第三章 蒸汽压缩式制冷

蒸汽(zhēnɡqì)压缩式制冷第三章共一百九十六页本章(běnzhānɡ)内容3.1可逆制冷循环(xúnhuán)3.2单级蒸气压缩理论制冷循环3.3单级蒸气压缩实际制冷循环3.4制冷剂3.5采用混合制冷剂的单级蒸气压缩式制冷循环3.6多级蒸气压缩制冷循环3.7复叠式制冷循环3.8CO2超临界制冷循环共一百九十六页3.1可逆制冷循环(xúnhuán)（理想制冷循环）共一百九十六页

制冷循环：是利用逆向热力循环的能量转换系统，通过一定的能量补偿，从低温热源吸收(xīshōu)热量，向高温热汇排放热量。热源(rèyuán)（heatsource）：流出热量的对象，制冷剂从中吸热。热汇（heatsink）：流入热量的对象，制冷剂向其排热。制冷循环的热力学本质：

用能量补偿的方式把热量从低温热源转移到高温热汇。3.1.1蒸气压缩制冷的热力学原理共一百九十六页制冷循环可达到(dádào)的效果制冷——制冷机制冷与制热——热泵3.1.1蒸气压缩(yāsuō)制冷的热力学原理1制冷机与热泵QH=Q0+W共一百九十六页性能系数(COP，CoefficientOfPerformance)：

COP=收益(shōuyì)能量/补偿能量

2性能系数和热力(rèlì)完善度性能系数和热力完善度（或循环效率）是评价制冷循环的经济性指标。3.1.1蒸气压缩制冷的热力学原理无量纲量共一百九十六页制冷(zhìlěng)系数QH=Q0+WCOPH=COPR+1制热系数(xìshù)3.1.1蒸气压缩制冷的热力学原理COPR的数值可能大于1、小于1或等于1。COPH的数值恒大于1共一百九十六页热力完善度η

：表示一个制冷(zhìlěng)循环与相同工作温度下可逆循环的接近程度。η越大，说明循环性能越好，热力学不可逆损失越小；反之，η越小，则说明循环中热力学不可逆损失越大。

3.1.1蒸气压缩制冷(zhìlěng)的热力学原理无量纲量共一百九十六页EER（EnergyEfficiencyRatio）：能效比或能源利用系数.

涵义上与COP是一致的。

由于计算时采用不同单位，因此所得数值也不相同(xiānɡtónɡ)。例如：

制冷量输入功率

kcal/hWEER=0.86

WWEER=1

BTU/hWEER=3.41

来源：《采暖通风与空气调节术语标准》GB50158-92

制冷量（BTU/h）EER＝总输入电功率（w）3.1.1蒸气压缩制冷(zhìlěng)的热力学原理有量纲量共一百九十六页COP或EER是指在标准工况下运行的能源利用系数，实际上制冷机大都(dàdōu)是在非标准工况下运行，因此美国能源部1977年提出了SEER（SeasonalEnergyEfficiencyRatio季节能效比）。SEER比EER更合理。3.1.1蒸气压缩(yāsuō)制冷的热力学原理SEER--季节能效比空调季节的总制冷量SEER＝空调季节消耗的总能量共一百九十六页

蒸发温度

标准制冷量-15

不指出运行条件的制冷量是没有任何意义的。1USRT(美国冷吨)＝3.517kw1冷吨是指1吨0℃的饱和(bǎohé)水经过24小时冷冻到0℃的冰所需要的冷量3.1.1蒸气(zhēnɡqì)压缩制冷的热力学原理空调工况制冷量5室内干/湿球温度：27/19,室外干/湿球温度：35/24共一百九十六页逆向1234TSQHQ0高温热源（恒温热汇）

低温热源（恒温热源）逆Carnot循环从高温热源吸取热量实现(shíxiàn)对外做功：热机循环将热量从低温热源中取出，并排放到高温热源：制冷(zhìlěng)循环3.1.2逆卡诺制冷循环

Carnot循环T1234SQQ低温热源高温热源共一百九十六页低温(dīwēn)低压汽液混合物可逆制冷循环(xúnhuán)—逆卡诺循环的组成：两个等温过程（而且无传热温差）两个等熵过程（无摩擦）逆卡诺循环逆卡诺循环工作示意图Q0QHTLTH34膨胀机压缩机12蒸发器冷凝器3.1.2逆卡诺制冷循环2314Q0THTLS3S1STW工作在两相区的制冷循环，其等压过程也是等温过程。We高温高压蒸汽高温高压液体低温低压蒸汽5共一百九十六页压缩机：压缩并输送制冷剂蒸气(zhēnɡqì)维持蒸发器低压和冷凝器高压冷凝器输出热量的设备，从蒸发器中吸收的热量连同压缩机消耗的功转化的热量在冷凝器中被冷却介质带走。膨胀机使制冷剂等熵膨胀，并输出膨胀功。蒸发器输出冷量的设备，制冷剂在蒸发器中吸收被冷却物体的热量，从而达到制取冷量的目的;制冷系统各部件(bùjiàn)的功能3.1.2逆卡诺制冷循环共一百九十六页1—2等熵压缩：温度从TL↗TH2—3等温放热：温度保持TH,向高温(gāowēn)热源放热QH3—4等熵膨胀：温度从TH↘TL4—1等温吸热：温度保持TL,从低温热源吸收热量Q03.1.2逆卡诺制冷(zhìlěng)循环共一百九十六页逆卡诺循环的热力(rèlì)计算吸热量：Q0＝TL（S1－S4）＝TLΔS排热量：QH＝TH（S2－S3）＝THΔS净输入(shūrù)功：W＝

WC-We

＝

QH－Q0＝(TH-TL)ΔS制冷系数：3.1.2逆卡诺制冷循环WC--压缩功We--膨胀功共一百九十六页3.1.2逆卡诺制冷(zhìlěng)循环共一百九十六页逆卡诺循环COPc与热源热汇温度(wēndù)之间关系3.1.2逆卡诺制冷(zhìlěng)循环共一百九十六页TL、TH对COP的影响(yǐngxiǎng)程度

3.1.2逆卡诺制冷(zhìlěng)循环()2LLTTTTHHCOPc-=¶¶()2LKTTTTHLCOPc-=¶¶TLCOPc¶¶ñTHCOPc¶¶共一百九十六页QHQL>

COPC

=

f(TH,TL),与制冷剂无关(wúguān)

用膨胀(péngzhàng)机完成等熵膨胀(péngzhàng)过程

两个等温、两个等熵过程

COPC=COPmax逆卡诺循环的特点3.1.2逆卡诺制冷循环

湿压缩→1.降低了吸气量；2.液态制冷剂影响润滑，液击。

共一百九十六页逆Carnot循环(xúnhuán)很难实现●蒸发器（4-1），冷凝器（2-3）→要求无温差传热，则需要换热面积无穷大，循环周期无限长；●压缩机（1-2）→要求无摩擦运动,等熵压缩(yāsuō)；●膨胀机（3-4）→可逆等熵膨胀的高精度膨胀机难以加工。3.1.2逆卡诺制冷循环共一百九十六页

性能系数COP和热力完善度η都是反映制冷循环经济性的指标。但二者的含义不同，COP反映制冷循环中收益能与补偿能在数量上的比值。不涉及二者的能量品位。COP的数值可能大于1、小于1或等于1。COP的大小，对于实际制冷机来说，与工作温度、制冷剂性质和制冷机各组成部件的效率有关；对于理想（可逆）制冷机来说，只与热源温度有关。所以用COP值的大小来比较两台实际制冷机的循环经济性时，必须是同类制冷机，并以相同热源条件为前提才具有可比性。而η则反映制冷循环臻于热力学完善（可逆循环）的程度。用η作评价指标，使任意(rènyì)两台制冷机在循环的热力学经济性方面具有可比性，无论它们是否同类机。制冷系数(xìshù)COP与热力完善度η的区别3.1.2逆卡诺制冷循环共一百九十六页热源、热汇是变温的制冷剂吸、放过程也是变温的循环构成：等熵压缩1-2变温放热2-3等熵膨胀(péngzhàng)3-4变温吸热4-13.1.3劳伦茨循环(xúnhuán)共一百九十六页可逆劳伦茨制冷(zhìlěng)循环

吸-放热过程中制冷剂与热源或热汇之间无传热温差可逆劳化茨循环的热力计算：单位质量的放热量：单位质量的吸热量：T0m、Tm——吸放热过程的平均当量(dāngliàng)温度单位质量输入功：w=q-q0

性能系数：

3.1.3劳伦茨循环共一百九十六页可逆劳伦茨制冷(zhìlěng)循环

3.1.3劳伦茨循环(xúnhuán)1.可逆劳仑兹循环的制冷系数等于一个以放热平均温度Tm和吸热平均温度T0m为高、低温热源温度的等效逆卡诺循环的制冷系数；2.其制冷系数取决于被冷却物体和冷却剂的温度状况，而与制冷剂性质无关。共一百九十六页算例某蒸汽压缩制冷过程(guòchéng)，制冷剂在２5０K吸收热量Q0，在３00K放出热量QH，压缩和膨胀过程是绝热的，向制冷机输入的净功为W

，判断下列情况是：

A.可逆的B.不可逆的C.不可能的（1）Q0=2000kJW

=400kJ（2）Q0=1000kJQH=1500kJ（3）W=100kJQH=700kJ该制冷(zhìlěng)过程是可逆的，选A

（1）

解：W

+Q0

=QHQ0

W3.1.2逆卡诺制冷循环COP=250=5300-250=COPCCOP=COPC共一百九十六页COP<COPC,该制冷(zhìlěng)过程是不可逆的，选BCOP>COPC

,该制冷过程(guòchéng)是不可能的，选C

（2）Q0=1000kJQH=1500kJ

（3）W=100kJQH=700kJ

Q0QH－Q0QH－W

WQ0WQ0

WCOP=COP=3.1.2逆卡诺制冷循环共一百九十六页3.2单级蒸汽(zhēnɡqì)压缩式制冷的理论循环共一百九十六页组成(zǔchénɡ)：

压缩机，冷凝器，膨胀阀，蒸发器

用膨胀阀代替膨胀机单级蒸气(zhēnɡqì)压缩式制冷系统3.2.1特点及工作过程qk膨胀阀Tk压缩机冷凝器q0T0蒸发器1.饱和液体或两相混合物膨胀

系数小，可做功有限；2.膨胀机结构复杂，加工难；3.膨胀机价格贵。膨胀阀的作用：使制冷剂节流降压；调节进入蒸发器的制冷剂流量。共一百九十六页两个传热过程均为等压过程；用膨胀阀代替(dàitì)膨胀机，理论循环不是等熵膨胀过程；蒸气压缩为干压缩，而不是在湿蒸气区内进行（湿压缩）。3.2.1特点及工作(gōngzuò)过程理论循环与理想循环（逆卡诺循环）的区别：1234TS

逆Carnot循环共一百九十六页六条(liùtiáo)等值线

二条饱和线

三个状态区

一个临界点3.2.2制冷剂的状态图1.压-焓图hxx=0TvSlgPx=1hpC（Criticalpoint）相界线(jièxiàn)0由于单位质量制冷剂循环的各个过程中功与热量的变化均可以用焓的变化来计算，因此，压-焓图在制冷热力计算中被广泛应用。共一百九十六页压焓图的构成(gòuchéng)

六条等值线

：等压线、等温线、等比焓线、等熵线、等容线、等干度线二条饱和线：饱和蒸气线、饱和液体线三个状态区：过冷液体区、湿蒸气区、过热蒸气区一个(yīɡè)临界点：临界压力和临界温度3.2.2制冷剂的状态图共一百九十六页3.2.2制冷剂的状态图共一百九十六页确定状态参数表示热力过程分析能量(néngliàng)变化wcq0qk2'4321hlgP理论制冷循环的压焓图pkp03.2.2制冷剂的状态图压焓图的作用(zuòyòng)共一百九十六页理论制冷循环(xúnhuán)状态点的确定1点：Po等压线与x=1干饱和蒸气线交点(jiāodiǎn)2点:Pk等压线与s1等熵线交点3点：Pk等压线与x=0饱和液体线交点4点：Po等压线与h3等焓线交点3.2.2制冷剂的状态图共一百九十六页2.温—熵图3.2.2制冷剂的状态图STCpvTsx=0x=10共一百九十六页热汇和热源的温度恒定，且制冷剂在相变过程中与热源或热汇之间没有传热温差（蒸发(zhēngfā)温度为热源温度、冷凝温度为热汇温度）；制冷剂在蒸发器出口为饱和蒸汽、冷凝器出口为饱和液体；制冷剂除了在压缩机和膨胀阀处发生压力变化外，整个循环的其它流动过程没有压力损失；除换热器外，制冷剂在整个循环的其他流动过程中与外界无热交换；压缩过程为等熵过程；节流过程为绝热节流过程。1.理论(lǐlùn)循环的假定3.2.3理论循环共一百九十六页3.2.3理论(lǐlùn)循环2.理论循环(xúnhuán)在状态图上的描述两个等压过程一个等熵压缩过程一个绝热节流（非等熵膨胀）过程共一百九十六页3.2.3理论(lǐlùn)循环2.理论循环(xúnhuán)在状态图上的描述点1代表制冷剂进入压缩机的状态，它是对应于蒸发温度(压力)下的饱和蒸气。点1位于p0等压线(或T0等温线)与饱和蒸气线(等干度线x=1)的交点上。

点2表示经压缩机压缩后排出的制冷剂状态，也是制冷剂在冷凝器入口处的状态。过程线1-2表示制冷剂气体在压缩机中的等熵压缩过程，有s1=s2。所以点2位于等熵线s1与等压线pk的交点上。大多数制冷剂饱和蒸气经等熵压缩后成为过热蒸气，点2为过热蒸气状态。共一百九十六页3.2.3理论(lǐlùn)循环2.理论(lǐlùn)循环在状态图上的描述点3表示制冷剂在冷凝器出口处的状态，也是制冷剂节流前的状态。点3为饱和液体状态。冷凝器中的过程2-2’-3是定压过程，过程2-2’表示过热蒸气定压冷却到饱和蒸气的过程；过程2’-3表示从饱和蒸气定压冷凝到饱和

液体的过程。点2’位于等压线pk与等干度线x=1的交点上；点3位于等压线

pk与等干度线x=0的交点上。共一百九十六页3.2.3理论(lǐlùn)循环2.理论循环(xúnhuán)在状态图上的描述点4表示节流后的制冷剂状态，也是制冷剂在蒸发器入口处的状态。点4为低压两相状态。3-4为节流过程，因为节流过程是绝热的，所以h3=h4；节流后压力达到蒸发压力，点4位于p0等压线与h3等焓线的交点上。共一百九十六页3.2.3理论(lǐlùn)循环2.理论循环(xúnhuán)在状态图上的描述过程4-1表示发生在蒸发器中的定压蒸发过程。至此，完成一个理论循环过程。共一百九十六页开口(kāikǒu)系统稳定流动热力学第一定律：3.2.3理论(lǐlùn)循环3.理论循环的性能指标q—单位质量换热量Wt—技术功Wu—有用功共一百九十六页单位质量制冷量q0：1kg制冷剂在蒸发器内从低温热源吸收的热量。单位kJ/kg。

q0＝h1－h4单位容积制冷量qzv：压缩机每吸入1m3制冷剂蒸气（按吸气状态计），在蒸发器中所产生(chǎnshēng)的制冷量。单位kJ/m3。

qzv＝q0/v1＝（h1－h4）/v1单位压缩功w：压缩机每压缩输送1kg制冷剂所消耗的功。单位kJ/kg。

w＝h2－h1容积比功wv

：压缩机每压缩输送1m3制冷剂所消耗的功（以压缩机吸气状态计）。单位kJ/m3。

wv

＝w/v13.2.3理论(lǐlùn)循环3.理论循环的性能指标

r＝h1－h5气化潜热共一百九十六页单位冷凝负荷(fùhè)qk

：1kg制冷剂在冷凝器中向高温热汇放出的热量。单位kJ/kg。

qk＝h2－h3压缩比π

：压缩机排气压力与吸气压力之比,无量纲。

π

＝p2/

p1＝

pk/

p0排气温度T2：制冷剂气体压缩终了的温度。性能系数COP

COP=q0/

w热力完善度η

η=COP

/COPc3.2.3理论(lǐlùn)循环3.理论循环的性能指标共一百九十六页3.2.3理论(lǐlùn)循环理论(lǐlùn)循环的制冷机性能指标注意：–

–

压焓图上的制冷剂的质量是1kg；–

–

实际制冷系统关心的是，一定制冷剂流量(kg/s)下，能够制取的制冷量（kW）。共一百九十六页制冷剂的质量流量(kg/s):qm=qvh/v1

制冷量(kw):Φ0=q0qm=qvhqzv压缩机功率(kw):P=qmw压缩机的理论性能(xìngnéng)系数:COP=Φ0/P3.2.3理论(lǐlùn)循环理论循环的制冷机性能指标已知条件：压缩机的理论输气量qvh（

m3/s）共一百九十六页用膨胀阀节流存在节流损失；非相变传热(chuánrè)部分存在传热(chuánrè)温差；存在过热损失。3.2.3理论(lǐlùn)循环4.理论制冷循环是不可逆循环理论制冷循环的循环特性取决于：热源（汇）的温度制冷剂的性质可逆循环：1-1'-3-4'-1理论循环：1-2-2'

-3-4-14'1'共一百九十六页节流(jiéliú)损失

节流损失：由于用节流阀代替膨胀机，不可逆过程使制冷系数↘，降低程度称为节流损失。

节流阀不仅损失了膨胀功，而且将节流过程中的摩擦损失转化为热能，使一部分液体气化（闪发蒸气），损失了部分制冷量。也就是说，采用膨胀阀后，所损失的功量都变成了热量，被制冷剂吸收，因而减少了制冷量。影响(yǐngxiǎng)节流损失因素随Tk－T0的增加而加大与制冷剂的物理性质有关:饱和液线越平缓（比热越大），以及潜热越小，或者冷凝压力越接近临界压力，则节流损失越大。3.2.3理论循环共一百九十六页节流(jiéliú)损失

3.2.3理论(lǐlùn)循环4'5Δq0h3-h4=面积3453（膨胀功）h4'-h4=Δq0∵h3=h4'∴膨胀功=Δq0共一百九十六页过热(ɡuòrè)损失

表示采用干压缩后，制冷系数下降的程度。理论制冷循环中，蒸气的压缩过程采用干压缩代替湿压缩原因：防止液击方法：1.气液分离器2.膨胀阀控制压缩机吸气过热度

影响过热损失(sǔnshī)的因素与制冷剂性质有关，制冷剂的节流损失大则过热损失小压缩比越大，过热损失越大。3.2.3理论循环共一百九十六页过热(ɡuòrè)损失

3.2.3理论(lǐlùn)循环4'1'共一百九十六页

(1)是实际循环的基准和参照，用于分析研究实际循环的各种(ɡèzhǒnɡ)不完善因素和应做出的改进。理论循环最大限度地排除了系统本身的不完善度，是在上述假设条件下性能最好的热力循环。

(2)用于评价制冷剂。理论循环的热力性能仅与TK、T0和制冷剂有关。相同TK、T0条件下，通过对不同制冷剂的理论循环特性进行比较，可以评价它们在热力性质方面的适宜程度。3.2.3理论(lǐlùn)循环理论制冷循环的作用和意义共一百九十六页3.2.3理论(lǐlùn)循环理论制冷循环(xúnhuán)的作用和意义共一百九十六页3.3单级蒸汽(zhēnɡqì)压缩式制冷的实际循环共一百九十六页3.3.1实际(shíjì)制冷循环实际循环存在(cúnzài)的影响因素循环外部条件：循环内部条件：流动阻力及散热损失：制冷剂在系统中循环流动，经过设备的连接管道(包括管件、阀门等)、热交换器管道时均存在流动阻力，造成压力损失，并且通过管道与外界存在热交换。非等熵压缩：制冷剂被压缩时，存在摩擦与热交换等不可逆损失，压缩过程并非等熵过程，而是熵值增加的多变过程。制冷剂的状态：制冷剂流出蒸发器和进入压缩机的状态未必恰好是饱和蒸气，往往有一定的过热；制冷剂在膨胀阀前的状态也未必恰好是饱和液体。低温热源和高温热汇均为有限源(汇)，它们是有限流量的空气、水或其他流体。冷却流体流过冷凝器时吸收制冷剂的排热，其温度要升高；被冷却流体流过蒸发器时其温度要降低；它们与制冷剂发生热交换时，存在传热温差。共一百九十六页3.3.1实际制冷(zhìlěng)循环实际制冷(zhìlěng)循环的状态图由于相变传热存在传热温差，所以制冷剂的蒸发过程线位于理论循环的蒸发过程线下方；制冷剂的冷凝过程线位于理论循环的冷凝过程线上方。共一百九十六页实际循环的工作(gōngzuò)过程蒸发过程：4—0—1a吸气(xīqì)过程：1a—1b—1：过热，压降压缩过程：1-2，吸热压缩（熵增），放热压缩（熵减）排气过程：2—2a冷却凝结过程：2a—3：过冷节流过程：3—4：绝热3.3.1实际制冷循环共一百九十六页高压液体过冷的影响压缩机吸气过热的影响管道压力损失(sǔnshī)和热交换的影响压缩机与压缩过程不可逆的影响相变传热不可逆的影响其他影响因素3.3.2实际因素对循环(xúnhuán)的影响共一百九十六页过冷（subcooling）：

制冷剂在冷凝器中液化后、进入节流机构之前，将饱和液态制冷剂再降温成为过冷液体的做法。过冷可以(kěyǐ)减少节流损失。过冷液体：制冷剂液体的温度若低于相同压力下的饱和温度，则称为过冷液体。过冷温度(temperatureofsubcooling)：制冷剂节流前被降温到低于饱和温度的过冷液体的温度。过冷度(degreeofsubcooling)：饱和温度与其过冷液体温度之差。过冷循环：具有过冷的循环称为过冷循环。基本概念3.3.2实际因素(yīnsù)对循环的影响1.过冷的影响共一百九十六页过冷循环(xúnhuán)3.3.2实际因素对循环(xúnhuán)的影响1.过冷的影响3

过冷器qk膨胀阀Tk3'4'2压缩机1冷凝器q0T0蒸发器p0pklgp0214hS3'b'b04'231q0T’kT’0Tωc过冷度44'33'共一百九十六页循环特性指标理论循环过冷循环过冷的影响单位质量制冷量q0h1-h4h1-h4’↗单位容积制冷量qzv(h1-h4)/v1(h1-h4’)/v1↗比功wh2-h1h2-h1不变性能系数COP(h1-h4)/(h2-h1)(h1-h4’)/(h2-h1)↗3.3.2实际(shíjì)因素对循环的影响过冷循环与理论循环特性(tèxìng)比较结论：过冷减少了节流损失，提高了COP共一百九十六页相同的过冷度下，制冷量和性能系数提高的比例取决于制冷剂的比热和汽化潜热。液体比热容越大和汽化潜热越小的制冷剂，过冷的相对收益越大。蒸发(zhēngfā)温度越低，采用过冷循环越有利于提高系统的性能。3.3.2实际(shíjì)因素对循环的影响1.过冷的影响过冷状态点3'比焓的确定：

过冷液体的比容不易测量或计算共一百九十六页（1）利用(lìyòng)冷凝器直接过冷3.3.2实际(shíjì)因素对循环的影响实现过冷的方法逆流套管式水冷凝器最易获得过冷。翅片管式风冷凝器，通过管程的合理布置也可以获得过冷。壳管式水冷凝器：壳体下部兼作高压贮液器使用，并布置有冷却水管，使冷却水自下而上流过，也可以在冷凝器中得到过冷液体。设计、选型时，适当增大冷凝器面积，可以得到1~5℃的过冷度。共一百九十六页(2)利用(lìyòng)过冷器获得过冷3.3.2实际因素(yīnsù)对循环的影响实现过冷的方法在冷凝器与膨胀阀之间增设一台热交换器--过冷器，使来自冷凝器的制冷剂液体在过冷器中进一步被冷却。冷凝器用常温水冷却，过冷器则用温度更低的深井水冷却。用常温冷却水，使它先流过过冷器，再流过冷凝器。用过冷器获得的过冷度一般也不大。3

过冷器qk膨胀阀Tk3'4'2压缩机1冷凝器q0T0蒸发器共一百九十六页(3)用气-液热交换器获得(huòdé)过冷3.3.2实际(shíjì)因素对循环的影响实现过冷的方法采用制冷剂自身回热的办法，可以得到很大的过冷度。回热循环冷凝后的高压制冷剂液体与蒸发后的低温制冷剂蒸气进行热交换，实现液体过冷、蒸气过热的制冷循环。回热器14'qk膨胀阀Tk33'2'压缩机1'冷凝器q0T0蒸发器蒸气回热循环共一百九十六页2.压缩机吸气过热(ɡuòrè)的影响什么是吸气过热？

制冷剂在蒸发器中气化后，继续吸热升温，使压缩机吸气温度高于其饱和温度的现象。为什么制冷系统要吸气过热？（1）保证压缩(yāsuō)机吸气是干蒸气，避免湿压缩(yāsuō)；

（2）防止吸气温度过低导致压缩机外壁结霜、润滑油变粘。过热温度（temperatureofsuperheat）

：相同压力下，过热制冷剂蒸气的温度。过热度（degreeofsuperheat）

：过热蒸气的温度和相同压力下饱和蒸气温度的差值。吸气过热循环：具有吸气过热的循环称为吸气过热循环。基本概念3.3.2实际因素对循环的影响共一百九十六页理论循环：1-2-3-4-1吸气(xīqì)过热循环：1'-2'-2-3-4-1-1'3.3.2实际因素对循环(xúnhuán)的影响2.压缩机吸气过热的影响2'1'S31

4TkT0T过热度2吸气过热循环lgPhPkP012'41'

3t0tk20共一百九十六页吸入过热蒸气对制冷量和制冷系数的影响取决于蒸气过热时吸收的热量是否产生有用的制冷效果以及过热度的大小。

由蒸发器出来的低温制冷剂蒸气，在通过吸气管道进入压缩机之前，从周围环境中吸取热量而过热，但它并没有对被冷却物质产生任何制冷效应，这种过热称为“无用”过热。由于循环的单位质量制冷量是相等的，但蒸气比容的增加(zēngjiā)使单位容积制冷量减少，对给定压缩机而言它将导致循环制冷量的降低。

3.3.2实际因素对循环(xúnhuán)的影响（1）无用过热（有害过热）共一百九十六页循环特性指标理论循环无用过热循环无用过热影响单位质量制冷量q0h1-h4h1-h4不变单位容积制冷量qzv(h1-h4)/v1(h1-h4)

/v1'

↘比功wh2-h1h2’-h1’↗性能系数COP(h1-h4)/(h2-h1)(h1-h4)/(h2’-h1’)↘压缩机排气温度↗3.3.2实际因素(yīnsù)对循环的影响无用过热循环(xúnhuán)与理论循环(xúnhuán)的比较结论：无用过热增加了过热损失，降低了cop，降低了制冷量共一百九十六页3.3.2实际(shíjì)因素对循环的影响为减小“有害过热”，制冷机的吸气管道应该外敷隔热层，防止环境(huánjìng)对吸气管道加热。共一百九十六页

如果吸入蒸气的过热产生(chǎnshēng)在蒸发器本身的后部，或者产生(chǎnshēng)在安装于被冷却室内的吸气管道上，或者产生(chǎnshēng)在两者皆有的情况下，那么，由于过热而吸收的热量来自被冷却空间，因而产生(chǎnshēng)了有用的制冷效果，这种过热为“有用”过热。

3.3.2实际(shíjì)因素对循环的影响（2）有用过热共一百九十六页循环特性指标理论循环有用过热循环有用过热影响单位质量制冷量q0h1-h4h1’-h4↗单位容积制冷量qzv(h1-h4)/v1(h1’-h4)

/v1’不确定比功wh2-h1h2’-h1’↗性能系数COP(h1-h4)/(h2-h1)(h1’-h4)/(h2’-h1’)不确定压缩机排气温度↗3.3.2实际(shíjì)因素对循环的影响有用过热循环(xúnhuán)与理论循环(xúnhuán)的比较共一百九十六页3.3.2实际因素(yīnsù)对循环的影响过热度(rèdù)对qzv和cop的影响qzv'/qzvcop'/copCO2C3H8R12R11R22NH3102030401.001.050.95Δtr℃过热度对单位容积制冷量和性能系数的影响氨过热对单位容积制冷量和COP是不利的，R22和R11的影响不明显.氨过热度控制在5℃内；氟利昂一般可采取较大的过

热度,但过热度不超过15℃丙烷R290此图也适用于“蒸汽回热循环”共一百九十六页蒸气(zhēnɡqì)回热循环实现“有用过热”3.3.2实际因素(yīnsù)对循环的影响回热器14'qk膨胀阀Tk33'2'压缩机1'冷凝器q0T0蒸发器蒸气回热循环系统图lgPhPkP012'41'

3203'4'aa'2'1'S3'b'

b04'231

4q0TkT0T过热度0共一百九十六页回热器热平衡：与理论循环相比较，回热循环等价于没有过冷的有用(yǒuyònɡ)过热循环。蒸气回热循环的热力(rèlì)分析3.3.2实际因素对循环的影响单位质量制冷量：共一百九十六页3.3.2实际因素对循环(xúnhuán)的影响蒸气(zhēnɡqì)回热循环的禁用与利用氨不宜采用回热循环回热使循环cop下降，而且氨的绝热指数大，吸气过热会造成氨的排气温度过高，危害压缩机的安全性和可靠性。氨的吸气过热度不超过5℃。蒸发温度较高的制冷循环由于高压液体与蒸发器回气之间的温度差异不太大，回气温度与环境温度之间的温差也不太大，吸气管隔热层处理得好就能控制有害过热，所以一般不用回热器。蒸发温度低的制冷循环采用回热循环保证了吸气具有足够大的过热度，防止压缩机吸气温度过低，而且高压液体因回热得到过冷。过冷是防止节流前的制冷剂液体中出现闪发蒸气，保证节流元件稳定工作的有效措施。如丙烷R290，CO2等熵压缩进入两相区的制冷剂其热力性质使得饱和蒸气等熵压缩后进入两相区。具有这种性质的制冷剂必须采用回热循环，让吸气过热到足以保证压缩过程在气相区内完成，如乙烷的衍生物。利用禁用共一百九十六页3.连接管道压力损失(sǔnshī)及热交换的影响3.3.2实际因素(yīnsù)对循环的影响qk膨胀阀Tk压缩机冷凝器q0T0蒸发器单级蒸气压缩式制冷系统吸气管排气管高压液管低压液管共一百九十六页3.连接(liánjiē)管道压力损失及热交换的影响3.3.2实际(shíjì)因素对循环的影响压力损失降低吸气压力，吸气比容增加，容积制冷量下降；压缩比增大。热交换

吸热，为有害过热（需保温）吸气管压力损失提高了排气压力，增加了压缩比热交换

放热，有利（不保温）排气管压力损失

降低阀前压力，使阀的流量减小，并出现闪发蒸气。热交换吸热或放热。放热起到过冷的作用；吸热将使液体汽化，造成膨胀阀的流量降低，蒸发器供液不足。气泡使膨胀阀工作不稳定。高压液管压力损失

抬高膨胀阀出口压力，使阀前后压差变小，降低了制冷剂的流量。工程中尽量缩短低压液管的长度，将膨胀阀紧靠蒸发器入口安装，使其影响忽略不计。热交换吸热，制冷剂比焓增大，损失一部分制冷量。低压液管共一百九十六页吸气管减少有害过热（隔热处理）；合理(hélǐ)的流速，减少管件阀门等附件,以保证吸气侧压降在允许的范围。高压液管液体汽化原因：液管过长；液管有转弯、上升等。防止液体汽化方法液体有足够的过冷度；隔热处理防止液体受热汽化。3.3.2实际(shíjì)因素对循环的影响关键管路共一百九十六页4.压缩机与压缩过程(guòchéng)不可逆的影响压缩过程(guòchéng)的损失3.3.2实际因素对循环的影响ïîïí쯯®þýüïîïí쯮­®COPQ0输气量容积损失耗功功率损失ωi-指示比功（指示功率）ωs-轴比功（轴功率）ωe-实际输入电机比电功（电机功率）ω

-理论比功（理论功率）电机压缩机ωiωsωe¯共一百九十六页3.3.2实际因素(yīnsù)对循环的影响ωi-指示(zhǐshì)比功（指示(zhǐshì)功率）ωs-轴比功（轴功率）ωe-实际输入电机比电功（电机功率）ω

-理论比功（理论功率）（2）机械效率（1）指示效率（3）电机效率（4）容积效率

(输气系数)ηk

-

轴效率ηel

-

电效率qvs

-

实际输气量qvh

-

理论输气量电机压缩机ωiωsωe共一百九十六页存在传热温差：冷凝温度＞热汇温度蒸发(zhēngfā)温度＜热源温度循环压力差增大压力比增大比功增大单位质量制冷量减小单位容积制冷量减小性能系数(xìshù)降低压缩机容积效下降3.3.2实际因素对循环的影响5.相变传热不可逆的影响共一百九十六页润滑油:与制冷剂互溶，改变了制冷剂的热力性质；水分：使制冷剂发生水化反应，腐蚀(fǔshí)系统材料，冰堵；不凝性气体：使系统压力升高，排气温度升高。3.3.2实际(shíjì)因素对循环的影响6.其他影响因素共一百九十六页确定计算(jìsuàn)工况计算实际循环特性-简化的实际循环计算制冷机性能计算换热设备的负荷是制冷机设计计算的第一步，为确定“四大件”和其它部件的容量、规格、型号(xínghào)提供依据。3.3.3单级蒸汽压缩式制冷机的热力计算热力计算内容热力计算目的

压焓图

求解工具

共一百九十六页根据制冷温度，冷却介质温度选择制冷剂，规划制冷系统流程；按流程图在压焓图上画出简化(jiǎnhuà)的实际循环确定循环工况：蒸发温度、冷凝温度、传热温差等；确定制冷量或压缩机理论输气量；计算实际循环特性；计算制冷机性能及换热设备的负荷；1.热力(rèlì)计算方法与步骤3.3.3单级蒸汽压缩式制冷机的热力计算共一百九十六页3.3.3单级蒸汽(zhēnɡqì)压缩式制冷机的热力计算循环(xúnhuán)工况的确定温度的确定:传热温差的选取:水冷冷凝器：

风冷冷凝器：

冷却液体的蒸发器：冷却空气的蒸发器:冷凝温度：蒸发器出口温度：蒸发温度：冷凝器出口温度：家用空调：过冷度：不小于6℃

过热度：1~7℃

共一百九十六页循环(xúnhuán)特性的计算3.3.3单级蒸汽压缩式制冷机的热力(rèlì)计算尽管图3-9详细地描述了实际循环，但热力计算时采用简化的实际循环图，即：不考虑管道压降，图中也不反映压缩机内部气腔及气阀的压力损失。图中的虚线1-2′表示假想的等熵压缩过程，即从吸气状态开始经等熵压缩将压力提高到冷凝压力。共一百九十六页循环特性(tèxìng)的计算3.3.3单级蒸汽压缩式制冷机的热力(rèlì)计算共一百九十六页循环特性(tèxìng)的计算3.3.3单级蒸汽(zhēnɡqì)压缩式制冷机的热力计算共一百九十六页3.3.3单级蒸汽压缩(yāsuō)式制冷机的热力计算制冷机性能及各设备(shèbèi)的负荷计算共一百九十六页3.3.3单级蒸汽(zhēnɡqì)压缩式制冷机的热力计算制冷机性能(xìngnéng)及各设备的负荷计算共一百九十六页热力计算(jìsuàn)例题3.3.3单级蒸汽压缩式制冷机的热力(rèlì)计算共一百九十六页3.3.3单级蒸汽压缩(yāsuō)式制冷机的热力计算热力计算(jìsuàn)例题共一百九十六页3.3.3单级蒸汽压缩(yāsuō)式制冷机的热力计算热力(rèlì)计算例题共一百九十六页3.3.3单级蒸汽压缩式制冷机的热力(rèlì)计算热力计算(jìsuàn)例题共一百九十六页3.3.3单级蒸汽压缩(yāsuō)式制冷机的热力计算热力(rèlì)计算例题共一百九十六页3.3.3单级蒸汽(zhēnɡqì)压缩式制冷机的热力计算热力计算(jìsuàn)例题过冷共一百九十六页3.3.3单级蒸汽压缩(yāsuō)式制冷机的热力计算热力(rèlì)计算例题共一百九十六页3.3.3单级蒸汽(zhēnɡqì)压缩式制冷机的热力计算热力(rèlì)计算例题共一百九十六页3.3.3单级蒸汽压缩式制冷机的热力(rèlì)计算热力(rèlì)计算例题共一百九十六页3.3.3单级蒸汽(zhēnɡqì)压缩式制冷机的热力计算热力(rèlì)计算例题共一百九十六页3.3.3单级蒸汽压缩式制冷机的热力(rèlì)计算热力(rèlì)计算例题共一百九十六页工况：制冷机工作循环状况反应工况的参数蒸发温度T0、冷凝(lěngníng)温度Tk、压缩机吸气温度T1、冷凝液体温度T3运行工况一旦确定，对于确定的制冷机，其性能（制冷量、功耗、COP）便确定；对于确定的制冷机，运行工况发生变化，则性能（制冷量、功耗、COP）会随之发生变化；四个工况参数中，蒸发温度T0、冷凝温度Tk对性能的影响最大。制冷机工况的变化，通常指的就是蒸发温度T0、冷凝温度Tk的变化。3.3.4单级蒸汽压缩(yāsuō)式制冷机变工况特性共一百九十六页冷凝温度变化(biànhuà)的影响当：循环(xúnhuán)：12341→12'3'4'1循环特性变化：制冷机性能变化：3.3.4单级蒸汽压缩式制冷机变工况特性kktt¢­®¯­­¯­­®COPt2q0wtk,,,pïïïîïïïí쯭®¯¯ïþïýü¯¯®=¯¯®­®­®COPP（=qmw）wqmqqqqtmvhvsk

不确定,)(0f0llp¯¯¯¯¯¯¯共一百九十六页t0变化的影响(yǐngxiǎng)：t0→t'0循环：12341→1'2'34'1'3.3.4单级蒸汽(zhēnɡqì)压缩式制冷机变工况特性蒸发温度变化的影响循环特性变化：ïîïíì=­®­¯¯­­®­­¯®（不确定）/,,,,,110210vwwwvqqwTvtvzvp，COP¯¯¯¯¯¯¯共一百九十六页3.3.4单级蒸汽(zhēnɡqì)压缩式制冷机变工况特性蒸发(zhēngfā)温度变化的影响求导，令，得wv取极值的条件：假设：制冷剂蒸气为理想气体，压缩过程为等熵压缩。共一百九十六页蒸发温度降低—制冷量下降吸气比容增大、压力比增大、容积效率下降、循环质量流量减少(jiǎnshǎo)，制冷量下降压缩机功率（P=λqvhwv）理想压缩机功率—同容积比功实际压缩机功率—基本与容积比功类似制冷机性能系数—总是下降3.3.4单级蒸汽(zhēnɡqì)压缩式制冷机变工况特性制冷机整机性能随蒸发温度的变化：蒸发温度变化的影响共一百九十六页蒸发温度降低使得制冷机性能恶化，且蒸发温度影响大于冷凝温度影响低蒸发温度的制冷(zhìlěng)装置必须防止启动时或高负荷时电机超载运行。3.3.4单级蒸汽(zhēnɡqì)压缩式制冷机变工况特性工况变化时的注意事项共一百九十六页3.4蒸汽(zhēnɡqì)压缩式制冷中的制冷剂共一百九十六页制冷剂（Refrigerant）：制冷系统中循环流动(liúdòng)的工作介质，又称制冷工质、冷媒，是制冷系统的血液。作用：它在系统的各个部件间循环流动以实现能量的转换和传递，达到制冷机向高温热源放热、从低温热源吸热实现制冷的目的。制冷剂的定义(dìngyì)和作用3.4蒸汽压缩式制冷中的制冷剂共一百九十六页1.制冷剂发展(fāzhǎn)历史从1830年到1930年，这一阶段的制冷剂主要是自然界中容易获得或制取的物质，如乙醚、NH3、SO2、CO2、H2O等。但这些制冷剂最后都因为其毒性或可燃性，以及制冷设备庞大、效率较低等缺点，在后来出现氟利昂制冷剂后，于20世纪50年代退出了常规制冷系统。这一阶段用了约100年的时间。1834年美国人珀金斯发明世界上第一台制冷机，采用(cǎiyòng)的制冷剂为乙醚(CH3OCH3)。1866年二氧化碳(CO2)被用作制冷剂。1872年波义耳发明以氨(NH3)为制冷剂的压缩机。1876年使用二氧化硫(SO2)为制冷剂。1878年一氯甲烷(CH3Cl)开始使用。1922年第一台离心式压缩机使用了二氯乙烷异构体（R1130）第1阶段共一百九十六页从1930年到1990年，主要采用CFCs和HCFCs制冷剂，使用了约60年。1931年美国杜邦公司合成出了R12，以后很快出现了R11、R22等称为氟利昂的一系列卤代烃化合物，因其优良的热力学特性，无毒，不燃烧，极其稳定等性质，很快成为制冷剂的主角，被大量生产和使用，如家用冰箱、汽车空调、小型(xiǎoxíng)冷库都用R12、R22等。20世纪50年代开始使用共沸制冷剂。20世纪60年代开始使用非共沸制冷剂。1.制冷剂发展(fāzhǎn)历史第2阶段共一百九十六页第2阶段常用制冷剂开发年份表制冷剂年份制冷剂年份R121931R221936R111932R131945R1141933R141955R1131934R50219611.制冷剂发展(fāzhǎn)历史共一百九十六页从1990年至今，进入了以HFCs（氢氟烃）和自然工质为主的替代制冷剂时期。目前正在使用的这类制冷剂有三大类：

1.HFCs2.回归第一阶段的自然工质如NH3、CO2、H2O、碳氢类等3.HFCs和HCFCs混合制冷剂1.制冷剂发展(fāzhǎn)历史第3阶段(jiēduàn)共一百九十六页第3阶段常用制冷剂1.制冷剂发展(fāzhǎn)历史共一百九十六页1.制冷剂发展(fāzhǎn)历史制冷剂发展(fāzhǎn)的路线图

自然工质

氟利昂

231共一百九十六页2.制冷剂的分类(fēnlèi)ASHRAE标准34《制冷剂命名和安全分类》列出了100多种制冷剂，但其中许多并不在常规商业HVACR中使用。根据制冷剂的分子结构可将制冷剂分为无机化合物、氟利昂和碳氢化合物；无机化合物：氨、水、二氧化碳等氟利昂：饱和卤代烃碳氢化合物：烷烃类、烯烃类根据制冷剂的组分可分为单一制冷剂和混合(hùnhé)制冷剂；根据制冷剂的标准沸点可将制冷剂分为高温(低压)、中温(中压)、低温(高压)制冷剂；根据制冷剂的来源可分为天然制冷剂和人工合成制冷剂；ASHRAE：AmericanSocietyofHeatingRefrigeratingandAir-conditioningEngineersHVACR：Heating，VentilationandAir-conditioning，Refrigeration共一百九十六页2.制冷剂的分类(fēnlèi)共一百九十六页制冷剂在标准大气压(101.32kPa)下的沸腾温度称为标准蒸发温度或标准沸点，用ts

表示。制冷剂的标准蒸发温度大体上可以反映用其制冷能够达到的低温范围(fànwéi)。ts越低的制冷剂,能够达到的制冷温度越低。所以，习惯上往往依据ts的高低，将制冷剂分为高温、中温、低温制冷剂。由于各种物质的饱和蒸汽压力曲线的形状大体相似,在某一相同的工作温度下,标准蒸发温度高的制冷剂的压力低；标准蒸发温度低的制冷剂的压力高，即高温工质又属于低压工质；低温工质又属于高压工质。2.制冷剂的分类(fēnlèi)标准沸点共一百九十六页(1)无机化合物R717R744R718R7XX无机化合物的分子量编号(biānhào)氨二氧化碳(èryǎnghuàtàn)水举例3.制冷剂的命名共一百九十六页饱和卤代烃：CmHnFxClyBrz，其原子数m、n、x、y、z之间的关系式为：

n+x+y+z=2m+2命名：R（m-1）（n+1）（x）（z），m-1为0则省略。Freon是不含Br的饱和卤代烃，其编码原则同上，用3位数组成代码：R（m-1）（n+1）（x）个位数表示分子中氟原子(yuánzǐ)的个数；

十位数表示分子中氢原子的个数加1；

百位数表示分子中碳原子的个数减1，如果为0则省略。例如：CF2Cl2为R12，C2H2F4为R134，CHClF2为R22，CCl4为R10环状衍生物的编号的规则与此相同，只在字母R后加一个字母C，如八氟环丁烷C4F8为RC318。同分异构体都具有相同的编号,但最对称的一种用编号后面不带任何字母来表示，而随着同分异构变得愈来愈不对称，附加小写字母a、b、c等。如CH2FCH2F，编号为R152；它的同分异构体分子式为CHF2CH3，编号为R152a。（2）氟利昂3.制冷剂的命名(mìngmíng)共一百九十六页饱和碳氢化合物制冷剂中甲烷、乙烷(yǐwán)、丙烷的编号方法与卤代烃相同。（3）碳氢化合物-烷烃类编号与饱和卤代烃编号方法相同R50R170举例(jǔlì)甲烷(CH4)乙烷(C2H6)烷烃类但是，丁烷（C4H10）的编号特殊，正丁烷的编号为R600，异丁烷的编号为R600a。3.制冷剂的命名丙烷(C3H8)R290共一百九十六页非饱和碳氢化合物制冷剂主要(zhǔyào)有乙烯、丙烯等烯烃，其编号规则中，字母R后面的第一数字定为1，后面的数字编制与卤代烃相同。（4）碳氢化合物-烯烃(xītīng)类非饱和卤代烃的编号方法与此相同R1150R1270R1+饱和卤代烃编号方法编号举例乙烯(C2H4)丙烯(C3H6)烯烃类3.制冷剂的命名共一百九十六页近年来，常根据制冷剂的化学组成表示制冷剂的种类。不含氢的卤代烃称为氯氟烃，简称CFC；主要包括R11、R12、R113、R114、R115、R500、R502等，由于对臭氧层的破坏作用最大，被《蒙特利尔议定书》列为一类受控物质，在《蒙特利尔议定书》中被限定(xiàndìng)2010年淘汰。我国提前到2007年淘汰。例：

R12→CFC12含氢的卤代烃称为氢氯氟烃，简称HCFC；主要包括R22、R123、R141b、R142b等，臭氧层破坏系数仅仅是R11的百分之几，因此，目前HCFC类制冷剂被视为CFC类制冷剂的最重要的过渡性替代物。在《蒙特利尔议定书》中被限定2040年淘汰。例：

R22→

HCFC22

不含氯的卤代烃称为氢氟烃，简称HFC；主要包括R134a、R125、R32、R407C、R410A、R152等，臭氧层破坏系数为0，但是气候变暖潜能值GWP很高。在《蒙特利尔议定书》没有规定其使用期限，在《联合国气候变化框架公约-京都议定书》中定性为温室气体。例：R134a→

HFC134a碳氢化合物，简称HC.例：R170→

HC1703.制冷剂的命名(mìngmíng)共一百九十六页（5）共沸制冷剂[zeotropicMixtureRefrigerant]=R152a/R12(26.2/73.8)=R22/R115(48.8/51.2)质量百分比组成由两种或两种以上的制冷剂按一定的比例混合而成，在气化或液化过程中，蒸气成分与溶液成分始终保持相同；在给定压力下，发生相变时对应的温度保持不变。编号R5XX举例R500R502制冷剂的顺序按其组分的标准沸点增高的次序来书写。已经商品化的共沸混合物，依应用先后在500序号中顺次地规定其识别编号。3.制冷剂的命名(mìngmíng)共一百九十六页（6）非共沸制冷剂[AzeoropicMixtureRefrigerant]

组成(zǔchénɡ)由两种或两种以上的制冷剂按一定的比例混合而成。在定压下气化或液化过程中，蒸气成分与溶液成分不断(bùduàn)变化，对应的温度也不断变化。编号R4XX举例R407AR404C制冷剂的顺序按其组分的标准沸点增高的次序来书写。已经商品化的非共沸混合物，依应用先后在400序号中顺次地规定其识别编号。若混合制冷剂的组分相同，而比例不同，编号数字后接A、B、C等大写字母加以区别。注意制冷剂符号后面字母的大小写，小写字母：同分异构体；大写字母：配方不同。R32/R125/R134a(23:25:52)R125/R143a/R134a(44:52:4)3.制冷剂的命名共一百九十六页1.制冷剂的热力性质：我们期望制冷剂的冷凝压力不太高；蒸发压力在大气压以上或不要比大气压低得太多；压力比适中（4-7之间）；排气温度不太高（即绝热指数小）；单位容积制冷量大；循环的性能系数高；传热性好；流动性好。2.实用性：制冷剂的化学稳定性和热稳定性好，在制冷循环过程中不分解，不变质，无腐蚀性，不与润滑油起化学反应。无毒，无害。来源广，价格便宜。3.环境可接受性：应满足保护大气臭氧层和减少温室效应的环境保护要求(yāoqiú)，制冷剂的臭氧破坏指数必须为0，温室效应指数应尽可能小。制冷剂的选用(xuǎnyòng)原则3.4蒸汽压缩式制冷中的制冷剂共一百九十六页热力性质(xìngzhì)：p，t，v，h，s，cp，cv，k，a饱和蒸汽压与温度关系临界温度粘性、导热性、比热容环境影响指数臭氧衰减指数ODP温室效应指数GWP、TEWI物理化学性质安全性、电绝缘性、热稳定性及材料相容性、与润滑油的互溶性、溶水性、渗透性3.4.2制冷剂的性质(xìngzhì)声速共一百九十六页1、热力(rèlì)性质—饱和蒸汽压与温度关系3.4.2制冷剂的性质(xìngzhì)纯物质的饱和蒸汽压力是温度的单值函数。饱和蒸汽压力与温度的关系决定给定工作温度下制冷循环的高压侧压力、低压侧压力和压力比。标准蒸发温度低的压力高低温制冷剂—压力高标准蒸发温度高的压力低高温制冷剂—压力低共一百九十六页蒸发制冷(zhìlěng)循环应远离临界点。若冷凝温度Tk超过制冷剂的临界温度，则无法凝结；若仅仅略低于临界温度，则虽然制冷剂蒸汽可以凝结，但节流损失大，循环的制冷系数大为降低。另外，对于绝大多数工质，其临界温度与标准蒸发温度存在以下关系：

Ts/Tc＝0.6这说明：标准沸点低的低温制冷剂的临界温度也低，高温制冷剂的临界温度也高。不可能找到一种制冷剂，它既有较高的临界温度又有很低的标准沸点。故对于每一种制冷剂，其制冷的工作温度范围是有限的。3.4.2制冷剂的性质(xìngzhì)2、热力性质—临界温度要求制冷剂的临界温度要高临界温度是制冷剂不可能加压液化的最低温度lgph

123451’tcc共一百九十六页3、热力(rèlì)性质—粘性、导热性、比热容3.4.2制冷剂的性质(xìngzhì)

制冷剂的这些性质对制冷机辅机（特别是热交换设备）的设计有重要影响。粘性反映流体内部分子之间发生相对运动时的摩擦阻力。粘性的大小与流体种类、温度、压力有关。气体的导热系数一般很小，并随温度的升高而增大，在制冷技术常用的压力范围内，气体的导热系数实际上不随压力而变化。液体的导热系数主要受温度影响，受压力影响很小。制冷剂气体的比热容会影响排气温度t2。共一百九十六页相同吸气温度下,制冷剂等熵压缩的压缩温度T2（排气温度）与其绝热指数k和压缩比有关，是实际制冷机中必须考虑的一个安全性指标。若制冷剂的压缩终温T2过高，会使其在高温(gāowēn)下分解、变质，并造成机器润滑条件恶化、润滑油结焦，甚至出现拉缸故障。制冷剂的比热容越大或绝热指数越小，则压缩机的排气温度T2越低。重分子的T2低，轻分子的T2高。在氟里昂制冷剂中，乙烷的衍生物比甲烷的衍生物T2低。常用的中温制冷剂R717和R22，其排气温度较高，需要在压缩过程中采取冷却措施，以降低T2；而R12，R502，R134a，R152a的T2较低，它们在全封闭式压缩机中使用，要比用R22好得多。3.4.2制冷剂的性质(xìngzhì)4、热力性质—排气温度是指压缩机的活塞环或活塞与缸套的工作表面出现拉伤、拉毛、拉成沟槽的现象。共一百九十六页制冷剂与环境(huánjìng)热门的环境(huánjìng)议题

臭氧层消耗温室效应3.4.2制冷剂的性质共一百九十六页氯I溴含量(hánliàng)

equivalentchlorine(ppbv/v)这些破坏大气臭氧层、危害人类生存环境的物质称为“消耗臭氧层物质”，简称ODS（OzoneDepletingSubstance）臭氧层消耗(xiāohào)制冷剂与环境共一百九十六页Climateforcing(sinceyear1765)联合国环境保护署对温室(wēnshì)气体排放的预测

制冷剂与环境(huánjìng)共一百九十六页15~60km制冷剂对臭氧层的破坏(pòhuài)过程制冷剂与环境(huánjìng)共一百九十六页臭氧层消耗产生(chǎnshēng)的危害skincanceraffectfishandotheroceanlifeeyedamagecropandforestsdamagesuppressbodyimmunesystem制冷剂与环境(huánjìng)共一百九十六页MapOfOzoneHole南极上空的臭氧总量在7月下旬开始减少，形成“臭氧空洞(kōngdòng)”，直到12月才逐渐恢复。制冷剂与环境(huánjìng)共一百九十六页常用制冷剂在大气(dàqì)中的寿命制冷剂与环境(huánjìng)共一百九十六页臭氧层损耗的评价(píngjià)指标OzoneDepletionPotential－ODP表征制冷剂造成大气臭氧分子损耗的潜在能力。ODP是以CFC-11作基准，并设定(shèdìnɡ)CFC-11的ODP值为1.0。ODP定义为单位质量制冷剂引起的臭氧损耗除以单位质量CFC-11引起的臭氧损耗。制冷剂与环境共一百九十六页常用(chánɡyònɡ)制冷剂的ODP值制冷剂与环境(huánjìng)共一百九十六页国际(guójì)保护臭氧层行动1985年，<保护臭氧层的维也纳公约>1987年，<关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书>1991年,<议定书>的<伦敦修正案>1992年,<议定书>的<哥本哈根(ɡēběnhāɡēn)修正案>1997年,<议定书>的<蒙特利尔修正案>1999年,<议定书>的<北京修正案>2