城轨车辆空调装置自动化控制的分析与研究
子表示： γzq ＝Gzg/ V
绝对湿度只能说明湿空气在某一温度下，实际所含的水蒸气的重量。但还不能由它直接说明湿空气的干、湿程度。因为水蒸气的饱和程度与温度有关，温度低，水蒸气易达到饱和点，温度高，则饱和点也高。因此同一绝对湿度的空气在不同的温度下其吸收水分的能力是不同的。因此在空调中常采用相对湿度来表示湿空气的干湿程度。 2）相对湿度
一立方米湿空气中所含水蒸气的重量，与同一温度下饱和空气中所含水蒸气重量的比值，称为相对湿度。可用下列式子表示： ? ＝γzq/γbh×100％
从上式可看出，相对湿度反映了湿空气中所含水蒸气的分量接近饱和的程度，故亦可称为饱和度。 一、 制冷原理
制冷作为一门科学是指用人工的方法在一定的时间和一定的空间内将某物体或流体冷却，使其温度降低到环境温度以下，并且保持这个低温。
这里所说的“冷”是相对于环境而言的。灼热的铁放在空气中，通过辐射和对流向环境传热，逐渐冷却到环境温度；一桶开水置于自然环境中，逐渐变成常温水，类似这样的过程都是自发的传热降温，属于自然冷却，不是制冷。只有通过一定的方式将铁块或水冷却到环境温度一下，才可称为制冷。因此，制冷就是从被物体或流体中吸取热量，并将热量排放到
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环境介质中去，以产生低于环境温度的过程。 机械制冷中所需机器和设备的总合称为制冷机。
制冷机中使用的工作介质称为制冷剂。制冷剂在制冷机中循环流动，同时与外界发生能量交换，即不断地从被冷却对象中吸取热量，向外界排放热量。制冷剂一系列状态变化过程的综合为制冷循环。为了实现制冷循环，必须消耗能量。所消耗的能量形式可以是机械能、电能、热能、太阳能或其他可能的形式。
（一）制冷方式
制冷的方式很多，常见的有以下四种：液体汽化制冷、气体膨胀制冷、涡流管制冷和热电制冷。其中液体汽化制冷的应用最为广泛，它是利用液体汽化时的吸热效应而实现制冷的。液体汽化制冷循环由制冷剂低压下汽化、蒸汽升压、高压气液化和高压液体降压四个基本过程组成。蒸气压缩式、吸收式、蒸气喷射式和吸附式都属于液体汽化制冷方式的一种。在实际使用中蒸气压缩式制冷机得到了最广泛的应用，因此它是本书的重点之一。
(蒸气压缩式制冷在一定的压力下，液体温度达到沸点（即饱和温度）就会沸腾。在制冷技术中，常把这个饱和温度称为蒸发温度。在同一压力下，不同的液体蒸发温度不同，所吸收的气化潜热也不同。例如，在一个大气压力下，水的蒸发温度是100℃，气化潜热为2258kJ/kg，而R12的蒸发温度为
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-29.8℃，气化潜热为167.3kJ/kg。
与吸热气化的过程相反，在冷凝温度下蒸气放热会凝结成液体。如果用环境介质（水或空气）来冷凝制冷剂蒸气，蒸气的冷凝温度就要比环境介质的温度稍高一些。我们知道压力较高的蒸气其冷凝温度也较高，因此制冷剂蒸气只要用压缩机压缩到所需的冷凝温度相对应的饱和压力，就能用环境介质来冷却，使在被冷却对象中吸热而气化的制冷剂蒸气重新冷凝成液体，再让制冷剂液体在低温下又吸热气化，这样制冷剂在一个封闭的系统中，只消耗压缩机的功就能反复地实现制冷剂由液体变蒸气，再由蒸气变液体的相态变化，并通过这种相变将低温处的热量转移到高温处去。这就是蒸气压缩式制冷机的工作原理。
蒸气压缩制冷机主要由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器四个部件组成，并用管道连接形成一个封闭的循环系统。其工作过程如下：
制冷剂液体在蒸发器中吸收被冷却物体的热量而气化成低压低温的蒸气后被压缩机吸入。压缩机消耗一定的功率将制冷剂蒸气压缩成压力、温度较高的蒸气并排入冷凝器。高压、高温的制冷剂蒸气在冷凝器内被环境空气（或水）冷却，制冷工质放出热量而被冷凝成液体。由于制冷剂液体的温度还高于环境介质温度，必须将其温度降到低于被冷却对象的温度送入蒸发器才能产生制冷效果。为此，先让高压、高温的
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液体制冷剂经过膨胀阀节流降压，同时温度也降低，然后再进入蒸发器。在蒸发器中，低压、低温的制冷剂又吸收被冷却物体的热量，蒸发成低压、低温的制冷剂蒸气，再被压缩机吸入，如此周而复始地循环。
这样，制冷剂在封闭的制冷系统中要经历压缩、冷凝、节流和蒸发等四个热力过程才完成一次制冷循环。在循环中，压缩机要消耗一定的功，才能将低温物体放出的热量转移到高温的环境介质中去，以达到制冷的目的。
二、 制冷压缩机
压缩机是蒸气压缩式制冷装置中的一个重要部分，它是推动制冷剂在制冷系统中不断循环的动力，起着压缩和输送制冷剂蒸气的作用，因此制冷压缩机常称为蒸气压缩式制冷装置的主机。
根据制冷压缩机的工作原理不同，可分为容积型和速度型两大类。容积型主要有活塞式压缩机和螺杆式压缩机，它们是通过活塞（或螺杆）在气缸中运动所形成的可变工作容积来完成制冷剂蒸气的压缩和输送的。速度型压缩机是指透平式压缩机，也称离心式压缩机，它是用高速旋转的叶轮使制冷剂蒸气产生压力，同时获得动能，然后再通过扩压器、蜗壳使蒸气的动能转变为压力能，从而完成压缩和输送制冷工质的任务。
活塞式制冷压缩机发展较早，技术也较成熟，应用最广。但
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是由于压缩机的活塞作往复运动所引起的惯性力和振动较大，使其提高转速和增大气缸直径与活塞行程都受到限制，因此适用于中、小型制冷装置；离心式制冷压缩机具有结构紧凑、运转平稳、振动小、噪音低等特点。由于其转速高，工质在叶轮中的流速很大，叶轮尺寸又受加工工艺的限制不能做得太小，因而一般输汽量很大，适用于大型制冷装置；螺杆式制冷压缩机与活塞式制冷压缩机相比，由于用螺杆的回转运动代替了活塞的往复运动，因此其结构简单、体积小、重量轻和振动小。近年来螺杆式制冷压缩机发展较快，主要应用于大、中型制冷装置，并有向小型制冷装置发展的趋势。但是，螺杆式制冷压缩机的系统需要配备效率较高的油分离器，运转时噪音也较大，变工况时的适应性较差，而且螺杆精度要求较高，加工也比较困难，这些都是影响它被广泛采用的重要因素。
车辆制冷装置的容量均属中、小型范围，所以几乎都是采用活塞式制冷压缩机。我国部分轨道车辆的空调装置还采用了小型螺杆式制冷压缩机及涡旋式制冷压缩机。在此主要讨论活塞式制冷压缩机的热力工作过程，介绍活塞式制冷压缩机的结构。此外，对螺杆式压缩机及涡旋式压缩机的工作原理和结构等也作一简单介绍。
（一）活塞式制冷压缩机
1、工作过程
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