蒸汽壓縮式制冷的原理和工況ppt課件

1、第一節(jié)第一節(jié)蒸汽緊縮式制冷的原理和工況蒸汽緊縮式制冷的原理和工況1;.蒸汽緊縮式制冷的原理1、液態(tài)與氣態(tài)相互轉(zhuǎn)換的規(guī)律 當液體汽化時，剩下液領(lǐng)會降溫；當氣體液化時要放熱。當溫度衡定時，液面氣體壓力到達既定值，汽化和液化到達動態(tài)平衡，液面上的氣體到達飽和形狀，這時的氣體壓力稱為該溫度所對應(yīng)的飽和壓力，這時的溫度稱為該壓力所對應(yīng)的飽和溫度 溫度越高，飽和壓力也越高，反之亦然2蒸汽緊縮式制冷的原理1、液態(tài)與氣態(tài)相互轉(zhuǎn)換的規(guī)律 當液體溫度低于其壓力所對應(yīng)的飽和溫度時，汽化只在液面上發(fā)生；當液體被加熱，溫度升高到其壓力所對應(yīng)的飽和溫度時，內(nèi)部也產(chǎn)生許多氣泡，這種在液體內(nèi)部和外表同時進展較猛烈的汽化景象稱

2、為沸騰3蒸汽緊縮式制冷的原理1、液態(tài)與氣態(tài)相互轉(zhuǎn)換的規(guī)律 汽化潛熱單位質(zhì)量的某物質(zhì)在既定壓力下全部汽化所吸收的熱量與液化所放出的熱量相等 在沸騰或冷凝過程中，氣體稱為飽和蒸汽，液體稱為飽和液體，二者的混合物稱為濕蒸汽 干度飽和蒸汽在濕蒸汽中所所占的質(zhì)量比例稱為干度 干飽和蒸汽液體全部氣化后，干度為1的干飽和蒸汽4蒸汽緊縮式制冷的原理1、液態(tài)與氣態(tài)相互轉(zhuǎn)換的規(guī)律 過熱蒸汽干飽和蒸汽溫度繼續(xù)升高即成為過熱蒸汽 過熱度過熱蒸汽的溫度與其壓力所對應(yīng)的飽和溫度之差 過冷液體濕蒸汽在液化過程中干度為零的飽和液體繼續(xù)冷卻而溫度下降即成為過冷液體，其溫度稱為過冷溫度 過冷度液體所處壓力所對應(yīng)的飽和溫度與液體實

3、踐溫度之差稱為過冷度5蒸汽緊縮式制冷的原理2、緊縮制冷的根本循環(huán) 由緊縮機，冷凝器，膨脹閥和蒸發(fā)器組成。用管道將它們銜接成一個密封系統(tǒng)6液壓制冷的根本循環(huán)根本元件的功用： 膨脹閥使流過的冷劑節(jié)流降壓，控制冷劑的流量蒸發(fā)器使流經(jīng)其中的冷劑吸熱汽化緊縮機抽吸蒸發(fā)器產(chǎn)生的冷劑蒸汽并將其壓送到冷凝器中冷凝器使送來的冷劑氣體冷卻并液化7液壓制冷的根本循環(huán) 蒸氣緊縮式制冷選擇在常壓時沸點很低的制冷劑，經(jīng)膨脹閥節(jié)流進入蒸發(fā)器盤管，在較低的蒸發(fā)壓力下吸熱汽化，來實現(xiàn)制冷。8液壓制冷的根本循環(huán) 緊縮機將蒸發(fā)器產(chǎn)生的制冷劑低壓過熱蒸汽不斷抽出，壓送到冷凝器中去，冷凝器中的冷凝壓力及相應(yīng)的冷凝溫度較高，可以利用環(huán)境

4、介質(zhì)使制冷劑的高壓過熱蒸汽冷卻，冷凝并降溫成過冷液體，然后經(jīng)膨脹閥等焓節(jié)流進入蒸發(fā)器。9液壓制冷的根本循環(huán) 在緊縮制冷循環(huán)中，從膨脹閥到緊縮機吸口為系統(tǒng)的低壓部分 制冷劑在蒸發(fā)器中流動因流阻而蒸發(fā)壓力和溫度略有下降，干度和焓值因吸熱而不斷添加，在出口略有過熱。在蒸發(fā)器至緊縮機的吸氣管中制冷劑壓力略降，管外要包隔熱層，減少制冷劑溫度和過熱度因有害吸熱的添加。10液壓制冷的根本循環(huán) 從緊縮機排出口至膨脹閥進口為系統(tǒng)的高壓部分。 緊縮機至冷凝器的排出管無須隔熱，冷凝器普通無明顯壓降，在冷凝器至膨脹閥的液管中要防止吸熱壓降過多，防止過冷度提早消逝閃發(fā)汽化。 在此循環(huán)中，冷劑在蒸發(fā)器中吸收的熱量+緊縮機

5、緊縮耗功熱，經(jīng)冷凝器傳給冷卻介質(zhì)11單級制冷緊縮機的工況和性能曲線制冷緊縮機的工況是指其所參與制冷循環(huán)的主要溫度條件： 制冷劑的蒸發(fā)溫度 冷凝溫度 吸氣過熱度 膨脹閥前的液體過冷度影響最大的是蒸發(fā)溫度和冷凝溫度12焓焓的表達式：H=U+PV 物理意義：工質(zhì)所處形狀具有的總能量。 根據(jù)它的表達式，可以知道是焓是一個形狀參數(shù)。 在熱力設(shè)備中，工質(zhì)總是不斷地從一個地方流到另一個地方，隨著工質(zhì)不斷地流動，所轉(zhuǎn)移的能量就是焓。這就是為什么引入焓這個概念的緣由，由于每次計算的時候總是要寫U+PV。所以后來干脆就把U+PV定義為焓。簡而言之，引入焓就是為了方便分析，簡化計算13 壓焓圖的構(gòu)造如以下圖所示。以

6、絕對壓力為縱坐標為了減少圖的尺寸，提高低壓區(qū)域的精壓焓圖的構(gòu)造如以下圖所示。以絕對壓力為縱坐標為了減少圖的尺寸，提高低壓區(qū)域的精度，度， 通?？v坐標取對數(shù)坐標，以焓值為橫坐標。通常縱坐標取對數(shù)坐標，以焓值為橫坐標。 臨界點臨界點K左邊的粗實線為飽和液體線，線上的任何一左邊的粗實線為飽和液體線，線上的任何一點代表一個飽和液體形狀，干度點代表一個飽和液體形狀，干度 x=0。 臨界點臨界點K右邊的粗實線為飽和蒸氣線，線上任何一點右邊的粗實線為飽和蒸氣線，線上任何一點代表一個飽和蒸氣形狀，干度代表一個飽和蒸氣形狀，干度 x=1。這兩條粗實線將圖分這兩條粗實線將圖分 為三個區(qū)域：為三個區(qū)域：飽和液體線的

7、左邊為過冷液體區(qū)，過冷液體的溫度低飽和液體線的左邊為過冷液體區(qū)，過冷液體的溫度低于一樣壓力下飽和液體的溫度；于一樣壓力下飽和液體的溫度；飽和蒸氣線的飽和蒸氣線的 右邊是過熱蒸氣區(qū)，該區(qū)域內(nèi)的蒸氣稱右邊是過熱蒸氣區(qū)，該區(qū)域內(nèi)的蒸氣稱為過熱蒸氣，它的溫度高于同一壓力下飽和蒸氣為過熱蒸氣，它的溫度高于同一壓力下飽和蒸氣的溫度；的溫度； 兩條線之間的區(qū)域為兩相區(qū)，制冷劑在該區(qū)域內(nèi)處于兩條線之間的區(qū)域為兩相區(qū)，制冷劑在該區(qū)域內(nèi)處于氣、液混合形狀濕蒸氣區(qū)。氣、液混合形狀濕蒸氣區(qū)。14過程線過程線1-2表示制冷劑蒸氣在緊縮機中的等熵緊縮過程表示制冷劑蒸氣在緊縮機中的等熵緊縮過程 ，壓力由蒸發(fā)壓力，壓力由蒸發(fā)

8、壓力 升高到冷凝壓升高到冷凝壓力力 。因此該點可經(jīng)過。因此該點可經(jīng)過1點的等熵線和壓力為冷凝壓力的等壓線的交點來確定。由于緊縮點的等熵線和壓力為冷凝壓力的等壓線的交點來確定。由于緊縮過程中外界對制冷劑作功，制冷劑溫度升高，因此點過程中外界對制冷劑作功，制冷劑溫度升高，因此點2表示過熱蒸氣形狀。表示過熱蒸氣形狀。點點2表示制冷劑出緊縮機時的形狀，也就表示制冷劑出緊縮機時的形狀，也就是進冷凝器時的形狀。是進冷凝器時的形狀。點點1表示制冷劑進入緊縮機的形狀。表示制冷劑進入緊縮機的形狀。15過程線過程線2-2-3表示制冷劑在冷凝器內(nèi)的冷卻表示制冷劑在冷凝器內(nèi)的冷卻2-2和冷凝和冷凝2-3的過程。由于這

9、個的過程。由于這個過程是在冷凝壓力過程是在冷凝壓力 不變的情況下進展的，不變的情況下進展的，進入冷凝器的過熱蒸氣首先進入冷凝器的過熱蒸氣首先 將部分熱量放將部分熱量放給外界冷卻介質(zhì)，在等壓下冷卻成飽和蒸氣給外界冷卻介質(zhì)，在等壓下冷卻成飽和蒸氣點點2，然后再在等壓、等溫下繼續(xù)放出，然后再在等壓、等溫下繼續(xù)放出熱量，熱量， 直至最后冷凝成飽和液體點直至最后冷凝成飽和液體點3。因此，冷凝壓力的等壓線和因此，冷凝壓力的等壓線和x0的飽和液體的飽和液體線的交點即為點線的交點即為點3的形狀。的形狀。 點點3表示制冷劑出冷凝器時的形狀。表示制冷劑出冷凝器時的形狀。點點4表示制冷劑出節(jié)流閥時的形狀，也就是進入

10、蒸發(fā)器時的形狀。表示制冷劑出節(jié)流閥時的形狀，也就是進入蒸發(fā)器時的形狀。過程線過程線3-4表示制冷劑在經(jīng)過節(jié)流閥時的節(jié)流過程。在這一過程中，制冷劑的壓力由冷凝表示制冷劑在經(jīng)過節(jié)流閥時的節(jié)流過程。在這一過程中，制冷劑的壓力由冷凝壓力降到壓力降到 蒸發(fā)壓力蒸發(fā)壓力 ，溫度由冷凝溫度降到蒸發(fā)溫度，溫度由冷凝溫度降到蒸發(fā)溫度 ，并進入兩相區(qū)。由于節(jié)流前后制冷，并進入兩相區(qū)。由于節(jié)流前后制冷劑的焓值不變，因此由點劑的焓值不變，因此由點3作等焓線與蒸發(fā)壓力的等壓線的交點即為點作等焓線與蒸發(fā)壓力的等壓線的交點即為點4的形狀。由于節(jié)的形狀。由于節(jié)流過程是一個不可逆過程，所以用一虛線表示流過程是一個不可逆過程，所

11、以用一虛線表示3-4過程。過程。16過程線過程線4-1表示制冷劑在蒸發(fā)器中的氣表示制冷劑在蒸發(fā)器中的氣化過程。由于這一過程是在等溫、等化過程。由于這一過程是在等溫、等壓下進展的，液體制冷劑汲取被冷卻壓下進展的，液體制冷劑汲取被冷卻介質(zhì)的熱量即制冷而不斷氣化，介質(zhì)的熱量即制冷而不斷氣化，制冷劑的形狀沿蒸發(fā)壓力的等壓線制冷劑的形狀沿蒸發(fā)壓力的等壓線 向向干度增大的方向變化，直到全部變?yōu)楦啥仍龃蟮姆较蜃兓?，直到全部變?yōu)轱柡驼魵鉃橹埂＿@樣，制冷劑的形狀飽和蒸氣為止。這樣，制冷劑的形狀又重新回到進入緊縮機前的形狀點又重新回到進入緊縮機前的形狀點1，從而完成一個完好的實際制冷循環(huán)。從而完成一個完好的實際制

12、冷循環(huán)。 17單級制冷緊縮機的工況和性能曲線工況參數(shù)對制冷安裝性能的影響工況參數(shù)對制冷安裝性能的影響制冷量制冷量=緊縮機的質(zhì)量流量緊縮機的質(zhì)量流量單位質(zhì)量流量的制冷量單位質(zhì)量流量的制冷量 即即Q0=G Q0=G q0q0軸功率軸功率=緊縮機的質(zhì)量流量緊縮機的質(zhì)量流量單位質(zhì)量流量的實際功單位質(zhì)量流量的實際功 即即Pe=G Pe=G w0w0制冷系數(shù)制冷系數(shù) = q0 / w0 = q0 / w0質(zhì)量流量質(zhì)量流量 G=Vt/v1 G=Vt/v1 假設(shè)緊縮機轉(zhuǎn)速、任務(wù)缸數(shù)不變，實際流量是假設(shè)緊縮機轉(zhuǎn)速、任務(wù)缸數(shù)不變，實際流量是VtVt是定值，那么是定值，那么G G隨隨輸氣系數(shù)輸氣系數(shù)和吸氣比容和吸氣

13、比容v1v1而變而變實踐生活中，各溫度條件的變化是相互影響的實踐生活中，各溫度條件的變化是相互影響的18(1)其他條件不變，冷凝溫度tk變化(升高)的影響hp1256tkt034tk54326q0q0不變單位制冷量q0輸氣系數(shù)吸氣比容v1 qvQ019(1)其他條件不變，冷凝溫度tk變化(升高)的影響hp1256tkt034tk54326w0w0不變單位緊縮功w0 吸氣比容v1 wvP制冷系數(shù)00wq制冷機軸功率變化情況：由于單位緊縮功w0的增大率大于輸氣系數(shù) 減小率，故當蒸發(fā)溫度降低時軸功率升高。20問題：以下( )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. 制冷安裝任

14、務(wù)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：使冷凝效果下降或緊縮機排氣量升高的要素，都會使冷凝溫度(壓力)升高。反之降低。211 冷凝溫度tk變化的影響緊縮機排出壓力通常近似等于冷凝壓力，其對應(yīng)的飽和溫度可近似的看做冷凝溫度冷凝壓力的大小是由緊縮機的質(zhì)量流量與冷凝器單位時間冷凝量的動態(tài)平衡關(guān)系所決議緊縮機吸氣壓力高，質(zhì)量流量增大，那么冷凝壓力會升高冷凝器換才干差，或冷凝器聚集了不凝氣體，冷凝壓力也會升高調(diào)理冷凝壓力的方法主要是調(diào)理冷卻介質(zhì)的流量22(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

15、降低為t0時：1-2-2-3-4-5-6-6-11256tkt03426t0123(2)其他條件不變，蒸發(fā)溫度t0變化(降低)的影響ph1256tkt03426t01單位制冷量q0 吸氣比容v1 制冷劑質(zhì)量流量GQ0q0q024(2)其他條件不變，蒸發(fā)溫度t0變化(降低)的影響ph1256tkt03426t01w0w0P單位緊縮功w0 制冷劑質(zhì)量流量G 時，P最大3/0ppk制冷系數(shù)00wq25t0溫度降低PTQ0制冷機軸功率變化情況：單位緊縮功w0增大，但制冷劑的比容v1也增大，而不能直接判別。熱力學(xué)分析闡明：在到達某壓力比pk/ p0時(普通3左右), 緊縮機軸功率最大；通常制冷安裝任務(wù)時

16、壓力比都大于3，故當蒸發(fā)溫度降低時軸功率降低26問題：以下( )會使蒸發(fā)溫度t0降低。A. 冷庫參與新食品B. 蒸發(fā)器化霜C. 膨脹閥開度調(diào)大D. 緊縮機任務(wù)缸數(shù)添加E. 蒸發(fā)器風(fēng)機轉(zhuǎn)速降低F. 蒸發(fā)器結(jié)霜加厚G. 冷庫庫溫降低H. 緊縮機皮帶打滑切記：使蒸發(fā)器蒸發(fā)量下降或緊縮機抽氣量升高的要素，都會使蒸發(fā)壓力下降。反之升高。(假設(shè)每一行程緊縮機抽氣量不變272蒸發(fā)溫度t0變化的影響蒸發(fā)溫度對應(yīng)于蒸發(fā)器中蒸發(fā)壓力的飽和溫度，由于吸氣管壓降不大，緊縮機吸入壓力可近似的看做是蒸發(fā)壓力蒸發(fā)壓力的大小是由蒸發(fā)器的蒸發(fā)量和緊縮機質(zhì)量流量間的動態(tài)平衡關(guān)系決議假設(shè)冷卻介質(zhì)溫度降低、蒸發(fā)器供液缺乏或傳熱不良，那么蒸發(fā)量減少，蒸發(fā)壓力降低；反之，假設(shè)蒸發(fā)器蒸發(fā)量大，那么蒸發(fā)壓力就高緊縮機質(zhì)量流量變化也會影響蒸發(fā)壓力