A1-04 · 基础理论与共性技术 / 传热与热力学基础
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一课题可并存多讲师版本
课程大纲
学完能做什么
- 在 log p-h 图上标出压缩 / 冷凝 / 节流 / 蒸发四个过程与四个状态点
- 从 p-h 图读出单位质量制冷量、压缩功、过热度、过冷度
- 用 p-h 图形状把充注不足/过量、节流失效、冷凝不良对号入座
- 看懂热泵与补气增焓循环在图上的走法
内容大纲
- 热力学第一定律与焓
- 闭口系 / 开口系（控制体）能量方程
- 焓 h=u+pv 的物理意义
- 稳定流动能量方程（SFEE）
- 为什么制冷循环用 h 而非 u
- 蒸气压缩循环四过程
- 压缩机：理想等熵 → 实际（等熵效率 η_is，车用电动涡旋典型 0.6~0.75）
- 冷凝器：过热段 + 两相冷凝 + 过冷段
- 膨胀阀/毛细管：等焓节流（h 不变、p/T 骤降）
- 蒸发器：两相蒸发 + 出口过热
- log p-h 图判读
- 饱和液线/饱和气线/临界点
- 等温 / 等熵 / 等干度 / 等比容线
- 循环四点定位与围成的“框”
- 从线段长度读制冷量与压缩功
- 关键状态量
- 过热度 = 蒸发出口实际温度 − 该压力饱和温度
- 过冷度 = 冷凝饱和温度 − 节流前实际温度
- 压比 = 排气压力 / 吸气压力
- 排气温度与压缩机可靠性
- 从 p-h 图诊断与进阶循环
- 充注不足：过热度大、过冷度小、蒸发压力低
- 充注过量：过冷度大、排气压力高
- 节流堵塞 / 冷凝不良的图形特征
- 热泵换向、补气增焓（EVI）循环走法
关键公式
h = u + pv
焓定义；开口系能量分析的核心状态量
q_e = h₁ − h₄
单位质量制冷量：蒸发器进出口焓差（p-h 图上的水平段）
w = h₂ − h₁
单位质量压缩功：压缩机进出口焓差；理想取等熵功 w_is=h₂ₛ−h₁，实际功 = w_is/η_is（η_is 典型 0.6~0.75，即实际功比等熵功高约三分之一到三分之二）；此为制冷剂侧焓升，不等于压缩机电输入功率（整车电耗口径见 A1-05 EER / G1-02 P_input）
过热度 ΔT_sh = T₁ − T_sat(p_e)
蒸发出口/吸气过热度，保护压缩机免于液击。适用边界：参考饱和温度取该压力下的露点温度（R134a/R1234yf/R744/R290 等纯质露点=泡点；非共沸混合工质若用泡点会系统性高估过热度，高估量约等于该压力下的温度滑移）；压力/温度测点取在蒸发器出口还是压缩机吸气口，决定算出的是出口过热度还是吸气过热度，记录数据须注明测点
过冷度 ΔT_sc = T_sat(p_c) − T₃
节流前过冷度，抑制闪发、增大制冷量。适用边界：参考饱和温度取该冷凝压力下的泡点温度（纯质泡点=露点；非共沸混合工质用露点会低估过冷度）；高压侧一旦进入超临界（跨临界 CO₂ 的气冷器侧）没有饱和线，过冷度不成立，须用压力与温度两个独立参数描述（见 N3 板块）
关键概念
焓 h熵 s等熵压缩压缩机等熵效率等焓节流过热度过冷度压比排气温度补气增焓 EVI
推荐工具与标准
CoolProp / REFPROP（物性与 p-h 图） EES 本站冷媒工况计算器（/tools 四模式） 制冷剂 p-h 图挂图 / App
ISO 817 / ASHRAE 34（制冷剂命名与安全分类） SAE J639（车用空调安全） GB/T 制冷剂相关标准
工程案例
同一热泵系统制冷 vs 制热工况的 p-h 图对比：四通阀换向后冷凝器/蒸发器角色互换，循环“框”在图上如何平移；再看低温制热为何要补气增焓（EVI）——用中间压力补气把循环“撑”开，提升低温制热量。
动手做
交付物 · 拿一组实测数据（吸/排气压力温度、冷凝/蒸发温度），① 在 p-h 图上画出实际循环四点；② 算过热度、过冷度、压比、单位制冷量与压缩功；③ 判断这台系统处于什么状态（正常/欠充/过充/节流异常）。
常见误区
- 把节流过程画成等温（应为等焓：h 不变、沿垂线下落）
- 过热度 / 过冷度的定义位置或参考饱和温度搞反
- 忽略压缩机实际过程偏离等熵，用等熵功当实际功（应按 w_is/η_is 修正；车用电动涡旋 η_is 典型 0.6~0.75，随压比升高、偏离设计点而下降，须按厂商 map 取；引用「差百分之多少」必须说清分母口径）
- 读图时混淆等熵线与等温线
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