制冷循环及制冷部件的特性课件

热力学基本原理能源产品部:尤乃峰热力学基本定律、基本概念

热力学分析问题的方法：

一般是从宏观和微观两个角度

比如：

宏观：温度就是物体的冷热程度

微观：从分子角度，温度是物质分子运动的剧烈程度

热力学的基本定律：热力学第一定律：能量是可以转换的，可以传递的，能量的总量保持不变。(能量守衡定律)

Q=W

物质吸收了热量膨胀，对外界作功把一部份能量传给了外界，热能转化为机械能。

是人们在长期的实践中总结出来的原理，没有任何前提假设和推导；具有广泛的意义。热力学的基本定律：热力学第二定律：

物质从高温物体吸收热量只能部分作功转化为机械能，剩余部分热量传给低温物体。

分析：1、能量传递和转换有方向性:热量从高温物体传向低温物体时是自发的。2、能量传递要有温差:从高温物体吸收热量要有部分送到低温物体,只从单一物体吸收热量全部做机械功是不可能的.本定律与第一定律相互之间独立；也是人们在长期的实践中总结出来的原理，没有任何前提假设和推导；具有广泛的意义。

冰棍溶化:在正常的环境温度(0度以上)下,是自发的过程.

空调:热量从低温区域传到高温区域,热量传递过程不是自发的，要人为地创造条件.比如舒适性空调夏季我们希望将热量从温度相对较低的居住环境移到温度较高的室外环境,而冬季我们希望将热量从温度相对较低或极低的室外环境传递到温度相对较高的居住环境内.制冷原理—热泵

基本概念（二）能量—内能、推动功

内能：

物质因大量分子剧烈运动而具有的内热能,和由于分子之间有吸力而具有的内位能之和。

推动功：

物质因流动性而具有的使本身质量迁移的能量，这部份能量我们称之为：

推动功=P（压力）×V（体积）气体受热膨胀做功有能量形式转化（热能转化为机械能），热力状态也变化（压力P变小、体积V增大）；而推动功只有传递，即推动流体前移做功，热力状态也不变。

热力参数之间内在关系：状态方程、压焓图状态方程:

A、理想气体的状态方程：

P·V/T=常数

从上式我们可以看出：在一个密闭容器中，温度越高，气体的压力就越大。

B、实际气体的状态方程：（P+a/V2）·(V-b)=R·T

本公式虽然为实验所得公式，但在实际应用中仍有很高的可靠性和准确性。显热的计算公式潜热1kg100℃水改变成100℃的水蒸气需吸热2257.2kJ1kg0℃水改变成0℃的水蒸气需吸热2501kJ物体吸热或放热时，只改变物体的状态，而物体的温度不变，这种热量称潜热。是物质分子分离与重组放出(吸收)的热量,它不能通过温度计进行测量.计算某一房间的热负荷时，空气湿度高于设定湿度而产生的热负荷称为潜热负荷潜热的计算公式显热比对于某一个房间来说，显热比即该房间的热负荷中显热负荷占总热负荷的百分比。

空调的性能参数中描述的显热比则表示该空调的制冷能力中，显冷量占总冷量的百分比。我们对某一特定房间进行空调设备设备选型时，应根据该房间的热负荷的显热比，选择对应显热比制冷能力的空调设备。1kg水的热值比较（一个标准大气压）1、在小于一个标准大气压情况下，水的沸点低于100度。即水的蒸发温度是随着压力而改变的，压力越高，蒸发温度越高。2、一个标准大气压下，当水的温度低于100度时，它一定处于液态，我们称为过冷水。水的温度高于100度，一定处于气态，我们称为过热蒸汽3、蒸发及其逆向的冷凝过程是一个饱和过程，在此过程中温度压力均不变。当水完全蒸发为蒸汽后，如果继续加热，水蒸气的温度将继续升高，这时对应于其饱和温度来说我们称为过热蒸汽。制冷剂的状态变化制冷循环

制冷组件的特性制冷发展简史臭氧层是大气中具有微腥臭的浅蓝色气体,主要集中在距地面20至25KM的平流层内,它是地球的保护伞,阻挡了99%的紫外线辐射,使地球生物免受紫外线的伤害臭氧层浓度每降低1%,紫外线的辐射量就增加2%,皮肤癌

患者就增加7%,白内障的患者增加0.6%.紫外线还会破坏植物的光合作用和受粉能力,最终降低农业产量.氟里昂在太阳紫外线的照射下会分解出氯原子,氯原子会夺取臭氧分子中的一个原子而使臭氧变成普通氧.温室效应:温室气体主要指大气中的CO2,CH4,Ar,O3等也包括制冷剂中CFC.它可以让短波太阳光几乎不受阻挡的通过,而把从地球表面反射出来的长波辐射挡住,使地球表面保持了一定温度.但是过量的温室气体排入大气中,会增强地球表面的温室效应,影响了气温和降雨量,导致气候变暖,海平面升高.冷量无法制造:本质是热量的迁移制冷循环就是实现将热量从空调房间移到另外一个能够容纳并稀释此部分热量的空间的过程. 实现此部分循环的同时要消耗一定量的功.

这种热量传递过程是在一个闭式系统内周期性的重复进行.

吸热和放热过程是利用流体在不同的压力对应的不同的饱和温度下相态变化过程对应的吸热和放热特性(流体的焓发生改变,相态改变过程热量传递量相对于仅仅温度改变来说是巨大的).制冷系统基本的组成部件压缩式制冷系统的基本组成蒸发器经节流后的液态制冷剂在蒸发器中吸热汽化，使被冷却物质降温，实现制冷的目的。蒸发器压缩式制冷系统的基本组成冷凝器在冷凝介质的作用下，使压缩机排出的过热饱和蒸汽冷凝为液态。冷凝器盘管22001压缩式制冷系统的基本组成压缩机制冷循环的核心，是制冷剂在系统内循环的动力装置，使蒸发器中的制冷剂保持低压，冷凝器中制冷剂维持高压。压缩机压缩过程压缩式制冷系统的基本组成膨胀阀制冷剂循环流量的调节装置，它对高压液态制冷剂节流降压，使进入蒸发器的制冷剂在要求的低压下吸热蒸发。同时根据被冷却介质的热负荷变化自动调节进入蒸发器的制冷剂的流量膨胀阀作用

热力膨胀阀(TXV)降低进入蒸发器制冷剂的压力.控制流入蒸发器的制冷剂流量.

循环过程在由管道将四部分连接成的密闭系统内，制冷剂在这个密闭的系统中不断循环流动，发生相态的变化，与周围环境进行热交换，从而达到制冷的目的。其工作过程是：液态制冷剂在蒸发器中吸收被冷却物质的热量之后，汽化成低压、低温的蒸汽，被压缩机吸入压缩成高压、高温的蒸汽，然后进入冷凝器向冷却物质放热而冷凝为高压、常温的液体，在经节流装置节流以后变为低压、低温的液态制冷剂，再次进入蒸发器吸热汽化，从而起到循环制冷的目的。逆卡诺循环(理想循环)Q1向高温热源的散热量.(1-10-20-2)Q2从低温热源的吸热量.(4-10-20-3)压缩功(1-4-3-2)

TS3214Q2Q11020T1T2T=绝对温度KS=熵W/kgK冷凝器压缩机蒸发器R-22(饱和蒸汽)压焓图h红线:饱和液体线x=0 黑线:饱和气体线

x=1

P气体+液体过热气体区临界点过冷液体区R-22(饱和蒸汽)压焓图(等温线等干度线等熵线)Phv=const.s=const.t=const.x=const.压焓图表示的理想制冷循环Q2Q1=Q2+ALALhQ1冷凝过程蒸发过程节流过程压缩过程Q2P压焓图表示的实际制冷循环过热吸气阀压力降排气阀压力降.desurriscaldamento蒸发器压力降PP1P2hQ1冷凝过程蒸发过程节流过程压缩过程Q2冷凝器内部压降过冷干度X=0-1制冷循环通常压力和温度(分体式空调)R2214-20bar65-90°C14-20bar35-50°C5-6bar6-10°C4,5-5,5bar10-15°C压缩原理--往复式压缩机往复式压缩机(开始压缩)Pc=冷凝压力Pe=蒸发压力VPPcPeA.B压缩完成PPcPePc=冷凝压力Pe=蒸发压力A.B.V排气过程VPc=冷凝压力Pe=蒸发压力PPcPeA.B.C.C-C1:阀门压降膨胀过程A.B.VPPcPePc=冷凝压力Pe=蒸发压力.C1D1.D-D1=阀片压降吸气过程A.B.VPPcPePc=冷凝压力Pe=蒸发压力C.D1C1.D.D-D1=阀片压降h压缩效率随着压缩比的减小而增大衡量压缩机性能技术参数E.E.R.EnergyEfficiencyRatio能效比:

单位电动机输入功率的制冷量.

C.O.P.

CoefficientOfPerformance性能参数:

单位轴功率的制冷量制冷组件储液罐从冷凝器流入流向节流阀自动调整系统内循环的制冷剂容量 位于冷凝器与蒸发器之间的制冷剂液体存储装置,自动适应负载的变化,调节冷凝压力使冷凝器工作于最佳工况.

在进行系统维护的过程中,可以容纳绝大部分制冷剂,避免向大气环境排放制冷剂.

降低了调试过程对制冷剂充注量的精度要求A型蒸发器蒸发器经节流后的液态制冷剂在蒸发器中吸热汽化，使被冷却物质降温，实现制冷的目的。由热交换盘管,框架结构,风机等构成干燥过滤器

陶瓷芯芯肋金属外壳分子筛止动弹簧螺纹接口(SAE)吸收制冷系统中可能存在的水蒸气(内部充注有硅胶),水分存在的原因有两方面,一是干燥不严格,二是使用不合格的制冷剂.会产生冰堵以及与制冷剂反应产生盐酸等危害.

过滤掉制冷系统内部可能存在的金属杂质 当硅胶与分子筛组合使用时,可实现干燥与抗酸性能的双重功效.

分子筛的吸附能力比硅胶更强. 一般两种类型:抛弃型,滤芯再充注型.节流装置节流装置是制冷循环中的降压装置,它能够提供可变的可修阻力,正对经过冷凝器冷凝后的高压的液体在进入蒸发器之前进行降压.

对高压液体制冷剂进行节流降压,保证冷凝器与蒸发器之间的压力差,以便使蒸发器中的液态制冷剂在要求的低压对应的饱和温度下蒸发吸热,从而达到制冷降温的目的,同时使冷凝器中气态制冷剂在给定的高压对应的饱和温度下放热冷凝.

它实现根据热负荷以最佳的方式给蒸发器供液(毛细管除外).毛细管制冷循环的流量控制和节流降压元件,直径约为0.7>2.5mm,长度约为0.6>6m

细而长的紫铜管

(降压原理为突然变径),

产生必需的压降从而使制冷剂能够在蒸发器中吸收热量.不可调节装置(不能适应制冷负荷的变化),设计过程必须进行仔细的选型从而避免运行过程中蒸发器过量供液或供液不足.一般用于小容量系统(家用空调),有制冷剂充注量的限制,

系统中不能采用储液罐.属于静态组件,可靠性较高.压缩机停机后,能够快速的平衡高低压,所以即使采用低堵转转矩(启动转矩)的马达,也能够保证压缩机停机后很快再次启动.热力膨胀阀以最佳的方式给蒸发器供液,保证蒸发器出口制冷剂蒸汽的过热度稳定.感温包必须与压缩机的吸气管良好的接触从而准确的感应压缩机的吸气温度,通常充注着与制冷系统内部相同的制冷剂,从而实现通过感温包反馈回来的压力即是压缩机吸气温度对应的该种类型制冷剂的饱和压力.通过膨胀阀确保了在运行环境发生变化时(比如热负荷变化),实现蒸发器最优及最佳的供液方式.

最佳液位外平衡式热力膨胀阀(1)从冷凝器流入被压缩机吸入6,4bar/13°C4,8bar/4,5°C(饱和状态)13°C感温包测量的管壁温度5,4barP1=4,8barP3=6,4barP2=1,6bar15barP1+P2=P3(动态平衡)热力膨胀阀(2)(过热段)AQ1Q2AQ1Q2热力膨胀阀

(3)-theM.O.P.-

(最大运行压力)感温包的充注量只根据在某一特定的温度下完全感温包内液态制冷剂完全蒸发来进行修正的.这就等于给作用在膨胀阀膜片上方感温包反馈回来的压力规定了一个上限,因为如果管壁表面温度如果继续增高,只会增加感温包内部气态制冷制冷剂的温度(处于过热状态),而压力基本上不再改变.

此功能有效防止因吸气压力过高而导致压缩机马达过载.Fromthe

condenser.热力膨胀阀(4)1)感温包2)变形膜片3)顶杆4)阀芯5)压缩弹簧6)调节螺杆7)密封装置8)入口过滤网

板式换热器-水冷冷凝器出水口进水口制冷剂进口(气态)制冷剂出口(液态)水流量压力调节阀管壳式冷凝器-水冷冷凝器400psi泄压阀液体出x三通水流量调节阀热气进进出水接口管管式冷凝器-