1.3.2熱力學基礎‬

1.熱量‬

熱量是物體分子不規則熱運動動能大小的量度，熱量可從高溫處向低溫處傳遞，其傳遞的方式有3種。

傳導‬。熱量在‬物體‬内部‬從‬高溫端‬向‬低溫‬端‬直接‬傳遞‬的‬現象‬。容易‬傳遞‬熱量的‬材料‬稱為‬熱導體‬，好的‬熱‬導體‬一般也是‬好的‬電‬導體‬，如‬銅‬、銀‬、鐵‬、鋁‬等‬。不容易‬使‬熱‬通過‬的‬材料‬為‬絕熱體‬，如‬軟木‬、空氣‬、棉花‬及‬泡沫‬材料‬。

對流‬。在液體‬或‬氣體中‬，通過‬其‬自身‬的‬流動‬，把‬熱量‬從‬一處‬傳遞‬到‬另一處‬的‬現象‬。

輻射‬。火焰‬或‬加熱‬到‬高溫的‬固體表面‬會向外‬發放‬出‬光線‬，并向周圍‬傳‬熱‬，這種‬傳遞‬方式‬稱為‬輻射‬。熱輻射‬在‬真空中‬都可進行‬（如‬太陽光照‬到‬地球上‬）。

常用的熱量單位如下：

卡‬。在‬标準‬大氣壓‬下‬，将‬1g純水‬或‬加熱‬或‬冷卻‬，使其‬溫度‬升高‬或‬降低‬1°C時‬，所加進或‬放出‬的‬熱量‬即為‬1卡‬，用‬cal表示‬，因卡‬的‬單位‬太小‬，工程上‬常用‬千卡‬即‬大卡‬表示‬，其‬符号‬為‬kcal。

焦耳‬。作用着‬1N力‬的‬作用點‬在‬力的方向上‬移動‬1m所做的功‬，叫‬1焦耳‬，焦耳‬用‬“J”表示‬。

在國際單位制中，将熱量單位與功的單位統一為“焦耳”。

英熱單位‬。将‬标準‬大氣壓下‬，将‬1磅‬（1磅‬=0.454kg）水‬加熱‬，使其‬溫度‬升高‬1°F時‬所需要的‬熱量‬，稱為‬一個‬英熱單位‬，用‬符号‬“Btu ”表示‬。

1kJ=0.239kcal

1kcal=4.19kJ

1kcal=3.969Btu

1Btu=252cal

1kcal=427kg•m

1kW=860kcal/h

1美國冷噸=3024kcal/h

1日本冷噸=3320kcal/h

1冷噸就是一噸0°C的水在24h之内變成同溫度的冰所放出的熱量。

2.比熱‬

将1kg物質的溫度每升高（或降低）1K所需要吸收（或放出）的熱量數值稱為比熱。

在國際單位制中，比熱的單位為kJ/kg•K(即千焦/千克•絕對溫度）。

物質的比熱值越大，就越難升溫或降溫。例如：水的比熱為4.19kJ/kg•K，銅的比熱為0.39kJ/kg•K，因此将1kg水的溫度每升高1K(亦即1°C）需要吸收4.19kJ的熱量，而将1kg銅的溫度每升高1K則隻需要0.39kJ的熱量。

3.汽化與液化‬

物質從液态轉變為氣态的過程稱為汽化。物質汽化時需要吸收一定的熱量。汽化的方式有蒸發與沸騰兩種。

蒸發‬。外‬液體‬表面進行‬的‬汽化‬現象‬稱為‬蒸發‬。蒸發‬可‬在‬任何溫度下‬進行‬，溫度‬愈高‬或‬液體‬表面‬壓力‬越低‬，則‬蒸發‬愈快‬。

沸騰‬。在‬液體‬表面‬和‬内部‬同時進行的‬汽化‬現象‬稱為‬沸騰‬。沸騰‬必須在‬溫度‬達到‬沸點‬（準确的‬說，應該是‬達到‬飽和溫度‬）時‬才能‬進行‬。對‬液體‬加熱‬或‬降低‬液體‬表面壓力‬，都可‬使‬液體‬沸騰‬。

汽車空調系統是采用降低壓力的方法使制冷劑在蒸發器内完成汽化過程的。

物質從氣态轉變為液态的過程稱為液化。物質液化時需要放出一定的熱量。對氣體冷卻或對其加壓，都可使氣體液化。

汽車空調系統是通過增大壓力促使制冷劑在冷凝器中完成液化過程的。

4.顯熱‬與‬潛熱‬

在對物質加熱的過程中，隻要物質的狀态不發生變化，那麼加入的熱量就會使物質的溫度升高，這種不改變物質狀态隻引起物質溫度變化的熱量稱為“顯熱”。也就是說，顯熱隻對物質的溫度有影響，并不影響物質的狀态。比如，在水的冰點與沸點的範圍内，對水進行加熱，它的溫度就會上升，在此期間水的狀态不會發生改變。

當水溫達到沸點時，若繼續給其倆色，水溫便停留在沸點處并不上升，直至水完全變成水蒸氣為止。在整個過程中，加入的熱量隻是使水變成水蒸氣，也就是說這部分熱量使水發生了狀态的變化。這種不改變物質溫度而隻改變物質狀态的熱量稱為“潛熱”。

（1）汽化‬潛熱‬

1kg液體全部變成同溫度的氣體所需吸收地熱量稱為汽化潛熱（kJ/kg)。水的汽化潛熱為22571kJ/kg，制冷劑R-13的汽化潛熱為165kJ/kg。

(2)溶解‬潛熱‬

1kg固體全部變成同溫度的液體所需吸收的熱量稱為溶解潛熱（kJ/kg)。

5.過熱度‬與‬過冷度‬

蒸汽的溫度高于其所處壓力下對應的飽和溫度時，此蒸汽稱為過熱蒸汽。而過熱蒸汽的溫度與其飽和溫度之差稱為過熱度。

液體的溫度低于其所處壓力下對應的飽和溫度時，此液體稱為過冷液體。而過冷液體的溫度與其飽和溫度之差稱為過冷度。

6.空氣‬的‬濕度‬

空氣濕度是指空氣中所含水蒸氣量的多少。空氣濕度的表示方法有以下3種。 （1）絕對濕度‬

單位容積空氣中所含水蒸氣的質量，稱為空氣的絕對濕度（kg/m³）。

（2）含濕量‬

在濕空氣中，與單位質量幹空氣同時并存的水蒸氣量稱為該空氣的含濕量(濕空氣是由幹空氣和水蒸氣組成的）。

含濕量=是空氣中水蒸氣的質量/濕空氣中幹空氣的質量

（3）相對濕度‬

空氣中水蒸氣的分壓力與同溫度下飽和水蒸氣分壓力之比稱為相對濕度。它表示空氣接近飽和的程度。

對濕度=空氣中水蒸氣的分壓力/同溫度下飽和水蒸氣的分壓力×100％

相對濕度越小，表示空氣越幹燥，吸收水蒸氣的能力就越強；相對濕度越大，表示空氣越接近飽和程度，說明空氣越潮濕，吸收水蒸氣的能力就越弱。當相對濕度等于0時，則為幹空氣；當相對濕度等于100％時，則為飽和空氣。

我們平常所說的空氣濕度，就是指空氣的相對濕度。雨天的空氣濕度可認為是100％；在我國，南方比北方的空氣濕度大，夏天比冬天的空氣濕度大；夏天，在相同溫度下，空氣濕度越大，人感到越熱；空氣濕度越大，水就越難汽化。

(4)空氣濕度的‬測量‬

在汽車空調系統中，常用幹、濕球溫度計來測量空氣的溫度和濕度。幹、濕球式溫度計的結構如圖1-1所示。

幹、濕球溫度計是由兩支完全相同的水銀溫度計組成的，其中一支溫度計就是一般的求合影溫度計，稱為幹球溫度計，它測出的是幹球溫度，也就是平常意義上的溫度；另一支溫度計是在水銀溫度計地水銀球上裹有濕紗布，此即濕球溫度計，它測出的溫度稱為濕球溫度。由于水的蒸發吸收力熱量，因此濕球溫度計的讀數要小于幹球溫度計的讀數。空氣的相對濕度越小，濕紗布強的水分蒸發速度就越快，吸收的熱量就越多，濕球溫度便越低，兩支溫度計的讀數值相差就越大；相反，空氣的相對濕度越大，濕紗布上的水分蒸發速度就越慢，吸收的熱量就越少，濕球溫度便越接近幹球溫度，兩支溫度計的讀數值相差六越小。當空氣的相對濕度達100％，即為飽和空氣時，幹、濕球溫度計的讀數便相同。

以水為例，相變過程的進行情況如圖1-2所示。

7.制冷系數‬

制冷壓縮機的制冷性能系數COP是指在某一工況下，制冷壓縮機的制冷量與同一工況下制冷壓縮機功率的比值。

COP值是制冷系統的經濟指标，COP值越大，說明此制冷系統越經濟。COP值與制冷循環的工作參數、制冷劑種類、壓縮機類型因素有關。

8.容積‬效率‬

壓縮機在運行過程中，由于存在節流損失、餘隙損失、預設及洩漏等損失，引起實際輸氣量總是小于理論輸氣量，為此引入容積效率的概念。容積效率是指壓縮機在吸氣狀态下的實際輸氣量與理論輸氣量之比，一般用

表示。

9.制冷能力‬

制冷能力是指汽車空調制冷系統在穩定狀态下蔥蒸發器處測量的制冷量。由于壓縮機轉速是随着發動機轉速的變化而變化的，其制冷量也是經常變化的。因此，隻能以某一種固定工況來說明制冷能力，即額定工況時的制冷量。

額定制冷量是指汽車空調制冷系統外規定的實驗條件及試驗設備下運行時，單位時間内蒸發器從空氣中吸收的熱量，用W表示。這個規定的實驗條件各國是不一樣的。我國和日本規定的實驗條件是壓縮機轉速為1800r/min，蒸發器進風幹球溫度為（27±1）°C，濕球溫度為（19.5±0.5）°C，冷凝器進風溫度為（35±1）°C，風速為4.5m/s，蒸發器規定風量或風機額定電壓為12V。

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