制冷原理与设备课件43、44

第二篇能力篇模块四单级制冷循环系统原理与应用

（3）第二篇能力篇模块四单级制冷循环系统原理与应用（34.3单级蒸气压缩式制冷实际循环的热力计算4.3.1实际制冷循环的热力计算任务

1）根据工况要求计算出实际制冷循环性能，即制冷压缩机的制冷量和轴功率，冷凝器、过冷器、蒸发器、回热器等换热设备的热负荷等，为选择或设计制冷压缩机、制冷设备及制冷系统提供原始数据。

2）根据制冷工艺需要对选定的制冷机、制冷设备等进行校核计算，以使其达到安全、高效运行的目的。4.3单级蒸气压缩式制冷实际循环的热力计算4.3.2实际制冷循环热力计算的基本原则

1）根据生产需要的制冷系统冷负荷进行热力计算，一般不考虑制冷系统的备用负荷。

2）设备负荷与制冷机负荷应相匹配，即根据制冷机负荷进行设备负荷计算。

3）选定的制冷循环工作条件不得超过制造厂所规定的允许工作条件，以保证制冷系统安全、高效运行，否则整个计算都是无意义的。4.3.2实际制冷循环热力计算的基本原则4.3.3单级实际制冷循环热力计算的一般步骤1确定制冷剂和制冷循环形式根据用途选择制冷剂。根据制冷剂的性质和制冷工艺要求来确定制冷循环形式。例如R22系统宜采用回热循环形式（？），R717系统采用无回热循环形式等。4.3.3单级实际制冷循环热力计算的一般步骤2确定循环的工作温度工作温度包括蒸发温度t0、冷凝温度tk、过冷温度tgl、过热温度tgr。（查规范）2确定循环的工作温度[例4-4]

某冷藏库采用单级氨制冷系统，冷间空气温度要求达到-10℃，立式冷凝器出水温度为25℃，液体无过冷，库房耗冷量为200kW(72104kJ／h)，试进行制冷循环的热力分析计算。解1．确定工作参数

1）蒸发温度与蒸发压力：

t0=tair-10℃=-10℃-10℃=-20℃，p0=0.19011MPa

2）冷凝温度与冷凝压力：

tK=t2+5℃=25℃+5℃=30℃，pK=1.016693MPa压力比：可采用单级压缩制冷循环

3）吸气温度：由t0=-20℃，取tgr=-13℃

4）过冷温度：取△tgl=0℃[例4-4]某冷藏库采用单级氨制冷系统，冷间空气温度2．由工作温度画出1gp-h、T-s图，并求状态参数值2．由工作温度画出1gp-h、T-s图，并求状态参数值3．热力性能计算

1）单位质量制冷量、单位容积制冷量

2）制冷量由题意得Q0=200kW3．热力性能计算2）制冷量由题意得Q0=2003）制冷剂循环量4）理论功率

3）制冷剂循环量4）理论功率7）制冷系数

8）制冷压缩机实际排气焓值9）冷凝器负荷7）制冷系数8）制冷压缩机实际排气焓值9）冷凝器负荷[例4-5]

有R134a单级蒸气压缩式制冷回热循环，已知冷凝温度35℃，蒸发温度-15℃，制冷压缩机吸气温度15℃，过冷温度30℃。制冷系统制冷量为210kJ／h(55.56kW)，并已知蒸发器内R134a有过热，不考虑蒸发器至制冷压缩机的回气管道及回热器的冷量损失，试进行热力循环分析计算。[例4-5]有R134a单级蒸气压缩式制冷回热循环，hp冷凝温度tk时：1-2-3-4-1冷凝温度升高为t´k时：1-2´-3´-4´

-11234tkt0t´k3´2´4´4.4.1冷凝温度TK和蒸发温度T0的变化对环境的影响4.4单级蒸气压缩式制冷循环的特性分析(1)其他条件不变，冷凝温度tk变化(升高)的影响hp冷凝温度tk时：1-2-3-4-1冷凝温度升高为t´k时hp1234tkt04t´k3´2´4´q´0q0不变单位制冷量q0输气系数吸气比容v1

qvQ0hp1234tkt04t´k3´2´4´q´0q0不变单位制hp1234tkt0t´k3´2´4´w0w´0不变单位压缩功w0

吸气比容v1

wvP制冷系数hp1234tkt0t´k3´2´4´w0w´0不变单位压缩(2)其他条件不变，蒸发温度t0变化(降低)的影响hlgp蒸发温度t0时：1-2-3-4-1蒸发温度降低为t´0时：1´-2´-2-3-4-1´1234tkt02´4´t´01´(2)其他条件不变，蒸发温度t0变化(降低)的影响hlgp蒸lgph1234tkt02´4´t´01´单位制冷量q0

吸气比容v1

制冷剂质量流量GQ0q´0q0lgph1234tkt02´4´t´01´单位制冷量q0吸ph1234’tkt02´4t´01´w´0w0P单位压缩功w0

制冷剂质量流量G

时，P最大ph1234’tkt02´4t´01´w´0w0P单位压缩功4.4.2应用不同制冷剂时对制冷循环的影响改用制冷剂后，除了制冷压缩机特性变化外，还要考虑以下几个重要问题：1）改用的制冷剂不能对制冷压缩机或设备材料有腐蚀，否则就不能任意换用制冷剂。2）改用制冷剂时应相应改换润滑油。3）改用制冷剂后，制冷压缩机结构亦应作相应的调整。4）改用制冷剂时应校核匹配电动机的功率，要校核冷凝器、节流器、蒸发器负荷，改换相应的种类、型号规格等。要相应改换制冷压缩机的密封结构和密封材料等。5．改用制冷剂是应考虑压缩机和设备的强度，以及制冷压缩机运动部件的受力情况。

4.4.2应用不同制冷剂时对制冷循环的影响4.4.3单级制冷压缩机的工况

压缩机的制冷量和轴功率等参数随工况条件变化，为了衡量、比较压缩机性能，制定公认的温度条件(名义工况)，作为压缩机制冷量选用和比较的标准。铭牌上标示的制冷量和功率一般是在标准工况下的值，如为空调专用，则为空调工况。名义工况(旧)标准工况空调工况4.4.3单级制冷压缩机的工况压缩机的制冷量和轴功率等1.4.2、制冷工况名义工况(新)高温工况中温工况低温工况最大压差工况：用来考核压缩机零件强度、排气温度、油温、电机绕组温度。最大轴功率工况：用来考核压缩机噪声、振动，并依此选配电动机。1.4.2、制冷工况名义工况(新)高温工况中温工况低温工况最工况种类工作温度/℃制冷剂工况种类工作温度/℃制冷剂R717R12R22R717R12R22标准工况冷凝温度tk303030最大压差工况冷凝温度tk405040蒸发温度t0151515蒸发温度t02030（8）30过冷温度tsc252525过冷温度tsc405040吸气温度tsh101515吸气温度tsh150（15）15空调工况冷凝温度tk404040最大功率工况冷凝温度tk405040蒸发温度t0555蒸发温度t05（0）105过冷温度tsc353535过冷温度tsc405040吸气温度tsh101515吸气温度tsh10（5）1515表1-1我国常用制冷机工况（通常适用于开启式）注：括号内的数字相当于最大压差≤980kPa或最高蒸发温度为0℃的压缩机工况。工况种类工作温度/℃制冷剂工况种类工作温度/℃制冷剂类别工况序号蒸发温度/℃冷凝温度/℃吸气温度/℃液体温度/℃机组型式高温1（1A）7（7.2）55（54.4）18（18.3）50（46.1）所有型式27431838中温3（3A）7（6.7）49（48.9）18（4.4）44（48.9）所有型式（全封闭）（3B）（18.3）（半封闭）（开启式）47431838所有型式低温Ⅰ5（5A）23（23.3）55（54.4）32（32.2）32（32.2）全封闭6（6A）49（48.9）5（4.4）44（48.9）所有型式72343538低温Ⅱ8（8A）4035（40.6）10（4.4）30（40.6）所有型式（全封闭）（8B）（18.3）（半封闭）（开启式）表1-2容积式制冷压缩机及机组的名义工况类别工况序号蒸发温度/℃冷凝温度/℃吸气温度/℃液体温度/℃类别工况序号蒸发温度/℃冷凝温度/℃吸气温度/℃液体温度/℃环境温度/℃中温1（1A）7（6.7）351（1.1）30（35）32（32.2）（1B）（15）9（9.4）低温Ⅰ2（2A）23（23.3）15（17.8）低温Ⅱ3（3A）4020（34.4）30类别工况序号使用侧/℃热源侧或放热侧/℃冷温水水冷风冷蒸发冷凝进口出口进口出口干球湿球进风湿球制冷1（1A）12（12.4）7（6.7）32（29.4）37（35）3524（23.9）24（23.9）热泵2404512776表1-4容积式和离心式冷水机组的名义工况表1-3氨制冷压缩机及机组的名义工况注：工况1和（1A）风冷冷凝器不采用蒸发凝结水冷却时，湿球温度不作规定类别工况序号蒸发温度/℃冷凝温度/℃吸气温度/℃液体温度/℃作业9．某单级蒸气压缩制冷循环，制冷剂为R134a，蒸发器的出口温度为-25℃，过热度Δtgr=5℃，冷凝器的出口温度30℃，过冷度Δtgl=6℃。试求：1）循环制冷量；2）制冷系数；3）循环热效率。作业9．某单级蒸气压缩制冷循环，制冷剂为R134a，蒸发器的第二篇能力篇模块四单级制冷循环系统原理与应用

（3）第二篇能力篇模块四单级制冷循环系统原理与应用（34.3单级蒸气压缩式制冷实际循环的热力计算4.3.1实际制冷循环的热力计算任务

1）根据工况要求计算出实际制冷循环性能，即制冷压缩机的制冷量和轴功率，冷凝器、过冷器、蒸发器、回热器等换热设备的热负荷等，为选择或设计制冷压缩机、制冷设备及制冷系统提供原始数据。

2）根据制冷工艺需要对选定的制冷机、制冷设备等进行校核计算，以使其达到安全、高效运行的目的。4.3单级蒸气压缩式制冷实际循环的热力计算4.3.2实际制冷循环热力计算的基本原则

1）根据生产需要的制冷系统冷负荷进行热力计算，一般不考虑制冷系统的备用负荷。

2）设备负荷与制冷机负荷应相匹配，即根据制冷机负荷进行设备负荷计算。

3）选定的制冷循环工作条件不得超过制造厂所规定的允许工作条件，以保证制冷系统安全、高效运行，否则整个计算都是无意义的。4.3.2实际制冷循环热力计算的基本原则4.3.3单级实际制冷循环热力计算的一般步骤1确定制冷剂和制冷循环形式根据用途选择制冷剂。根据制冷剂的性质和制冷工艺要求来确定制冷循环形式。例如R22系统宜采用回热循环形式（？），R717系统采用无回热循环形式等。4.3.3单级实际制冷循环热力计算的一般步骤2确定循环的工作温度工作温度包括蒸发温度t0、冷凝温度tk、过冷温度tgl、过热温度tgr。（查规范）2确定循环的工作温度[例4-4]

某冷藏库采用单级氨制冷系统，冷间空气温度要求达到-10℃，立式冷凝器出水温度为25℃，液体无过冷，库房耗冷量为200kW(72104kJ／h)，试进行制冷循环的热力分析计算。解1．确定工作参数

1）蒸发温度与蒸发压力：

t0=tair-10℃=-10℃-10℃=-20℃，p0=0.19011MPa

2）冷凝温度与冷凝压力：

tK=t2+5℃=25℃+5℃=30℃，pK=1.016693MPa压力比：可采用单级压缩制冷循环

3）吸气温度：由t0=-20℃，取tgr=-13℃

4）过冷温度：取△tgl=0℃[例4-4]某冷藏库采用单级氨制冷系统，冷间空气温度2．由工作温度画出1gp-h、T-s图，并求状态参数值2．由工作温度画出1gp-h、T-s图，并求状态参数值3．热力性能计算

1）单位质量制冷量、单位容积制冷量

2）制冷量由题意得Q0=200kW3．热力性能计算2）制冷量由题意得Q0=2003）制冷剂循环量4）理论功率

3）制冷剂循环量4）理论功率7）制冷系数

8）制冷压缩机实际排气焓值9）冷凝器负荷7）制冷系数8）制冷压缩机实际排气焓值9）冷凝器负荷[例4-5]

有R134a单级蒸气压缩式制冷回热循环，已知冷凝温度35℃，蒸发温度-15℃，制冷压缩机吸气温度15℃，过冷温度30℃。制冷系统制冷量为210kJ／h(55.56kW)，并已知蒸发器内R134a有过热，不考虑蒸发器至制冷压缩机的回气管道及回热器的冷量损失，试进行热力循环分析计算。[例4-5]有R134a单级蒸气压缩式制冷回热循环，hp冷凝温度tk时：1-2-3-4-1冷凝温度升高为t´k时：1-2´-3´-4´

-11234tkt0t´k3´2´4´4.4.1冷凝温度TK和蒸发温度T0的变化对环境的影响4.4单级蒸气压缩式制冷循环的特性分析(1)其他条件不变，冷凝温度tk变化(升高)的影响hp冷凝温度tk时：1-2-3-4-1冷凝温度升高为t´k时hp1234tkt04t´k3´2´4´q´0q0不变单位制冷量q0输气系数吸气比容v1

qvQ0hp1234tkt04t´k3´2´4´q´0q0不变单位制hp1234tkt0t´k3´2´4´w0w´0不变单位压缩功w0

吸气比容v1

wvP制冷系数hp1234tkt0t´k3´2´4´w0w´0不变单位压缩(2)其他条件不变，蒸发温度t0变化(降低)的影响hlgp蒸发温度t0时：1-2-3-4-1蒸发温度降低为t´0时：1´-2´-2-3-4-1´1234tkt02´4´t´01´(2)其他条件不变，蒸发温度t0变化(降低)的影响hlgp蒸lgph1234tkt02´4´t´01´单位制冷量q0

吸气比容v1

制冷剂质量流量GQ0q´0q0lgph1234tkt02´4´t´01´单位制冷量q0吸ph1234’tkt02´4t´01´w´0w0P单位压缩功w0

制冷剂质量流量G

时，P最大ph1234’tkt02´4t´01´w´0w0P单位压缩功4.4.2应用不同制冷剂时对制冷循环的影响改用制冷剂后，除了制冷压缩机特性变化外，还要考虑以下几个重要问题：1）改用的制冷剂不能对制冷压缩机或设备材料有腐蚀，否则就不能任意换用制冷剂。2）改用制冷剂时应相应改换润滑油。3）改用制冷剂后，制冷压缩机结构亦应作相应的调整。4）改用制冷剂时应校核匹配电动机的功率，要校核冷凝器、节流器、蒸发器负荷，改换相应的种类、型号规格等。要相应改换制冷压缩机的密封结构和密封材料等。5．改用制冷剂是应考虑压缩机和设备的强度，以及制冷压缩机运动部件的受力情况。

4.4.2应用不同制冷剂时对制冷循环的影响4.4.3单级制冷压缩机的工况

压缩机的制冷量和轴功率等参数随工况条件变化，为了衡量、比较压缩机性能，制定公认的温度条件(名义工况)，作为压缩机制冷量选用和比较的标准。铭牌上标示的制冷量和功率一般是在标准工况下的值，如为空调专用，则为空调工况。名义工况(旧)标准工况空调工况4.4.3单级制冷压缩机的工况压缩机的制冷量和轴功率等1.4.2、制冷工况名义工况(新)高温工况中温工况低温工况最大压差工况：用来考核压缩机零件强度、排气温度、油温、电机绕组温度。最大轴功率工况：用来考核压缩机噪声、振动，并依此选配电动机。1.4.2、制冷工况名义工况(新)高温工况中温工况低温工况最工况种类工作温度/℃制冷剂工况种类工作温度/℃制冷剂R717R12R22R717R12R22标准工况冷凝温度tk303030最大压差工况冷凝温度tk405040蒸发温度t0151515蒸发温度t02030（8）30过冷温度tsc252525过冷温度tsc405040吸气温度tsh101515吸气温度tsh150（15）15空调工况冷凝温度tk404040最大功率工况冷凝温度tk405040蒸发温度t0555蒸发温度t05（0）105过冷温度tsc353535过冷温度tsc405040吸气温度tsh101515吸气温度tsh10（5）1515表1-1我国常用制冷机工况（通常适用于开启式）注：括号内的数字相当于最大压差≤980kPa或最高蒸发温度为0℃的压缩机工况。工况种类工作温度/℃制冷剂工况种类工作温度/℃制冷剂类别工况序号蒸发温度/℃冷凝温度/℃吸气温度/℃液体温度/℃机组型式高温1（1A）7（7.2）55（54.4）18（18.3）50（46.1）所有型式27431838中温3（3A）7（6.7）49（48.9）18（4.4）44（48.9）所有型式（全封闭）（3B）（18.3）（半封闭）（开启式）4743183