制冷原理與設(shè)備課件4.2

1、Department of Power Engineering 第二篇 能力篇模塊四模塊四 單級(jí)制冷循環(huán)系統(tǒng)原理與應(yīng)用單級(jí)制冷循環(huán)系統(tǒng)原理與應(yīng)用 （2）Department of Power Engineering 理論制冷循環(huán)過(guò)程在壓焓圖上的表示1）制冷壓縮機(jī)壓縮過(guò)程制冷壓縮機(jī)壓縮過(guò)程2）制冷劑冷卻、冷凝過(guò)程制冷劑冷卻、冷凝過(guò)程 3）制冷劑膨脹過(guò)程制冷劑膨脹過(guò)程 4）制冷劑蒸發(fā)過(guò)程制冷劑蒸發(fā)過(guò)程 0p1skp22334hh 4理論循環(huán)流程圖.swfDepartment of Power Engineering 復(fù)習(xí)鞏固1234Department of Power Engineering 1

2、單位質(zhì)量制冷量q0=h1h42單位容積制冷量 qv=q0/v13制冷劑質(zhì)量流量 qm=Q0/q04單位理論比功 w0=h2h15壓縮機(jī)消耗的理論功率 P0 = qmw06壓縮機(jī)吸入的容積 V=qmv17制冷系數(shù) 0=q0/w08冷凝器單位熱負(fù)荷qk=h2h39冷凝器熱負(fù)荷 Qk= qmqk 10熱力完善度 c= T0/（TK- T0） 0/c4.2單級(jí)蒸氣壓縮式制冷實(shí)際循環(huán)Department of Power Engineering 4.2.1 單級(jí)蒸氣壓縮式制冷實(shí)際循環(huán)的特性單級(jí)蒸氣壓縮式制冷實(shí)際循環(huán)的特性 4.2 單級(jí)蒸氣壓縮式制冷實(shí)際循環(huán)單級(jí)蒸氣壓縮式制冷實(shí)際循環(huán)實(shí)際循環(huán)和理論循環(huán)的差

3、異主要表現(xiàn)在：1）壓縮過(guò)程是非等熵過(guò)程非等熵過(guò)程，且有摩擦損失。 2）熱交換過(guò)程中，有吸氣過(guò)熱、液體過(guò)冷吸氣過(guò)熱、液體過(guò)冷現(xiàn)象存在。通常制冷壓縮機(jī)的吸氣是過(guò)熱蒸氣，節(jié)流器前的液體是過(guò)冷液體。3）熱交換過(guò)程中，存在傳熱溫差存在傳熱溫差，被冷卻對(duì)象溫度高于制冷劑的蒸發(fā)溫度，環(huán)境介質(zhì)溫度低于制冷劑冷凝溫度，即TLT0、THvq無(wú)效12 pp1 v0w04.2單級(jí)蒸氣壓縮式制冷實(shí)際循環(huán)Department of Power Engineering 4、 熱交換及壓力損失對(duì)制冷循環(huán)的影響熱交換及壓力損失對(duì)制冷循環(huán)的影響2）排氣管道 對(duì)系統(tǒng)性能的影響比吸氣管道?。∨艢夤艿赖膿Q熱排氣管道的壓力降無(wú)影響22p

4、0w0容積效率容積效率4.2單級(jí)蒸氣壓縮式制冷實(shí)際循環(huán)Department of Power Engineering 4、 熱交換及壓力損失對(duì)制冷循環(huán)的影響熱交換及壓力損失對(duì)制冷循環(huán)的影響3）液體管道 液體管道的換熱液體管道的壓力降過(guò)冷0q流速相對(duì)小流速相對(duì)小 阻力相對(duì)較小阻力相對(duì)較小 節(jié)流裝置要高于冷凝器，防止節(jié)流裝置要高于冷凝器，防止液體制冷劑氣化！液體制冷劑氣化！4.2單級(jí)蒸氣壓縮式制冷實(shí)際循環(huán)Department of Power Engineering 4、 熱交換及壓力損失對(duì)制冷循環(huán)的影響熱交換及壓力損失對(duì)制冷循環(huán)的影響4）兩相管道 兩相管道的換熱兩相管道的壓力降被冷卻空間內(nèi)有效被

5、冷卻空間外0q壓力降對(duì)系統(tǒng)性能無(wú)影響，但是若多蒸發(fā)器用一節(jié)流元件，要保證分液均勻。4.2單級(jí)蒸氣壓縮式制冷實(shí)際循環(huán)Department of Power Engineering 4、 熱交換及壓力損失對(duì)制冷循環(huán)的影響熱交換及壓力損失對(duì)制冷循環(huán)的影響5）蒸發(fā)器 4 不改變制冷劑流出蒸發(fā)器時(shí)的狀態(tài)4 p 4p4 t 4t443hhh對(duì)系統(tǒng)性能無(wú)影響對(duì)系統(tǒng)性能無(wú)影響傳熱溫差傳熱溫差傳熱面積傳熱面積4.2單級(jí)蒸氣壓縮式制冷實(shí)際循環(huán)Department of Power Engineering 4、 熱交換及壓力損失對(duì)制冷循環(huán)的影響熱交換及壓力損失對(duì)制冷循環(huán)的影響6）冷凝器 2p12pp0w0假定流出冷

6、凝器時(shí)制冷劑壓力不變進(jìn)冷凝器時(shí)制冷劑的壓力提高4.2單級(jí)蒸氣壓縮式制冷實(shí)際循環(huán)Department of Power Engineering 4、 熱交換及壓力損失對(duì)制冷循環(huán)的影響熱交換及壓力損失對(duì)制冷循環(huán)的影響7）壓縮機(jī) 壓縮機(jī)的換熱為多變非等熵過(guò)程! 實(shí)際循環(huán)的輸氣量小于理論循環(huán)，功率消耗大于理論循環(huán)！4.2單級(jí)蒸氣壓縮式制冷實(shí)際循環(huán)Department of Power Engineering 5、不凝性氣體對(duì)制冷循環(huán)的影響、不凝性氣體對(duì)制冷循環(huán)的影響n 定義：冷凝壓力下不能冷凝為液體的氣體n來(lái)源：系統(tǒng)檢修時(shí)帶入的空氣。部分潤(rùn)滑油、制冷劑發(fā)生的分解。制冷壓縮機(jī)負(fù)壓時(shí)低壓部分滲透進(jìn)來(lái)的空氣

7、。 n 影響 冷凝面積減少 冷凝器內(nèi)的壓力增加 壓縮機(jī)排氣壓力、溫度提高 比功增加 制冷系數(shù)下降 制冷量減少 壓縮機(jī)容積效率降低4.2單級(jí)蒸氣壓縮式制冷實(shí)際循環(huán)Department of Power Engineering 6、冷凝、蒸發(fā)過(guò)程傳熱溫差對(duì)循環(huán)性能的影響、冷凝、蒸發(fā)過(guò)程傳熱溫差對(duì)循環(huán)性能的影響冷凝溫度比理論循環(huán)的冷凝溫度高，蒸發(fā)溫度則比理論循環(huán)的蒸發(fā)溫度低，制冷系數(shù)下降。傳熱溫差的存在并不影響理論制冷循環(huán)的熱力計(jì)算用于實(shí)際制冷循環(huán)。4.2單級(jí)蒸氣壓縮式制冷實(shí)際循環(huán)Department of Power Engineering 4.2.2 單級(jí)蒸氣壓縮式制冷實(shí)際循環(huán)的熱力狀態(tài)圖單級(jí)蒸

8、氣壓縮式制冷實(shí)際循環(huán)的熱力狀態(tài)圖4 -1表示制冷劑在蒸發(fā)器汽化和壓降過(guò)程；表示制冷劑在蒸發(fā)器汽化和壓降過(guò)程；1-1 表示制冷劑蒸氣的過(guò)熱（有益或有害）和壓降過(guò)程；表示制冷劑蒸氣的過(guò)熱（有益或有害）和壓降過(guò)程；1 -2s 表示制冷劑蒸氣在制冷壓縮機(jī)內(nèi)實(shí)際的非等熵壓縮過(guò)程；表示制冷劑蒸氣在制冷壓縮機(jī)內(nèi)實(shí)際的非等熵壓縮過(guò)程；2s -2s表示制冷壓縮機(jī)壓縮后的制冷劑蒸氣經(jīng)過(guò)排氣閥的壓降過(guò)程；表示制冷壓縮機(jī)壓縮后的制冷劑蒸氣經(jīng)過(guò)排氣閥的壓降過(guò)程；2s-3表示制冷劑蒸氣經(jīng)排氣管進(jìn)入冷凝器的冷卻、冷凝和壓降過(guò)程；表示制冷劑蒸氣經(jīng)排氣管進(jìn)入冷凝器的冷卻、冷凝和壓降過(guò)程；3-3 表示制冷劑液體的過(guò)冷和壓降過(guò)程；

9、表示制冷劑液體的過(guò)冷和壓降過(guò)程；3 -4 表示制冷劑液體的非絕熱節(jié)流過(guò)程表示制冷劑液體的非絕熱節(jié)流過(guò)程 4.2單級(jí)蒸氣壓縮式制冷實(shí)際循環(huán)Department of Power Engineering 實(shí)際循環(huán)的簡(jiǎn)化實(shí)際循環(huán)的簡(jiǎn)化1）不考慮壓力降不考慮壓力降，以及管道的傳熱和管道內(nèi)制冷劑的狀，以及管道的傳熱和管道內(nèi)制冷劑的狀態(tài)變化，將這些問(wèn)題歸屬于制冷工藝設(shè)計(jì)中解決。態(tài)變化，將這些問(wèn)題歸屬于制冷工藝設(shè)計(jì)中解決。2）忽略節(jié)流時(shí)制冷劑與環(huán)境的換熱，仍）忽略節(jié)流時(shí)制冷劑與環(huán)境的換熱，仍近似認(rèn)為是等焓近似認(rèn)為是等焓過(guò)程過(guò)程。3）考慮制冷劑與熱源、冷源間的有溫差傳熱。）考慮制冷劑與熱源、冷源間的有溫差傳熱

10、。4）考慮制冷循環(huán)中的蒸氣過(guò)熱和液體過(guò)冷現(xiàn)象的影響。）考慮制冷循環(huán)中的蒸氣過(guò)熱和液體過(guò)冷現(xiàn)象的影響。5）通過(guò)輸氣系數(shù)）通過(guò)輸氣系數(shù)、制冷壓縮機(jī)的指示效率、制冷壓縮機(jī)的指示效率i將壓縮過(guò)程將壓縮過(guò)程中的實(shí)際輸氣量的減少、壓縮的非等熵變化等復(fù)雜的不可中的實(shí)際輸氣量的減少、壓縮的非等熵變化等復(fù)雜的不可逆過(guò)程，逆過(guò)程，簡(jiǎn)化成一個(gè)從吸氣壓力簡(jiǎn)化成一個(gè)從吸氣壓力p1（p1=p0）到排氣壓力）到排氣壓力p2（p2=pk）的簡(jiǎn)單增熵壓縮過(guò)程）的簡(jiǎn)單增熵壓縮過(guò)程。4.2單級(jí)蒸氣壓縮式制冷實(shí)際循環(huán)Department of Power Engineering 圖4-9 簡(jiǎn)化分析的單級(jí)制冷實(shí)際循環(huán)的熱力狀態(tài)圖11為

11、蒸氣過(guò)熱過(guò)程，1是制冷壓縮機(jī)吸氣狀態(tài)點(diǎn)。1一2為實(shí)際增熵壓縮過(guò)程。2是實(shí)際壓縮過(guò)程排氣狀態(tài)點(diǎn)，也是進(jìn)入冷凝器的蒸氣狀態(tài)點(diǎn)。1(2)為理論壓縮過(guò)程。234為制冷劑在冷凝壓力pK下的等壓冷卻冷凝過(guò)程。45為制冷劑在冷凝壓力pk下的再冷卻過(guò)程。56為制冷劑的等焓節(jié)流過(guò)程。61為制冷劑在蒸發(fā)壓力p0下的等壓汽化吸熱過(guò)程。4.2單級(jí)蒸氣壓縮式制冷實(shí)際循環(huán)Department of Power Engineering 4.2.3 單級(jí)蒸氣壓縮式制冷實(shí)際循環(huán)的熱力性能及分析單級(jí)蒸氣壓縮式制冷實(shí)際循環(huán)的熱力性能及分析1、單位質(zhì)量制冷量和單位容積制冷量、單位質(zhì)量制冷量和單位容積制冷量10610610)()(vq

12、qhhqhhqv有害有效112(2)3456,ppk0Lg ph簡(jiǎn)化后的實(shí)際循環(huán)在壓焓圖上的表示4.2單級(jí)蒸氣壓縮式制冷實(shí)際循環(huán)Department of Power Engineering 2、理論比功、指示比功和指示效率、理論比功、指示比功和指示效率112(2)3456,ppk0Lg p簡(jiǎn)化后的實(shí)際循環(huán)在壓焓圖上的表示021whh21iwhhiiww0h4.2單級(jí)蒸氣壓縮式制冷實(shí)際循環(huán)Department of Power Engineering 3、單位冷凝熱負(fù)荷、單位冷凝熱負(fù)荷112(2)3456,ppk0Lg ph簡(jiǎn)化后的實(shí)際循環(huán)在壓焓圖上的表示24kqhh4.2單級(jí)蒸氣壓縮式制冷實(shí)際循環(huán)Department of Power Engineering 00wqPmiiPP000qQqm4、制冷劑質(zhì)量流量、制冷劑質(zhì)量流量5、壓縮機(jī)的理論功率和指示功率、壓縮機(jī)的理論功率和指示功率6、冷凝器的熱負(fù)荷、冷凝器的熱負(fù)荷kmkqqQ 4.2單級(jí)蒸氣壓縮式制冷實(shí)際循環(huán)Department of Power Engineering iPQ08、熱力完善度、熱力完善度 （實(shí)際