单级蒸气压缩式制冷的基本原理

1、第第2讲讲 单级蒸气压缩式制冷的基本原理单级蒸气压缩式制冷的基本原理一、热力学基本定律一、热力学基本定律 热力学第一定律：能量守恒和转换定律热力学第一定律：能量守恒和转换定律 热力学第二定律：能量贬值原理热力学第二定律：能量贬值原理 不可能把热从低温物体传向高温物体而不引起其它变化。不可能把热从低温物体传向高温物体而不引起其它变化。 高温物体外界补偿热量低温物体人工制冷： 高压部分高压部分制冷系统制冷系统 低压部分低压部分二、制冷循环系统二、制冷循环系统 气态工质部分气态工质部分制冷系统制冷系统 液态工质部液态工质部分分p po op pk k压缩机压缩机节流节流机构机构高压部分高压部分低压部

2、分低压部分液态工质部分液态工质部分 气态工质部分气态工质部分压缩机压缩机冷凝器冷凝器蒸发器蒸发器节流机构节流机构三、完成制冷循环的三、完成制冷循环的设备组成设备组成及其工作及其工作 蒸发器：蒸发器：介质气化，吸收外界热量，实现对外制冷的介质气化，吸收外界热量，实现对外制冷的换热设备。换热设备。 冷凝器冷凝器: 介质由气态冷凝为液态，使介质可以再次气介质由气态冷凝为液态，使介质可以再次气化制冷的换热设备。化制冷的换热设备。 压缩机压缩机: 为使介质在自然环境下冷凝，而改变介质状为使介质在自然环境下冷凝，而改变介质状态的动力设备。（实现了热量从低温物体向高温环境转移）态的动力设备。（实现了热量从低

3、温物体向高温环境转移） 节流机构节流机构: 维持系统高低压共存的设备。维持系统高低压共存的设备。 设备选型参数设备选型参数蒸发器：蒸发面积蒸发器：蒸发面积吸热量吸热量状态变化状态变化冷凝器：冷凝面积冷凝器：冷凝面积放热量放热量状态变化状态变化压缩机：输气量压缩机：输气量功率功率制冷量制冷量状态变化状态变化四、理想制冷循环四、理想制冷循环 1-2 等熵压缩 T0Tk 耗功w12-3 等温放热qk=Tk（S2-S3）3-4 等熵膨胀 TkT0 做功w24-1 等温膨胀吸热q0=T0（S1-S4）1. 逆卡诺循环逆卡诺循环T TS ST TK KT TO O1 12 23 34 4特点特点两个恒温热

4、源两个恒温热源两个等温过程两个等温过程两个等熵过程两个等熵过程2. 循环结果循环结果 单位质量制冷剂从被冷却介质（低温热源）吸热单位质量制冷剂从被冷却介质（低温热源）吸热q0； 单位质量制冷剂向冷却介质（高温热源）放热单位质量制冷剂向冷却介质（高温热源）放热qk； 单位循环净耗功单位循环净耗功 w0qkq0 3. 制冷系数制冷系数 大小只取决于两个热源的温度；大小只取决于两个热源的温度； T0 或或Tk c 041032410k000)SS()SS()SS(TTTTTTqqqwqkokoc五、逆卡诺循环难以实现：五、逆卡诺循环难以实现： 湿蒸气区域内进行湿蒸气区域内进行 湿压缩湿压缩 设备：蒸

5、发器设备：蒸发器 无传热温差无传热温差 冷凝器冷凝器 无传热温差无传热温差 压缩机压缩机 无摩擦运动无摩擦运动 膨胀机膨胀机 不经济，且难以加工不经济，且难以加工 T0TsTkTkT0T033442211ba0Tk图1-2 有传热温差的制冷循环六、六、有传热温差的制冷循环有传热温差的制冷循环 Tk 冷却介质的温度冷却介质的温度T0 被冷却介质的温度被冷却介质的温度逆卡诺循环：逆卡诺循环：1-2-3-4-1Tk 冷凝器中制冷剂的温度冷凝器中制冷剂的温度T0 蒸发器中制冷剂的温度蒸发器中制冷剂的温度有传热温差的循环：有传热温差的循环：1-2-3-4-1耗功量增加：阴影面积耗功量增加：阴影面积制冷量减少：制冷量减少：1-1-4-4-1热源热源冷却介质冷源冷源冷冻介质 热力完善度：工作于相同温度间的实际制冷循热力完善度：工作于相同温度间的实际制冷循环的制冷系数与逆卡诺循环制冷系数的比值。环的制冷系数与逆卡诺循环制冷系数的比值。11的大小反映了实际制冷循环接近逆卡诺循环的