制冷原理培训

制冷原理培训

2021.03.目录

一.热工根底二.蒸汽紧缩式制冷三.制冷工质.1.1气体的热力性质1.1.1气体形状参数在制冷与热泵中，大都是利用气体的热力参数变化进展任务的，用到的主要热力参数与方程有：气体形状方程，熵，焓，气体形状变化的过程方程，以及形状变化的外功，相变时的潜热，气体与液休的导热系数，粘性等。一.热工根底气体的形状参数：压力p，温度T，比体积υ与气体形状有关的另三个参数：比内能u，比熵s，比焓h---质量定压比热j/kg.k.比焓：单位工质流动过程具有的内能和流动功在热力设备中，工质总是不断地从一处流到另一处，随着工质流动而转移的能量不等于热力学能而等于焓，故在热力工程计算中焓具有更广泛的运用。比熵：单位工质在恒温下吸热量与温度之比是判别实践过程的方向，提供过程能否实现、能否可逆的判据。1.1.1气体形状参数.1.1.2气体形状方程理想气体形状方程：实践气体形状方程：式中R-气体常数，z-紧缩性系数，a(T)，b修正系数。制冷中常用实践气体形状方程P-R(Peng-Robinson)方程：1.1气体的热力性质.1.1.3气体形状变化过程方程过程方程：1.1气体的热力性质气体形状的变化，主要表现为压力和温度的变化，而压力的变化是由比体积的变化得来的〔紧缩式循环中〕，或者是由温度变化得来的〔在吸收式循环中〕。绝热过程：指数n=k，称为绝热过程指数等温过程：n=1多变过程：介于两者间有热量交换的过程，1<n<k气体形状过程的变化需参与热量或外功----紧缩过程，也可释放热量或对外作功---膨胀过程。理想气体外功定容加热过程.1.2热力学第一定律自然界中的一切物质都具有能量，能量不能够被发明，也不能够被消灭；但能量可以从一种形状转变为另一种形状，且在能量的转化过程中能量的总量坚持不变。能量守恒与转换定律是自然界的根本规律之一。确定了热力过程中热力系与外界进展能量交换时，各种形状能量数量上的守恒关系。.1.2热力学第一定律1.2.1能量传送方式做功如工质膨胀推进活塞做功，做功的结果是工质把热力学能传送给活塞和飞轮，成为动能，此时热力学能转变为机械能，反之亦然。◆功的方式→与系统界面宏观挪动有关的功：如紧缩功，膨胀功→工质在开口系统中流动而传送的功：推进功.1.2热力学第一定律1.2.1能量传送方式◆推进功定义进入气缸质量为m的工质作用在面积为A的活塞上的力为PA，推进活塞所做的功为推进功只需在工质挪动位置时才起作用.进入系统的能量-分开系统的能量=系统中储存能量的添加1.2热力学第一定律1.2.2热力学第一定律的根天性量方程式任何系统，任何过程均可据此原那么建立能量平衡式.工质流经紧缩机时，机器对工质做功wc，使工质升压，工质对外放热q，动能和位能差可忽略不计，那么有例1.紧缩机能量平衡1.2热力学第一定律1.2.3能量方程式的运用q=0时，为绝热过程.工质流经换热器时，和外界有热量交换而无功的交换，动能和位能差可忽略不计，那么有例2.换热器能量平衡1.2热力学第一定律1.2.3能量方程式的运用.克劳修斯积分=0可逆循环＜0不可逆循环＞0不能够实行的循环1.3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研讨与热景象相关的各种过程进展的方向、条件及限制的定律温差传热、自在膨胀、混合等过程是在温度差、压力差、浓度差等有限势差作用下进展的非准平衡过程，是不可逆的过程。.1.4热力学定律在制冷/热泵机的运用制冷/热泵过程是从低温热源吸热向高温热源排热过程，为实施该过程需求耗费功。.1.5逆卡诺循环---理想循环1.5.1循环特点具有两个可逆的等温过程和两个等熵过程组成。在一样温度范围内，它是耗费功最小的循环，即热力学效率最高的制冷循环，由于它没有任何不可逆损失。热源温度不变的逆向可逆循环.制冷工质向高温热源放热量制冷工质从低温热源吸热量系统所耗费的功卡诺制冷系数热力完善度

1.5.2卡诺循环热力计算.温度T熵S劳伦兹循环的T-s图1.6劳伦兹循环----理想循环1.6.1循环特点热源温度可变的逆向可逆循环〔换热没有热阻，工质温度在冷凝和蒸发过程中跟随外部热源温度而变化〕具有两个可逆的不等温过程和两个等熵过程组成。.(假设蒸发过程和冷却过程传热温差均为ΔT)制冷量排热量耗功洛伦兹循环制冷系数1.6.2劳伦兹循环计算.三.蒸气紧缩式制冷3.1蒸气紧缩式制冷特征液体蒸发制冷构成循环的四个根本过程：1〕制冷剂液体在低压低温下蒸发，成为低压蒸气；2〕将该低压蒸气提高压力成为高压蒸气，能量补偿；3〕将高压蒸气冷凝成高压液体；4〕高压液体降低压力重新变为低压液体，再前往至1〕从而完成循环。属于液体蒸发制冷，即制冷剂液体在气化〔蒸发〕时产生的吸热效应，到达制冷目的。能量补偿方式是用紧缩机对低压气体紧缩做功从而提高压力。.1234563.1.1认识压焓图

1.等压线2.等焓线3.等温线4.等熵线5.等容线6.等干度线.3412563.1.2认识温熵图

1.等压线2.等焓线3.等温线4.等熵线5.等容线6.等干度线.1．朗肯循环2．劳伦茨循环3．跨临界循环3.2单级蒸气紧缩式制冷循环紧缩过程仅有一级，而不需分级紧缩。适用当高、低温热源温度差不太大，压力比不太大的循环。典型单级紧缩制冷循环3.2.1根本描画.空调、制冷、食品冷藏大量运用的循环根本朗肯循环：空调、冷水机有回热的朗肯循环：冰箱、冷柜朗肯循环的主要特征有两个定压定温的相变过程与纯质制冷剂及共沸混合制冷剂的压力特性可相顺应3.2单级蒸气紧缩式制冷循环3.2.2朗肯循环.根本朗肯循环循环T—S图：1—2紧缩过程2—3冷却冷凝过程3—4节流过程4—1蒸发吸热过程朗肯循环图例TS1243.图2-2有回热的朗肯循环T—S图：1‘—2紧缩过程2—3冷凝过程3—3’液体过冷过程3＇—4节流过程4—1蒸发过程1—1＇吸气过热过程TS1’243’313.2.2朗肯循环.不可逆劳伦茨循环的主要特征冷凝相变过程：定压降温蒸发相变过程：定压升温与非共沸混合制冷剂的压力特性可相顺应工质与热源温度变化相协调，可平衡传热温差，减小不可逆损失相变温度滑变引起分馏〔气相与液相成分不同〕3.2.3不可逆劳伦茨循环.不可逆劳伦茨循环TS1243循环T—S图1—2紧缩过程2—3冷却冷凝过程3—4节流过程4—1蒸发吸热过程.3.3单级蒸气紧缩式制冷实际循环3.3.1实际循环建立的假设根底紧缩过程为等熵过程，即不存在任何不可逆损失。在冷凝器中，制冷剂冷凝温度等于冷却介质温度，且为定值。在蒸发器中，制冷剂蒸发温度等于被冷却介质温度，且为定值。分开冷凝器和进入膨胀阀的液体为冷凝压力下的饱和液体。分开蒸发器和进入紧缩机的蒸气为蒸发压力下的饱和蒸气。制冷剂在管道内流动时没有流动阻力损失，忽略动能变化。除蒸发器和冷凝器中管子外，制冷剂与管外介质间没有热交换。制冷剂流过膨胀阀时，忽略动能变化，且与外界环境没有热交换。.3.3.2实际循环压焓图1→2等熵紧缩过程2→3→4制冷剂在冷凝器中冷却和冷凝过程。制冷剂压力坚持不变2→3冷却过程，制冷剂与环境介质有温差。3→4冷凝过程，制冷剂与环境介质没有温差。4→5节流过程，制冷剂压力与温度均降低，焓不变。5→1制冷剂在蒸发器中吸热过程，制冷剂压力与温度坚持不变，无温差换热。3.3单级蒸气紧缩式制冷实际循环.3.3.3实际循环计算比较3.3单级蒸气紧缩式制冷实际循环制冷剂R22制冷量Qekj/kg冷凝放热Qckj/kg压缩机耗功Wkj/kgCOPTe=5℃Tk=50℃理论循环143.898173.95730.0584.79过热度5℃时147.607178.51730.9114.78过冷度5℃时150.767180.82630.0585.02卡诺制冷系数.实践循环和实际循环有许多不同之处，除了紧缩机中的任务过程以外，主要还有以下一些差别：

(1)流动过程有压力损失。(2)制冷剂流经管道及阀门时同环境介质间有热交换。(3)热交换器中存在温差。3.4单级蒸气紧缩式制冷实践循环计算..1)．单位制冷量、单位容积制冷量及单位实际功.2)．单位冷凝热上式中点2形状的焓值用下式计算式中为紧缩机的指示效率，它被定义为等熵紧缩过程耗功量与实践紧缩过程耗功量之比。.3)．制冷剂的循环流量

式中为制冷量，通常由设计义务给出。4)．紧缩机的实际功率和指示功率分别为

.5)．实践制冷系数

6)．冷凝器的热负荷式中为紧缩机的机械效率。.制冷剂按其化学组成主要有三类无机物氟里昂碳氢化合物制冷剂是制冷系统中的任务流体，通常称为制冷工质，它担当气化吸热和冷凝放热的热力循环而实现制冷目的。在蒸气紧缩式制冷循环中，利用制冷剂在系统中的形状变化，即制冷剂在蒸发器中蒸发从被冷却物体中汲取热量而气化，在冷凝器中高温冷凝排热到周围物质〔水或空气〕而液化，周而复始循环流动到达制冷目的。三.制冷工质.1).热力学性质方面2).迁移性质方面(1)任务温度范围内有适宜的压力和压力比。(2)单位制冷量q0和单位容积制冷量qv较大。(3)比功w和单位容积紧缩功wv小，循环效率高。蒸发压力≧大气压力冷凝压力不要过高冷凝压力与蒸发压力之比不宜过大(4)等熵紧缩终了温度t2不能太高，以免光滑条件恶化或制冷剂本身在高温下分解。(1)粘度、密度尽量小。(2)导热系数大，可提高传热系数，减少传热面积。1.作为制冷剂应符合的要求.3).物理化学性质方面4).其它(1)无毒、不熄灭、不爆炸、运用平安。(2)化学稳定性和热稳定性好。(3)对大气环境无破坏作用。原料来源充足，制造工艺简单，价钱廉价。.2.制冷工质对环境影响评价编号分子式或混合物组成及名称大气寿命/aODPGWP备注R11CCl3F一氟三氯甲烷451.04600氯氟烃类CFCsR22CHClF2二氟一氯甲烷11.90.0341700含氢氯氟烃类HCFCsR134aCH2FCF3四氟乙烷13.801300氢氟烃类HFCsR407c32/125/134a(23/25/52)01700非共沸混合物R410AR32/125（50/50）02000非共沸混合物R744CO2>5001无机化合物R717NH30<1无机化合物R600CH(CH3)2CH3异丁烷0约20碳氢化合物1)臭氧耗损潜值ODP(OzoneDepletionPotential)，数值以R11为基准1。2)全球变暖潜值GWP〔GlobalWarmingPotential〕，以CO2为基准1，时间跨度100年.3.HCFCs禁用时间表国家或地区规定议定书缔约国2010年1月1日削减65%2015年1月1日削减90%2020年1月1日削减99。5%（0。5%仅供维修）2030年1月1日削减100%美国2010年1月1日HCFC22冻结生产2020年1月1日HCFC22禁用欧共体2007年1月1日削减90%2015年1月1日削减100%瑞士、意大利2000年1月1日禁用HCFCs德国2000年1月1日禁用HCFC22瑞典、加拿大2010年1月1日禁用HCFCs.4.制冷工质替代制冷用途原制冷剂制冷剂替代物家用和楼宇空调系统HCFC22HFC混合制冷剂大型离心式冷水机组CFC11CFC12、R500HCFC22HCFC123