1. температура по сухому термометру (DB) и по мокрому термометру (WB): Температура воздуха, измеренная термометром с сухим шариком, называется температурой по сухому термометру и обозначается индексом DB, а температура воздуха, измеренная термометром со смоченным шариком, называется температурой по мокрому термометру и обозначается индексом WB.
2. Если воздух не насыщен водяным паром (относительная влажность меньше 100%), то сухой и мокрый термометр будут показывать разную температуру. Температура по мокрому термометру будет ниже, чем по сухому, и чем меньше относительная влажность воздуха, тем больше разница температур.
3. температура конденсации (точка росы): это температура, при которой водяной пар, содержащийся в воздухе, начинает конденсироваться (при нормальном атмосферном давлении). При данной температуре воздух переходит в насыщенное водяным паром состояние (относительная влажность становится равна 100%). Это происходит потому, что чем ниже температура, тем меньшее количество влаги может содержаться в воздухе в парообразном состоянии.
   В системах кондиционирования температуру, при которой достигается относительная влажность воздуха 90 – 95%, называют “машинной точкой конденсации”.
4. Когда жидкая и газообразная фазы вещества находятся в равновесии при определенной температуре (при постоянной плотности пара), то такой газ называют насыщенным газом, а жидкость – насыщенной жидкостью. Соответствующее давление называется давлением насыщения, а температура – температурой насыщения.

1. Влажность

1. содержание влаги – это количество водяного пара в 1 кг сухого воздуха. Обозначается символом d и выражается в г/кг.
2. Абсолютная влажность - это количество водяного пара в 1 кубическом метре воздуха, выражается в кг/куб. м.
3. Относительная влажность – это отношение содержания влаги в воздухе к ее максимальному содержанию при данной температуре и давлении. Относительная влажность обозначается символом Ф. Если Ф=0, значит, воздух абсолютно сухой и не содержит водяного пара. Ф=100% соответствует насыщенному влагой воздуху. Комфортная для людей влажность – в диапазоне 60-70%.

1. Воздушный поток

Скорость воздушного потока в кондиционируемом помещении имеет большое значение для комфорта находящихся в помещении людей. Скорость воздуха в рабочих или жилых помещениях не должна быть слишком велика – не более0,3 м/с летом и не более 0,5 м/с зимой. Ощущаемая температура (чувство тепла или холода) зависит от скорости воздушного потока. Когда температура воздуха ниже температуры человеческого тела (а при кондиционировании воздуха обычно так и бывает), то увеличение скорости воздушного потока приводит к усилению тепловыделения из-за конвекции. Если человек потеет или его кожа влажная по другим причинам, то тепловыделение усиливается и из-за испарения влаги.

 

2. Чистота воздуха

Ощущение свежести воздуха зависит от содержания в нем кислорода. Если количество кислорода в воздухе меньше нормы (около 21%), это ухудшает самочувствие людей. Чистота воздуха определяется также количеством примесей вредных газов. Их количество не должно превышать допустимых значений.

 

3. Ощутимая и скрытая теплота

1. ощутимая теплота – это количество теплоты, которое тело или вещество отдает при охлаждении или получает при нагревании, если при этом его агрегатное состояние (твердое, жидкое или газ) остается неизменным.
2. Скрытая теплота – это количество теплоты, которое выделяется или поглощается веществом при изменении его агрегатного состояния. При этом температура вещества остается неизменной. Например, при таянии льда с температурой 0С и образовании воды с температурой тоже 0С поглощается теплота. Обычно скрытая теплота выделяется при конденсации и замерзании веществ, а при испарении и таянии – поглощается.

1. Рабочее вещество и среда

Вещество, передающее теплоту от внутреннего блока кондиционера к внешнему или наоборот, называется рабочим веществом или хладагентом (часто используется фреон или подобные вещества). Любое вещество, способное передавать тепло, называется средой (например, вода или воздух).

2. Температура

Температура – термодинамический термин, отражающий степень нагретости тела или вещества. С точки зрения молекулярной теории, температура – это интенсивность теплового движения частиц вещества. Точнее говоря, температура газа или смеси газов пропорциональна квадрату скорости движения молекул.

В основных системах физических единиц температура измеряется в градусах Цельсия, а также градусах Кельвина (абсолютная, или термодинамическая температура).

1. шкала Цельсия (оС): при давлении 98 кПа температура замерзания воды равна 0оС, а температура кипения 100оС. Интервал температур между ними делится на 100 равных отрезков, каждый из которых равен 1оС.
2. Шкала Кельвина (К): за нуль шкалы Кельвина (абсолютный нуль) принята температура, при которой прекращается тепловое движение частиц. По этой шкале температура замерзания воды равна 273,15 К при давлении 98 кПа, а температура кипения 373,15 К.

Пересчет температуры из шкалы Цельсия в шкалу Кельвина проводится по такой формуле:

T = t + 273,15

Где T – температура по шкале Кельвина

1. Тепловая энергия и количество теплоты

(1) Тепловая энергия – это сумма кинетической и потенциальной энергии молекул вещества, она представляет собой внутреннюю энергию вещества.
Кинетическая составляющая тепловой энергии складывается из кинетических энергий беспорядочного движения частиц и возрастает при усилении движения частиц (например, при повышении температуры), а при замедлении их движения – уменьшается. Кинетическая составляющая тепловой энергии увеличивается из-за трения, ударов, излучения или сгорания вещества.

Потенциальная составляющая тепловой энергии определяется взаимным положением частиц. Когда вещество поглощает энергию и переходит в другое агрегатное состояние, то его потенциальная тепловая энергия увеличивается.

(2) Количество теплоты.
Энергия, переданная телу или веществу в результате теплообмена с окружающей средой, называется количеством теплоты, и выражается в джоулях (Дж).

2. Мощность охлаждения или обогрева – это количественная характеристика способности нагреть или охладить другие тела. Она выражается в ваттах (Вт) или киловаттах (1кВт = 1000 Вт).
3. Испарение и кипение

1. Испарение – явление, когда молекулы жидкого вещества улетучиваются с поверхности жидкости. Испарение может происходить при любой температуре.
2. Кипение - явление, когда образование пара происходит не только с поверхности, но и изнутри жидкости. При этом внутри жидкости возникают, растут и поднимаются на поверхность пузырьки пара. Кипение может происходить только при определенном соотношении температуры и давления (когда давление насыщенного пара больше внешнего давления).

1. Конденсация – это переход вещества из газообразного состояния в жидкое. Обычно при этом выделяется теплота.
2. Мощность – это работа, совершенная за единицу времени. Мощность измеряется в ваттах (Вт) или киловаттах (1кВт = 1000 Вт).
3. Перегрев и переохлаждение.

1. Перегрев: если насыщенный пар продолжают нагревать при давлении насыщения, то такой пар называют перегретым. Разность между температурой кипения и реальной температурой пара называется перегревом. Например, для водяного пара с температурой 105оС и давлением 1 атмосфера перегрев равен 5оС.
2. Переохлаждение: если жидкость под давлением насыщения охлаждают ниже температуры кипения, такая жидкость называется переохлажденной. Разность между температурой кипения и реальной температурой жидкости называется переохлаждением. Например, для воды при давлении 1 атмосфера и температуре 90оС переохлаждение равно 10оС.

1. Потери давления

Когда жидкость течет по трубам, протекает через клапаны и диафрагмы системы кондиционирования, напор жидкости снижается из-за трения о стенки и сопротивления. Это явление называется потерей давления.

2. Виды передачи тепла

1. теплопроводность: передача тепла от одного тела к другому, находящемуся с ним в непосредственном контакте (или распространение тепла внутри тела). Этот механизм передачи тепла наблюдается во всех агрегатных состояниях – твердом, жидком и газообразном.
2. Конвекция: нагретая жидкость или газ имеет меньшую плотность и их потоки поднимаются вверх, а более холодное вещество опускается вниз. При этом вещество циркулирует по занимаемому им пространству. Конвекция может происходить только в жидкости и газе.
3. Тепловое излучение: нагретые тела излучают электромагнитные волны, которые могут распространяться в пустом пространстве. Другие тела поглощают тепловое излучение и нагреваются.

1. Первый закон термодинамики

Полная энергия замкнутой системы сохраняется, и изменение ее внутренней энергии равно совершенной ей работе. Математически это формулируется так: Q = W.

2. Второй закон термодинамики

Тепло не может самопроизвольно (без изменений во всех остальных телах) перетекать от менее нагретого тела к более нагретому. Для перемещения тепла от менее нагретого тела к более нагретому необходимо затратить энергию.

Приведенные ниже законы справедливы для идеальных газов. Для реальных газов они выполняются приблизительно (обычно с хорошей точностью).

3. Закон Бойля-Мариотта.

При постоянной температуре и постоянном количестве газа произведение его давления на объем остается постоянным: pV = const.

Поэтому чем меньше занимаемый газом объем, тем выше его давление. Этот закон описывает процессы, проходящие в холодильном контуре при постоянной температуре (без изменения агрегатного состояния газа, то есть если он не превращается в жидкость).

4. Закон Гризака.

Если давление поддерживается постоянным, то объем постоянного количества газа пропорционален его абсолютной температуре по шкале Кельвина: V = V0*Av*T, где V0 – объем газа при 0оС (273,15 К), Av – коэффициент температурного расширения газа при постоянном давлении, а Т – температура по шкале Кельвина. Указанную формулу можно записать так:

V1/T1 = V2/T2.

Поэтому чем выше температура газа, тем больше занимаемый им объем (при постоянном давлении).

5. Закон Шарля
Если объем поддерживается постоянным, то давление постоянного количества газа пропорционально его абсолютной температуре по шкале Кельвина: Р = Р0*Aр*T, где Р0 – давление газа при 0оС (273,15 К), Aр – коэффициент изменения давления газа при постоянном объеме, а Т – температура по шкале Кельвина. Указанную формулу можно записать так:

Р1/T1 = Р2/T2.

Поэтому выше температура газа, тем больше его давление (при постоянном объеме).

6. Закон Далтона

Давление смеси газов равно сумме парциальных давлений этих газов по отдельности: Р = Р1 + Р2 + Р3 + …

Например, если взят азот с парциальным давлением 200 кПа и кислород с давлением 100 кПа, то давление смеси будет равно 300 кПа. Разумеется, закон справедлив, если газы не вступают в химические реакции друг с другом. Поэтому при проникновении в герметичных холодильный контур воздуха общее давление в контуре возрастает. Этого надо избегать.

7. Уравнение состояния газа.

Для постоянного количества идеального газа произведение давления и объема, деленной на абсолютную температуру, постоянно: P1V1/T1 = P2V2/T2.

В холодильном контуре, когда газообразный хладагент с низкой температурой и давлением сжимается в компрессоре, то его объем уменьшается, давление повышается, а температура слегка возрастает.

Диаграмма изменения давления и энтальпии хладагента при изменении его состояния и параметров широко используется для описания холодильного цикла. Часто считают, что такие графики очень сложны и их понимание доступно только специалистам, однако это не так. Для понимания и использования диаграмм необходимо знать несколько основных понятий: давление, сухость, энтальпия и энтропия вещества, логарифм, а также уметь пользоваться разными видами изолиний (линий с постоянным параметром, например, изотерма – линия постоянной температуры).

1. давление – сила, приложенная перпендикулярно к единичной поверхности, измеряется в паскалях (Па).

Абсолютное давление = давление на поверхность + атмосферное давление

Степень вакуумизации = атмосферное давление - абсолютное давление

2. Энтальпия:

Частицы вещества независимо от его агрегатного состояния находятся в непрерывном движении. Энтальпия вещества – это сумма потенциальной и кинетической энергии движения его частиц. Кинетическая энергия зависит от интенсивности движения частиц, а потенциальная – от силы их взаимодействия (притяжения). Энтальпия представляет собой теплосодержание вещества и зависит не только от внешних параметров (например, температуры), но и от агрегатного состояния вещества. Энтальпия обозначается символом Н и выражается в кДж/кг (удельная энтальпия).

Разные вещества имеют разные значения энтальпии в различных состояниях. Изменение энтальпии при постоянном давлении равно теплоте, полученной веществом.

3. энтропия

Энтропия также относится к функция состояния вещества. Если при температуре Т вещество получило количество теплоты DQ, то увеличение его энтропии равно DS = DQ/T. Иначе говоря, полученное веществом количество теплоты DQ = DS*Т. Физический смысл имеет не сама энтропия, а ее разность, поэтому можно условно принять за ноль энтропию в каком-либо определенном состоянии. Если теплота не подводится и не отводится от вещества, а температура остается постоянной, то энтропия не изменяется.

4. сухость

Смесь пара и жидкости в состоянии кипения называется насыщенным паром, а весовое соотношение жидкости и газа в этом состоянии называется степенью сухости вещества.

Если в данной смеси 100% составляет жидкость, а газообразной фазы вообще нет, то сухость Х = 0. Если 100% вещества находится в газообразном состоянии, то сухость Х = 1. При Х = 0,5 пар и жидкость составляют по 50% массы смеси

Воздух – это основной объект, на который воздействуют системы кондиционирования. Поэтому его состав и параметры очень важны при изучении работы систем кондиционирования. Воздух состоит из сухой части (содержащей азот, кислород и некоторые другие газы) и водяного пара. В кондиционировании воздух, содержащий водяной пар, называют влажным воздухом. Если в смеси газов, составляющей воздух, нет водяного пара – это сухой воздух.

Частица водяного пара распространяются по всему объему воздуха, поэтому измеренная температура – это температура не только сухого воздуха, но и пара. Плотность влажного воздуха складывается из плотности сухого воздуха и водяного пара, а давление равно сумме давлений сухого воздуха и водяного пара. При постоянной температуре чем больше влажность воздуха, тем выше парциальное давление пара.

Основные параметры состояния воздуха, учитываемые при кондиционировании – это температура (Т), содержание влаги (D), атмосферное давление (В), относительная влажность (Ф), энтальпия (Н), давление сухого воздуха (Pg), плотность воздуха (Р). Три базовых параметра – это температура (Т), содержание влаги (D) и атмосферное давление (В).

Энтальпия – параметр состояния воздуха, определяющий полное количество содержащейся в нем теплоты. Энтальпия рассчитывается по формуле Н = Ср * Т, где Ср – теплоемкость при постоянном давлении – количество теплоты, необходимое для увеличения температуры 1 кг вещества на 1оС при постоянном давлении. Эта теплоемкость выражается в кДж/(кг*оС). Теплоемкость при постоянном давлении равна 1,01 кДж/(кг*оС) для сухого воздуха и 1,84 кДж/(кг*оС) для водяного пара. Энтальпия влажного воздуха равна энтальпии 1 кг сухого воздуха плюс энтальпии D кг водяного пара.

При кондиционировании помещений нагрев или охлаждение воздуха происходят при постоянном давлении (равном атмосферному). Поэтому энтальпия влажного воздуха рассчитывается по формуле Н = (1,01 + 1,84 D)*Т + 2500D. Здесь 1,01 + 1,84 D – количество теплоты смеси, зависящее от температуры (ощутимая теплота), а 2500D - теплота испарения D кг воды при 0оС (скрытая теплота). Таким образом, энтальпия равна сумме ощутимой и скрытой теплоты.