第二节蒸气压缩式制冷装置的工作原理

1、第二节第二节蒸气压缩式制冷装置的工作原理蒸气压缩式制冷装置的工作原理11-2-1单级蒸气压缩式制冷循环 (1)w 制冷循环分析和计算，常用压焓图和温熵图w 船用压缩式制冷装置大都使用中、高温制冷剂n高温制冷剂 标准沸点t。0的制冷剂属n中温制冷剂 0t。一70者，如氨、氟利昂12、氟利昂22等，并多采用单级压缩n低温制冷剂 t。一70者属w 下面就借助于压焓图来研究单级压缩制冷循环 11-2-1-1 单级蒸气压缩式制冷循环(2)w 理论循环假设； n(1)压缩过程不存在换热和流阻等不可逆损失l等熵过程n(2)制冷剂流过热交换器和管路时没有阻力损失l等压过程n(3)制冷系统中除热交换器外，与外界

2、无任何热交换，流过膨胀阀时未作功，又无热交换l等焓过程w 下图为单级压缩制冷理论循环的压焓图制冷空调动画theory cycle.aviw 制冷空调动画theory cycle 2.avi11-2-1-1 单级蒸气压缩式制冷循环(3)w 过程线12n等熵压缩过程n压力由p0提高到pkn压缩机对制冷剂作功n制冷剂温度提高n点2处于过热蒸气状态w 过程线23n制冷剂在冷凝器内的冷却、冷凝n过热蒸气在等压下先放热冷却降温，再继续放热冷凝，然后过冷11-2-1-1 单级蒸气压缩式制冷循环(4)w 过程线34n冷剂通过膨胀阀的节流过程n压力由pk降到po，温度由tk降到t0，并进入两相区n节流前后制冷剂

3、焓值不变w 过程线4-1n等压气化过程n制冷剂吸取热量不断气化n向干度增大方向，直到过热蒸气w 由热力状态图和表n可确定循环中的各点参数11-2-1-2单级蒸气压缩制冷的实际循环及热力计算w 实际循环n压缩过程是熵值增加的多变过程n节流过程有吸热，焓值也略有增加n制冷剂在管道、热交换器和压缩机中流动时存在阻力损失和热交换11-2-1-2单级压缩制冷热力计算(1)w 热力计算：n(1)单位制冷量 q。 hlh5 kJkg 如吸气管中吸热可忽略不计，则5-1过程全在蒸发器中进行n(2)单位容积制冷量 qv = q0/vl kJkgn(3)等熵压缩单位理论功 wi = h2 - h1 kJkgn(4

4、)理论制冷系数 = q0/w0 = h1-h5 / h2-h1 11-2-1-2单级压缩制冷热力计算(2)n(5)制冷剂的质量流量 G = Q0q0 = Q0(h1一h5) kg/s n(6)压缩机容积流量(按吸气状态容积计算) Vs = G v1 = Q0 v1/q0 = Q0/q0n(7)压缩机的理论流量 VT = Vs/ = Q0/( qv) m3/sn(8)压缩机的理论功率 PTG w0 kW11-2-1-2单级压缩制冷热力计算(3)n(9)压缩机的指示功率 pi = G wi = G w0/i=PT/ i kWn(10)压缩机的轴功率 p = pi/ m = pT/(m i ) =

5、pT/ n (11)单位轴功率制冷量 Ke=Q0/p= n (12)冷凝器的热负荷 Qk=Q+pi kW11-2-2 单级制冷压缩机工况和特性w 制冷压缩机工况：n指决定其理论循环的温度条件w 蒸发温度n对应于蒸发压力的饱和温度w 蒸发压力n由蒸发器产气量和压缩机吸气量间的质量平衡决定l如库温降低，蒸发器传热不良，则蒸发量减少，p0就降低w 冷凝温度n对应于冷凝压力的饱和温度w 冷凝压力n由压缩机排气量与冷凝器冷凝量的质量平衡来决定l如压缩机吸气压力高，质量流量大，则冷凝压力就高11-2-2-1工况参数对制冷工作影响w 制冷压缩机制冷量可由下式表示： Q0Gq0VTq0v1 VTqv w 制冷

6、压缩机的轴功率则可写为： P = Gw0/ = VTw0 /v1 = VTwv 式中： wv = w0 /v1 压缩机单位容积压缩功w 压缩机在n和工作缸数不变情况下n理论吸气量VT将为定值，从式看出l压缩机的Q0随输气系数和单位容积制冷量qv而变l而P则与、压缩机总效率和单位容积压缩功wv有关n事实上l、 Q0 、 和wv 均随工况温度条件而变 11-2-2-1 冷凝温度tk变化的影响(1)w 假设冷凝温度由tk升高到tkn理论循环由1234561改变为1234561n由于循环的单位制冷量q0减少，即 q0 w0，而v1没有变化n所以Wv和轴功率P都将增大，装置制冷系数也会降低n反之，当tk

7、降低时，则情况相反11-2-2-1蒸发温度t0变化的影响(1)w 当蒸发温度从t0降低到t0n循环由1234561变为1234561n循环制冷量稍有降低l即 q0vll制冷剂流量G减小n因此，Q0也减小11-2-2-1蒸发温度t0变化的影响(2)w 制冷机轴功率变化情况n因单位压缩功增大l即 w0w0n但制冷剂的流量G减小，而不能直接判断w 热力学分析表明n在达到某压力比pk时(一般3左右), 压缩机轴功率最大n通常制冷装置工作时压力比都大于3，故当蒸发温度降低时轴功率降低11-2-2-1过冷度和过热度的影响(1)w 循环过冷度增加n过冷温度由t4降到t4, nQ0则会因q0增加而增加n压缩机

8、轴功率不变，提高n装置过冷度为35l液管压降不宜超过4070kPal否则闪气，制冷量降低n为提高过冷度l设气液换热器l使从冷凝器出来的制冷剂液体与从蒸发器出来的制冷剂蒸气换热以实现过冷 11-2-2-1过冷度和过热度的影响(2)w 压缩机吸气过热度影响n如果过热过程是在吸气管中吸取外界热量造成.l单位制冷量实际并未提高,Q0和下降，这称为有害过热。n如果过热在蒸发器内完成.l过热度提高时,q0增加了h1-h1,单位压缩功增加 (h2-h1),对的影响取决于制冷剂的性质.wR12，过热度增加则提高wR 22, 影响不大(略有下降)w氨制冷装置, 减小11-2-2-1过冷度和过热度的影响(3)w

9、过热度增加nq0增加nv1也增大, 使G减少nQ0要视具体情况而定w 资料表明n过热度每提高1nR12、R22和氨的G减少0.4n而qo则分别增加0.5，0.4和0.2n所以R12的Q0提高，氨的Q0减少，而R22则影响不大11-2-2-1过冷度和过热度的影响(4)w 当吸气过热度提高时n单位压缩功w0的增加不如G减少的快，故P减少n合适过热度(主要是根据对的影响)可以：l防止压缩机吸人液体l减少有害过热n过热太高会使排气温度和滑油温度过高l氨制冷装置，过热度不超过58l氟利昂过热度一般控制在36w 用回热器使节流前液体与压缩机吸人前蒸气进行热交换，使液体过冷，气体过热 n具有回热过程的制冷循

10、环称为回热循环11-2-2-2 制冷压缩机性能曲线w 指制冷压缩机Q0、P随工况条件的变化趋势w 图为8 FSl0型压缩机性能曲线ntk升高 Q0减小，P增大nt0降低 Q0减小，P减小w 由性能曲线n可方便地查得压缩机在不同工况下的制冷量和轴功率，并可算出单位轴功率制冷量Ke值11-2-2-3 制冷压缩机的工况 (1)w 压缩机Q0和P等指标都随工况不同而改变n为了衡量和比较机器性能，需制定出公认的温度条件，作为名义工况，并以该工况制冷量作为标准w 我国名义工况是 “标准工况”、“空调工况”n如表111所示（P231）w 为考察压缩机的强度和电动机的工作，还定有n最大压差工况;最大轴功率工况w 为便于制造厂家测试，又规定了三种名义工况n高温工况, 中温工况, 低温工况（P231）,见表112。11-2-2-3 制冷