单级蒸汽压缩制冷循环

单级蒸汽压缩制冷循环第1页，共93页，2023年，2月20日，星期四第2页，共93页，2023年，2月20日，星期四第一章单级蒸汽压缩式制冷循环[教学目的与要求]

[教学内容]

[教学重点和教学难点]

[教学建议][作业]第3页，共93页，2023年，2月20日，星期四[教学目的的要求]1.了解理想制冷循环和理论制冷循环的区别。2.了解单级蒸汽压缩式制冷理论循环的基本热力分析和计算方法。3.掌握单级蒸汽压缩式实际制冷循环。4.掌握输气量、输气系数、制冷剂循环量、制冷量、制冷压缩机的功率和效率、冷凝负荷、制冷系数等概念。5.了解单级蒸汽压缩式制冷实际循环的基本热力分析与计算方法。第4页，共93页，2023年，2月20日，星期四[教学内容]第一节单级蒸汽压缩式制冷循环的制冷方法、原理与循环第二节单级蒸汽压缩式制冷理论循环及其热力计算第三节单级蒸汽压缩式制冷实际循环第四节单级蒸汽压缩式制冷循环的影响因素及工况第五节单级离心、螺杆式制冷循环第六节空气源热泵和地源热泵返回总目录第5页，共93页，2023年，2月20日，星期四第一节单级蒸汽压缩式制冷循环的制冷方法、原理与循环（一）制冷方法、原理（二）单级蒸汽压缩式制冷循环返回本章第6页，共93页，2023年，2月20日，星期四（一）制冷方法、原理蒸汽压缩式制冷的热力学原理利用制冷剂液体在气化时（蒸发时）产生的吸热效应，达到制冷目的。第7页，共93页，2023年，2月20日，星期四能量的传递和转化能量从一个物体传递到另一个物体有两种方式作功借作功来传递能量总和物体宏观位移有关。传热借传热来传递能量无需物体的宏观移动。1.热力学第一定律

自然界中的一切物质都具有能量，能量不可能被创造，也不可能被消灭；但能量可以从一种形态转变为另一种形态，且在能量的转化过程中能量的总量保持不变。能量守恒与转换定律是自然界基本规律之一。第8页，共93页，2023年，2月20日，星期四能量的传递和转化2.热力学第二定律

热不能自发地、不付代价地从低温物体传到高温物体.制冷循环的热力学分析热力学循环热源温度不变时的逆向可逆循环——逆卡诺循环

当高温热源和低温热源随着过程的进行温度不变时，具有两个可逆的等温过程和两个等熵过程组成的逆向循环。在相同温度范围内，它是消耗功最小的循环，即热力学效率最高的制冷循环，因为它没有任何不可逆损失。正向循环

热能转化为机械功逆向循环消耗功第9页，共93页，2023年，2月20日，星期四

制冷与低温温区的划分制冷通过一定的方式将物体冷却到环境温度以下。“冷”相对于环境温度而言，一般是指环境温度至绝对零度。通过123Ｋ来分界温区制冷温区

123K以上低温温区

123K以下低温温度范围第10页，共93页，2023年，2月20日，星期四蒸汽压缩式制冷循环“冷源”指需冷却的空间“热源”则指制冷机放热的对象制冷循环就是通过一定的能量补偿，从低温热源吸热，向高温热源排热。热源的温度决定制冷剂吸热与排热的温度与压力，相应地决定了制冷循环中的高低压侧的压力比。第11页，共93页，2023年，2月20日，星期四（二）单级蒸汽压缩式制冷循环单级蒸汽压缩式制冷系统由压缩机，冷凝器，膨胀阀和蒸发器组成。制冷剂蒸汽压缩、冷凝成液体，放出热量冷凝后的制冷剂流经节流元件进入蒸发器。从入口端的高压pk降低到低压p0，从高温tk降低到t0，并出现少量液体汽化变为蒸汽。制冷剂液体在低压（低温）下蒸发吸热制冷剂蒸汽回到压缩机中压缩单级循环原理图动画第12页，共93页，2023年，2月20日，星期四制冷系统各部件的主要用途压缩制冷剂蒸汽，提高压力和温度放热，使高压高温制冷剂蒸汽冷却、冷凝成高压常温的制冷剂液体得到低温低压制冷剂制冷剂液体吸热、蒸发、制冷第13页，共93页，2023年，2月20日，星期四单级蒸汽压缩式制冷循环容积式压缩机的单级压比受压缩机容积效率和压缩终了温度的制约通常被限制在8～10离心式压缩机的单级压缩比受工质分子量大小与叶轮的周边速度制约

通常被限制在2～4

第14页，共93页，2023年，2月20日，星期四蒸汽压缩式制冷系统的构成各种控制阀辅助部件蒸汽压缩式制冷系统的构成四个主要部件压缩机冷凝器节流件蒸发器不可缺少管道净化贮集分离设备第15页，共93页，2023年，2月20日，星期四压缩机压缩机按压缩原理有两大类：容积型速度型容积型压缩机通过对运动机构作功，以减少压缩式容积，提高蒸汽压力来完成压缩功能。速度型压缩机由旋转部件连续将角动量转换给蒸汽，再将该动量转为压力。

压缩式制冷系统的心脏主机有用能的输入、制冷剂在系统中的循环流动压缩机称为第16页，共93页，2023年，2月20日，星期四热交换设备制冷系统的热交换设备主要是冷凝器和蒸发器，它们是制冷剂与外部热源介质之间发生热交换的设备。⒈冷凝器用冷凝器将制冷剂从低温热源吸收的热量及压缩后增加的热焓排放到高温热源。

⒉蒸发器

蒸发器是制冷机中的冷量输出设备。制冷剂在蒸发器中蒸发，吸收低温热源介质（水或空气）的热量，达到制冷的目的。

第17页，共93页，2023年，2月20日，星期四节流机构、管道节流机构

控制进入蒸发器的制冷剂质流率；对制冷剂的流动起扼制作用；使来自冷凝器的高压液态制冷剂压力降低。管道用管道将制冷机各组成部件连接成一个完整的制冷系统，使制冷剂在封闭的系统中循环。节流动画第18页，共93页，2023年，2月20日，星期四第二节单级蒸汽压缩式制冷理论循环及其热力计算（一）单级蒸汽压缩式制冷理论循环组成（二）单级蒸汽压缩式制冷理论循环的假设条件和热力图（三）单级蒸汽压缩式制冷理论循环的热力性能及分析返回本章第19页，共93页，2023年，2月20日，星期四（一）单级蒸汽压缩式制冷理论循环组成制冷压缩机冷凝器节流器蒸发器单级蒸汽压缩式制冷循环，是指制冷剂在一次循环中只经过一次压缩，最低蒸发温度可达-40～-30℃。单级蒸汽压缩式制冷广泛用于制冷、冷藏、工业生产过程的冷却，以及空气调节等各种低温要求不太高的制冷工程。第20页，共93页，2023年，2月20日，星期四（一）单级蒸汽压缩式制冷理论循环组成

第21页，共93页，2023年，2月20日，星期四制冷剂的变化过程单级蒸汽压缩式制冷理论循环组成：制冷压缩机冷凝器节流器蒸发器压缩过程（压缩机中进行）通过压缩使制冷剂由低温低压的蒸汽变为高温高压气体。冷却冷凝过程（冷凝器中进行）在冷凝器中冷却冷凝成制冷剂液体。节流过程（节流阀中进行）压力、温度降低，焓值不变蒸发过程（蒸发器中进行）吸热蒸发，变成低温低压制冷剂气第22页，共93页，2023年，2月20日，星期四（二）单级蒸汽压缩式制冷理论循环的假设条件和热力图理论循环的假设条件1、压缩过程为定熵过程2、冷凝、蒸发过程为定压过程，没有传热温差3、压缩机吸入的是饱和蒸汽，冷凝器出口为饱和液体。4、制冷管道内无流动阻力损失5、节流过程为绝热过程第23页，共93页，2023年，2月20日，星期四理论循环的热力图1-2压缩机:压缩和输送制冷蒸汽。2-2`-3冷凝器:将制冷剂的热量排放给冷却介质。3-4节流阀:对制冷剂节流降压。4-1蒸发器:制冷剂吸收被冷却对象的热量。第24页，共93页，2023年，2月20日，星期四各部件的作用压缩机:压缩和输送制冷蒸汽，并造成蒸发器中低压、冷凝器中高压，是整个系统的心脏。冷凝器:是输出热量的设备，将制冷剂在蒸发器中吸收的热量和压缩机消耗功所转化的热量排放给冷却介质。节流阀:对制冷剂起节流降压作用，并调节进入蒸发器的制冷剂流量。蒸发器:是输出冷量的设备，制冷剂在蒸发器中吸收被冷却对象的热量，从而达到制冷的目的。第25页，共93页，2023年，2月20日，星期四X=0X=1lgPh压焓图等比容线等熵线饱和液线等温线等压线湿蒸汽两相区干蒸汽线临界点Tc等焓线过冷液体区过热气体区压焓图压焓图的结构如图所示。以绝对压力为纵坐标（为了缩小图的尺寸，提高低压区域的精度，通常纵坐标取对数坐标），以焓值为横坐标。第26页，共93页，2023年，2月20日，星期四压焓图一点：临界点C三区：液相区、两相区、气相区。五态：过冷液状态、饱和液状态、湿蒸汽状态、饱和蒸汽状态、过热蒸汽状态。八线：等压线p（水平线）等焓线h（垂直线）饱和液线x=0，饱和蒸汽线x=1，无数条等干度线x等熵线s等比体积线v等温线t第27页，共93页，2023年，2月20日，星期四理论循环过程在压焓图上的表示1）制冷压缩机压缩过程2）制冷压缩机冷凝过程

3）制冷压缩机膨胀过程

4）制冷压缩机蒸发过程

第28页，共93页，2023年，2月20日，星期四理论循环T-s图和lgp-h图理论循环T-s图（a）和lgp-h图（b）第29页，共93页，2023年，2月20日，星期四（三）单级蒸汽压缩式制冷理论循环的热力性能及分析单位制冷量；单位容积制冷量；单位理论功；单位冷凝；单级理论循环制冷系数；单级理论循环热力完善度。第30页，共93页，2023年，2月20日，星期四理论循环的性能指标及其计算1.单位质量制冷量q0制冷压缩机每输送1kg制冷剂经循环从被冷却介质中制取的冷量称为单位质量制冷量，用q0表示。q0=h1-h4=r0（1-x4）式中：

q0单位质量制冷量（kJ/kg）；h1与吸气状态对应的比焓值（kJ/kg）；h4节流后湿蒸汽的比焓值（kJ/kg）；r0蒸发温度下制冷剂的汽化潜热（kJ/kg）；x4节流后气液两相制冷剂的干度。第31页，共93页，2023年，2月20日，星期四理论循环的性能指标及其计算2.单位容积制冷量qv

制冷压缩机每吸入1m3制冷剂蒸汽（按吸气状态计）经循环从被冷却介质中制取的冷量，称为单位容积制冷量，用qv表示。

qv=q0/v1式中：qv单位容积制冷量（kJ/m3）；v1制冷剂在吸气状态时的比体积（m3/kg）3.理论比功w0

制冷压缩机按等熵压缩时每压缩输送1kg制冷剂蒸汽所消耗的功，称为理论比功，用w0表示。w0=h2-h1

式中：w0理论比功（kJ/kg）；h2压缩机排气状态制冷剂的比焓值（kJ/kg）；h1压缩机吸气状态制冷剂的比焓值（kJ/kg）第32页，共93页，2023年，2月20日，星期四理论循环的性能指标及其计算4.单位冷凝热负荷qk制冷压缩机每输送1kg制冷剂在冷凝器中放出的热量，称为单位冷凝热负荷，用qk表示。qk=（h2-h2）+（h2-h3）=h2-h3式中：qk单位冷凝热负荷（kJ/kg）；h2与冷凝压力对应的干饱和蒸汽状态所具有的比焓值（kJ/kg）；h3与冷凝压力对应的饱和液状态所具有的比焓值（kJ/kg）；对于单级蒸汽压缩式制冷理论循环，存在着下列关系qk=q0+w05.制冷系数0

单位质量制冷量与理论比功之比，即理论循环的收益和代价之比，称为理论循环制冷系数，用0表示，ε0=q0/w0=（h1-h4）/（h2-h1）第33页，共93页，2023年，2月20日，星期四理论循环的性能指标及其计算例1-1假定循环为单级蒸汽压缩式制冷的理论循环，蒸发温度t0=-10℃，冷凝温度tk=35℃，工质为R22，循环的制冷量Q0=55kW，试对该循环进行热力计算。解点1：t1=t0=10℃，p1=p0=0.3543MPa，h1=401.555kJ/kg，v1=0.0653m3/kg点3：t3=tk=35℃，p3=pk=1.3548MPa，h3=243.114kJ/kg，

由图可知，h2=435.2kJ/kg，t2=57℃

第34页，共93页，2023年，2月20日，星期四1）单位质量制冷量q0=h1-h4=h1-h3=401.555-243.114=158.441kJ/kg4）理论比功w0=h2-h1=435.2-401.555=33.645kJ/kg5）压缩机消耗的理论功率P0=qmw0=0.347133.645=11.68kW3）制冷剂质量流量qm=Q0/q0=55/158.443=0.3741kg/s2）单位容积制冷量qv=q0/v1=158.411/0.0653=2426kJ/m3第35页，共93页，2023年，2月20日，星期四7）冷凝器单位热负荷qk=h2-h3=435.2-243.114=192.086kJ/kg8）冷凝器热负荷Qk=qmqk=0.3471192.086=66.67kW6）制冷系数ε0=q0/w0=158.411/33.645=4.71第36页，共93页，2023年，2月20日，星期四第三节单级蒸汽压缩式制冷实际循环（一）单级实际制冷循环与理论制冷循环的区别（二）单级蒸汽压缩式制冷实际循环的过程及其热力状态图（三）单级蒸汽压缩式制冷实际循环的热力性能及分析（四）实际工况及制冷剂的变化对循环的影响（五）其他变化对实际制冷循环的影响（六）实际制冷循环的热力计算返回本章第37页，共93页，2023年，2月20日，星期四（一）单级实际制冷循环与理论制冷循环的区别理论1、压缩过程为定熵过程。2、冷凝、蒸发过程为定压过程，没有传热温差。3、压缩机吸入的是饱和蒸汽，冷凝器出口为饱和液体。4、制冷管道内无流动阻力损失。5、节流过程为绝热过程。实际1、压缩过程不是定熵过程。2、热交换过程中，存在气体过热、液体过冷现象。3、热交换过程存在传热温差。4、节流过程不完全是绝热过程。5、管道内有流动阻力损失。6、系统存在不凝性气体。第38页，共93页，2023年，2月20日，星期四（二）单级蒸汽压缩式制冷实际循环的过程1）制冷压缩机的压缩过程不是等熵过程，且有摩擦损失。2）实际制冷循环中压缩机吸入的制冷剂往往是过热蒸汽，节流前往往是过冷液体，即存在气体过热、液体过冷现象。3）热交换过程中，存在着传热温差，被冷却介质温度高于制冷剂的蒸发温度，环境冷却介质温度低于制冷剂冷凝温度。4）制冷剂在设备及管道内流动时，存在着流动阻力损失，且与外界有热量交换。5）实际节流过程不完全是绝热的等焓过程，节流后的焓值有所增加。6）制冷系统中存在着不凝性气体。第39页，共93页，2023年，2月20日，星期四单级实际循环的热力状态图4-1表示制冷剂在蒸发器汽化和压降过程；1-1表示制冷剂蒸汽的过热（有益或有害）和压降过程；1-2s表示制冷剂蒸汽在制冷压缩机内实际的非等熵压缩过程；2s-2s表示制冷压缩机压缩后的制冷剂蒸汽经过排气阀的压降过程；2s-3表示制冷剂蒸汽经排气管进入冷凝器的冷却、冷凝和压降过程；3-3表示制冷剂液体的过冷和压降过程；3-4表示制冷剂液体的非绝热节流过程。

第40页，共93页，2023年，2月20日，星期四简化的单级实际循环热力状态图112(2)3456,,ppk0Lgph1-1表示蒸汽的过热过程1-2表示实际增熵压缩过程2-3-4表示制冷剂在冷凝压力pk下的等压冷却、冷凝过程

4-5表示制冷剂在冷凝压力下的过冷过程

5-6表示制冷剂在等焓下的节流过程6-1表示制冷剂在蒸发压力p0下的等压汽化过程

第41页，共93页，2023年，2月20日，星期四（三）单级蒸汽压缩式制冷实际循环的热力性能及分析1.制冷量；2.制冷压缩机的功率和效率；3.冷凝器负荷、过冷器负荷、回热器负荷；4.理论输汽量、实际输汽量、输汽系数、循环量；5.制冷系数、能效比及热力完善度。第42页，共93页，2023年，2月20日，星期四1.制冷量单位质量制冷量q0q0=h1’-h6单位容积制冷量qvqv=q0/v1’第43页，共93页，2023年，2月20日，星期四2.制冷压缩机的功率和效率按等熵压缩时每压缩输送1kg制冷剂蒸汽所消耗的功，称为理论比功w0=h2-h1压缩输送1kg制冷剂蒸汽实际消耗的功，称为指示比功

wi=h2-h1

理论比功w0与指示比功wi之比，称为制冷压缩机的指示效率ηiηi=w0/wi压缩机的理论功率P0P0=qmw0指示功率PiPi=P0/ηi第44页，共93页，2023年，2月20日，星期四3.冷凝器负荷、过冷器负荷、回热器负荷；单位冷凝热负荷qkqk=h2-h4

冷凝器的热负荷QkQk=qmqk第45页，共93页，2023年，2月20日，星期四4.理论输汽量、实际输汽量、输汽系数、循环量；1）、Vh=(π/4)×D2×S×n×Z×3600=900πD2snz2）、压缩机的实际输气量Vs<Vh3）、输气系数λ=Vs/Vh4）、输气量：Vs=qm*v吸5）、制冷量：Q0=qmq06）、指示比功：由于偏离定熵过程，压缩1kg制冷剂蒸汽实际消耗的功。Wi=h2s-h17）、制冷剂质量流量qmqm=Q0/q0第46页，共93页，2023年，2月20日，星期四5.制冷系数、能效比及热力完善度实际制冷系数εsεs=Q0/Ps=ε0ηs热力完善度β

β=εs/εｃβ

制冷循环接近它理想情况的程度，接近完善的程度实际制冷循环的制冷系数εs与工作在相同热源温度条件下，它的理想制冷循环（逆卡诺循环）的制冷系数εc的比值

。β越大，说明制冷循环经济性越好，热力学的不可逆损失越小；反之，则制冷循环效果差，效率低。β永远小于1

。第47页，共93页，2023年，2月20日，星期四（四）实际工况及制冷剂的变化对循环的影响上述循环是单级基本循环，在实用上，根据实际条件对循环作一些改进，以便提高循环的热力完善度，这一改进有液体过冷、吸气过热及由此而产生的回热循环。液体过冷对循环的影响；吸汽过热对循环的影响；回热对循环的影响。第48页，共93页，2023年，2月20日，星期四液体过冷与液体过冷循环液体过冷：制冷剂液体的温度低于统一压力下的饱和液体的温度称为过冷。过冷循环：将节流前的制冷剂液体冷却到低于冷凝温度的状态，称为过冷。带有过冷的循环，叫做过冷循环。采用液体过冷对提高制冷量和制冷系数都是有利的第49页，共93页，2023年，2月20日，星期四液体过冷对循环的影响下图为具有液体过冷的循环和理论循环的对比图，1-2-3-4-1为理论循环，1-2-3'-4'-1表示过冷循环。两个循环的比功相同，过冷循环中单位制冷量增加，从而导致过冷循环的制冷系数增加。第50页，共93页，2023年，2月20日，星期四液体过冷的产生过冷的产生：1、冷凝器中冷凝面积的选择往往大于设计所需的冷凝面积；2、冷凝器选择条件是根据最热天气，最高的环境介质温度。而在使用中的绝大多数时间内的冷凝器是在低于上述条件的情况下工作，从而使冷凝面积过剩，为制冷剂过冷创造了条件；3、设计过程中，人为设计一些过冷度。4、在制冷系统中设置了过冷器。5、在制冷系统中设置了回热器。第51页，共93页，2023年，2月20日，星期四液体过冷的lgP-h图第52页，共93页，2023年，2月20日，星期四过冷循环在T-s图（a）和lgp-h图（b）上的表示过冷循环在图上的表示第53页，共93页，2023年，2月20日，星期四制冷系数变化对比w0

=h2-h1

w0=h2-h1q0

=h1-h4=（h1-h4）+（h4-h4）=q0+q0q0=h1-h4过冷循环1-2-3-4-1理论循环1-2-3-4-1第54页，共93页，2023年，2月20日，星期四吸汽过热与吸汽过热循环过热：制冷剂蒸汽的温度高于统一压力下饱和蒸汽的温度。过热循环：压缩机吸入前的制冷剂蒸汽的温度高于吸气压力下制冷剂的饱和温度时，称为吸气过热，两者温度之差称为过热度。具有吸气过热的循环，称为过热循环。过热的分类有效过热：过热吸收的热量来自被冷却对象，产生有用的制冷效果。有害过热：过热吸收的热量来自被冷却对象之外，没有产生有用的制冷效果。第55页，共93页，2023年，2月20日，星期四吸汽过热对循环的影响下图为具有吸汽过热的循环和理论循环的对比图，1-2-3-4-1为理论循环，1-1'-2'-3-4-1表示吸汽过热循环。第56页，共93页，2023年，2月20日，星期四吸气过热的产生1、蒸发器的蒸发面积大于设计所需的蒸发面积——有效过热。2、为避免“湿冲程”，人为设计过热过程。3、蒸发器与压缩机之间的连接管道吸收外界热量——有害过热。4、蒸发器与压缩机之间的连接管道吸收被冷却对象的热量，——有效过热。5、制冷系统中设置了回热器，——有害过热，伴随过冷过程。6、封闭式压缩机中，吸气冷却电动机而过热，——有害过热，但是必须。第57页，共93页，2023年，2月20日，星期四吸气过热的lgP-h图第58页，共93页，2023年，2月20日，星期四过热循环在T-s图（a）和lgp-h图（b）上的表示过热循环在图上的表示第59页，共93页，2023年，2月20日，星期四过热度对排气温度的影响131.586.372.972.165.773.93093.055.944.144.437.445.30NH3R22R134aR290R600aR502过热度℃第60页，共93页，2023年，2月20日，星期四有效过热对制冷系数的影响有效过热对循环是否有益与制冷剂本身的特性有关。如图所示，该图是在蒸发温度为0℃、冷凝温度为40℃的条件下计算所得的结果。第61页，共93页，2023年，2月20日，星期四过热区单位容积制冷量的变化第62页，共93页，2023年，2月20日，星期四制冷量和制冷系数变化对比

w0=h2-h1=w0+w0

w0=h2-h1=w0+w0

w0=h2-h1

q0=h1-h4=q0

q0=h1-h4=（h1-h4）+（h1-h1）=q0+q0

q0=h1-h4

有害过热有效过热过热循环1-2-3-4-1

理论循环1-2-3-4-1第63页，共93页，2023年，2月20日，星期四回热对循环的影响回热：利用回把热使节流前的制冷剂液体与压缩机吸入前的制冷剂蒸汽进行热交换，使液体过冷、蒸汽过热，称之为回热。回热循环：具有回热的循环，称为回热循环。第64页，共93页，2023年，2月20日，星期四回热循环的P-H图第65页，共93页，2023年，2月20日，星期四回热循环原理图动画第66页，共93页，2023年，2月20日，星期四回热循环在T-s图（a）和lgp-h图（b）上的表示回热循环在图上的表示第67页，共93页，2023年，2月20日，星期四制冷量和制冷系数变化对比w0=h2-h1=w0+w0

w0=h2-h1

q0

=h1-h4=q0+q0

q0=h1-h4

回热循环1-2-3-4-1

理论循环1-2-3-4-1回热循环与理论循环相比较，制冷系数的变化情况如下

第68页，共93页，2023年，2月20日，星期四（五）其他变化对实际制冷循环的影响制冷剂与被冷却对象、环境介质之间传热温差的影响；节流过程不绝热的影响；压力损失和热量损失的影响；不凝性气体的影响。第69页，共93页，2023年，2月20日，星期四热交换及压力损失对制冷循环的影响1.吸气管道从蒸发器出口到压缩机吸气入口之间的管道称为吸气管道吸入管道对循环性能的影响最大。吸入管道中的压力降始终是有害的，它使得吸气比容增大，压缩机的压力比增大，单位容积制冷量减少，压缩机容积效率降低，比压力增大，制冷系数下降。2.排气管道在压缩机的排出管道中，热量由高温制冷剂蒸汽传给周围空气，它不会引起性能的改变，仅仅是减少了冷凝器中的热负荷。第70页，共93页，2023年，2月20日，星期四热交换及压力损失对制冷循环的影响3.液体管道在冷凝器到膨胀阀这段管路中，热量通常由液体制冷剂传给周围空气，使液体制冷剂过冷，制冷量增大。然而，也可能水冷冷凝器中的冷却水温度很低，冷凝温度低于环境温度，热量由空气传给液体制冷剂，可能导致部分液体气化，这不仅使单位制冷量下降，而且使得膨胀阀不能正常工作。4.两相管道通常膨胀阀是紧靠蒸发器安装的。倘若将它安装在被冷却空间内，传给管道的热量将产生有效制冷量；若安装在室外，热量的传递使制冷量减少，因而此段管道必须保温。5.蒸发器如果假定不改变制冷剂出蒸发器时的状态，它仅使蒸发器中的传热温差减小，要求传热面积增大而已。如果假定不改变蒸发过程中的平均传热温差，其结果与吸气管道阻力引起的结果一样。第71页，共93页，2023年，2月20日，星期四热交换及压力损失对制冷循环的影响6.冷凝器假定出冷凝器的压力不变，为克服冷凝器中制冷剂的流动阻力，必须提高进冷凝器时制冷剂的压力，这必须导致压缩机的排气压力升高，压力比增大，压缩机耗功增加，制冷系数下降。7.压缩机在理论循环中，假设压缩过程为等熵过程。而实际上，整个过程是一个压缩指数在不断变化的多方过程。另外，由于压缩机气缸中有余隙容积的存在，气体经过吸、排气阀及通道出有热量交换及流动阻力，这些因素都会使压缩机的输气量减少，制冷量下降，消耗的功率增大。第72页，共93页，2023年，2月20日，星期四冷凝、蒸发过程传热温差对循环性能的影响由于冷凝器与蒸发器中传热温差的存在，会使实际的冷凝温度比理论循环的冷凝温度高，蒸发温度则比理论循环的蒸发温度低，从而使循环的制冷系数下降。制冷循环中制冷剂与热源之间的传热温差越大，制冷循环的效率越低。但传热温差的存在并不影响理论制冷循环的热力计算用于实际制冷循环。第73页，共93页，2023年，2月20日，星期四不凝性气体对制冷循环的影响系统中的不凝性气体往往积存在冷凝器上部，因为它不能通过冷凝器的液封。不凝性气体的存在将使冷凝器内的压力增加，从而导致压缩机排气压力提高，比功增加制冷系数下降，压缩机容积效率降低。应及时加以排除。第74页，共93页，2023年，2月20日，星期四（六）实际制冷循环的热力计算确定工作参数；进行热力计算。动画第75页，共93页，2023年，2月20日，星期四第四节单级蒸汽压缩式制冷循环的影响因素及工况（一）蒸发温度To不变，冷凝温度Tk变化时对循环的影响（二）冷凝温度Tk不变，蒸发温度To变化时对循环的影响（三）单级制冷压缩机的工况；返回本章第76页，共93页，2023年，2月20日，星期四（一）其他条件不变，冷凝温度tk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：1-2´-3´-4´

-11234tkt0t´k3´2´4´第77页，共93页，2023年，2月20日，星期四（二）其他条件不变，蒸发温度t0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´第78页，共93页，2023年，2月20日，星期四（三）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：标准工况、空调工况)，作为压缩机制冷量选用和比较的标准。标准工况、空调工况、最大压差工况、最大轴功率工况；名义工况、考核工况；不同工况制冷量、轴功率换算。第79页，共93页，2023年，2月20日，星期四名义工况(旧)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。(新)空调工况标准工况工况第80页，共93页，2023年，2月20日，星期四我国常用制冷机工况（通常适用于开启式）151510（5）吸气温度tsh151510吸气温度tsh405040过冷温度tsc353535过冷温度tsc5105（0）蒸发温度t0555蒸发温度t0405040冷凝温度tk最大功率工况404040冷凝温度tk空调工况150（15）15吸气温度tsh151510吸气温度tsh405040过冷温度tsc252525过冷温度tsc3030（8）20蒸发温度t0151515蒸发温度t0405040冷凝温度tk最大压差工况303030冷凝温度tk标准工况R22R12R717R22R12R717制冷剂工作温度/℃工况种类制冷剂工作温度/℃工况种类注：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。第81页，共93页，2023年，2月20日，星期四容积式制冷压缩机及机组的名义工况（半封闭）（开启式）（18.3）（8B）（全封闭）所有型式30（40.6）（4.4）1035（40.6）40（8A）8低温Ⅱ38543237所有型式44（48.9）5（4.4）49（48.9）6（6A）全封闭32（32.2）32（32.2）55（54.4）23（23.3）5（5A）低温Ⅰ所有型式38184374（半封闭）（开启式）（18.3）（3B）（全封闭）所有型式44（48.9）（4.4）1849（48.9）7（6.7）（3A）3中温38184372所有型式50（46.1）18（18.3）55（54.4）7（7.2）1（1A）高温机组型式液体温度/℃吸气温度/℃冷凝温度/℃蒸发温度/℃工况序号类别第82页，共93页，2023年，2月20日，星期四氨制冷压缩机及机组的名义工况3020（34.4）403（3A）低温Ⅱ15（17.8）23（23.3）2（2A）低温Ⅰ9（9.4）（15）（1B）32（32.2）30（35）1（1.1）35（6.7）7（1A）1中温环境温度/℃液体温度/℃吸气温度/℃冷凝温度/℃蒸发温度/℃工况序号类别第83页，共93页，2023年，2月20日，星期四容积式和离心式冷水机组的名义工况6771245402热泵24（23.9