物理制冷循環(huán)學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1物理制冷物理制冷(zhlng)循環(huán)循環(huán)第一頁，共44頁。第1頁/共44頁第二頁，共44頁。第2頁/共44頁第三頁，共44頁。第3頁/共44頁第四頁，共44頁。(a)夏季制冷循環(huán)(b)冬季熱泵循環(huán) 制冷與熱泵兩用裝置示意圖A 四通換向閥，B 毛細(xì)節(jié)流裝置，C 壓縮機(jī)制冷制冷(zhlng)(zhlng)制熱制熱第4頁/共44頁第五頁，共44頁。11-1 概述概述(i sh)制冷制冷(zhlng)循環(huán)循環(huán)熱泵循環(huán)熱泵循環(huán) heat-pump cycle逆向逆向(n xin)循環(huán)循環(huán)-reverse cycleQciso00cSSSiso00cSSS第5頁/共44頁第六頁，共44頁。經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)

2、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)(zhbio)：ccqqq0cccTTT01 普冷普冷工業(yè)上也稱制冷裝置工作工業(yè)上也稱制冷裝置工作(gngzu)性能系數(shù)性能系數(shù)COP (the coefficient of performance)0ccqCOPqq第6頁/共44頁第七頁，共44頁。生產(chǎn)中常用生產(chǎn)中常用(chn yn)制冷能力來衡量設(shè)備產(chǎn)冷量大小制冷能力來衡量設(shè)備產(chǎn)冷量大小制冷能力：制冷設(shè)備單位制冷能力：制冷設(shè)備單位(dnwi)時(shí)間內(nèi)從冷庫取時(shí)間內(nèi)從冷庫取 走的熱量走的熱量(kJ/s)。商業(yè)上常用商業(yè)上常用冷噸冷噸來表示。來表示。1冷噸：冷噸：1噸噸0C飽和飽和水水在在24小時(shí)內(nèi)被冷凍小時(shí)內(nèi)被冷凍 到到0C的的冰冰

3、所需冷量。所需冷量。水的凝結(jié)（熔化）熱水的凝結(jié)（熔化）熱 r =334 kJ/kg1冷噸冷噸=3.86 kJ/s1美國冷噸美國冷噸=3.517 kJ/s第7頁/共44頁第八頁，共44頁。 空氣壓縮制冷空氣壓縮制冷 壓縮制冷壓縮制冷 蒸氣壓縮制冷蒸氣壓縮制冷 吸收式制冷吸收式制冷制冷循環(huán)制冷循環(huán) 吸附式制冷吸附式制冷 蒸汽噴射制冷蒸汽噴射制冷 半導(dǎo)體制冷半導(dǎo)體制冷 熱聲制冷熱聲制冷第8頁/共44頁第九頁，共44頁。 11-2 壓縮空氣壓縮空氣(ysu kngq)制冷循環(huán)制冷循環(huán) - Gas-compression refrigeration cycle第9頁/共44頁第十頁，共44頁。冷卻水冷卻

4、水膨脹機(jī)膨脹機(jī)壓縮機(jī)壓縮機(jī)冷藏室冷藏室冷卻器冷卻器3214一、壓縮空氣制冷循環(huán)一、壓縮空氣制冷循環(huán)(xnhun)(xnhun)概述概述第10頁/共44頁第十一頁，共44頁。四個(gè)主要四個(gè)主要(zhyo)部件；工質(zhì)：空部件；工質(zhì)：空氣氣1 2 絕熱壓縮絕熱壓縮 p T2 3 等壓冷卻等壓冷卻 向環(huán)境放熱，向環(huán)境放熱，T3 4 絕熱膨脹絕熱膨脹 T T1 （冷庫）（冷庫）4 1 等壓吸熱等壓吸熱 T T1理想化處理：理氣理想化處理：理氣(lq)； 定比熱定比熱; 可逆；可逆；壓縮空氣制冷循壓縮空氣制冷循環(huán)環(huán)(xnhun)分分析析第11頁/共44頁第十二頁，共44頁。1 2 絕熱壓縮絕熱壓縮(y su

5、)2 3 等壓冷卻等壓冷卻(lngqu)3 4 絕熱膨脹絕熱膨脹4 1 等壓吸熱等壓吸熱(x r) pv3214TsT2T01234逆勃雷登循環(huán)逆勃雷登循環(huán)ssppq1qc第12頁/共44頁第十三頁，共44頁。14二、二、 壓縮氣體制冷循環(huán)壓縮氣體制冷循環(huán)(xnhun)(xnhun)簡介簡介第13頁/共44頁第十四頁，共44頁。15二、制冷二、制冷(zhlng)系數(shù)（系數(shù)（COP）321hhq定比熱定比熱(br)143112TTTTCCnet1CqqwqqC14qhh net2314netwqhhhhCnetqw 413241TTTTTT121111TTT 142314hhhhhh21pp循環(huán)

6、增壓比循環(huán)增壓比第14頁/共44頁第十五頁，共44頁。16討論討論(toln)： 1）C1c0C21TTTTTT相同相同(xin tn)溫度的溫度的T 0和和TC2）,Cq 第15頁/共44頁第十六頁，共44頁。17三、回?zé)崾綁嚎s空氣三、回?zé)崾綁嚎s空氣(ysu kngq)制冷循環(huán)制冷循環(huán) 壓縮空氣壓縮空氣(ysu kngq)制冷，制冷，qC較小，較小，且隨且隨上升，上升，下降，為兼顧下降，為兼顧Qc及及，采用大流，采用大流量葉輪壓縮機(jī)并回?zé)?。量葉輪壓縮機(jī)并回?zé)帷?第16頁/共44頁第十七頁，共44頁。 回?zé)崾娇諝鈮嚎s制冷裝置T2T01RTs2R53R41R2R134253R1第17頁/共44頁

7、第十八頁，共44頁。19 回?zé)岷螅?面積(min j)12nm1=面積(min j)45gk4 qc=面積(min j)1mg61 q1=面積(min j)34kn3=面積(min j)35gm3 相等(xingdng)，下降第18頁/共44頁第十九頁，共44頁。 11-3 壓縮蒸汽壓縮蒸汽(zhn q)制冷循環(huán)制冷循環(huán) -The vapor-compression cycle第19頁/共44頁第二十頁，共44頁。21一、壓縮蒸氣制冷循環(huán)設(shè)備一、壓縮蒸氣制冷循環(huán)設(shè)備(shbi)(shbi)流程及流程及T-sT-s圖圖第20頁/共44頁第二十一頁，共44頁。二、制冷二、制冷(zhlng)系數(shù)系數(shù)

8、4151hhhhqcnetcqw421hhq1241hhhh1241TTTT?第21頁/共44頁第二十二頁，共44頁。三三. .狀態(tài)參數(shù)確定狀態(tài)參數(shù)確定(qudng)(qudng)netcqw1241hhhh第22頁/共44頁第二十三頁，共44頁。 蒸氣壓縮制冷，要盡可能利用蒸氣壓縮制冷，要盡可能利用(lyng)工質(zhì)工質(zhì)兩相區(qū)，因此與工質(zhì)性質(zhì)密切相關(guān)。兩相區(qū)，因此與工質(zhì)性質(zhì)密切相關(guān)。對熱物性對熱物性(w xn)要求：要求：1. 沸點(diǎn)低，沸點(diǎn)低，tb10C2. 壓力適中，蒸發(fā)器中稍大于大氣壓，冷凝器中不太高；壓力適中，蒸發(fā)器中稍大于大氣壓，冷凝器中不太高；3. 汽化潛熱大，大冷凍能力汽化潛熱大，

9、大冷凍能力；4. T-S圖上下界線陡峭：上界陡峭，冷凍更接近定溫，下界圖上下界線陡峭：上界陡峭，冷凍更接近定溫，下界線陡，節(jié)流損失?。痪€陡，節(jié)流損失??；5. 凝固點(diǎn)低，價(jià)廉，無毒，不腐蝕，不爆，性質(zhì)穩(wěn)定、油溶性、材料凝固點(diǎn)低，價(jià)廉，無毒，不腐蝕，不爆，性質(zhì)穩(wěn)定、油溶性、材料相容性、環(huán)境性能、安全性能好。相容性、環(huán)境性能、安全性能好。第23頁/共44頁第二十四頁，共44頁。25第24頁/共44頁第二十五頁，共44頁。第25頁/共44頁第二十六頁，共44頁。第26頁/共44頁第二十七頁，共44頁。第27頁/共44頁第二十八頁，共44頁。是否隨著是否隨著CFC和和HCFC的禁用的禁用(jn yn)也

10、淘汰蒸氣壓縮制冷方式？也淘汰蒸氣壓縮制冷方式？ 20世紀(jì)90年代(nindi)以來國際研究熱點(diǎn)第28頁/共44頁第二十九頁，共44頁。 HFC-134a(CH2F-CF3)：美國：美國(mi u)、日本等、日本等采用，新飛、中意等采用；采用，新飛、中意等采用；GWP, TFA 碳?xì)浠衔锾細(xì)浠衔?(異丁烷或異丁烷異丁烷或異丁烷/丙烷混合物丙烷混合物 )：德國及北歐：德國及北歐(Biu)采用，容聲、海爾等采用；采用，容聲、海爾等采用； 可燃易爆；可燃易爆；VOC 混合制冷劑混合制冷劑：有多種方案，海爾、雪花、伯樂等采用：有多種方案，海爾、雪花、伯樂等采用。 溫度滑移；成分泄露溫度滑移；成分泄露

11、第29頁/共44頁第三十頁，共44頁。31第30頁/共44頁第三十一頁，共44頁。11-5 其他其他(qt)制冷循制冷循環(huán)環(huán)第31頁/共44頁第三十二頁，共44頁。一一. 吸收式制冷吸收式制冷(zhlng)循環(huán)循環(huán)absorption refrigerationHcpHcQQWQQcop理想(lxing)條件下01pHtHHTwQQT利用(lyng)此功可獲得的,max001cpLHHLQwTTQTTT,max0max0COPcHLHHLQTTTQTTT第32頁/共44頁第三十三頁，共44頁。二二. 氣流氣流(qli)引射式制冷引射式制冷steam jet refrigeration裝置裝置(

12、zhungzh)工作循環(huán)可分成兩個(gè)循環(huán)工作循環(huán)可分成兩個(gè)循環(huán) 制冷蒸汽循環(huán)制冷蒸汽循環(huán)673456 工作蒸汽循環(huán)工作蒸汽循環(huán)6812456總循環(huán)總循環(huán)每每kg制冷量制冷量q2=q7-3=h3-h7每每kg冷凝器放出熱量冷凝器放出熱量 q冷冷=q5-6=h6-h5 每每kg工作蒸汽吸熱量工作蒸汽吸熱量 q1=q8-1=h1-h8能量利用系數(shù)能量利用系數(shù)8127312hhmhhmQQ 工作蒸汽及功量最終均以熱量(rling)形式在冷凝器中向環(huán)境散失，構(gòu)成能質(zhì)下降以彌補(bǔ)制冷蒸汽的能質(zhì)提高。第33頁/共44頁第三十四頁，共44頁。利用溶液利用溶液(rngy)性質(zhì)性質(zhì)壓縮制冷循環(huán)以消耗壓縮制冷循環(huán)以消耗

13、(xioho)機(jī)械功為代價(jià)機(jī)械功為代價(jià)吸收式制冷吸收式制冷以消耗以消耗熱量熱量為代價(jià)為代價(jià)溶液溶液 = 溶劑溶劑 + 溶質(zhì)溶質(zhì)溶液溶液T溶液溶液T溶劑溶劑吸收吸收溶質(zhì)溶質(zhì)的能力的能力溶劑溶劑吸收吸收溶質(zhì)溶質(zhì)的能力的能力溶液溶液濃度濃度溶液溶液濃度濃度氨（溶質(zhì)）氨（溶質(zhì)） + 水（溶劑）水（溶劑）溶液溶液 溴化鋰（溶劑）溴化鋰（溶劑） + 水（溶質(zhì)）水（溶質(zhì)）溶液溶液 第34頁/共44頁第三十五頁，共44頁。 循環(huán)性能系數(shù)循環(huán)性能系數(shù)PHLRWQQCOP)(第35頁/共44頁第三十六頁，共44頁。用于大型用于大型 空調(diào)、中央空調(diào)?？照{(diào)、中央空調(diào)。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)(yudin)：直接利用直接利用(lyng

14、)熱能熱能可用低品質(zhì)熱可用低品質(zhì)熱缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：設(shè)備體積大，啟動(dòng)時(shí)間長設(shè)備體積大，啟動(dòng)時(shí)間長環(huán)境性能好環(huán)境性能好第36頁/共44頁第三十七頁，共44頁。 11-6 熱泵熱泵(r bn)第37頁/共44頁第三十八頁，共44頁。q2q2q1q1wwT2T0T0T12qw制制冷冷(zh(zhllng)ng)系系數(shù)數(shù)制制熱熱系系數(shù)數(shù)(x(xshsh) )11qw12qqwww制冷制冷(zh(zhlnlng)g)熱泵熱泵第38頁/共44頁第三十九頁，共44頁。T0房房間間供暖供暖(n nun)(n nun)化工化工(hugng)(hugng)溫度提升溫度提升節(jié)能節(jié)能第39頁/共44頁第四十頁，共44頁。Ts12345lnph123452q1qw21514qhhhh124qhh12421qhhwhh第40頁/共44頁第四十一頁，共44頁。主要供暖主要供暖(n nun)方式方式熱用戶熱用戶(yngh)燃煤、燃?xì)馊济?、燃?xì)忮仩t鍋爐集中供熱集中供熱直接電采暖直接電采暖（蓄熱鍋爐、（蓄熱鍋爐、地板輻射、地板輻射、電熱膜）電熱