制冷原理史紅

1、制冷原理 1一、 基本定律和概念熱力學第一定律：即能量守恒定律 Q = U + W其中： Q 從外界吸入的熱量 U 內能的增量 W 外界所作的功 熱力學第二定律： 熱不可能自發(fā)地、不付代價地從低溫物體傳至高溫物體?；径?基本概念1. 溫度：標志物體冷熱的程度 t ()= T (K) - 273.15 t F= 9/5 t + 322. 壓力：單位面積上所受到的垂直作用力（即壓強） Pa，MPa，bar, kgf/cm2 ，psia(g) 表壓=絕對壓力 - 大氣壓力 真空度=大氣壓力 - 絕對壓力3. 焓：H=U+pV 工質內能與推動功的和 J 1kg工質的焓稱為比焓 J/kg 4. 比容

2、：單位質量物質所占的容積 kg/m35. 比熱: 單位質量物質升高1 吸收的熱量 J/kg，Btu/lb. F 6. 干度：兩相區(qū)中的工質氣體的比份 無量綱3單位轉換4制冷機高溫熱源 Tc（環(huán)境）低溫熱源 To（被冷卻對象）QcQoW =QoW(COP)根據(jù)熱力學第一定律： Qo + W = Qk=QoToQkTk根據(jù)熱力學第二定律：二、 制冷機熱力學基本原理= 1 +WQoTkTo所以1Tk / To - 1c =即（理論工質、可逆循環(huán)）實際制冷機的 (COP) 達不到c存在效率因素 = / c5壓焓圖：1. 等壓線2. 等焓線3. 等溫線4. 等熵線5. 等容線6. 等干度線123456三

3、、壓焓圖 溫熵圖6溫熵圖：1. 等壓線2. 等焓線3. 等溫線4. 等熵線5. 等容線6. 等干度線3412567四、 單級蒸汽壓縮式制冷的理論循環(huán)理論循環(huán)組成：1. 壓縮機 2. 冷凝器 3. 節(jié)流裝置 4. 蒸發(fā)器 12348123423421h4h1h2phq0w0pkp0對于最簡單的理論循環(huán)（或稱簡單的飽和循環(huán)）：a. 離開蒸發(fā)器和進入壓縮機的制冷劑蒸氣 (1) 是處于蒸氣壓力下的飽和蒸氣；b. 離開冷凝器和進入膨脹閥的制冷劑液體 (3) 是處于冷凝壓力下的飽和液體；c. 壓縮機的壓縮過程 (1-2) 為等熵壓縮；qk9d. 制冷劑通過膨脹閥節(jié)流 (3-4) 時，其前、后焓值相等；e.

4、 制冷劑在蒸發(fā) (4-1) 和冷凝 (2-3) 過程中沒有壓力損失；f. 在各設備的連接管道中制冷劑不發(fā)生狀態(tài)變化；g. 制冷劑的冷凝溫度等于冷卻介質溫度，蒸發(fā)溫度等于被冷卻介 質的溫度。123423421h4h1h2phq0w0pkp0qk10圖1-4中各狀態(tài)點及各個過程敘述：點 1 表示制冷劑進入壓縮機的狀態(tài)。它是對應于蒸發(fā)溫度t0的飽和蒸氣。根據(jù)壓力與飽各溫度的對應關系，該點位于 p0 的等壓線與飽和蒸氣線（=1）的交點上。23421h4h1h2phq0w0pkp0qk11點 2 表示制冷劑排出壓縮機的狀態(tài)，也就是進冷凝器時的狀態(tài)。過程線 1-2 表示制冷劑蒸氣在壓縮機中的等熵壓縮過程（

5、s1=s2），壓力由蒸發(fā)壓力 p0 升高到冷凝壓力 pk 。因此該點可通過 1 點的等熵線和壓力為 pk 的等壓線的交點來確定。由于壓縮過程中外界對制冷劑作功，制冷劑溫度升高，因此點 2 表示過熱蒸氣狀態(tài)。23421h4h1h2phq0w0pkp0qk12點 3 表示制冷劑出冷凝器時的狀態(tài)。它是與冷凝度 tk 所對應的飽和液體。過程線 2-2-3 表示制冷劑在冷凝器的冷卻（2-2）和冷凝（2-3）過程。由于這個過程是在冷凝壓力 pk 不變的情況下進行的，進入冷凝器的過熱蒸氣首先將部分熱量放給外界冷卻介質，在等壓下冷卻成飽和蒸氣（點 2），然后再在等壓、等溫下繼續(xù)放出熱量，直至最后冷凝成飽和液體

6、（點 3）。因此，壓力 pk 的等壓線和 =0 的飽和液體線的交點即為點 3 的狀態(tài)。23421h4h1h2phq0w0pkp0qk13點 4 表示制冷劑出節(jié)流閥時的狀態(tài)，也就是進入蒸發(fā)器時的狀態(tài)。過程線 3-4 表示制冷劑在通過節(jié)流閥時的節(jié)流過程。在這一過程中，制冷劑的壓力由 pk 降到 po，溫度由tk 降到 to 并進入兩相區(qū)。由于節(jié)流過程是一個不可逆過程，所以用一虛線表示 3-4 過程。23421h4h1h2phq0w0pkp0qk14過程線 4-1 表示制冷劑在蒸發(fā)器中的氣化過程。由于這一過程是在等溫、等壓下進行的，液體制冷劑吸取被冷卻介質的熱量（即制冷）而不斷氣化，制冷劑的狀態(tài)沿等

7、壓線 po 向干度增大的方向變化，直到全部變?yōu)轱柡驼魵鉃橹埂＿@樣，制冷劑的狀態(tài)又重新回到進入壓縮機前的狀態(tài)點 1，從而完成一個完整的理論制冷循環(huán)。23421h4h1h2phq0w0pkp0qk15單級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)溫熵圖表示123423421s3s4s1TsTdTkTo16根據(jù)熱力學第一定律，如果忽略位能和動能的變化，穩(wěn)定流動的能量方程可表示為 Q + P = qm (h2 - h1) Q 和 P 是單位時間內加給系統(tǒng)的熱量和功qm是流進或流出該系統(tǒng)的穩(wěn)定質量流量h是比焓下標 1 和 2 分別表示流體流進和離開系統(tǒng)的狀態(tài)點23421h4h1h2phq0w0pkp0qk五、單級蒸氣壓縮式制冷

8、理論循環(huán)的熱力計算171. 節(jié)流閥制冷劑液體通過節(jié)流孔口時絕熱膨脹，對外不作功， Q = 0， P = 0，故 P = 0 = qm (h4 h3) h4 = h323421h4h1h2phq0w0pkp0qk182. 壓縮機如果忽略壓縮機與外界環(huán)境所交換的熱量 Q = 0， 故P0= qm (h2 - h1) 式中 (h2 - h1)表示壓縮機每壓縮并輸送1kg制冷劑所消耗的功，稱為理論比功，用 w0 表示。23421h4h1h2phq0w0pkp0qk193. 蒸發(fā)器被冷卻物體通過蒸發(fā)器向制冷劑傳遞熱量Q0，因為蒸發(fā)器不作功，P = 0 ，故Q0 = qm (h1 h4) = qm (h1 h3)式中 (h1 h4) 稱為蒸發(fā)器單位熱負荷，用 q0 表示。它表示1kg制冷劑蒸氣在蒸發(fā)器中吸收的熱量23421h4h1h2phq0w0pkp0qk204. 冷凝器假設制冷劑在冷凝器中外界放出熱量為Qk，因為冷凝器不作功，P = 0故Qk = qm (h2 h3) 式中 (h2 h3) 稱為冷凝器單位熱負荷，用 qk 表示。它表示1k