制冷原理及技術(shù)(第一講)課件

制冷原理與技術(shù)韓宗偉hanzw@150401686961制冷原理與技術(shù)韓宗偉1

為何要學(xué)習(xí)制冷技術(shù)？應(yīng)用領(lǐng)域廣泛上天入地的所有人工環(huán)境領(lǐng)域的冷熱源設(shè)備行業(yè)特點(diǎn)要求發(fā)展最快的行業(yè)消耗能源最多的行業(yè)之一節(jié)能技術(shù)應(yīng)用最好的行業(yè)倍受關(guān)注的行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)慘烈、利潤(rùn)變薄的行業(yè)發(fā)展制冷、服務(wù)經(jīng)濟(jì)、促進(jìn)生產(chǎn)、造福人類2

為何要學(xué)習(xí)制冷技術(shù)？應(yīng)用領(lǐng)域廣泛2課程的基本要求教學(xué)目的掌握常規(guī)制冷系統(tǒng)及其部件的基本原理明確制冷系統(tǒng)的調(diào)控特性及其特性分析方法達(dá)到制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求了解制冷行業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)內(nèi)容簡(jiǎn)介學(xué)習(xí)單級(jí)蒸氣壓縮式制冷裝置，包括工作原理、構(gòu)造、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、工作特性、運(yùn)行調(diào)節(jié)問(wèn)題學(xué)校熱能驅(qū)動(dòng)的吸收式制冷（熱泵）技術(shù)介紹國(guó)內(nèi)外各種空調(diào)用制冷機(jī)組、發(fā)展方向及其所涉及的主要技術(shù)內(nèi)容3課程的基本要求教學(xué)目的3參考文獻(xiàn)陳汝?yáng)|.《制冷技術(shù)與應(yīng)用》（第二版）.同濟(jì)大學(xué)出版社.彥啟森，申江，石文星.《制冷技術(shù)及其應(yīng)用》.中國(guó)建筑工業(yè)出版社.彥啟森，石文星，田長(zhǎng)青.《空氣調(diào)節(jié)用制冷技術(shù)》（第四版）.中國(guó)建筑工業(yè)出版社.4參考文獻(xiàn)陳汝?yáng)|.《制冷技術(shù)與應(yīng)用》（第二版）.同濟(jì)大學(xué)出版前言何謂制冷技術(shù)？5前言何謂制冷技術(shù)？5一、制冷的含義制冷使自然界的某物體或某空間達(dá)到低于周圍環(huán)境溫度，并使之維持這個(gè)溫度冷源天然冷源：深井水、天然冰人工冷源：利用物理、化學(xué)、生物等方法，制造的冷源制冷技術(shù)：研究人工冷源產(chǎn)生的原理、設(shè)備、裝置的科學(xué)制冷原理制冷設(shè)備6一、制冷的含義制冷6一、人工制冷發(fā)展歷史1834年動(dòng)第一臺(tái)乙醚活塞制冷機(jī)問(wèn)世1844年出現(xiàn)空氣制冷機(jī)1859年出現(xiàn)吸收式制冷機(jī)1918年自動(dòng)冰箱問(wèn)世1923年發(fā)明食品快速凍結(jié)1927年生產(chǎn)出空調(diào)器、空氣源熱泵1930年汽車空調(diào)出現(xiàn)1935年出現(xiàn)卡車自動(dòng)冷藏裝置、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)低溫試驗(yàn)裝置等。1928年制造出氟利昂R12，人類從采用天然制冷劑邁向采用合成制冷劑時(shí)代7一、人工制冷發(fā)展歷史1834年動(dòng)第一臺(tái)乙醚活塞制冷機(jī)問(wèn)世7二、制冷技術(shù)的分類1．普通制冷–120℃以上應(yīng)用領(lǐng)域空氣調(diào)節(jié)食品貯藏工藝?yán)鋮s8二、制冷技術(shù)的分類1．普通制冷8二、制冷技術(shù)的分類2．深度制冷：20K~-120℃工業(yè)過(guò)程，化工過(guò)程3．低溫和超低溫：20K以下低溫超導(dǎo)，宇宙空間模擬，半導(dǎo)體激光等9二、制冷技術(shù)的分類2．深度制冷：9“冷”

是怎樣制出來(lái)的?1010三、普通制冷方法1.蒸氣壓縮式（本課程的重點(diǎn)）2.吸收式（本課程的重點(diǎn)）3.蒸氣噴射式4.氣體膨脹法4.吸附式5.熱電式6.固體絕熱去磁請(qǐng)查閱文獻(xiàn)！11三、普通制冷方法1.蒸氣壓縮式（本課程的重點(diǎn)）11第1講蒸氣壓縮式制冷循環(huán)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)是目前制冷設(shè)備最主要的制冷方式12第1講蒸氣壓縮式制冷循環(huán)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)是目前制冷設(shè)備學(xué)習(xí)思路理想循環(huán)理論循環(huán)實(shí)際循環(huán)循環(huán)的改進(jìn)亞臨界循環(huán)跨臨界（超臨界）循環(huán)13學(xué)習(xí)思路理想循環(huán)理論循環(huán)實(shí)際循環(huán)循環(huán)的改進(jìn)亞臨界循環(huán)13一、理想制冷循環(huán)1.氣體的逆卡諾循環(huán)理想過(guò)程的極限sink/ambientsource/fridgeRMQ.Q.PSadiNicolasLéonardCarnot1796-183214一、理想制冷循環(huán)1.氣體的逆卡諾循環(huán)sink/ambi1.逆卡諾循環(huán)冷凝器蒸發(fā)器壓縮機(jī)膨脹機(jī)1432Q2Q1WcWe151.逆卡諾循環(huán)冷凝器蒸發(fā)器壓縮機(jī)膨脹機(jī)1432Q2Q1WcW1.氣體的逆卡諾循環(huán)：理想過(guò)程的極限161.氣體的逆卡諾循環(huán)：理想過(guò)程的極限161.氣體的逆卡諾循環(huán)：理想過(guò)程的極限WcWeSWTTSS171.氣體的逆卡諾循環(huán)：理想過(guò)程的極限WcWeSWTTSS171.氣體的逆卡諾循環(huán)：氣體的逆卡諾循環(huán)：理想過(guò)程的極限COP(CoefficientofPerformance) =制冷系數(shù)=ec qk=q0+Sw制冷系數(shù)(能效比)供熱系數(shù)(性能系數(shù))181.氣體的逆卡諾循環(huán)：氣體的逆卡諾循環(huán)：理想過(guò)程的極限制冷系1.氣體的逆卡諾循環(huán)：影響逆卡諾循環(huán)制冷系數(shù)的因素與工質(zhì)無(wú)關(guān)僅取決于工質(zhì)的工作溫度(無(wú)溫差傳熱)ToTk191.氣體的逆卡諾循環(huán)：影響逆卡諾循環(huán)制冷系數(shù)的因素192.勞侖茲循環(huán)

(LorenzCycle)特點(diǎn)：由兩個(gè)等熵絕熱過(guò)程和兩個(gè)可逆多變過(guò)程組成為可逆過(guò)程TSabcdTkmDTkDTosaqoSw=wc-wescqkTom202.勞侖茲循環(huán)(LorenzCycle)特點(diǎn)：TSabc2.勞侖茲循環(huán)(LorenzCycle)從冷源（被冷卻物）吸收的熱量向熱源（冷卻劑）放出的熱量212.勞侖茲循環(huán)(LorenzCycle)從冷源（被冷卻物2.勞倫斯循環(huán)(LorenzCycle)制冷系數(shù)勞侖茲循環(huán)的制冷系數(shù)等于一個(gè)以放熱平均溫度和吸熱平均溫度為高、低溫?zé)嵩礈囟鹊牡刃婵ㄖZ循環(huán)的制冷系數(shù)取決于被冷卻物和冷卻劑的溫度狀況，而與制冷劑性質(zhì)無(wú)關(guān)222.勞倫斯循環(huán)(LorenzCycle)制冷系數(shù)22一、理想制冷循環(huán)問(wèn)題：蒸發(fā)溫度與冷凝溫度哪個(gè)因素對(duì)制冷系數(shù)影響更大？23一、理想制冷循環(huán)問(wèn)題：蒸發(fā)溫度與冷凝溫度哪個(gè)因素對(duì)制冷系數(shù)影怎樣才能實(shí)現(xiàn)逆卡諾循環(huán)？循環(huán)過(guò)程兩個(gè)定溫過(guò)程液體的定壓蒸發(fā)吸熱?等溫過(guò)程氣體的定壓冷凝放熱?等溫過(guò)程兩個(gè)絕熱過(guò)程絕熱壓縮?蒸氣絕熱壓縮?壓縮機(jī)絕熱膨脹?蒸氣絕熱膨脹?膨脹機(jī)無(wú)溫差傳熱換熱面積無(wú)窮大循環(huán)周期無(wú)限長(zhǎng)24怎樣才能實(shí)現(xiàn)逆卡諾循環(huán)？循環(huán)過(guò)程24一、理想制冷循環(huán)2.可能的實(shí)現(xiàn)方式濕蒸氣作工質(zhì)，循環(huán)在兩相區(qū)，等溫過(guò)程即等壓過(guò)程25一、理想制冷循環(huán)2.可能的實(shí)現(xiàn)方式濕蒸氣作工質(zhì)，循環(huán)在兩一、理想制冷循環(huán)為什么膨脹功相當(dāng)于D3453的面積?h3-h4=(h3-h5)-(h4-h5)根據(jù)能量方程，有由于液體v小，vdp可以忽略，有h3-h5＝面積35673且h4-h5＝面積45674所以h3-h4＝D345357626一、理想制冷循環(huán)為什么膨脹功相當(dāng)57626二、蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)實(shí)際采用的蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)是由兩個(gè)等壓過(guò)程、一個(gè)絕熱壓縮過(guò)程和一個(gè)絕熱節(jié)流過(guò)程組成理論循環(huán)與理想循環(huán)（逆卡諾循環(huán)）相比，有以下3個(gè)特點(diǎn)兩個(gè)傳熱過(guò)程均為等壓過(guò)程，并且具有傳熱溫差用膨脹閥代替膨脹機(jī)蒸氣的壓縮在過(guò)熱區(qū)進(jìn)行，而不是在濕蒸氣區(qū)內(nèi)進(jìn)行27二、蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)實(shí)際采用的蒸氣壓縮式制冷的理論循二、蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)CompressorCondenserEvaporatorExpansiondeviceLowpressuresideHighpressureside28二、蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)CompressorConden二、蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)CompressorEvaporatorCondenserExpansionvalveIncrementpressureRemoveheatoutdoorCoolingair/WaterReducepressure29二、蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)CompressorEvapor二、蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)

(與逆卡諾循環(huán)的區(qū)別)(1)有溫差傳熱：COP下降例：當(dāng)環(huán)境T’k＝308K(35℃)，T’0＝280K(7℃)時(shí)逆卡諾循環(huán)Tk＝308K(35℃)，T0＝280K(7℃)所以EER＝10有溫差傳熱時(shí)，假定傳熱溫差為3～5℃，Tk＝311K(38℃)，T0＝275K(2℃)所以EER＝8.1530二、蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)

二、蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)31二、蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)31二、蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)(2)膨脹閥代替膨脹機(jī)32二、蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)(2)膨脹閥代替膨脹機(jī)32二、蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)

(2)膨脹閥代替膨脹機(jī)原因：飽和液體或兩相混合物膨脹系數(shù)小，可做功有限功回收系統(tǒng)復(fù)雜加工困難COP下降的原因：膨脹閥不能回收膨脹功，且損失部分制冷能力33二、蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)(2)膨脹閥代替膨脹機(jī)33二、蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)有摩擦的過(guò)程不可以用實(shí)線表示??！膨脹功?熱量34二、蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)有摩擦的過(guò)程不可以用實(shí)線表示！！二、蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)工作流程圖35二、蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)工作流程圖35二．蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)36二．蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)36二、蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)蒸氣的壓縮過(guò)程采用干壓縮代替濕壓縮原因：防止液擊方法：<1>氣液分離器<2>膨脹閥控制壓縮機(jī)吸氣過(guò)熱度COP下降的原因：干壓縮過(guò)程的過(guò)熱損失37二、蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)蒸氣的壓縮過(guò)程采用干壓縮代替濕壓蒸氣壓縮式制冷的應(yīng)用舉例汽車空調(diào)空調(diào)器、電冰箱……38蒸氣壓縮式制冷的應(yīng)用舉例汽車空調(diào)38三、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計(jì)算lgp-h圖制冷循環(huán)在lgp-h圖上表示利用lgp-h圖進(jìn)行熱力計(jì)算39三、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計(jì)算lgp-h圖39lgph

制冷劑壓焓圖（lgp-h圖）1點(diǎn)：臨界點(diǎn)CC2線：飽和液線ф=0飽和氣線ф=1ф=0ф=13區(qū)：過(guò)冷液體區(qū)飽和區(qū)過(guò)熱蒸氣區(qū)t6線：等壓線等溫線等比焓線等比熵線等比容線等干度線xhpsv40lgph制冷劑壓焓圖（lgp-h圖）1點(diǎn)：臨界點(diǎn)CC2線制冷劑壓焓圖（R134a）41制冷劑壓焓圖（R134a）41制冷循環(huán)在壓焓圖上表示EnthalpyCompressorCondenserReceiverPressureEvaporatorqkqowc42制冷循環(huán)在壓焓圖上表示EnthalpyCompressorC制冷循環(huán)在壓焓圖中表示43制冷循環(huán)在壓焓圖中表示43

三、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計(jì)算(1)為什么使用壓焓圖？能準(zhǔn)確描述制冷循環(huán)過(guò)程（設(shè)計(jì)與控制）圖上任何一點(diǎn)表示制冷劑的狀態(tài)兩狀態(tài)點(diǎn)的焓差反映了過(guò)程中的能量變化(2)熱力計(jì)算的目的是什么？已知T需要的制冷量和環(huán)境參數(shù)計(jì)算T壓縮機(jī)的制冷劑流量、功耗、理論COP和冷凝器排熱量目的T確定“四大件”和其它部件的容量、規(guī)格、型號(hào)44三、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計(jì)算(1)為什么使用壓焓圖？三、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計(jì)算(1)計(jì)算方法（壓焓圖的應(yīng)用）壓縮機(jī)：wc＝h2-h1冷凝器：qk＝h2-h3’節(jié)流閥：h3’＝h4’蒸發(fā)器：q0＝h1-h4’熱平衡：wc＝qk-q045三、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計(jì)算(1)計(jì)算方法（壓焓圖的應(yīng)用三、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計(jì)算制冷循環(huán)的熱力計(jì)算是根據(jù)所確定的蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、液態(tài)制冷劑的再冷度和壓縮機(jī)的吸氣溫度等已知條件，計(jì)算下列數(shù)值：求解單位質(zhì)量制冷能力q0和單位容積制冷能力qv=q0/v(容積指壓縮機(jī)吸氣口的v)制冷劑質(zhì)量流量Mr=F0/q0和體積流量Vr冷凝器排熱量Mrqk壓縮機(jī)功耗P=MrwC理論制冷系數(shù)εth=F0/P=q0/wC制冷效率ηR＝εth/εc(或εth/εl)46三、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計(jì)算制冷循環(huán)的熱力計(jì)算是根據(jù)所確三、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計(jì)算非共沸工質(zhì)在制冷循環(huán)中接近勞侖茲循環(huán)lgph4'1234tk=40℃to=4℃2'pkpot2't3t1t447三、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計(jì)算非共沸工質(zhì)在制冷循環(huán)中接近勞三、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計(jì)算非共沸工質(zhì)在制冷循環(huán)熱力計(jì)算的步驟1.按照給定外部條件和相當(dāng)冷凝（或蒸發(fā)）溫度，計(jì)算需要的對(duì)數(shù)平均溫差（按照逆流方式換熱）2.根據(jù)相當(dāng)冷凝（或蒸發(fā)）溫度，假定冷凝壓力和蒸發(fā)壓力3.在lgp-h圖上繪制制冷循環(huán)，查找循環(huán)上各狀態(tài)點(diǎn)的物性參數(shù)4.計(jì)算節(jié)流后狀態(tài)點(diǎn)的物性5.校核實(shí)際對(duì)數(shù)平均溫差，如果誤差小，則進(jìn)入步驟6.，否則轉(zhuǎn)向步驟2.6.按單質(zhì)類制冷循環(huán)熱力計(jì)算方法，計(jì)算其它冷凝負(fù)荷、耗功量、制冷系數(shù)和制冷效率等性能參數(shù)確定制冷循環(huán)的工況48三、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計(jì)算非共沸工質(zhì)在制冷循環(huán)熱力計(jì)算三、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計(jì)算

（非共沸工質(zhì)的熱力計(jì)算）4點(diǎn)的狀態(tài)參數(shù)的確定方法根據(jù)等效蒸發(fā)溫度與等效冷凝溫度計(jì)算要求的蒸發(fā)器與冷凝器的對(duì)數(shù)平均溫差用制冷劑的泡點(diǎn)與露點(diǎn)的平均值代替要求的冷凝溫度和蒸發(fā)溫度進(jìn)行試算根據(jù)計(jì)算結(jié)果校驗(yàn)試算結(jié)果，當(dāng)兩個(gè)對(duì)數(shù)平均溫差與要求值達(dá)到要求精度時(shí)，開始計(jì)算單位制冷量、單位容積制冷量、單位壓縮功、單位冷凝負(fù)荷、制冷系數(shù)等49三、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計(jì)算

（非四、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善蒸發(fā)溫度、冷凝溫度不變時(shí)，改善制冷循環(huán)的性能參數(shù)過(guò)冷、回?zé)峄厥张蛎浌Χ嗉?jí)壓縮（雙級(jí)）改善制冷循環(huán)的低溫性能復(fù)疊式（外復(fù)疊、內(nèi)復(fù)疊）改善制冷（熱泵）循環(huán)的高溫性能跨臨界（超臨界）循環(huán)50四、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善蒸發(fā)溫度、冷凝溫度不變時(shí)，改善制四、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善1．制冷循環(huán)性能的改善措施(1)冷凝器的過(guò)冷(2)過(guò)冷方法：<1>增大冷凝器換熱面積（程度有限）<2>冷凝器后加再冷卻器51四、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善1．制冷循環(huán)性能的改善措施51四、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善(2)蒸氣回?zé)嵫h(huán)52四、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善(2)蒸氣回?zé)嵫h(huán)52四、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善(1)冷凝器的過(guò)冷Δq053四、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善(1)冷凝器的過(guò)冷Δq053四、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善(1)冷凝器的過(guò)冷54四、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善(1)冷凝器的過(guò)冷54四、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善(2)蒸氣回?zé)嵫h(huán)55四、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善(2)蒸氣回?zé)嵫h(huán)55四、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善(2)蒸氣回?zé)嵫h(huán)56四、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善(2)蒸氣回?zé)嵫h(huán)56四、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善(2)蒸氣回?zé)嵫h(huán)回?zé)崃縣1’-h1=h3-h3’

制冷量增量h4’-h4

=h3-h3’57四、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善(2)蒸氣回?zé)嵫h(huán)回?zé)崃恐评淞克?、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善(3)回收膨脹功58四、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善(3)回收膨脹功58四、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善(4)多級(jí)壓縮一級(jí)節(jié)流中間完全冷卻雙級(jí)壓縮制冷循環(huán)從冷凝器到蒸發(fā)器之間節(jié)流級(jí)數(shù)高壓級(jí)壓縮機(jī)吸氣狀態(tài)59四、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善(4)多級(jí)壓縮一級(jí)節(jié)流中間完全冷四、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善m1(h2’-h5’)=(m-m1)(h4-h4’+h2-h2’)m1/m=(h4-h4’+h2-h2’)/(h2-h5’+h4-h4’)q0=(m-m1)(h1-h5)高壓級(jí)流量:m旁通流量:m1流量比:m1/m低壓級(jí)流量:m-m160四、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善m1(h2’-h5’)=(m-m四、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善一級(jí)節(jié)流中間不完全冷卻雙級(jí)壓縮制冷循環(huán)中間冷卻器節(jié)流閥2低壓級(jí)壓縮機(jī)高壓級(jí)壓縮機(jī)蒸發(fā)器冷凝器節(jié)流閥261四、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善一級(jí)節(jié)流中間不完全冷卻雙級(jí)壓縮制四、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善二級(jí)節(jié)流中間完全冷卻雙級(jí)壓縮制冷循環(huán)經(jīng)濟(jì)器Economizer62四、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善二級(jí)節(jié)流中間完全冷卻雙級(jí)壓縮制冷四、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善63四、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善63四、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善(5)復(fù)疊式制冷循環(huán)與多級(jí)壓縮循環(huán)相比，可以獲得更低的低溫兩套獨(dú)立制冷循環(huán)高溫級(jí)制冷循環(huán)低溫級(jí)制冷循環(huán)冷凝蒸發(fā)器根據(jù)目標(biāo)低溫要求，合理選擇工質(zhì)對(duì)冷凝蒸發(fā)器節(jié)流閥2低溫級(jí)壓縮機(jī)高溫級(jí)壓縮機(jī)蒸發(fā)器冷凝器節(jié)流閥164四、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善(5)復(fù)疊式制冷循環(huán)冷凝蒸發(fā)器節(jié)四、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善復(fù)疊式制冷循環(huán)TkHT0HTSTkLT0L65四、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善復(fù)疊式制冷循環(huán)TkHT0HTST四、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善

??內(nèi)復(fù)疊式（自然復(fù)疊）制冷循環(huán)自然復(fù)疊制冷系統(tǒng)采用混合工質(zhì)，通過(guò)單臺(tái)壓縮機(jī)實(shí)現(xiàn)了多級(jí)復(fù)疊，可以制取-60℃以下的低溫，極大地簡(jiǎn)化了制冷系統(tǒng)一臺(tái)壓縮機(jī)多元非共沸工質(zhì)對(duì)具有比較大的工作溫區(qū)，無(wú)論是在普冷領(lǐng)域還是在低溫電子、低溫醫(yī)學(xué)、冷凍干燥、氣體液化等低溫領(lǐng)域，都具有比較大的實(shí)用價(jià)值冷凝蒸發(fā)器低沸點(diǎn)工質(zhì)節(jié)流閥壓縮機(jī)蒸發(fā)器冷凝器高沸點(diǎn)工質(zhì)節(jié)流閥分餾器66四、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善

??內(nèi)復(fù)疊式（自然復(fù)五、跨臨界蒸氣壓縮式制冷循環(huán)對(duì)于高溫與中溫制冷劑，在普通制冷范圍內(nèi)，由于制冷循環(huán)的冷凝壓力遠(yuǎn)離制冷劑的臨界壓力，故稱之為亞臨界循環(huán)亞臨界循環(huán)是目前制冷、空調(diào)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的循環(huán)形式一些低溫制冷劑在普通制冷范圍內(nèi)，利用冷卻水或室外空氣作為冷卻介質(zhì)時(shí)，壓縮機(jī)的排氣壓力位于制冷劑臨界壓力之上，而蒸發(fā)壓力位于臨界壓力之下，故將此類循環(huán)稱為跨臨界循環(huán)（TranscriticalCycle）或超臨界循環(huán)（SupercriticalCycle），CO2（R744）就是這種制冷劑之一67五、跨臨界蒸氣壓縮式制冷循環(huán)對(duì)于高溫與中溫制冷劑，在普通制冷五、跨臨界蒸氣壓縮式制冷循環(huán)CO2跨臨界制冷循環(huán)(a)循環(huán)原理圖(b)壓焓圖h1234lgh氣體冷卻器蒸發(fā)器wc壓縮機(jī)膨脹閥qoqk123468五、跨臨界蒸氣壓縮式制冷循環(huán)CO2跨臨界制冷循環(huán)(a)循環(huán)五、跨臨界蒸氣壓縮式制冷循環(huán)跨臨界制冷循環(huán)的熱力計(jì)算方法：與亞臨界循環(huán)完全相同特點(diǎn)：在常規(guī)亞臨界制冷循環(huán)中，冷凝器出口的制冷劑焓值只是溫度的函數(shù)在跨臨界循環(huán)中，溫度和壓力共同影響著氣體冷卻器出口制冷劑的焓值當(dāng)其它條件不變時(shí)，制冷系數(shù)εth先逐漸升高再逐漸下降，在某一p2時(shí)出現(xiàn)最大值εthm，對(duì)應(yīng)于εthm的壓力稱之為最優(yōu)高壓側(cè)壓力p2opt當(dāng)其它條件不變時(shí)，循環(huán)的理論性能系數(shù)εth隨T3的增加而迅速下降69五、跨臨界蒸氣壓縮式制冷循環(huán)跨臨界制冷循環(huán)的熱力計(jì)算69五、跨臨界蒸氣壓縮式制冷循環(huán)CO2跨臨界制冷循環(huán)的改善（1）蒸氣回?zé)嵫h(huán)(a)循環(huán)原理圖(b)壓焓圖h234lgP3?1?1氣體冷卻器蒸發(fā)器wc壓縮機(jī)膨脹閥qoqk回?zé)崞?1?23?3470五、跨臨界蒸氣壓縮式制冷循環(huán)CO2跨臨界制冷循環(huán)的改善(a)五、跨臨界蒸氣壓縮式制冷循環(huán)CO2跨臨界制冷循環(huán)的改善（2）雙級(jí)壓縮回?zé)嵫h(huán)(a)循環(huán)原理圖(b)壓焓圖qkh1234lgP3?1?2?2?氣體冷卻器蒸發(fā)器wc2高壓級(jí)壓縮機(jī)膨脹閥qo回?zé)崞??1?23?312?wc14低壓級(jí)壓縮機(jī)71五、跨臨界蒸氣壓縮式制冷循環(huán)CO2跨臨界制冷循環(huán)的改善(a)五、跨臨界蒸氣壓縮式制冷循環(huán)CO2跨臨界制冷循環(huán)的改善（3）用膨脹機(jī)回收膨脹功(a)循環(huán)原理圖(b)壓焓圖qk氣體冷卻器蒸發(fā)器wce壓縮機(jī)qo1235膨脹機(jī)weTs1234565?3?6?72五、跨臨界蒸氣壓縮式制冷循環(huán)CO2跨臨界制冷循環(huán)的改善(a)五、跨臨界蒸氣壓縮式制冷循環(huán)CO2跨臨界制冷循環(huán)的改善上述循環(huán)的比較1.簡(jiǎn)單單級(jí)壓縮循環(huán)2.單級(jí)壓縮回?zé)嵫h(huán)3.雙級(jí)壓縮回?zé)嵫h(huán)4.用膨脹機(jī)的單級(jí)壓縮循環(huán)各種方式的綜合利用R744T3=40℃4.03.02.01.0-50510蒸發(fā)溫度Te/℃實(shí)際制冷系數(shù)εs132循環(huán)473五、跨臨界蒸氣壓縮式制冷循環(huán)CO2跨臨界制冷循環(huán)的改善R74六、蒸氣壓縮式制冷的實(shí)際循環(huán)實(shí)際循環(huán)與理論循環(huán)的區(qū)別無(wú)論是亞臨界還是跨臨界制冷，其實(shí)際過(guò)程存在功熱損失壓縮機(jī)內(nèi)摩擦和傳熱壓縮機(jī)進(jìn)、排氣閥節(jié)流損失部件、管道摩擦損失和傳熱過(guò)熱度、過(guò)冷度74六、蒸氣壓縮式制冷的實(shí)際循環(huán)實(shí)際循環(huán)與理論循環(huán)的區(qū)別74六、蒸氣壓縮式制冷的實(shí)際循環(huán)1.實(shí)際循環(huán)分析75六、蒸氣壓縮式制冷的實(shí)際循環(huán)1.實(shí)際循環(huán)分析75六、蒸氣壓縮式制冷的實(shí)際循環(huán)冷凝器內(nèi)壓力損失膨脹閥吸熱壓縮機(jī)內(nèi)散熱、吸熱進(jìn)氣閥節(jié)流排氣閥節(jié)流蒸發(fā)器內(nèi)壓力損失管道摩擦、吸熱76六、蒸氣壓縮式制冷的實(shí)際循環(huán)冷凝器內(nèi)壓力損失膨脹閥吸熱壓縮機(jī)六、蒸氣壓縮式制冷的實(shí)際循環(huán)蒸氣壓縮式制冷的實(shí)際循環(huán)lgP-h圖lgph234'43?pkpo1c1?2?dap2p177六、蒸氣壓縮式制冷的實(shí)際循環(huán)蒸氣壓縮式制冷的實(shí)際循環(huán)lgP-六、蒸氣壓縮式制冷的實(shí)際循環(huán)各種損失引起壓縮機(jī)輸氣量的減少可用容積效率ηv來(lái)表示，容積效率ηv的定義為壓縮機(jī)實(shí)際輸氣量VR與理論輸氣量Vb之比制冷量減少78六、蒸氣壓縮式制冷的實(shí)際循環(huán)各種損失引起壓縮機(jī)輸氣量的減少可六、蒸氣壓縮式