1102A制冷原理工況演示

第二節(jié)蒸氣壓縮式制冷裝置的工作原理船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant]對于–60℃以上的普冷，以采用蒸氣壓縮制冷方法最為普遍。>-25℃使用單級壓縮制冷<-25℃使用雙級壓縮制冷或復疊制冷制冷技術的溫度分類：<-60℃低溫制冷-60℃~0℃中溫制冷>0℃高溫制冷1第二節(jié)蒸氣壓縮式制冷裝置的工作原理船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant]一、單級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)二、單級制冷壓縮機的工況和特性理論循環(huán)，實際循環(huán)參數(shù)及其變化、熱力分析。工況參數(shù)(冷凝溫度、蒸發(fā)溫度)、過冷度、過熱度等參數(shù)變化對性能的影響、壓縮機工況。2船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant]一、單級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)CompressorConden-sationLiquidCoolingSuperheatRemovalCondenserEvaporatorL.P.LiquidLiquid&GasGasSuctiontoCompressorCompressorDeliveryExpansionValveR22:1atm,–40.8℃;30℃1.20MPa3船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant]基本元件及其作用：

蒸發(fā)器：冷劑在低壓下，低溫蒸發(fā)吸熱的場所。壓縮機：保持蒸發(fā)器低壓，便于冷劑低溫蒸發(fā)；提高冷劑氣體壓力，便于在常溫下冷凝回收循環(huán)。冷凝器：移走冷劑熱量，將氣態(tài)冷劑冷凝成液體。膨脹閥：對高壓液態(tài)冷劑節(jié)流降壓，使之能低溫蒸發(fā)。CompressorConden-sationLiquidCoolingSuperheatRemovalCondenserEvaporatorL.P.LiquidLiquid&GasGasSuctiontoCompressorCompressorDeliveryExpansionValve4船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant]冷劑在制冷循環(huán)中的狀態(tài)變化流過蒸發(fā)器:低壓低溫濕蒸氣蒸發(fā)吸熱低壓低溫濕或過熱蒸氣經(jīng)過壓縮機:低壓低溫過熱蒸氣壓縮高壓高溫過熱蒸氣在冷凝器內(nèi):高壓高溫過熱蒸氣放熱冷卻冷凝過冷高壓常溫過冷液體

流過膨脹閥:高壓常溫過冷液態(tài)低壓低溫濕蒸氣降壓節(jié)流5船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant]pv液體的氣化過程—pv圖飽和液體線飽和蒸氣線過冷液體區(qū)過熱蒸氣區(qū)濕蒸氣區(qū)等干度線等壓線?等容線?等溫線?6船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant]1.壓焓圖[Pressure-EnthalpyChart]復習等焓線lgp等壓線等溫線等干度線等熵[Entropy]線等比容線h7船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant]2.單級蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)理論循環(huán)的假設

壓縮機的壓縮過程不存在換熱和流阻制冷劑在蒸發(fā)、冷凝及管路流動過程中無阻力損失制冷劑流過膨脹閥無能量變化等熵過程（絕熱壓縮）等壓過程（等壓蒸發(fā)、冷凝）等焓過程（等焓節(jié)流）8船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant]1234t0tkhp1:出蒸發(fā)器進壓縮機3:出冷凝器進膨脹閥4:出膨脹閥進蒸發(fā)器2:出壓縮機進冷凝器2－3：冷凝器內(nèi)的等壓冷卻、冷凝、過冷過程3－4：膨脹閥內(nèi)的等焓節(jié)流過程4－1：蒸發(fā)器內(nèi)的吸熱等壓氣化過程1－2：壓縮機中的等熵壓縮過程理論制冷循環(huán)在壓焓圖上的表示關鍵狀態(tài)點：熱力狀態(tài)變化過程：9船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant]實際制冷循環(huán)與理論循環(huán)的差別：制冷劑在蒸發(fā)、冷凝及流動過程中存在阻力損失降壓過程（降壓蒸發(fā)、冷凝）制冷劑流過回氣管時有阻力、從外界吸少量熱降壓吸熱過程（壓力降低、過熱度增加）制冷劑流過膨脹閥從外界吸少量熱近似等焓過程（焓值、干度增加）壓縮機的壓縮過程存在換熱和流阻多變過程、存在氣閥壓力降10船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant]3.單級蒸氣壓縮式制冷的實際循環(huán)g-1：蒸發(fā)器后至壓縮機吸口之間存在壓力損失和溫升的過程1-a：在壓縮機吸氣通道和吸氣閥時有阻力損失的過程a-b：蒸氣受壓縮機吸氣通道和缸體加熱的過程b-c：壓縮時實際的多變的壓縮過程c-2：流過排氣閥和排氣通道時有阻力損失的過程2-e：在排氣管、液管中有流動阻力損失的換熱過程e-f：在膨脹閥中有從外界吸熱的節(jié)流過程f-g：在蒸發(fā)器和吸氣管中有流阻損失的氣化吸熱的過程hpabc22’3d4ef5g6111船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant]問題：制冷劑由高壓變?yōu)榈蛪阂?1)為分界點。冷劑流經(jīng)膨脹閥(2)相等，冷劑由(3)液體變成(4)蒸氣。冷劑在蒸發(fā)器進口是(5)、出口是(6)。冷劑在蒸發(fā)器中完全氣化前是(7)壓(8)溫過程、干度(9)。冷劑在壓縮機吸氣管中吸熱流動過熱度(10)、壓力(11)，冷劑在壓縮機進口是(12)蒸氣、出口是(13)蒸氣；冷劑在液管中流動一般是(14)壓(15)溫過程。（在實際制冷循環(huán)中）膨脹閥比焓過冷濕濕蒸氣過熱蒸氣降增加增加降低過熱過熱降升降12船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant]理想制冷循環(huán)的熱力分析單位制冷量：單位重量冷劑制取的冷量1234t0tkhp單位容積制冷量：每立方米冷劑氣體制取的冷量13船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant]熱力分析1-2為等熵壓縮線單位壓縮功：壓縮單位重量氣體冷劑所需要的功1234t0tkhp14船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant]熱力分析理論制冷系數(shù)：衡量制冷效率的標志1234t0tkhp15船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant]問題：冷劑在壓縮機進口焓值為400kJ/kg，出口焓值為450kJ/kg，蒸發(fā)器進口焓值為250kJ/kg，制冷系數(shù)為()。問題：壓縮機進出口h1=412kJ/kg，h2=464kJ/kg，冷凝器出口焓值為h3’=250kJ/kg，膨脹閥進口h3=240kJ/kg，蒸發(fā)器出口h1’=392kJ/kg，制冷系數(shù)為()。16船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant]熱力計算冷劑的質(zhì)量流量：單位時間的冷劑循環(huán)質(zhì)量G裝置的制冷量：單位時間裝置制取的冷量Q0裝置單位時間制取的冷量17船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant]熱力計算壓縮機的容積流量：以吸氣狀態(tài)計18船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant]熱力計算壓縮機容積流量與理論流量的換算輸氣系數(shù)

[VolumetricEfficiency]：含義、影響因素與空壓機類似。19船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant]熱力計算單位容積壓縮功：壓縮單位容積冷劑氣體需要的功壓縮機的理論功率：單位時間壓縮冷劑需要的功壓縮機軸功率：輸入壓縮機的功率20船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant]熱力計算壓縮機的指示功率：壓縮機傳給冷劑的功率指示效率(考慮非等熵壓縮的損失，0.8)壓縮機的軸功率：機械效率(0.9)總效率(0.7)21船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant]熱力計算單位軸功率制冷量：壓縮機每消耗單位軸功率所能得到的制冷量。相當于裝置的實際制冷系數(shù)。kW/kW22船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant]開啟式壓縮機的Ke值:R12：3.1~4.0R22：3.4~4.3高溫工況低溫工況23船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant]熱力計算冷凝器的熱負荷：單位時間散熱量24船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant]問題：Ke=4，每消耗1度電制冷量為：()kWh。4熱泵空調(diào)器冬季工作，Ke=4，每消耗1度電向室內(nèi)供熱()kWh。5壓縮機進出口焓值分別為420kJ/kg和475kJ/kg，冷凝器出口焓值為250kJ/kg，單位制冷量為：()kJ/kg，冷凝器單位排熱量為：()kJ/kg。17022525船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant]二、單級制冷壓縮機的工況和特性壓縮機的工況：

壓縮機的排氣量、制冷量、功率、吸、排氣壓力和溫度決定于蒸發(fā)、冷凝溫度、過冷度、過熱度等，稱為壓縮機的工況參數(shù)。1.工況參數(shù)變化對制冷工作的影響26船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant](1)其他條件不變，冷凝溫度tk變化(升高)的影響hp冷凝溫度tk時：1-2-3-4-5-6-1冷凝溫度升高為t′k時：1-2′-3′-4′-5′-6′-11256tkt034t′k5′4′3′2′6′27船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant](1)其他條件不變，冷凝溫度tk變化(升高)的影響hp1256tkt034t′k5′4′3′2′6′q′0q0不變單位制冷量q0輸氣系數(shù)吸氣比容v1

qvQ028船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant](1)其他條件不變，冷凝溫度tk變化(升高)的影響hp1256tkt034t′k5′4′3′2′6′w0w′0不變單位壓縮功w0

吸氣比容v1

wvP制冷系數(shù)29船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant]問題：下列()會使冷凝溫度tk增高。A.冷卻水流量減少B.空氣進入系統(tǒng)C.制冷裝置工作時間長D.

冷凝器換熱面臟污E.冷卻水溫度降低F.冷劑量過多換熱管浸于液體中切記：使冷凝效果下降或壓縮機排氣量升高的因素，都會使冷凝溫度(壓力)升高。反之降低。30船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant](2)其他條件不變，蒸發(fā)溫度t0變化(降低)的影響hp蒸發(fā)溫度t0時：1-2-3-4-5-6-1蒸發(fā)溫度降低為t′0時：1′-2′-2-3-4-5-6-6′-1′1256tkt0342′6′t′01′31船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant](2)其他條件不變，蒸發(fā)溫度t0變化(降低)的影響ph1256tkt0342′6′t′01′單位制冷量q0

吸氣比容v1

制冷劑質(zhì)量流量GQ0q′0q032船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant](2)其他條件不變，蒸發(fā)溫度t0變化(降低)的影響ph1256tkt0342′6′t′01′w′0w0P單位壓縮功w0

制冷劑質(zhì)量流量G

時，P最大ε

=

q0/ω033船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant]t0溫度降低pk/p0=3Q0蒸發(fā)溫度降低:制冷量q0、Q0減小單位壓縮功w0增加但v1↑，G↓。PP=Gw0

??理想氣體：壓力比=3時，功率呈最大值?！话愎ぷ鞣秶评鋲嚎s機的壓力比都＞3。所以，蒸發(fā)溫度降低時，功率呈降低趨勢?！皇抢淠龎毫ι邥r，壓力比也↑，功率？？G

變化不大，功率↑。34船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant]問題:蒸發(fā)溫度降低時,壓縮機的排氣溫度是升高還是降低?35船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant]問題：下列()會使蒸發(fā)溫度t0降低。A.冷庫加入新食品B.蒸發(fā)器化霜C.膨脹閥開度調(diào)大D.壓縮機工作缸數(shù)增加E.蒸發(fā)器風機轉速降低F.蒸發(fā)器結霜加厚G.冷庫庫溫降低H.壓縮機皮帶打滑切記：使蒸發(fā)器蒸發(fā)量下降或壓縮機抽氣量升高的因素，都會使蒸發(fā)壓力下降。反之升高。36船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant](3)其他條件不變，供液過冷度、吸氣過熱度的影響ph125pkp0344′2′5′1′無過冷過熱時：1-2-3-4-5-1有過冷過熱時：1′-2′-2-3-4-4′-5′-5-1-1′37船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant](3)其他條件不變，供液過冷度、吸氣過熱度的影響ph125pkp0344′2′5′1′q′0q0v1GQ0過冷度q0w0不變不變P不變38船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant](3)其他條件不變，供液過冷度、吸氣過熱度的影響ph125pkp0344′2′5′1′q′0q0w′0w0過熱度q0w0?R12R22R717不變(略降)39船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant](3)其他條件不變，供液過冷度、吸氣過熱度的影響ph125pkp0344′2′5′1′q′0q0w′0w0過熱度q0Pv1GQ0R12R22R717不變(w0G)40船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant](3)其他條件不變，供液過冷度、吸氣過熱度的影響ph125pkp0344′2′5′1′q′0q0w′0w0過熱度q0Pv1GQ0(w0G)如過熱在吸氣管發(fā)生不變ε

=

q0/ω041船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant](3)其他條件不變，供液過冷度、吸氣過熱度的影響有害過熱：發(fā)生在蒸發(fā)器后的吸氣管中的過熱過程。裝置的q0未增加，Q0和下降。應減少。過熱度大?。ㄕ舭l(fā)器出口）的確定：氨蒸發(fā)器出口：干飽和蒸氣壓縮機吸氣過熱度：5~8oC氟利昂：蒸發(fā)器出口過熱度3~6oC對制冷系數(shù)的影響防止液擊[Liquidstrike]，減少有害過熱42船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant](3)其他條件不變，供液過冷度、吸氣過熱度的影響回熱循環(huán)[RegenerationCycle]：利用氣液換熱器(回熱器)使膨脹閥節(jié)流[Throttle]前的常溫冷劑液體與蒸發(fā)器流出的低溫冷劑蒸氣進行熱量交換，是液體過冷、氣體過熱的工作循環(huán)。冷凝器2’1’回熱器44’膨脹閥5’蒸發(fā)器143船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant]在回熱器中，冷劑狀態(tài)變化？壓力溫度焓值過冷度液態(tài)冷劑流過回熱器時：氣態(tài)冷劑流過回熱器時：壓力溫度焓值過熱度44船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant](3)其他條件不變，供液過冷度、吸氣過熱度的影響h125pkp0344′2′5′1′p回熱循環(huán)---氟利昂系統(tǒng)過冷度過熱度q0Pv1GQ045船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant](3)其他條件不變，供液過冷度、吸氣過熱度的影響h125pkp0344′2′5′1′p過熱度變化>過冷度變化46船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant](3)其他條件不變，供液過冷度、吸氣過熱度的影響裝置是否可采用回熱循環(huán)?YesYes(作用？)NoR12R22R717保證干壓；減少有害過熱；防止閃氣（從冷凝器出來的冷劑由于過冷度低，在膨脹閥前降低到氣化對應的壓力而產(chǎn)生氣泡，使進入膨脹閥的冷劑量減少的現(xiàn)象。47船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant]工況/參數(shù)q0w0Q0Ptkt0t——tR12R22——R71748船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant]2、制冷壓縮機的性能曲線[RefrigerationCompressor][PerformanceCurve]壓縮機在系統(tǒng)中工作時，、、都隨冷劑的、、、而變。所以，壓縮機的性能與系統(tǒng)的工作參數(shù)——工況條件有關。49船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant]2、制冷壓縮機的性能曲線[RefrigerationCompressor][PerformanceCurve]-30-20-1001009018027030456075蒸發(fā)溫度t0/oC制冷量Q0

/(103kcal/h)軸功率P/kW冷凝溫度tk=40oC冷凝溫度tk=30oC50船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant]問題：制冷壓縮機性能曲線以(tk、t0、t、t)為橫坐標，以(tk、t0、t、t

)為參變量。由tk和t0可確定(q0、、Q0、Pi、w0、P)。51船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant]3、制冷壓縮機的工況[Condition]壓縮機的制冷量和軸功率等參數(shù)隨工況條件變化，為了衡量、比較壓縮機性能，必須制定公認的溫度條件(名義工況)，作為壓縮機制冷量選用和比較的標準。銘牌上標示的制冷量和功率一般是在標準工況下的值，如為空調(diào)專用，則標空調(diào)工況。名義工況(舊)表9-2標準工況[StandardCondition]空調(diào)工況[Air-conditioningCondition]52船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant]工況制冷劑(oC)冷凝溫度(oC)蒸發(fā)溫度(oC)過冷溫度(oC)吸入溫度(oC)標準工況R71730－1525－10R2230－152515R1230－152515R50230－152515空調(diào)工況R7174053510R224053515R124053515活塞式制冷壓縮機的標準工況和空調(diào)工況53船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant]3、制冷壓縮機的工況[Condition]名義工況(新)表9-3高溫工況[HighTemp.Condition]中溫工況[MediumTemp.Condition]低溫工況[LowTemp.Condition]最大壓差工況：用來考核壓縮機零件強度、排氣溫度、油溫、電機繞組溫度。最大軸功率工況：用來考核壓縮機噪聲、振動，并依此選配電動機。未給出54船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant]中型活塞式制冷壓縮機的名義工況(GB10873-89)(oC)使用溫度制冷劑吸入壓力飽和溫度吸入溫度排出壓力飽和溫度制冷劑液體溫度低冷凝壓力高冷凝壓力低冷凝壓力高冷凝壓力高溫R1271843553850R2271843553850中溫R12－71835553050R22－71835553050R717－7135－30－低溫R12－23535553050R22－23535－30－R502－23535－30－R717－23－1535－30－55船舶輔機第9章船舶制冷裝置[MarineRefrigerationPlant]3、制冷壓縮機的工況[Condition]最大壓差工況：用來考核壓縮機零件強度、排氣溫度、油溫、電機繞組溫度。最大軸功率工況：用來考