施手段和實施過程。《制冷空調自動化》共八章,主要內容包括:熱力學、傳熱學和流體力學基礎,各類常用制冷裝置的基本原理及其自動控制系統等。通過全書的學習,學生可初步定量地分析、設計各類常用制冷空調的自動控制系統,正確地選擇調節設備,并具備一定的系統調整能力。
《制冷空調自動化》既能作為熱工、制冷、空調及其相關專業在校本科生和研究生的教材或參考書,也能作為相關領域科研工作者與工程技術人員的進修或自學讀物。
為了滿足生活、生產和科研活動對環境的要求,人們往往采用制冷設備對某一空間內的空氣進行適當的處理,以使該空間內空氣的溫度、相對濕度、壓力、潔凈度和氣流速度等多項參數保持在一定的范圍內。自動化技術在制冷設備中的應用與推廣,大大提高了設備與系統的性能參數和經濟指標,提高了制冷設備作為商品的附加值,改善了設備的可靠性、使用方便性和舒適性。
常見的制冷設備主要有家用電冰箱、家用房間空氣調節器、冷庫、大型氨制冷裝置和中央空調系統等幾種形式。其制冷工藝系統都是由壓縮機、冷凝器、蒸發器和膨脹元件四大部件組成的。自動控制是通過自動化儀表和自控元件完成的。自動控制技術在制冷設備中的主要應用如下:
(1)對制冷工藝參數(如壓力、溫度、流量等)進行自動檢測。參數檢測是實現控制的依據。
(2)自動調節某些工藝參數,使之恒定或者按一定規律變化。
(3)根據編制的工藝流程和規定的操作程序,對機器和設備執行一定的順序、程序或智能控制。
(4)實現自動保護,保證制冷設備的安全運行。
本書的特點是:兼顧了自控原理的基礎理論,考慮了近年自控理論在現代控制論方面的最新發展,聯系制冷空調工業實際,由淺入深地介紹了制冷空調自動控制典型系統的原理和設計方法。通過全書的學習,讀者可初步定量地分析、設計制冷空調的自動控制系統,正確地選擇調節設備,并具備一定的系統調整能力。
第1章 熱力學基礎.
1.1 熱力學基本定律
1.1.1 熱力學第一定律.熱力學能及比焓
1.1.2 熱力學第二定律及比熵
1.2 水蒸氣及其形成過程
1.2.1 飽和與非飽和狀態
1.2.2 水蒸氣的定壓發生過程
1.3 壓縮式制冷循環
1.3.1 逆卡諾循環
1.3.2 變溫熱源的逆循環
1.3.3 蒸氣壓縮式理論制冷循環
1.4 制冷劑和載冷劑
1.4.1 制冷劑
1.4.2 載冷劑
1.5 溶液熱力學基礎
1.5.1 溶液的基本概念
1.5.2 二元溶液的溫度-質量分數圖
習題
第2章 傳熱學及流體力學基礎
2.1 傳熱學基礎
2.1.1 導熱
2.1.2 對流換熱
2.1.3 熱輻射和輻射換熱
2.1.4 傳熱及換熱器
2.1.5 傳質過程基礎
2.2 流體力學基礎
2.2.1 流體的概念及其性質
2.2.2 流動的形態及流動阻力計算
2.2.3 泵與風機
習題
第3章 空氣調節系統
3.1 空氣調節系統概述
3.1.1 空氣調節的原理與空調系統的分類
3.1.2 空調系統的組成
3.1.3 空調室內空氣設計參數
3.1.4 濕空氣的性質.焓濕圖及其在空調中的應用
3.2 空氣調節系統熱.濕負荷的計算
3.2.1 計算空調熱.濕負荷的目的
3.2.2 室內熱源造成的負荷
3.2.3 室外熱源造成的負荷
3.2.4 空調房間送風量和送風狀態參數的確定
3.2.5 送風中的新風量
3.2.6 空調負荷概算指標
習題
第4章 小型制冷裝置
4.1 家用房間空調器
4.1.1 家用房間空調器的分類與組成
4.1.2 家用房間空調器的結構
4.2 家用電冰箱和冷柜
4.2.1 家用電冰箱和冷柜的分類
4.2.2 家用電冰箱和冷柜的結構
4.3 家用熱泵熱水器
4.3.1 熱泵的分類與組成
4.3.2 熱泵的形式與結構
4.3.3 熱泵熱水器的分類與特點
4.3.4 熱泵的發展狀況與需要解決的問題
習題
第5章 冷庫
5.1 冷庫的分類.組成及容量確定
5.1.1 冷庫的分類
5.1.2 冷庫的組成
5.1.3 冷庫的冷加工能力和冷間容量
5.1.4 冷庫各冷間制冷溫度的一般要求
5.2 冷庫的結構及建筑熱工
5.2.1 冷庫的結構
5.2.2 冷庫的隔熱和防潮
5.2.3 冷庫地坪結構的防凍處理
5.2.4 冷庫圍護結構隔熱層的計算
5.2.5 冷庫圍護結構的隔熱.防潮材料
5.3 冷庫熱負荷的計算
5.3.1 冷卻設備負荷和機械負荷的計算
5.3.2 冷間各類熱流量的計算
5.3.3 各類冷間熱負荷的經驗數據..
5.3.4 冷庫節能概要
習題
第6章 自動控制概述
第6章 自動控制概述
6.1 自動控制簡介
6.1.1 自動控制系統的組成
6.1.2 自動控制系統的分類
6.1.3 自動控制系統的技術指標
6.1.4 自動控制系統的數學描述
6.2 自動控制規律
6.2.1 雙位控制
6.2.2 比例控制
6.2.3 比例積分控制
6.2.4 比例積分微分控制
6.2.5 串級控制和補償控制
6.3 制冷與空調裝置基本控制電路
6.3.1 電氣圖形符號及其使用原則
6.3.2 制冷電機的啟動
6.3.3 常用控制與保護電路
習題
第7章 制冷與空調系統的控制
7.1 小型制冷裝置的控制
7.1.1 家用房間空調器的控制
7.1.2 家用電冰箱和冷柜的控制
7.2 典型活塞式制冷機組的控制
7.2.1 空調用制冷裝置的控制
7.2.2 氨制冷裝置的控制
7.3 溴化鋰吸收式機組的控制
7.3.1 微機控制系統檢測.預報和記憶功能的實現
7.3.2 微機控制系統執行功能的實現
7.4 螺桿式制冷機組的控制
7.4.1 能量調節與安全保護系統
7.4.2 程序與微機控制系統
7.4.3 機組的群控與遠程通信
7.5 離心式制冷機組的控制
7.5.1 能量調節系統
7.5.2 機組安全保護.保護型控制與故障處理
7.5.3 程序控制系統
7.5.4 機組的群控
7.6 空氣調節系統的自動控制
7.6.1 空調系統溫度控制的方法
7.6.2 空調系統濕度控制的方法
7.6.3 空調系統靜壓控制的方法
7.6.4 典型空調系統的自動控制
習題
第8章 制冷與空調系統的智能控制
8.1 智能控制
8.1.1 智能控制系統的發展概況
8.1.2 模糊控制
8.1.3 神經網絡控制
8.2 電力電子技術在制冷技術上的應用和發展
8.2.1 數字信號處理器(DSP)的發展及應用
8.2.2 智能功率模塊(IPM)的應用
8.2.3 變頻調速技術理論的發展及應用
8.2.4 逆變器脈寬調制(PWM)控制方法
8.3 電子膨脹閥在制冷技術上的應用
8.4 變頻空調智能控制系統
8.4.1 變頻空調對自動控制系統的要求
8.4.2 智能變頻空調電控系統的硬件方案
8.4.3 智能控制在變頻空調中的應用
8.4.4 變頻中央空調系統的智能控制
8.5 制冷與空調系統電氣控制技術未來的發展
8.5.1 智能信息家電及家庭網絡技術簡介
8.5.2 信息家電平臺內部連網接口方案
8.5.3 家庭網絡布線系統
8.5.4 基于網絡環境的制冷家電的設計與功能
習題
參考文獻
國內生產的空調器,其換熱器大多采用波紋肋片。它比平肋片剛性好,傳熱面積可增加9%,而且由于肋片沖制成波紋形狀,因此加強了空氣擾動,破壞了層流邊界層,提高了熱交換效率。一般波紋肋片的換熱系數要比平肋片高20%。
在較先進的空調器中采用了換熱系數更高的沖縫肋片。沖縫肋片與內螺紋換熱管(在換熱管內壁加工出內螺紋輻射溝槽)相配合,既增加了換熱器的側換熱面積,又增加了空氣擾動,因此其換熱系數比其他形式的肋片高得多。但由于沖縫肋片易積灰塵且不易清洗,因此這類空調器最好用于環境干凈、空氣塵埃少的地方,否則肋片上積塵過多會使空調器熱交換不良,制冷量急劇下降。
3)減壓元件
減壓元件安裝在冷凝器和蒸發器之間,它是制冷系統中高壓與低壓的分界點。通過減壓元件前,制冷劑是高壓液體;通過減壓元件之后,制冷劑是低壓、低溫蒸氣。因此,減壓元件的作用就是將高壓液態制冷劑節流減壓,由冷凝壓力降到蒸發壓力,同時它還可調節蒸發器的供液量。
減壓節流的大小要適當,壓力不能減得太低,只要減到液態氟利昂汽化沸騰時能充分吸收被冷卻介質的熱量即可。同樣,進入蒸發器的制冷劑的量,也要與制冷負荷變化相適應,不能過多,也不宜過少,
空調器常采用的減壓元件有毛細管和膨脹閥。
(1)毛細管。毛細管雖小且結構簡單,但卻是空調器制冷系統中不可缺少的部件,它與整個系統是否匹配,會直接影響空調器的制冷量。
制冷劑通過毛細管時會產生壓力降,若毛細管內徑細、長度長、內層粗糙,阻力就大,兩端壓降也大。所以,可以通過改變毛細管的長度、內徑或內層粗糙度來調整空調器的蒸發溫度。若要提高蒸發溫度,可以縮短毛細管的長度或增加毛細管的內徑;反之,則可加長毛細管的長度或減小毛細管的內徑。由于毛細管的截面積與其直徑的平方成正比,即使內徑改變0.1 mm,也會使蒸發壓力產生明顯變化,因此通常采取改變毛細管的長度來微調蒸發溫度。
為了確保空調器的制冷量,生產廠家對每一根毛細管都做了流量測定。而一旦毛細管的內徑、長度確定了,其流量也就確定了,所以在維修時不得隨意更換毛細管。此外,為了適應大制冷量的需要,有些空調器配有兩根或兩根以上的毛細管,它們分別與各自對應的蒸發器、冷凝器的有關部位相連,并且采用了分液器。這種結構的優點是可以使蒸發器、冷凝器的面積得到充分利用,不會發生分液不均。