1102A制冷原理工况演示

第二节蒸气压缩式制冷装置的工作原理船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]对于–60℃以上的普冷，以采用蒸气压缩制冷方法最为普遍。>-25℃使用单级压缩制冷<-25℃使用双级压缩制冷或复叠制冷制冷技术的温度分类：<-60℃低温制冷-60℃~0℃中温制冷>0℃高温制冷1第二节蒸气压缩式制冷装置的工作原理船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]一、单级蒸气压缩式制冷循环二、单级制冷压缩机的工况和特性理论循环，实际循环参数及其变化、热力分析。工况参数(冷凝温度、蒸发温度)、过冷度、过热度等参数变化对性能的影响、压缩机工况。2船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]一、单级蒸气压缩式制冷循环CompressorConden-sationLiquidCoolingSuperheatRemovalCondenserEvaporatorL.P.LiquidLiquid&GasGasSuctiontoCompressorCompressorDeliveryExpansionValveR22:1atm,–40.8℃;30℃1.20MPa3船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]基本元件及其作用：

蒸发器：冷剂在低压下，低温蒸发吸热的场所。压缩机：保持蒸发器低压，便于冷剂低温蒸发；提高冷剂气体压力，便于在常温下冷凝回收循环。冷凝器：移走冷剂热量，将气态冷剂冷凝成液体。膨胀阀：对高压液态冷剂节流降压，使之能低温蒸发。CompressorConden-sationLiquidCoolingSuperheatRemovalCondenserEvaporatorL.P.LiquidLiquid&GasGasSuctiontoCompressorCompressorDeliveryExpansionValve4船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]冷剂在制冷循环中的状态变化流过蒸发器:低压低温湿蒸气蒸发吸热低压低温湿或过热蒸气经过压缩机:低压低温过热蒸气压缩高压高温过热蒸气在冷凝器内:高压高温过热蒸气放热冷却冷凝过冷高压常温过冷液体

流过膨胀阀:高压常温过冷液态低压低温湿蒸气降压节流5船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]pv液体的气化过程—pv图饱和液体线饱和蒸气线过冷液体区过热蒸气区湿蒸气区等干度线等压线?等容线?等温线?6船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]1.压焓图[Pressure-EnthalpyChart]复习等焓线lgp等压线等温线等干度线等熵[Entropy]线等比容线h7船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]2.单级蒸气压缩式制冷的理论循环理论循环的假设

压缩机的压缩过程不存在换热和流阻制冷剂在蒸发、冷凝及管路流动过程中无阻力损失制冷剂流过膨胀阀无能量变化等熵过程（绝热压缩）等压过程（等压蒸发、冷凝）等焓过程（等焓节流）8船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]1234t0tkhp1:出蒸发器进压缩机3:出冷凝器进膨胀阀4:出膨胀阀进蒸发器2:出压缩机进冷凝器2－3：冷凝器内的等压冷却、冷凝、过冷过程3－4：膨胀阀内的等焓节流过程4－1：蒸发器内的吸热等压气化过程1－2：压缩机中的等熵压缩过程理论制冷循环在压焓图上的表示关键状态点：热力状态变化过程：9船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]实际制冷循环与理论循环的差别：制冷剂在蒸发、冷凝及流动过程中存在阻力损失降压过程（降压蒸发、冷凝）制冷剂流过回气管时有阻力、从外界吸少量热降压吸热过程（压力降低、过热度增加）制冷剂流过膨胀阀从外界吸少量热近似等焓过程（焓值、干度增加）压缩机的压缩过程存在换热和流阻多变过程、存在气阀压力降10船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]3.单级蒸气压缩式制冷的实际循环g-1：蒸发器后至压缩机吸口之间存在压力损失和温升的过程1-a：在压缩机吸气通道和吸气阀时有阻力损失的过程a-b：蒸气受压缩机吸气通道和缸体加热的过程b-c：压缩时实际的多变的压缩过程c-2：流过排气阀和排气通道时有阻力损失的过程2-e：在排气管、液管中有流动阻力损失的换热过程e-f：在膨胀阀中有从外界吸热的节流过程f-g：在蒸发器和吸气管中有流阻损失的气化吸热的过程hpabc22’3d4ef5g6111船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]问题：制冷剂由高压变为低压以(1)为分界点。冷剂流经膨胀阀(2)相等，冷剂由(3)液体变成(4)蒸气。冷剂在蒸发器进口是(5)、出口是(6)。冷剂在蒸发器中完全气化前是(7)压(8)温过程、干度(9)。冷剂在压缩机吸气管中吸热流动过热度(10)、压力(11)，冷剂在压缩机进口是(12)蒸气、出口是(13)蒸气；冷剂在液管中流动一般是(14)压(15)温过程。（在实际制冷循环中）膨胀阀比焓过冷湿湿蒸气过热蒸气降增加增加降低过热过热降升降12船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]理想制冷循环的热力分析单位制冷量：单位重量冷剂制取的冷量1234t0tkhp单位容积制冷量：每立方米冷剂气体制取的冷量13船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]热力分析1-2为等熵压缩线单位压缩功：压缩单位重量气体冷剂所需要的功1234t0tkhp14船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]热力分析理论制冷系数：衡量制冷效率的标志1234t0tkhp15船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]问题：冷剂在压缩机进口焓值为400kJ/kg，出口焓值为450kJ/kg，蒸发器进口焓值为250kJ/kg，制冷系数为()。问题：压缩机进出口h1=412kJ/kg，h2=464kJ/kg，冷凝器出口焓值为h3’=250kJ/kg，膨胀阀进口h3=240kJ/kg，蒸发器出口h1’=392kJ/kg，制冷系数为()。16船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]热力计算冷剂的质量流量：单位时间的冷剂循环质量G装置的制冷量：单位时间装置制取的冷量Q0装置单位时间制取的冷量17船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]热力计算压缩机的容积流量：以吸气状态计18船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]热力计算压缩机容积流量与理论流量的换算输气系数

[VolumetricEfficiency]：含义、影响因素与空压机类似。19船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]热力计算单位容积压缩功：压缩单位容积冷剂气体需要的功压缩机的理论功率：单位时间压缩冷剂需要的功压缩机轴功率：输入压缩机的功率20船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]热力计算压缩机的指示功率：压缩机传给冷剂的功率指示效率(考虑非等熵压缩的损失，0.8)压缩机的轴功率：机械效率(0.9)总效率(0.7)21船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]热力计算单位轴功率制冷量：压缩机每消耗单位轴功率所能得到的制冷量。相当于装置的实际制冷系数。kW/kW22船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]开启式压缩机的Ke值:R12：3.1~4.0R22：3.4~4.3高温工况低温工况23船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]热力计算冷凝器的热负荷：单位时间散热量24船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]问题：Ke=4，每消耗1度电制冷量为：()kWh。4热泵空调器冬季工作，Ke=4，每消耗1度电向室内供热()kWh。5压缩机进出口焓值分别为420kJ/kg和475kJ/kg，冷凝器出口焓值为250kJ/kg，单位制冷量为：()kJ/kg，冷凝器单位排热量为：()kJ/kg。17022525船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]二、单级制冷压缩机的工况和特性压缩机的工况：

压缩机的排气量、制冷量、功率、吸、排气压力和温度决定于蒸发、冷凝温度、过冷度、过热度等，称为压缩机的工况参数。1.工况参数变化对制冷工作的影响26船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant](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：1-2-3-4-5-6-1冷凝温度升高为t´k时：1-2´-3´-4´-5´-6´-11256tkt034t´k5´4´3´2´6´27船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant](1)其他条件不变，冷凝温度tk变化(升高)的影响hp1256tkt034t´k5´4´3´2´6´q´0q0不变单位制冷量q0输气系数吸气比容v1

qvQ028船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant](1)其他条件不变，冷凝温度tk变化(升高)的影响hp1256tkt034t´k5´4´3´2´6´w0w´0不变单位压缩功w0

吸气比容v1

wvP制冷系数29船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]问题：下列()会使冷凝温度tk增高。A.冷却水流量减少B.空气进入系统C.制冷装置工作时间长D.

冷凝器换热面脏污E.冷却水温度降低F.冷剂量过多换热管浸于液体中切记：使冷凝效果下降或压缩机排气量升高的因素，都会使冷凝温度(压力)升高。反之降低。30船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant](2)其他条件不变，蒸发温度t0变化(降低)的影响hp蒸发温度t0时：1-2-3-4-5-6-1蒸发温度降低为t´0时：1´-2´-2-3-4-5-6-6´-1´1256tkt0342´6´t´01´31船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant](2)其他条件不变，蒸发温度t0变化(降低)的影响ph1256tkt0342´6´t´01´单位制冷量q0

吸气比容v1

制冷剂质量流量GQ0q´0q032船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant](2)其他条件不变，蒸发温度t0变化(降低)的影响ph1256tkt0342´6´t´01´w´0w0P单位压缩功w0

制冷剂质量流量G

时，P最大ε

=

q0/ω033船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]t0温度降低pk/p0=3Q0蒸发温度降低:制冷量q0、Q0减小单位压缩功w0增加但v1↑，G↓。PP=Gw0

??理想气体：压力比=3时，功率呈最大值。▲▲▲一般工作范围，制冷压缩机的压力比都＞3。所以，蒸发温度降低时，功率呈降低趋势。▲▲▲只是冷凝压力升高时，压力比也↑，功率？？G

变化不大，功率↑。34船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]问题:蒸发温度降低时,压缩机的排气温度是升高还是降低?35船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]问题：下列()会使蒸发温度t0降低。A.冷库加入新食品B.蒸发器化霜C.膨胀阀开度调大D.压缩机工作缸数增加E.蒸发器风机转速降低F.蒸发器结霜加厚G.冷库库温降低H.压缩机皮带打滑切记：使蒸发器蒸发量下降或压缩机抽气量升高的因素，都会使蒸发压力下降。反之升高。36船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant](3)其他条件不变，供液过冷度、吸气过热度的影响ph125pkp0344´2´5´1´无过冷过热时：1-2-3-4-5-1有过冷过热时：1´-2´-2-3-4-4´-5´-5-1-1´37船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant](3)其他条件不变，供液过冷度、吸气过热度的影响ph125pkp0344´2´5´1´q´0q0v1GQ0过冷度q0w0不变不变P不变38船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant](3)其他条件不变，供液过冷度、吸气过热度的影响ph125pkp0344´2´5´1´q´0q0w´0w0过热度q0w0?R12R22R717不变(略降)39船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant](3)其他条件不变，供液过冷度、吸气过热度的影响ph125pkp0344´2´5´1´q´0q0w´0w0过热度q0Pv1GQ0R12R22R717不变(w0G)40船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant](3)其他条件不变，供液过冷度、吸气过热度的影响ph125pkp0344´2´5´1´q´0q0w´0w0过热度q0Pv1GQ0(w0G)如过热在吸气管发生不变ε

=

q0/ω041船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant](3)其他条件不变，供液过冷度、吸气过热度的影响有害过热：发生在蒸发器后的吸气管中的过热过程。装置的q0未增加，Q0和下降。应减少。过热度大小（蒸发器出口）的确定：氨蒸发器出口：干饱和蒸气压缩机吸气过热度：5~8oC氟利昂：蒸发器出口过热度3~6oC对制冷系数的影响防止液击[Liquidstrike]，减少有害过热42船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant](3)其他条件不变，供液过冷度、吸气过热度的影响回热循环[RegenerationCycle]：利用气液换热器(回热器)使膨胀阀节流[Throttle]前的常温冷剂液体与蒸发器流出的低温冷剂蒸气进行热量交换，是液体过冷、气体过热的工作循环。冷凝器2’1’回热器44’膨胀阀5’蒸发器143船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]在回热器中，冷剂状态变化？压力温度焓值过冷度液态冷剂流过回热器时：气态冷剂流过回热器时：压力温度焓值过热度44船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant](3)其他条件不变，供液过冷度、吸气过热度的影响h125pkp0344´2´5´1´p回热循环---氟利昂系统过冷度过热度q0Pv1GQ045船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant](3)其他条件不变，供液过冷度、吸气过热度的影响h125pkp0344´2´5´1´p过热度变化>过冷度变化46船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant](3)其他条件不变，供液过冷度、吸气过热度的影响装置是否可采用回热循环?YesYes(作用？)NoR12R22R717保证干压；减少有害过热；防止闪气（从冷凝器出来的冷剂由于过冷度低，在膨胀阀前降低到气化对应的压力而产生气泡，使进入膨胀阀的冷剂量减少的现象。47船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]工况/参数q0w0Q0Ptkt0t——tR12R22——R71748船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]2、制冷压缩机的性能曲线[RefrigerationCompressor][PerformanceCurve]压缩机在系统中工作时，、、都随冷剂的、、、而变。所以，压缩机的性能与系统的工作参数——工况条件有关。49船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]2、制冷压缩机的性能曲线[RefrigerationCompressor][PerformanceCurve]-30-20-1001009018027030456075蒸发温度t0/oC制冷量Q0

/(103kcal/h)轴功率P/kW冷凝温度tk=40oC冷凝温度tk=30oC50船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]问题：制冷压缩机性能曲线以(tk、t0、t、t)为横坐标，以(tk、t0、t、t

)为参变量。由tk和t0可确定(q0、、Q0、Pi、w0、P)。51船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]3、制冷压缩机的工况[Condition]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，必须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，则标空调工况。名义工况(旧)表9-2标准工况[StandardCondition]空调工况[Air-conditioningCondition]52船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]工况制冷剂(oC)冷凝温度(oC)蒸发温度(oC)过冷温度(oC)吸入温度(oC)标准工况R71730－1525－10R2230－152515R1230－152515R50230－152515空调工况R7174053510R224053515R124053515活塞式制冷压缩机的标准工况和空调工况53船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]3、制冷压缩机的工况[Condition]名义工况(新)表9-3高温工况[HighTemp.Condition]中温工况[MediumTemp.Condition]低温工况[LowTemp.Condition]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。未给出54船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]中型活塞式制冷压缩机的名义工况(GB10873-89)(oC)使用温度制冷剂吸入压力饱和温度吸入温度排出压力饱和温度制冷剂液体温度低冷凝压力高冷凝压力低冷凝压力高冷凝压力高温R1271843553850R2271843553850中温R12－71835553050R22－71835553050R717－7135－30－低温R12－23535553050R22－23535－30－R502－23535－30－R717－23－1535－30－55船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]3、制冷压缩机的工况[Condition]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