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

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而后者特稱之為熱泵。制冷機與熱泵在熱力學(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q1w冷凝器膨脹閥12341-2:制冷劑在壓縮機中的絕熱壓縮過程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）要低，一般應(yīng)低于-10℃。（2）蒸發(fā)溫度所對應(yīng)的飽和壓力不應(yīng)過低，冷凝溫度所對應(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)遠高于環(huán)境溫度，使循環(huán)不在臨界點附近運行，而運行于具有較大氣化潛熱的范圍之內(nèi)。（5）凝固點要低，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q1w冷凝器膨脹閥1234收獲代價三、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象的溫度要求,不能隨意變動,但在制冷對象允許情況下,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。但在允許選擇冷卻介質(zhì)的溫度時，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,并查出各點的焓值如下:

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

熱泵供熱原理

熱泵就其實質(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帶動熱泵消耗的能量大得多，這是因為電爐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