蒸气压缩式制冷循环

1、制冷技术与应用制冷技术与应用第一章第一章 蒸气压缩式制冷循环蒸气压缩式制冷循环 基本要求：基本要求：1熟悉逆卡诺和具有温差的逆卡诺循环的特殊性及其理论和实践的价值。2掌握变温热源逆向循环的特点及其对制冷工质的要求。3熟悉影响理论制冷循环性能的各种因素。4牢固掌握理论制冷循环热力计算方法。 第一节第一节 逆向可逆循环逆向可逆循环 正向循环（动力循环）：正向循环（动力循环）：它是使高温热源的工质通过动力装置对外作功，然后再流向低温热源。 逆向循环：逆向循环：它是使工质（制冷剂）在吸收低温热源的热量后通过制冷装置，并以外功作补偿，然后流向高温热源。制冷循环就是按逆向循环进行的。 逆向循环又分为可逆和

2、不可逆两种。 可逆循环：可逆循环：是一种理想循环，它不考虑工质在流动和状态变化过程中的各种损失。 不可逆循环：不可逆循环：在工质循环过程中考虑了上述各种损失。 不可逆损失：不可逆损失：制冷剂在流动和状态变化时因内部摩擦、不平衡等引起的内部不可逆损失，以及冷凝器、蒸发器等换热器存在传热温差的外部不可逆损失。 一、逆卡诺循环一、逆卡诺循环 1实现逆卡诺循环必须具备的条件：（1）高、低温热源温度恒定；（2）工质在冷凝器和蒸发器中与外界热源之间无传热温差；（3）工质流经各个设备时无内部不可逆损失；（4）作为实现逆卡诺循环的必要设备是压缩机、冷凝器、膨胀机和蒸发器。 逆卡诺循环过程2制冷剂按逆卡诺循环的

3、热力过程：（1）绝热压缩(12)：T0升至Tk，外界输入功w；（2）等温冷凝(23)：等温Tk向高温热源放出qk；（3）绝热膨胀(34)：Tk降至T0，膨胀机输出功we；（4）等温蒸发(41)：等温T0吸收低温热源中q0。 单位质量的制冷剂吸收热量：q0 = T0（SaSb） kJ/kg单位质量的制冷剂放出热量：qk = Tk（SaSb） kJ/kg外界输入功：wc = wwe = qkq0 =（TkT0） kJ/kg制冷系数（COP）：0k0c0TTTwq3如果考虑冷凝器和蒸发器的传热温差分别为Tk和T0时，则热力完善度：)TT()TT(TTTTT0k0k000k01图1.3 具有传热温差的

4、逆卡诺循环高、低温热源温度和传热温差对制冷系数和热力完善度的影响高温热源温度低温热源温度冷凝器tk 蒸发器t0逆卡诺循环有温差的逆卡诺循环热力完善度30-5007.667.66140-5005.965.96140+5007.947.9410+5556.070.7610104.870.611055.460.69二、变温热源的逆向循环二、变温热源的逆向循环图1.4 恒温热源逆向循环冷却介质被冷却介质冷却介质被冷却介质图1.5 变温热源逆向循环 单一物质制冷剂无法实现变温逆向循环，非共沸混合制冷剂可以实现。 三、热泵的应用三、热泵的应用 供热系数： 11wqwwqc0cck第二节第二节 理论制冷循环

5、理论制冷循环 理论制冷循环与逆卡诺循环（理想制冷循环）的区别：1在冷凝器和蒸发器中，制冷剂按等压过程循环，且具有传热温差；2制冷剂用膨胀阀节流，而非膨胀机；3压缩机吸入饱和蒸气，而不是湿蒸气。 图1.7 理论制冷循环过程在T-S图上的表示一、用膨胀阀代替膨胀机后的节流损失一、用膨胀阀代替膨胀机后的节流损失制冷剂绝热膨胀作功量：we = h3h4制冷剂通过膨胀阀损失的冷量：q01 = h4h4绝热节流前后焓值不变，即h3 = h4；we = q01图1.8 三种制冷循环过程在T-S图上的表示节流损失：制冷剂干度，液体含量，制冷能力。（T0Tk）或者制冷剂液态比热，则节流损失；反之。 用膨胀阀代替

6、膨胀机后，增加了we，损失了q01，使制冷系数和热力完善度下降。二、用干压缩代替湿压缩后的饱和损失二、用干压缩代替湿压缩后的饱和损失 在制冷压缩机的实际运行中，若吸入湿蒸气，会引起液击，并占有气缸容积，吸气量减少，制冷量下降。 饱和损失 第三节第三节 液体过冷和吸气过热对制液体过冷和吸气过热对制冷循环的影响冷循环的影响一、液体过冷对制冷循环的影响一、液体过冷对制冷循环的影响 液体过冷会增加q03，且随着过冷温度的降低，q03会增加； 同时并不增加w，因此制冷系数增加。 图1.9 液体过冷和吸气过热循环二、吸气过热对制冷循环的影响二、吸气过热对制冷循环的影响吸气过热会增加q04和w若 ，则增大；

7、反之减小。 有害过热都会使减小 wqwq004三、回热制冷循环三、回热制冷循环 制冷剂液体过冷和吸气过热是利用流出蒸发器的低温饱和蒸气与流出冷凝器的饱和液体通过热交换器的传热过程而产生的。 回热循环特别适用于增加吸气过热度能提高其循环制冷系数、以及绝热指数较小，绝热压缩后排气温度较低的制冷剂，如R12（K = 1.136）、R22、R502。 对氨氨（K = 1.310）、R11等，因为提高过热度后会降低其制冷系数，所以不采用回热循环。 图1.10 回热制冷循环在T-S图上的表示第四节第四节 理论制冷循环的热力计算理论制冷循环的热力计算一、制冷剂的压一、制冷剂的压-焓图（焓图（lgP-h图）图） 等压线 等焓线 等温线 等比容线 等熵线 等干度线 过冷液体区湿蒸气区过热蒸气区饱和液体线干饱和蒸气线图1.11 制冷剂的lgP-h图二、热力计算二、热力计算图1.13 蒸气压缩式制冷循环在lgP-h图上的表示图1.12 蒸气压缩式制冷循环在T-S图上的表示制冷剂在蒸发器中的单位质量制冷量：q0 = h1h4 kJ/kg压缩机的单位质量绝热压缩耗功量： w = h2h1 kJ/kg制冷剂在冷凝器中的单位质量放热量：qk = h2h3 kJ/kg节流前、后焓值不变h3 = h4，则qk = q0 + w 制冷剂单位容积制冷量： kJ/m3若已知总制冷量