工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)12制冷

第十二章制冷循環(huán)制冷循環(huán)—

制冷系數(shù)熱泵循環(huán)—

熱泵系數(shù)

h性能系數(shù)

COP=收益/代價(jià)

利用制冷循環(huán)將熱從低溫物體移至高溫物體和裝置稱為制冷裝置。制冷裝置可用于夏季房屋降溫，物品冷藏等。

制冷裝置目的，也可用于冬季將低溫環(huán)境(如大氣)的熱輸送到室內(nèi)供暖或加熱物體。前者常稱之為制冷機(jī)而后者特稱之為熱泵。制冷機(jī)與熱泵在熱力學(xué)原理上并無區(qū)別，其工作循環(huán)都是逆向循環(huán)，只是使用的目的有所不同而已。pv122‘6543122‘Ts絕熱膨脹，溫度降低理想氣體

TLTTHppN熱效應(yīng)區(qū)冷效應(yīng)區(qū)Np轉(zhuǎn)回溫度曲線實(shí)際氣體的冷、熱效應(yīng)區(qū)第一節(jié)蒸氣壓縮制冷循環(huán)

一、蒸氣壓縮制冷的理想循環(huán)蒸發(fā)器q2壓縮機(jī)q1w冷凝器膨脹閥12341-2:制冷劑在壓縮機(jī)中的絕熱壓縮過程2-3:制冷劑在冷凝器中的定壓放熱過程3-4:制冷劑在膨脹閥中的絕熱節(jié)流過程4-1:制冷劑在蒸發(fā)器中的定壓定溫氣化過程1234Ts1234da單位質(zhì)量制冷劑在蒸發(fā)器中吸熱量：q2＝h1-h4c壓縮機(jī)消耗的比軸功就是循環(huán)消耗外界的比凈功：5蒸氣壓縮制冷理想循環(huán)的制冷系數(shù)為二、制冷劑及其ｐ-ｈ圖1.對(duì)制冷劑的熱力學(xué)要求（1）在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下制冷劑的飽和溫度（沸點(diǎn)）要低，一般應(yīng)低于-10℃。（2）蒸發(fā)溫度所對(duì)應(yīng)的飽和壓力不應(yīng)過低，冷凝溫度所對(duì)應(yīng)的飽和壓力不宜過高。（3）在工作溫度（蒸發(fā)溫度和冷凝溫度）范圍內(nèi)，汽化潛熱要大。（4）臨界溫度應(yīng)遠(yuǎn)高于環(huán)境溫度，使循環(huán)不在臨界點(diǎn)附近運(yùn)行，而運(yùn)行于具有較大氣化潛熱的范圍之內(nèi)。（5）凝固點(diǎn)要低，以免在低溫下凝固阻塞管路。而且飽和氣的比容要小，以減少設(shè)備的體積。2.制冷劑的p-h

圖ph1-2：制冷劑在壓縮機(jī)中的絕熱壓縮過程12342-3：制冷劑在冷凝器中的定壓放熱過程3-4：制冷劑在膨脹閥中的絕熱節(jié)流過程4-1：制冷劑在蒸發(fā)器中的定壓定溫汽化過程蒸發(fā)器q2壓縮機(jī)q1w冷凝器膨脹閥1234收獲代價(jià)三、影響制冷系數(shù)ε的主要因素1.提高蒸發(fā)溫度34ph124’1’2’原循環(huán)的制冷系數(shù)

新循環(huán)的制冷系數(shù)

蒸發(fā)溫度主要取決于制冷對(duì)象的溫度要求,不能隨意變動(dòng),但在制冷對(duì)象允許情況下,取較高的蒸發(fā)溫度有利于提高循環(huán)的制冷系數(shù)。一般蒸發(fā)溫度比冷庫溫度低５～７℃,以保證傳熱需要。

2.降低冷凝溫度34ph12原循環(huán)的制冷系數(shù)新循環(huán)的制冷系數(shù)2’3’4’

冷凝溫度取決于冷卻介質(zhì)(大氣或冷卻水等)的溫度,不能隨意變動(dòng)。但在允許選擇冷卻介質(zhì)的溫度時(shí)，比如，冰箱、冰柜從提高制冷系數(shù)出發(fā),應(yīng)放置在房間溫度較低的地方。一般冷凝溫度要高于冷卻介質(zhì)溫度５～７℃,以保證必要的傳熱溫差。

過冷度愈大,制冷系數(shù)增加愈多。制冷劑液體離開冷凝器的溫度取決于冷卻介質(zhì)的溫度,過冷度一般很小。多數(shù)制冷裝置專設(shè)一回?zé)崞?使從冷凝器出來的制冷劑液體通過回?zé)崞鬟M(jìn)一步冷卻,增大過冷度?；?zé)崞鞯睦鋮s介質(zhì)通常為離開蒸發(fā)器的低溫低壓蒸氣。3.提高過冷度34ph123’4’例12-1

以R22為制冷劑的制冷裝置，制冷劑的蒸發(fā)溫度t4＝

-20℃，壓縮機(jī)的吸氣溫度t1＝-20℃，冷凝溫度t3＝20℃，試求該循環(huán)的制冷系數(shù)。

3ph412解由附圖3的ｐ-ｈ圖上找出給定的各點(diǎn),并查出各點(diǎn)的焓值如下:

123434ph124’1’2’四、單級(jí)壓縮雙蒸發(fā)器的制冷循環(huán)

熱泵供熱原理

熱泵就其實(shí)質(zhì)來看，和制冷裝置完全一樣，只是兩者工作的溫度范圍不同。制冷裝置工作的上限溫度為大氣環(huán)境溫度，其目的系從冷藏室吸熱，以保持冷藏室低溫(下限溫度)恒冷；熱泵工作的下限溫度為大氣環(huán)境溫度，其目的是向暖室放熱，以保持暖室溫度(上限溫度)恒暖。

熱泵傳給高溫物體的熱量包括由消耗的機(jī)械功變成的熱量。所以，熱泵的供熱系數(shù)比工作在相同條件下制冷裝置的制冷系數(shù)大。直接用電爐取暖所消耗的能量要比用電機(jī)帶動(dòng)熱泵消耗的能量大得多，這是因?yàn)殡姞t至多只能將電能全部轉(zhuǎn)化為熱能，而熱泵循環(huán)不僅如此，還可將取自環(huán)境的熱量一起送到需要取暖的房間。關(guān)于熱泵制冷裝置—從低溫處吸收熱量，保持低溫。熱泵—向高溫處提供熱量。供熱系數(shù)逆循環(huán)作業(yè)P150：習(xí)題2提示：利用P288附圖3(1)是可逆絕熱過程；（2）是絕熱節(jié)流過程。

制冷機(jī)與熱泵

將物體冷卻到低于周圍環(huán)境溫度，并維持此低溫，是利用制冷裝置來實(shí)現(xiàn)的。制冷裝置的任務(wù)是，通過制冷工質(zhì)(稱制冷劑)的循環(huán)過程將熱從低溫物體(即制冷空間，例如冷藏室)移向高溫物體(例如大