制冷技術(shù)+第一章

1、第一章第一章 蒸氣壓縮式制冷的熱力學(xué)原理蒸氣壓縮式制冷的熱力學(xué)原理第一節(jié)第一節(jié) 蒸汽壓縮式制冷的基本原理；蒸汽壓縮式制冷的基本原理；第二節(jié)第二節(jié) 蒸汽壓縮式制冷的理論循環(huán)；蒸汽壓縮式制冷的理論循環(huán)；第三節(jié)第三節(jié) 單級(jí)蒸氣壓縮式制冷理論循環(huán)單級(jí)蒸氣壓縮式制冷理論循環(huán) 的熱力計(jì)算；的熱力計(jì)算；第四節(jié)第四節(jié) 蒸氣壓縮式制冷的實(shí)際循環(huán)；蒸氣壓縮式制冷的實(shí)際循環(huán)；第一節(jié)第一節(jié) 蒸汽壓縮式制冷的基本原理蒸汽壓縮式制冷的基本原理1 1、制冷機(jī)理、制冷機(jī)理 液體氣化法液體氣化法液體液體氣體氣體吸收熱量吸收熱量物體物體溫度降低溫度降低液體氣化制冷原理液體氣化制冷原理氨制冷機(jī)氨制冷機(jī)液體氣化制冷的工藝流程（1）制

2、冷工質(zhì)“制冷劑”（2）制冷設(shè)備“四大件”（3）制冷的工藝流程（一般）（4）氨制冷(蒸氣壓縮式)的典型流程（P5圖1-1） 油分離器:分離潤(rùn)滑油 貯液器：貯存制冷劑液體，穩(wěn)定系統(tǒng)循環(huán)量。 “輔助設(shè)備”壓縮機(jī)冷凝器節(jié)流機(jī)構(gòu)蒸發(fā)器高高t,p，氣氣高高t,p，液液低低t,p，液液低低t,p，氣氣 冷卻水 qk qo 冷凍水液化段液化段制制冷冷段段作用作用1 1：保持蒸發(fā)器內(nèi)的低壓：保持蒸發(fā)器內(nèi)的低壓作用作用2 2：使在蒸發(fā)器內(nèi)氣化了的：使在蒸發(fā)器內(nèi)氣化了的制冷劑液化，重新流回貯液器制冷劑液化，重新流回貯液器貯液器貯液器一、理想制冷循環(huán)一、理想制冷循環(huán)逆卡諾循環(huán)逆卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)（卡諾循環(huán)（ Carno

3、t CycleCarnot Cycle）使高溫?zé)嵩吹墓べ|(zhì)通過(guò)熱力裝置對(duì)外做功，然使高溫?zé)嵩吹墓べ|(zhì)通過(guò)熱力裝置對(duì)外做功，然后再流向低溫?zé)嵩?，使熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。后再流向低溫?zé)嵩?，使熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。逆卡諾循環(huán)逆卡諾循環(huán)( (Reverse Carnot CycleReverse Carnot Cycle）使制冷劑在吸收低溫?zé)嵩吹臒崃亢笸ㄟ^(guò)制冷裝使制冷劑在吸收低溫?zé)嵩吹臒崃亢笸ㄟ^(guò)制冷裝置，并以消耗機(jī)械功作為補(bǔ)償，然后流向高溫置，并以消耗機(jī)械功作為補(bǔ)償，然后流向高溫?zé)嵩础嵩?。逆卡諾循環(huán)是蒸氣壓縮式的理想制冷循環(huán)。逆卡諾循環(huán)是蒸氣壓縮式的理想制冷循環(huán)。實(shí)現(xiàn)逆卡諾循環(huán)的重要條件：實(shí)現(xiàn)逆卡諾循環(huán)的重要條

4、件：高、低溫?zé)嵩礈囟群愣?；高、低溫?zé)嵩礈囟群愣?；工質(zhì)在冷凝器和蒸發(fā)器中與外界熱源之間的換工質(zhì)在冷凝器和蒸發(fā)器中與外界熱源之間的換熱無(wú)傳熱溫差；熱無(wú)傳熱溫差；制冷工質(zhì)流經(jīng)各個(gè)設(shè)備時(shí)無(wú)摩擦損失及其它內(nèi)制冷工質(zhì)流經(jīng)各個(gè)設(shè)備時(shí)無(wú)摩擦損失及其它內(nèi)部不可逆損失。部不可逆損失。逆卡諾循環(huán)逆卡諾循環(huán)- -蒸氣壓縮式制冷的理想循環(huán)蒸氣壓縮式制冷的理想循環(huán)制冷劑在逆卡諾循環(huán)中的四個(gè)熱力過(guò)程制冷劑在逆卡諾循環(huán)中的四個(gè)熱力過(guò)程:1-2 1-2 等熵壓縮等熵壓縮 T T0 0TTk k 耗功耗功w wc c2-3 2-3 等溫壓縮等溫壓縮 吸熱吸熱q qk k=T=Tk k（S Sa a-S-Sb b）3-4 3-4

5、等熵膨脹等熵膨脹 T Tk kTT0 0 做功做功w we e4-1 4-1 等溫膨脹等溫膨脹 放熱放熱q q0 0=T=T0 0（S Sa a-S-Sb b）逆卡諾循環(huán)制冷系數(shù)逆卡諾循環(huán)制冷系數(shù)0qqkec在逆卡諾循環(huán)中，根據(jù)能量守恒在逆卡諾循環(huán)中，根據(jù)能量守恒, ,有：有：1kg1kg制冷劑從被冷卻物體吸取的熱量為：制冷劑從被冷卻物體吸取的熱量為：)(00baSSTq向冷卻劑放出的熱量為：向冷卻劑放出的熱量為：)(bakkSSTq制冷循環(huán)中所消耗的凈功：制冷循環(huán)中所消耗的凈功：)(00bakkSSTTqq 制冷系數(shù)：制冷劑從被冷卻物體中吸取的制冷系數(shù)：制冷劑從被冷卻物體中吸取的熱量與循環(huán)中

6、所消耗功的比值。熱量與循環(huán)中所消耗功的比值。逆卡諾循環(huán)制冷系數(shù)為：逆卡諾循環(huán)制冷系數(shù)為：00000)()(TTTSSTTSSTqkbakbac由上式可知：逆卡諾循環(huán)的制冷系數(shù)只與被冷由上式可知：逆卡諾循環(huán)的制冷系數(shù)只與被冷卻物體的溫度和冷卻劑的溫度有關(guān)，與制冷劑卻物體的溫度和冷卻劑的溫度有關(guān)，與制冷劑性質(zhì)無(wú)關(guān)。性質(zhì)無(wú)關(guān)。T T0 0或或T Tk k 循環(huán)經(jīng)濟(jì)型循環(huán)經(jīng)濟(jì)型 有傳熱溫差的制冷循環(huán)有傳熱溫差的制冷循環(huán) T0TsTkTkT0T033442211ba0Tk圖1-2 有傳熱溫差的制冷循環(huán)T Tk k 冷卻介質(zhì)的溫度冷卻介質(zhì)的溫度T T0 0 被冷卻介質(zhì)的溫度被冷卻介質(zhì)的溫度逆卡諾循環(huán)：逆卡

7、諾循環(huán)：1 1-2-2-3-3-4-4-1-1T Tk k 冷凝器中制冷劑的溫度冷凝器中制冷劑的溫度T T0 0 蒸發(fā)器中制冷劑的溫度蒸發(fā)器中制冷劑的溫度有傳熱溫差的循環(huán)：有傳熱溫差的循環(huán)：1-2-3-4-11-2-3-4-1耗功量增加：陰影面積耗功量增加：陰影面積制冷量減少：制冷量減少：1-11-1-4-4-4-1-4-1具有傳熱溫差的制冷循環(huán)的制冷系數(shù)為：具有傳熱溫差的制冷循環(huán)的制冷系數(shù)為：)()(000000TTTTTTTTTkkkc)() (0000TTTTTTkk有傳熱溫差的制冷循環(huán)的制冷系數(shù)小于逆有傳熱溫差的制冷循環(huán)的制冷系數(shù)小于逆卡諾循環(huán)的制冷系數(shù)?？ㄖZ循環(huán)的制冷系數(shù)。熱力完善度

8、：實(shí)際制冷循環(huán)的制冷系數(shù)熱力完善度：實(shí)際制冷循環(huán)的制冷系數(shù)與逆與逆卡諾循環(huán)的制冷系數(shù)卡諾循環(huán)的制冷系數(shù)cc之比。之比。 / / c c 1 1的大小反映了實(shí)際制冷循環(huán)接近逆卡諾循環(huán)的大小反映了實(shí)際制冷循環(huán)接近逆卡諾循環(huán)的程度。的程度。 逆卡諾循環(huán)難以實(shí)現(xiàn)：逆卡諾循環(huán)難以實(shí)現(xiàn)： 濕蒸汽區(qū)域內(nèi)進(jìn)行濕蒸汽區(qū)域內(nèi)進(jìn)行 濕壓縮濕壓縮設(shè)備：蒸發(fā)器設(shè)備：蒸發(fā)器 無(wú)傳熱溫差無(wú)傳熱溫差 冷凝器冷凝器 無(wú)傳熱溫差無(wú)傳熱溫差 壓縮機(jī)壓縮機(jī) 無(wú)摩擦運(yùn)動(dòng)無(wú)摩擦運(yùn)動(dòng) 膨脹機(jī)膨脹機(jī) 不經(jīng)濟(jì)，且難以加工不經(jīng)濟(jì)，且難以加工 第二節(jié)第二節(jié) 蒸汽壓縮式制冷的理論循環(huán)蒸汽壓縮式制冷的理論循環(huán)一、單級(jí)蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)一、單級(jí)蒸

9、氣壓縮式制冷的理論循環(huán) 單級(jí)蒸汽壓縮式制冷理論循環(huán)的假設(shè)基礎(chǔ)：?jiǎn)渭?jí)蒸汽壓縮式制冷理論循環(huán)的假設(shè)基礎(chǔ)：(1)(1)壓縮過(guò)程為等熵過(guò)程，即在壓縮過(guò)程中不壓縮過(guò)程為等熵過(guò)程，即在壓縮過(guò)程中不存在任何不可逆損失；存在任何不可逆損失；(2)(2)在冷凝器和蒸發(fā)器中，制冷劑的冷凝溫度在冷凝器和蒸發(fā)器中，制冷劑的冷凝溫度等于冷卻介質(zhì)的溫度，蒸發(fā)溫度等于被冷卻介等于冷卻介質(zhì)的溫度，蒸發(fā)溫度等于被冷卻介質(zhì)的溫度，且冷凝溫度和蒸發(fā)溫度都是定值；質(zhì)的溫度，且冷凝溫度和蒸發(fā)溫度都是定值；(3)(3)離開(kāi)蒸發(fā)器和進(jìn)入壓縮機(jī)的制冷劑蒸氣為離開(kāi)蒸發(fā)器和進(jìn)入壓縮機(jī)的制冷劑蒸氣為蒸發(fā)壓力下的飽和蒸氣，離開(kāi)冷凝器和進(jìn)入膨蒸發(fā)壓力

10、下的飽和蒸氣，離開(kāi)冷凝器和進(jìn)入膨脹閥的液體為冷凝壓力下的飽和液體；脹閥的液體為冷凝壓力下的飽和液體； (4) (4)制冷劑在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，沒(méi)有流動(dòng)阻力損制冷劑在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，沒(méi)有流動(dòng)阻力損失，忽略動(dòng)能變化，除了蒸發(fā)器和冷凝器內(nèi)的失，忽略動(dòng)能變化，除了蒸發(fā)器和冷凝器內(nèi)的管子外，制冷劑與管外介質(zhì)之間沒(méi)有熱交換；管子外，制冷劑與管外介質(zhì)之間沒(méi)有熱交換； (5)(5)制冷劑在流過(guò)節(jié)流裝置時(shí)，流速變化很小，制冷劑在流過(guò)節(jié)流裝置時(shí)，流速變化很小，可以忽略不計(jì)，且與外界環(huán)境沒(méi)有熱交換?？梢院雎圆挥?jì)，且與外界環(huán)境沒(méi)有熱交換。循環(huán)組成循環(huán)組成壓縮機(jī)：等熵壓縮；壓縮機(jī)：等熵壓縮；冷凝器：等壓放熱；冷凝器：等壓放熱

11、；節(jié)流閥：絕熱節(jié)流，等焓；節(jié)流閥：絕熱節(jié)流，等焓；蒸發(fā)器蒸發(fā)器：等壓吸熱而制冷。：等壓吸熱而制冷。 “四大件四大件”作用作用壓縮機(jī)：壓縮機(jī)：“心臟心臟”，壓縮和輸送制冷劑蒸汽；，壓縮和輸送制冷劑蒸汽；節(jié)流閥：節(jié)流降壓，并調(diào)節(jié)進(jìn)入蒸發(fā)器的節(jié)流閥：節(jié)流降壓，并調(diào)節(jié)進(jìn)入蒸發(fā)器的 制冷劑流量；制冷劑流量；蒸發(fā)器：吸收熱量（輸出冷量）從而制冷；蒸發(fā)器：吸收熱量（輸出冷量）從而制冷；冷凝器：輸出熱量。冷凝器：輸出熱量。 壓縮機(jī)的工作過(guò)程壓縮機(jī)的工作過(guò)程蒸發(fā)器工作過(guò)程蒸發(fā)器工作過(guò)程殼殼- -盤(pán)管式冷凝器盤(pán)管式冷凝器 節(jié)流閥工作過(guò)程節(jié)流閥工作過(guò)程循環(huán)特點(diǎn)（對(duì)比逆卡諾循環(huán)）循環(huán)特點(diǎn)（對(duì)比逆卡諾循環(huán)）膨脹機(jī)膨脹機(jī)

12、膨脹閥膨脹閥低壓高干低壓高干度濕蒸氣度濕蒸氣逆卡諾循環(huán)逆卡諾循環(huán)理論制冷循環(huán)理論制冷循環(huán)高壓飽和蒸氣高壓飽和蒸氣高壓飽和液體高壓飽和液體低壓低干低壓低干度濕蒸氣度濕蒸氣高壓飽和液體高壓飽和液體過(guò)熱蒸氣過(guò)熱蒸氣低壓低干低壓低干度濕蒸氣度濕蒸氣低壓干飽低壓干飽和蒸氣和蒸氣定溫放熱定溫放熱定溫吸熱定溫吸熱定壓放熱定壓放熱定壓吸熱定壓吸熱濕壓縮濕壓縮干壓縮干壓縮循環(huán)特點(diǎn)（對(duì)比逆卡諾循環(huán)）循環(huán)特點(diǎn)（對(duì)比逆卡諾循環(huán)）制冷劑在冷凝器和蒸發(fā)器中按等壓過(guò)程循環(huán)，制冷劑在冷凝器和蒸發(fā)器中按等壓過(guò)程循環(huán)，而且具有傳熱溫差；而且具有傳熱溫差；制冷劑用膨脹閥絕熱節(jié)流，而不是用膨脹機(jī)制冷劑用膨脹閥絕熱節(jié)流，而不是用膨脹機(jī)

13、絕熱膨脹；絕熱膨脹；壓縮機(jī)吸入飽和蒸氣（干壓縮）而不是濕蒸壓縮機(jī)吸入飽和蒸氣（干壓縮）而不是濕蒸氣（濕壓縮）。氣（濕壓縮）。蒸發(fā)壓縮式制冷的理論循環(huán)：蒸發(fā)壓縮式制冷的理論循環(huán)：1 1）低壓低溫制冷劑液體（含有少量蒸氣）在）低壓低溫制冷劑液體（含有少量蒸氣）在蒸發(fā)器內(nèi)的定壓氣化吸熱過(guò)程；蒸發(fā)器內(nèi)的定壓氣化吸熱過(guò)程；2 2）低壓低溫制冷劑蒸氣在壓縮機(jī)中的絕熱壓）低壓低溫制冷劑蒸氣在壓縮機(jī)中的絕熱壓縮過(guò)程；縮過(guò)程；3 3）高壓高溫的制冷劑氣體在冷凝器中的定壓）高壓高溫的制冷劑氣體在冷凝器中的定壓冷卻冷凝過(guò)程；冷卻冷凝過(guò)程；4 4）高壓制冷劑液體經(jīng)膨脹閥節(jié)流降壓降溫后，）高壓制冷劑液體經(jīng)膨脹閥節(jié)流降壓

14、降溫后，為液體在蒸發(fā)器內(nèi)的氣化創(chuàng)造了條件。為液體在蒸發(fā)器內(nèi)的氣化創(chuàng)造了條件。（一）壓焓圖（一）壓焓圖（P-h)P-h)的應(yīng)用的應(yīng)用1 1、引入、引入P-hP-h圖的必要性圖的必要性1 1、兩個(gè)等壓過(guò)程、兩個(gè)等壓過(guò)程冷凝器冷凝器內(nèi)的內(nèi)的等壓放熱等壓放熱過(guò)程過(guò)程蒸發(fā)器蒸發(fā)器內(nèi)的內(nèi)的等壓吸熱等壓吸熱過(guò)程過(guò)程2 2、兩個(gè)絕熱過(guò)程、兩個(gè)絕熱過(guò)程節(jié)流閥節(jié)流閥處的處的絕熱節(jié)流絕熱節(jié)流過(guò)程過(guò)程壓縮機(jī)壓縮機(jī)內(nèi)的內(nèi)的絕熱壓縮絕熱壓縮過(guò)程過(guò)程蒸氣壓縮式制蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)冷的理論循環(huán)在在定壓定壓過(guò)程中，系統(tǒng)加入或放出的過(guò)程中，系統(tǒng)加入或放出的熱量熱量等于等于氣體初、終狀態(tài)的氣體初、終狀態(tài)的焓差焓差；能準(zhǔn)確、直

15、觀地描述制冷循環(huán)過(guò)程（設(shè)計(jì)與控制）能準(zhǔn)確、直觀地描述制冷循環(huán)過(guò)程（設(shè)計(jì)與控制）圖上任何一點(diǎn)表示制冷劑的狀態(tài)圖上任何一點(diǎn)表示制冷劑的狀態(tài)兩狀態(tài)點(diǎn)的焓差反映了過(guò)程中的能量變化兩狀態(tài)點(diǎn)的焓差反映了過(guò)程中的能量變化在在絕熱絕熱過(guò)程中，系統(tǒng)與外界之間的過(guò)程中，系統(tǒng)與外界之間的功量功量交換交換完全用于完全用于增加或減少系統(tǒng)中增加或減少系統(tǒng)中氣體的內(nèi)能氣體的內(nèi)能一點(diǎn)：一點(diǎn)： 臨界點(diǎn)臨界點(diǎn)C C三區(qū)：三區(qū)： 液相區(qū)、液相區(qū)、 兩相區(qū)、兩相區(qū)、 氣相區(qū)。氣相區(qū)。五態(tài)：五態(tài)： 過(guò)冷液狀態(tài)、過(guò)冷液狀態(tài)、 飽和液狀態(tài)、飽和液狀態(tài)、 濕蒸氣狀態(tài)、濕蒸氣狀態(tài)、 飽和蒸氣狀態(tài)、飽和蒸氣狀態(tài)、 過(guò)熱蒸氣狀態(tài)。過(guò)熱蒸氣狀態(tài)。八

16、線：八線： 等壓線等壓線p p（水平線）（水平線） 等焓線等焓線h h（垂直線）（垂直線） 飽和液線飽和液線x x=0=0， 飽和蒸氣線飽和蒸氣線x x=1=1， 無(wú)數(shù)條等干度線無(wú)數(shù)條等干度線x x 等熵線等熵線s s 等比體積線等比體積線v v 等溫線等溫線t t液相區(qū)液相區(qū)兩相區(qū)兩相區(qū)氣相區(qū)氣相區(qū)2.2.壓焓圖結(jié)構(gòu)壓焓圖結(jié)構(gòu)蒸氣壓縮式制冷理論循環(huán)在蒸氣壓縮式制冷理論循環(huán)在lgP-hlgP-h圖上的表示圖上的表示過(guò)程過(guò)程過(guò)程名稱(chēng)過(guò)程名稱(chēng)過(guò)程線過(guò)程線過(guò)程發(fā)生處過(guò)程發(fā)生處1212絕熱壓縮絕熱壓縮等熵線等熵線壓縮機(jī)壓縮機(jī)232322222 233等壓放（顯）熱等壓放（顯）熱等壓放（潛）熱等壓放（潛

17、）熱冷凝器冷凝器3434絕熱節(jié)流絕熱節(jié)流等焓線等焓線節(jié)流閥節(jié)流閥4141等壓吸熱等壓吸熱等壓線等壓線蒸發(fā)器蒸發(fā)器各熱力過(guò)程在各熱力過(guò)程在lgP-hlgP-h圖上的表示圖上的表示點(diǎn)點(diǎn)1 1：制冷劑進(jìn)入壓縮機(jī)的狀態(tài)；：制冷劑進(jìn)入壓縮機(jī)的狀態(tài)；點(diǎn)點(diǎn)2 2：高壓制冷劑氣體從壓縮機(jī)排出進(jìn)入冷凝：高壓制冷劑氣體從壓縮機(jī)排出進(jìn)入冷凝器的狀態(tài)；器的狀態(tài)；點(diǎn)點(diǎn)3 3：制冷劑在冷凝器內(nèi)凝結(jié)成飽和液體的狀：制冷劑在冷凝器內(nèi)凝結(jié)成飽和液體的狀態(tài)；態(tài)；點(diǎn)點(diǎn)4 4：制冷劑出膨脹閥進(jìn)入蒸發(fā)器的狀態(tài)。：制冷劑出膨脹閥進(jìn)入蒸發(fā)器的狀態(tài)。制冷劑經(jīng)過(guò)制冷劑經(jīng)過(guò)1-2-21-2-2-3-4-1-3-4-1過(guò)程后，就完成了一過(guò)程后，就

18、完成了一個(gè)制冷理論基本循環(huán)。個(gè)制冷理論基本循環(huán)。一、液體過(guò)冷一、液體過(guò)冷什么是液體過(guò)冷？什么是液體過(guò)冷？ 制冷劑在冷凝器中液化后、進(jìn)入節(jié)流機(jī)構(gòu)之前，制冷劑在冷凝器中液化后、進(jìn)入節(jié)流機(jī)構(gòu)之前，將液態(tài)制冷劑再降溫成為過(guò)冷液體的做法。將液態(tài)制冷劑再降溫成為過(guò)冷液體的做法。為什么制冷系統(tǒng)帶液體過(guò)冷？為什么制冷系統(tǒng)帶液體過(guò)冷？ 帶有液體過(guò)冷的制冷系統(tǒng)的制冷量會(huì)增加。帶有液體過(guò)冷的制冷系統(tǒng)的制冷量會(huì)增加。1 1、幾個(gè)基本概念、幾個(gè)基本概念過(guò)冷溫度：制冷劑節(jié)流前被降溫到低于飽和溫過(guò)冷溫度：制冷劑節(jié)流前被降溫到低于飽和溫度的過(guò)冷液體的溫度。度的過(guò)冷液體的溫度。過(guò)冷度：液體過(guò)冷溫度和其壓力所對(duì)應(yīng)的飽和過(guò)冷度：液

19、體過(guò)冷溫度和其壓力所對(duì)應(yīng)的飽和液體溫度之差。液體溫度之差。過(guò)冷循環(huán)：具有液體過(guò)冷的循環(huán)稱(chēng)為液體過(guò)冷過(guò)冷循環(huán)：具有液體過(guò)冷的循環(huán)稱(chēng)為液體過(guò)冷循環(huán)。循環(huán)。過(guò)冷循環(huán)過(guò)冷循環(huán)1-2 1-2 （壓縮機(jī)）：等熵壓縮；（壓縮機(jī)）：等熵壓縮；2-4 2-4 （冷凝器）：等壓放熱；（冷凝器）：等壓放熱；4-44-4（過(guò)冷器）：等壓傳熱；（過(guò)冷器）：等壓傳熱；4 4-5-5（節(jié)流閥）：等焓節(jié)流；（節(jié)流閥）：等焓節(jié)流；5 5-1 -1 （蒸發(fā)器）：等壓吸熱。（蒸發(fā)器）：等壓吸熱。 l lg gp ph h0 01 12 23 34 4445 555p pk kp p0 0q q0 0qq0 0液體過(guò)冷的制冷循環(huán)液體

20、過(guò)冷的制冷循環(huán)實(shí)現(xiàn)液體過(guò)冷的辦法有：實(shí)現(xiàn)液體過(guò)冷的辦法有：增設(shè)專(zhuān)門(mén)的過(guò)冷設(shè)備（即過(guò)冷器）；增設(shè)專(zhuān)門(mén)的過(guò)冷設(shè)備（即過(guò)冷器）；適當(dāng)增加冷凝器的傳熱面積，使一部分傳熱適當(dāng)增加冷凝器的傳熱面積，使一部分傳熱面積用于過(guò)冷；面積用于過(guò)冷；采用回?zé)嵫h(huán)（增加過(guò)冷度）。采用回?zé)嵫h(huán)（增加過(guò)冷度）。有再冷卻器的蒸氣壓縮式制冷循環(huán)有再冷卻器的蒸氣壓縮式制冷循環(huán)熱力分析熱力分析 單位制冷制冷量：?jiǎn)挝恢评渲评淞浚簈 q0 0h h1 1h h4 4 單位理論壓縮功：?jiǎn)挝焕碚搲嚎s功：w w0 0h h2 2h h1 1 單位質(zhì)量制冷量提高單位質(zhì)量制冷量提高 耗功量不變耗功量不變 制冷系數(shù)增大制冷系數(shù)增大p0pkph02

21、1過(guò)冷循環(huán)4433二、蒸氣過(guò)熱二、蒸氣過(guò)熱什么是蒸氣過(guò)熱？什么是蒸氣過(guò)熱？ 制冷劑在蒸發(fā)器中氣化后、繼續(xù)吸熱升溫，使制冷劑在蒸發(fā)器中氣化后、繼續(xù)吸熱升溫，使壓縮機(jī)吸氣溫度高于其飽和溫度的做法。壓縮機(jī)吸氣溫度高于其飽和溫度的做法。為什么制冷系統(tǒng)帶蒸氣過(guò)熱？為什么制冷系統(tǒng)帶蒸氣過(guò)熱？ 保證壓縮機(jī)吸氣是干蒸氣。保證壓縮機(jī)吸氣是干蒸氣?；靖拍罨靖拍?過(guò)熱溫度：壓縮機(jī)吸入的高于其壓力對(duì)應(yīng)飽和溫度的過(guò)過(guò)熱溫度：壓縮機(jī)吸入的高于其壓力對(duì)應(yīng)飽和溫度的過(guò)熱制冷劑蒸氣溫度。熱制冷劑蒸氣溫度。 過(guò)熱度：蒸氣過(guò)熱后的溫度和同壓力下飽和溫度的差值。過(guò)熱度：蒸氣過(guò)熱后的溫度和同壓力下飽和溫度的差值。 過(guò)熱循環(huán)：具有蒸

22、氣過(guò)熱的循環(huán)稱(chēng)為蒸氣過(guò)熱循環(huán)。過(guò)熱循環(huán)：具有蒸氣過(guò)熱的循環(huán)稱(chēng)為蒸氣過(guò)熱循環(huán)。 有效過(guò)熱：過(guò)熱吸收熱量來(lái)自被冷卻介質(zhì)，產(chǎn)生有用的有效過(guò)熱：過(guò)熱吸收熱量來(lái)自被冷卻介質(zhì)，產(chǎn)生有用的制冷效果。制冷效果。 有害過(guò)熱：過(guò)熱吸收熱量來(lái)自被冷卻介質(zhì)以外，無(wú)制冷有害過(guò)熱：過(guò)熱吸收熱量來(lái)自被冷卻介質(zhì)以外，無(wú)制冷效果。效果。過(guò)熱循環(huán)過(guò)熱循環(huán)1 1-2 -2 （壓縮機(jī)）：等熵壓縮；（壓縮機(jī)）：等熵壓縮；2-4 2-4 （冷凝器）：等壓放熱；（冷凝器）：等壓放熱；4-54-5（節(jié)流閥）：等焓節(jié)流；（節(jié)流閥）：等焓節(jié)流；5-1 5-1 （蒸發(fā)器）（蒸發(fā)器）: :等壓吸熱等壓吸熱 ；1-11-1（過(guò)熱）：等壓傳熱。（過(guò)熱）

23、：等壓傳熱。l lg gp ph h1 12 2 2 23 34 45 5P Pk k(t(tk k) )P P0 0(t(t0 0) )1 1實(shí)現(xiàn)方法實(shí)現(xiàn)方法蒸發(fā)器面積大于設(shè)計(jì)所需面積（有效）；蒸發(fā)器面積大于設(shè)計(jì)所需面積（有效）；蒸發(fā)器與壓縮機(jī)間的連接管道吸取外界環(huán)境熱蒸發(fā)器與壓縮機(jī)間的連接管道吸取外界環(huán)境熱量而過(guò)熱（有害）；量而過(guò)熱（有害）；系統(tǒng)中設(shè)置回?zé)崞鳎ㄓ泻^(guò)熱，但有過(guò)冷過(guò)程系統(tǒng)中設(shè)置回?zé)崞鳎ㄓ泻^(guò)熱，但有過(guò)冷過(guò)程伴隨）。伴隨）。 熱力分析熱力分析（1 1）有害過(guò)熱分析：）有害過(guò)熱分析： 單位壓縮功增加單位壓縮功增加 單位制冷量不變單位制冷量不變 單位冷凝負(fù)荷增大單位冷凝負(fù)荷增大 進(jìn)

24、入壓縮機(jī)的制冷劑比容增大進(jìn)入壓縮機(jī)的制冷劑比容增大 壓縮機(jī)的排氣溫度升高壓縮機(jī)的排氣溫度升高（2 2）有效過(guò)熱分析：有效過(guò)熱分析： 單位壓縮功增加單位壓縮功增加 單位制冷量增加單位制冷量增加 單位冷凝負(fù)荷增大單位冷凝負(fù)荷增大 進(jìn)入壓縮機(jī)的制冷劑比容增大進(jìn)入壓縮機(jī)的制冷劑比容增大 壓縮機(jī)的排氣溫度升高壓縮機(jī)的排氣溫度升高三、回?zé)嵫h(huán)三、回?zé)嵫h(huán)1.1.回?zé)嵫h(huán)回?zé)嵫h(huán) 冷凝后的制冷劑液體與蒸發(fā)后的制冷劑蒸氣冷凝后的制冷劑液體與蒸發(fā)后的制冷劑蒸氣進(jìn)行熱交換，實(shí)現(xiàn)液體過(guò)冷、蒸氣過(guò)熱的制進(jìn)行熱交換，實(shí)現(xiàn)液體過(guò)冷、蒸氣過(guò)熱的制冷循環(huán)。冷循環(huán)。2.2.實(shí)現(xiàn)方法：實(shí)現(xiàn)方法：系統(tǒng)中設(shè)回?zé)崞飨到y(tǒng)中設(shè)回?zé)崞魑鼩夤?/p>

25、與供液管綁扎吸氣管與供液管綁扎 單級(jí)壓縮蒸氣制冷回?zé)嵫h(huán)流程圖單級(jí)壓縮蒸氣制冷回?zé)嵫h(huán)流程圖回?zé)崾秸魵鈮嚎s式制冷回?zé)崾秸魵鈮嚎s式制冷3.3.循環(huán)過(guò)程循環(huán)過(guò)程1 1-2-2（壓縮機(jī)）：等熵壓縮；（壓縮機(jī)）：等熵壓縮；2 2-4-4（冷凝器）：等壓放熱冷凝；（冷凝器）：等壓放熱冷凝；4-44-4（回?zé)崞鳎旱葔悍艧徇^(guò)冷；（回?zé)崞鳎旱葔悍艧徇^(guò)冷；4 4-5-5（節(jié)流閥）：等焓節(jié)流；（節(jié)流閥）：等焓節(jié)流；5 5-1-1（蒸發(fā)器）：等壓吸熱制冷；（蒸發(fā)器）：等壓吸熱制冷；1-11-1（回?zé)崞鳎旱葔何鼰徇^(guò)熱。（回?zé)崞鳎旱葔何鼰徇^(guò)熱。l lg gp ph hk k1 11 12 22 23 34 44

26、 45 55 50 04.4.熱力分析熱力分析單位壓縮功增加；單位壓縮功增加；單位制冷量增加；單位制冷量增加；回?zé)嵫h(huán)不一定能提高制冷系數(shù)；回?zé)嵫h(huán)不一定能提高制冷系數(shù)；氨不采用回?zé)嵫h(huán)；氨不采用回?zé)嵫h(huán)；回?zé)徇m合在氟制冷系統(tǒng)中使用?；?zé)徇m合在氟制冷系統(tǒng)中使用。1. 1. 熱力計(jì)算的內(nèi)容和步驟熱力計(jì)算的內(nèi)容和步驟 熱力計(jì)算的內(nèi)容：熱力計(jì)算的內(nèi)容： 在設(shè)計(jì)工況下，計(jì)算實(shí)際循環(huán)特性，計(jì)算在設(shè)計(jì)工況下，計(jì)算實(shí)際循環(huán)特性，計(jì)算 制冷機(jī)的性能和各熱交換設(shè)備的熱負(fù)荷。制冷機(jī)的性能和各熱交換設(shè)備的熱負(fù)荷。 熱力計(jì)算的方法：熱力計(jì)算的方法：（1 1）進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，首先按照制冷機(jī)的使用要求）進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，首

27、先按照制冷機(jī)的使用要求 和使用時(shí)的環(huán)境條件，選擇制冷劑，規(guī)劃制冷和使用時(shí)的環(huán)境條件，選擇制冷劑，規(guī)劃制冷 系統(tǒng)流程。系統(tǒng)流程。（2 2）然后進(jìn)行熱力計(jì)算。）然后進(jìn)行熱力計(jì)算。第三節(jié)第三節(jié) 單級(jí)蒸氣壓縮式制冷理論循環(huán)的熱力計(jì)算單級(jí)蒸氣壓縮式制冷理論循環(huán)的熱力計(jì)算 熱力計(jì)算的步驟：熱力計(jì)算的步驟：（1 1）按已知系統(tǒng)流程繪制）按已知系統(tǒng)流程繪制p-hp-h圖表示循環(huán)圖表示循環(huán) （采取必要的簡(jiǎn)化）；（采取必要的簡(jiǎn)化）；（2 2）確定循環(huán)工況；）確定循環(huán)工況；（3 3）計(jì)算實(shí)際循環(huán)的特性；）計(jì)算實(shí)際循環(huán)的特性；（4 4）計(jì)算制冷機(jī)性能以及各熱交換設(shè)備的熱負(fù)荷。）計(jì)算制冷機(jī)性能以及各熱交換設(shè)備的熱負(fù)荷。

28、熱力計(jì)算舉例：熱力計(jì)算舉例： 設(shè)有單級(jí)蒸氣壓縮式制冷機(jī)，制冷過(guò)程中使用設(shè)有單級(jí)蒸氣壓縮式制冷機(jī)，制冷過(guò)程中使用過(guò)冷器和回?zé)崞?。已知要求的制冷溫度過(guò)冷器和回?zé)崞?。已知要求的制冷溫度T TL L，環(huán)境冷，環(huán)境冷卻介質(zhì)溫度卻介質(zhì)溫度T TH H，壓縮機(jī)的理論輸氣量，壓縮機(jī)的理論輸氣量q qvhvh。試進(jìn)行熱。試進(jìn)行熱力計(jì)算。力計(jì)算。（2 2）確定循環(huán)工況）確定循環(huán)工況 冷凝溫度和冷凝壓力：冷凝溫度和冷凝壓力：)(KKKHKTfpTTT 水冷式冷凝器：水冷式冷凝器： 風(fēng)冷式冷凝器：風(fēng)冷式冷凝器：KTK64KTK1410 蒸發(fā)溫度和蒸發(fā)壓力：蒸發(fā)溫度和蒸發(fā)壓力：)(0000TfpTTTL 冷卻液體蒸發(fā)器

29、：冷卻液體蒸發(fā)器： 冷卻空氣蒸發(fā)器：冷卻空氣蒸發(fā)器：KT530KT1080（1 1）按已知系統(tǒng)流程繪制）按已知系統(tǒng)流程繪制p-hp-h圖圖（3 3）計(jì)算實(shí)際循環(huán)特性）計(jì)算實(shí)際循環(huán)特性 根據(jù)確定的循環(huán)工況，計(jì)算出循環(huán)中各狀態(tài)點(diǎn)根據(jù)確定的循環(huán)工況，計(jì)算出循環(huán)中各狀態(tài)點(diǎn) 的熱力參數(shù)；的熱力參數(shù)； 計(jì)算循環(huán)的特性指標(biāo)。計(jì)算循環(huán)的特性指標(biāo)。（4 4）計(jì)算制冷機(jī)性能以及各熱交換設(shè)備的熱負(fù)荷）計(jì)算制冷機(jī)性能以及各熱交換設(shè)備的熱負(fù)荷 單位質(zhì)量制冷量；單位質(zhì)量制冷量； 單位容積制冷量；單位容積制冷量； 理論比功；理論比功； 指示比功；指示比功； 壓縮機(jī)排氣管處制冷劑氣體的比焓；壓縮機(jī)排氣管處制冷劑氣體的比焓；

30、冷凝器單位熱負(fù)荷；冷凝器單位熱負(fù)荷； 氣液熱交換器熱負(fù)荷；氣液熱交換器熱負(fù)荷； 節(jié)流前的液體溫度；節(jié)流前的液體溫度； 壓縮機(jī)排氣溫度；壓縮機(jī)排氣溫度； 壓力比。壓力比。 循環(huán)特性指標(biāo)循環(huán)特性指標(biāo) 壓縮機(jī)的實(shí)際輸氣量；壓縮機(jī)的實(shí)際輸氣量； 制冷劑的質(zhì)量流量；制冷劑的質(zhì)量流量； 制冷量；制冷量； 壓縮機(jī)的指示功率；壓縮機(jī)的指示功率； 壓縮機(jī)的軸功率；壓縮機(jī)的軸功率； 壓縮機(jī)的電功率；壓縮機(jī)的電功率； 制冷機(jī)的性能系數(shù)；制冷機(jī)的性能系數(shù)； 冷凝器熱負(fù)荷；冷凝器熱負(fù)荷； 過(guò)冷器熱負(fù)荷；過(guò)冷器熱負(fù)荷； 回?zé)崞鳠嶝?fù)荷?；?zé)崞鳠嶝?fù)荷。 制冷機(jī)性能及熱交換設(shè)備熱負(fù)荷制冷機(jī)性能及熱交換設(shè)備熱負(fù)荷P18 P18

31、例題例題1-21-2 某空調(diào)系統(tǒng)的制冷量為某空調(diào)系統(tǒng)的制冷量為22KW22KW，采用，采用R12R12制冷制冷劑，制冷系統(tǒng)采用回?zé)嵫h(huán)，已知?jiǎng)?，制冷系統(tǒng)采用回?zé)嵫h(huán)，已知t0=0t0=0，tktk=30=30，蒸，蒸發(fā)器、冷凝器出口的制冷劑均為飽和狀態(tài)，吸氣溫度為發(fā)器、冷凝器出口的制冷劑均為飽和狀態(tài)，吸氣溫度為1515，試進(jìn)行制冷理論循環(huán)的熱力計(jì)算。，試進(jìn)行制冷理論循環(huán)的熱力計(jì)算。 1.1.在在lgp-hlgp-h圖上畫(huà)出循環(huán)并確定各狀態(tài)點(diǎn)參數(shù)。（如圖上畫(huà)出循環(huán)并確定各狀態(tài)點(diǎn)參數(shù)。（如下圖所示）下圖所示）4 4 4 43 32 22 25 5 5 51 11 1lgplgph hh h1 1h

32、 h1 1h h4 4h h4 4 根據(jù)根據(jù)t t0 0找到對(duì)應(yīng)的找到對(duì)應(yīng)的p p0 0=0.3089MPa,t=0.3089MPa,tk k找到對(duì)應(yīng)的找到對(duì)應(yīng)的p pk k=0.9066MPa,=0.9066MPa,點(diǎn)點(diǎn)1 1由由p p0 0與飽和蒸氣線與飽和蒸氣線x=1x=1相交相交求得求得h h1 1=351.48kj/kg=351.48kj/kg，點(diǎn)，點(diǎn)1 1由由p p0 0與與t t1 1相交求得相交求得h h1 1=361.20kj/kg=361.20kj/kg，v v1 1=0.05952m=0.05952m3 3/kg/kg，點(diǎn)，點(diǎn)2 2由點(diǎn)由點(diǎn)1 1沿等熵線與沿等熵線與p p

33、k k相交求得相交求得h h2 2=382.88kj/kg=382.88kj/kg，點(diǎn)，點(diǎn)44由由p pk k與飽和液體線相交求得與飽和液體線相交求得h h4 4=238.54kj/kg,=238.54kj/kg,點(diǎn)點(diǎn)4 4的焓可通過(guò)下式求得：的焓可通過(guò)下式求得： h4=hh4=h4 4-(h-(h1 1-h-h1 1）=228.82kj/kg=228.82kj/kg 根據(jù)根據(jù)h h4 4沿等焓線與沿等焓線與p p0 0相交求得點(diǎn)相交求得點(diǎn)5 5，點(diǎn)，點(diǎn)4 4由由h h4 4與與p pk k相交的相交的t trcrc=30.3=30.3。 2.2.進(jìn)行熱力計(jì)算進(jìn)行熱力計(jì)算u1 1）單位質(zhì)量制冷

34、量）單位質(zhì)量制冷量u2 2）單位容積制冷量）單位容積制冷量u3 3）制冷劑的質(zhì)量流量）制冷劑的質(zhì)量流量kgkjhhq/66.12282.22848.351- 510310/82.206005952. 066.122mkjvqqvskgqMR/1794. 066.1222200u4 4）制冷劑的體積流量）制冷劑的體積流量u5 5）冷凝器的熱負(fù)荷）冷凝器的熱負(fù)荷 k k=M=MR R（h h2 2-h-h4 4)=0.1794)=0.1794（382.88-382.88-238.54)=25.90kW238.54)=25.90kWu6 6）壓縮機(jī)的理論耗功率）壓縮機(jī)的理論耗功率smvMVRR/01

35、07. 031kWhhMpRth89. 3)20.36188.382(1784. 0)(12u7)7)回?zé)崞鞯臒嶝?fù)荷回?zé)崞鞯臒嶝?fù)荷u8 8）理論制冷系數(shù)）理論制冷系數(shù)1.74kW228.82)-.540.1794(238)h-(44hMRsh66. 589. 3220ththp第四節(jié)第四節(jié) 蒸汽壓縮式制冷的實(shí)際循環(huán)蒸汽壓縮式制冷的實(shí)際循環(huán) 一、實(shí)際循環(huán)與理論循環(huán)的區(qū)別一、實(shí)際循環(huán)與理論循環(huán)的區(qū)別 1 1）制冷劑在壓縮機(jī)中的壓縮過(guò)程不是等熵過(guò)程；）制冷劑在壓縮機(jī)中的壓縮過(guò)程不是等熵過(guò)程； 2 2）制冷劑通過(guò)壓縮機(jī)吸、排氣閥時(shí)有流動(dòng)阻力及）制冷劑通過(guò)壓縮機(jī)吸、排氣閥時(shí)有流動(dòng)阻力及熱量交換；熱量交換

36、； 3 3）制冷劑通過(guò)管道和設(shè)備時(shí)，制冷劑與管壁或器）制冷劑通過(guò)管道和設(shè)備時(shí)，制冷劑與管壁或器壁之間存在摩擦阻力及與外界的熱交換；壁之間存在摩擦阻力及與外界的熱交換； 4 4）冷凝器和蒸發(fā)器內(nèi)存在流動(dòng)阻力，導(dǎo)致了高壓）冷凝器和蒸發(fā)器內(nèi)存在流動(dòng)阻力，導(dǎo)致了高壓氣體在冷凝器的冷卻冷凝和低溫液體在蒸發(fā)器中氣體在冷凝器的冷卻冷凝和低溫液體在蒸發(fā)器中的氣化都不是定壓過(guò)程，同時(shí)與外界也有熱量交的氣化都不是定壓過(guò)程，同時(shí)與外界也有熱量交換。換。造成實(shí)際循環(huán)和理論循環(huán)差別的主要因素是造成實(shí)際循環(huán)和理論循環(huán)差別的主要因素是: :u流動(dòng)阻力（即摩擦阻力和局部阻力）；流動(dòng)阻力（即摩擦阻力和局部阻力）；v系統(tǒng)中的制冷

37、劑與外界無(wú)組織的熱交換。系統(tǒng)中的制冷劑與外界無(wú)組織的熱交換。實(shí)際循環(huán)在坐標(biāo)圖中的表示實(shí)際循環(huán)在坐標(biāo)圖中的表示 過(guò)程過(guò)程4 4- 1- 1：制冷劑在蒸發(fā)器中的蒸發(fā)，降壓過(guò)程；：制冷劑在蒸發(fā)器中的蒸發(fā)，降壓過(guò)程； 過(guò)程過(guò)程1- 11- 1：制冷劑蒸氣在回?zé)崞骷拔鼩夤艿乐械募訜嶂评鋭┱魵庠诨責(zé)崞骷拔鼩夤艿乐械募訜?和降壓過(guò)程；和降壓過(guò)程； 過(guò)程過(guò)程1 1-1-1：蒸氣經(jīng)過(guò)吸氣閥時(shí)的加熱和壓降過(guò)程；：蒸氣經(jīng)過(guò)吸氣閥時(shí)的加熱和壓降過(guò)程； 過(guò)程過(guò)程1 1- 2- 2：壓縮機(jī)內(nèi)實(shí)際的壓縮過(guò)程；：壓縮機(jī)內(nèi)實(shí)際的壓縮過(guò)程； 過(guò)程過(guò)程2 - 22 - 2：壓縮機(jī)排氣經(jīng)過(guò)排氣閥的降壓過(guò)程；：壓縮機(jī)排氣經(jīng)過(guò)排氣閥的降

38、壓過(guò)程； 過(guò)程過(guò)程2 2- 3- 3：經(jīng)排氣閥管道進(jìn)入冷凝器的冷卻，冷凝及：經(jīng)排氣閥管道進(jìn)入冷凝器的冷卻，冷凝及 壓降過(guò)程；壓降過(guò)程； 過(guò)程過(guò)程3 -33 -3：制冷劑液體在回?zé)崞骷肮艿乐薪禍?，降壓：制冷劑液體在回?zé)崞骷肮艿乐薪禍兀祲?過(guò)程；過(guò)程； 過(guò)程過(guò)程3 3- 4- 4：節(jié)流過(guò)程。：節(jié)流過(guò)程。 實(shí)際循環(huán)中的熱力過(guò)程實(shí)際循環(huán)中的熱力過(guò)程習(xí)題與思考題習(xí)題與思考題1.1.卡諾循環(huán)分為正卡諾循環(huán)和逆卡諾循環(huán)，這兩種有何卡諾循環(huán)分為正卡諾循環(huán)和逆卡諾循環(huán)，這兩種有何不同？理想制冷循環(huán)屬于那種卡諾循環(huán)？不同？理想制冷循環(huán)屬于那種卡諾循環(huán)？2.2.實(shí)現(xiàn)逆卡諾循環(huán)有哪幾個(gè)重要條件？試分析逆卡諾循實(shí)現(xiàn)逆

39、卡諾循環(huán)有哪幾個(gè)重要條件？試分析逆卡諾循環(huán)的制冷系數(shù)及表示方法。環(huán)的制冷系數(shù)及表示方法。3.3.在分析逆卡諾循環(huán)制冷系數(shù)時(shí)，得出哪些結(jié)論？在分析逆卡諾循環(huán)制冷系數(shù)時(shí)，得出哪些結(jié)論？4.4.在分析具有傳熱溫差的制冷循環(huán)中得出了什么重要結(jié)在分析具有傳熱溫差的制冷循環(huán)中得出了什么重要結(jié)論？論？5.5.蒸汽壓縮式制冷采用逆卡諾循環(huán)有哪些困難？蒸汽壓縮式制冷采用逆卡諾循環(huán)有哪些困難？6.6.制冷循環(huán)的制冷系數(shù)和熱力完善度有什么區(qū)別？制冷循環(huán)的制冷系數(shù)和熱力完善度有什么區(qū)別？7.7.理論制冷循環(huán)與逆卡諾循環(huán)有哪些區(qū)別理論制冷循環(huán)與逆卡諾循環(huán)有哪些區(qū)別? ?各有哪些過(guò)程各有哪些過(guò)程組成？組成？8.8.蒸汽壓縮式制冷理論循環(huán)為什么要采用干壓縮？蒸汽壓縮式制冷理論循環(huán)為什么要采用干壓縮？9