第一部分蒸气压缩式制冷教学-ppt课件

1、第一节 蒸气紧缩式制冷 利用制冷剂液体在气化利用制冷剂液体在气化时蒸发时产生的吸热效时蒸发时产生的吸热效应，到达制冷目的。应，到达制冷目的。 液体蒸发制冷的特征液体蒸发制冷的特征 液体蒸发制冷构成循环的四个根本过程是： 制冷剂液体在低压低温下蒸发，成为低压蒸气 将该低压蒸气提高压在普通高压蒸气 将高压蒸气冷凝，使之成为高压液体 高压液体降低压力重新变为低压液体，前往到从而完成循环。 制 冷 原 理 与 技 术2.1.1 蒸气紧缩式制冷循环(一一) 单级蒸气单级蒸气紧缩式制冷循环紧缩式制冷循环1 1朗肯循环朗肯循环2 2劳伦茨循环劳伦茨循环3 3跨临界循环跨临界循环双筒型煤油熄灭器双筒型煤油熄灭

2、器 釜式熄灭器釜式熄灭器 蒸发熄灭器蒸发熄灭器 燃油喷雾熄灭器燃油喷雾熄灭器 二多级蒸气二多级蒸气紧缩式制冷循环紧缩式制冷循环 制 冷 原 理 与 技 术2.1.1 蒸气紧缩式制冷循环蒸气紧缩式制冷循环 制冷循环就是经过一定的能量补偿，从低温热源吸热，向高温热源排热。热源的温度决议制冷剂吸热与排热的温度与压力，相应地决议了制冷循环中的高低压侧的压力比。 制 冷 原 理 与 技 术(一) 单级蒸气紧缩式制冷循环 容积式紧缩机的单级压比受紧缩机容积效率和紧缩终了温度的制约 通常被限制在810 离心式紧缩机的单级紧缩比受工质离心式紧缩机的单级紧缩比受工质分子量大小与叶轮的周边速度制约分子量大小与叶轮

3、的周边速度制约 通常被限制在通常被限制在 24 制 冷 原 理 与 技 术1朗肯循环单级蒸气紧缩制冷的典型循环单级蒸气紧缩制冷的典型循环 空调、制冷、食品冷藏温度范围大量运用的循环根本朗肯循环根本朗肯循环有回热的朗肯循环有回热的朗肯循环 制 冷 原 理 与 技 术图图2-1 根本朗肯循环根本朗肯循环 循环循环TS图：图：12 紧缩过程紧缩过程 23 冷却冷凝过程冷却冷凝过程 34 节流过程节流过程 41 蒸发吸热过程蒸发吸热过程 朗肯循环图例朗肯循环图例TS1243 制 冷 原 理 与 技 术图图2-2 有回热的朗肯循环有回热的朗肯循环TS图：图： 12 紧缩过程紧缩过程 23 冷凝过程冷凝过

4、程 33 液体过冷过程液体过冷过程 34 节流过程节流过程 4 1 蒸发过程蒸发过程 11 吸气过热过程吸气过热过程TS124331 制 冷 原 理 与 技 术 制 冷 原 理 与 技 术2劳伦茨循环劳伦茨循环 朗肯循环的主要特征 循环中的两个相变过程变成伴循环中的两个相变过程变成伴随有降温的定压凝结和伴随有升温随有降温的定压凝结和伴随有升温的定压蒸发。的定压蒸发。 有两个定压定温的相变过程与纯质制冷剂及共沸混合制冷剂的压力特性相顺应。劳伦茨循环劳伦茨循环 制 冷 原 理 与 技 术 劳伦茨循环图例图图2-3 劳伦茨循环劳伦茨循环 TS1243 制 冷 原 理 与 技 术3跨临界循环跨临界循环

5、 将CO2作为制冷剂用于空调制冷的温度范围时，由于CO2的临界温度低仅30，排热将在超临界区进展。而吸热那么在临界点以下进展，整个循环跨越临界点。 定义定义 制 冷 原 理 与 技 术图图2-4 CO2跨临界循环跨临界循环12紧缩过程；紧缩过程；23气体冷却过程；气体冷却过程； 34气体冷却过程；气体冷却过程；45节流过程；节流过程；56蒸发过程；蒸发过程；01气体过热过程。气体过热过程。 TS1265304 制 冷 原 理 与 技 术 制 冷 原 理 与 技 术二多级蒸气紧缩式制冷循环二多级蒸气紧缩式制冷循环 单级蒸气紧缩制冷机运转时制冷剂的冷凝压力是由环境介质如空气或水温度所决议。在一定的

6、冷凝温度下在一定的冷凝温度下蒸发温度的降低蒸发温度的降低冷凝压力和蒸发压力之差冷凝压力和蒸发压力之差pk-po增大增大紧缩比紧缩比pk / po变大变大 制 冷 原 理 与 技 术 单级紧缩循环所能到达的最低制冷温度单级紧缩循环所能到达的最低制冷温度是有限的。通常，最低只能到达是有限的。通常，最低只能到达-40左右。左右。缘由缘由:受单级活塞式紧缩机的极限运用条件的限制。受单级活塞式紧缩机的极限运用条件的限制。 我国活塞式制冷紧缩机规范GB10875-89中规定了不同制冷机运用温度在高温、中温暖低温的不同温度范围。 制 冷 原 理 与 技 术 单级蒸气紧缩活塞式制冷机，紧缩比普通不超越10。当

7、蒸发温度过低，超出极限运用条件时会带来如下问题： (1)(1)紧缩比增大时紧缩机的输气系数紧缩比增大时紧缩机的输气系数大为大为降低，紧缩机的输气量及效率显著下降。降低，紧缩机的输气量及效率显著下降。(2)(2)紧缩机排气温度过高，使光滑油的紧缩机排气温度过高，使光滑油的粘度急剧下降，影响紧缩机的光滑。当粘度急剧下降，影响紧缩机的光滑。当排气温度与光滑油的闪点接近时，会使排气温度与光滑油的闪点接近时，会使光滑油碳化，以致在阀片上产生结碳景光滑油碳化，以致在阀片上产生结碳景象。象。 制 冷 原 理 与 技 术 所以，为了获得比较低的温度4070，同时又能使紧缩机的任务压力控制在一个适宜的范围内，就

8、要采用多级紧缩循环。(3)(3)制冷剂节流损失添加，单位质量制冷剂节流损失添加，单位质量制冷量及单位容积制冷量下降过大，制冷量及单位容积制冷量下降过大，经济性下降。经济性下降。 制 冷 原 理 与 技 术 采用哪一种型式有利那么与制冷剂种类、制冷剂容量及其它条件有关。常用的组成型式有： 1.一级节流、中间完全冷却的两级紧一级节流、中间完全冷却的两级紧缩制冷循环缩制冷循环 如图如图2-5 所示所示 2.一级节流、中间不完全冷却的两级紧缩制冷循环如图2-6所示 3.两级节流、中间完全冷却的两级紧缩制冷循环 如图2-7 所示 4. 4.两级节流、中间不完全冷却的两级节流、中间不完全冷却的两级紧缩制冷

9、循环如图两级紧缩制冷循环如图2-8 2-8 所示所示 5.两级节流、具有中温蒸发器的两级节流、具有中温蒸发器的中间完全冷却两级紧缩制冷循环中间完全冷却两级紧缩制冷循环 如图如图2-9 所示所示 制 冷 原 理 与 技 术图图2-5 一级节流、中间完全冷却的两级紧缩制冷循环一级节流、中间完全冷却的两级紧缩制冷循环 ( a ) 流程图流程图 b ) lgp-h图图 制 冷 原 理 与 技 术 制 冷 原 理 与 技 术图图2-6 一级节流、中间不完全冷却的两级紧缩制冷循环一级节流、中间不完全冷却的两级紧缩制冷循环( a ) 流程图流程图 ( b ) lgp-h图图 制 冷 原 理 与 技 术 制

10、冷 原 理 与 技 术图图2-7 两级节流、中间完全冷却的两级紧缩制冷循环两级节流、中间完全冷却的两级紧缩制冷循环( a ) 流程图流程图 ( b ) lgp-h图图 制 冷 原 理 与 技 术 制 冷 原 理 与 技 术图图2-8 两级节流、中间不完全冷却的两级紧缩制冷循环两级节流、中间不完全冷却的两级紧缩制冷循环( a ) 流程图流程图 ( b ) lgp-h图图 制 冷 原 理 与 技 术 制 冷 原 理 与 技 术图图2-9 两级节流、具有中温蒸发器的中间完全冷却两级紧缩制冷循环两级节流、具有中温蒸发器的中间完全冷却两级紧缩制冷循环( a ) 流程图流程图 ( b ) lgp-h图图

11、制 冷 原 理 与 技 术 制 冷 原 理 与 技 术四复叠式蒸气紧缩式制冷循环四复叠式蒸气紧缩式制冷循环 由两个或数个不同制冷剂任务由两个或数个不同制冷剂任务的单级也可以是多级制冷系统组合的单级也可以是多级制冷系统组合而成。而成。定义定义 制 冷 原 理 与 技 术最低蒸最低蒸发温度发温度制冷剂制冷剂制冷循环型式制冷循环型式-80R22-R23R22单级或两级压缩单级或两级压缩R23单级压缩组合的复叠式单级压缩组合的复叠式循环循环R507-R23R507单级或两级压缩单级或两级压缩R23单级压缩组合的复叠式单级压缩组合的复叠式循环循环R290-R23R290两级压缩两级压缩R23单级压缩组合

12、的复叠式循环单级压缩组合的复叠式循环-100R22-R23R22两级压缩两级压缩R23单级或两级压缩组合的复叠式单级或两级压缩组合的复叠式循环循环R507-R23R507两级压缩两级压缩R23单级或两级压缩组合的复叠式单级或两级压缩组合的复叠式循环循环R22-R1150R22两级压缩两级压缩R1150单级压缩组合的复叠式循环单级压缩组合的复叠式循环R507-R1150R507两级压缩两级压缩R1150单级压缩组合的复叠式循环单级压缩组合的复叠式循环-120R22-R1150R22两级压缩两级压缩R1150两级压缩组合的复叠式循环两级压缩组合的复叠式循环R507-R1150R507两级压缩两级压

13、缩R1150两级压缩组合的复叠式循环两级压缩组合的复叠式循环R22-R23-R50R22单级压缩单级压缩R23单级压缩单级压缩R50单级压缩组合单级压缩组合的复叠式循环的复叠式循环R507-R23-R50R507单级压缩单级压缩R23单级压缩单级压缩R50单级压缩组合单级压缩组合的复叠式循环的复叠式循环 制 冷 原 理 与 技 术 1.两个单级紧缩循环组成的复叠式制冷机两个单级紧缩循环组成的复叠式制冷机 高温紧缩机高温紧缩机冷凝器冷凝器节流阀节流阀冷凝蒸发器冷凝蒸发器高温系统高温系统制冷剂制冷剂R23 制 冷 原 理 与 技 术紧缩机紧缩机冷凝蒸发器冷凝蒸发器回热器回热器节流阀节流阀蒸发器蒸发

14、器膨胀容器组成膨胀容器组成低温系统低温系统制冷剂制冷剂R22 制 冷 原 理 与 技 术图图2-10 由两个单级系统组成的复叠式制冷机由两个单级系统组成的复叠式制冷机 a) 制冷循环系统制冷循环系统 b) T-s图图 制 冷 原 理 与 技 术 制 冷 原 理 与 技 术 2.一个两级紧缩循环和一个单级紧一个两级紧缩循环和一个单级紧缩循环组成的复叠式制冷机缩循环组成的复叠式制冷机 高温部分高温部分一级节流一级节流中间不完全冷却中间不完全冷却节流前液体过冷节流前液体过冷带回热的两级紧缩循环带回热的两级紧缩循环 制 冷 原 理 与 技 术R22或或R507低温部分低温部分带回热的单级紧缩循环带回热

15、的单级紧缩循环制冷剂制冷剂低温低温高温高温最低蒸发温度可达最低蒸发温度可达-110-110R23或或R1150 制 冷 原 理 与 技 术图图2-11 高温部分为两级紧缩循环、低温部分为单级紧缩高温部分为两级紧缩循环、低温部分为单级紧缩循环组成的复叠式制冷循环系统原理图循环组成的复叠式制冷循环系统原理图a1低温部分紧缩低温部分紧缩机机 a2高温部分低压级紧缩机高温部分低压级紧缩机 a3高温部分高压级紧缩高温部分高压级紧缩机机b冷凝器冷凝器 c1、c2、c3节流阀节流阀 d蒸发器蒸发器 d12冷凝冷凝-蒸发器蒸发器e1低温部分气低温部分气-液热交换器液热交换器 e2高温部分气高温部分气-液热液热交换器交换器 f高温部分中间冷却器高温部分中间冷却器 制 冷 原 理 与 技 术图图2-12 高温部分为两级紧缩循环、低温部分为高温部分为两级紧缩循环、低温部分为单级紧缩循环组成的复叠式制冷循环单级紧缩循环组成的复叠式制冷循环lgp-h图图(a) 高温部分高温部分 (b) 低温部分低温部分 制 冷 原 理 与 技 术 3.三个单级紧缩循环组成的复叠式制三个单级紧缩循环组成的复叠式制冷机冷机 循环循环中温中温高温高温低温低温中温中温 R23高温高温 R22或或R507低温低温 R50、R1150或或R170制冷剂制冷剂最低蒸发温度可达最低蒸发温度可达120140 制