工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)11)蒸汽壓縮制冷循環(huán)

1、第十一章第十一章蒸氣壓縮制冷循環(huán)蒸氣壓縮制冷循環(huán)w1 壓縮制冷的理論循環(huán)w2 壓縮制冷的實(shí)際循環(huán)w3 工況與性能w4 制冷劑第一節(jié) 蒸氣壓縮制冷的理論循環(huán)w1.1 1.1 系統(tǒng)與循環(huán)系統(tǒng)與循環(huán)w1.2 1.2 壓焓圖壓焓圖w1.3 1.3 制冷循環(huán)過程在壓焓圖上的表示制冷循環(huán)過程在壓焓圖上的表示w1.4 1.4 單級(jí)蒸氣壓縮式制冷理論循單級(jí)蒸氣壓縮式制冷理論循 環(huán)的熱力計(jì)算環(huán)的熱力計(jì)算一、液體蒸發(fā)制冷構(gòu)成循環(huán)的一、液體蒸發(fā)制冷構(gòu)成循環(huán)的 四個(gè)基本過程四個(gè)基本過程： 制冷劑液體在低壓（低溫）下蒸發(fā)，制冷劑液體在低壓（低溫）下蒸發(fā)，成為低壓蒸氣成為低壓蒸氣 將該低壓蒸氣提高壓力為高壓蒸氣將該低壓蒸

2、氣提高壓力為高壓蒸氣 將高壓蒸氣冷凝，使之成為高壓液體將高壓蒸氣冷凝，使之成為高壓液體 高壓液體降低壓力重新變?yōu)榈蛪阂后w，高壓液體降低壓力重新變?yōu)榈蛪阂后w，返回到返回到從而完成從而完成循環(huán)。循環(huán)。壓縮機(jī)壓縮機(jī):壓縮和輸送制冷蒸汽，并造成蒸發(fā)壓縮和輸送制冷蒸汽，并造成蒸發(fā)器中低壓、冷凝器中高壓，是整個(gè)器中低壓、冷凝器中高壓，是整個(gè)系統(tǒng)的心臟。系統(tǒng)的心臟。冷凝器冷凝器: 輸出熱量的設(shè)備，將制冷劑在蒸發(fā)輸出熱量的設(shè)備，將制冷劑在蒸發(fā)器中吸收的熱量和壓縮機(jī)消耗功所器中吸收的熱量和壓縮機(jī)消耗功所轉(zhuǎn)化的熱量排放給冷卻介質(zhì)。轉(zhuǎn)化的熱量排放給冷卻介質(zhì)。節(jié)流閥節(jié)流閥: 對(duì)制冷劑起節(jié)流降壓作用，并調(diào)節(jié)對(duì)制冷劑起節(jié)

3、流降壓作用，并調(diào)節(jié)進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑流量。進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑流量。蒸發(fā)器蒸發(fā)器: 輸出冷量的設(shè)備，制冷劑在蒸發(fā)器輸出冷量的設(shè)備，制冷劑在蒸發(fā)器中吸收被冷卻對(duì)象的熱量，從而達(dá)中吸收被冷卻對(duì)象的熱量，從而達(dá)到制冷的目的。到制冷的目的。二、制冷劑熱力狀態(tài)圖二、制冷劑熱力狀態(tài)圖（一）壓焓圖（一）壓焓圖PhCPhTSVX一點(diǎn)一點(diǎn)兩條線兩條線三個(gè)區(qū)域三個(gè)區(qū)域五種狀態(tài)五種狀態(tài)六類等參線六類等參線等容線等容線-向右上方傾斜的虛線，比等熵線平坦；向右上方傾斜的虛線，比等熵線平坦；等溫線等溫線-液體區(qū)幾乎為垂直線。兩相區(qū)內(nèi)，因制液體區(qū)幾乎為垂直線。兩相區(qū)內(nèi)，因制冷劑狀態(tài)的變化是在等壓、等溫下進(jìn)行，故等冷劑狀態(tài)的變

4、化是在等壓、等溫下進(jìn)行，故等 溫溫線與等壓線重合，是水平線。過熱蒸氣區(qū)為向右下線與等壓線重合，是水平線。過熱蒸氣區(qū)為向右下方彎曲的傾斜線；方彎曲的傾斜線；等熵線-向右上方傾斜的實(shí)線；等干度線等干度線-只存在于濕蒸氣區(qū)域內(nèi)，其方向大致與飽只存在于濕蒸氣區(qū)域內(nèi)，其方向大致與飽和液體線或飽和蒸氣線相近，視干度大小而定。和液體線或飽和蒸氣線相近，視干度大小而定。等焓線等焓線-垂直線；垂直線；等壓線等壓線-水平線；水平線；（二）溫熵圖TsCTSPVHHX一點(diǎn)一點(diǎn)兩條線兩條線三個(gè)區(qū)域三個(gè)區(qū)域五種狀態(tài)五種狀態(tài)六類等參線六類等參線三、蒸氣壓縮制冷理論循環(huán)的熱力計(jì)算三、蒸氣壓縮制冷理論循環(huán)的熱力計(jì)算 （1 1）

5、壓縮過程為等熵過程，即在壓縮過程）壓縮過程為等熵過程，即在壓縮過程中不存在任何不可逆損失中不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）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)溫度等于被溫度等于冷卻介質(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)溫度都冷卻介質(zhì)的溫度，且冷凝溫度和蒸發(fā)溫度都是定值是定值理論循環(huán)是建立在以下一些假設(shè)的基礎(chǔ)上的：理論循環(huán)是建立在以下一些假設(shè)的基礎(chǔ)上的： （4 4）制冷劑在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，沒有流動(dòng)阻）制冷劑在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，沒有流動(dòng)阻力損失，忽略動(dòng)能變化，除了蒸發(fā)器和冷凝器力損失，忽略動(dòng)能變化，除了蒸發(fā)器和冷凝器內(nèi)的管子外

6、，制冷劑與管外介質(zhì)之間沒有熱交內(nèi)的管子外，制冷劑與管外介質(zhì)之間沒有熱交換換 （5 5）制冷劑在流過節(jié)流裝置時(shí)，流速變化）制冷劑在流過節(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)境沒有熱交很小，可以忽略不計(jì)，且與外界環(huán)境沒有熱交換換 （3 3）離開蒸發(fā)器和進(jìn)入壓縮機(jī)的制冷劑蒸）離開蒸發(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，離開冷凝器和進(jìn)氣為蒸發(fā)壓力下的飽和蒸氣，離開冷凝器和進(jìn)入膨脹閥的液體為冷凝壓力下的飽和液體入膨脹閥的液體為冷凝壓力下的飽和液體hp12345kp0p0qw 理論循環(huán)在理論循環(huán)在p-h圖上的表示圖上的表示 按照熱力學(xué)第一定律，對(duì)于在控制容積中進(jìn)行按照熱力學(xué)第一定

7、律，對(duì)于在控制容積中進(jìn)行的狀態(tài)變化存在如下關(guān)系：的狀態(tài)變化存在如下關(guān)系：這里，把自外界傳入的功作為負(fù)值。這里，把自外界傳入的功作為負(fù)值。whq（11-1） qhhhw 壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流閥和蒸發(fā)器都可以單壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流閥和蒸發(fā)器都可以單獨(dú)作為一個(gè)控制體進(jìn)行分析。獨(dú)作為一個(gè)控制體進(jìn)行分析。(2)(2)冷凝過程：冷凝過程：（11-311-3） (3) (3) 節(jié)流過程：節(jié)流過程： （11-411-4） （1 1）壓縮過程）壓縮過程: :（11-2） （4 4）蒸發(fā)過程：）蒸發(fā)過程：（11-5） 0q12hhw0w41510hhhhq0, 0qw54hh 0w42hhqk 單位制冷量可按式（

8、單位制冷量可按式（11-511-5）計(jì)算。單位制）計(jì)算。單位制冷量也可以表示成汽化潛熱冷量也可以表示成汽化潛熱r r0 0和節(jié)流后的干度和節(jié)流后的干度x x5 5的關(guān)系：的關(guān)系： 為了說明壓縮蒸氣制冷機(jī)理論循環(huán)的性為了說明壓縮蒸氣制冷機(jī)理論循環(huán)的性能，能， 采用下列一些性能指標(biāo)。采用下列一些性能指標(biāo)。 )1 (500 xrq (11-6) 由式（由式（11-611-6）可知，制冷劑的汽化潛熱越）可知，制冷劑的汽化潛熱越大，或節(jié)流所形成的蒸氣越少（大，或節(jié)流所形成的蒸氣越少（x x5 5越?。﹦t單越?。﹦t單位制冷量就越大。位制冷量就越大。(1)(1)單位制冷量單位制冷量0q(2)(2)單位容積制

9、冷量單位容積制冷量14110vhhvqqv(11-7) 對(duì)于單級(jí)蒸氣壓縮制冷機(jī)的理論循環(huán)來對(duì)于單級(jí)蒸氣壓縮制冷機(jī)的理論循環(huán)來說，理論比功可表示為說，理論比功可表示為120hhw(11-8) 單級(jí)壓縮蒸氣制冷機(jī)的理論比功也是隨單級(jí)壓縮蒸氣制冷機(jī)的理論比功也是隨制冷劑的種類和制冷機(jī)循環(huán)的工作溫度而變制冷劑的種類和制冷機(jī)循環(huán)的工作溫度而變的。的。vq(3)(3)理論比功理論比功0w(4)(4)單位冷凝熱單位冷凝熱 單位（單位（1kg1kg）制冷劑蒸氣在冷凝器中）制冷劑蒸氣在冷凝器中放出的熱量，稱為單位冷凝熱。單位冷凝放出的熱量，稱為單位冷凝熱。單位冷凝熱包括顯熱和潛熱兩部分熱包括顯熱和潛熱兩部分 q

10、hhhhhhk233424 (11-9) 比較式（比較式（11-511-5）、（）、（11-811-8）和（）和（11-11-9 9）可以看出，對(duì)于單級(jí)壓縮式蒸氣制冷）可以看出，對(duì)于單級(jí)壓縮式蒸氣制冷機(jī)理論循環(huán)，存在著下列關(guān)系機(jī)理論循環(huán)，存在著下列關(guān)系(11-10)qqwk00kq(5)(5)制冷系數(shù)制冷系數(shù)0 對(duì)于單級(jí)壓縮蒸氣制冷機(jī)理論循環(huán)，對(duì)于單級(jí)壓縮蒸氣制冷機(jī)理論循環(huán)，制冷系數(shù)為制冷系數(shù)為 (11-11) 0001421qwhhhh制冷系數(shù)愈大制冷系數(shù)愈大經(jīng)濟(jì)性愈好經(jīng)濟(jì)性愈好 在蒸發(fā)溫度和冷凝溫度相同的條在蒸發(fā)溫度和冷凝溫度相同的條件下：件下：(6)(6)壓縮終溫壓縮終溫2t影響到制冷劑

11、的分解和潤(rùn)滑油結(jié)炭。影響到制冷劑的分解和潤(rùn)滑油結(jié)炭。(7)(7)熱力完善度熱力完善度 單級(jí)壓縮蒸氣制冷機(jī)理論循環(huán)的熱單級(jí)壓縮蒸氣制冷機(jī)理論循環(huán)的熱力完善度按定義可表示為力完善度按定義可表示為00124101241011TTThhhhTThhhhkkc(11-12) 這里這里c c為在蒸發(fā)溫度（為在蒸發(fā)溫度（T T0 0）和冷）和冷凝溫度（凝溫度（T Tk k）之間工作的逆卡諾循環(huán)的）之間工作的逆卡諾循環(huán)的制冷系數(shù)。熱力完善度愈大，說明該循制冷系數(shù)。熱力完善度愈大，說明該循環(huán)接近可逆循環(huán)的程度愈大。環(huán)接近可逆循環(huán)的程度愈大。 第二節(jié)第二節(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)w 2.

12、1 2.1 液體過冷對(duì)循環(huán)性能的影響液體過冷對(duì)循環(huán)性能的影響w 2.2 2.2 蒸氣過熱對(duì)循環(huán)性能的影響蒸氣過熱對(duì)循環(huán)性能的影響w 2.3 2.3 氣氣- -液熱交換器對(duì)循環(huán)性能的影響液熱交換器對(duì)循環(huán)性能的影響w 2.4 2.4 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w 2.5 2.5 單級(jí)壓縮實(shí)際制冷循環(huán)的熱力計(jì)算單級(jí)壓縮實(shí)際制冷循環(huán)的熱力計(jì)算 上面所述的循環(huán)，是單級(jí)壓縮蒸氣制冷機(jī)的上面所述的循環(huán)，是單級(jí)壓縮蒸氣制冷機(jī)的基本循環(huán)，也是最簡(jiǎn)單的循環(huán)。在實(shí)用上，根據(jù)基本循環(huán)，也是最簡(jiǎn)單的循環(huán)。在實(shí)用上，根據(jù)實(shí)際條件對(duì)循環(huán)往往要作一些改進(jìn)，以便提高循實(shí)際條件對(duì)循環(huán)往往要作

13、一些改進(jìn)，以便提高循環(huán)的熱力完善度。環(huán)的熱力完善度。在單級(jí)制冷機(jī)循環(huán)中，這一改在單級(jí)制冷機(jī)循環(huán)中，這一改進(jìn)主要有進(jìn)主要有液體過冷、吸氣過熱及由此而產(chǎn)生的回液體過冷、吸氣過熱及由此而產(chǎn)生的回?zé)嵫h(huán)。熱循環(huán)。一、一、 液體過冷對(duì)循環(huán)性能的影響液體過冷對(duì)循環(huán)性能的影響將節(jié)流前的制冷劑液體冷卻到低于冷凝將節(jié)流前的制冷劑液體冷卻到低于冷凝溫度的狀態(tài)，稱為溫度的狀態(tài)，稱為過冷過冷。帶有過冷液體的循環(huán)，叫做過冷循環(huán)。帶有過冷液體的循環(huán)，叫做過冷循環(huán)。采用液體過冷對(duì)提高制冷量和制冷系數(shù)采用液體過冷對(duì)提高制冷量和制冷系數(shù)都是有利的都是有利的ph12345kp0p0qw過冷循環(huán)在過冷循環(huán)在p-h圖上的表示圖上的表

14、示0q45)()(5551510hhhhhhq (11-13)(2)(2)單位容積制冷量單位容積制冷量vq(3)(3)理論比功理論比功0w0q（1）單位制冷量）單位制冷量不變不變151vhhqv增加增加增加增加(4)(4)單位冷凝熱單位冷凝熱kq(5)(5)制冷系數(shù)制冷系數(shù)(6)(6)壓縮終溫壓縮終溫2t不變不變?cè)黾釉黾釉黾釉黾?120124441hhtchhhhhh (11-15)()(444242hhhhhhqk(11-14)二、 蒸氣過熱對(duì)循環(huán)性能的影響 壓縮機(jī)吸入前的制冷劑蒸氣的溫度高于壓縮機(jī)吸入前的制冷劑蒸氣的溫度高于吸氣壓力下制冷劑的飽和溫度時(shí)，稱為吸氣壓力下制冷劑的飽和溫度時(shí)，稱

15、為過熱過熱。具有吸氣過熱的循環(huán)，稱為具有吸氣過熱的循環(huán)，稱為過熱循環(huán)過熱循環(huán)。 下圖示出了過熱循環(huán)下圖示出了過熱循環(huán)1-1-2-3-4-5-1的的lg p-h圖。圖中圖。圖中1-1是吸氣的過熱過程，其余與是吸氣的過熱過程，其余與基本循環(huán)相同。基本循環(huán)相同。 ph12345kp0p0q過熱循環(huán)在過熱循環(huán)在p-h圖上的表示圖上的表示120q過熱循環(huán)分有效過熱和無效過熱兩種情況過熱循環(huán)分有效過熱和無效過熱兩種情況 )()(5111510hhhhhhq (11-13)(2)(2)單位容積制冷量單位容積制冷量vq0q（1）單位制冷量）單位制冷量151vhhqv增加增加有效過熱循環(huán)有效過熱循環(huán) 有效過熱循

16、環(huán)：過熱過程中產(chǎn)生的冷量也為有效過熱循環(huán)：過熱過程中產(chǎn)生的冷量也為被冷卻介質(zhì)所吸收。被冷卻介質(zhì)所吸收。 ？(4)(4)單位冷凝熱單位冷凝熱kq(5)(5)制冷系數(shù)制冷系數(shù)？增加增加125111hhhhhh(11-15)()(422242hhhhhhqk(11-14)(3)(3)理論比功理論比功0w120hhw(11-14)增加增加(6)(6)壓縮終溫壓縮終溫2t升高升高有效過熱的過熱度對(duì)制冷系數(shù)的影響有效過熱的過熱度對(duì)制冷系數(shù)的影響過熱度過熱度R502R502 R600aR600a R290R290 R134aR134aR22R22NHNH3 30 045.345.337.437.444.44

17、4.444.144.155.955.993.093.0303073.973.965.765.772.172.172.972.986.386.3 131.5131.5)(510hhq (11-13)(2)(2)單位容積制冷量單位容積制冷量vq0q（1）單位制冷量）單位制冷量151vhhqv不變不變無效過熱循環(huán)無效過熱循環(huán) 無效過熱循環(huán)：過熱過程中產(chǎn)生的冷量沒有無效過熱循環(huán)：過熱過程中產(chǎn)生的冷量沒有被冷卻介質(zhì)所吸收。被冷卻介質(zhì)所吸收。 減小減小(4)(4)單位冷凝熱單位冷凝熱kq(5)(5)制冷系數(shù)制冷系數(shù)減小減小增加增加1251hhhh(11-15)()(422242hhhhhhqk(11-14

18、)(3)(3)理論比功理論比功0w120hhw(11-14)增加增加三、 回?zé)崞鲗?duì)循環(huán)性能的影響hhhh4411 (11-20) 若不計(jì)回?zé)崞髋c環(huán)境空氣之間的熱交換，則若不計(jì)回?zé)崞髋c環(huán)境空氣之間的熱交換，則液體過冷的熱量等于使蒸氣過熱的熱量，其液體過冷的熱量等于使蒸氣過熱的熱量，其熱平衡關(guān)系為熱平衡關(guān)系為 利用回?zé)崾构?jié)流前的制冷劑液體與壓縮機(jī)吸利用回?zé)崾构?jié)流前的制冷劑液體與壓縮機(jī)吸入前的制冷劑蒸氣進(jìn)行熱交換，使液體過冷、入前的制冷劑蒸氣進(jìn)行熱交換，使液體過冷、蒸氣過熱，稱之為蒸氣過熱，稱之為回?zé)峄責(zé)?。ph12345kp0p0q回?zé)嵫h(huán)在回?zé)嵫h(huán)在p-h圖上的表示圖上的表示0q1245 回?zé)嵫h(huán)

19、中各性能指標(biāo)的變化完全同于有效回?zé)嵫h(huán)中各性能指標(biāo)的變化完全同于有效過熱循環(huán)。過熱循環(huán)。四、 不凝性氣體的存在對(duì)循環(huán)性能的影響w 積存于冷凝器；積存于冷凝器； w 冷凝壓力增加；冷凝壓力增加；w 壓縮機(jī)排氣壓力升高；壓縮機(jī)排氣壓力升高；w 比功增加；比功增加；w 制冷系數(shù)下降；制冷系數(shù)下降；w 壓縮機(jī)容積效率降低；壓縮機(jī)容積效率降低；五、 單級(jí)壓縮實(shí)際制冷循環(huán)的熱力計(jì)算 實(shí)際循環(huán)和理論循環(huán)有許多不同之處，實(shí)際循環(huán)和理論循環(huán)有許多不同之處，除了壓縮機(jī)中的工作過程以外，主要還有下除了壓縮機(jī)中的工作過程以外，主要還有下列一些差別：列一些差別： 1 1流動(dòng)過程有壓力損失。流動(dòng)過程有壓力損失。 2 2制

20、冷劑流經(jīng)管道及閥門時(shí)同環(huán)境介質(zhì)間有熱制冷劑流經(jīng)管道及閥門時(shí)同環(huán)境介質(zhì)間有熱交換。交換。3 3熱交換器中存在溫差。熱交換器中存在溫差。熱交換及壓力損失對(duì)循環(huán)性能的影響熱交換及壓力損失對(duì)循環(huán)性能的影響 （1 1）吸入管道）吸入管道 吸入管道中的壓力降始終是有害的，它使吸入管道中的壓力降始終是有害的，它使得吸氣比容增大，壓縮機(jī)的壓力比增大，單位容得吸氣比容增大，壓縮機(jī)的壓力比增大，單位容積制冷量減少，壓縮機(jī)容積效率降低，壓力比增積制冷量減少，壓縮機(jī)容積效率降低，壓力比增大，制冷系數(shù)下降。大，制冷系數(shù)下降。 吸氣管道中的熱交換可視情況當(dāng)作有效過吸氣管道中的熱交換可視情況當(dāng)作有效過熱或無效過熱來分析。熱

21、或無效過熱來分析。 （2 2）排出管道）排出管道 在壓縮機(jī)的排出管道中，熱量由高溫制冷在壓縮機(jī)的排出管道中，熱量由高溫制冷劑蒸氣傳給周圍空氣，它不會(huì)引起性能的改變，劑蒸氣傳給周圍空氣，它不會(huì)引起性能的改變，僅僅是減少了冷凝器中的熱負(fù)荷。僅僅是減少了冷凝器中的熱負(fù)荷。 排氣管道中的壓降會(huì)引起壓縮機(jī)排氣壓力排氣管道中的壓降會(huì)引起壓縮機(jī)排氣壓力升高。升高。 （3 3）冷凝器到膨脹閥之間的液體管道）冷凝器到膨脹閥之間的液體管道 在冷凝器到膨脹閥這段管路中，熱量通常由在冷凝器到膨脹閥這段管路中，熱量通常由液體制冷劑傳給周圍空氣，使液體制冷劑過冷，液體制冷劑傳給周圍空氣，使液體制冷劑過冷，制冷量增大。然而

22、，也可能水冷冷凝器中的冷卻制冷量增大。然而，也可能水冷冷凝器中的冷卻水溫度很低，冷凝溫度低于環(huán)境溫度，熱量由空水溫度很低，冷凝溫度低于環(huán)境溫度，熱量由空氣傳給液體制冷劑，可能導(dǎo)致部分液體氣化，這氣傳給液體制冷劑，可能導(dǎo)致部分液體氣化，這不僅使單位制冷量下降，而且使得膨脹閥不能正不僅使單位制冷量下降，而且使得膨脹閥不能正常工作。常工作。 壓力降沒有關(guān)系，只要沒有氣化。壓力降沒有關(guān)系，只要沒有氣化。 通常膨脹閥是緊靠蒸發(fā)器安裝的。倘若通常膨脹閥是緊靠蒸發(fā)器安裝的。倘若將它安裝在被冷卻空間內(nèi)，傳給管道的熱量將它安裝在被冷卻空間內(nèi)，傳給管道的熱量將產(chǎn)生有效制冷量；若安裝在室外，熱量的將產(chǎn)生有效制冷量；

23、若安裝在室外，熱量的傳遞使制冷減少，因而此段管道必須保溫。傳遞使制冷減少，因而此段管道必須保溫。 壓力降也沒關(guān)系。壓力降也沒關(guān)系。（4 4）膨脹閥到蒸發(fā)器之間的管道）膨脹閥到蒸發(fā)器之間的管道（5 5）冷凝器）冷凝器 假定出冷凝器的壓力不變，為克服冷凝器假定出冷凝器的壓力不變，為克服冷凝器中制冷劑的流動(dòng)阻力，必須提高進(jìn)冷凝器時(shí)中制冷劑的流動(dòng)阻力，必須提高進(jìn)冷凝器時(shí)制冷劑的壓力，這必須導(dǎo)致壓縮機(jī)的排氣壓制冷劑的壓力，這必須導(dǎo)致壓縮機(jī)的排氣壓力升高，壓力比增大，壓縮機(jī)耗功增加，制力升高，壓力比增大，壓縮機(jī)耗功增加，制冷系數(shù)下降。冷系數(shù)下降。 （7 7）壓縮機(jī)）壓縮機(jī) 在理論循環(huán)中，假設(shè)壓縮過程為等熵

24、過程。在理論循環(huán)中，假設(shè)壓縮過程為等熵過程。而實(shí)際上，整個(gè)過程是一個(gè)壓縮指數(shù)而實(shí)際上，整個(gè)過程是一個(gè)壓縮指數(shù) 在不斷在不斷變化的多方過程。另外，由于壓縮機(jī)氣缸中有變化的多方過程。另外，由于壓縮機(jī)氣缸中有余隙容積的存在，氣體經(jīng)過吸、排氣閥及通道余隙容積的存在，氣體經(jīng)過吸、排氣閥及通道出有熱量交換及流動(dòng)阻力，這些因素都會(huì)使壓出有熱量交換及流動(dòng)阻力，這些因素都會(huì)使壓縮機(jī)的輸氣量減少，制冷量下降，消耗的功率縮機(jī)的輸氣量減少，制冷量下降，消耗的功率增大。增大。 簡(jiǎn)化后的實(shí)際循環(huán)在簡(jiǎn)化后的實(shí)際循環(huán)在 p-h圖上的表示圖上的表示phkp0p2s345120（6 6）蒸發(fā)器）蒸發(fā)器 若保證蒸發(fā)器的出口壓力不變

25、，為克服蒸若保證蒸發(fā)器的出口壓力不變，為克服蒸發(fā)器中制冷劑的流動(dòng)阻力，必須提高進(jìn)蒸發(fā)器發(fā)器中制冷劑的流動(dòng)阻力，必須提高進(jìn)蒸發(fā)器時(shí)制冷劑的壓力，這必然導(dǎo)致平均蒸發(fā)溫度升時(shí)制冷劑的壓力，這必然導(dǎo)致平均蒸發(fā)溫度升高，傳熱溫差下降高，傳熱溫差下降。 若保證傳熱溫差不變，克服蒸發(fā)器中制若保證傳熱溫差不變，克服蒸發(fā)器中制冷劑的流動(dòng)阻力，這必然導(dǎo)致壓縮機(jī)的吸氣冷劑的流動(dòng)阻力，這必然導(dǎo)致壓縮機(jī)的吸氣壓力下降，吸氣比容增大，壓力比增大，壓壓力下降，吸氣比容增大，壓力比增大，壓縮機(jī)耗功增加，制冷量減小，制冷系數(shù)下降縮機(jī)耗功增加，制冷量減小，制冷系數(shù)下降。 下面是按照這樣簡(jiǎn)化后的循環(huán)的性能指標(biāo)下面是按照這樣簡(jiǎn)化后的

26、循環(huán)的性能指標(biāo)的表達(dá)式，各下標(biāo)對(duì)應(yīng)于圖的表達(dá)式，各下標(biāo)對(duì)應(yīng)于圖2-232-23所示的狀所示的狀態(tài)點(diǎn)。態(tài)點(diǎn)。 1201041510hhwvqqhhhhqsv （11-33） 這些同理論循環(huán)的計(jì)算完全一致。這些同理論循環(huán)的計(jì)算完全一致。 1 1單位制冷量、單位容積制冷量及單位單位制冷量、單位容積制冷量及單位理論功理論功qhhk24 （11-34）上式中點(diǎn)上式中點(diǎn)2 2狀態(tài)的焓值用下式計(jì)算狀態(tài)的焓值用下式計(jì)算1122)(hhhhis （11-35）式中i 為壓縮機(jī)的指示效率，它被定為壓縮機(jī)的指示效率，它被定義為等熵壓縮過程耗功量與實(shí)際壓縮過程義為等熵壓縮過程耗功量與實(shí)際壓縮過程耗功量之比。耗功量之比

27、。 2 2單位冷凝熱單位冷凝熱3 3制冷劑的循環(huán)流量制冷劑的循環(huán)流量00qQqm 式中Q0為制冷量，通常由設(shè)計(jì)任務(wù)給出。 （11-36）4 4壓縮機(jī)的理論功率和指示功率分別為壓縮機(jī)的理論功率和指示功率分別為00wqNmiiNN0（11-38）5 5實(shí)際制冷系數(shù)實(shí)際制冷系數(shù))/(0eisNQ（11-39）6 6冷凝器的熱負(fù)荷冷凝器的熱負(fù)荷kmkqqQ （11-40）式中e為壓縮機(jī)的機(jī)械效率。第三節(jié) 單級(jí)蒸氣壓縮式制冷機(jī)的性能及工況w 3.1 蒸發(fā)溫度對(duì)循環(huán)性能的影響蒸發(fā)溫度對(duì)循環(huán)性能的影響w 3.2 冷凝溫度對(duì)循環(huán)性能的影響冷凝溫度對(duì)循環(huán)性能的影響w 3.3 制冷機(jī)工況制冷機(jī)工況ph3kp451

28、20p5120p0q0w0q0w3.1 3.1 蒸發(fā)溫度對(duì)循環(huán)性能的影響蒸發(fā)溫度對(duì)循環(huán)性能的影響 當(dāng)蒸發(fā)溫度減小時(shí)：當(dāng)蒸發(fā)溫度減小時(shí)：1 1、單位容積制冷量、單位容積制冷量141vhhqv2 2、比容積功、比容積功112100vhhvwwv減小減小未知未知近似認(rèn)為制冷劑正氣為理想氣體近似認(rèn)為制冷劑正氣為理想氣體3 3、制冷系數(shù)、制冷系數(shù)123100hhhhwq減小減小3.2 3.2 冷凝溫度對(duì)循環(huán)性能的影響冷凝溫度對(duì)循環(huán)性能的影響 ph52kp0q0w0w當(dāng)冷凝溫度升高時(shí)：當(dāng)冷凝溫度升高時(shí)：0q43kp4520p11 1、單位容積制冷量、單位容積制冷量131vhhqv2 2、比容積功增加、比容

29、積功增加 112100vhhvwwv3 3、制冷系數(shù)、制冷系數(shù)123100hhhhwq 綜上所述，我們希望：綜上所述，我們希望： 蒸發(fā)溫度盡可能高：蒸發(fā)溫度盡可能高：在滿足被冷卻在滿足被冷卻物體的溫度要求下；物體的溫度要求下； 冷凝溫度盡可能低：冷凝溫度盡可能低：在冷卻介質(zhì)能在冷卻介質(zhì)能滿足的條件下。滿足的條件下。減小減小增加增加急劇減小急劇減小第四節(jié) 制冷劑制冷劑是在制冷設(shè)備中完成制冷循環(huán)的工作介質(zhì)，也稱工質(zhì)。對(duì)制冷劑的要求是：價(jià)格便宜、無毒、制冷效果好、物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。特性：標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，沸點(diǎn)要低。一般要在-20以下。如:R12為-29.8，R22為-40.8，R717為-33.4。冷凝

30、壓力低。一般冷凝壓力不超過1.17MPa-1.47MPa?？梢詼p少容器耐壓強(qiáng)度、減少泄漏、降低壓縮機(jī)功耗。蒸發(fā)潛熱大。即單位容積的制冷量大，循環(huán)量小。有利于縮小制冷系統(tǒng)規(guī)模?；瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，腐蝕性小。特別是與潤(rùn)滑油不起化學(xué)反應(yīng)。無度、不易燃、不易爆、粘性小、傳熱性能好、安全可靠等。制冷劑的類型：無機(jī)化合物制冷劑：這類制冷劑使用得比較早，如氨（NH3）、水（H2O）、空氣、二氧化碳（CO2）和二氧化硫（SO2）等。對(duì)于無機(jī)化合物制冷劑，國(guó)際上規(guī)定的代號(hào)為R及后面的三位數(shù)字，其中第一位為“7”后兩位數(shù)字為分子量。如水R718.等。氟里昂（鹵碳化合物制冷劑）：氟里昂是飽和碳?xì)浠衔镏腥炕虿糠謿湓兀?/p>

31、CL）、氟（F）和溴（Br）代替后衍生物的總稱。國(guó)際規(guī)定用“R”作為這類制冷劑的代號(hào)，如R22.等。飽和碳?xì)浠衔铮哼@類制冷劑中主要有甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和環(huán)狀有機(jī)化合物等。代號(hào)與氟里昂一樣采用“R”，這類制冷劑易燃易爆，安全性很差。如R50、R170、R290.等。不飽和碳?xì)浠衔镏评鋭哼@類制冷劑中主要是乙烯（C2H4）、丙烯（C3H6）和它們的鹵族元素衍生物，它們的R后的數(shù)字多為“1”，如R113、R1150.等共沸混合物制冷劑：這類制冷劑是由兩種以上不同制冷劑以一定比例混合而成的共沸混合物，這類制冷劑在一定壓力下能保持一定的蒸發(fā)溫度，其氣相或液相始終保持組成比例不變，但它們的熱力性質(zhì)

32、卻不同于混合前的物質(zhì)，利用共沸混合物可以改善制冷劑的特性。如R500、R502.等。 制冷劑分子式分子量u正常蒸發(fā)溫度ts()凝固點(diǎn)tf()臨界溫度 tkp()臨界壓力PKP絕對(duì)壓力絕熱指數(shù)K水（R718）H2O18.02+1000+374.1225.61.33氨（R717）NH317.03-33.4-77.7+132.4115.21.31R11CFCL3137.39+23.7-111+19844.61.17R12CF2CL2120.92-29.8-155+111.540.861.15R13CF3CL104.47-81.5-180+28.839.4-R22CHF2CL88.48-40.8-18

33、0+9650.31.19R115C2F5CL154.48-38-106+80331高溫、中溫及低溫制冷劑：是按制冷劑的標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度和常溫下冷凝壓力來分的。制冷劑使用溫度范圍壓縮機(jī)類型用途備注R717（氨）中、低溫活塞式、離心式冷藏、制冰在普通制冷領(lǐng)域R11高溫離心式空調(diào)R12高、中、低溫活塞式、回轉(zhuǎn)式、離心式冷藏、空調(diào)高溫為：10-0R13超低溫活塞式、回轉(zhuǎn)式超低溫R22高、中、低溫活塞式、回轉(zhuǎn)式、離心式空調(diào)、冷藏、低溫中溫為：0-20R114高溫活塞式特殊空調(diào)低溫為：-20-60R500高、中溫活塞式、回轉(zhuǎn)式、離心式空調(diào)、冷藏超低溫為：-60-120R502高、中、低溫活塞式、回轉(zhuǎn)式空調(diào)、冷藏、低溫氟里昂是一種透明、無味、無毒、不易燃燒、爆炸和化學(xué)性穩(wěn)定的制冷劑。不同的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)的氟里昂制冷劑熱力性質(zhì)相差很大，可適用于高溫、中溫和低溫制冷機(jī)，以適應(yīng)不同制冷溫度的要求。氟里昂對(duì)水的溶解度小，制冷裝置中進(jìn)入水分后會(huì)產(chǎn)生酸性物質(zhì)，并容易造成低溫系統(tǒng)的“冰堵”，堵塞節(jié)流閥或管道。另外避免氟里昂與天然橡膠起作用，其裝置應(yīng)采用丁晴橡膠作墊片或密封圈。常用的氟里昂制冷劑有R12、R22、R502及R1341a，由于其他型號(hào)的制冷劑現(xiàn)在已經(jīng)停用或禁用。在此不做說明。氟里昂12（CF2CL2，R12）：是氟里昂制冷劑中應(yīng)用較多的一種，主要以中、小型食品庫、家用電冰箱以及水、路冷藏運(yùn)輸?shù)戎?/p>