本书是作者长期从事制冷、空调与热泵相关的教学和科学研究工作,结合近年来国内外制冷与热泵新技术的发展而编写的教材和技术参考书。
全书共分9章。第1章绪论,介绍了国内外制冷与热泵技术的发展史;第2章制冷与热泵原理,重点分析了各种蒸气压缩式制冷循环过程及其改进的热力学基本原理;第3章制冷剂、载冷剂与润滑油,重点给出了各种制冷剂的性质、特点及环境特性;第4章~第6章分别介绍了各种压缩机、换热器及节流机构和辅助设备;第7章介绍了吸收式和吸附式制冷与热泵系统;第8章制冷与热泵系统及应用,较全面地列举了制冷与热泵的分类及主要性能;第9章制冷与热泵的围护结构,简要介绍了建筑物采暖、通风及空气调节和冷库设计等相关技术。
本书首先是为我国高等工科院校热能与动力专业及相关专业的专业课或制冷学科专业基础课的教学用书或教学参考书,也可供制冷、空调与热泵产品设计、生产及服务的技术人员和从事能源和节能工作的科技人员参考。
以热力学基本原理分析热泵节能机理，建立热泵理论与技术体系，力求反映的热泵学知识，把热泵理论和热泵设计知识有机地融为一体，强化热泵的新结构、新理论和新设计方法。对各种热泵设计要点进行剖析。分析热泵工质的现状和未来走向，结合建筑节能和电力系统削峰填谷的热泵技术。本书在治理大气污染和碳减排中有重要意义。
前言
随着我国国民经济的快速发展和人民生活水平的迅速提高,制冷、空调与热泵产品在工业、商业、民用等范围的应用越来越多,中国已经是制冷空调工业的制造大国和使用大国,无论是设备装机容量,还是制造或使用的品种,中国已经位居世界前列。制冷空调和热泵技术提高了人们的生活质量,需要越来越多的人员从事这个行业,尤其是新技术和新产品的研发,从而进一步提高产品的能源效率。另外,各种制冷剂泄漏引起的臭氧层破坏和温室效应等环境问题也越来越严重。本书重点介绍应用二氧化碳、氨等自然和环保工质制冷系统及节能先进技术。
作者及其团队从20世纪八九十年代就在我国热泵节能技术的创始人和开拓者吕灿仁教授的指导和带领下,开展制冷及热泵循环的前沿研究和本科生及研究生教学工作。21世纪以来我国制冷与热泵产业快速发展,大量创新技术不断涌现,作者多年来收集了大量国内外研究发展信息,将这些研究成果和最新资料加以总结并编写了本教材,希望有助于制冷与热泵人才的培养,并告慰吕灿仁教授在天之灵。
在本书的编写过程中,杨昭负责第1章至第3章和第8章(部分)内容的编写,马一太负责第4章至第9章的编写。王飞波进行各章文字校对和修改,王派、李敏霞负责资料收集与各章节文字、图表整理工作。上海交通大学王如竹教授对书稿进行了审阅,并提出了宝贵的修改意见,在此谨致谢意。
本教材是热能与动力工程专业或相近专业中继工程热力学、传热学、流体力学等课程之后的专业基础课,课程设置48学时为宜;可以作为本科生的专业课教科书,学过本书之后再通过一些专业实践和课程设计,基本可以在毕业后从事制冷、空调和热泵方面的技术工作。本书的内容较为宽泛,有些内容可以作为课堂以外的扩展内容,留作学生自学参考。由于二氧化碳、氨等自然工质本身具有环境友好特性,本书对这些自然工质的应用给予了特别的关注。
本书的出版得到了天津大学研究生创新人才培养项目(项目编号YCX19046)的资助;本书在撰写过程中,得到了国内外同行以及各制冷空调与热泵主机和部件生产企业的大力支持;另外,詹浩淼、张启超对本书的编写提供了帮助;在此一并表示感谢。
由于作者能力所限,书中的内容难免有不足之处,希望广大读者能给予批评指正。
作者
2020年6月
杨昭，博士，教授。西安交通大学本科、天津大学硕士博士、西安交通大学能动学学院博士后出站。
目录
序
前言
第1章 绪论 1
1.1 制冷、空调和热泵的基本概念和定义 1
1.2 制冷、空调与热泵的分类与应用 2
1.3 制冷与热泵技术的发展历史与现状 3
第2章 制冷与热泵原理 7
2.1 制冷与热泵的理想循环 7
2.2 蒸气压缩制冷与热泵的理论循环 8
2.3 二氧化碳跨临界循环的特点 18
2.4 蒸气压缩制冷与热泵的实际循环 20
2.5 双级压缩循环与复叠式循环 21
第3章 制冷剂、载冷剂与润滑油 25
3.1 制冷剂 25
3.2 载冷剂 38
3.3 蓄冷与蓄热 40
3.4 润滑油 42
第4章 压缩机 46
4.1 压缩机的分类 46
4.2 活塞式压缩机 47
4.3 螺杆式压缩机 57
4.4 滚动转子式压缩机 67
4.5 涡旋式压缩机 71
4.6 离心式压缩机 77
第5章 换热器 86
5.1 换热器的分类和强化 86
5.2 冷凝器 89
5.3 蒸发器 92
5.4 通用换热器 94
5.5 CO2气体冷却器 98
第6章 节流机构和辅助机构 107
6.1 制冷与热泵系统的节流机构 107
6.2 辅助机构 116
6.3 制冷与热泵运行及安全控制机构 122
第7章 吸收式和吸附式制冷与热泵系统 129
7.1 吸收式和吸附式制冷与热泵的基本原理 129
7.2 吸收式制冷与热泵系统 129
7.3 吸附式制冷与热泵系统 138
第8章 制冷与热泵系统及应用 141
8.1 电冰箱和冷柜 141
8.2 房间空调器与单元式空调机 143
8.3 多联式空调 (热泵)机组 150
8.4 冷水 (热泵)机组 152
8.5 低环境温度空气源热泵 155
8.6 水 (地)源热泵机组 164
8.7 热泵热水机 168
8.8 燃气机热泵 169
8.9 热泵除湿机和干燥机 175
8.10 大型盐水制冰机组 177
8.11 汽车空调 180
8.12 制冷与热泵系统的机房设计 183
第9章 制冷与热泵的围护结构 190
9.1 空气调节和供暖的定义 190
9.2 空气调节的分类 191
9.3 房间或建筑物的空气调节 192
9.4 围护结构冷暖负荷计算 194
9.5 中央空调和热泵供热终端系统简介 199
9.6 供暖系统终端分类 201
9.7 冷库 203
附录 212
附录A 制冷与热泵的标准和法规 212
附录B 制冷剂图 215
附录C 湿空气的焓湿图 219
附录D 细颗粒物PM2.5 222
附录E 主要符号表及缩写 223
参考文献 225
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