蒸氣壓縮式制冷循環(huán)

1、制冷技術與應用制冷技術與應用第一章第一章 蒸氣壓縮式制冷循環(huán)蒸氣壓縮式制冷循環(huán) 基本要求：基本要求：1熟悉逆卡諾和具有溫差的逆卡諾循環(huán)的特殊性及其理論和實踐的價值。2掌握變溫熱源逆向循環(huán)的特點及其對制冷工質的要求。3熟悉影響理論制冷循環(huán)性能的各種因素。4牢固掌握理論制冷循環(huán)熱力計算方法。 第一節(jié)第一節(jié) 逆向可逆循環(huán)逆向可逆循環(huán) 正向循環(huán)（動力循環(huán)）：正向循環(huán)（動力循環(huán)）：它是使高溫熱源的工質通過動力裝置對外作功，然后再流向低溫熱源。 逆向循環(huán)：逆向循環(huán)：它是使工質（制冷劑）在吸收低溫熱源的熱量后通過制冷裝置，并以外功作補償，然后流向高溫熱源。制冷循環(huán)就是按逆向循環(huán)進行的。 逆向循環(huán)又分為可逆和

2、不可逆兩種。 可逆循環(huán)：可逆循環(huán)：是一種理想循環(huán)，它不考慮工質在流動和狀態(tài)變化過程中的各種損失。 不可逆循環(huán)：不可逆循環(huán)：在工質循環(huán)過程中考慮了上述各種損失。 不可逆損失：不可逆損失：制冷劑在流動和狀態(tài)變化時因內部摩擦、不平衡等引起的內部不可逆損失，以及冷凝器、蒸發(fā)器等換熱器存在傳熱溫差的外部不可逆損失。 一、逆卡諾循環(huán)一、逆卡諾循環(huán) 1實現(xiàn)逆卡諾循環(huán)必須具備的條件：（1）高、低溫熱源溫度恒定；（2）工質在冷凝器和蒸發(fā)器中與外界熱源之間無傳熱溫差；（3）工質流經(jīng)各個設備時無內部不可逆損失；（4）作為實現(xiàn)逆卡諾循環(huán)的必要設備是壓縮機、冷凝器、膨脹機和蒸發(fā)器。 逆卡諾循環(huán)過程2制冷劑按逆卡諾循環(huán)的

3、熱力過程：（1）絕熱壓縮(12)：T0升至Tk，外界輸入功w；（2）等溫冷凝(23)：等溫Tk向高溫熱源放出qk；（3）絕熱膨脹(34)：Tk降至T0，膨脹機輸出功we；（4）等溫蒸發(fā)(41)：等溫T0吸收低溫熱源中q0。 單位質量的制冷劑吸收熱量：q0 = T0（SaSb） kJ/kg單位質量的制冷劑放出熱量：qk = Tk（SaSb） kJ/kg外界輸入功：wc = wwe = qkq0 =（TkT0） kJ/kg制冷系數(shù)（COP）：0k0c0TTTwq3如果考慮冷凝器和蒸發(fā)器的傳熱溫差分別為Tk和T0時，則熱力完善度：)TT()TT(TTTTT0k0k000k01圖1.3 具有傳熱溫差的

4、逆卡諾循環(huán)高、低溫熱源溫度和傳熱溫差對制冷系數(shù)和熱力完善度的影響高溫熱源溫度低溫熱源溫度冷凝器tk 蒸發(fā)器t0逆卡諾循環(huán)有溫差的逆卡諾循環(huán)熱力完善度30-5007.667.66140-5005.965.96140+5007.947.9410+5556.070.7610104.870.611055.460.69二、變溫熱源的逆向循環(huán)二、變溫熱源的逆向循環(huán)圖1.4 恒溫熱源逆向循環(huán)冷卻介質被冷卻介質冷卻介質被冷卻介質圖1.5 變溫熱源逆向循環(huán) 單一物質制冷劑無法實現(xiàn)變溫逆向循環(huán)，非共沸混合制冷劑可以實現(xiàn)。 三、熱泵的應用三、熱泵的應用 供熱系數(shù)： 11wqwwqc0cck第二節(jié)第二節(jié) 理論制冷循環(huán)

5、理論制冷循環(huán) 理論制冷循環(huán)與逆卡諾循環(huán)（理想制冷循環(huán)）的區(qū)別：1在冷凝器和蒸發(fā)器中，制冷劑按等壓過程循環(huán)，且具有傳熱溫差；2制冷劑用膨脹閥節(jié)流，而非膨脹機；3壓縮機吸入飽和蒸氣，而不是濕蒸氣。 圖1.7 理論制冷循環(huán)過程在T-S圖上的表示一、用膨脹閥代替膨脹機后的節(jié)流損失一、用膨脹閥代替膨脹機后的節(jié)流損失制冷劑絕熱膨脹作功量：we = h3h4制冷劑通過膨脹閥損失的冷量：q01 = h4h4絕熱節(jié)流前后焓值不變，即h3 = h4；we = q01圖1.8 三種制冷循環(huán)過程在T-S圖上的表示節(jié)流損失：制冷劑干度，液體含量，制冷能力。（T0Tk）或者制冷劑液態(tài)比熱，則節(jié)流損失；反之。 用膨脹閥代替

6、膨脹機后，增加了we，損失了q01，使制冷系數(shù)和熱力完善度下降。二、用干壓縮代替濕壓縮后的飽和損失二、用干壓縮代替濕壓縮后的飽和損失 在制冷壓縮機的實際運行中，若吸入濕蒸氣，會引起液擊，并占有氣缸容積，吸氣量減少，制冷量下降。 飽和損失 第三節(jié)第三節(jié) 液體過冷和吸氣過熱對制液體過冷和吸氣過熱對制冷循環(huán)的影響冷循環(huán)的影響一、液體過冷對制冷循環(huán)的影響一、液體過冷對制冷循環(huán)的影響 液體過冷會增加q03，且隨著過冷溫度的降低，q03會增加； 同時并不增加w，因此制冷系數(shù)增加。 圖1.9 液體過冷和吸氣過熱循環(huán)二、吸氣過熱對制冷循環(huán)的影響二、吸氣過熱對制冷循環(huán)的影響吸氣過熱會增加q04和w若 ，則增大；

7、反之減小。 有害過熱都會使減小 wqwq004三、回熱制冷循環(huán)三、回熱制冷循環(huán) 制冷劑液體過冷和吸氣過熱是利用流出蒸發(fā)器的低溫飽和蒸氣與流出冷凝器的飽和液體通過熱交換器的傳熱過程而產(chǎn)生的。 回熱循環(huán)特別適用于增加吸氣過熱度能提高其循環(huán)制冷系數(shù)、以及絕熱指數(shù)較小，絕熱壓縮后排氣溫度較低的制冷劑，如R12（K = 1.136）、R22、R502。 對氨氨（K = 1.310）、R11等，因為提高過熱度后會降低其制冷系數(shù)，所以不采用回熱循環(huán)。 圖1.10 回熱制冷循環(huán)在T-S圖上的表示第四節(jié)第四節(jié) 理論制冷循環(huán)的熱力計算理論制冷循環(huán)的熱力計算一、制冷劑的壓一、制冷劑的壓-焓圖（焓圖（lgP-h圖）圖） 等壓線 等焓線 等溫線 等比容線 等熵線 等干度線 過冷液體區(qū)濕蒸氣區(qū)過熱蒸氣區(qū)飽和液體線干飽和蒸氣線圖1.11 制冷劑的lgP-h圖二、熱力計算二、熱力計算圖1.13 蒸氣壓縮式制冷循環(huán)在lgP-h圖上的表示圖1.12 蒸氣壓縮式制冷循環(huán)在T-S圖上的表示制冷劑在蒸發(fā)器中的單位質量制冷量：q0 = h1h4 kJ/kg壓縮機的單位質量絕熱壓縮耗功量： w = h2h1 kJ/kg制冷劑在冷凝器中的單位質量放熱量：qk = h2h3 kJ/kg節(jié)流前、后焓值不變h3 = h4，則qk = q0 + w 制冷劑單位容積制冷量： kJ/m3若已知總制冷量