制冷原理與裝置-其它制冷循環(huán)

1、第五章第五章 吸收式制冷循環(huán)及其他制冷循環(huán)吸收式制冷循環(huán)及其他制冷循環(huán)學習要點：學習要點：1、掌握吸收式制冷機的工作原理及流程；、掌握吸收式制冷機的工作原理及流程；2、掌握單效溴化鋰吸收式制冷機工作流程及熱負荷計算；、掌握單效溴化鋰吸收式制冷機工作流程及熱負荷計算；3、掌握蒸氣（或熱水）型兩效溴化鋰吸收式制冷機工作原理及循、掌握蒸氣（或熱水）型兩效溴化鋰吸收式制冷機工作原理及循 環(huán)熱負荷計算；環(huán)熱負荷計算；4、掌握直燃型溴化鋰吸收式制冷循環(huán)的工作原理；、掌握直燃型溴化鋰吸收式制冷循環(huán)的工作原理；5、掌握氨水吸收式制冷機工作原理及制冷循環(huán)的熱力計算；、掌握氨水吸收式制冷機工作原理及制冷循環(huán)的熱力

2、計算；6、掌握溴化鋰吸收式制冷機變工況特性；、掌握溴化鋰吸收式制冷機變工況特性；7、掌握回熱式氣體制冷機循環(huán)的工作原理及性能參數的計算；、掌握回熱式氣體制冷機循環(huán)的工作原理及性能參數的計算；8、掌握氣體渦流制冷原理及性能指標計算；、掌握氣體渦流制冷原理及性能指標計算；9、了解熱電制冷的基本原理及制冷量的計算；、了解熱電制冷的基本原理及制冷量的計算；10、了解固體吸附制冷的基本原理、循環(huán)系統的組成及工作過程。、了解固體吸附制冷的基本原理、循環(huán)系統的組成及工作過程。 第一節(jié)吸收式制冷循環(huán)第一節(jié)吸收式制冷循環(huán)一、吸收式制冷機的工作原理一、吸收式制冷機的工作原理及系統組成及系統組成 1.工作原理工作原

3、理: 利用熱源（水蒸氣、熱水或油、天然氣燃利用熱源（水蒸氣、熱水或油、天然氣燃燒）在發(fā)生器中加熱具有一定濃度的溶液，使其中作為燒）在發(fā)生器中加熱具有一定濃度的溶液，使其中作為制冷劑的低沸點組份部分被蒸發(fā)出來。然后送入冷凝器制冷劑的低沸點組份部分被蒸發(fā)出來。然后送入冷凝器冷凝成為液體，由節(jié)流閥降壓到蒸發(fā)壓力，在蒸發(fā)器中冷凝成為液體，由節(jié)流閥降壓到蒸發(fā)壓力，在蒸發(fā)器中蒸發(fā)制冷。蒸發(fā)器出來的制冷劑蒸氣被發(fā)生器中完成發(fā)蒸發(fā)制冷。蒸發(fā)器出來的制冷劑蒸氣被發(fā)生器中完成發(fā)生過程后剩下的溶液吸收，使溶液重新恢復到原有濃度，生過程后剩下的溶液吸收，使溶液重新恢復到原有濃度，再由發(fā)生泵送到發(fā)生器中循環(huán)使用。再由發(fā)

4、生泵送到發(fā)生器中循環(huán)使用。 2.設備組成設備組成: 吸收式制冷機由發(fā)生器、吸收器、冷凝器、吸收式制冷機由發(fā)生器、吸收器、冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流閥和溶液泵等設備組成。蒸發(fā)器、節(jié)流閥和溶液泵等設備組成。 吸收式制冷機工作原理圖吸收式制冷機工作原理圖 A-發(fā)生器發(fā)生器 B-吸收器吸收器 C-冷凝器冷凝器 D-節(jié)流閥節(jié)流閥 E-蒸發(fā)器蒸發(fā)器 F-節(jié)流閥節(jié)流閥 P-溶液泵溶液泵、吸收式制冷循環(huán)的種類、吸收式制冷循環(huán)的種類1、單效型、單效型 2、雙效型、雙效型 3、直燃型、直燃型三三 制冷劑：水制冷劑：水 冰點：冰點： 0 沸點：沸點：100 吸收劑：溴化鋰吸收劑：溴化鋰 （LiBr） 熔點：熔點：549

5、沸點：沸點：1265 OH2 溴化鋰水溶液的特性：溴化鋰水溶液的特性： 制冷溫區(qū)：制冷溫區(qū)：0 C以上。以上。 濃度：在常溫下溴化鋰溶液的飽和濃度約為濃度：在常溫下溴化鋰溶液的飽和濃度約為60%。 比熱：比熱：0.40.6kJ/(kg)。它與蒸發(fā)潛熱較大它與蒸發(fā)潛熱較大的水組成工質對可使制冷循環(huán)獲得較高的熱力的水組成工質對可使制冷循環(huán)獲得較高的熱力系數。系數。 優(yōu)點：氣化潛熱很大、易得、無毒、無味、不優(yōu)點：氣化潛熱很大、易得、無毒、無味、不燃燒、不爆炸。燃燒、不爆炸。 缺點：缺點：1）腐蝕性強。溴化鋰水溶液對普通碳）腐蝕性強。溴化鋰水溶液對普通碳鋼有較強的腐蝕性。鋼有較強的腐蝕性。 2）氣密性

6、要求高。）氣密性要求高。 (2) 氨水溶液氨水溶液制冷劑：制冷劑：氨：氨：NH3熔點：熔點： -77.7沸點：沸點： -33.5吸收劑：吸收劑：水：水： H2O冰點：冰點： 0沸點：沸點： 100 氨水是吸收式制冷機最早使用的一種傳統工質對，氨水是吸收式制冷機最早使用的一種傳統工質對，工業(yè)用大型低溫吸收式制冷機，充有氫氣的小型擴散工業(yè)用大型低溫吸收式制冷機，充有氫氣的小型擴散吸收式冰箱目前都還采用這種工質對。吸收式冰箱目前都還采用這種工質對。 氨作為一種制冷劑具有較好的熱力性質，蒸發(fā)潛熱氨作為一種制冷劑具有較好的熱力性質，蒸發(fā)潛熱大、壓力適中、導熱系數高、而且價廉易得。在常溫大、壓力適中、導熱

7、系數高、而且價廉易得。在常溫下，氨是一種無色而具有強烈刺激性臭味的氣體，且下，氨是一種無色而具有強烈刺激性臭味的氣體，且極易溶于水組成氨水溶液，在常溫下，一分體積的水極易溶于水組成氨水溶液，在常溫下，一分體積的水可溶解可溶解700倍體積的氨，因而，氨水溶液倍體積的氨，因而，氨水溶液呈弱堿性呈弱堿性是是一種很理想的吸收劑。作為一種很理想的吸收劑。作為吸收劑。吸收劑。缺點：相對于熱源溫度而言，吸收劑與制冷劑的沸點缺點：相對于熱源溫度而言，吸收劑與制冷劑的沸點較接近，氨蒸氣中含有大量的水蒸氣較接近，氨蒸氣中含有大量的水蒸氣,要將其分開須要將其分開須采用精餾設備采用精餾設備,而使系統復雜化。而使系統復

8、雜化。 （一）單效溴化鋰吸收式制冷機的工作循環(huán)（一）單效溴化鋰吸收式制冷機的工作循環(huán) 1. 單效溴化鋰吸收式制冷機工作流程單效溴化鋰吸收式制冷機工作流程熱源：熱源：0.030.15MPa （表壓）蒸汽表壓）蒸汽85150 熱水。熱水。熱力系數：熱力系數： 0.650.72、單效溴化鋰吸收式制冷機工作循、單效溴化鋰吸收式制冷機工作循環(huán)的環(huán)的 圖圖吸收劑回路：吸收劑回路： 2點為稀溶出吸收器點為稀溶出吸收器時的狀態(tài)，濃度為時的狀態(tài)，濃度為 ，壓力為，壓力為 溫度為溫度為 27為稀溶液在溶液熱交換器中的為稀溶液在溶液熱交換器中的升溫過程。溫度上升而質量濃度不升溫過程。溫度上升而質量濃度不變。變。 7

9、54為發(fā)生器中的發(fā)生過程。為發(fā)生器中的發(fā)生過程。其中其中75為稀溶液在發(fā)生器中的預為稀溶液在發(fā)生器中的預熱過程。熱過程。54 為稀溶液的發(fā)生過程。為稀溶液的發(fā)生過程。 分別為與此過程起、終狀態(tài)分別為與此過程起、終狀態(tài)對應的冷劑蒸氣狀態(tài)點。通常用對應的冷劑蒸氣狀態(tài)點。通常用 h的平均值的平均值 作為發(fā)生出來的冷劑蒸氣溫度。即點作為發(fā)生出來的冷劑蒸氣溫度。即點 表示表示 壓力下壓力下發(fā)生器中發(fā)生出來的冷劑蒸氣狀態(tài)。發(fā)生器中發(fā)生出來的冷劑蒸氣狀態(tài)。48為溶液在溶液熱交換器中的冷卻降溫過程，其質量濃度不變，為溶液在溶液熱交換器中的冷卻降溫過程，其質量濃度不變，過程沿過程沿 等濃度線進行。等濃度線進行。

10、 8 點為濃溶液出熱交換器的狀態(tài)。點為濃溶液出熱交換器的狀態(tài)。a0p2t4 5、45 tt 和3t3kpr濃溶液進吸收器后，本應按濃溶液進吸收器后，本應按 862 進行冷卻和吸收過程。而實進行冷卻和吸收過程。而實際上為了滿足吸收器中吸收溶液需要一定的噴淋量的要求濃溶液進際上為了滿足吸收器中吸收溶液需要一定的噴淋量的要求濃溶液進入吸收器后被混入了一部分稀溶液，使溶液的狀態(tài)實上變成點入吸收器后被混入了一部分稀溶液，使溶液的狀態(tài)實上變成點 9 ，即點即點2 狀態(tài)的稀溶液與點狀態(tài)的稀溶液與點 8 狀態(tài)的濃溶液按一定比例混合的狀態(tài)。狀態(tài)的濃溶液按一定比例混合的狀態(tài)。其位置處于其位置處于2 點和點和 8

11、點的連線上，濃度為點的連線上，濃度為 。這種混合溶液稱做。這種混合溶液稱做中間溶液。中間溶液。 為中間溶液進入吸收器后的閃發(fā)過程，點為中間溶液進入吸收器后的閃發(fā)過程，點 為閃發(fā)終了狀為閃發(fā)終了狀點。在點。在 壓力下該狀態(tài)的溶液吸收來自蒸發(fā)器的冷劑蒸氣直到點壓力下該狀態(tài)的溶液吸收來自蒸發(fā)器的冷劑蒸氣直到點2 狀態(tài)。狀態(tài)。 為溶液在吸收器中的吸收過程。為溶液在吸收器中的吸收過程。制冷劑回路：制冷劑回路： 表示冷凝器中的冷凝過程（包括表示冷凝器中的冷凝過程（包括 冷卻過程和冷卻過程和 a-3 冷冷凝過程）。凝過程）。 為冷劑水在蒸發(fā)器中的蒸發(fā)過程（包括冷劑水從冷凝器到蒸為冷劑水在蒸發(fā)器中的蒸發(fā)過程（

12、包括冷劑水從冷凝器到蒸發(fā)器的節(jié)流閃發(fā)過程發(fā)器的節(jié)流閃發(fā)過程 3-b和蒸發(fā)過程和蒸發(fā)過程 。由于等焓節(jié)流，圖中。由于等焓節(jié)流，圖中點點 3 與點與點 b 重合，但其壓力不同。重合，但其壓力不同。m9990p29 33 a 3131b 3. 單效溴化鋰吸收式制冷機的熱負荷計算單效溴化鋰吸收式制冷機的熱負荷計算1、設計條件與工作參數：、設計條件與工作參數：設計參數：制冷量、冷媒水出口溫度、設計參數：制冷量、冷媒水出口溫度、 冷卻水進口溫度、熱源參數。冷卻水進口溫度、熱源參數。工作參數：冷卻水出口溫度、冷凝溫度、蒸發(fā)溫度、工作參數：冷卻水出口溫度、冷凝溫度、蒸發(fā)溫度、 發(fā)生器壓力與吸收器壓力、放氣范圍

13、、發(fā)生器壓力與吸收器壓力、放氣范圍、 發(fā)生終了濃溶液溫度、吸收終了稀溶液溫度、發(fā)生終了濃溶液溫度、吸收終了稀溶液溫度、 溶液熱交換器濃溶液溫度、溶液熱交換器濃溶液溫度、 稀溶液再循環(huán)倍率稀溶液再循環(huán)倍率 。 循環(huán)工作參數的確定：根據我國機械行業(yè)標準循環(huán)工作參數的確定：根據我國機械行業(yè)標準jb/T7247-94合理地確定如表合理地確定如表5-1所列的各項工作參數。所列的各項工作參數。（二）兩效溴化鋰吸收式制冷機工作循環(huán)（二）兩效溴化鋰吸收式制冷機工作循環(huán) 兩效吸收式制冷循環(huán)是指系統中設置有高壓和兩效吸收式制冷循環(huán)是指系統中設置有高壓和低壓兩個發(fā)生器。低壓兩個發(fā)生器。1. 蒸氣（或熱水）型兩效溴化

14、鋰吸收式制冷機蒸氣（或熱水）型兩效溴化鋰吸收式制冷機的工作原理的工作原理 熱源：熱源：0.250.8MPa (表壓表壓)蒸汽蒸汽 或或150200以上的熱水以上的熱水 (1) 串聯流程的蒸氣型兩效溴化鋰吸收式制冷循環(huán)：串聯流程的蒸氣型兩效溴化鋰吸收式制冷循環(huán)： 吸收器出來的稀溶液由泵吸收器出來的稀溶液由泵輸送經低溫和高溫溶液熱交輸送經低溫和高溫溶液熱交換器，進入高壓發(fā)生器被蒸換器，進入高壓發(fā)生器被蒸氣加熱，產生部分冷劑蒸氣氣加熱，產生部分冷劑蒸氣，使溶液濃度提高并離開高，使溶液濃度提高并離開高壓發(fā)生器，經溶液熱交換器壓發(fā)生器，經溶液熱交換器冷卻后，進入低壓發(fā)生器被冷卻后，進入低壓發(fā)生器被從高壓

15、發(fā)生器引入的冷劑蒸從高壓發(fā)生器引入的冷劑蒸氣加熱，又產生新的冷劑蒸氣加熱，又產生新的冷劑蒸氣送到冷凝器中冷卻和冷凝氣送到冷凝器中冷卻和冷凝成冷劑水，與高壓發(fā)生器出成冷劑水，與高壓發(fā)生器出來在低發(fā)生器中冷凝后進入來在低發(fā)生器中冷凝后進入冷凝器的冷劑水混合，然后送入蒸發(fā)器蒸發(fā)制冷，再變成冷凝器的冷劑水混合，然后送入蒸發(fā)器蒸發(fā)制冷，再變成冷劑蒸氣，到吸收器中被低壓發(fā)生器送來的濃溶液吸收。冷劑蒸氣，到吸收器中被低壓發(fā)生器送來的濃溶液吸收。兩效溴化鋰吸收式制冷循環(huán)串聯兩效溴化鋰吸收式制冷循環(huán)串聯流程系統工作的各熱力過程流程系統工作的各熱力過程 過程為吸收器出來的點過程為吸收器出來的點2狀態(tài)稀溶液，由溶液

16、泵輸送先后狀態(tài)稀溶液，由溶液泵輸送先后在低溫和高溫溶液熱交換器，受在低溫和高溫溶液熱交換器，受低壓發(fā)生器和高壓發(fā)生器出來的低壓發(fā)生器和高壓發(fā)生器出來的濃溶液加熱的過程，溶液溫度提濃溶液加熱的過程，溶液溫度提高，其濃度不變。高，其濃度不變。 過程為過程為 濃度的溶液濃度的溶液在高壓發(fā)生器中的發(fā)生過程。在高壓發(fā)生器中的發(fā)生過程。 為其中的加熱過程，在為其中的加熱過程，在 點溶液點溶液達到飽和狀態(tài)開始沸騰，發(fā)生出達到飽和狀態(tài)開始沸騰，發(fā)生出冷劑水蒸氣。過程沿冷劑水蒸氣。過程沿 等壓線進等壓線進行，直到行，直到 狀態(tài)終止。狀態(tài)終止。 過程為高壓發(fā)生器出來的溶液在高溫溶液熱交換器中的冷過程為高壓發(fā)生器出

17、來的溶液在高溫溶液熱交換器中的冷卻過程。其濃度不變，溫度降低。卻過程。其濃度不變，溫度降低。 狀態(tài)的溶液稱做中間溶液。狀態(tài)的溶液稱做中間溶液。 過程為過程為 狀態(tài)的溶液進入低壓發(fā)生器被來自高壓發(fā)生器的狀態(tài)的溶液進入低壓發(fā)生器被來自高壓發(fā)生器的 狀態(tài)的冷劑蒸氣加熱，以及在狀態(tài)的冷劑蒸氣加熱，以及在 壓力下點壓力下點 5 狀態(tài)發(fā)生出狀態(tài)發(fā)生出H772HHH457aHH57H5HpH4HH84H4458HH8H3kp點點 狀態(tài)冷劑蒸氣的過程，狀態(tài)冷劑蒸氣的過程，直到點直到點4 狀態(tài)，發(fā)生過程結束。狀態(tài)，發(fā)生過程結束。 4-8 為低壓發(fā)生器中流出的濃為低壓發(fā)生器中流出的濃溶液在低溫溶液熱交換器中的冷溶

18、液在低溫溶液熱交換器中的冷卻過程。溶液的溫度降低到卻過程。溶液的溫度降低到 ，質量濃度不變。，質量濃度不變。 和和 2-8-9 分別為點分別為點 和點和點 8 狀態(tài)的濃溶液與吸收器狀態(tài)的濃溶液與吸收器中點中點2 狀態(tài)的稀溶液混合的過程狀態(tài)的稀溶液混合的過程。其混合溶液最后達到點。其混合溶液最后達到點9狀態(tài)。狀態(tài)。若直接噴淋濃溶液，則無此過程。若直接噴淋濃溶液，則無此過程。 為混合溶液在吸收器中為混合溶液在吸收器中的閃發(fā)過程。的閃發(fā)過程。 為混合液在吸收器中的為混合液在吸收器中的冷卻、吸收過程。冷卻、吸收過程。 狀態(tài)的混合狀態(tài)的混合溶液在吸收器管內冷卻水的作用下，吸收來自蒸發(fā)器點溶液在吸收器管內

19、冷卻水的作用下，吸收來自蒸發(fā)器點 狀態(tài)的蒸狀態(tài)的蒸氣，成為點氣，成為點2 狀態(tài)的稀溶液。狀態(tài)的稀溶液。 8t982HH89929 913 為高壓發(fā)生器的冷劑為高壓發(fā)生器的冷劑蒸氣在低壓發(fā)生器管簇內的蒸氣在低壓發(fā)生器管簇內的冷凝放熱過程。冷凝放熱過程。 為低壓發(fā)生器管內冷為低壓發(fā)生器管內冷劑水進入冷凝器的節(jié)流、冷劑水進入冷凝器的節(jié)流、冷卻過程。壓力由卻過程。壓力由 降到降到 冷劑水的最終狀態(tài)達到冷劑水的最終狀態(tài)達到點點3 狀態(tài)。狀態(tài)。 為低壓發(fā)生器的冷劑蒸為低壓發(fā)生器的冷劑蒸氣在冷凝器中的冷凝過程。氣在冷凝器中的冷凝過程。在冷凝器管內冷卻水的作用下在冷凝器管內冷卻水的作用下，凝結成點，凝結成點3

20、 狀態(tài)的冷劑水。狀態(tài)的冷劑水。 為冷凝器中的冷劑水進入蒸發(fā)器的節(jié)流、蒸發(fā)過程。為冷凝器中的冷劑水進入蒸發(fā)器的節(jié)流、蒸發(fā)過程。點點3 狀態(tài)的冷劑水節(jié)流進入蒸發(fā)器后，壓力降至狀態(tài)的冷劑水節(jié)流進入蒸發(fā)器后，壓力降至 但焓但焓值不變，蒸發(fā)器吸取管束內冷水的熱量而制冷。成為點值不變，蒸發(fā)器吸取管束內冷水的熱量而制冷。成為點 狀態(tài)的冷劑蒸氣。狀態(tài)的冷劑蒸氣。HH33 33 Hrpkp33 130p1 (2) 并聯流程的蒸氣型兩效溴化鋰吸收式制冷循環(huán)：并聯流程的蒸氣型兩效溴化鋰吸收式制冷循環(huán)： 所謂并聯流程是指從吸收器出來的的稀溶液，經溶液泵升壓后所謂并聯流程是指從吸收器出來的的稀溶液，經溶液泵升壓后分流，

21、分別進入高、低壓發(fā)生器的兩效吸收式制冷循環(huán)流程。不分流，分別進入高、低壓發(fā)生器的兩效吸收式制冷循環(huán)流程。不同于串聯流程的稀溶液按先后順序進入高、低壓發(fā)生器的特點，同于串聯流程的稀溶液按先后順序進入高、低壓發(fā)生器的特點，具有較高的熱力系數。具有較高的熱力系數。兩效溴化鋰吸收式制冷循環(huán)并兩效溴化鋰吸收式制冷循環(huán)并聯流程工作的熱力過程：聯流程工作的熱力過程：2-7為吸收器出來的稀溶液經為吸收器出來的稀溶液經溶液泵輸送溶液泵輸送 ，全部進入低溫，全部進入低溫溶液熱交換器中的加熱過程。溶液熱交換器中的加熱過程。 為分流后的稀溶液一部為分流后的稀溶液一部分進入高溫溶液熱交換器的加分進入高溫溶液熱交換器的加

22、熱過程。熱過程。 為分流后的另一部分稀為分流后的另一部分稀溶液進入凝水熱交換器中的加溶液進入凝水熱交換器中的加熱過程。熱過程。 為稀溶液在高壓發(fā)生為稀溶液在高壓發(fā)生器中的加熱過程。器中的加熱過程。 為高壓發(fā)生器中的發(fā)為高壓發(fā)生器中的發(fā)生過程。生過程。 為高壓發(fā)生器出來的為高壓發(fā)生器出來的濃溶液在高溫溶液熱交換器中濃溶液在高溫溶液熱交換器中的冷卻過程。的冷卻過程。H7777HH57HH45HH84 狀態(tài)為高溫溶液熱交換器出來的點狀態(tài)為高溫溶液熱交換器出來的點 狀態(tài)的濃狀態(tài)的濃溶液，與低壓發(fā)生器出來的點溶液，與低壓發(fā)生器出來的點4 狀態(tài)的濃溶液混合成為點狀態(tài)的濃溶液混合成為點 狀態(tài)濃溶液的混合過程

23、。狀態(tài)濃溶液的混合過程。 為稀溶液在低壓發(fā)生器中的閃發(fā)過程。點為稀溶液在低壓發(fā)生器中的閃發(fā)過程。點 狀態(tài)狀態(tài)的稀溶液閃發(fā)出部分冷劑蒸氣，溫度降低到的稀溶液閃發(fā)出部分冷劑蒸氣，溫度降低到 ，質量濃，質量濃度則略有上升。度則略有上升。 為低壓發(fā)生器中的發(fā)生過程。溶液濃度達到點為低壓發(fā)生器中的發(fā)生過程。溶液濃度達到點4 狀狀態(tài)的態(tài)的 ，溫度達到，溫度達到 為點為點8 狀態(tài)的濃溶液在低溫溶液熱交換器中的冷卻狀態(tài)的濃溶液在低溫溶液熱交換器中的冷卻過程。過程。 2-8-9 為點為點8 狀態(tài)的濃溶液與吸收器中的點狀態(tài)的濃溶液與吸收器中的點2 狀態(tài)的稀狀態(tài)的稀溶液混和成為點溶液混和成為點 9 狀態(tài)混合溶液的混

24、合過程。若將用濃狀態(tài)混合溶液的混合過程。若將用濃溶液直接噴淋，則無此過程。溶液直接噴淋，則無此過程。低溫溶液熱交換器出來的濃溶液進入吸收器的吸收過程以低溫溶液熱交換器出來的濃溶液進入吸收器的吸收過程以及制冷劑（水）的循環(huán)過程與串聯流程相同，不再重復。及制冷劑（水）的循環(huán)過程與串聯流程相同，不再重復。HH848H8H85775t45 2r4t88H 2.直燃型溴化鋰吸收式制冷循環(huán)直燃型溴化鋰吸收式制冷循環(huán)熱源：燃油（柴油）或燃氣（天然氣）熱源：燃油（柴油）或燃氣（天然氣）熱力系數：熱力系數： 0.95 冷卻水回路切換成熱水回路的機組循環(huán)系統工作原理圖冷卻水回路切換成熱水回路的機組循環(huán)系統工作原理

25、圖工作原理：夏季制冷時與吸收式制冷機相同。冬季采暖時，工作原理：夏季制冷時與吸收式制冷機相同。冬季采暖時，將吸收器、冷凝器與冷卻塔脫開，使加熱盤管與之連接形將吸收器、冷凝器與冷卻塔脫開，使加熱盤管與之連接形成冷卻水回路切換成熱水回路，向采暖環(huán)境供熱。來自加成冷卻水回路切換成熱水回路，向采暖環(huán)境供熱。來自加熱盤管的工作熱水進入吸收器盤管內，被由低壓發(fā)生器來熱盤管的工作熱水進入吸收器盤管內，被由低壓發(fā)生器來的溶液在管外噴淋加熱而升溫。然后再進入冷凝器盤管內，的溶液在管外噴淋加熱而升溫。然后再進入冷凝器盤管內，被來自低壓發(fā)生器冷劑蒸氣再次加熱，繼續(xù)升溫后，送回被來自低壓發(fā)生器冷劑蒸氣再次加熱，繼續(xù)升

26、溫后，送回加熱盤管供采暖使用。同時冷凝器中凝結的冷劑水直接返加熱盤管供采暖使用。同時冷凝器中凝結的冷劑水直接返回低壓發(fā)生器，使其中的濃溶液變成稀溶液完成溶液的稀回低壓發(fā)生器，使其中的濃溶液變成稀溶液完成溶液的稀釋過程，低壓發(fā)生器中的稀溶液進入吸收器與管內的熱水釋過程，低壓發(fā)生器中的稀溶液進入吸收器與管內的熱水換熱后再由溶液泵送入高壓發(fā)生器，從而完成一個循環(huán)。換熱后再由溶液泵送入高壓發(fā)生器，從而完成一個循環(huán)。冷熱流程的切換由閥門完成。冷熱流程的切換由閥門完成。 熱水和冷水采用同一回路的吸收式系統工作原理： 制冷時與吸收式制冷機工作原理一樣。 采暖時，高壓發(fā)生器產生的高溫蒸氣直接進入蒸發(fā)器與熱水換

27、熱，產生的冷凝水直接通入吸收器與其中的濃溶液混和而成為稀溶液，再由溶液泵送入高壓發(fā)生器，完成一個循環(huán)。 制冷和采暖的切換由閥門完成。 循環(huán)的各熱力過程圖循環(huán)的各熱力過程圖三、氨水吸收式制冷循環(huán)三、氨水吸收式制冷循環(huán)（一）氨水吸收式制冷機工作原理（一）氨水吸收式制冷機工作原理 1. 氨水吸收式制冷機的工作循環(huán)氨水吸收式制冷機的工作循環(huán) A- 精餾塔精餾塔(a 一發(fā)生段一發(fā)生段 b-提餾段提餾段 c-精餾精餾 段段 d-分凝段）分凝段） B-吸收器吸收器 C-冷凝器冷凝器 D-氨液過冷器氨液過冷器 E-蒸發(fā)器蒸發(fā)器 F-溶液熱交換器溶液熱交換器 P-氨水泵氨水泵 V-節(jié)流閥節(jié)流閥8氨水吸收式制冷機

28、工作循環(huán)的熱力氨水吸收式制冷機工作循環(huán)的熱力過程過程 為進入精餾塔的濃溶液在提餾為進入精餾塔的濃溶液在提餾段被加熱的過程。段被加熱的過程。 1-2為濃溶液在發(fā)生段的加熱氣化為濃溶液在發(fā)生段的加熱氣化過程。該過程中大量氨氣和部分水過程。該過程中大量氨氣和部分水蒸氣被蒸發(fā)出來，溶液濃度由蒸氣被蒸發(fā)出來，溶液濃度由 降降低為低為 。其開始蒸發(fā)出的蒸氣狀態(tài)。其開始蒸發(fā)出的蒸氣狀態(tài)和蒸發(fā)終了的蒸氣狀態(tài)分別為點和蒸發(fā)終了的蒸氣狀態(tài)分別為點 和點和點 的狀態(tài)。因此在發(fā)生段內蒸的狀態(tài)。因此在發(fā)生段內蒸氣狀態(tài)為點氣狀態(tài)為點 和點和點 的平均狀態(tài)的平均狀態(tài)點點 ，其濃度為，其濃度為 。 為提餾段的熱質交換過程。為

29、提餾段的熱質交換過程。點點 狀態(tài)的蒸氣上升與點狀態(tài)的蒸氣上升與點 狀態(tài)的狀態(tài)的溶液進行熱質交換，使溶液中的氨溶液進行熱質交換，使溶液中的氨蒸發(fā)。點蒸發(fā)。點 狀態(tài)的氨蒸氣濃度由狀態(tài)的氨蒸氣濃度由 提高到提高到 ，達到點，達到點 狀態(tài)。狀態(tài)。 11 ara1 2 1 2 3 m 13 3 a13 m d 1 為精餾段熱質交換過程。濃溶液濃度進一步提高到為精餾段熱質交換過程。濃溶液濃度進一步提高到 為冷劑氨蒸氣在冷凝器中的冷凝過程。為冷劑氨蒸氣在冷凝器中的冷凝過程。 為冷劑氨液體在過冷器中的過冷過程。為冷劑氨液體在過冷器中的過冷過程。 為為 點狀態(tài)的過冷液體經節(jié)流閥節(jié)流到點狀態(tài)的過冷液體經節(jié)流閥節(jié)流

30、到 壓力，其濕蒸氣壓力，其濕蒸氣達到點達到點 7 狀態(tài)的節(jié)流過程。由于該過焓值不變，濃度不變，故兩點狀態(tài)的節(jié)流過程。由于該過焓值不變，濃度不變，故兩點重合。重合。 7-8 為蒸發(fā)器中的蒸發(fā)過程。點為蒸發(fā)器中的蒸發(fā)過程。點 8 通常為濕蒸氣狀態(tài)，以利于限通常為濕蒸氣狀態(tài)，以利于限制蒸發(fā)溫度的波動范圍。制蒸發(fā)溫度的波動范圍。 為發(fā)生段底部引出液在溶液熱交換器中的降溫過程。為發(fā)生段底部引出液在溶液熱交換器中的降溫過程。 為降溫后的引出液的節(jié)流過程（因前述原因點為降溫后的引出液的節(jié)流過程（因前述原因點 3與點與點 重重合）。合）。 為稀溶液進入吸收器后的吸收過程。為稀溶液進入吸收器后的吸收過程。3點狀

31、態(tài)的飽和液體吸點狀態(tài)的飽和液體吸收經過冷卻其溫度從點收經過冷卻其溫度從點8狀態(tài)上升到點狀態(tài)上升到點 狀態(tài)的蒸氣，最后形成點狀態(tài)的蒸氣，最后形成點 4 狀態(tài)的濃溶液。狀態(tài)的濃溶液。 點點4 狀態(tài)的濃溶液經溶液泵提升到狀態(tài)的濃溶液經溶液泵提升到 壓力，達到點壓力，達到點 狀態(tài)。升狀態(tài)。升壓過程其濃度和焓值均不變，點壓過程其濃度和焓值均不變，點 與點與點4 重合。經溶液熱交換器重合。經溶液熱交換器后達到點后達到點 ，再回到精餾塔的發(fā)生段，重新投入循環(huán)。，再回到精餾塔的發(fā)生段，重新投入循環(huán)。51 R 65 a66 76 aa60pa2232 aa2a83a8kpa4a4a1（二）單級氨水吸收式制冷循環(huán)

32、的熱力計算（二）單級氨水吸收式制冷循環(huán)的熱力計算五、溴化鋰吸收式制冷機變工況特性五、溴化鋰吸收式制冷機變工況特性1工作蒸汽壓力變化的影響工作蒸汽壓力變化的影響 由于從發(fā)生器來的濃溶液溫度上升而冷卻水條件不由于從發(fā)生器來的濃溶液溫度上升而冷卻水條件不變，吸收終了的溶液溫度也有所上升。隨著制冷量變，吸收終了的溶液溫度也有所上升。隨著制冷量的增加，蒸發(fā)壓力下降。吸收終了稀溶液的狀態(tài)由的增加，蒸發(fā)壓力下降。吸收終了稀溶液的狀態(tài)由點點2變?yōu)辄c變?yōu)辄c2。放氣范圍增大導致制冷量增大。放氣范圍增大導致制冷量增大。 2冷卻水進口溫度改變的影響冷卻水進口溫度改變的影響 制冷機的制冷量隨冷卻水進口溫度的下降而增制冷

33、機的制冷量隨冷卻水進口溫度的下降而增加加。 在發(fā)生器和冷凝器中，因冷卻水溫度下降，在發(fā)生器和冷凝器中，因冷卻水溫度下降， 冷凝壓力下降，溶液中水蒸汽便大量蒸發(fā)，冷劑冷凝壓力下降，溶液中水蒸汽便大量蒸發(fā)，冷劑水量增加。吸收器中也因冷卻水溫度的下降稀溶水量增加。吸收器中也因冷卻水溫度的下降稀溶液溫度下降，促使吸收效果增強，吸收大量的水液溫度下降，促使吸收效果增強，吸收大量的水蒸汽，稀溶液濃度下降，制冷量有所增加。吸收蒸汽，稀溶液濃度下降，制冷量有所增加。吸收終了溶液的狀態(tài)由點終了溶液的狀態(tài)由點2變?yōu)辄c變?yōu)辄c2。雖然進入發(fā)生。雖然進入發(fā)生器的稀溶液濃度是低了，但由于冷卻水溫度降低，器的稀溶液濃度是低

34、了，但由于冷卻水溫度降低，冷凝壓力下降，水蒸汽大量蒸發(fā)。仍可獲得較前冷凝壓力下降，水蒸汽大量蒸發(fā)。仍可獲得較前濃度更高的濃溶液，發(fā)生終了濃溶液狀態(tài)由點濃度更高的濃溶液，發(fā)生終了濃溶液狀態(tài)由點4變?yōu)辄c變?yōu)辄c4。因此，當冷卻水溫度下降時，由于。因此，當冷卻水溫度下降時，由于稀溶液濃度的降低、濃溶液濃度的升高，放氣范稀溶液濃度的降低、濃溶液濃度的升高，放氣范圍增大，制冷量提高了。圍增大，制冷量提高了。 冷卻水進口溫度也受到一定限制，冷卻水進口冷卻水進口溫度也受到一定限制，冷卻水進口溫度過低將引起稀溶液溫度過低與濃溶液濃度過溫度過低將引起稀溶液溫度過低與濃溶液濃度過高，兩者均易導致溶液產生結晶。一般不

35、允許冷高，兩者均易導致溶液產生結晶。一般不允許冷卻水進口溫度低于卻水進口溫度低于20。3冷媒水出口溫度變化的影響冷媒水出口溫度變化的影響 制冷機的制冷量隨冷媒水出口溫度的降制冷機的制冷量隨冷媒水出口溫度的降低而下降。低而下降。 在蒸發(fā)器和吸收器中，主要因冷媒水出口溫在蒸發(fā)器和吸收器中，主要因冷媒水出口溫度降低蒸發(fā)壓力下降，吸收能力減弱，溶液吸度降低蒸發(fā)壓力下降，吸收能力減弱，溶液吸收水分減少，稀溶液濃度上升，制冷量下降。收水分減少，稀溶液濃度上升，制冷量下降。 另外，因吸收器負荷減少，冷卻水條件未變，另外，因吸收器負荷減少，冷卻水條件未變，因此，溶液溫度有所降低，吸收終了稀溶液狀因此，溶液溫度

36、有所降低，吸收終了稀溶液狀態(tài)由點態(tài)由點2變?yōu)辄c變?yōu)辄c2。 在冷凝器中，隨著制冷量的降低，冷凝器負在冷凝器中，隨著制冷量的降低，冷凝器負荷也降低，冷卻水條件未變，冷凝溫度與冷凝荷也降低，冷卻水條件未變，冷凝溫度與冷凝壓力均下降。雖然發(fā)生器稀溶液濃度比前增加，壓力均下降。雖然發(fā)生器稀溶液濃度比前增加，濃溶液濃度也比前增加，但因制冷量的下降，濃溶液濃度也比前增加，但因制冷量的下降，濃溶液濃度沒有稀溶液濃度增加那么多。發(fā)生濃溶液濃度沒有稀溶液濃度增加那么多。發(fā)生終了狀態(tài)由點終了狀態(tài)由點4變至點變至點4。 六、影響制冷機性能的一些不利因素六、影響制冷機性能的一些不利因素1、不凝性氣體的存在對制冷機性能的

37、影響、不凝性氣體的存在對制冷機性能的影響 在制冷系統內，即使含有微量的不凝性氣體也會使在制冷系統內，即使含有微量的不凝性氣體也會使制冷量下降，同時還會加速溴化鋰溶液對金屬材料制冷量下降，同時還會加速溴化鋰溶液對金屬材料的腐蝕。的腐蝕。系統中存在不凝性氣體使制冷量下降的主系統中存在不凝性氣體使制冷量下降的主要原因是吸收過程傳質，傳熱的減弱。要原因是吸收過程傳質，傳熱的減弱。2、水側污垢系數對制冷機性能的影響、水側污垢系數對制冷機性能的影響 污垢系數越大，熱阻越大，傳熱效果越差，制冷量污垢系數越大，熱阻越大，傳熱效果越差，制冷量越小。越小。一般說來，新機器的制冷量比設計值高一般說來，新機器的制冷量

38、比設計值高 810，這是因為新機器污垢系數近似等于零，但，這是因為新機器污垢系數近似等于零，但為了保證機組在長期運行之后，冷量仍可達到設計為了保證機組在長期運行之后，冷量仍可達到設計要求，故在設計時，應根據所用水的水質情況選取要求，故在設計時，應根據所用水的水質情況選取適當的污垢系數進行傳熱計算。適當的污垢系數進行傳熱計算。3、冷劑水中溴化鋰的含量對制冷機性能的影響、冷劑水中溴化鋰的含量對制冷機性能的影響 溴化鋰制冷機因結構設計上的問題或操作運行方面溴化鋰制冷機因結構設計上的問題或操作運行方面的原因，發(fā)生器中溴化鋰液滴有可能隨同冷劑蒸汽進的原因，發(fā)生器中溴化鋰液滴有可能隨同冷劑蒸汽進入冷凝器，

39、吸收器中溴化鋰液滴也有可能濺入蒸發(fā)器，入冷凝器，吸收器中溴化鋰液滴也有可能濺入蒸發(fā)器，造成冷劑水的污染。衡量冷劑中溴化鋰含量的多少，造成冷劑水的污染。衡量冷劑中溴化鋰含量的多少，一般通過測定冷劑水的比重。當冷劑水比重小于一般通過測定冷劑水的比重。當冷劑水比重小于1.1時，制冷量幾乎還看不見有什么變化，不過如果這種時，制冷量幾乎還看不見有什么變化，不過如果這種污染不及時制止，隨著機組運轉時間的增長，冷劑水污染不及時制止，隨著機組運轉時間的增長，冷劑水中溴化鋰的含量會愈來愈多，它對機組的性能將產生中溴化鋰的含量會愈來愈多，它對機組的性能將產生愈來愈大的影響，制冷量將逐漸下降。愈來愈大的影響，制冷量

40、將逐漸下降。這主要是因為這主要是因為冷劑水中含有溴化鋰成分，使蒸汽壓下降，即蒸發(fā)溫冷劑水中含有溴化鋰成分，使蒸汽壓下降，即蒸發(fā)溫度所對應的蒸發(fā)壓力變小，吸收能力減弱。度所對應的蒸發(fā)壓力變小，吸收能力減弱。隨著溴化隨著溴化鋰不斷進入冷凝器、蒸發(fā)器，吸收器的液位逐漸下降，鋰不斷進入冷凝器、蒸發(fā)器，吸收器的液位逐漸下降，以致影響溶液泵的正常工作，使機組不能正常運行。以致影響溶液泵的正常工作，使機組不能正常運行。七、溴化鋰制冷機的腐蝕與緩蝕劑七、溴化鋰制冷機的腐蝕與緩蝕劑 系統中含氧時系統中含氧時，溴化鋰對金屬有腐蝕性，特，溴化鋰對金屬有腐蝕性，特別是鋼。幾個月可腐蝕別是鋼。幾個月可腐蝕12mm。 緩

41、蝕劑：緩蝕劑：防止腐蝕最根本的辦法是保持系統內防止腐蝕最根本的辦法是保持系統內高度真空，盡可能不讓氧氣侵入。其次是添加高度真空，盡可能不讓氧氣侵入。其次是添加緩蝕劑，其作用就是使金屬表面形成一層保護緩蝕劑，其作用就是使金屬表面形成一層保護膜，使之不能與氧直接接觸，以達到防腐蝕的膜，使之不能與氧直接接觸，以達到防腐蝕的目的。目的。在溴化鋰溶液中添加鉻酸鹽，鉬酸鹽，在溴化鋰溶液中添加鉻酸鹽，鉬酸鹽，硝酸鹽以及銻，砷，鉛的氧化物都可以抑制溴硝酸鹽以及銻，砷，鉛的氧化物都可以抑制溴化鋰溶液對金屬材料的腐蝕。目前在溴化鋰吸化鋰溶液對金屬材料的腐蝕。目前在溴化鋰吸收式制冷機中廣為應用的緩蝕劑是鉻酸鋰。收式

42、制冷機中廣為應用的緩蝕劑是鉻酸鋰。雙效型直燃型四、吸收擴散式制冷循環(huán)四、吸收擴散式制冷循環(huán) 吸收擴散式制冷循環(huán)主要用于小型氨水吸收式制冷機。吸收擴散式制冷循環(huán)主要用于小型氨水吸收式制冷機。因其制冷量較小，一般作為吸收式家用冰箱和醫(yī)用冰箱的因其制冷量較小，一般作為吸收式家用冰箱和醫(yī)用冰箱的制冷系統。制冷系統。 吸收一擴散式制冷機吸收一擴散式制冷機采用采用三元工質三元工質循環(huán)循環(huán)。除。除氨氨作為制作為制冷劑，冷劑，水水作為吸收劑外，還有作為吸收劑外，還有氫氣氫氣（或氦氣）作為輔助工（或氦氣）作為輔助工質。因它們密度小，化學性質穩(wěn)定，在系統中不發(fā)生相變，質。因它們密度小，化學性質穩(wěn)定，在系統中不發(fā)生

43、相變，使系統內壓力易于平衡。同時因其強烈的擴散滲透作用，使系統內壓力易于平衡。同時因其強烈的擴散滲透作用，可使系統省去溶液泵和膨脹閥。利用熱虹吸作用使整個系可使系統省去溶液泵和膨脹閥。利用熱虹吸作用使整個系統在無機械原動力推動的情況下連續(xù)運行。整個循環(huán)的熱統在無機械原動力推動的情況下連續(xù)運行。整個循環(huán)的熱力過程比一般吸收式和壓縮式制冷循環(huán)復雜。整個裝置無力過程比一般吸收式和壓縮式制冷循環(huán)復雜。整個裝置無壓縮機、泵等動力機械。壓縮機、泵等動力機械。 吸收擴散式制冷循環(huán)的系統原理圖吸收擴散式制冷循環(huán)的系統原理圖（二）吸收一（氫氣）擴散式制冷循環(huán)的工作過程（二）吸收一（氫氣）擴散式制冷循環(huán)的工作過程

44、 1. 氨水溶液循環(huán)回路氨水溶液循環(huán)回路 在發(fā)生器中氨水溶液被加熱后，一部分氨蒸氣從溶液在發(fā)生器中氨水溶液被加熱后，一部分氨蒸氣從溶液中蒸發(fā)出來，蒸氣形成的氣泡將液柱推向提升管的泵管中蒸發(fā)出來，蒸氣形成的氣泡將液柱推向提升管的泵管中，因被加熱溶液密度小，以致形成熱虹吸推動力，加中，因被加熱溶液密度小，以致形成熱虹吸推動力，加上貯液器靜壓壓頭的作用，使泵管底部的溶液流向頂部。上貯液器靜壓壓頭的作用，使泵管底部的溶液流向頂部。液柱流出泵管后，在發(fā)生器外套管中向下流動，同時被液柱流出泵管后，在發(fā)生器外套管中向下流動，同時被進一步加熱，溫度繼續(xù)上升，更多的氨氣從溶液中逸出，進一步加熱，溫度繼續(xù)上升，更

45、多的氨氣從溶液中逸出，剩余溶液的濃度進一步降低并且在發(fā)生器頂部與吸收器剩余溶液的濃度進一步降低并且在發(fā)生器頂部與吸收器液位差的作用下，進入吸收器上端。同時通過套管式液液位差的作用下，進入吸收器上端。同時通過套管式液一液熱交換器，將熱量傳給由貯液器出來的濃溶液，使一液熱交換器，將熱量傳給由貯液器出來的濃溶液，使其預熱并進入發(fā)生器。其預熱并進入發(fā)生器。吸收器下端與貯液器連通，從貯液器中出來并沿連接管吸收器下端與貯液器連通，從貯液器中出來并沿連接管逆流向上的氫氨混合物與吸收器上端下來的稀溶液匯合，逆流向上的氫氨混合物與吸收器上端下來的稀溶液匯合，使混合氣中的氨氣被吸收，溶液濃度繼續(xù)提高，最后流使混合

46、氣中的氨氣被吸收，溶液濃度繼續(xù)提高，最后流回貯液器，重新經液液熱交換器升溫后送入發(fā)生器。?；刭A液器，重新經液液熱交換器升溫后送入發(fā)生器。剩下的氫氣繼續(xù)沿吸收器管逆向上擴散，進入氨氫循環(huán)回下的氫氣繼續(xù)沿吸收器管逆向上擴散，進入氨氫循環(huán)回路。路。 2. 氨氫氣循環(huán)回路氨氫氣循環(huán)回路由提升管出來的氨蒸氣因氨、水沸點相近的原因而含有由提升管出來的氨蒸氣因氨、水沸點相近的原因而含有較多的水蒸氣。在精餾器內，氨蒸氣和水蒸氣在上升時較多的水蒸氣。在精餾器內，氨蒸氣和水蒸氣在上升時因溫度逐漸降低而使水蒸氣從氨蒸氣中析出凝結為水滴，因溫度逐漸降低而使水蒸氣從氨蒸氣中析出凝結為水滴，在重力作用下回流到發(fā)生器。分餾

47、出來的較高濃度氨蒸在重力作用下回流到發(fā)生器。分餾出來的較高濃度氨蒸氣，離開精餾器后，隨即進入冷凝器。在空氣自然對流氣，離開精餾器后，隨即進入冷凝器。在空氣自然對流換熱的條件下凝結為氨液。依靠冷凝器傳熱管的傾斜度，換熱的條件下凝結為氨液。依靠冷凝器傳熱管的傾斜度，氨液流入蒸發(fā)器。氨液流入蒸發(fā)器。在蒸發(fā)器入口處氨液與由吸收器上行的氫氣相遇而混合。在蒸發(fā)器入口處氨液與由吸收器上行的氫氣相遇而混合。由于氫氣密度小，氨氣密度大，氨液在蒸發(fā)器中迅速向由于氫氣密度小，氨氣密度大，氨液在蒸發(fā)器中迅速向氫氣中擴散，吸收周圍的熱量，產生制冷效果。蒸發(fā)器氫氣中擴散，吸收周圍的熱量，產生制冷效果。蒸發(fā)器中形成的氨、氫

48、混合物因氨的密度較大而下行到氣一氣中形成的氨、氫混合物因氨的密度較大而下行到氣一氣熱交換器吸熱后進入貯液器熱交換器吸熱后進入貯液器,并從上部空間進入吸收器并從上部空間進入吸收器,與來自提升管經液一液熱交換器冷卻后進入吸收器的稀與來自提升管經液一液熱交換器冷卻后進入吸收器的稀溶液相遇，大部分氨蒸氣被稀溶液吸收成為濃溶液流入溶液相遇，大部分氨蒸氣被稀溶液吸收成為濃溶液流入儲液器，重新進行氨、氫氣循環(huán)。儲液器，重新進行氨、氫氣循環(huán)。 第二節(jié)第二節(jié) 壓縮式氣體制冷循環(huán)壓縮式氣體制冷循環(huán)一一 、無回熱、無回熱壓縮壓縮氣體制冷循環(huán)氣體制冷循環(huán) 1. 循環(huán)系統圖及循環(huán)系統圖及 T-s 圖圖 1-2為等熵壓縮

49、；為等熵壓縮； 2-3為等壓冷卻過程；為等壓冷卻過程； 3-4為等熵膨脹過程；為等熵膨脹過程； 4-1為等壓吸熱過程。為等壓吸熱過程。 2.循環(huán)的性能參數計算循環(huán)的性能參數計算: 單位制冷量與單位冷卻熱負荷分別為：單位制冷量與單位冷卻熱負荷分別為： 單位壓縮功和單位膨脹功分別為：單位壓縮功和單位膨脹功分別為：循環(huán)所消耗的單位功與制冷系數為：循環(huán)所消耗的單位功與制冷系數為： 若不計比熱容隨溫度的變化，并注意到：若不計比熱容隨溫度的變化，并注意到：則上式可簡化為：則上式可簡化為：熱力完善度為：熱力完善度為： 式中式中, 永遠小于永遠小于 ,有有 ，即無回熱氣體制冷機理論循，即無回熱氣體制冷機理論循

50、環(huán)的制冷系數小于同溫限下逆卡諾循環(huán)的制冷系數。循環(huán)的經濟性環(huán)的制冷系數小于同溫限下逆卡諾循環(huán)的制冷系數。循環(huán)的經濟性比逆卡諾循環(huán)差。比逆卡諾循環(huán)差。cT2Tc無回熱氣體制冷機實際循環(huán)的無回熱氣體制冷機實際循環(huán)的T-S圖圖 在實際的氣體壓縮制冷循環(huán)中，壓縮機和膨脹機中并非等熵在實際的氣體壓縮制冷循環(huán)中，壓縮機和膨脹機中并非等熵過程，換熱器中也存在著傳熱溫差和流動阻力損失。因此實際過程，換熱器中也存在著傳熱溫差和流動阻力損失。因此實際循環(huán)的單位制冷量減小，單位功增大，制冷系數和熱力完善度循環(huán)的單位制冷量減小，單位功增大，制冷系數和熱力完善度降低，同時伴隨有某些循環(huán)特性的變化。降低，同時伴隨有某些循

51、環(huán)特性的變化。 由此可見，無回熱氣體制由此可見，無回熱氣體制冷機理論循環(huán)的制冷系數與冷機理論循環(huán)的制冷系數與循環(huán)的壓力比，或壓縮機的循環(huán)的壓力比，或壓縮機的溫度比和膨脹機的溫度比有溫度比和膨脹機的溫度比有關。壓力比或溫度比越大，關。壓力比或溫度比越大，循環(huán)的制冷系數越低。循環(huán)的制冷系數越低。因此因此要提高循環(huán)的經濟性，必須要提高循環(huán)的經濟性，必須采用較小的壓力比。采用較小的壓力比。二、定壓回熱氣體制冷機循環(huán)二、定壓回熱氣體制冷機循環(huán) 1. 循環(huán)系統圖及循環(huán)系統圖及 T-s 圖圖 所謂回熱循環(huán)就是將冷箱返回的冷氣流引入回熱器，用以冷卻來所謂回熱循環(huán)就是將冷箱返回的冷氣流引入回熱器，用以冷卻來自冷

52、卻器的高壓常溫氣流，使其溫度進一步降低，到達膨脹機進氣自冷卻器的高壓常溫氣流，使其溫度進一步降低，到達膨脹機進氣溫度的目的。同時冷箱的返回氣流被加熱，使壓縮機吸氣溫度升高。溫度的目的。同時冷箱的返回氣流被加熱，使壓縮機吸氣溫度升高。 （1）循環(huán)系統的組成：）循環(huán)系統的組成：系統由透平壓縮機；冷卻器、系統由透平壓縮機；冷卻器、透平膨脹機、冷箱和回熱器透平膨脹機、冷箱和回熱器等設備組成。等設備組成。 （2）循環(huán)工作過程：）循環(huán)工作過程：1-2為壓縮過程；為壓縮過程； 2-3為冷卻過程；為冷卻過程；3-4 和和6-1為回熱器中的回熱過程；為回熱器中的回熱過程；4-5為膨脹過程；為膨脹過程；5-6為冷

53、箱中的吸熱（制冷）過程。為冷箱中的吸熱（制冷）過程。6-7-8-5-6為無回熱氣體制冷機循環(huán)為無回熱氣體制冷機循環(huán)顯然，其單位壓縮功與單位膨脹功顯然，其單位壓縮功與單位膨脹功均大得多。均大得多。 2. 循環(huán)性能指標的計算：循環(huán)性能指標的計算：單位制冷量和冷卻器單位熱負荷：單位制冷量和冷卻器單位熱負荷：回熱器單位熱負荷：回熱器單位熱負荷：壓縮機單位耗功和膨脹機單位功：壓縮機單位耗功和膨脹機單位功：理論循環(huán)消耗的單位功和制冷系數：理論循環(huán)消耗的單位功和制冷系數：由于由于故故所以理論回熱循環(huán)的制冷系數可表示為：所以理論回熱循環(huán)的制冷系數可表示為：或或 結論：結論：在相同工作范圍、相同單位制冷量，而且

54、有相在相同工作范圍、相同單位制冷量，而且有相同的理論制冷系數的回熱與無回熱氣體制冷循環(huán)相比，因同的理論制冷系數的回熱與無回熱氣體制冷循環(huán)相比，因為回熱循環(huán)壓力比小，以致壓縮機和膨脹機單位功也小，為回熱循環(huán)壓力比小，以致壓縮機和膨脹機單位功也小，其功率也小，因而大大減少了壓縮過程、膨脹過程以及熱其功率也小，因而大大減少了壓縮過程、膨脹過程以及熱交換過程的不可逆損失，所以回熱循環(huán)的制冷系數比無回交換過程的不可逆損失，所以回熱循環(huán)的制冷系數比無回熱循環(huán)的要大。當系統采用了高效透平機械后，制冷機的熱循環(huán)的要大。當系統采用了高效透平機械后，制冷機的經濟性會大大提高。在制取經濟性會大大提高。在制取80 以

55、下低溫時，定壓氣以下低溫時，定壓氣體制冷機的熱力完善度超過了各種型式的蒸氣制冷機。體制冷機的熱力完善度超過了各種型式的蒸氣制冷機。 三、定容回熱氣體制冷機循環(huán)（斯特林循環(huán)）三、定容回熱氣體制冷機循環(huán)（斯特林循環(huán)） 1. 定容回熱氣體制冷機工作過程及在定容回熱氣體制冷機工作過程及在 p-v 圖上的表示圖上的表示 定容回熱氣體制冷定容回熱氣體制冷 機循環(huán)由兩個等溫機循環(huán)由兩個等溫 過程和兩個定容過過程和兩個定容過 程組成。因最早由程組成。因最早由 斯特林提出，所以斯特林提出，所以 又稱做又稱做斯特林循環(huán)斯特林循環(huán)。循環(huán)工作過程：循環(huán)工作過程： 12為等溫壓縮過程；為等溫壓縮過程； 23為等容放熱過

56、程；為等容放熱過程； 34為等溫膨脹過程；為等溫膨脹過程； 41為等容吸熱過程。為等容吸熱過程。2.循環(huán)的性能參數計算循環(huán)的性能參數計算:循環(huán)中氣體的單位制冷量為循環(huán)中氣體的單位制冷量為循環(huán)中單位放熱量和回熱器單位熱負荷：循環(huán)中單位放熱量和回熱器單位熱負荷：循環(huán)所消耗的單位功，循環(huán)所消耗的單位功，其循環(huán)的制冷系數為：其循環(huán)的制冷系數為： 結論：斯特林理論循環(huán)與同溫限的逆卡諾循環(huán)制冷系數結論：斯特林理論循環(huán)與同溫限的逆卡諾循環(huán)制冷系數相同，是一種很有效的制冷循環(huán)。相同，是一種很有效的制冷循環(huán)。 第三節(jié)第三節(jié) 氣體渦流制冷氣體渦流制冷一、氣體渦流制冷原理一、氣體渦流制冷原理 1、原理：氣體渦流制冷

57、是一種借助渦流管的作用使高、原理：氣體渦流制冷是一種借助渦流管的作用使高速氣流產生旋渦分離出冷、熱兩股氣流，而利用冷氣流獲速氣流產生旋渦分離出冷、熱兩股氣流，而利用冷氣流獲得冷量的方法。得冷量的方法。 2、渦流管的結構：由噴嘴、渦流室、分離孔板及冷、渦流管的結構：由噴嘴、渦流室、分離孔板及冷、熱兩端管子組成。熱兩端管子組成。 3、工作過程：高速氣流由進氣導管導入噴嘴，膨脹降、工作過程：高速氣流由進氣導管導入噴嘴，膨脹降壓后沿切線方向高速進入阿基米德螺線渦流室，形成自由壓后沿切線方向高速進入阿基米德螺線渦流室，形成自由渦流，經過動能交換分離成溫度不等的兩部分。其中心部渦流，經過動能交換分離成溫度

58、不等的兩部分。其中心部分動能降低變?yōu)槔錃饬鳎贿吘壊糠謩幽茉龃蟪蔀闊釟饬飨蚍謩幽芙档妥優(yōu)槔錃饬?；邊緣部分動能增大成為熱氣流向渦流管的另一端。這樣渦流管可以同時獲得冷熱兩種效應，渦流管的另一端。這樣渦流管可以同時獲得冷熱兩種效應，通過流量控制閥調節(jié)冷熱氣流比例相應改變氣流溫度，可通過流量控制閥調節(jié)冷熱氣流比例相應改變氣流溫度，可以得到最佳制冷效應或制熱效應。以得到最佳制冷效應或制熱效應。渦流管的內部工作過程：渦流管的內部工作過程：45為工作氣體的等熵壓縮過程。為工作氣體的等熵壓縮過程。51為壓縮氣體的等壓冷卻過程。為壓縮氣體的等壓冷卻過程。點點1表示高壓氣體進入噴嘴前的狀表示高壓氣體進入噴嘴前的狀

59、態(tài)，在理想條件下絕熱膨脹到態(tài)，在理想條件下絕熱膨脹到壓力，隨之溫度降低到壓力，隨之溫度降低到 ，即點即點 狀態(tài)，點狀態(tài)，點2為渦流管流出的為渦流管流出的冷氣流狀態(tài)，其溫度為冷氣流狀態(tài)，其溫度為 。點。點3為為分離出的熱氣流狀態(tài)，其溫度為分離出的熱氣流狀態(tài)，其溫度為12 和和23 為冷、熱氣流的分離為冷、熱氣流的分離過程。過程。 為熱氣流經流量控制閥的節(jié)流為熱氣流經流量控制閥的節(jié)流過程，節(jié)流前后比焓值不變。過程，節(jié)流前后比焓值不變。2psTa2cThT33 二、氣體渦流制冷的性能指標計算二、氣體渦流制冷的性能指標計算（一）渦流管的冷卻效應與加熱效應（一）渦流管的冷卻效應與加熱效應渦流管的冷卻效應

60、渦流管的冷卻效應渦流管的加熱效應渦流管的加熱效應 渦流管制冷的有效性，可用冷卻效率渦流管制冷的有效性，可用冷卻效率 表示，即：表示，即：c（二）渦流管工作過程的流量及熱量平衡（二）渦流管工作過程的流量及熱量平衡冷氣流分量冷氣流分量（三）渦流管制冷量（三）渦流管制冷量每每kg冷氣流的制冷量為：冷氣流的制冷量為：對于每對于每kg高壓氣體而言，其單位制冷量可表示為：高壓氣體而言，其單位制冷量可表示為： 第四節(jié)第四節(jié) 熱電制冷熱電制冷 一、熱電制冷的基本原理一、熱電制冷的基本原理珀爾帖效應原理珀爾帖效應原理: 在兩種不同金屬組成的閉合線路中，通以直流電在兩種不同金屬組成的閉合線路中，通以直流電流，會產