制冷循環(huán)及制冷部件的特性課件

熱力學(xué)基本原理能源產(chǎn)品部:尤乃峰熱力學(xué)基本定律、基本概念

熱力學(xué)分析問(wèn)題的方法：

一般是從宏觀和微觀兩個(gè)角度

比如：

宏觀：溫度就是物體的冷熱程度

微觀：從分子角度，溫度是物質(zhì)分子運(yùn)動(dòng)的劇烈程度

熱力學(xué)的基本定律：熱力學(xué)第一定律：能量是可以轉(zhuǎn)換的，可以傳遞的，能量的總量保持不變。(能量守衡定律)

Q=W

物質(zhì)吸收了熱量膨脹，對(duì)外界作功把一部份能量傳給了外界，熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。

是人們?cè)陂L(zhǎng)期的實(shí)踐中總結(jié)出來(lái)的原理，沒(méi)有任何前提假設(shè)和推導(dǎo)；具有廣泛的意義。熱力學(xué)的基本定律：熱力學(xué)第二定律：

物質(zhì)從高溫物體吸收熱量只能部分作功轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，剩余部分熱量傳給低溫物體。

分析：1、能量傳遞和轉(zhuǎn)換有方向性:熱量從高溫物體傳向低溫物體時(shí)是自發(fā)的。2、能量傳遞要有溫差:從高溫物體吸收熱量要有部分送到低溫物體,只從單一物體吸收熱量全部做機(jī)械功是不可能的.本定律與第一定律相互之間獨(dú)立；也是人們?cè)陂L(zhǎng)期的實(shí)踐中總結(jié)出來(lái)的原理，沒(méi)有任何前提假設(shè)和推導(dǎo)；具有廣泛的意義。

冰棍溶化:在正常的環(huán)境溫度(0度以上)下,是自發(fā)的過(guò)程.

空調(diào):熱量從低溫區(qū)域傳到高溫區(qū)域,熱量傳遞過(guò)程不是自發(fā)的，要人為地創(chuàng)造條件.比如舒適性空調(diào)夏季我們希望將熱量從溫度相對(duì)較低的居住環(huán)境移到溫度較高的室外環(huán)境,而冬季我們希望將熱量從溫度相對(duì)較低或極低的室外環(huán)境傳遞到溫度相對(duì)較高的居住環(huán)境內(nèi).制冷原理—熱泵

基本概念（二）能量—內(nèi)能、推動(dòng)功

內(nèi)能：

物質(zhì)因大量分子劇烈運(yùn)動(dòng)而具有的內(nèi)熱能,和由于分子之間有吸力而具有的內(nèi)位能之和。

推動(dòng)功：

物質(zhì)因流動(dòng)性而具有的使本身質(zhì)量遷移的能量，這部份能量我們稱之為：

推動(dòng)功=P（壓力）×V（體積）氣體受熱膨脹做功有能量形式轉(zhuǎn)化（熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能），熱力狀態(tài)也變化（壓力P變小、體積V增大）；而推動(dòng)功只有傳遞，即推動(dòng)流體前移做功，熱力狀態(tài)也不變。

熱力參數(shù)之間內(nèi)在關(guān)系：狀態(tài)方程、壓焓圖狀態(tài)方程:

A、理想氣體的狀態(tài)方程：

P·V/T=常數(shù)

從上式我們可以看出：在一個(gè)密閉容器中，溫度越高，氣體的壓力就越大。

B、實(shí)際氣體的狀態(tài)方程：（P+a/V2）·(V-b)=R·T

本公式雖然為實(shí)驗(yàn)所得公式，但在實(shí)際應(yīng)用中仍有很高的可靠性和準(zhǔn)確性。顯熱的計(jì)算公式潛熱1kg100℃水改變成100℃的水蒸氣需吸熱2257.2kJ1kg0℃水改變成0℃的水蒸氣需吸熱2501kJ物體吸熱或放熱時(shí)，只改變物體的狀態(tài)，而物體的溫度不變，這種熱量稱潛熱。是物質(zhì)分子分離與重組放出(吸收)的熱量,它不能通過(guò)溫度計(jì)進(jìn)行測(cè)量.計(jì)算某一房間的熱負(fù)荷時(shí)，空氣濕度高于設(shè)定濕度而產(chǎn)生的熱負(fù)荷稱為潛熱負(fù)荷潛熱的計(jì)算公式顯熱比對(duì)于某一個(gè)房間來(lái)說(shuō)，顯熱比即該房間的熱負(fù)荷中顯熱負(fù)荷占總熱負(fù)荷的百分比。

空調(diào)的性能參數(shù)中描述的顯熱比則表示該空調(diào)的制冷能力中，顯冷量占總冷量的百分比。我們對(duì)某一特定房間進(jìn)行空調(diào)設(shè)備設(shè)備選型時(shí)，應(yīng)根據(jù)該房間的熱負(fù)荷的顯熱比，選擇對(duì)應(yīng)顯熱比制冷能力的空調(diào)設(shè)備。1kg水的熱值比較（一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）1、在小于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓情況下，水的沸點(diǎn)低于100度。即水的蒸發(fā)溫度是隨著壓力而改變的，壓力越高，蒸發(fā)溫度越高。2、一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，當(dāng)水的溫度低于100度時(shí)，它一定處于液態(tài)，我們稱為過(guò)冷水。水的溫度高于100度，一定處于氣態(tài)，我們稱為過(guò)熱蒸汽3、蒸發(fā)及其逆向的冷凝過(guò)程是一個(gè)飽和過(guò)程，在此過(guò)程中溫度壓力均不變。當(dāng)水完全蒸發(fā)為蒸汽后，如果繼續(xù)加熱，水蒸氣的溫度將繼續(xù)升高，這時(shí)對(duì)應(yīng)于其飽和溫度來(lái)說(shuō)我們稱為過(guò)熱蒸汽。制冷劑的狀態(tài)變化制冷循環(huán)

制冷組件的特性制冷發(fā)展簡(jiǎn)史臭氧層是大氣中具有微腥臭的淺藍(lán)色氣體,主要集中在距地面20至25KM的平流層內(nèi),它是地球的保護(hù)傘,阻擋了99%的紫外線輻射,使地球生物免受紫外線的傷害臭氧層濃度每降低1%,紫外線的輻射量就增加2%,皮膚癌

患者就增加7%,白內(nèi)障的患者增加0.6%.紫外線還會(huì)破壞植物的光合作用和受粉能力,最終降低農(nóng)業(yè)產(chǎn)量.氟里昂在太陽(yáng)紫外線的照射下會(huì)分解出氯原子,氯原子會(huì)奪取臭氧分子中的一個(gè)原子而使臭氧變成普通氧.溫室效應(yīng):溫室氣體主要指大氣中的CO2,CH4,Ar,O3等也包括制冷劑中CFC.它可以讓短波太陽(yáng)光幾乎不受阻擋的通過(guò),而把從地球表面反射出來(lái)的長(zhǎng)波輻射擋住,使地球表面保持了一定溫度.但是過(guò)量的溫室氣體排入大氣中,會(huì)增強(qiáng)地球表面的溫室效應(yīng),影響了氣溫和降雨量,導(dǎo)致氣候變暖,海平面升高.冷量無(wú)法制造:本質(zhì)是熱量的遷移制冷循環(huán)就是實(shí)現(xiàn)將熱量從空調(diào)房間移到另外一個(gè)能夠容納并稀釋此部分熱量的空間的過(guò)程. 實(shí)現(xiàn)此部分循環(huán)的同時(shí)要消耗一定量的功.

這種熱量傳遞過(guò)程是在一個(gè)閉式系統(tǒng)內(nèi)周期性的重復(fù)進(jìn)行.

吸熱和放熱過(guò)程是利用流體在不同的壓力對(duì)應(yīng)的不同的飽和溫度下相態(tài)變化過(guò)程對(duì)應(yīng)的吸熱和放熱特性(流體的焓發(fā)生改變,相態(tài)改變過(guò)程熱量傳遞量相對(duì)于僅僅溫度改變來(lái)說(shuō)是巨大的).制冷系統(tǒng)基本的組成部件壓縮式制冷系統(tǒng)的基本組成蒸發(fā)器經(jīng)節(jié)流后的液態(tài)制冷劑在蒸發(fā)器中吸熱汽化，使被冷卻物質(zhì)降溫，實(shí)現(xiàn)制冷的目的。蒸發(fā)器壓縮式制冷系統(tǒng)的基本組成冷凝器在冷凝介質(zhì)的作用下，使壓縮機(jī)排出的過(guò)熱飽和蒸汽冷凝為液態(tài)。冷凝器盤管22001壓縮式制冷系統(tǒng)的基本組成壓縮機(jī)制冷循環(huán)的核心，是制冷劑在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)的動(dòng)力裝置，使蒸發(fā)器中的制冷劑保持低壓，冷凝器中制冷劑維持高壓。壓縮機(jī)壓縮過(guò)程壓縮式制冷系統(tǒng)的基本組成膨脹閥制冷劑循環(huán)流量的調(diào)節(jié)裝置，它對(duì)高壓液態(tài)制冷劑節(jié)流降壓，使進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑在要求的低壓下吸熱蒸發(fā)。同時(shí)根據(jù)被冷卻介質(zhì)的熱負(fù)荷變化自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑的流量膨脹閥作用

熱力膨脹閥(TXV)降低進(jìn)入蒸發(fā)器制冷劑的壓力.控制流入蒸發(fā)器的制冷劑流量.

循環(huán)過(guò)程在由管道將四部分連接成的密閉系統(tǒng)內(nèi)，制冷劑在這個(gè)密閉的系統(tǒng)中不斷循環(huán)流動(dòng)，發(fā)生相態(tài)的變化，與周圍環(huán)境進(jìn)行熱交換，從而達(dá)到制冷的目的。其工作過(guò)程是：液態(tài)制冷劑在蒸發(fā)器中吸收被冷卻物質(zhì)的熱量之后，汽化成低壓、低溫的蒸汽，被壓縮機(jī)吸入壓縮成高壓、高溫的蒸汽，然后進(jìn)入冷凝器向冷卻物質(zhì)放熱而冷凝為高壓、常溫的液體，在經(jīng)節(jié)流裝置節(jié)流以后變?yōu)榈蛪?、低溫的液態(tài)制冷劑，再次進(jìn)入蒸發(fā)器吸熱汽化，從而起到循環(huán)制冷的目的。逆卡諾循環(huán)(理想循環(huán))Q1向高溫?zé)嵩吹纳崃?(1-10-20-2)Q2從低溫?zé)嵩吹奈鼰崃?(4-10-20-3)壓縮功(1-4-3-2)

TS3214Q2Q11020T1T2T=絕對(duì)溫度KS=熵W/kgK冷凝器壓縮機(jī)蒸發(fā)器R-22(飽和蒸汽)壓焓圖h紅線:飽和液體線x=0 黑線:飽和氣體線

x=1

P氣體+液體過(guò)熱氣體區(qū)臨界點(diǎn)過(guò)冷液體區(qū)R-22(飽和蒸汽)壓焓圖(等溫線等干度線等熵線)Phv=const.s=const.t=const.x=const.壓焓圖表示的理想制冷循環(huán)Q2Q1=Q2+ALALhQ1冷凝過(guò)程蒸發(fā)過(guò)程節(jié)流過(guò)程壓縮過(guò)程Q2P壓焓圖表示的實(shí)際制冷循環(huán)過(guò)熱吸氣閥壓力降排氣閥壓力降.desurriscaldamento蒸發(fā)器壓力降PP1P2hQ1冷凝過(guò)程蒸發(fā)過(guò)程節(jié)流過(guò)程壓縮過(guò)程Q2冷凝器內(nèi)部壓降過(guò)冷干度X=0-1制冷循環(huán)通常壓力和溫度(分體式空調(diào))R2214-20bar65-90°C14-20bar35-50°C5-6bar6-10°C4,5-5,5bar10-15°C壓縮原理--往復(fù)式壓縮機(jī)往復(fù)式壓縮機(jī)(開(kāi)始?jí)嚎s)Pc=冷凝壓力Pe=蒸發(fā)壓力VPPcPeA.B壓縮完成PPcPePc=冷凝壓力Pe=蒸發(fā)壓力A.B.V排氣過(guò)程VPc=冷凝壓力Pe=蒸發(fā)壓力PPcPeA.B.C.C-C1:閥門壓降膨脹過(guò)程A.B.VPPcPePc=冷凝壓力Pe=蒸發(fā)壓力.C1D1.D-D1=閥片壓降吸氣過(guò)程A.B.VPPcPePc=冷凝壓力Pe=蒸發(fā)壓力C.D1C1.D.D-D1=閥片壓降h壓縮效率隨著壓縮比的減小而增大衡量壓縮機(jī)性能技術(shù)參數(shù)E.E.R.EnergyEfficiencyRatio能效比:

單位電動(dòng)機(jī)輸入功率的制冷量.

C.O.P.

CoefficientOfPerformance性能參數(shù):

單位軸功率的制冷量制冷組件儲(chǔ)液罐從冷凝器流入流向節(jié)流閥自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)的制冷劑容量 位于冷凝器與蒸發(fā)器之間的制冷劑液體存儲(chǔ)裝置,自動(dòng)適應(yīng)負(fù)載的變化,調(diào)節(jié)冷凝壓力使冷凝器工作于最佳工況.

在進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)的過(guò)程中,可以容納絕大部分制冷劑,避免向大氣環(huán)境排放制冷劑.

降低了調(diào)試過(guò)程對(duì)制冷劑充注量的精度要求A型蒸發(fā)器蒸發(fā)器經(jīng)節(jié)流后的液態(tài)制冷劑在蒸發(fā)器中吸熱汽化，使被冷卻物質(zhì)降溫，實(shí)現(xiàn)制冷的目的。由熱交換盤管,框架結(jié)構(gòu),風(fēng)機(jī)等構(gòu)成干燥過(guò)濾器

陶瓷芯芯肋金屬外殼分子篩止動(dòng)彈簧螺紋接口(SAE)吸收制冷系統(tǒng)中可能存在的水蒸氣(內(nèi)部充注有硅膠),水分存在的原因有兩方面,一是干燥不嚴(yán)格,二是使用不合格的制冷劑.會(huì)產(chǎn)生冰堵以及與制冷劑反應(yīng)產(chǎn)生鹽酸等危害.

過(guò)濾掉制冷系統(tǒng)內(nèi)部可能存在的金屬雜質(zhì) 當(dāng)硅膠與分子篩組合使用時(shí),可實(shí)現(xiàn)干燥與抗酸性能的雙重功效.

分子篩的吸附能力比硅膠更強(qiáng). 一般兩種類型:拋棄型,濾芯再充注型.節(jié)流裝置節(jié)流裝置是制冷循環(huán)中的降壓裝置,它能夠提供可變的可修阻力,正對(duì)經(jīng)過(guò)冷凝器冷凝后的高壓的液體在進(jìn)入蒸發(fā)器之前進(jìn)行降壓.

對(duì)高壓液體制冷劑進(jìn)行節(jié)流降壓,保證冷凝器與蒸發(fā)器之間的壓力差,以便使蒸發(fā)器中的液態(tài)制冷劑在要求的低壓對(duì)應(yīng)的飽和溫度下蒸發(fā)吸熱,從而達(dá)到制冷降溫的目的,同時(shí)使冷凝器中氣態(tài)制冷劑在給定的高壓對(duì)應(yīng)的飽和溫度下放熱冷凝.

它實(shí)現(xiàn)根據(jù)熱負(fù)荷以最佳的方式給蒸發(fā)器供液(毛細(xì)管除外).毛細(xì)管制冷循環(huán)的流量控制和節(jié)流降壓元件,直徑約為0.7>2.5mm,長(zhǎng)度約為0.6>6m

細(xì)而長(zhǎng)的紫銅管

(降壓原理為突然變徑),

產(chǎn)生必需的壓降從而使制冷劑能夠在蒸發(fā)器中吸收熱量.不可調(diào)節(jié)裝置(不能適應(yīng)制冷負(fù)荷的變化),設(shè)計(jì)過(guò)程必須進(jìn)行仔細(xì)的選型從而避免運(yùn)行過(guò)程中蒸發(fā)器過(guò)量供液或供液不足.一般用于小容量系統(tǒng)(家用空調(diào)),有制冷劑充注量的限制,

系統(tǒng)中不能采用儲(chǔ)液罐.屬于靜態(tài)組件,可靠性較高.壓縮機(jī)停機(jī)后,能夠快速的平衡高低壓,所以即使采用低堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩(啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩)的馬達(dá),也能夠保證壓縮機(jī)停機(jī)后很快再次啟動(dòng).熱力膨脹閥以最佳的方式給蒸發(fā)器供液,保證蒸發(fā)器出口制冷劑蒸汽的過(guò)熱度穩(wěn)定.感溫包必須與壓縮機(jī)的吸氣管良好的接觸從而準(zhǔn)確的感應(yīng)壓縮機(jī)的吸氣溫度,通常充注著與制冷系統(tǒng)內(nèi)部相同的制冷劑,從而實(shí)現(xiàn)通過(guò)感溫包反饋回來(lái)的壓力即是壓縮機(jī)吸氣溫度對(duì)應(yīng)的該種類型制冷劑的飽和壓力.通過(guò)膨脹閥確保了在運(yùn)行環(huán)境發(fā)生變化時(shí)(比如熱負(fù)荷變化),實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)器最優(yōu)及最佳的供液方式.

最佳液位外平衡式熱力膨脹閥(1)從冷凝器流入被壓縮機(jī)吸入6,4bar/13°C4,8bar/4,5°C(飽和狀態(tài))13°C感溫包測(cè)量的管壁溫度5,4barP1=4,8barP3=6,4barP2=1,6bar15barP1+P2=P3(動(dòng)態(tài)平衡)熱力膨脹閥(2)(過(guò)熱段)AQ1Q2AQ1Q2熱力膨脹閥

(3)-theM.O.P.-

(最大運(yùn)行壓力)感溫包的充注量只根據(jù)在某一特定的溫度下完全感溫包內(nèi)液態(tài)制冷劑完全蒸發(fā)來(lái)進(jìn)行修正的.這就等于給作用在膨脹閥膜片上方感溫包反饋回來(lái)的壓力規(guī)定了一個(gè)上限,因?yàn)槿绻鼙诒砻鏈囟热绻^續(xù)增高,只會(huì)增加感溫包內(nèi)部氣態(tài)制冷制冷劑的溫度(處于過(guò)熱狀態(tài)),而壓力基本上不再改變.

此功能有效防止因吸氣壓力過(guò)高而導(dǎo)致壓縮機(jī)馬達(dá)過(guò)載.Fromthe

condenser.熱力膨脹閥(4)1)感溫包2)變形膜片3)頂桿4)閥芯5)壓縮彈簧6)調(diào)節(jié)螺桿7)密封裝置8)入口過(guò)濾網(wǎng)

板式換熱器-水冷冷凝器出水口進(jìn)水口制冷劑進(jìn)口(氣態(tài))制冷劑出口(液態(tài))水流量壓力調(diào)節(jié)閥管殼式冷凝器-水冷冷凝器400psi泄壓閥液體出x三通水流量調(diào)節(jié)閥熱氣進(jìn)進(jìn)出水接口管管式冷凝器-