第十一章 制冷循环

第十一章制冷循环第十一章制冷循环11-1概述11-2压缩空气制冷循环11-3压缩蒸气制冷循环11-4制冷剂的性质11-5其他制冷循环（自学）11-6热泵循环一、逆向循环概述11-1概述制冷循环热泵循环1、逆向循环的补偿条件采取某些措施，使得孤立系统熵增大于零。输入功量转化成热量，使得作功能力降低，熵增大，作为弥补。一、逆向循环概述深冷<1普冷>1冷吨—1000kg0ºC饱和水在24h内冷冻成0ºC的冰所需的制冷量。

1冷吨=3.86kJ/s；（美国1冷吨=3.517kJ/s）（1）制冷系数工程上也称制冷装置工作性能系数COP。2、逆向循环装置的工作性能系数逆卡诺制冷循环水的凝结（熔化）热r=334kJ/kg3、制冷循环种类压缩式制冷循环、吸收式制冷循环、吸附式制冷循环、蒸汽喷射式制冷循环及半导体制冷等。压缩式制冷循环主要有：压缩气体制冷循环和压缩蒸汽制冷循环（大部分采用）。

11-1概述二、制冷（热泵）循环简介动力循环（正循环）-输入热量，通过循环输出功。制冷循环（逆循环）-输入功量（或其他代价），从低温热源取热。热泵循环（逆循环）-输入功量（或其他代价），向高温热用户供热。1423T1T2TsT0制冷量q2耗净功wnetsT耗净功w0吸热量q2供热量q111-1概述二、制冷（热泵）循环简介逆卡诺循环T0环境T2冷库q1q2wTsT2T0T0不变,T2

εCT2不变,T0

εC制冷循环制冷系数11-1概述二、制冷（热泵）循环简介逆卡诺循环T1不变,T0

εCT0不变,T1

εC热泵循环TsT2T0T1供热系数11-1概述逆向卡诺循环可以进行制冷和供热，相应的制冷系数和供热系数表述正确的是（）所有制冷循环的制冷系数和逆向卡诺循环制冷系数一样所有供热循环的制冷系数和逆向卡诺循环供热系数一样制冷系数和供热系数一定都大于1逆向卡诺循环具有最大的制冷系数和供热系数ABCD提交单选题1分提高制冷系数的正确途径是（）降低冷库温度提高冷却水温度尽量增大冷剂在冷库和冷凝器中的传热温差尽量使得实际循环接近卡诺循环ABCD提交单选题1分一、压缩空气制冷循环11-2压缩空气制冷循环1、设备流程和循环p-v图及T-s图3214pvo4321Tso..qcq0T2T0Tc..1→2绝热压缩p↑T↑3→4绝热膨胀T↓<Tc（冷库）4→1等压吸热T↑→T12→3等压冷却向环境放热，T↓简化：理想气体、定比热容、可逆冷库温度环境温度同温限卡诺制冷循环

一、压缩空气制冷循环2、制冷系数4321Tso..qcq0T2T0Tc..

理想气体，定比热容

11-2压缩空气制冷循环.1234.p2p1T1T3T0TCqC....qC'.2'3'4'p2'一、压缩空气制冷循环讨论：（1）相同的T0和Tc，对比逆卡诺循环

压缩空气制冷系数小于逆向卡诺循环制冷系数（2）

采用大流量叶轮压缩机并回热。

单位工质的制冷量空气比热容较小则单位工质制冷量较小

11-2压缩空气制冷循环回热后：面积21kn2=面积45gm4

qc=面积16gk1

q1=面积34mn3=面积3'5'gk3'二、回热式压缩空气制冷循环

q1、qc相等wnet相等，故ε相等，但π下降。回热前：

q1=面积3'5'gk3'qc=面积16gk1。T3T0Tc。。。163'5'nmkg。T3T0Tc。。。123563'5'nmkg`411-2压缩空气制冷循环二、回热式压缩空气制冷循环

q1、qc相等wnet相等，故ε相等，但π下降。。T3T0Tc。。。163'5'nmkg。T3T0Tc。。。123563'5'nmkg`4

11-2压缩空气制冷循环二、回热式压缩空气制冷循环。..T3T0Tc。。。123563'5'nmkgp1p3p3'qcq1...4优点：（1）同样制冷系数，增压比下降，可采用小压比大流量的叶轮式压气机和膨胀机；（2）增压比减小，使压缩过程和膨胀过程的不可逆损失的影响减小。11-2压缩空气制冷循环理想压缩气体制冷循环由下列哪些过程组成（）等压吸热等熵压缩等压放热等熵膨胀ABCD提交多选题1分压缩气体制冷循环中，随循环增压比提高，制冷系数（），循环制冷量（）增大，增大增大，下降下降，增大下降，下降ABCD提交单选题1分在环境温度和冷库温度不变的情况下，在压缩气体制冷循中，循环压缩比越小，则每千克工质的制冷量越大。对错AB提交单选题1分利用空气压缩进行制冷，下列表述正确的是（）空气压缩制冷循环利用的是空气的显热，其制冷量较小空气压缩制冷循环中的膨胀机可以用节流阀代替为了提高空气压缩制冷循环制冷量，可以利用活塞式压气机压缩空气理想空气压缩制冷循环可以用回热方法提高其制冷系数ABCD提交单选题1分一、压缩蒸气制冷循环1、压缩空气制冷循环缺点：（1）不能实现定温吸热、排热过程，使得循环偏离了逆向卡诺循环而降低了经济性；（2）空气的比定压热容较小，单位质量工质的制冷量较小。2、解决办法：（1）蒸气在两相区容易实现等温过程；（2）相变气化潜热大，制冷能力可能提升。3、工质选取：一般用低沸点工质，作为压缩蒸气制冷循环的制冷剂。水能否使用？0℃以下凝固不能流动沸点（1atm下工质的饱和温度Ts）：水

100℃；R22

-40.8℃；R134a

26.1℃；11-3压缩蒸气制冷循环一、压缩蒸气制冷循环压缩空气制冷循环压缩蒸气制冷循环1→2绝热压缩4→5绝热节流5→1等压吸热2→4等压冷却1→2绝热压缩3→4绝热膨胀4→1等压吸热2→3等压冷却11-3压缩蒸气制冷循环9c一、压缩蒸气制冷循环不能实现原因：（1）1’-3过程，是湿蒸汽压缩过程，产生“液击”现象；（2）实际1-2过程，提高进入压缩机蒸气干度，既安全又能增加单位质量工质的制冷量（1’-1）。4、比较逆卡诺循环1’-3-4-8-1’绝热节流不可逆，熵增

5、节流阀代替膨胀机缺点：（1）损失功量；优点：（1）省掉膨胀机，设备简化，提高装置运行可靠性；（2）膨胀阀开度，易于调节蒸发温度。

（2）从冷库取走热量减少。

等温等压饱和液线近似看作等压线94越陡越好压缩空气制冷循环是否能用节流阀代替膨胀机？11-3压缩蒸气制冷循环一、压缩蒸气制冷循环压缩蒸气制冷循环设备流程图11-3压缩蒸气制冷循环二、循环T-s图和制冷系数ε（1）1（饱和状态）绝热压缩到2（2）2等压降温到3（饱和温度），3等压等温冷凝成4（饱和液态）（3）4绝热节流降温、降压至5（湿饱和蒸汽）-节流前后焓相等（4）5定压气化吸热？lgp-h图蒸气压缩制冷循环分析计算通常采用压焓图（lgp-h图）表示。实际气体，两相混合物11-3压缩蒸气制冷循环二、循环T-s图和制冷系数εlgp-h图T-s图11-3压缩蒸气制冷循环.T=300KT=380Kx=1x=0等干度线等比体积线等熵线..等熵线等压线等压线..等焓线等焓线.二、循环T-s图和制冷系数ε..2s2.4a5...b1蒸发器压力冷凝器压力.122s345abT0Tc.T4T1.蒸发器温度冷凝器温度......由于传热温差与摩阻的存在，压缩蒸气制冷循环中制冷剂的（1）冷凝温度高于环境温度；（2）蒸发温度低于冷库温度；（3）不可逆的绝热压缩。为提高制冷系数，实际循环中采用过冷方式在不增加耗功的情况下增加制冷量。11-3压缩蒸气制冷循环与采用可逆膨胀机相比，压缩蒸气制冷循环中采用节流阀简化了系统设备，但循环制冷量（），制冷系数（）。增加，提高增加，降低降低，提高降低，降低ABCD提交单选题1分工程上，压缩蒸气制冷装置中常常采用使制冷工质在冷凝器中冷凝后继续降温，即所谓的过冷工艺，以达到（）制冷量，（）制冷系数。增加，提高增加，降低降低，提高降低，降低ABCD提交单选题1分下列关于压缩蒸气制冷循环表示正确的是（）压缩蒸气制冷循环利用的是潜热制冷，其单位质量制冷剂的制冷量较大压缩蒸气制冷循环中蒸发器工作压力高于冷凝器工作压力压缩蒸气制冷循环的制冷系数为逆向卡诺循环制冷系数压缩蒸气制冷循环由两个等温过程和两个等熵过程组成ABCD提交单选题1分某压缩蒸汽制冷装置用氨作制冷剂，制冷率105kJ/h，若已知冷凝温度为27℃，蒸发温度为-5℃，试求（1）制冷剂的质量流量；（2）压缩机功率；（3）冷凝器放热量及循环制冷系数。解

查logp-h图，确定.T=300Kx=1x=0等干度线等比体积线T=267K.等熵线.h4h1h21234p1p2...一、制冷剂的热力性质11-4制冷剂的性质1、对应制冷装置工作温度的饱和压力适中；2、汽化潜热大；3、临界温度应高于环境温度；4、蒸汽比体积小，导热系数大；5、蒸发压力不低于环境压力，三相点低于制冷循环下限温度；6、上、下界限线（在T-s图）陡峭，使冷凝更接近定温放热及减少节流引起制冷能力损失。二、制冷剂其他性质1、对环境友善；2、安全无毒；3、溶油性好，化学稳定性好，等等。压缩蒸气制冷循环过程中，冷凝器中制冷剂的特性是（）由高压下的过热蒸气转变成高压下的饱和液高压下的饱和蒸气变成饱和液低压下的饱和蒸气变成饱和液高压下的过热蒸气变成湿蒸汽ABCD提交单选题1分压缩蒸气制冷循环中，蒸发器中制冷剂的特性是（）蒸发器中制冷剂的压力恒定，温度不恒定由低温低压下的湿蒸气吸收热量变成低压下的饱和干蒸气蒸发器中制冷剂焓值的增大就是对高温环境的放热量进入湿蒸气的焓值小于冷凝器出口的焓值ABCD提交单选题1分合适的制冷剂要保证其在T-s图上的上下界限线要平缓。对错AB提交单选题1分一、吸收式制冷循环吸收式制冷循环主要是耗费热能或较高压的蒸汽来达到制冷的目的。利用溶液的性质溶液=溶剂+溶质溶液温度降低，溶剂吸收溶质的能力提高，溶液溶度增加。溶液温度升高，溶剂吸收溶质的能力下降，溶液溶度降低。氨（溶质）+水（溶剂）溶液水（溶质）+溴化锂（溶剂）溶液特点：可用低品位热能，环境性能好，但设备体积大，启动时间长。11-5其他制冷循环一、热泵简介将热能从低温物系（如环境大气）向加热对象（高温热源，如室内空气）输送的装置。11-6热泵循环二、供热系数工业锅炉：电厂热效率：热泵供暖系数：与制冷循环的异同：（1）本质相同，热力学原理相同-消耗高品质能量实现热量从低温热源向高温热源传输；（