第十一章 制冷循環(huán)

第十一章制冷循環(huán)11-1

概況11-2

壓縮空氣制冷循環(huán)11-3

壓縮蒸氣制冷循環(huán)11-4

制冷劑的性質(zhì)11-6

熱泵循環(huán)W0=Q1-Q2環(huán)境教學(xué)目標(biāo)：了解工程實(shí)際中制冷過程，掌握各種制冷循環(huán)的熱力計(jì)算。知識點(diǎn)：空氣壓縮制冷循環(huán)；蒸氣壓縮制冷循環(huán)；蒸氣噴射制冷循環(huán)；吸收式制冷循環(huán)；熱泵。重點(diǎn)：空氣和蒸汽壓縮制冷循環(huán)的組成、制冷系數(shù)的計(jì)算及提高制冷系數(shù)的方法和途徑。難點(diǎn)：結(jié)合工程對空氣和蒸汽壓縮制冷循環(huán)的描述，建立數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行熱力計(jì)算。

制冷是獲得并保持低于環(huán)境溫度的操作。制冷和熱泵一樣，都是逆向循環(huán)的一種。熱力學(xué)第二定律指出，熱不能自發(fā)地由低溫物體傳向高溫物體。要使非自發(fā)過程成為可能，必須消耗能量。制冷循環(huán)中所用的在低溫下吸熱和高溫下排熱的工作物質(zhì)(簡稱工質(zhì))稱為制冷劑。制冷循環(huán)和熱泵都是消耗外功或熱能而實(shí)現(xiàn)熱由低溫傳向高溫的逆向循環(huán)。制冷循環(huán)的目的是獲得低溫，熱泵的目的是獲得高溫。高溫?zé)嵩粗评?/p>

裝置/

熱泵低溫?zé)嵩捶艧醧1做功ωnet吸熱q2工作過程消耗功，獲得熱。

復(fù)習(xí)！逆向循環(huán)w0w0q1q2w逆向循環(huán)是指循環(huán)中壓縮過程所消耗的功大于膨脹過程所作的功，循環(huán)的總效果不是產(chǎn)生功而是消耗外界功。消耗的功用于將熱量由低溫物體傳向高溫物體。1423T1T2TsT0制冷循環(huán)熱泵循環(huán)制冷量q2耗凈功w0耗凈功w0吸熱量q2供熱量q13.制冷循環(huán)與熱泵循環(huán)的比較sT11-1概況在T0～TC之間的制冷循環(huán)中，逆向卡諾循環(huán)的制冷系數(shù)最大。工程上把制冷系數(shù)稱為制冷裝置的工作性能系數(shù)，用COP表示。一、制冷循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性評價1.環(huán)境溫度一定時，冷庫溫度越低，制冷系數(shù)就越小—沒有必要把冷庫溫度定得超乎需要的低，以節(jié)約能源。2.同時保持環(huán)境溫度不要太高，注意散熱和通風(fēng)。制冷系數(shù)=制冷量循環(huán)耗凈功制冷循環(huán)類型壓縮式制冷循環(huán)壓縮氣體制冷壓縮蒸氣制冷吸收式制冷循環(huán)吸附式制冷循環(huán)蒸氣噴射制冷循環(huán)半導(dǎo)體制冷

常見制冷劑：氨（NH3）氟里昂（氯氟烴，含氫氯氟烴）：CFC12(R12)、CFC11(R11)HCFC22(R22)含氫氟代烴物質(zhì)：（HCFC134a）√熱聲制冷11-2壓縮空氣制冷循環(huán)一、壓縮空氣制冷循環(huán)壓氣機(jī)qcq01234冷庫冷卻器膨脹機(jī)

右圖是簡單的壓縮空氣制冷循環(huán)裝置流程圖。四個主要部件：膨脹機(jī)是類似燃?xì)廨啓C(jī)等的動力機(jī)；壓氣機(jī)已學(xué)過；冷卻器和冷庫類似于換熱器。圖11-1壓縮空氣制冷循環(huán)裝置流程圖水冷風(fēng)冷大型冷凝器*循環(huán)中幾種未介紹過的設(shè)備節(jié)流閥冷庫中用到的幾種蒸發(fā)器壓氣機(jī)膨脹機(jī)冷卻器冷藏室COLDmediumatTLq1q2winwout4123一、空氣壓縮制冷循環(huán)過程描述由于空氣的定溫加熱和定溫排熱不易實(shí)現(xiàn)，故工程上用定壓加熱和定壓排熱代替，可視為布雷頓循環(huán)的逆循環(huán)，其p-v和T-s圖如下圖。圖11-2壓縮空氣制冷循環(huán)狀態(tài)參數(shù)圖3vo142p44`s1`o3T21定壓放熱定壓加熱絕熱膨脹絕熱壓縮T0Tc空氣壓縮制冷循環(huán)過程1→2：絕熱壓縮p↑,T2↑>T0，壓氣機(jī)耗功WC2→3：等壓冷卻T3↓=T0，向環(huán)境放熱q03→4：絕熱膨脹T4↓<Tc，膨脹機(jī)作功WT4→1：等壓吸熱T1↑=Tc，自冷庫吸熱qC3vo142p44`s1`o3T20T1cT布雷頓循環(huán)的逆循環(huán)制冷系數(shù):其中π稱為循環(huán)增壓比。顯然， ，但比較循環(huán)1-7-8-9-1和1-2-3-4-1可知，π↓也會導(dǎo)致循環(huán)制冷量減少。制冷系數(shù)和制冷量是一對矛盾。把空氣理想化成定比熱容的理想氣體,則有：9`44`s1`o3T20T71cT9658空氣壓縮制冷循環(huán)特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：工質(zhì)為空氣，無毒，無味，不怕泄漏。缺點(diǎn)：1.無法實(shí)現(xiàn)定溫加熱和放熱，制冷系數(shù)小于逆向卡諾循環(huán)制冷系數(shù)<C2.q2=cp(T1-T4)，空氣cp很小，(T1-T4)不能太大，制冷量q2

很小。若(T1-T4)3.活塞式流量m小，制冷量Q2=mq2小。大流量葉輪式壓氣機(jī)和膨脹機(jī)+回?zé)?！?shí)際上很少應(yīng)用，除了飛機(jī)機(jī)艙的開式壓縮空氣制冷。π二、回?zé)崾娇諝庵评溲h(huán)

膨脹機(jī)冷卻水冷卻器回?zé)崞鲏簹鈾C(jī)冷庫456231低溫工程大溫差制冷，需提高增壓比，但使壓氣機(jī)和膨脹機(jī)的負(fù)荷加重。為此可采用回?zé)崞?，用空氣在回?zé)崞髦械念A(yù)熱過程代替一部分絕熱壓縮過程，從而降低增壓比?；?zé)崞骶褪且粋€換熱器,空氣在其中的放熱量(過程4-5)等于被預(yù)熱空氣在其中的吸熱量(過程1-2)。圖11-3回?zé)崾綁嚎s空氣制冷裝置流程圖從冷庫出來的空氣（T1＝TC）先進(jìn)入回?zé)崞魃郎氐礁邷責(zé)嵩礈囟萒2（通常等于環(huán)境溫度T0），接著進(jìn)入葉輪式壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮，升溫、升壓到T3、p3。再進(jìn)入冷卻器，實(shí)現(xiàn)定壓放熱，溫度降至T4（理論上可以達(dá)到高溫?zé)嵩礈囟萒2），隨后進(jìn)入回?zé)崞鬟M(jìn)一步降溫至T5（等于冷庫溫度TC），接著進(jìn)入葉輪式膨脹機(jī)實(shí)現(xiàn)定熵絕熱膨脹，降壓、降溫至T6、p6，最后進(jìn)入冷庫實(shí)現(xiàn)定壓吸熱過程，升溫到T1，完成理想回?zé)嵫h(huán)1-2-3-4-5-6-1。gkm065`53`4312nsTT0TcTmax圖11-4回?zé)崾綁嚎s空氣制冷循環(huán)T-s圖①在理想情況下，4-5過程中空氣在回?zé)崞髦械姆艧崃浚▓D中面積45gk4表示）恰等于被預(yù)熱空氣在過程1-2中的吸熱量（可用圖中面積12nm1表示）。與不采用回?zé)岬难h(huán)1-3`-5`-6`-1相比，循環(huán)中工質(zhì)的吸熱量沒有變化，都是過程6-1吸收的熱量；由于面積34kn3等于面積3`5`gm3`，故循環(huán)放熱量也沒有變化，所以循環(huán)的制冷系數(shù)也沒有變化。但是循環(huán)的增壓比卻從p3`/p1下降到p3/p1。這為采用壓比不能很高的葉輪式壓氣機(jī)和膨脹機(jī)提供了可能。而葉輪式壓氣機(jī)及膨脹機(jī)可提供大流量的空氣，這樣循環(huán)既有較高的制冷系數(shù)，又有較大的制冷量。gkm065`53`4312nsTT0TcTmax圖11-4回?zé)崾綁嚎s空氣制冷循環(huán)T-s圖注意，同溫限的吸熱量和放熱量相等。②此外，由于不應(yīng)用回?zé)釙r，在壓氣機(jī)中至少要把工質(zhì)從TC壓縮到T0以上才有可能制冷（因工質(zhì)要放熱給大氣環(huán)境）。而在氣體液化等低溫工程中，TC和T0之間的溫差很大，這就要求壓氣機(jī)有很高的π，葉輪式壓氣機(jī)很難滿足這種要求。應(yīng)用回?zé)釀t解決這一困難。③由于π減少，壓縮過程和膨脹過程的不可逆損失的影響也可減小。gkm065`53`4312nsTT0TcTmax圖11-4回?zé)崾綁嚎s空氣制冷循環(huán)T-s圖1)回?zé)崾娇諝庵评溲h(huán)使π↓；2)可用葉輪式壓氣機(jī)使生產(chǎn)量↑；3)可使壓縮和膨脹過程中的不可逆損失↓?；?zé)崾娇諝庵评溲h(huán)的優(yōu)點(diǎn)在于：例A46127711-3壓縮蒸氣制冷循環(huán)圖11-5壓縮蒸氣制冷裝置流程圖冷庫（蒸發(fā)器）q2壓氣機(jī)q1w冷凝器節(jié)流閥1234壓縮空氣制冷循環(huán)2個缺點(diǎn)：偏離逆向卡諾循環(huán)的等溫過程；空氣的定壓比熱容小→q2也小。壓縮蒸汽制冷循環(huán)，2個特點(diǎn)：濕蒸汽區(qū)的定壓即等溫；蒸汽定壓比熱容比空氣大。水能用否？--0°C以下凝固不能流動。一般用低沸點(diǎn)工質(zhì)，如氟利昂、氨一、壓縮蒸汽制冷循環(huán)原理壓縮機(jī)膨脹閥1234冷凝器

蒸發(fā)器q2q1汽-水分離器11-3壓縮蒸氣制冷循環(huán)圖11-5壓縮蒸氣制冷裝置流程圖蒸發(fā)器q2壓縮機(jī)q1w冷凝器節(jié)流閥12341-2:制冷劑在壓縮機(jī)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理論上可以實(shí)現(xiàn)最為經(jīng)濟(jì)的逆向卡諾制冷循環(huán)7-3-4-6-7。但是由于7是濕蒸汽狀態(tài)，濕蒸汽的壓縮容易造成液滴的猛烈沖擊，以致?lián)p傷壓縮機(jī)。同時，在4-6的膨脹過程中，因?yàn)楣べ|(zhì)的干度很小，所以能得到的膨脹功也極小。而增加一臺膨脹機(jī)，既增加了系統(tǒng)的投資，又降低了系統(tǒng)工作的可靠性。因此，為了裝置的簡化及運(yùn)行的可靠性等實(shí)際原因，壓縮蒸氣制冷循環(huán)均不采用卡諾逆循環(huán)，而采用右圖所示循環(huán)1-2-3-4-5-1。088’0’6’5’7’1’s1TcT052T4367圖11-6壓縮蒸氣制冷循環(huán)T-s圖其工作過程為：從冷庫（蒸發(fā)器）出來的工質(zhì)狀態(tài)為1，壓力p1，干度接近1，進(jìn)入壓縮機(jī)進(jìn)行絕熱壓縮過程1-2，變成p2，T2的過熱蒸汽，再進(jìn)入冷凝器，進(jìn)行定壓放熱2-3-4至飽和液態(tài)4，再經(jīng)節(jié)流閥作絕熱節(jié)流，降溫、降壓至飽和濕蒸汽狀態(tài)5，最后進(jìn)入冷庫中的蒸發(fā)器，實(shí)現(xiàn)定壓蒸發(fā)吸熱過程5-1，回到狀態(tài)1完成循環(huán)。注意，4-5的節(jié)流過程不可逆，只能用虛線表示。并且循環(huán)的凈功和凈熱量都不能用閉合曲線的面積來表示。088’0’6’5’7’1’s1TcT052T4367圖11-6壓縮蒸氣制冷循環(huán)T-s圖即使存在不可逆損失，但是節(jié)流閥簡單、可靠，且可以控制蒸發(fā)器中的壓力單位質(zhì)量制冷劑在冷凝器中定壓放熱量：q0＝h2-h4=面積2346’1’2單位質(zhì)量制冷劑在蒸發(fā)器中定壓吸熱量：qc＝h1-h5＝h1-h4=面積155’1’1壓縮機(jī)絕熱壓縮的比軸功就是循環(huán)比凈功：其制冷系數(shù)：088’0’6’5’7’1’s1TcT052T4367圖11-6壓縮蒸氣制冷循環(huán)T-s圖

制冷循環(huán)過程量（功和熱）的計(jì)算與過程前后的比焓差有關(guān)，因此常用壓焓（lgp-h)圖來分析計(jì)算壓縮蒸汽制冷循環(huán)。在此圖上也有：等壓線、等焓線、等溫線、等容線、等熵線和等干度線。根據(jù)過程的關(guān)系（1-2過程定熵，2-3-4過程定壓，4-5過程定焓，5-1過程定壓），可以將壓縮蒸氣制冷循環(huán)在圖上表示出來。lgp12345p2p1hsC.P.0TcT0T2壓縮蒸氣制冷循環(huán)的lgp-h圖圖11-7lgp-h圖29TcT0s1T052T432slgp12s345p2p1hsC.P.0TcT0T22實(shí)際上的不可逆因素：①傳熱溫差與摩阻；②壓縮過程為不可逆的絕熱壓縮。實(shí)際壓縮蒸氣制冷循環(huán)實(shí)際壓縮蒸汽制冷循環(huán)下圖中的1-2-3-4-5-1所示。其中，制冷劑的壓縮過程1-2是不可逆絕熱過程，且其經(jīng)過冷庫的蒸發(fā)溫度低于冷庫溫度TC，其經(jīng)過冷凝器的冷凝溫度高于環(huán)境溫度T0。T1實(shí)際循環(huán)還采用過冷方法:即在冷凝器中將處于狀態(tài)4的飽和液體繼續(xù)冷卻到未飽和狀態(tài)4’，然后讓其經(jīng)絕熱節(jié)流膨脹到狀態(tài)5’。這樣，蒸發(fā)器中單位工質(zhì)的吸熱量增加了(h5-h5')，而壓縮機(jī)耗功未變，所以制冷系數(shù)有所提高。4’lgp12s345p2p1hsC.P.0TcT0T225’TcT0s1T052T432s4’5’過冷方法只利用環(huán)境介質(zhì)將工質(zhì)冷卻到T4（T4<T0）,否則需要介質(zhì)向人為的低溫放熱，得不償失。T1

用R134a作工質(zhì)的理想制冷循環(huán)如圖11

–

7中循環(huán)1–2–3–4–5–1所示。若蒸發(fā)器制冷溫度

,冷凝器中的冷凝溫度，制冷劑的質(zhì)量流量，環(huán)境溫度,求：（1）循環(huán)的制冷系數(shù)；（2）制冷量；（3）電動機(jī)功率；（4）節(jié)流過程的作功能力損失；（5）裝置火用效率。例11-2P355lgp12s345p2p1hsC.P.0TcT0T22

（1）制冷系數(shù)狀態(tài)

1是的飽和干蒸氣，由從HFC134a的飽和性質(zhì)表（附表11

）中查得：

同理，由及查得：

由p2

值和，從HFC134a的過熱蒸氣表（附表14）經(jīng)插值求得，

故壓氣機(jī)耗功解：每千克工質(zhì)的制冷量

“冷噸”是工程上常用的制冷量單位，它表示1噸0℃的飽和水在24小時內(nèi)冷凍為0℃的冰所需要的

制冷量，相當(dāng)于3.86kJ/s（[美]3.51kJ/s）。（2）總制冷量制冷系數(shù)為（3）電動機(jī)功率

（4）節(jié)流過程的作功能力損失由及，在lg

p–h圖上查得:。

因節(jié)流過程4–5為絕熱穩(wěn)定流動過程，所以熵產(chǎn)及作功能力損失分別為:

（5）火用效率由題意，，循環(huán)制冷量qc中的冷量火用為所以循環(huán)火用效率為11-4制冷劑的性質(zhì)（1）對于裝置的工作溫度，要有適中的壓力；（2）在工作溫度下汽化潛熱要大；（3）臨界溫度應(yīng)高于環(huán)境溫度；（4）制冷劑在T-s圖的上下界限要陡峭；（5）工質(zhì)三相點(diǎn)溫度要低于制冷循環(huán)的下限溫度；（6）蒸氣的比體積要小，工質(zhì)的傳熱性要好。常用的制冷劑有氨和氟里昂。對制冷劑熱力性質(zhì)的要求：088’0’6’5’7’1’s1TcT052T4367其它性能要求氟里昂是飽和碳?xì)浠衔锏姆?、氯、溴衍生物之總稱。最早使用的是R12，以后使用范圍迅速擴(kuò)大。許多氟里昂物質(zhì)，尤其是氯氟烴（碳?xì)浠衔锏姆⒙韧耆苌铮┰谖锢?、化學(xué)性質(zhì)上又有許多共同的優(yōu)點(diǎn)（如無毒、無燃爆危險(xiǎn)、不腐蝕金屬、熱穩(wěn)定性與化學(xué)穩(wěn)定性好等），便于實(shí)用。已經(jīng)成熟使用的氟里昂制冷劑以氯氟烴類物質(zhì)為主（如R11，R12，R114，R115等），還有某些不完全鹵代烴（如R22）以及氟里昂制冷劑的混合物（如R500，R502，R503等）。1974年發(fā)現(xiàn)大氣臭氧層破壞的化學(xué)機(jī)制。到80年代，科學(xué)確認(rèn)了氯氟烴是引起臭氧層破壞和溫室效應(yīng)的危害物質(zhì)。1987年在加拿大蒙特利爾（Montreal）聯(lián)合國環(huán)境保護(hù)計(jì)劃會議簽署了"關(guān)于臭氧層衰減物質(zhì)的蒙特利爾協(xié)定"。該協(xié)定規(guī)定了限制和禁止生產(chǎn)對臭氧層破壞作用大的物質(zhì)，R11，R12，R113，R114，R115，R12B1，R13B1和R114B2是首批受禁物質(zhì)，到21世紀(jì)完全停止生產(chǎn)。R22的環(huán)境破壞相對小一些，但最終也將被禁止。目前新制冷劑的開發(fā)、研究和應(yīng)用正在進(jìn)行中，較明朗化的趨勢是：高溫制冷劑用R123，中溫制冷劑用R134a和R152a，低溫制冷劑用R23。環(huán)境友善、安全無毒、溶油性好、化學(xué)/熱力性質(zhì)穩(wěn)定、價格便宜、與密封材料有較好的相容性。*《蒙特利爾議定書》1974年兩位美國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)CFC和HCFC物質(zhì)進(jìn)入大氣后對大氣同溫層中的臭氧層產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞作用,使臭氧的濃度減小，大大削弱了對紫外線B的吸收能力，使大量紫外線B直接照射到地球表面，導(dǎo)致人體免疫功能下降，農(nóng)、畜、水產(chǎn)品減產(chǎn)，破壞生態(tài)平衡，并且還會加劇溫室效應(yīng)。全球幾十個國家共同制訂了保護(hù)臭氧層的《蒙特利爾議定書》。我國政府于1991年6月提出參加并于1992年8月起正式成為該協(xié)議書的締約國。按協(xié)議書的規(guī)定，我國將在2010年前禁止使用與生產(chǎn)CFC物質(zhì)。研究表明HCFC134a很有希望成為CFC12替代物。由于不含氯原子，因而不會破壞臭氧層，對溫室效應(yīng)的影響也僅為CFC12的30%左右。它的正常沸點(diǎn)和蒸汽壓曲線與CFC12的十分接近，熱工性能也接近CFE12。膨脹閥閥門泵加熱

蒸發(fā)器冷凝器氨吸收式制冷原理圖

蒸發(fā)器Q2吸收器Q1QQ1’“壓縮機(jī)”—制冷劑(氨)—吸收劑（水）*11-5其它制冷循環(huán)一、吸收式制冷循環(huán)膨脹閥閥門泵加熱

蒸發(fā)器冷凝器

蒸發(fā)器Q2吸收器Q1QQ1’“壓縮機(jī)”利用溶液性質(zhì)壓縮制冷循環(huán)以消耗機(jī)械功為代價吸收式制冷以消耗熱量為代價溶液

=溶劑

+溶質(zhì)溶液T溶液T溶劑吸收溶質(zhì)的能力溶劑吸收溶質(zhì)的能力溶液濃度溶液濃度氨（溶質(zhì)）

+水（溶劑）溶液溴化鋰（溶劑）

+水（溶質(zhì)）溶液

泵冷凝器蒸汽鍋爐1014267噴管混合室膨脹閥98蒸發(fā)器擴(kuò)壓管Q2QQ1“壓縮機(jī)”二、噴射式制冷循環(huán)蒸汽噴射制冷循環(huán)示意圖冷庫15342768Ts蒸汽噴射制冷T－s圖裝置工作循環(huán)可分成兩個循環(huán)

制冷蒸汽循環(huán)673456

工作蒸汽循環(huán)6812456總循環(huán)每kg制冷量q2=q7-3=h3-h7每kg冷凝器放出熱量

q冷=q5-6=h6-h5

每kg工作蒸汽吸熱量

q1=q8-1=h1-h8能量利用系數(shù)11-6熱泵循環(huán)評價其循環(huán)經(jīng)濟(jì)性能的指標(biāo)為供暖系數(shù)。

熱泵循環(huán)和制冷循環(huán)的熱力學(xué)原理相同，但它主要目的在于向高溫物系提供熱量。

熱泵經(jīng)合理設(shè)計(jì)，可輪流用來制冷和供暖。夏季作制冷機(jī)用于空調(diào)。冬季作熱泵用來供暖。（目前的冷-熱風(fēng)機(jī)按加熱方式可分為電熱型和熱泵型兩種。）（12-4）供暖系統(tǒng)示意圖房屋蒸發(fā)器冷凝器膨脹閥壓縮機(jī)Q2WinQ1制冷系統(tǒng)示意圖房屋蒸發(fā)器冷凝器膨脹閥壓縮機(jī)Q１WinQ２氣┃氣轉(zhuǎn)換式熱泵系統(tǒng)圖轉(zhuǎn)換閥膨脹閥制冷系統(tǒng)熱泵系統(tǒng)壓縮機(jī)

換熱器室外室內(nèi)

換熱器主要供暖方式熱用戶燃煤、燃?xì)忮仩t集中供熱直接電采暖（蓄熱鍋爐、地板輻射、電熱膜）熱泵（空氣源、水源）能量利用系數(shù)直接電100%電廠發(fā)電33%損失67%房間33%鍋爐100%鍋爐效率70%房間70%損失30%熱泵熱泵100%電廠發(fā)電33%損失67%66%房間99%COP=3例2某制冷機(jī)以氨為制冷劑,冷凝溫度為38℃,蒸發(fā)溫度為-10℃,冷負(fù)荷為100×104KJ/h。試計(jì)算制冷劑流量、壓縮機(jī)所消耗功量和制冷系數(shù)。解：查lgP-h圖p1=0.29MPa,p2=1.5MPa;h1=1450kJ/kg,h2=1690kJ/kg,h4=h5=370kJ/kg.制冷劑流量q2=h1-h5=1450-370=1080kJ/kgm=Q2/q2=1000000/1080=925.93kg/h壓縮機(jī)功率w0=h2-h1=1690-1450=240kJ/kgP=mw0/3600=61.73kW制冷系數(shù)ε1=q2/w0=1080/240=4.5本章作業(yè)第十一章11-1、2、3、6、13、15pp.36411-112-1一制冷機(jī)在-20℃和30℃的熱源間工作，若其吸熱為10kW，循環(huán)制冷系數(shù)是同溫度限間逆向卡諾循環(huán)的75%，試計(jì)算：（1）散熱量；（2）循環(huán)凈耗功量；（3）循環(huán)制冷量折合多少“冷噸”？解：在-20℃和30℃間逆向卡諾循環(huán)制冷系數(shù)實(shí)際循環(huán)制冷系數(shù)（1）散熱量（2）凈功（3）折合冷噸（3）改作熱泵循環(huán)（2）*11-2一逆向卡諾制冷循環(huán)，其性能系數(shù)為4，問高溫?zé)嵩磁c低溫?zé)嵩礈囟戎榷嗌伲咳糨斎牍β蕿?.5kW。試問制冷量為多少“冷噸”？如果將此系統(tǒng)改作熱泵循環(huán)，高、低溫?zé)嵩礈囟燃拜斎牍β示S持不變。試求循環(huán)的性能系數(shù)及能提供的熱量。解：（1）

考點(diǎn)是對（逆向）循環(huán)性能系數(shù)的掌握，這是一個基本點(diǎn)。制冷和熱泵系數(shù)定義有一定區(qū)別，關(guān)鍵記住是收益/成本。11-3壓縮空氣制冷循環(huán)運(yùn)行溫度TC=290K，T0=300K，如果循環(huán)增壓比分別為3和6，分別計(jì)算它們的循環(huán)性能系數(shù)和每kg工質(zhì)的制冷量。假定空氣為理想氣體，此熱容取定值cp=1.005kJ/(kg?K)、κ=1.4。解：制冷量制冷量4so3T2T01TC96578p2p1循環(huán)增壓比↓，制冷系數(shù)↑，制冷量↓11-6某采用理想回?zé)岬膲嚎s氣體制冷裝置，工質(zhì)為某種理想氣體，循環(huán)增壓比為π=5，冷庫溫度Tc=?40℃，環(huán)境溫度為300K，若輸入功率為3kW，試計(jì)算：（1）循環(huán)制冷量；（2）循環(huán)制冷量系數(shù)；（3）若循環(huán)制冷系數(shù)及制冷量不變，但不用回?zé)岽胧?。此時，循環(huán)的增壓此應(yīng)該是多少？該氣體熱可取定值，cp=0.85kJ/(kg?K)、κ=1.3。解：T5=T1=TC=?40℃=233.15K11-13某熱泵裝置用氨為工質(zhì)，設(shè)蒸發(fā)器中氨的溫度為-10℃，進(jìn)入壓縮機(jī)時蒸汽的干度為x1=0.95，冷凝器中飽和氨的溫度為35℃。求：（1）工質(zhì)在蒸發(fā)器中吸收的熱量q2，在冷凝器中的散向室內(nèi)大氣的熱量q1和循環(huán)供暖系數(shù)ε；(2)設(shè)該裝置每小時向室內(nèi)大氣供熱量Q1=8×104kJ，求用以帶動該該熱泵的最小功率是多少？若改用電爐供熱，則電爐功率應(yīng)是多少？兩者比較，可得出什么樣的結(jié)論？解：查NH3熱力性質(zhì)表，t=?10℃時,h′=134.41kJ/kg、h‘’=1430.8kJ/kg；s′=0.5408kJ/(kg?K)、s‘’=5.4673kJ/(kg?K)h1=xh‘’+(1?x)h′=0.95×1430.8kJ/kg+(1?0.95)×134.4