第二节蒸气压缩式制冷装置的工作原理(共22张PPT)

第二节

蒸气压缩式制冷装置的工作原理第1页，共22页。11-2-1单级蒸气压缩式制冷循环(1)制冷循环分析和计算，常用压焓图和温熵图船用压缩式制冷装置大都使用中、高温制冷剂高温制冷剂标准沸点t。>0℃的制冷剂属中温制冷剂0℃>t。>一70℃者，如氨、氟利昂12、氟利昂22等，并多采用单级压缩低温制冷剂t。<一70℃者属下面就借助于压焓图来研究单级压缩制冷循环第2页，共22页。11-2-1-1单级蒸气压缩式制冷循环(2)理论循环假设；(1)压缩过程不存在换热和流阻等不可逆损失等熵过程(2)制冷剂流过热交换器和管路时没有阻力损失等压过程(3)制冷系统中除热交换器外，与外界无任何热交换，流过膨胀阀时未作功，又无热交换等焓过程下图为单级压缩制冷理论循环的压焓图制冷空调动画\制冷空调动画\第3页，共22页。11-2-1-1单级蒸气压缩式制冷循环(3)过程线1—2等熵压缩过程压力由p0提高到pk压缩机对制冷剂作功制冷剂温度提高点2处于过热蒸气状态过程线2—3制冷剂在冷凝器内的冷却、冷凝过热蒸气在等压下先放热冷却降温，再继续放热冷凝，然后过冷第4页，共22页。11-2-1-1单级蒸气压缩式制冷循环(4)过程线3—4冷剂通过膨胀阀的节流过程压力由pk降到po，温度由tk降到t0，并进入两相区节流前后制冷剂焓值不变过程线4---1等压气化过程制冷剂吸取热量不断气化向干度增大方向，直到过热蒸气由热力状态图和表可确定循环中的各点参数第5页，共22页。11-2-1-2单级蒸气压缩制冷的实际循环及热力计算实际循环压缩过程是熵值增加的多变过程节流过程有吸热，焓值也略有增加制冷剂在管道、热交换器和压缩机中流动时存在阻力损失和热交换第6页，共22页。11-2-1-2单级压缩制冷热力计算(1)热力计算：(1)单位制冷量

q。＝hl—h5kJ／kg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(2)单位容积制冷量

qv=q0/vlkJ／kg(3)等熵压缩单位理论功

wi=h2-h1kJ／kg(4)理论制冷系数

ε=q0/w0=h1-h5/h2-h1

第7页，共22页。11-2-1-2单级压缩制冷热力计算(2)(5)制冷剂的质量流量

G=Q0／q0=Q0／(h1一h5)kg/s(6)压缩机容积流量(按吸气状态容积计算)

Vs=G·v1

=Q0·v1/q0=Q0/q0(7)压缩机的理论流量

VT=Vs/λ=Q0/(λ·qv)m3/s(8)压缩机的理论功率

PT＝G·w0kW第8页，共22页。11-2-1-2单级压缩制冷热力计算(3)(9)压缩机的指示功率

pi=G·wi

=G·w0/ηi=PT/

ηikW(10)压缩机的轴功率

p=pi/ηm=pT/(ηmηi)=pT/η(11)单位轴功率制冷量

Ke=Q0/p=ε·η

(12)冷凝器的热负荷

Qk=Q+pikW第9页，共22页。11-2-2单级制冷压缩机工况和特性制冷压缩机工况：指决定其理论循环的温度条件蒸发温度对应于蒸发压力的饱和温度蒸发压力由蒸发器产气量和压缩机吸气量间的质量平衡决定如库温降低，蒸发器传热不良，则蒸发量减少，p0就降低冷凝温度对应于冷凝压力的饱和温度冷凝压力由压缩机排气量与冷凝器冷凝量的质量平衡来决定如压缩机吸气压力高，质量流量大，则冷凝压力就高第10页，共22页。11-2-2-1工况参数对制冷工作影响制冷压缩机制冷量可由下式表示：

Q0＝Gq0＝λVTq0／v1＝λVT·qv

制冷压缩机的轴功率则可写为：

P=Gw0/η=

λVTw0/v1

η=

λVTwv

η

式中：wv=w0/v1——压缩机单位容积压缩功压缩机在n和工作缸数不变情况下理论吸气量VT将为定值，从式看出压缩机的Q0随输气系数λ和单位容积制冷量qv而变而P则与λ、压缩机总效率η和单位容积压缩功wv有关事实上λ、Q0、η和wv

均随工况温度条件而变第11页，共22页。11-2-2-1冷凝温度tk变化的影响(1)假设冷凝温度由tk升高到tk’理论循环由1234561改变为12‘3’4‘5’6‘1由于循环的单位制冷量q0减少，即q’0<q0λ减少(压力比pk／p0增加)而吸气比容v1却并未改变所以qv和Q0都将相应变小第12页，共22页。v1也增大,使G减少对应于蒸发压力的饱和温度氟利昂过热度一般控制在3～6℃VT=Vs/λ=Q0/(λ·qv)m3/s如果过热在蒸发器内完成.为考察压缩机的强度和电动机的工作，还定有压缩机在n和工作缸数不变情况下(7)压缩机的理论流量=Q0／(h1一h5)kg/s图为8FSl0型压缩机性能曲线(2)制冷剂流过热交换器和管路时没有阻力损失制冷剂吸取热量不断气化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冷凝温度tk变化的影响(2)另一方面，由于单位压缩功增大即w0’>w0，而v1没有变化所以Wv和轴功率P都将增大，装置制冷系数也会降低反之，当tk降低时，则情况相反第13页，共22页。11-2-2-1蒸发温度t0变化的影响(1)当蒸发温度从t0降低到t0循环由1234561变为1‘2’3456‘1循环制冷量稍有降低即q0’<q0同时吸气比容增大即v1’>vl制冷剂流量G减小因此，Q0也减小第14页，共22页。11-2-2-1蒸发温度t0变化的影响(2)制冷机轴功率变化情况因单位压缩功增大即w0’>w0但制冷剂的流量G减小，而不能直接判断热力学分析表明在达到某压力比pk时(一般3左右),压缩机轴功率最大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第15页，共22页。11-2-1单级蒸气压缩式制冷循环(1)过热度提高时,q0增加了h1’-h1,单位压缩功增加(h2’-h1’),对ε的影响取决于制冷剂的性质.对应于蒸发压力的饱和温度如表11—1所示（P231）11-2-1-2单级压缩制冷热力计算(3)压缩机的Q0随输气系数λ和单位容积制冷量qv而变液管压降不宜超过40～70kPa如库温降低，蒸发器传热不良，则蒸发量减少，p0就降低高温制冷剂标准沸点t。v1也增大,使G减少过热太高会使排气温度和滑油温度过高11-2-1-2单级压缩制冷热力计算(2)但制冷剂的流量G减小，而不能直接判断(5)制冷剂的质量流量高温制冷剂标准沸点t。11-2-2-1过冷度和过热度的影响(1)循环过冷度增加过冷温度由t4降到t4’,Q0则会因q0增加而增加压缩机轴功率不变，ε提高装置过冷度为3～5℃液管压降不宜超过40～70kPa否则闪气，制冷量降低为提高过冷度设气液换热器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第16页，共22页。11-2-2-1过冷度和过热度的影响(2)压缩机吸气过热度影响如果过热过程是在吸气管中吸取外界热量造成.单位制冷量实际并未提高,Q0和ε下降，这称为有害过热。如果过热在蒸发器内完成.过热度提高时,q0增加了h1’-h1,单位压缩功增加(h2’-h1’),对ε的影响取决于制冷剂的性质.R12，过热度增加则ε提高R22,影响不大(略有下降)氨制冷装置,ε减小第17页，共22页。11-2-2-1过冷度和过热度的影响(3)过热度增加q0增加v1也增大,使G减少Q0要视具体情况而定资料表明过热度每提高1℃R12、R22和氨的G减少0.4％而qo则分别增加0.5％，0.4％和0.2％所以R12的Q0提高，氨的Q0减少，而R22则影响不大第18页，共22页。11-2-2-1过冷度和过热度的影响(4)当吸气过热度提高时单位压缩功w0的增加不如G减少的快，故P减少合适过热度(主要是根据对ε的影响)可以：防止压缩机吸人液体减少有害过热过热太高会使排气温度和滑油温度过高氨制冷装置，过热度不超过5～8℃氟利昂过热度一般控制在3～6℃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，气体过热具有回热过程的制冷循环称为回热循环第19页，共22页。11-2-2-2制冷压缩机性能曲线指制冷压缩机Q0、P随工况条件的变化趋势图为8FSl0型压缩机性能曲线tk升高—

Q0减小，P增大t0降低—

Q0减小，P减小由性能曲线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值第20页，共22页。11-2-2-3制冷压缩机的工况(1)压缩机Q0和P等指标都随工况不同而改变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我国名义工况是“标准工况”、“空调工况”如表11—1所示（P231）为考察压缩机的强度和电动机的工作，还定有最大压差工况;最大轴功率工况为便于制造厂家测试，又规定了三