第十一章 制冷循環(huán)

1、第十一章第十一章 制冷循環(huán)制冷循環(huán)11-111-1 概況概況11-2 11-2 壓縮空氣制冷循環(huán)壓縮空氣制冷循環(huán)11-3 11-3 壓縮蒸氣制冷循環(huán)壓縮蒸氣制冷循環(huán)11-4 11-4 制冷劑的性質(zhì)制冷劑的性質(zhì)11-6 11-6 熱泵循環(huán)熱泵循環(huán)W0=Q1-Q2環(huán)境教學(xué)目標(biāo)：教學(xué)目標(biāo)：了解工程實(shí)際中制冷過(guò)程，掌握各種制冷循了解工程實(shí)際中制冷過(guò)程，掌握各種制冷循環(huán)的環(huán)的熱力計(jì)算熱力計(jì)算。知識(shí)點(diǎn)：知識(shí)點(diǎn)：空氣壓縮制冷循環(huán)；蒸氣壓縮制冷循環(huán)；空氣壓縮制冷循環(huán)；蒸氣壓縮制冷循環(huán)；蒸氣蒸氣噴射制冷循環(huán)；吸收式制冷循環(huán)噴射制冷循環(huán)；吸收式制冷循環(huán)；熱泵。；熱泵。重重 點(diǎn)：點(diǎn)：空氣和蒸汽壓縮制冷循環(huán)的組成、制

2、冷系空氣和蒸汽壓縮制冷循環(huán)的組成、制冷系數(shù)的計(jì)算及提高制冷系數(shù)的方法和途徑。數(shù)的計(jì)算及提高制冷系數(shù)的方法和途徑。難難 點(diǎn)：點(diǎn)：結(jié)合工程對(duì)空氣和蒸汽壓縮制冷循環(huán)的描結(jié)合工程對(duì)空氣和蒸汽壓縮制冷循環(huán)的描述，建立數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行熱力計(jì)算。述，建立數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行熱力計(jì)算。制冷制冷是獲得并保持低于環(huán)境溫度的操作。制是獲得并保持低于環(huán)境溫度的操作。制冷和熱泵一樣，都是逆向循環(huán)的一種。熱力冷和熱泵一樣，都是逆向循環(huán)的一種。熱力學(xué)第二定律指出，熱不能自發(fā)地由低溫物體學(xué)第二定律指出，熱不能自發(fā)地由低溫物體傳向高溫物體。要使非自發(fā)過(guò)程成為可能，傳向高溫物體。要使非自發(fā)過(guò)程成為可能，必須消耗能量。必須消耗能量。制冷制

3、冷循環(huán)中所用的在低溫下循環(huán)中所用的在低溫下吸熱和高溫下排熱的工作物質(zhì)吸熱和高溫下排熱的工作物質(zhì)( (簡(jiǎn)稱(chēng)工質(zhì)簡(jiǎn)稱(chēng)工質(zhì)) )稱(chēng)稱(chēng)為為制冷劑制冷劑。制冷循環(huán)和熱泵都是消耗外功或。制冷循環(huán)和熱泵都是消耗外功或熱能而實(shí)現(xiàn)熱由低溫傳向高溫的逆向循環(huán)。熱能而實(shí)現(xiàn)熱由低溫傳向高溫的逆向循環(huán)。制冷循環(huán)的目的是獲得低溫，熱泵的目的是制冷循環(huán)的目的是獲得低溫，熱泵的目的是獲得高溫。獲得高溫。高溫?zé)嵩锤邷責(zé)嵩粗评渲评溲b置裝置/熱泵熱泵低溫?zé)嵩吹蜏責(zé)嵩捶艧岱艧醧 q1 1做功做功netnet吸熱吸熱q q2 2工作過(guò)程工作過(guò)程消耗功，獲得熱。消耗功，獲得熱。 復(fù)習(xí)！逆向循環(huán)復(fù)習(xí)！逆向循環(huán)w w0 0w w0 0q1q

4、2w 逆向循環(huán)是指循環(huán)中壓縮過(guò)逆向循環(huán)是指循環(huán)中壓縮過(guò)程所消耗的功大于膨脹過(guò)程程所消耗的功大于膨脹過(guò)程所作的功，循環(huán)的總效果不所作的功，循環(huán)的總效果不是產(chǎn)生功而是消耗外界功。是產(chǎn)生功而是消耗外界功。 消耗的功用于將熱量由低溫消耗的功用于將熱量由低溫物體傳向高溫物體。物體傳向高溫物體。1423T1T2TsT0制冷循環(huán)制冷循環(huán)熱泵循環(huán)熱泵循環(huán)制冷量制冷量q2耗凈功耗凈功w0耗凈功耗凈功w0吸熱量吸熱量q2供熱量供熱量q13.3.制冷循環(huán)與熱泵循環(huán)的比較制冷循環(huán)與熱泵循環(huán)的比較3241sT11-1 11-1 概況概況在在T T0 0T TC C之間的制冷循環(huán)中，之間的制冷循環(huán)中，逆向卡諾循環(huán)逆向卡諾

5、循環(huán)的制冷系數(shù)最大。的制冷系數(shù)最大。工程上把制冷系數(shù)稱(chēng)為制冷裝置的工作性能系數(shù)，用工程上把制冷系數(shù)稱(chēng)為制冷裝置的工作性能系數(shù)，用COPCOP表示。表示。ccccCTTTqqq00ccqqqCOP0一、制冷循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)一、制冷循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)1.1.環(huán)境溫度一定時(shí)，冷庫(kù)溫度越低，環(huán)境溫度一定時(shí)，冷庫(kù)溫度越低，制冷系數(shù)就越小制冷系數(shù)就越小沒(méi)有必要把冷庫(kù)溫沒(méi)有必要把冷庫(kù)溫度定得超乎需要的低，以節(jié)約能源。度定得超乎需要的低，以節(jié)約能源。2.2.同時(shí)保持環(huán)境溫度不要太高，注意同時(shí)保持環(huán)境溫度不要太高，注意散熱和通風(fēng)。散熱和通風(fēng)。制冷循環(huán)類(lèi)型制冷循環(huán)類(lèi)型壓縮式制冷循環(huán)壓縮式制冷循環(huán)壓縮氣體制冷壓縮氣體

6、制冷 壓縮蒸氣制冷壓縮蒸氣制冷吸收式制冷循環(huán)吸收式制冷循環(huán)吸附式制冷循環(huán)吸附式制冷循環(huán)蒸氣噴射制冷循環(huán)蒸氣噴射制冷循環(huán)半導(dǎo)體制冷半導(dǎo)體制冷常見(jiàn)制冷劑：常見(jiàn)制冷劑：1.1.氨（氨（NHNH3 3）2.2.氟里昂（氯氟烴，含氫氯氟烴）：氟里昂（氯氟烴，含氫氯氟烴）：CFC12(R12)CFC12(R12)、CFC11(R11) HCFC22CFC11(R11) HCFC22(R22)(R22)3.3.含氫氟代烴物質(zhì)：（含氫氟代烴物質(zhì)：（HCFC134aHCFC134a）熱聲制冷熱聲制冷11-2 11-2 壓縮空氣制冷循環(huán)壓縮空氣制冷循環(huán)一、壓縮空氣制冷循環(huán)一、壓縮空氣制冷循環(huán)壓氣機(jī)壓氣機(jī)qcq01

7、234冷庫(kù)冷庫(kù)冷卻器冷卻器膨脹機(jī)膨脹機(jī) 右圖是簡(jiǎn)單的壓縮空氣制冷右圖是簡(jiǎn)單的壓縮空氣制冷循環(huán)裝置流程圖。循環(huán)裝置流程圖。四個(gè)主要部件：四個(gè)主要部件：膨脹機(jī)膨脹機(jī)是類(lèi)似燃是類(lèi)似燃?xì)廨啓C(jī)等的動(dòng)力機(jī)；氣輪機(jī)等的動(dòng)力機(jī)；壓氣機(jī)壓氣機(jī)已學(xué)已學(xué)過(guò)；過(guò)；冷卻器冷卻器和和冷庫(kù)冷庫(kù)類(lèi)似于換熱器。類(lèi)似于換熱器。圖圖11-1 壓縮空氣制冷循壓縮空氣制冷循環(huán)裝置流程圖環(huán)裝置流程圖水水 冷冷風(fēng)風(fēng) 冷冷大大型型冷冷凝凝器器*循環(huán)中幾種未介紹過(guò)的設(shè)備節(jié)流閥節(jié)流閥 冷庫(kù)中用到的幾種蒸發(fā)器冷庫(kù)中用到的幾種蒸發(fā)器壓氣機(jī)壓氣機(jī)膨脹機(jī)膨脹機(jī)冷卻器冷卻器冷藏室冷藏室COLD medium at TLq1q2winwout4123由于空

8、氣的定溫加熱和定溫排熱不易實(shí)現(xiàn)，故工程上用由于空氣的定溫加熱和定溫排熱不易實(shí)現(xiàn)，故工程上用定壓定壓加熱和加熱和定定壓壓排熱代替，可視為排熱代替，可視為布雷頓循環(huán)的逆循環(huán)布雷頓循環(huán)的逆循環(huán)，其，其p - v和和T-s圖如下圖。圖如下圖。圖圖11-2 壓縮空氣制冷循環(huán)狀態(tài)參數(shù)圖壓縮空氣制冷循環(huán)狀態(tài)參數(shù)圖3vo142p44s1o3T21定壓放熱定壓放熱定壓加熱定壓加熱絕熱膨脹絕熱膨脹絕熱壓縮絕熱壓縮T0Tc空空氣氣壓壓縮縮制制冷冷循循環(huán)環(huán)過(guò)過(guò)程程12：絕熱壓縮絕熱壓縮 p,T2T0，壓氣機(jī)耗功壓氣機(jī)耗功WC23：等壓冷卻等壓冷卻 T3=T0，向環(huán)境放熱向環(huán)境放熱q034：絕熱膨脹：絕熱膨脹 T 4T

9、c ，膨脹機(jī)作功，膨脹機(jī)作功WT41：等壓吸熱：等壓吸熱 T1=Tc，自冷庫(kù)吸熱自冷庫(kù)吸熱qC3vo142pnetw44s1o3T20T1cT布雷頓循環(huán)的逆循環(huán)布雷頓循環(huán)的逆循環(huán))()(413241hhhhhhwqnetc1111112143443kkTTTTTTTT制冷系數(shù)制冷系數(shù):其中其中稱(chēng)為循環(huán)增壓比。顯然，稱(chēng)為循環(huán)增壓比。顯然， ，但比較循環(huán)，但比較循環(huán)1-7-8-9-11-7-8-9-1和和1-2-3-4-11-2-3-4-1可知，可知，也會(huì)導(dǎo)致循環(huán)制冷量減少。也會(huì)導(dǎo)致循環(huán)制冷量減少。制冷系數(shù)和制冷量制冷系數(shù)和制冷量是一對(duì)矛盾是一對(duì)矛盾。把空氣理想化成定比熱容的理想氣體把空氣理想化成

10、定比熱容的理想氣體, 則有：則有：944s1o3T20T71cT9658netq空氣壓縮制冷循環(huán)特點(diǎn)空氣壓縮制冷循環(huán)特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：工質(zhì)為空氣，無(wú)毒，無(wú)味，不怕泄漏。優(yōu)點(diǎn)：工質(zhì)為空氣，無(wú)毒，無(wú)味，不怕泄漏。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 1. 無(wú)法實(shí)現(xiàn)定溫加熱和放熱，制冷系數(shù)小于逆向卡諾循無(wú)法實(shí)現(xiàn)定溫加熱和放熱，制冷系數(shù)小于逆向卡諾循環(huán)制冷系數(shù)環(huán)制冷系數(shù) C2. q2=cp(T1-T4)，空氣，空氣cp很小，很小， (T1-T4)不能太大，不能太大， 制冷量制冷量q2 很小。很小。 若若(T1-T4)3. 活塞式流量活塞式流量m小，制冷量小，制冷量Q2=mq2小。小。 大流量葉輪式壓氣機(jī)和膨脹機(jī)大流量葉輪式壓氣機(jī)

11、和膨脹機(jī)+ +回?zé)幔』責(zé)幔?實(shí)際上很少應(yīng)實(shí)際上很少應(yīng)用，除了飛機(jī)用，除了飛機(jī)機(jī)艙的開(kāi)式壓機(jī)艙的開(kāi)式壓縮空氣制冷?？s空氣制冷。二、回?zé)崾娇諝庵评溲h(huán)二、回?zé)崾娇諝庵评溲h(huán) 膨脹機(jī)膨脹機(jī)冷卻水冷卻水冷卻器冷卻器回?zé)崞骰責(zé)崞鲏簹鈾C(jī)壓氣機(jī)冷庫(kù)冷庫(kù)456231低溫工程大溫差制冷，需提高低溫工程大溫差制冷，需提高增壓比增壓比，但使壓氣機(jī)和膨脹機(jī)的，但使壓氣機(jī)和膨脹機(jī)的負(fù)荷加重。為此可采用回?zé)崞?，?fù)荷加重。為此可采用回?zé)崞鳎每諝庠诨責(zé)崞髦械挠每諝庠诨責(zé)崞髦械念A(yù)熱過(guò)程代預(yù)熱過(guò)程代替一部分絕熱壓縮過(guò)程，從而降替一部分絕熱壓縮過(guò)程，從而降低增壓比低增壓比。回?zé)崞骶褪且粋€(gè)換熱器回?zé)崞骶褪且粋€(gè)換熱器, , 空氣在空

12、氣在其中的放熱量其中的放熱量( (過(guò)程過(guò)程4-5)4-5)等于被預(yù)等于被預(yù)熱空氣在其中的吸熱量熱空氣在其中的吸熱量( (過(guò)程過(guò)程1-2)1-2)。圖圖11-3 回?zé)崾綁嚎s空氣制冷裝置流回?zé)崾綁嚎s空氣制冷裝置流程圖程圖從冷庫(kù)出來(lái)的空氣（從冷庫(kù)出來(lái)的空氣（T1TC）先進(jìn)入）先進(jìn)入回?zé)峄責(zé)崞髌魃郎氐礁邷責(zé)嵩礈囟壬郎氐礁邷責(zé)嵩礈囟萒2（通常等于環(huán)境（通常等于環(huán)境溫度溫度T0），接著進(jìn)入葉輪式壓縮機(jī)進(jìn)行壓），接著進(jìn)入葉輪式壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮，升溫、升壓到縮，升溫、升壓到T3、p3。再進(jìn)入冷卻器，。再進(jìn)入冷卻器，實(shí)現(xiàn)定壓放熱，溫度降至實(shí)現(xiàn)定壓放熱，溫度降至T4（理論上可以（理論上可以達(dá)到高溫?zé)嵩礈囟冗_(dá)到高溫?zé)?/p>

13、源溫度T2），隨后進(jìn)入回?zé)崞鳎?，隨后進(jìn)入回?zé)崞鬟M(jìn)一步降溫至進(jìn)一步降溫至T5（等于冷庫(kù)溫度（等于冷庫(kù)溫度TC），接），接著進(jìn)入葉輪式膨脹機(jī)實(shí)現(xiàn)定熵絕熱膨脹，降著進(jìn)入葉輪式膨脹機(jī)實(shí)現(xiàn)定熵絕熱膨脹，降壓壓、降溫至降溫至T6、p6，最后進(jìn)入冷庫(kù)實(shí)現(xiàn)定最后進(jìn)入冷庫(kù)實(shí)現(xiàn)定壓吸熱過(guò)程，升溫到壓吸熱過(guò)程，升溫到T1，完成理想回?zé)嵫瓿衫硐牖責(zé)嵫h(huán)環(huán)1-2-3-4-5-6-1。gk m065534312nsTT0TcTmax圖圖11-4 回?zé)崾綁嚎s空氣制冷循回?zé)崾綁嚎s空氣制冷循環(huán)環(huán)T-s圖圖在理想情況下，在理想情況下，4-5過(guò)程中空氣在回?zé)崞髦羞^(guò)程中空氣在回?zé)崞髦械姆艧崃浚▓D中面積的放熱量（圖中面積45gk4表

14、示）恰等于被預(yù)表示）恰等于被預(yù)熱空氣在過(guò)程熱空氣在過(guò)程1-2中的吸熱量（可用圖中面積中的吸熱量（可用圖中面積12nm1表示）表示）。與不采用回?zé)岬难h(huán)與不采用回?zé)岬难h(huán)1-3-5-6-1相比，循環(huán)相比，循環(huán)中工質(zhì)的中工質(zhì)的吸熱量沒(méi)有變化吸熱量沒(méi)有變化，都是過(guò)程，都是過(guò)程6-1吸收吸收的熱量；由于面積的熱量；由于面積34kn3等于面積等于面積35gm3，故故循環(huán)放熱量也沒(méi)有變化循環(huán)放熱量也沒(méi)有變化，所以循環(huán)的制冷系，所以循環(huán)的制冷系數(shù)也沒(méi)有變化。但是循環(huán)的數(shù)也沒(méi)有變化。但是循環(huán)的增壓比卻從增壓比卻從p3/p1下降到下降到p3/p1。這為采用壓比不能很高的葉輪。這為采用壓比不能很高的葉輪式壓氣機(jī)和

15、膨脹機(jī)提供了可能。而葉輪式壓氣式壓氣機(jī)和膨脹機(jī)提供了可能。而葉輪式壓氣機(jī)及膨脹機(jī)可提供大流量的空氣，這樣循環(huán)既機(jī)及膨脹機(jī)可提供大流量的空氣，這樣循環(huán)既有較高的制冷系數(shù)，又有較大的制冷量。有較高的制冷系數(shù)，又有較大的制冷量。 gk m065534312nsTT0TcTmax圖圖11-4 回?zé)崾綁嚎s空氣制冷循回?zé)崾綁嚎s空氣制冷循環(huán)環(huán)T-s圖圖注意，同溫限的吸熱量和放熱量相等。注意，同溫限的吸熱量和放熱量相等。此外，由于不應(yīng)用回?zé)釙r(shí)，在壓氣機(jī)中此外，由于不應(yīng)用回?zé)釙r(shí)，在壓氣機(jī)中至少要把工質(zhì)從至少要把工質(zhì)從TC壓縮到壓縮到T0以上才有可能以上才有可能制冷制冷（因工質(zhì)要放熱給大氣環(huán)境）。而在（因工質(zhì)要放

16、熱給大氣環(huán)境）。而在氣體液化等低溫工程中，氣體液化等低溫工程中， TC和和T0之間的溫之間的溫差很大差很大，這就要求壓氣機(jī)有很高的，這就要求壓氣機(jī)有很高的，葉輪，葉輪式壓氣機(jī)很難滿(mǎn)足這種要求。應(yīng)用回?zé)釀t式壓氣機(jī)很難滿(mǎn)足這種要求。應(yīng)用回?zé)釀t解決這一困難。解決這一困難。由于由于減少，壓縮過(guò)程和膨脹過(guò)程的不可減少，壓縮過(guò)程和膨脹過(guò)程的不可逆損失的影響也可減小逆損失的影響也可減小。gk m065534312nsTT0TcTmax圖圖11-4 回?zé)崾綁嚎s空氣制冷循回?zé)崾綁嚎s空氣制冷循環(huán)環(huán)T-s圖圖 1)回?zé)崾娇諝庵评溲h(huán)使回?zé)崾娇諝庵评溲h(huán)使； 2)可用葉輪式壓氣機(jī)使生產(chǎn)量可用葉輪式壓氣機(jī)使生產(chǎn)量； 3

17、)可使壓縮和膨脹過(guò)程中的不可逆損失可使壓縮和膨脹過(guò)程中的不可逆損失?；?zé)崾娇諝庵评溲h(huán)的優(yōu)點(diǎn)在于：回?zé)崾娇諝庵评溲h(huán)的優(yōu)點(diǎn)在于：例例A46127711-3 11-3 壓縮蒸氣制冷循環(huán)壓縮蒸氣制冷循環(huán)圖圖11-5 壓縮蒸氣制冷裝置流壓縮蒸氣制冷裝置流程圖程圖 冷庫(kù)（蒸發(fā)器）冷庫(kù)（蒸發(fā)器）q2壓氣機(jī)壓氣機(jī)q1w冷凝器冷凝器節(jié)流閥節(jié)流閥 1234壓縮空氣制冷循環(huán)壓縮空氣制冷循環(huán)2 2個(gè)缺點(diǎn)：個(gè)缺點(diǎn)：1.1. 偏離逆向卡諾循環(huán)的等溫過(guò)程；偏離逆向卡諾循環(huán)的等溫過(guò)程；2.2. 空氣的定壓比熱容小空氣的定壓比熱容小q q2 2也小。也小。壓縮蒸汽制冷循環(huán)，壓縮蒸汽制冷循環(huán)， 2 2個(gè)特點(diǎn)：個(gè)特點(diǎn)：1.1.

18、 濕蒸汽區(qū)的定壓即等溫；濕蒸汽區(qū)的定壓即等溫；2.2. 蒸汽定壓比熱容比空氣大。蒸汽定壓比熱容比空氣大。水能用否？水能用否？- 0- 0C C以下凝固不能流動(dòng)。一般用低沸點(diǎn)以下凝固不能流動(dòng)。一般用低沸點(diǎn)工質(zhì)，如氟利昂、氨工質(zhì)，如氟利昂、氨一、壓縮蒸汽制冷循環(huán)原理壓縮機(jī)壓縮機(jī)膨脹閥膨脹閥1234冷凝器冷凝器 蒸發(fā)器蒸發(fā)器q2q1汽汽-水分離器水分離器11-3 11-3 壓縮蒸氣制冷循環(huán)壓縮蒸氣制冷循環(huán)圖圖11-5 壓縮蒸氣制冷裝置流程圖壓縮蒸氣制冷裝置流程圖 蒸發(fā)器蒸發(fā)器q2壓縮機(jī)壓縮機(jī)q1w冷凝器冷凝器節(jié)流閥節(jié)流閥 12341-2: 1-2: 制冷劑在壓縮機(jī)中的絕熱壓縮過(guò)程制冷劑在壓縮機(jī)中的絕

19、熱壓縮過(guò)程2-3: 2-3: 制冷劑在冷凝器中的定壓放熱過(guò)程制冷劑在冷凝器中的定壓放熱過(guò)程3-4: 3-4: 制冷劑在膨脹閥中的絕熱節(jié)流過(guò)程制冷劑在膨脹閥中的絕熱節(jié)流過(guò)程4-1: 4-1: 制冷劑在蒸發(fā)器中的定壓定溫氣化過(guò)程制冷劑在蒸發(fā)器中的定壓定溫氣化過(guò)程理論上可以實(shí)現(xiàn)理論上可以實(shí)現(xiàn)最為經(jīng)濟(jì)最為經(jīng)濟(jì)的逆向卡諾制冷的逆向卡諾制冷循環(huán)循環(huán)7-3-4-6-7。但是由于。但是由于7是是濕蒸汽狀態(tài)濕蒸汽狀態(tài)，濕蒸汽的壓縮容易造成液滴的猛烈沖擊，濕蒸汽的壓縮容易造成液滴的猛烈沖擊，以致?lián)p傷壓縮機(jī)。同時(shí)，在以致?lián)p傷壓縮機(jī)。同時(shí)，在4-6的膨脹過(guò)的膨脹過(guò)程中，因?yàn)槌讨校驗(yàn)楣べ|(zhì)的干度很小，所以能得到工質(zhì)的干

20、度很小，所以能得到的膨脹功也極小的膨脹功也極小。而增加一臺(tái)膨脹機(jī)，既。而增加一臺(tái)膨脹機(jī)，既增加了系統(tǒng)的投資，又降低了系統(tǒng)工作的增加了系統(tǒng)的投資，又降低了系統(tǒng)工作的可靠性。因此，為了裝置的簡(jiǎn)化及運(yùn)行的可靠性。因此，為了裝置的簡(jiǎn)化及運(yùn)行的可靠性等實(shí)際原因，壓縮蒸氣制冷循環(huán)均可靠性等實(shí)際原因，壓縮蒸氣制冷循環(huán)均不采用卡諾逆循環(huán)，而采用右圖所示循環(huán)不采用卡諾逆循環(huán)，而采用右圖所示循環(huán)1-2-3-4-5-1。0880 657 1s1TcT052T4367圖圖11-6 壓縮蒸氣制冷循環(huán)壓縮蒸氣制冷循環(huán)T-s圖圖 其工作過(guò)程為：從其工作過(guò)程為：從冷庫(kù)（蒸發(fā)器）冷庫(kù)（蒸發(fā)器）出來(lái)的出來(lái)的工質(zhì)狀態(tài)為工質(zhì)狀態(tài)為1

21、，壓力，壓力p1，干度接近，干度接近1，進(jìn)入，進(jìn)入壓縮機(jī)壓縮機(jī)進(jìn)行進(jìn)行絕熱壓縮絕熱壓縮過(guò)程過(guò)程1-2，變成，變成p2，T2的過(guò)熱蒸汽，再進(jìn)入的過(guò)熱蒸汽，再進(jìn)入冷凝器冷凝器，進(jìn)行，進(jìn)行定壓定壓放熱放熱2-3-4至飽和液態(tài)至飽和液態(tài)4，再經(jīng)，再經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流閥作作絕絕熱節(jié)流，降溫、降壓熱節(jié)流，降溫、降壓至飽和濕蒸汽狀態(tài)至飽和濕蒸汽狀態(tài)5，最后進(jìn)入冷庫(kù)中的最后進(jìn)入冷庫(kù)中的蒸發(fā)器蒸發(fā)器，實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)定壓蒸發(fā)定壓蒸發(fā)吸熱吸熱過(guò)程過(guò)程5-1，回到狀態(tài)，回到狀態(tài)1完成循環(huán)。完成循環(huán)。注意，注意，4-5的節(jié)流過(guò)程的節(jié)流過(guò)程不可逆不可逆，只能用，只能用虛虛線線表示。并且循環(huán)的凈功和凈熱量都表示。并且循環(huán)的凈功和凈熱

22、量都不能不能用閉合曲線的面積用閉合曲線的面積來(lái)表示。來(lái)表示。0880 657 1s1TcT052T4367圖圖11-6 壓縮蒸氣制冷循環(huán)壓縮蒸氣制冷循環(huán)T-s圖圖 即使存在不可逆損失，但是即使存在不可逆損失，但是節(jié)流閥簡(jiǎn)單、可靠節(jié)流閥簡(jiǎn)單、可靠，且可以控制蒸發(fā)器中的壓力且可以控制蒸發(fā)器中的壓力單位質(zhì)量制冷劑在冷凝器中單位質(zhì)量制冷劑在冷凝器中定壓放熱定壓放熱量：量：q q0 0h h2 2-h-h4 4= =面積面積234623461 12 2單位質(zhì)量制冷劑在蒸發(fā)器中單位質(zhì)量制冷劑在蒸發(fā)器中定壓吸熱定壓吸熱量：量：q qc ch h1 1-h-h5 5 h h1 1-h-h4 4= =面積面積1

23、551551 11 1壓縮機(jī)壓縮機(jī)絕熱壓縮絕熱壓縮的比軸功就是循環(huán)比凈功：的比軸功就是循環(huán)比凈功：12hhwwCnet其制冷系數(shù)：其制冷系數(shù)：1241hhhhwqnetc0880 657 1s1TcT052T4367圖圖11-6 壓縮蒸氣制冷循環(huán)壓縮蒸氣制冷循環(huán)T-s圖圖 制冷循環(huán)過(guò)程量（功和熱）的制冷循環(huán)過(guò)程量（功和熱）的計(jì)算與過(guò)程前后的比焓差有關(guān)，因計(jì)算與過(guò)程前后的比焓差有關(guān)，因此常用此常用壓焓（壓焓（lgp-h) )圖圖來(lái)分析計(jì)算來(lái)分析計(jì)算壓縮蒸汽制冷循環(huán)。在此圖上也有：壓縮蒸汽制冷循環(huán)。在此圖上也有：等壓線、等焓線、等溫線、等容線、等壓線、等焓線、等溫線、等容線、等熵線和等干度線等熵線

24、和等干度線。根據(jù)過(guò)程的關(guān)。根據(jù)過(guò)程的關(guān)系（系（1-2過(guò)程定熵，過(guò)程定熵，2-3-4過(guò)程定過(guò)程定壓，壓，4-5過(guò)程定焓，過(guò)程定焓，5-1過(guò)程定過(guò)程定壓壓），可以將壓縮蒸氣制冷循環(huán)在），可以將壓縮蒸氣制冷循環(huán)在圖上表示出來(lái)。圖上表示出來(lái)。lg p12345p2p1hsC. P.0TcT0T2壓縮蒸氣制冷循環(huán)的壓縮蒸氣制冷循環(huán)的lg p- -h圖圖圖圖11-7 lg p-h圖圖 29TcT0s1T052T432s slg p12s345p2p1hsC. P.0TcT0T22實(shí)際上的不可逆因素：實(shí)際上的不可逆因素：傳熱溫差傳熱溫差與與摩阻摩阻；壓縮過(guò)程為壓縮過(guò)程為不可逆的絕熱壓縮不可逆的絕熱壓縮。實(shí)際

25、壓縮蒸氣制冷循環(huán)實(shí)際壓縮蒸氣制冷循環(huán)實(shí)際壓縮蒸汽制冷循環(huán)下圖中的實(shí)際壓縮蒸汽制冷循環(huán)下圖中的1-2-3-4-5-1所示。其中，制冷劑的壓縮過(guò)所示。其中，制冷劑的壓縮過(guò)程程1-2是不可逆絕熱過(guò)程，且其經(jīng)過(guò)冷庫(kù)的蒸發(fā)溫度低于冷庫(kù)溫度是不可逆絕熱過(guò)程，且其經(jīng)過(guò)冷庫(kù)的蒸發(fā)溫度低于冷庫(kù)溫度TC，其，其經(jīng)過(guò)冷凝器的冷凝溫度高于環(huán)境溫度經(jīng)過(guò)冷凝器的冷凝溫度高于環(huán)境溫度T0。T1 實(shí)際循環(huán)還采用實(shí)際循環(huán)還采用過(guò)冷過(guò)冷方法方法:即在冷凝器中將處于狀態(tài)即在冷凝器中將處于狀態(tài)4的飽和液體的飽和液體繼續(xù)冷卻到未飽和狀態(tài)繼續(xù)冷卻到未飽和狀態(tài)4，然后讓其經(jīng)絕熱節(jié)流膨脹到狀態(tài)，然后讓其經(jīng)絕熱節(jié)流膨脹到狀態(tài)5。這。這樣，蒸發(fā)

26、器中單位工質(zhì)的樣，蒸發(fā)器中單位工質(zhì)的吸熱量增加吸熱量增加了了(h5-h5)，而，而壓縮機(jī)耗功未變，壓縮機(jī)耗功未變，所以制冷系數(shù)有所提高所以制冷系數(shù)有所提高。4lg p12s345p2p1hsC. P.0TcT0T225TcT0s1T052T432s s45過(guò)冷方法過(guò)冷方法只利用環(huán)境介質(zhì)只利用環(huán)境介質(zhì)將工質(zhì)冷卻到將工質(zhì)冷卻到T T4 4（T T4 4 T T0 0）, ,否則需要介質(zhì)向否則需要介質(zhì)向人為的低溫放熱，得不償失人為的低溫放熱，得不償失。T1 用用R134aR134a作工質(zhì)的理想制冷循環(huán)如圖作工質(zhì)的理想制冷循環(huán)如圖1 11 1 7 7中循中循環(huán)環(huán) 1 2 3 4 5 11 2 3 4

27、5 1 所 示 。 若 蒸 發(fā) 器 制 冷 溫所 示 。 若 蒸 發(fā) 器 制 冷 溫度度 , ,冷凝器中的冷凝溫度冷凝器中的冷凝溫度 ，制 冷 劑 的 質(zhì) 量 流 量制 冷 劑 的 質(zhì) 量 流 量 ， 環(huán) 境 溫， 環(huán) 境 溫度度 , ,求：求：（1 1）循環(huán)的制冷系數(shù)；）循環(huán)的制冷系數(shù)；（2 2）制冷量；）制冷量；（3 3）電動(dòng)機(jī)功率；）電動(dòng)機(jī)功率；（4 4）節(jié)流過(guò)程的作功能力損失；）節(jié)流過(guò)程的作功能力損失；（5 5）裝置火用效率。）裝置火用效率。例 11-2Cttc201skgqm/005. 0C 30t0Ctt4034P355P355lg p12s345p2p1hsC. P.0TcT0T

28、22 （1）制冷系數(shù)制冷系數(shù) 狀態(tài)狀態(tài) 1 是是 的的飽和干蒸氣飽和干蒸氣，由從，由從HFC134a的飽和性質(zhì)表（附表的飽和性質(zhì)表（附表 11 ）中查得：）中查得： 同理，由同理，由 及及 查得：查得： 由由p2 值和值和 ，從，從HFC134a 的過(guò)熱蒸氣表（附的過(guò)熱蒸氣表（附表表 14 ）經(jīng)插值求得）經(jīng)插值求得 ， 故壓氣機(jī)耗功故壓氣機(jī)耗功Ct 201)./(7387. 1/89.3852 .133111KkgkJskgkJhkPapCt 404 x04kgkJhMPappp/44.2560463. 14234K) kJ /(kg . s61901412ss kg kJ. h/654272

29、 kJ/kg. h hwC674112解：每千克工質(zhì)的制冷量每千克工質(zhì)的制冷量10. 3ccnetcwqwqkgkJhhhhqc/45.1294151 “冷噸冷噸”是工程上常用的制冷量單位，它表示是工程上常用的制冷量單位，它表示1噸噸 0的飽和水在的飽和水在 24 小時(shí)內(nèi)冷凍為小時(shí)內(nèi)冷凍為 0的冰所需要的的冰所需要的 制冷量，相當(dāng)于制冷量，相當(dāng)于 3.86 kJ/s（美美3.51kJ/s）。）。 冷噸168. 0647. 0kWqqqcmQ（2）總制冷量）總制冷量制冷系數(shù)為制冷系數(shù)為（3 3）電動(dòng)機(jī)功率）電動(dòng)機(jī)功率 （4 4）節(jié)流過(guò)程的作功能力損失）節(jié)流過(guò)程的作功能力損失由由 及及 ，在，在l

30、glg p ph h 圖上圖上查得查得: : 。 因節(jié)流過(guò)程因節(jié)流過(guò)程4545為絕熱穩(wěn)定流動(dòng)過(guò)程，所以熵產(chǎn)為絕熱穩(wěn)定流動(dòng)過(guò)程，所以熵產(chǎn)及作功能力損失分別為及作功能力損失分別為: : kWwqwqPcmnetm647. 0kPa 0.1332 p p1554h h K) kJ/(kg. s 24815K) kJ /(kg. - s s sg0514045 kJ/kg. s TI g58150（5 5）火用效率）火用效率由題意，由題意， ，循環(huán)制冷量，循環(huán)制冷量 q qc c 中的冷量火用中的冷量火用為為kgkJqTTecQx57.25) 1(10,%32.61,netQxewexK 303.15

31、 T0所以循環(huán)火用效率為所以循環(huán)火用效率為11-4 11-4 制冷劑的性質(zhì)制冷劑的性質(zhì)（1）對(duì)于裝置的工作溫度，要有適中的壓力；）對(duì)于裝置的工作溫度，要有適中的壓力；（2）在工作溫度下汽化潛熱要大；）在工作溫度下汽化潛熱要大；（3）臨界溫度應(yīng)高于環(huán)境溫度；）臨界溫度應(yīng)高于環(huán)境溫度；（4）制冷劑在）制冷劑在T-s圖的上下界限要陡峭；圖的上下界限要陡峭；（5）工質(zhì)三相點(diǎn)溫度要低于制冷循環(huán)的下限溫度；）工質(zhì)三相點(diǎn)溫度要低于制冷循環(huán)的下限溫度；（6）蒸氣的比體積要小，工質(zhì)的傳熱性要好。）蒸氣的比體積要小，工質(zhì)的傳熱性要好。常用的制冷劑有氨和氟里昂。常用的制冷劑有氨和氟里昂。對(duì)制冷劑熱力性質(zhì)的要求：對(duì)制

32、冷劑熱力性質(zhì)的要求：0880 6 571s1TcT052T4367其它性能要求其它性能要求氟里昂是飽和碳?xì)浠衔锏姆?、氯、溴衍生物之總稱(chēng)。最早使用的是氟里昂是飽和碳?xì)浠衔锏姆⒙?、溴衍生物之總稱(chēng)。最早使用的是R12R12，以后使用范圍迅，以后使用范圍迅速擴(kuò)大。速擴(kuò)大。許多氟里昂物質(zhì)，許多氟里昂物質(zhì)， 尤其是氯氟烴（碳?xì)浠衔锏姆?、氯完全衍生物）在物理、化學(xué)性質(zhì)上尤其是氯氟烴（碳?xì)浠衔锏姆?、氯完全衍生物）在物理、化學(xué)性質(zhì)上又有許多共同的優(yōu)點(diǎn)（如無(wú)毒、又有許多共同的優(yōu)點(diǎn)（如無(wú)毒、 無(wú)燃爆危險(xiǎn)、不腐蝕金屬、熱穩(wěn)定性與化學(xué)穩(wěn)定性好等），便于無(wú)燃爆危險(xiǎn)、不腐蝕金屬、熱穩(wěn)定性與化學(xué)穩(wěn)定性好等），便于實(shí)

33、用。已經(jīng)成熟使用的氟里昂制冷劑以氯氟烴類(lèi)物質(zhì)為主（如實(shí)用。已經(jīng)成熟使用的氟里昂制冷劑以氯氟烴類(lèi)物質(zhì)為主（如R11R11，R12R12， R114R114，R115R115等），還有等），還有某些不完全鹵代烴（如某些不完全鹵代烴（如R22R22）以及氟里昂制冷劑的混合物（如）以及氟里昂制冷劑的混合物（如R500R500，R502R502，R503R503等）。等）。 19741974年發(fā)現(xiàn)大氣臭氧層破壞的化學(xué)機(jī)制。到年發(fā)現(xiàn)大氣臭氧層破壞的化學(xué)機(jī)制。到8080年代，科學(xué)確認(rèn)了氯氟烴是引起臭氧層破壞年代，科學(xué)確認(rèn)了氯氟烴是引起臭氧層破壞和溫室效應(yīng)的和溫室效應(yīng)的 危害物質(zhì)。危害物質(zhì)。19871987年

34、在加拿大蒙特利爾（年在加拿大蒙特利爾（MontrealMontreal）聯(lián)合國(guó)環(huán)境保護(hù)計(jì)劃會(huì)議簽署了）聯(lián)合國(guó)環(huán)境保護(hù)計(jì)劃會(huì)議簽署了 關(guān)于臭氧層衰減物質(zhì)的關(guān)于臭氧層衰減物質(zhì)的 蒙特利爾協(xié)定蒙特利爾協(xié)定 。該協(xié)定規(guī)定了限制和禁止生產(chǎn)對(duì)臭氧層破壞作用大的物。該協(xié)定規(guī)定了限制和禁止生產(chǎn)對(duì)臭氧層破壞作用大的物質(zhì)，質(zhì)，R11R11，R12R12，R113R113，R114R114，R115R115， R12B1R12B1，R13B1R13B1和和R114B2R114B2是首批受禁物質(zhì)，到是首批受禁物質(zhì)，到2121世紀(jì)完全停止世紀(jì)完全停止生產(chǎn)。生產(chǎn)。R22R22的環(huán)境破壞相對(duì)小一些，但最終也將的環(huán)境破壞相對(duì)

35、小一些，但最終也將 被禁止。被禁止。目前新制冷劑的目前新制冷劑的 開(kāi)發(fā)、研究和應(yīng)用正在進(jìn)行中，較明朗化的趨勢(shì)是：開(kāi)發(fā)、研究和應(yīng)用正在進(jìn)行中，較明朗化的趨勢(shì)是：高溫制冷劑用高溫制冷劑用R123R123，中溫制冷劑用中溫制冷劑用R134aR134a和和R152aR152a，低溫制冷劑用低溫制冷劑用R23R23。環(huán)境友善、安全無(wú)毒、溶油性好、化學(xué)環(huán)境友善、安全無(wú)毒、溶油性好、化學(xué)/ /熱力性質(zhì)穩(wěn)定、價(jià)格便宜、熱力性質(zhì)穩(wěn)定、價(jià)格便宜、與密封材料有較好的相容性。與密封材料有較好的相容性。* *蒙特利爾議定書(shū)蒙特利爾議定書(shū)1974年兩位美國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)年兩位美國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)CFC和和HCFC物質(zhì)進(jìn)入大氣后對(duì)大

36、氣同溫層中物質(zhì)進(jìn)入大氣后對(duì)大氣同溫層中的臭氧層產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞作用的臭氧層產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞作用,使臭氧的濃度減小，大大削弱了對(duì)紫外線使臭氧的濃度減小，大大削弱了對(duì)紫外線B的的吸收能力，使大量紫外線吸收能力，使大量紫外線B直接照射到地球表面，導(dǎo)致人體免疫功能下降，農(nóng)、直接照射到地球表面，導(dǎo)致人體免疫功能下降，農(nóng)、畜、水產(chǎn)品減產(chǎn)，破壞生態(tài)平衡，并且還會(huì)加劇溫室效應(yīng)。畜、水產(chǎn)品減產(chǎn)，破壞生態(tài)平衡，并且還會(huì)加劇溫室效應(yīng)。 全球幾十個(gè)國(guó)家共同制訂了保護(hù)臭氧層的全球幾十個(gè)國(guó)家共同制訂了保護(hù)臭氧層的蒙特利爾議定書(shū)蒙特利爾議定書(shū)。我國(guó)政府于。我國(guó)政府于1991年年6月提出參加并于月提出參加并于1992年年8月起正

37、式成為該協(xié)議書(shū)的締約國(guó)。按協(xié)議月起正式成為該協(xié)議書(shū)的締約國(guó)。按協(xié)議書(shū)的規(guī)定，我國(guó)將在書(shū)的規(guī)定，我國(guó)將在2010年前禁止使用與生產(chǎn)年前禁止使用與生產(chǎn)CFC物質(zhì)。物質(zhì)。研究表明研究表明HCFC134a很有希望成為很有希望成為CFC12替代物。由于不含氯原子，因而替代物。由于不含氯原子，因而不會(huì)破壞臭氧層，對(duì)溫室效應(yīng)的影響也僅為不會(huì)破壞臭氧層，對(duì)溫室效應(yīng)的影響也僅為CFC12的的30%左右。它的正常左右。它的正常沸點(diǎn)和蒸汽壓曲線與沸點(diǎn)和蒸汽壓曲線與CFC12的十分接近，熱工性能也接近的十分接近，熱工性能也接近CFE12。 膨脹閥膨脹閥閥門(mén)閥門(mén)泵泵加熱加熱 蒸發(fā)器蒸發(fā)器冷凝器冷凝器 蒸發(fā)器蒸發(fā)器Q2吸

38、收器吸收器Q1QQ1“壓縮機(jī)壓縮機(jī)”制冷劑制冷劑( (氨氨) ) 吸收劑（水）吸收劑（水）HcpHcQQWQQcop膨脹閥膨脹閥閥門(mén)閥門(mén)泵泵加熱加熱 蒸發(fā)器蒸發(fā)器冷凝器冷凝器 蒸發(fā)器蒸發(fā)器Q2吸收器吸收器Q1QQ1“壓縮機(jī)壓縮機(jī)”利用利用溶液溶液性質(zhì)性質(zhì)壓縮制冷循環(huán)壓縮制冷循環(huán)以消耗以消耗機(jī)械功機(jī)械功為代價(jià)為代價(jià)吸收式制冷吸收式制冷以消耗以消耗熱量熱量為代價(jià)為代價(jià)溶液溶液 = 溶劑溶劑 + 溶質(zhì)溶質(zhì)溶液溶液T溶液溶液T溶劑溶劑吸收吸收溶質(zhì)溶質(zhì)的能力的能力溶劑溶劑吸收吸收溶質(zhì)溶質(zhì)的能力的能力溶液溶液濃度濃度溶液溶液濃度濃度氨（溶質(zhì)）氨（溶質(zhì)） + 水（溶劑）水（溶劑）溶液溶液 溴化鋰（溶劑）溴化

39、鋰（溶劑） + 水（溶質(zhì)）水（溶質(zhì)）溶液溶液 泵泵冷凝器冷凝器蒸汽鍋爐蒸汽鍋爐1014267噴管?chē)姽芑旌鲜一旌鲜遗蛎涢y膨脹閥98蒸發(fā)器蒸發(fā)器擴(kuò)壓管擴(kuò)壓管Q2QQ1“壓縮機(jī)壓縮機(jī)”冷庫(kù)冷庫(kù)15342768Ts2QQ裝置工作循環(huán)可分成兩個(gè)循環(huán)裝置工作循環(huán)可分成兩個(gè)循環(huán) 制冷蒸汽循環(huán)制冷蒸汽循環(huán)673456 工作蒸汽循環(huán)工作蒸汽循環(huán)6812456總循環(huán)總循環(huán)每每kg制冷量制冷量q2=q7-3=h3-h7每每kg冷凝器放出熱量冷凝器放出熱量 q冷冷=q5-6=h6-h5 每每kg工作蒸汽吸熱量工作蒸汽吸熱量 q1=q8-1=h1-h8能量利用系數(shù)能量利用系數(shù)11-6 熱泵循環(huán)評(píng)價(jià)其循環(huán)經(jīng)濟(jì)性能的指標(biāo)為

40、評(píng)價(jià)其循環(huán)經(jīng)濟(jì)性能的指標(biāo)為供暖系數(shù)供暖系數(shù)。 熱泵循環(huán)和制冷循環(huán)的熱力學(xué)原理相同，但它主熱泵循環(huán)和制冷循環(huán)的熱力學(xué)原理相同，但它主要目的在于要目的在于向高溫物系提供熱量向高溫物系提供熱量。 熱泵經(jīng)合理設(shè)計(jì)，可輪流用來(lái)制冷和供暖。夏季作制熱泵經(jīng)合理設(shè)計(jì)，可輪流用來(lái)制冷和供暖。夏季作制冷機(jī)用于空調(diào)。冬季作熱泵用來(lái)供暖。（目前的冷機(jī)用于空調(diào)。冬季作熱泵用來(lái)供暖。（目前的冷冷- -熱風(fēng)熱風(fēng)機(jī)按加熱方式可分為機(jī)按加熱方式可分為電熱型電熱型和和熱泵型熱泵型兩種。兩種。 ） 1netHwq（12-412-4）房屋房屋蒸發(fā)器蒸發(fā)器冷凝器冷凝器膨脹閥膨脹閥壓縮機(jī)壓縮機(jī)Q2WinQ1房屋房屋蒸發(fā)器蒸發(fā)器冷凝器冷凝

41、器膨脹閥膨脹閥壓縮機(jī)壓縮機(jī)QWinQ轉(zhuǎn)換閥轉(zhuǎn)換閥膨脹閥膨脹閥制冷系統(tǒng)制冷系統(tǒng)熱泵系統(tǒng)熱泵系統(tǒng) 壓縮機(jī)壓縮機(jī) 換熱器換熱器室外室外室內(nèi)室內(nèi) 換熱器換熱器主要供暖方式主要供暖方式熱用戶(hù)熱用戶(hù)燃煤、燃?xì)馊济骸⑷細(xì)忮仩t鍋爐集中供熱集中供熱直接電采暖直接電采暖（蓄熱鍋爐、（蓄熱鍋爐、地板輻射、地板輻射、電熱膜）電熱膜）熱泵（空氣熱泵（空氣源、水源）源、水源）能量利用系數(shù)能量利用系數(shù)直接電直接電 100%電廠電廠發(fā)電發(fā)電33%損失損失67%房間房間33%鍋爐鍋爐100%鍋爐鍋爐效率效率70%房間房間70%損失損失30%熱熱泵泵熱泵熱泵100%電廠電廠發(fā)電發(fā)電33%損失損失67%66%房間房間99%COP=

42、3例例2 2某制冷機(jī)以氨為某制冷機(jī)以氨為制冷劑制冷劑, ,冷凝溫度為冷凝溫度為38,38,蒸發(fā)溫度為蒸發(fā)溫度為-10,-10,冷冷負(fù)荷為負(fù)荷為10010010104 4KJ/hKJ/h。試計(jì)算制冷劑流量、壓縮機(jī)所消耗功量和。試計(jì)算制冷劑流量、壓縮機(jī)所消耗功量和制冷系數(shù)。制冷系數(shù)。解：查解：查lgP-hlgP-h圖圖 p p1 1=0.29MPa,p=0.29MPa,p2 2=1.5MPa; =1.5MPa; h h1 1=1450kJ/kg, h=1450kJ/kg, h2 2=1690kJ/kg, =1690kJ/kg, h h4 4=h=h5 5=370kJ/kg.=370kJ/kg.制冷

43、劑流量制冷劑流量 q q2 2=h=h1 1-h-h5 5=1450-370=1080kJ/kg=1450-370=1080kJ/kg m=Q m=Q2 2/q/q2 2=1000000/1080=925.93kg/h=1000000/1080=925.93kg/h壓縮機(jī)功率壓縮機(jī)功率 w w0 0=h=h2 2-h-h1 1=1690-1450=240kJ/kg=1690-1450=240kJ/kg P=mw P=mw0 0/3600=61.73kW/3600=61.73kW制冷系數(shù)制冷系數(shù) 1 1=q=q2 2/w/w0 0=1080/240=4.5=1080/240=4.5本章作業(yè)第十一

44、章第十一章11-111-1、2 2、3 3、6 6、1313、1515pp. 364pp. 36411-112-1 12-1 一制冷機(jī)在一制冷機(jī)在-20-20和和 3030的熱源間工作，若其吸熱為的熱源間工作，若其吸熱為 10kW10kW，循環(huán)制冷系數(shù)是同溫度限間循環(huán)制冷系數(shù)是同溫度限間逆向卡諾循環(huán)逆向卡諾循環(huán)的的 75%75%，試計(jì)算：（，試計(jì)算：（1 1）散熱量；（散熱量；（2 2）循環(huán)凈耗功量；（）循環(huán)凈耗功量；（3 3）循環(huán)制冷量折合多少）循環(huán)制冷量折合多少“冷冷噸噸”？解：解： 在在-20-20和和 3030間逆向卡諾循環(huán)制冷系數(shù)間逆向卡諾循環(huán)制冷系數(shù)253.155.0650LchL

45、TTT實(shí)際循環(huán)制冷系數(shù)實(shí)際循環(huán)制冷系數(shù) 0.750.75 5.063.8actcccactnetcP11(1)10 (1)12.633.80cactkW（1 1） 散熱量散熱量 （2 2） 凈功凈功 102.633.80cnetactkWPkW（3 3） 折合冷噸折合冷噸102.593.863.86ckW冷噸1.25 1.51.8750.486ccnetPkWkW冷噸（3 3）改作熱泵循環(huán)）改作熱泵循環(huán)（2 2）1151111.25hcLhLhTTTTT5 1.56ccnetPkWkW ccnetP，*11-2一逆向卡諾制冷循環(huán)，其性能系數(shù)為一逆向卡諾制冷循環(huán)，其性能系數(shù)為 4 4，問(wèn)高溫?zé)嵩?/p>

46、與低溫?zé)嵩?，?wèn)高溫?zé)嵩磁c低溫?zé)嵩礈囟戎榷嗌?？若輸入功率為溫度之比多少？若輸入功率?1.5kW1.5kW。試問(wèn)制冷量為多少。試問(wèn)制冷量為多少“冷冷噸噸”？如果將此系統(tǒng)改作熱泵循環(huán)，高、低溫?zé)嵩礈囟燃拜斎牍?？如果將此系統(tǒng)改作熱泵循環(huán)，高、低溫?zé)嵩礈囟燃拜斎牍β示S持不變。試求循環(huán)的性能系數(shù)及能提供的熱量。率維持不變。試求循環(huán)的性能系數(shù)及能提供的熱量。解： （1） 11LchhLLTTTTT11111.254hLcTT 考點(diǎn)是對(duì)（逆向）循環(huán)性能系數(shù)的掌握，這是考點(diǎn)是對(duì)（逆向）循環(huán)性能系數(shù)的掌握，這是一個(gè)基本點(diǎn)。制冷和熱泵系數(shù)定義有一定區(qū)別，一個(gè)基本點(diǎn)。制冷和熱泵系數(shù)定義有一定區(qū)別，關(guān)鍵記住是收益關(guān)

47、鍵記住是收益/ /成本。成本。11-3壓縮空氣制冷循環(huán)運(yùn)行溫度TC=290K，T0=300K，如果循環(huán)增壓比分別為3和6，分別計(jì)算它們的循環(huán)性能系數(shù)和每kg工質(zhì)的制冷量。假定空氣為理想氣體，此熱容取定值cp=1.005kJ/(kg K)、=1.4。(1)/(1.4 1)/1.4112.712131akk(1)/(1.4 1)/1.42111.496611kkb解：制冷量制冷量11.4 10.441.41.44,303111()()300( )219.183kkapTTTKp1.4 10.41.41.44,0211()300( )179.816bTTK,14,()1.005 (290219.18

48、)71.2/c apaqc TTkJ kg,14,()1.005 (290 179.8)110.7/c bpbqc TTkJ kg制冷量制冷量4so3T2T01TC96578p2p1循環(huán)增壓比循環(huán)增壓比，制冷系數(shù)，制冷系數(shù)，制冷量，制冷量11-6某采用理想回?zé)岬膲嚎s氣體制冷裝置，工質(zhì)為某種理想氣體，某采用理想回?zé)岬膲嚎s氣體制冷裝置，工質(zhì)為某種理想氣體，循環(huán)增壓比為循環(huán)增壓比為=5=5，冷庫(kù)溫度，冷庫(kù)溫度T Tc c= =4040，環(huán)境溫度為，環(huán)境溫度為300K300K，若，若輸入功率為輸入功率為3kW3kW，試計(jì)算：（，試計(jì)算：（1 1）循環(huán)制冷量；（）循環(huán)制冷量；（2 2）循環(huán)制冷量）循環(huán)制

49、冷量系數(shù)；（系數(shù)；（3 3）若循環(huán)制冷系數(shù)及制冷量不變，但不用回?zé)岽胧?。）若循環(huán)制冷系數(shù)及制冷量不變，但不用回?zé)岽胧?。此時(shí)，循環(huán)的增壓此應(yīng)該是多少？該氣體熱可取定值，此時(shí)，循環(huán)的增壓此應(yīng)該是多少？該氣體熱可取定值，c cp p=0.85=0.85kJ/(kgkJ/(kg K)K)、=1.3=1.3。解：110.31.3320300 5434.93kkkkTTTKT T5 5=T=T1 1=T=TC C= =40=233.15K40=233.15K10.31.36511()233.15 ( )160.825kkTTK313311()kkpTTTp1.33311.3 111434.93()()14

50、.9233.15kkpTpT 112345610.313561.3111.1514.911kk,123456116()0.815 (233.15 160.82)58.95/cpqc TTkJ kg1234561cnetP12345611.15 33.45cnetPkW 11-13某某熱泵熱泵裝置用氨為工質(zhì)，設(shè)蒸發(fā)器中氨的溫度為裝置用氨為工質(zhì)，設(shè)蒸發(fā)器中氨的溫度為-10-10，進(jìn)入壓縮機(jī)時(shí)蒸汽的，進(jìn)入壓縮機(jī)時(shí)蒸汽的干度為干度為x x1 1=0.95=0.95，冷凝器中飽和氨的溫度為，冷凝器中飽和氨的溫度為3535。求：（。求：（1 1）工質(zhì)在蒸發(fā)器中）工質(zhì)在蒸發(fā)器中吸收的熱量吸收的熱量q q2

51、2，在冷凝器中的散向室內(nèi)大氣的熱量，在冷凝器中的散向室內(nèi)大氣的熱量q q1 1和循環(huán)供暖系數(shù)和循環(huán)供暖系數(shù)；(2)(2)設(shè)該裝置每小時(shí)向室內(nèi)大氣供熱量設(shè)該裝置每小時(shí)向室內(nèi)大氣供熱量Q Q1 1=8=810104 4kJkJ，求用以帶動(dòng)該該熱泵的最小，求用以帶動(dòng)該該熱泵的最小功率是多少？若改用電爐供熱，則電爐功率應(yīng)是多少？?jī)烧弑容^，可得出什功率是多少？若改用電爐供熱，則電爐功率應(yīng)是多少？?jī)烧弑容^，可得出什么樣的結(jié)論？么樣的結(jié)論？解：查解：查NHNH3 3熱力性質(zhì)表，熱力性質(zhì)表，t=t=1010時(shí)時(shí), ,h h=134.41kJ/kg=134.41kJ/kg、h h=1430.8kJ/kg=143

52、0.8kJ/kg；s s=0.5408kJ/(kg=0.5408kJ/(kg K)K)、s s=5.4673kJ/(kg=5.4673kJ/(kg K)K)h h1 1=xh=xh+(1+(1x)hx)h=0.95=0.951430.8kJ/kg+(11430.8kJ/kg+(10.95)0.95)134.41kJ/kg=1366.0kJ/kg134.41kJ/kg=1366.0kJ/kgs s1 1=xs=xs+(1+(1x)sx)s=0.95=0.955.4673kJ/(kg5.4673kJ/(kg K)+(1K)+(10.95)0.95)0.5408kJ/(kg0.5408kJ/(kg K)=5.2219kJ/(kgK)=5.2219kJ/(kg K)K)0s152T43根據(jù)溫度和濕度確定點(diǎn)根據(jù)溫度和濕度確定點(diǎn)1 1查查NHNH3