制冷技术+第一章

1、第一章第一章 蒸气压缩式制冷的热力学原理蒸气压缩式制冷的热力学原理第一节第一节 蒸汽压缩式制冷的基本原理；蒸汽压缩式制冷的基本原理；第二节第二节 蒸汽压缩式制冷的理论循环；蒸汽压缩式制冷的理论循环；第三节第三节 单级蒸气压缩式制冷理论循环单级蒸气压缩式制冷理论循环 的热力计算；的热力计算；第四节第四节 蒸气压缩式制冷的实际循环；蒸气压缩式制冷的实际循环；第一节第一节 蒸汽压缩式制冷的基本原理蒸汽压缩式制冷的基本原理1 1、制冷机理、制冷机理 液体气化法液体气化法液体液体气体气体吸收热量吸收热量物体物体温度降低温度降低液体气化制冷原理液体气化制冷原理氨制冷机氨制冷机液体气化制冷的工艺流程（1）制

2、冷工质“制冷剂”（2）制冷设备“四大件”（3）制冷的工艺流程（一般）（4）氨制冷(蒸气压缩式)的典型流程（P5图1-1） 油分离器:分离润滑油 贮液器：贮存制冷剂液体，稳定系统循环量。 “辅助设备”压缩机冷凝器节流机构蒸发器高高t,p，气气高高t,p，液液低低t,p，液液低低t,p，气气 冷却水 qk qo 冷冻水液化段液化段制制冷冷段段作用作用1 1：保持蒸发器内的低压：保持蒸发器内的低压作用作用2 2：使在蒸发器内气化了的：使在蒸发器内气化了的制冷剂液化，重新流回贮液器制冷剂液化，重新流回贮液器贮液器贮液器一、理想制冷循环一、理想制冷循环逆卡诺循环逆卡诺循环卡诺循环（卡诺循环（ Carno

3、t CycleCarnot Cycle）使高温热源的工质通过热力装置对外做功，然使高温热源的工质通过热力装置对外做功，然后再流向低温热源，使热能转化为机械能。后再流向低温热源，使热能转化为机械能。逆卡诺循环逆卡诺循环( (Reverse Carnot CycleReverse Carnot Cycle）使制冷剂在吸收低温热源的热量后通过制冷装使制冷剂在吸收低温热源的热量后通过制冷装置，并以消耗机械功作为补偿，然后流向高温置，并以消耗机械功作为补偿，然后流向高温热源。热源。逆卡诺循环是蒸气压缩式的理想制冷循环。逆卡诺循环是蒸气压缩式的理想制冷循环。实现逆卡诺循环的重要条件：实现逆卡诺循环的重要条

4、件：高、低温热源温度恒定；高、低温热源温度恒定；工质在冷凝器和蒸发器中与外界热源之间的换工质在冷凝器和蒸发器中与外界热源之间的换热无传热温差；热无传热温差；制冷工质流经各个设备时无摩擦损失及其它内制冷工质流经各个设备时无摩擦损失及其它内部不可逆损失。部不可逆损失。逆卡诺循环逆卡诺循环- -蒸气压缩式制冷的理想循环蒸气压缩式制冷的理想循环制冷剂在逆卡诺循环中的四个热力过程制冷剂在逆卡诺循环中的四个热力过程:1-2 1-2 等熵压缩等熵压缩 T T0 0TTk k 耗功耗功w wc c2-3 2-3 等温压缩等温压缩 吸热吸热q qk k=T=Tk k（S Sa a-S-Sb b）3-4 3-4

5、等熵膨胀等熵膨胀 T Tk kTT0 0 做功做功w we e4-1 4-1 等温膨胀等温膨胀 放热放热q q0 0=T=T0 0（S Sa a-S-Sb b）逆卡诺循环制冷系数逆卡诺循环制冷系数0qqkec在逆卡诺循环中，根据能量守恒在逆卡诺循环中，根据能量守恒, ,有：有：1kg1kg制冷剂从被冷却物体吸取的热量为：制冷剂从被冷却物体吸取的热量为：)(00baSSTq向冷却剂放出的热量为：向冷却剂放出的热量为：)(bakkSSTq制冷循环中所消耗的净功：制冷循环中所消耗的净功：)(00bakkSSTTqq 制冷系数：制冷剂从被冷却物体中吸取的制冷系数：制冷剂从被冷却物体中吸取的热量与循环中

6、所消耗功的比值。热量与循环中所消耗功的比值。逆卡诺循环制冷系数为：逆卡诺循环制冷系数为：00000)()(TTTSSTTSSTqkbakbac由上式可知：逆卡诺循环的制冷系数只与被冷由上式可知：逆卡诺循环的制冷系数只与被冷却物体的温度和冷却剂的温度有关，与制冷剂却物体的温度和冷却剂的温度有关，与制冷剂性质无关。性质无关。T T0 0或或T Tk k 循环经济型循环经济型 有传热温差的制冷循环有传热温差的制冷循环 T0TsTkTkT0T033442211ba0Tk图1-2 有传热温差的制冷循环T Tk k 冷却介质的温度冷却介质的温度T T0 0 被冷却介质的温度被冷却介质的温度逆卡诺循环：逆卡

7、诺循环：1 1-2-2-3-3-4-4-1-1T Tk k 冷凝器中制冷剂的温度冷凝器中制冷剂的温度T T0 0 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：1-2-3-4-11-2-3-4-1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：1-11-1-4-4-4-1-4-1具有传热温差的制冷循环的制冷系数为：具有传热温差的制冷循环的制冷系数为：)()(000000TTTTTTTTTkkkc)() (0000TTTTTTkk有传热温差的制冷循环的制冷系数小于逆有传热温差的制冷循环的制冷系数小于逆卡诺循环的制冷系数。卡诺循环的制冷系数。热力完善度

8、：实际制冷循环的制冷系数热力完善度：实际制冷循环的制冷系数与逆与逆卡诺循环的制冷系数卡诺循环的制冷系数cc之比。之比。 / / c c 1 1的大小反映了实际制冷循环接近逆卡诺循环的大小反映了实际制冷循环接近逆卡诺循环的程度。的程度。 逆卡诺循环难以实现：逆卡诺循环难以实现： 湿蒸汽区域内进行湿蒸汽区域内进行 湿压缩湿压缩设备：蒸发器设备：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 第二节第二节 蒸汽压缩式制冷的理论循环蒸汽压缩式制冷的理论循环一、单级蒸气压缩式制冷的理论循环一、单级蒸

9、气压缩式制冷的理论循环 单级蒸汽压缩式制冷理论循环的假设基础：单级蒸汽压缩式制冷理论循环的假设基础：(1)(1)压缩过程为等熵过程，即在压缩过程中不压缩过程为等熵过程，即在压缩过程中不存在任何不可逆损失；存在任何不可逆损失；(2)(2)在冷凝器和蒸发器中，制冷剂的冷凝温度在冷凝器和蒸发器中，制冷剂的冷凝温度等于冷却介质的温度，蒸发温度等于被冷却介等于冷却介质的温度，蒸发温度等于被冷却介质的温度，且冷凝温度和蒸发温度都是定值；质的温度，且冷凝温度和蒸发温度都是定值；(3)(3)离开蒸发器和进入压缩机的制冷剂蒸气为离开蒸发器和进入压缩机的制冷剂蒸气为蒸发压力下的饱和蒸气，离开冷凝器和进入膨蒸发压力

10、下的饱和蒸气，离开冷凝器和进入膨胀阀的液体为冷凝压力下的饱和液体；胀阀的液体为冷凝压力下的饱和液体； (4) (4)制冷剂在管道内流动时，没有流动阻力损制冷剂在管道内流动时，没有流动阻力损失，忽略动能变化，除了蒸发器和冷凝器内的失，忽略动能变化，除了蒸发器和冷凝器内的管子外，制冷剂与管外介质之间没有热交换；管子外，制冷剂与管外介质之间没有热交换； (5)(5)制冷剂在流过节流装置时，流速变化很小，制冷剂在流过节流装置时，流速变化很小，可以忽略不计，且与外界环境没有热交换。可以忽略不计，且与外界环境没有热交换。循环组成循环组成压缩机：等熵压缩；压缩机：等熵压缩；冷凝器：等压放热；冷凝器：等压放热

11、；节流阀：绝热节流，等焓；节流阀：绝热节流，等焓；蒸发器蒸发器：等压吸热而制冷。：等压吸热而制冷。 “四大件四大件”作用作用压缩机：压缩机：“心脏心脏”，压缩和输送制冷剂蒸汽；，压缩和输送制冷剂蒸汽；节流阀：节流降压，并调节进入蒸发器的节流阀：节流降压，并调节进入蒸发器的 制冷剂流量；制冷剂流量；蒸发器：吸收热量（输出冷量）从而制冷；蒸发器：吸收热量（输出冷量）从而制冷；冷凝器：输出热量。冷凝器：输出热量。 压缩机的工作过程压缩机的工作过程蒸发器工作过程蒸发器工作过程壳壳- -盘管式冷凝器盘管式冷凝器 节流阀工作过程节流阀工作过程循环特点（对比逆卡诺循环）循环特点（对比逆卡诺循环）膨胀机膨胀机

12、膨胀阀膨胀阀低压高干低压高干度湿蒸气度湿蒸气逆卡诺循环逆卡诺循环理论制冷循环理论制冷循环高压饱和蒸气高压饱和蒸气高压饱和液体高压饱和液体低压低干低压低干度湿蒸气度湿蒸气高压饱和液体高压饱和液体过热蒸气过热蒸气低压低干低压低干度湿蒸气度湿蒸气低压干饱低压干饱和蒸气和蒸气定温放热定温放热定温吸热定温吸热定压放热定压放热定压吸热定压吸热湿压缩湿压缩干压缩干压缩循环特点（对比逆卡诺循环）循环特点（对比逆卡诺循环）制冷剂在冷凝器和蒸发器中按等压过程循环，制冷剂在冷凝器和蒸发器中按等压过程循环，而且具有传热温差；而且具有传热温差；制冷剂用膨胀阀绝热节流，而不是用膨胀机制冷剂用膨胀阀绝热节流，而不是用膨胀机

13、绝热膨胀；绝热膨胀；压缩机吸入饱和蒸气（干压缩）而不是湿蒸压缩机吸入饱和蒸气（干压缩）而不是湿蒸气（湿压缩）。气（湿压缩）。蒸发压缩式制冷的理论循环：蒸发压缩式制冷的理论循环：1 1）低压低温制冷剂液体（含有少量蒸气）在）低压低温制冷剂液体（含有少量蒸气）在蒸发器内的定压气化吸热过程；蒸发器内的定压气化吸热过程；2 2）低压低温制冷剂蒸气在压缩机中的绝热压）低压低温制冷剂蒸气在压缩机中的绝热压缩过程；缩过程；3 3）高压高温的制冷剂气体在冷凝器中的定压）高压高温的制冷剂气体在冷凝器中的定压冷却冷凝过程；冷却冷凝过程；4 4）高压制冷剂液体经膨胀阀节流降压降温后，）高压制冷剂液体经膨胀阀节流降压

14、降温后，为液体在蒸发器内的气化创造了条件。为液体在蒸发器内的气化创造了条件。（一）压焓图（一）压焓图（P-h)P-h)的应用的应用1 1、引入、引入P-hP-h图的必要性图的必要性1 1、两个等压过程、两个等压过程冷凝器冷凝器内的内的等压放热等压放热过程过程蒸发器蒸发器内的内的等压吸热等压吸热过程过程2 2、两个绝热过程、两个绝热过程节流阀节流阀处的处的绝热节流绝热节流过程过程压缩机压缩机内的内的绝热压缩绝热压缩过程过程蒸气压缩式制蒸气压缩式制冷的理论循环冷的理论循环在在定压定压过程中，系统加入或放出的过程中，系统加入或放出的热量热量等于等于气体初、终状态的气体初、终状态的焓差焓差；能准确、直

15、观地描述制冷循环过程（设计与控制）能准确、直观地描述制冷循环过程（设计与控制）图上任何一点表示制冷剂的状态图上任何一点表示制冷剂的状态两状态点的焓差反映了过程中的能量变化两状态点的焓差反映了过程中的能量变化在在绝热绝热过程中，系统与外界之间的过程中，系统与外界之间的功量功量交换交换完全用于完全用于增加或减少系统中增加或减少系统中气体的内能气体的内能一点：一点： 临界点临界点C C三区：三区： 液相区、液相区、 两相区、两相区、 气相区。气相区。五态：五态： 过冷液状态、过冷液状态、 饱和液状态、饱和液状态、 湿蒸气状态、湿蒸气状态、 饱和蒸气状态、饱和蒸气状态、 过热蒸气状态。过热蒸气状态。八

16、线：八线： 等压线等压线p p（水平线）（水平线） 等焓线等焓线h h（垂直线）（垂直线） 饱和液线饱和液线x x=0=0， 饱和蒸气线饱和蒸气线x x=1=1， 无数条等干度线无数条等干度线x x 等熵线等熵线s s 等比体积线等比体积线v v 等温线等温线t t液相区液相区两相区两相区气相区气相区2.2.压焓图结构压焓图结构蒸气压缩式制冷理论循环在蒸气压缩式制冷理论循环在lgP-hlgP-h图上的表示图上的表示过程过程过程名称过程名称过程线过程线过程发生处过程发生处1212绝热压缩绝热压缩等熵线等熵线压缩机压缩机232322222 233等压放（显）热等压放（显）热等压放（潜）热等压放（潜

17、）热冷凝器冷凝器3434绝热节流绝热节流等焓线等焓线节流阀节流阀4141等压吸热等压吸热等压线等压线蒸发器蒸发器各热力过程在各热力过程在lgP-hlgP-h图上的表示图上的表示点点1 1：制冷剂进入压缩机的状态；：制冷剂进入压缩机的状态；点点2 2：高压制冷剂气体从压缩机排出进入冷凝：高压制冷剂气体从压缩机排出进入冷凝器的状态；器的状态；点点3 3：制冷剂在冷凝器内凝结成饱和液体的状：制冷剂在冷凝器内凝结成饱和液体的状态；态；点点4 4：制冷剂出膨胀阀进入蒸发器的状态。：制冷剂出膨胀阀进入蒸发器的状态。制冷剂经过制冷剂经过1-2-21-2-2-3-4-1-3-4-1过程后，就完成了一过程后，就

18、完成了一个制冷理论基本循环。个制冷理论基本循环。一、液体过冷一、液体过冷什么是液体过冷？什么是液体过冷？ 制冷剂在冷凝器中液化后、进入节流机构之前，制冷剂在冷凝器中液化后、进入节流机构之前，将液态制冷剂再降温成为过冷液体的做法。将液态制冷剂再降温成为过冷液体的做法。为什么制冷系统带液体过冷？为什么制冷系统带液体过冷？ 带有液体过冷的制冷系统的制冷量会增加。带有液体过冷的制冷系统的制冷量会增加。1 1、几个基本概念、几个基本概念过冷温度：制冷剂节流前被降温到低于饱和温过冷温度：制冷剂节流前被降温到低于饱和温度的过冷液体的温度。度的过冷液体的温度。过冷度：液体过冷温度和其压力所对应的饱和过冷度：液

19、体过冷温度和其压力所对应的饱和液体温度之差。液体温度之差。过冷循环：具有液体过冷的循环称为液体过冷过冷循环：具有液体过冷的循环称为液体过冷循环。循环。过冷循环过冷循环1-2 1-2 （压缩机）：等熵压缩；（压缩机）：等熵压缩；2-4 2-4 （冷凝器）：等压放热；（冷凝器）：等压放热；4-44-4（过冷器）：等压传热；（过冷器）：等压传热；4 4-5-5（节流阀）：等焓节流；（节流阀）：等焓节流；5 5-1 -1 （蒸发器）：等压吸热。（蒸发器）：等压吸热。 l lg gp ph h0 01 12 23 34 4445 555p pk kp p0 0q q0 0qq0 0液体过冷的制冷循环液体

20、过冷的制冷循环实现液体过冷的办法有：实现液体过冷的办法有：增设专门的过冷设备（即过冷器）；增设专门的过冷设备（即过冷器）；适当增加冷凝器的传热面积，使一部分传热适当增加冷凝器的传热面积，使一部分传热面积用于过冷；面积用于过冷；采用回热循环（增加过冷度）。采用回热循环（增加过冷度）。有再冷却器的蒸气压缩式制冷循环有再冷却器的蒸气压缩式制冷循环热力分析热力分析 单位制冷制冷量：单位制冷制冷量：q q0 0h h1 1h h4 4 单位理论压缩功：单位理论压缩功：w w0 0h h2 2h h1 1 单位质量制冷量提高单位质量制冷量提高 耗功量不变耗功量不变 制冷系数增大制冷系数增大p0pkph02

21、1过冷循环4433二、蒸气过热二、蒸气过热什么是蒸气过热？什么是蒸气过热？ 制冷剂在蒸发器中气化后、继续吸热升温，使制冷剂在蒸发器中气化后、继续吸热升温，使压缩机吸气温度高于其饱和温度的做法。压缩机吸气温度高于其饱和温度的做法。为什么制冷系统带蒸气过热？为什么制冷系统带蒸气过热？ 保证压缩机吸气是干蒸气。保证压缩机吸气是干蒸气。基本概念基本概念 过热温度：压缩机吸入的高于其压力对应饱和温度的过过热温度：压缩机吸入的高于其压力对应饱和温度的过热制冷剂蒸气温度。热制冷剂蒸气温度。 过热度：蒸气过热后的温度和同压力下饱和温度的差值。过热度：蒸气过热后的温度和同压力下饱和温度的差值。 过热循环：具有蒸

22、气过热的循环称为蒸气过热循环。过热循环：具有蒸气过热的循环称为蒸气过热循环。 有效过热：过热吸收热量来自被冷却介质，产生有用的有效过热：过热吸收热量来自被冷却介质，产生有用的制冷效果。制冷效果。 有害过热：过热吸收热量来自被冷却介质以外，无制冷有害过热：过热吸收热量来自被冷却介质以外，无制冷效果。效果。过热循环过热循环1 1-2 -2 （压缩机）：等熵压缩；（压缩机）：等熵压缩；2-4 2-4 （冷凝器）：等压放热；（冷凝器）：等压放热；4-54-5（节流阀）：等焓节流；（节流阀）：等焓节流；5-1 5-1 （蒸发器）（蒸发器）: :等压吸热等压吸热 ；1-11-1（过热）：等压传热。（过热）

23、：等压传热。l lg gp ph h1 12 2 2 23 34 45 5P Pk k(t(tk k) )P P0 0(t(t0 0) )1 1实现方法实现方法蒸发器面积大于设计所需面积（有效）；蒸发器面积大于设计所需面积（有效）；蒸发器与压缩机间的连接管道吸取外界环境热蒸发器与压缩机间的连接管道吸取外界环境热量而过热（有害）；量而过热（有害）；系统中设置回热器（有害过热，但有过冷过程系统中设置回热器（有害过热，但有过冷过程伴随）。伴随）。 热力分析热力分析（1 1）有害过热分析：）有害过热分析： 单位压缩功增加单位压缩功增加 单位制冷量不变单位制冷量不变 单位冷凝负荷增大单位冷凝负荷增大 进

24、入压缩机的制冷剂比容增大进入压缩机的制冷剂比容增大 压缩机的排气温度升高压缩机的排气温度升高（2 2）有效过热分析：有效过热分析： 单位压缩功增加单位压缩功增加 单位制冷量增加单位制冷量增加 单位冷凝负荷增大单位冷凝负荷增大 进入压缩机的制冷剂比容增大进入压缩机的制冷剂比容增大 压缩机的排气温度升高压缩机的排气温度升高三、回热循环三、回热循环1.1.回热循环回热循环 冷凝后的制冷剂液体与蒸发后的制冷剂蒸气冷凝后的制冷剂液体与蒸发后的制冷剂蒸气进行热交换，实现液体过冷、蒸气过热的制进行热交换，实现液体过冷、蒸气过热的制冷循环。冷循环。2.2.实现方法：实现方法：系统中设回热器系统中设回热器吸气管

25、与供液管绑扎吸气管与供液管绑扎 单级压缩蒸气制冷回热循环流程图单级压缩蒸气制冷回热循环流程图回热式蒸气压缩式制冷回热式蒸气压缩式制冷3.3.循环过程循环过程1 1-2-2（压缩机）：等熵压缩；（压缩机）：等熵压缩；2 2-4-4（冷凝器）：等压放热冷凝；（冷凝器）：等压放热冷凝；4-44-4（回热器）：等压放热过冷；（回热器）：等压放热过冷；4 4-5-5（节流阀）：等焓节流；（节流阀）：等焓节流；5 5-1-1（蒸发器）：等压吸热制冷；（蒸发器）：等压吸热制冷；1-11-1（回热器）：等压吸热过热。（回热器）：等压吸热过热。l lg gp ph hk k1 11 12 22 23 34 44

26、 45 55 50 04.4.热力分析热力分析单位压缩功增加；单位压缩功增加；单位制冷量增加；单位制冷量增加；回热循环不一定能提高制冷系数；回热循环不一定能提高制冷系数；氨不采用回热循环；氨不采用回热循环；回热适合在氟制冷系统中使用。回热适合在氟制冷系统中使用。1. 1. 热力计算的内容和步骤热力计算的内容和步骤 热力计算的内容：热力计算的内容： 在设计工况下，计算实际循环特性，计算在设计工况下，计算实际循环特性，计算 制冷机的性能和各热交换设备的热负荷。制冷机的性能和各热交换设备的热负荷。 热力计算的方法：热力计算的方法：（1 1）进行设计计算时，首先按照制冷机的使用要求）进行设计计算时，首

27、先按照制冷机的使用要求 和使用时的环境条件，选择制冷剂，规划制冷和使用时的环境条件，选择制冷剂，规划制冷 系统流程。系统流程。（2 2）然后进行热力计算。）然后进行热力计算。第三节第三节 单级蒸气压缩式制冷理论循环的热力计算单级蒸气压缩式制冷理论循环的热力计算 热力计算的步骤：热力计算的步骤：（1 1）按已知系统流程绘制）按已知系统流程绘制p-hp-h图表示循环图表示循环 （采取必要的简化）；（采取必要的简化）；（2 2）确定循环工况；）确定循环工况；（3 3）计算实际循环的特性；）计算实际循环的特性；（4 4）计算制冷机性能以及各热交换设备的热负荷。）计算制冷机性能以及各热交换设备的热负荷。

28、热力计算举例：热力计算举例： 设有单级蒸气压缩式制冷机，制冷过程中使用设有单级蒸气压缩式制冷机，制冷过程中使用过冷器和回热器。已知要求的制冷温度过冷器和回热器。已知要求的制冷温度T TL L，环境冷，环境冷却介质温度却介质温度T TH H，压缩机的理论输气量，压缩机的理论输气量q qvhvh。试进行热。试进行热力计算。力计算。（2 2）确定循环工况）确定循环工况 冷凝温度和冷凝压力：冷凝温度和冷凝压力：)(KKKHKTfpTTT 水冷式冷凝器：水冷式冷凝器： 风冷式冷凝器：风冷式冷凝器：KTK64KTK1410 蒸发温度和蒸发压力：蒸发温度和蒸发压力：)(0000TfpTTTL 冷却液体蒸发器

29、：冷却液体蒸发器： 冷却空气蒸发器：冷却空气蒸发器：KT530KT1080（1 1）按已知系统流程绘制）按已知系统流程绘制p-hp-h图图（3 3）计算实际循环特性）计算实际循环特性 根据确定的循环工况，计算出循环中各状态点根据确定的循环工况，计算出循环中各状态点 的热力参数；的热力参数； 计算循环的特性指标。计算循环的特性指标。（4 4）计算制冷机性能以及各热交换设备的热负荷）计算制冷机性能以及各热交换设备的热负荷 单位质量制冷量；单位质量制冷量； 单位容积制冷量；单位容积制冷量； 理论比功；理论比功； 指示比功；指示比功； 压缩机排气管处制冷剂气体的比焓；压缩机排气管处制冷剂气体的比焓；

30、冷凝器单位热负荷；冷凝器单位热负荷； 气液热交换器热负荷；气液热交换器热负荷； 节流前的液体温度；节流前的液体温度； 压缩机排气温度；压缩机排气温度； 压力比。压力比。 循环特性指标循环特性指标 压缩机的实际输气量；压缩机的实际输气量； 制冷剂的质量流量；制冷剂的质量流量； 制冷量；制冷量； 压缩机的指示功率；压缩机的指示功率； 压缩机的轴功率；压缩机的轴功率； 压缩机的电功率；压缩机的电功率； 制冷机的性能系数；制冷机的性能系数； 冷凝器热负荷；冷凝器热负荷； 过冷器热负荷；过冷器热负荷； 回热器热负荷。回热器热负荷。 制冷机性能及热交换设备热负荷制冷机性能及热交换设备热负荷P18 P18

31、例题例题1-21-2 某空调系统的制冷量为某空调系统的制冷量为22KW22KW，采用，采用R12R12制冷制冷剂，制冷系统采用回热循环，已知剂，制冷系统采用回热循环，已知t0=0t0=0，tktk=30=30，蒸，蒸发器、冷凝器出口的制冷剂均为饱和状态，吸气温度为发器、冷凝器出口的制冷剂均为饱和状态，吸气温度为1515，试进行制冷理论循环的热力计算。，试进行制冷理论循环的热力计算。 1.1.在在lgp-hlgp-h图上画出循环并确定各状态点参数。（如图上画出循环并确定各状态点参数。（如下图所示）下图所示）4 4 4 43 32 22 25 5 5 51 11 1lgplgph hh h1 1h

32、 h1 1h h4 4h h4 4 根据根据t t0 0找到对应的找到对应的p p0 0=0.3089MPa,t=0.3089MPa,tk k找到对应的找到对应的p pk k=0.9066MPa,=0.9066MPa,点点1 1由由p p0 0与饱和蒸气线与饱和蒸气线x=1x=1相交相交求得求得h h1 1=351.48kj/kg=351.48kj/kg，点，点1 1由由p p0 0与与t t1 1相交求得相交求得h h1 1=361.20kj/kg=361.20kj/kg，v v1 1=0.05952m=0.05952m3 3/kg/kg，点，点2 2由点由点1 1沿等熵线与沿等熵线与p p

33、k k相交求得相交求得h h2 2=382.88kj/kg=382.88kj/kg，点，点44由由p pk k与饱和液体线相交求得与饱和液体线相交求得h h4 4=238.54kj/kg,=238.54kj/kg,点点4 4的焓可通过下式求得：的焓可通过下式求得： h4=hh4=h4 4-(h-(h1 1-h-h1 1）=228.82kj/kg=228.82kj/kg 根据根据h h4 4沿等焓线与沿等焓线与p p0 0相交求得点相交求得点5 5，点，点4 4由由h h4 4与与p pk k相交的相交的t trcrc=30.3=30.3。 2.2.进行热力计算进行热力计算u1 1）单位质量制冷

34、量）单位质量制冷量u2 2）单位容积制冷量）单位容积制冷量u3 3）制冷剂的质量流量）制冷剂的质量流量kgkjhhq/66.12282.22848.351- 510310/82.206005952. 066.122mkjvqqvskgqMR/1794. 066.1222200u4 4）制冷剂的体积流量）制冷剂的体积流量u5 5）冷凝器的热负荷）冷凝器的热负荷 k k=M=MR R（h h2 2-h-h4 4)=0.1794)=0.1794（382.88-382.88-238.54)=25.90kW238.54)=25.90kWu6 6）压缩机的理论耗功率）压缩机的理论耗功率smvMVRR/01

35、07. 031kWhhMpRth89. 3)20.36188.382(1784. 0)(12u7)7)回热器的热负荷回热器的热负荷u8 8）理论制冷系数）理论制冷系数1.74kW228.82)-.540.1794(238)h-(44hMRsh66. 589. 3220ththp第四节第四节 蒸汽压缩式制冷的实际循环蒸汽压缩式制冷的实际循环 一、实际循环与理论循环的区别一、实际循环与理论循环的区别 1 1）制冷剂在压缩机中的压缩过程不是等熵过程；）制冷剂在压缩机中的压缩过程不是等熵过程； 2 2）制冷剂通过压缩机吸、排气阀时有流动阻力及）制冷剂通过压缩机吸、排气阀时有流动阻力及热量交换；热量交换

36、； 3 3）制冷剂通过管道和设备时，制冷剂与管壁或器）制冷剂通过管道和设备时，制冷剂与管壁或器壁之间存在摩擦阻力及与外界的热交换；壁之间存在摩擦阻力及与外界的热交换； 4 4）冷凝器和蒸发器内存在流动阻力，导致了高压）冷凝器和蒸发器内存在流动阻力，导致了高压气体在冷凝器的冷却冷凝和低温液体在蒸发器中气体在冷凝器的冷却冷凝和低温液体在蒸发器中的气化都不是定压过程，同时与外界也有热量交的气化都不是定压过程，同时与外界也有热量交换。换。造成实际循环和理论循环差别的主要因素是造成实际循环和理论循环差别的主要因素是: :u流动阻力（即摩擦阻力和局部阻力）；流动阻力（即摩擦阻力和局部阻力）；v系统中的制冷

37、剂与外界无组织的热交换。系统中的制冷剂与外界无组织的热交换。实际循环在坐标图中的表示实际循环在坐标图中的表示 过程过程4 4- 1- 1：制冷剂在蒸发器中的蒸发，降压过程；：制冷剂在蒸发器中的蒸发，降压过程； 过程过程1- 11- 1：制冷剂蒸气在回热器及吸气管道中的加热制冷剂蒸气在回热器及吸气管道中的加热 和降压过程；和降压过程； 过程过程1 1-1-1：蒸气经过吸气阀时的加热和压降过程；：蒸气经过吸气阀时的加热和压降过程； 过程过程1 1- 2- 2：压缩机内实际的压缩过程；：压缩机内实际的压缩过程； 过程过程2 - 22 - 2：压缩机排气经过排气阀的降压过程；：压缩机排气经过排气阀的降

38、压过程； 过程过程2 2- 3- 3：经排气阀管道进入冷凝器的冷却，冷凝及：经排气阀管道进入冷凝器的冷却，冷凝及 压降过程；压降过程； 过程过程3 -33 -3：制冷剂液体在回热器及管道中降温，降压：制冷剂液体在回热器及管道中降温，降压 过程；过程； 过程过程3 3- 4- 4：节流过程。：节流过程。 实际循环中的热力过程实际循环中的热力过程习题与思考题习题与思考题1.1.卡诺循环分为正卡诺循环和逆卡诺循环，这两种有何卡诺循环分为正卡诺循环和逆卡诺循环，这两种有何不同？理想制冷循环属于那种卡诺循环？不同？理想制冷循环属于那种卡诺循环？2.2.实现逆卡诺循环有哪几个重要条件？试分析逆卡诺循实现逆

39、卡诺循环有哪几个重要条件？试分析逆卡诺循环的制冷系数及表示方法。环的制冷系数及表示方法。3.3.在分析逆卡诺循环制冷系数时，得出哪些结论？在分析逆卡诺循环制冷系数时，得出哪些结论？4.4.在分析具有传热温差的制冷循环中得出了什么重要结在分析具有传热温差的制冷循环中得出了什么重要结论？论？5.5.蒸汽压缩式制冷采用逆卡诺循环有哪些困难？蒸汽压缩式制冷采用逆卡诺循环有哪些困难？6.6.制冷循环的制冷系数和热力完善度有什么区别？制冷循环的制冷系数和热力完善度有什么区别？7.7.理论制冷循环与逆卡诺循环有哪些区别理论制冷循环与逆卡诺循环有哪些区别? ?各有哪些过程各有哪些过程组成？组成？8.8.蒸汽压缩式制冷理论循环为什么要采用干压缩？蒸汽压缩式制冷理论循环为什么要采用干压缩？9