工程热力学和传热学12制冷

第十二章制冷循环制冷循环—

制冷系数热泵循环—

热泵系数

h性能系数

COP=收益/代价

利用制冷循环将热从低温物体移至高温物体和装置称为制冷装置。制冷装置可用于夏季房屋降温，物品冷藏等。

制冷装置目的，也可用于冬季将低温环境(如大气)的热输送到室内供暖或加热物体。前者常称之为制冷机而后者特称之为热泵。制冷机与热泵在热力学原理上并无区别，其工作循环都是逆向循环，只是使用的目的有所不同而已。pv122‘6543122‘Ts绝热膨胀，温度降低理想气体

TLTTHppN热效应区冷效应区Np转回温度曲线实际气体的冷、热效应区第一节蒸气压缩制冷循环

一、蒸气压缩制冷的理想循环蒸发器q2压缩机q1w冷凝器膨胀阀12341-2:制冷剂在压缩机中的绝热压缩过程2-3:制冷剂在冷凝器中的定压放热过程3-4:制冷剂在膨胀阀中的绝热节流过程4-1:制冷剂在蒸发器中的定压定温气化过程1234Ts1234da单位质量制冷剂在蒸发器中吸热量：q2＝h1-h4c压缩机消耗的比轴功就是循环消耗外界的比净功：5蒸气压缩制冷理想循环的制冷系数为二、制冷剂及其ｐ-ｈ图1.对制冷剂的热力学要求（1）在标准大气压下制冷剂的饱和温度（沸点）要低，一般应低于-10℃。（2）蒸发温度所对应的饱和压力不应过低，冷凝温度所对应的饱和压力不宜过高。（3）在工作温度（蒸发温度和冷凝温度）范围内，汽化潜热要大。（4）临界温度应远高于环境温度，使循环不在临界点附近运行，而运行于具有较大气化潜热的范围之内。（5）凝固点要低，以免在低温下凝固阻塞管路。而且饱和气的比容要小，以减少设备的体积。2.制冷剂的p-h

图ph1-2：制冷剂在压缩机中的绝热压缩过程12342-3：制冷剂在冷凝器中的定压放热过程3-4：制冷剂在膨胀阀中的绝热节流过程4-1：制冷剂在蒸发器中的定压定温汽化过程蒸发器q2压缩机q1w冷凝器膨胀阀1234收获代价三、影响制冷系数ε的主要因素1.提高蒸发温度34ph124’1’2’原循环的制冷系数

新循环的制冷系数

蒸发温度主要取决于制冷对象的温度要求,不能随意变动,但在制冷对象允许情况下,取较高的蒸发温度有利于提高循环的制冷系数。一般蒸发温度比冷库温度低５～７℃,以保证传热需要。

2.降低冷凝温度34ph12原循环的制冷系数新循环的制冷系数2’3’4’

冷凝温度取决于冷却介质(大气或冷却水等)的温度,不能随意变动。但在允许选择冷却介质的温度时，比如，冰箱、冰柜从提高制冷系数出发,应放置在房间温度较低的地方。一般冷凝温度要高于冷却介质温度５～７℃,以保证必要的传热温差。

过冷度愈大,制冷系数增加愈多。制冷剂液体离开冷凝器的温度取决于冷却介质的温度,过冷度一般很小。多数制冷装置专设一回热器,使从冷凝器出来的制冷剂液体通过回热器进一步冷却,增大过冷度。回热器的冷却介质通常为离开蒸发器的低温低压蒸气。3.提高过冷度34ph123’4’例12-1

以R22为制冷剂的制冷装置，制冷剂的蒸发温度t4＝

-20℃，压缩机的吸气温度t1＝-20℃，冷凝温度t3＝20℃，试求该循环的制冷系数。

3ph412解由附图3的ｐ-ｈ图上找出给定的各点,并查出各点的焓值如下:

123434ph124’1’2’四、单级压缩双蒸发器的制冷循环

热泵供热原理

热泵就其实质来看，和制冷装置完全一样，只是两者工作的温度范围不同。制冷装置工作的上限温度为大气环境温度，其目的系从冷藏室吸热，以保持冷藏室低温(下限温度)恒冷；热泵工作的下限温度为大气环境温度，其目的是向暖室放热，以保持暖室温度(上限温度)恒暖。

热泵传给高温物体的热量包括由消耗的机械功变成的热量。所以，热泵的供热系数比工作在相同条件下制冷装置的制冷系数大。直接用电炉取暖所消耗的能量要比用电机带动热泵消耗的能量大得多，这是因为电炉至多只能将电能全部转化为热能，而热泵循环不仅如此，还可将取自环境的热量一起送到需要取暖的房间。关于热泵制冷装置—从低温处吸收热量，保持低温。热泵—向高温处提供热量。供热系数逆循环作业P150：习题2提示：利用P288附图3(1)是可逆绝热过程；（2）是绝热节流过程。

制冷机与热泵

将物体冷却到低于周围环境温度，并维持此低温，是利用制冷装置来实现的。制冷装置的任务是，通过制冷工质(称制冷剂)的循环过程将热从低温物体(即制冷空间，例如冷藏室)移向高温物体(例如大