制冷原理及設(shè)備—第2章蒸氣壓縮式制冷-單級(jí)蒸氣壓縮制冷循環(huán)

1、1. 系統(tǒng)組成：系統(tǒng)組成： 壓縮機(jī)，節(jié)流閥，蒸發(fā)器和冷凝器等主要設(shè)備壓縮機(jī)，節(jié)流閥，蒸發(fā)器和冷凝器等主要設(shè)備 及輔助設(shè)備（過(guò)濾器，油分離器，儲(chǔ)液器）。及輔助設(shè)備（過(guò)濾器，油分離器，儲(chǔ)液器）。2.1.1 特點(diǎn)及工作過(guò)程特點(diǎn)及工作過(guò)程壓壓-焓圖焓圖溫溫-熵圖熵圖2.1.2 制冷劑的狀態(tài)圖制冷劑的狀態(tài)圖 壓壓-焓圖：焓圖： 1點(diǎn)，點(diǎn)，2線，線，3區(qū)，區(qū)，5態(tài)，態(tài)，6等參數(shù)線等參數(shù)線簇。簇。2線線3區(qū)區(qū)5態(tài)態(tài)1點(diǎn)點(diǎn)臨界點(diǎn)臨界點(diǎn) (critical point)下臨界線下臨界線 : 不同壓力下飽和液體狀態(tài)不同壓力下飽和液體狀態(tài)上臨界線：不同壓力下干飽和蒸汽狀態(tài)上臨界線：不同壓力下干飽和蒸汽狀態(tài)液相區(qū)液相

2、區(qū) (liquid region)汽液兩相區(qū)汽液兩相區(qū)(liquid-vapor region) 汽相區(qū)汽相區(qū) (vapor region)未飽和液體，飽和液體，濕飽和蒸汽，未飽和液體，飽和液體，濕飽和蒸汽，干飽和蒸汽，過(guò)熱蒸汽。干飽和蒸汽，過(guò)熱蒸汽。 6等參數(shù)線簇等參數(shù)線簇(壓壓-焓圖）焓圖） 等壓線等壓線- 水平線；水平線； 等焓線等焓線- 垂直線；垂直線； 等溫線等溫線- 液相區(qū)：幾乎為垂直線，液相區(qū)：幾乎為垂直線， 兩相區(qū)：水平線，兩相區(qū)：水平線， 氣相區(qū)：向下方彎曲的傾斜線；氣相區(qū)：向下方彎曲的傾斜線； 等熵線等熵線- 向右上方傾斜的實(shí)線；向右上方傾斜的實(shí)線； 等容線等容線- 向右上

3、方傾斜的虛線，比等熵線平坦；向右上方傾斜的虛線，比等熵線平坦； 等干度線等干度線- 只存在于濕蒸氣區(qū)。只存在于濕蒸氣區(qū)。 高溫?zé)嵩锤邷責(zé)嵩碩H和低溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩碩L溫度恒定，制冷劑在相變過(guò)程溫度恒定，制冷劑在相變過(guò)程 中與熱源之間沒(méi)有傳熱溫差，中與熱源之間沒(méi)有傳熱溫差， 蒸發(fā)溫度蒸發(fā)溫度To=TL，冷凝溫度，冷凝溫度 TK=TH； 制冷劑除在蒸發(fā)器和冷凝器外，在整個(gè)循環(huán)的其它流動(dòng)制冷劑除在蒸發(fā)器和冷凝器外，在整個(gè)循環(huán)的其它流動(dòng) 過(guò)程中與外界不發(fā)生熱交換。過(guò)程中與外界不發(fā)生熱交換。 制冷劑離開(kāi)蒸發(fā)器的狀態(tài)為飽和蒸氣，制冷劑離開(kāi)蒸發(fā)器的狀態(tài)為飽和蒸氣， 離開(kāi)冷凝器的狀態(tài)為飽和液體；離開(kāi)冷凝器的狀

4、態(tài)為飽和液體； 制冷劑除在壓縮機(jī)和膨脹閥處發(fā)生壓力升降外，制冷劑除在壓縮機(jī)和膨脹閥處發(fā)生壓力升降外， 在整個(gè)循環(huán)的其它流動(dòng)過(guò)程中沒(méi)有壓力損失；在整個(gè)循環(huán)的其它流動(dòng)過(guò)程中沒(méi)有壓力損失； 壓縮壓縮機(jī)的壓縮過(guò)程為等熵壓縮過(guò)程；機(jī)的壓縮過(guò)程為等熵壓縮過(guò)程； 制冷劑流過(guò)節(jié)流裝置時(shí)，速度變化小，可忽略不計(jì)；制冷劑流過(guò)節(jié)流裝置時(shí)，速度變化小，可忽略不計(jì)； 制冷劑在設(shè)備的連接管道中不發(fā)生狀態(tài)變化。制冷劑在設(shè)備的連接管道中不發(fā)生狀態(tài)變化。1. 簡(jiǎn)單的理論循環(huán)假設(shè)簡(jiǎn)單的理論循環(huán)假設(shè)2. 理論循環(huán)在坐標(biāo)圖上的描述理論循環(huán)在坐標(biāo)圖上的描述 工作過(guò)程工作過(guò)程（1）1-2 壓縮機(jī)中干飽和蒸汽等熵壓縮過(guò)程；壓縮機(jī)中干飽和蒸

5、汽等熵壓縮過(guò)程；（2）2-3 冷凝器中過(guò)熱蒸汽等壓冷卻及冷凝過(guò)程；冷凝器中過(guò)熱蒸汽等壓冷卻及冷凝過(guò)程；（3）3-4 節(jié)流閥中飽和液體絕熱節(jié)流過(guò)程；節(jié)流閥中飽和液體絕熱節(jié)流過(guò)程；（4）4-1 蒸發(fā)器中濕蒸汽等溫等壓汽化過(guò)程。蒸發(fā)器中濕蒸汽等溫等壓汽化過(guò)程。（2）2點(diǎn)：壓縮機(jī)壓縮后的排氣狀態(tài)，點(diǎn)：壓縮機(jī)壓縮后的排氣狀態(tài)， 對(duì)應(yīng)于冷凝壓力下的過(guò)熱蒸汽。對(duì)應(yīng)于冷凝壓力下的過(guò)熱蒸汽。 各點(diǎn)對(duì)應(yīng)狀態(tài)各點(diǎn)對(duì)應(yīng)狀態(tài)（1）1點(diǎn)：制冷劑進(jìn)入壓縮機(jī)的狀態(tài)，點(diǎn)：制冷劑進(jìn)入壓縮機(jī)的狀態(tài)， 對(duì)應(yīng)于蒸發(fā)溫度對(duì)應(yīng)于蒸發(fā)溫度To下的飽和蒸汽。下的飽和蒸汽。（3）3點(diǎn)：制冷劑在冷凝器出口處的狀態(tài)，點(diǎn)：制冷劑在冷凝器出口處的狀態(tài)，

6、 是與冷凝溫度是與冷凝溫度TK對(duì)應(yīng)的飽和液體。對(duì)應(yīng)的飽和液體。（4）4點(diǎn)：節(jié)流后流出節(jié)流閥，進(jìn)入蒸發(fā)器的狀態(tài)，點(diǎn)：節(jié)流后流出節(jié)流閥，進(jìn)入蒸發(fā)器的狀態(tài)， 為濕飽和蒸汽狀態(tài)。為濕飽和蒸汽狀態(tài)。 坐標(biāo)圖中的表示坐標(biāo)圖中的表示課堂問(wèn)題課堂問(wèn)題1：不可逆：不可逆絕熱過(guò)程熵變?nèi)绾?？絕熱過(guò)程熵變?nèi)绾?？課堂問(wèn)題課堂問(wèn)題2：理論循：理論循環(huán)是否是可逆循環(huán)？環(huán)是否是可逆循環(huán)？ 理論依據(jù)：理論依據(jù)： 熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律 （開(kāi)口系統(tǒng)穩(wěn)定流動(dòng)的能量守恒方程式）（開(kāi)口系統(tǒng)穩(wěn)定流動(dòng)的能量守恒方程式）sfWzmgcmhmQ2213. 理論循環(huán)特性理論循環(huán)特性sfwzgchq221（1）蒸發(fā)過(guò)程和單位制冷量蒸發(fā)過(guò)程和

7、單位制冷量 制冷量：制冷量： 制冷劑通過(guò)蒸發(fā)器時(shí)從低溫?zé)嵩次盏臒崃?。制冷劑通過(guò)蒸發(fā)器時(shí)從低溫?zé)嵩次盏臒崃俊?單位質(zhì)量制冷量：?jiǎn)挝毁|(zhì)量制冷量： 1kg 制冷劑在蒸發(fā)器中從低溫?zé)嵩粗评鋭┰谡舭l(fā)器中從低溫?zé)嵩?吸收的熱量。吸收的熱量。kwhhqhhqmm)()(31410式中：式中： qm制冷劑的質(zhì)量流量。制冷劑的質(zhì)量流量。說(shuō)說(shuō)明明制冷量制冷量 制冷劑的質(zhì)量流量制冷劑的質(zhì)量流量 制冷劑進(jìn)出蒸發(fā)器的焓差制冷劑進(jìn)出蒸發(fā)器的焓差與壓縮機(jī)的尺寸與壓縮機(jī)的尺寸和轉(zhuǎn)速有關(guān)和轉(zhuǎn)速有關(guān)與制冷劑的種類和與制冷劑的種類和工作條件有關(guān)工作條件有關(guān)kgkJhhhhq/31410 單位容積制冷量：?jiǎn)挝蝗莘e制冷量： 壓縮機(jī)

8、每吸入壓縮機(jī)每吸入 1m3 制冷劑蒸氣制冷劑蒸氣 （按（按壓縮機(jī)壓縮機(jī)吸氣狀態(tài)）所制取的冷量。吸氣狀態(tài)）所制取的冷量。314110/mkJvhhvqqvz 制冷劑的質(zhì)量流量制冷劑的質(zhì)量流量： skgvqqvhm/1式中：式中： v1壓縮機(jī)入口處狀態(tài)點(diǎn)壓縮機(jī)入口處狀態(tài)點(diǎn)1的比體積。的比體積。式中：式中： qvh壓縮機(jī)的理論輸氣量，壓縮機(jī)的理論輸氣量，m3/s。（2）壓縮過(guò)程和比功）壓縮過(guò)程和比功 理論比功：理論比功： 壓縮機(jī)每壓縮和輸送壓縮機(jī)每壓縮和輸送 1kg 制冷劑所制冷劑所 消耗的壓縮功。消耗的壓縮功。 壓縮機(jī)功率：壓縮機(jī)功率：kwhhqPm)(120kgkJhhw/120 容積比功：容積

9、比功： 壓縮機(jī)每壓縮和輸送壓縮機(jī)每壓縮和輸送 1m3 制冷劑制冷劑 （按壓縮機(jī)吸氣狀態(tài)）所消耗的壓縮功。（按壓縮機(jī)吸氣狀態(tài)）所消耗的壓縮功。31121/mkJvhhvwwv與制冷劑的種類和與制冷劑的種類和工作條件有關(guān)工作條件有關(guān) 壓縮機(jī)的壓力比：壓縮機(jī)的壓力比： 循環(huán)中壓縮機(jī)的排氣壓力循環(huán)中壓縮機(jī)的排氣壓力 與吸氣壓力之比。與吸氣壓力之比。012ppppk 壓縮機(jī)的排氣溫度壓縮機(jī)的排氣溫度 T2 ： 制冷劑氣體壓縮終了的溫度。制冷劑氣體壓縮終了的溫度。（3）冷凝過(guò)程和冷凝器的熱負(fù)荷冷凝過(guò)程和冷凝器的熱負(fù)荷 冷凝器單位熱負(fù)荷：冷凝器單位熱負(fù)荷： 1kg 制冷劑蒸汽在冷凝器中放出的熱量。制冷劑蒸汽

10、在冷凝器中放出的熱量。kgkJhhqk/32（4）節(jié)流過(guò)程）節(jié)流過(guò)程 34hh 節(jié)流過(guò)程特點(diǎn)節(jié)流過(guò)程特點(diǎn) 節(jié)流前后焓值不變；但節(jié)流過(guò)程非等焓過(guò)程。節(jié)流前后焓值不變；但節(jié)流過(guò)程非等焓過(guò)程。 節(jié)流過(guò)程是不可逆過(guò)程。節(jié)流過(guò)程是不可逆過(guò)程。 節(jié)流時(shí)絕熱膨脹，對(duì)外不作功。節(jié)流時(shí)絕熱膨脹，對(duì)外不作功。 整個(gè)整個(gè)循環(huán)比功與壓縮機(jī)的理論比功相等。循環(huán)比功與壓縮機(jī)的理論比功相等。 節(jié)流后節(jié)流后4狀態(tài)點(diǎn)狀態(tài)點(diǎn) 焓值焓值04044)1 (gfhxhxh 干度干度00044fgfhhhhx 比體積比體積04044)1(gfvxvxv（6）循環(huán)效率（熱力完善度）：循環(huán)效率（熱力完善度）：001241TTThhhhKc1

11、2410hhhhwq（5）制冷系數(shù)：制冷系數(shù)： 總結(jié)總結(jié) 運(yùn)用某種制冷劑時(shí)：運(yùn)用某種制冷劑時(shí)： 蒸發(fā)壓力蒸發(fā)壓力po ，冷凝壓力，冷凝壓力pk 反映系統(tǒng)的壓力水平；反映系統(tǒng)的壓力水平； 壓力比，壓力差和排氣溫度反映壓縮機(jī)的工作條件；壓力比，壓力差和排氣溫度反映壓縮機(jī)的工作條件； 單位制冷量，單位容積制冷量反映制冷能力，單位制冷量，單位容積制冷量反映制冷能力， COP 反映制冷循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性。反映制冷循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性。 制冷機(jī)的性能制冷機(jī)的性能 制冷量制冷量0 壓縮機(jī)功率壓縮機(jī)功率P 循環(huán)的性能系數(shù)循環(huán)的性能系數(shù)COP 影響理論循環(huán)特性的因素：影響理論循環(huán)特性的因素： （1）熱源的溫度；）熱源的溫度；

12、 （2）制冷劑的性質(zhì)。）制冷劑的性質(zhì)。 理論循環(huán)的意義：理論循環(huán)的意義： （1）是實(shí)際循環(huán)的基準(zhǔn)和參照，用于分析研究實(shí)際循環(huán)）是實(shí)際循環(huán)的基準(zhǔn)和參照，用于分析研究實(shí)際循環(huán) 的各種不完善因素和作出相應(yīng)改進(jìn)。的各種不完善因素和作出相應(yīng)改進(jìn)。 （2）用于評(píng)價(jià)制冷劑。相同）用于評(píng)價(jià)制冷劑。相同Tk，To條件下，通過(guò)不同條件下，通過(guò)不同 制冷劑的理論循環(huán)特性比較，可以評(píng)價(jià)它們?cè)跓崃χ评鋭┑睦碚撗h(huán)特性比較，可以評(píng)價(jià)它們?cè)跓崃?性質(zhì)方面的適宜程度。性質(zhì)方面的適宜程度。 理論循環(huán)是不可逆循環(huán)。理論循環(huán)是不可逆循環(huán)。4. 理論循環(huán)的意義理論循環(huán)的意義 影響實(shí)際循環(huán)的因素影響實(shí)際循環(huán)的因素2.2 單級(jí)蒸氣壓縮式

13、制冷的實(shí)際循環(huán)單級(jí)蒸氣壓縮式制冷的實(shí)際循環(huán) 高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩礊樽儨責(zé)嵩?，高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩礊樽儨責(zé)嵩矗?熱源與制冷劑的傳熱為有限溫差傳熱。熱源與制冷劑的傳熱為有限溫差傳熱。 外部條件外部條件 內(nèi)部條件內(nèi)部條件 制冷劑液體過(guò)冷和蒸氣過(guò)熱的影響；制冷劑液體過(guò)冷和蒸氣過(guò)熱的影響； 冷凝器，蒸發(fā)器和連接各設(shè)備的管道中因制冷劑流動(dòng)冷凝器，蒸發(fā)器和連接各設(shè)備的管道中因制冷劑流動(dòng) 而產(chǎn)生壓降，制冷劑通過(guò)管道與外界有熱交換；而產(chǎn)生壓降，制冷劑通過(guò)管道與外界有熱交換； 壓縮機(jī)中的實(shí)際壓縮過(guò)程為非等熵過(guò)程；壓縮機(jī)中的實(shí)際壓縮過(guò)程為非等熵過(guò)程； 系統(tǒng)中存在不凝性氣體等。系統(tǒng)中存在不凝性氣體等。（1）過(guò)冷：制冷劑液

14、體的溫度低于同一壓力下）過(guò)冷：制冷劑液體的溫度低于同一壓力下 飽和狀態(tài)的溫度。飽和狀態(tài)的溫度。 過(guò)冷度：兩者溫度之差。過(guò)冷度：兩者溫度之差。（2）液體過(guò)冷循環(huán)：液體過(guò)冷循環(huán)： 在一定的冷凝溫度和蒸發(fā)溫度下，采用使在一定的冷凝溫度和蒸發(fā)溫度下，采用使 制冷劑離開(kāi)冷凝器，進(jìn)入節(jié)流閥之前具有一定制冷劑離開(kāi)冷凝器，進(jìn)入節(jié)流閥之前具有一定 過(guò)冷度的循環(huán)。過(guò)冷度的循環(huán)。1. 高壓液體過(guò)冷的影響高壓液體過(guò)冷的影響（3）過(guò)冷循環(huán)的坐標(biāo)圖表示過(guò)冷循環(huán)的坐標(biāo)圖表示131vhhqvz 單位容積制冷量單位容積制冷量 增大增大 循環(huán)比循環(huán)比功功 不變不變 過(guò)冷前后壓縮機(jī)進(jìn)出口狀態(tài)不變，過(guò)冷前后壓縮機(jī)進(jìn)出口狀態(tài)不變，比功

15、比功不變。不變。 12hhw 制冷系數(shù)制冷系數(shù) 增加增加wq0（4）過(guò)冷對(duì)制冷循環(huán)的影響）過(guò)冷對(duì)制冷循環(huán)的影響3131410hhhhhhq 單位制冷量單位制冷量 增大增大 相同過(guò)冷度下，制冷量和制冷系數(shù)提高的百分?jǐn)?shù)取決于相同過(guò)冷度下，制冷量和制冷系數(shù)提高的百分?jǐn)?shù)取決于 制冷劑的熱力性質(zhì)，即與制冷劑液體的比熱容和蒸發(fā)溫制冷劑的熱力性質(zhì)，即與制冷劑液體的比熱容和蒸發(fā)溫 度下的汽化潛熱有關(guān)。度下的汽化潛熱有關(guān)。（5）結(jié)論：結(jié)論： 采用液體過(guò)冷循環(huán)，理論上總是有利的，可以提高循環(huán)采用液體過(guò)冷循環(huán)，理論上總是有利的，可以提高循環(huán) 的的經(jīng)濟(jì)性。且過(guò)冷度越大，對(duì)循環(huán)越有利；經(jīng)濟(jì)性。且過(guò)冷度越大，對(duì)循環(huán)越有利

16、； 使進(jìn)入節(jié)流裝置前的制冷劑液體不會(huì)因流動(dòng)阻力產(chǎn)生使進(jìn)入節(jié)流裝置前的制冷劑液體不會(huì)因流動(dòng)阻力產(chǎn)生 氣化現(xiàn)象，從而保證了制冷劑流動(dòng)的穩(wěn)定性。氣化現(xiàn)象，從而保證了制冷劑流動(dòng)的穩(wěn)定性。 蒸發(fā)溫度越低，過(guò)冷使性能的相對(duì)提高越大。蒸發(fā)溫度越低，過(guò)冷使性能的相對(duì)提高越大。12124441)()(hhtchhhhhh 利用再冷卻器或過(guò)冷器獲得過(guò)冷；利用再冷卻器或過(guò)冷器獲得過(guò)冷；（6）實(shí)現(xiàn)過(guò)冷的）實(shí)現(xiàn)過(guò)冷的措施：措施： 利用冷凝器直接過(guò)冷；利用冷凝器直接過(guò)冷； 過(guò)冷度提高不多，一般可獲得過(guò)冷度提高不多，一般可獲得1-5過(guò)冷度。過(guò)冷度。 采用逆流管套式換熱器最易獲得過(guò)冷。采用逆流管套式換熱器最易獲得過(guò)冷。 在冷

17、凝器和膨脹閥之間增設(shè)一臺(tái)過(guò)冷器，在過(guò)冷器在冷凝器和膨脹閥之間增設(shè)一臺(tái)過(guò)冷器，在過(guò)冷器 中通入溫度更低的冷卻介質(zhì)（如深井水）；中通入溫度更低的冷卻介質(zhì)（如深井水）； 或?qū)⒗鋮s介質(zhì)先通過(guò)再冷卻器，然后再進(jìn)入冷凝器?；?qū)⒗鋮s介質(zhì)先通過(guò)再冷卻器，然后再進(jìn)入冷凝器。 采用氣采用氣- -液熱交換器（回?zé)崞鳎Ｒ簾峤粨Q器（回?zé)崞鳎?。?）蒸氣過(guò)熱循環(huán)：）蒸氣過(guò)熱循環(huán)： 制冷劑蒸氣在蒸發(fā)器中完全蒸發(fā)后仍然要制冷劑蒸氣在蒸發(fā)器中完全蒸發(fā)后仍然要 繼續(xù)吸收一部分熱量，這樣，當(dāng)它到達(dá)壓縮機(jī)繼續(xù)吸收一部分熱量，這樣，當(dāng)它到達(dá)壓縮機(jī) 之前已處于過(guò)熱狀態(tài)。之前已處于過(guò)熱狀態(tài)。（1）過(guò)熱：制冷劑蒸氣的溫度高于同）過(guò)熱：制冷

18、劑蒸氣的溫度高于同 一壓力下飽和蒸氣的溫度。一壓力下飽和蒸氣的溫度。 過(guò)熱度過(guò)熱度：兩者溫度之差。：兩者溫度之差。2. 壓縮機(jī)吸氣過(guò)熱的影響壓縮機(jī)吸氣過(guò)熱的影響不將液滴帶入壓縮機(jī)，避免液擊現(xiàn)象。不將液滴帶入壓縮機(jī)，避免液擊現(xiàn)象。 目的目的（3）過(guò)熱循環(huán)的坐標(biāo)圖表示過(guò)熱循環(huán)的坐標(biāo)圖表示（4）過(guò)熱對(duì)制冷循環(huán)的影響）過(guò)熱對(duì)制冷循環(huán)的影響 過(guò)熱循環(huán)中壓縮機(jī)的排氣溫度比理論循環(huán)過(guò)熱循環(huán)中壓縮機(jī)的排氣溫度比理論循環(huán)壓縮機(jī)的排氣溫度高；壓縮機(jī)的排氣溫度高； 壓縮機(jī)的排氣溫度壓縮機(jī)的排氣溫度 增加增加)()(12120120hhhhwhhw 循環(huán)比功循環(huán)比功 略增大略增大 由于過(guò)熱循環(huán)在由于過(guò)熱循環(huán)在1-1過(guò)

19、程中吸收了一部分熱量，過(guò)程中吸收了一部分熱量，再加上比功又略有增加，則冷凝器的熱負(fù)荷增加。再加上比功又略有增加，則冷凝器的熱負(fù)荷增加。 冷凝器的熱負(fù)荷冷凝器的熱負(fù)荷 增加增加32hhqk 若給定壓縮機(jī)，制冷劑的質(zhì)量流量若給定壓縮機(jī)，制冷劑的質(zhì)量流量qm 減小減小1vqqvhm 單位制冷量和制冷系數(shù)的變化單位制冷量和制冷系數(shù)的變化 取決于過(guò)熱是有效過(guò)熱，還是無(wú)效過(guò)熱取決于過(guò)熱是有效過(guò)熱，還是無(wú)效過(guò)熱。 若壓縮機(jī)吸入蒸氣的若壓縮機(jī)吸入蒸氣的過(guò)熱發(fā)生在蒸發(fā)器本身過(guò)熱發(fā)生在蒸發(fā)器本身，或者發(fā)生在安裝于被，或者發(fā)生在安裝于被冷卻空間內(nèi)部的吸氣管冷卻空間內(nèi)部的吸氣管道上，或兩者皆有，該道上，或兩者皆有，該

20、過(guò)熱所吸收的熱量來(lái)自過(guò)熱所吸收的熱量來(lái)自于被冷卻物體，因而產(chǎn)于被冷卻物體，因而產(chǎn)生有效的制冷作用。生有效的制冷作用。 有效過(guò)熱有效過(guò)熱 從蒸發(fā)器出來(lái)的低溫從蒸發(fā)器出來(lái)的低溫制冷劑蒸氣，在通過(guò)吸制冷劑蒸氣，在通過(guò)吸氣管道進(jìn)入壓縮機(jī)之前氣管道進(jìn)入壓縮機(jī)之前，從周圍環(huán)境中吸收熱，從周圍環(huán)境中吸收熱量而過(guò)熱，該過(guò)熱對(duì)被量而過(guò)熱，該過(guò)熱對(duì)被冷卻物體不產(chǎn)生任何制冷卻物體不產(chǎn)生任何制冷作用。冷作用。 無(wú)效過(guò)熱無(wú)效過(guò)熱410hhq00wq 無(wú)效過(guò)熱為有害過(guò)熱無(wú)效過(guò)熱為有害過(guò)熱。結(jié)論結(jié)論在吸氣管道上敷設(shè)隔熱材料。在吸氣管道上敷設(shè)隔熱材料。但不能完全消除。但不能完全消除。措施措施單位容積制冷量單位容積制冷量如何變

21、化？如何變化？ 無(wú)效過(guò)熱對(duì)循環(huán)性能的影響無(wú)效過(guò)熱對(duì)循環(huán)性能的影響 單位制冷量單位制冷量 不變不變 制冷量制冷量 減少減少 制冷系數(shù)制冷系數(shù) 降低降低00qqQm給定壓縮機(jī)給定壓縮機(jī) 單位容積制冷量單位容積制冷量qv：與制冷劑的性質(zhì)有關(guān)與制冷劑的性質(zhì)有關(guān) 有效過(guò)熱對(duì)循環(huán)性能的影響有效過(guò)熱對(duì)循環(huán)性能的影響 單位制冷量單位制冷量q0 增加增加NH3 單位容積制冷量單位容積制冷量下降下降； 制冷量減少；制冷量減少； 壓縮終了溫度提高壓縮終了溫度提高； 對(duì)壓縮機(jī)的壽命對(duì)壓縮機(jī)的壽命，可靠可靠 性不利；性不利； 希望有希望有5的過(guò)熱度。的過(guò)熱度。R502 單位容積制冷量增加；單位容積制冷量增加； 制冷量增

22、加；制冷量增加； 容積效率提高；容積效率提高； 吸氣過(guò)熱度受最高允許吸氣過(guò)熱度受最高允許 排氣溫度的限制；排氣溫度的限制； R502 可可允許有允許有30-50過(guò)熱過(guò)熱度。度。 單位容積制冷量減少單位容積制冷量減少，但變化較??；，但變化較??； 壓縮機(jī)的容積效率壓縮機(jī)的容積效率增加，增加，占優(yōu)勢(shì)；占優(yōu)勢(shì)； 相同工作條件下，壓縮機(jī)相同工作條件下，壓縮機(jī)排氣溫度比排氣溫度比R502高，高， 因而限制了有效過(guò)熱度允許采用的數(shù)值。因而限制了有效過(guò)熱度允許采用的數(shù)值。R22 制冷系數(shù)：制冷系數(shù)：與制冷劑的性質(zhì)有關(guān)與制冷劑的性質(zhì)有關(guān) 制冷系數(shù)下降：制冷系數(shù)下降： NH3，R22； 制冷系數(shù)增加：制冷系數(shù)增加

23、： R502，丙烷。丙烷。（1）回?zé)幔菏构?jié)流前的制冷劑液體和壓縮機(jī)吸入）回?zé)幔菏构?jié)流前的制冷劑液體和壓縮機(jī)吸入 前的制冷劑蒸氣進(jìn)行熱交換，同時(shí)達(dá)到前的制冷劑蒸氣進(jìn)行熱交換，同時(shí)達(dá)到 液體過(guò)冷和吸氣過(guò)熱的目的。液體過(guò)冷和吸氣過(guò)熱的目的。（2）回?zé)嵫h(huán)制冷系統(tǒng)圖）回?zé)嵫h(huán)制冷系統(tǒng)圖 3. 氣氣-液熱交換器（回?zé)幔?duì)循環(huán)性能的影響液熱交換器（回?zé)幔?duì)循環(huán)性能的影響（3）回?zé)嵫h(huán)坐標(biāo)圖）回?zé)嵫h(huán)坐標(biāo)圖 回?zé)崞鞯哪芰科胶怅P(guān)系回?zé)崞鞯哪芰科胶怅P(guān)系 不計(jì)回?zé)崞髋c外界環(huán)境之間的能量交換，不計(jì)回?zé)崞髋c外界環(huán)境之間的能量交換， 回?zé)崞髦兄评鋭┮后w放出的熱量應(yīng)等于回?zé)崞髦兄评鋭┮后w放出的熱量應(yīng)等于 制冷劑蒸氣吸收的

24、熱量。制冷劑蒸氣吸收的熱量。 （4）回?zé)嵫h(huán)分析）回?zé)嵫h(huán)分析 443311hhhhhh即；即；)()(11033ttcttcp式中：式中：c：液體的比熱容，：液體的比熱容， cp0：低壓蒸氣的比熱容。低壓蒸氣的比熱容。 循環(huán)比功循環(huán)比功 略增加略增加)()(12 1 20 1 20hhhhwhhw 單位制冷量單位制冷量 增加增加41410hhhhq比同有效過(guò)熱分析比同有效過(guò)熱分析回?zé)嵫h(huán)等價(jià)于沒(méi)有過(guò)冷的有效過(guò)熱循環(huán)。回?zé)嵫h(huán)等價(jià)于沒(méi)有過(guò)冷的有效過(guò)熱循環(huán)。說(shuō)明說(shuō)明 制冷系數(shù)制冷系數(shù) 可增加或減小可增加或減小 與制冷劑的性質(zhì)有關(guān)。與制冷劑的性質(zhì)有關(guān)。（5）回?zé)嵫h(huán)的應(yīng)用）回?zé)嵫h(huán)的應(yīng)用 從單位容

25、積制冷量和制冷系數(shù)角度看：從單位容積制冷量和制冷系數(shù)角度看： R502，R290，R134a 采用回?zé)嵫h(huán)有利；采用回?zé)嵫h(huán)有利； R22，R717 采用回?zé)嵫h(huán)不利。采用回?zé)嵫h(huán)不利。 為防止壓縮過(guò)程產(chǎn)生液擊現(xiàn)象，采用回?zé)嵫h(huán)；為防止壓縮過(guò)程產(chǎn)生液擊現(xiàn)象，采用回?zé)嵫h(huán)； R113，R114，RC318等類制冷劑等類制冷劑 T-S圖上飽和蒸氣曲線向左下方傾斜，當(dāng)壓縮機(jī)吸入圖上飽和蒸氣曲線向左下方傾斜，當(dāng)壓縮機(jī)吸入 的是飽和氣體時(shí)，等熵壓縮后進(jìn)入濕蒸氣區(qū)，不利于的是飽和氣體時(shí)，等熵壓縮后進(jìn)入濕蒸氣區(qū)，不利于 壓縮機(jī)工作。必須采用回?zé)嵫h(huán)。壓縮機(jī)工作。必須采用回?zé)嵫h(huán)。 蒸發(fā)溫度較高的制冷機(jī)一般不

26、用回?zé)崞鳌Ｕ舭l(fā)溫度較高的制冷機(jī)一般不用回?zé)崞鳌?對(duì)小型制冷機(jī)來(lái)說(shuō)，通常把冷凝后的液體管道對(duì)小型制冷機(jī)來(lái)說(shuō)，通常把冷凝后的液體管道 （或毛細(xì)管）與壓縮機(jī)前的吸氣管道包扎在一起（或毛細(xì)管）與壓縮機(jī)前的吸氣管道包扎在一起 ， 形成一個(gè)簡(jiǎn)單的回?zé)崞鳌Ｐ纬梢粋€(gè)簡(jiǎn)單的回?zé)崞鳌?蒸發(fā)溫度低的制冷機(jī)用回?zé)崞饔兄匾饬x：蒸發(fā)溫度低的制冷機(jī)用回?zé)崞饔兄匾饬x： 低溫制冷裝置中，吸氣溫度過(guò)低會(huì)使壓縮機(jī)汽缸外壁低溫制冷裝置中，吸氣溫度過(guò)低會(huì)使壓縮機(jī)汽缸外壁 結(jié)霜，潤(rùn)滑條件惡化，應(yīng)設(shè)法提高吸氣溫度。結(jié)霜，潤(rùn)滑條件惡化，應(yīng)設(shè)法提高吸氣溫度。 同時(shí)高壓液體因回?zé)岫玫竭^(guò)冷。同時(shí)高壓液體因回?zé)岫玫竭^(guò)冷。 對(duì)較大型制冷機(jī)，需

27、用一個(gè)專門(mén)的回?zé)崞?。?duì)較大型制冷機(jī)，需用一個(gè)專門(mén)的回?zé)崞鳌?壓縮機(jī)吸氣比體積增加，壓縮機(jī)吸氣比體積增加， 壓力比增加；壓力比增加； 循環(huán)比功增大；循環(huán)比功增大； 容積效率降低；容積效率降低； 制冷系數(shù)降低。制冷系數(shù)降低。 （1）吸氣管道）吸氣管道 壓縮機(jī)吸氣比體積增大；壓縮機(jī)吸氣比體積增大； 單位容積制冷量減??；單位容積制冷量減小； 排氣溫度上升；排氣溫度上升； 循環(huán)性能系數(shù)下降。循環(huán)性能系數(shù)下降。 增大管徑，降低流速。增大管徑，降低流速。4. 管道壓力損失和熱交換對(duì)循環(huán)性能的影響管道壓力損失和熱交換對(duì)循環(huán)性能的影響熱交換熱交換無(wú)效過(guò)熱無(wú)效過(guò)熱壓力降壓力降有害有害采取措施采取措施 增加了壓縮機(jī)

28、的排氣壓力；增加了壓縮機(jī)的排氣壓力； 增加了壓縮機(jī)的壓力比，比功；增加了壓縮機(jī)的壓力比，比功； 增加了壓縮機(jī)排氣溫度；增加了壓縮機(jī)排氣溫度； 容積效率降低；容積效率降低； 制冷系數(shù)下降。制冷系數(shù)下降。 冷卻高壓氣體；冷卻高壓氣體； 減小冷凝器的熱負(fù)荷。減小冷凝器的熱負(fù)荷。 排氣管道中制冷劑的流速也必須加以控制。排氣管道中制冷劑的流速也必須加以控制。 該壓力降相對(duì)于壓縮機(jī)的壓力比而言，要小得多，該壓力降相對(duì)于壓縮機(jī)的壓力比而言，要小得多， 對(duì)系統(tǒng)的影響較小。對(duì)系統(tǒng)的影響較小。（2）排氣管道）排氣管道 熱交換熱交換有利有利壓力降壓力降有害有害采取措施采取措施（3）高壓液體管道）高壓液體管道 熱交換

29、：考慮兩種可能情況熱交換：考慮兩種可能情況a: 熱交換熱交換有利有利若制冷劑液體溫度若制冷劑液體溫度高于環(huán)境溫度，高壓高于環(huán)境溫度，高壓制冷劑液體散熱，起制冷劑液體散熱，起到過(guò)冷作用，對(duì)循環(huán)到過(guò)冷作用，對(duì)循環(huán)有益；有益；若制冷劑液體溫度低于若制冷劑液體溫度低于環(huán)境溫度，制冷劑被環(huán)境環(huán)境溫度，制冷劑被環(huán)境加熱，高壓液管中將有部加熱，高壓液管中將有部分制冷劑液體汽化，影響分制冷劑液體汽化，影響膨脹閥的流通能力且使其膨脹閥的流通能力且使其工作不穩(wěn)定。造成蒸發(fā)器工作不穩(wěn)定。造成蒸發(fā)器缺液，制冷能力下降。缺液，制冷能力下降。b: 熱交換熱交換不利不利 產(chǎn)生的原因：產(chǎn)生的原因： 液體管路中的壓力降；液體管

30、路中的壓力降； 高度差導(dǎo)致壓力降。高度差導(dǎo)致壓力降。 產(chǎn)生的影響：產(chǎn)生的影響： 使膨脹閥前的制冷劑壓力降低；使膨脹閥前的制冷劑壓力降低； 閥前后的壓力差減?。婚y前后的壓力差減??； 高壓液管的壓力損失將使閥前液體出現(xiàn)閃蒸氣；高壓液管的壓力損失將使閥前液體出現(xiàn)閃蒸氣； 影響膨脹閥的通流能力及其工作的穩(wěn)定性。影響膨脹閥的通流能力及其工作的穩(wěn)定性。 設(shè)計(jì)時(shí)，注意冷凝器和節(jié)流裝置的相對(duì)位置；設(shè)計(jì)時(shí)，注意冷凝器和節(jié)流裝置的相對(duì)位置； 同時(shí)，降低節(jié)流前管路的阻力損失。同時(shí)，降低節(jié)流前管路的阻力損失。壓力降壓力降有害有害采取措施采取措施 a：管道安裝在被冷卻空間，有效制冷；：管道安裝在被冷卻空間，有效制冷；

31、b：管道安裝在室外，無(wú)效制冷。：管道安裝在室外，無(wú)效制冷。 兩相管道的壓力降，使膨脹閥出口壓力升高，兩相管道的壓力降，使膨脹閥出口壓力升高， 閥前后壓差減小，略削弱膨脹閥通流能力；閥前后壓差減小，略削弱膨脹閥通流能力； 通常這一管道的距離是較短的，壓力降對(duì)系統(tǒng)性能通常這一管道的距離是較短的，壓力降對(duì)系統(tǒng)性能 幾乎沒(méi)有影響。幾乎沒(méi)有影響。（4）低壓（兩相）管道）低壓（兩相）管道 熱交換熱交換兩種情況兩種情況壓力降壓力降幾乎無(wú)影響幾乎無(wú)影響5. 蒸發(fā)器蒸發(fā)器a：假設(shè)制冷劑流出蒸發(fā)器的狀態(tài)不變：假設(shè)制冷劑流出蒸發(fā)器的狀態(tài)不變： 則進(jìn)入蒸發(fā)器的壓力增加，溫度增加，蒸發(fā)器中的則進(jìn)入蒸發(fā)器的壓力增加，溫度

32、增加，蒸發(fā)器中的 傳熱溫差減小，要求換熱面積增加。對(duì)系統(tǒng)性能無(wú)影響。傳熱溫差減小，要求換熱面積增加。對(duì)系統(tǒng)性能無(wú)影響。b：假設(shè)制冷劑進(jìn)入蒸發(fā)器狀態(tài)不變，不改變傳熱溫差：假設(shè)制冷劑進(jìn)入蒸發(fā)器狀態(tài)不變，不改變傳熱溫差： 則結(jié)果與吸入管道壓力降引起的結(jié)果相同。則結(jié)果與吸入管道壓力降引起的結(jié)果相同。比照吸氣管道比照吸氣管道 制冷系統(tǒng)管道中，應(yīng)高度注意處理吸氣管制冷系統(tǒng)管道中，應(yīng)高度注意處理吸氣管 道和高壓液體管道對(duì)制冷循環(huán)的影響。道和高壓液體管道對(duì)制冷循環(huán)的影響。結(jié)論結(jié)論壓力降壓力降考慮兩種情況考慮兩種情況6. 冷凝器冷凝器 假設(shè)冷凝器出口壓力不變假設(shè)冷凝器出口壓力不變 則需提高冷凝器入口處壓力，則需

33、提高冷凝器入口處壓力， 要求壓縮機(jī)排氣壓力升高，壓力比增大；循環(huán)比功增加；要求壓縮機(jī)排氣壓力升高，壓力比增大；循環(huán)比功增加； 制冷系數(shù)減小。制冷系數(shù)減小。壓力降壓力降注意條件注意條件7. 壓縮機(jī)壓縮機(jī) 熱交換熱交換多變過(guò)程多變過(guò)程 初始階段：汽缸壁面溫度初始階段：汽缸壁面溫度 吸入蒸氣溫度，由汽缸壁吸入蒸氣溫度，由汽缸壁 向蒸氣傳熱；向蒸氣傳熱； 壓縮到一定階段：蒸氣溫度升高壓縮到一定階段：蒸氣溫度升高 汽缸壁面溫度，汽缸壁面溫度， 熱量由蒸氣傳向汽缸壁面。熱量由蒸氣傳向汽缸壁面。功率損失，容積損失功率損失，容積損失 功率損失：使壓縮機(jī)實(shí)際消耗功率增大；功率損失：使壓縮機(jī)實(shí)際消耗功率增大； 容

34、積損失：使壓縮機(jī)輸氣量減?。蝗莘e損失：使壓縮機(jī)輸氣量減??； 制冷量下降，性能系數(shù)下降。制冷量下降，性能系數(shù)下降。（1）壓縮機(jī)的指示效率壓縮機(jī)的指示效率 指示功：直接用于氣體壓縮所消耗的功。指示功：直接用于氣體壓縮所消耗的功。 指示效率：指示比功與理論比功的比值。指示效率：指示比功與理論比功的比值。iiww（2）壓縮機(jī)的機(jī)械效率壓縮機(jī)的機(jī)械效率 機(jī)械效率：指示比功與壓縮機(jī)實(shí)際機(jī)械效率：指示比功與壓縮機(jī)實(shí)際 消耗的軸比功之比。消耗的軸比功之比。simww（3）電動(dòng)機(jī)效率電動(dòng)機(jī)效率 電動(dòng)機(jī)效率：作用在壓縮機(jī)軸上的功電動(dòng)機(jī)效率：作用在壓縮機(jī)軸上的功 與壓縮機(jī)實(shí)際輸入的功之比。與壓縮機(jī)實(shí)際輸入的功之比。

35、esmww0（4）壓縮機(jī)的容積效率壓縮機(jī)的容積效率 容積效率：壓縮機(jī)實(shí)際輸氣量與理論輸氣量之比。容積效率：壓縮機(jī)實(shí)際輸氣量與理論輸氣量之比。vhvsqq 不凝性氣體（如空氣）積存在冷凝器上部，將使不凝性氣體（如空氣）積存在冷凝器上部，將使 冷凝器內(nèi)壓力增加，導(dǎo)致壓縮機(jī)排氣壓力升高，冷凝器內(nèi)壓力增加，導(dǎo)致壓縮機(jī)排氣壓力升高， 比功增大，制冷系數(shù)減小，應(yīng)及時(shí)排出。比功增大，制冷系數(shù)減小，應(yīng)及時(shí)排出。 水分存在使制冷劑發(fā)生水化反應(yīng)，對(duì)系統(tǒng)材料有水分存在使制冷劑發(fā)生水化反應(yīng)，對(duì)系統(tǒng)材料有 腐蝕作用。腐蝕作用。 潤(rùn)滑油與制冷劑直接接觸，二者產(chǎn)生互溶性，潤(rùn)滑油與制冷劑直接接觸，二者產(chǎn)生互溶性， 使制冷劑的

36、熱力性質(zhì)偏移。使制冷劑的熱力性質(zhì)偏移。8. 不凝性氣體的存在對(duì)循環(huán)性能的影響不凝性氣體的存在對(duì)循環(huán)性能的影響1. 制冷系統(tǒng)管道中要特別注意吸氣管道，高壓液管。制冷系統(tǒng)管道中要特別注意吸氣管道，高壓液管。2. 注意不同種類的制冷劑其熱力性能的不同變化。注意不同種類的制冷劑其熱力性能的不同變化?？偨Y(jié)總結(jié) 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- 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- 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： 蒸氣經(jīng)過(guò)吸氣閥時(shí)的

37、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”- 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 - 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)排氣閥的降壓過(guò)程； 過(guò)程過(guò)程2- 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 -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?，降?過(guò)程；過(guò)程； 過(guò)程過(guò)程3- 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