制冷原理與設(shè)備課件4.2

第二篇能力篇模塊四單級(jí)制冷循環(huán)系統(tǒng)原理與應(yīng)用

（2）理論制冷循環(huán)過(guò)程在壓焓圖上的表示1）制冷壓縮機(jī)壓縮過(guò)程2）制冷劑冷卻、冷凝過(guò)程

3）制冷劑膨脹過(guò)程4）制冷劑蒸發(fā)過(guò)程

1s22’34理論循環(huán)流程圖.swf復(fù)習(xí)鞏固12341．單位質(zhì)量制冷量q0=h1－h(huán)42．單位容積制冷量

qv=q0/v13．制冷劑質(zhì)量流量

qm=Q0/q04．單位理論比功

w0=h2－h(huán)15．壓縮機(jī)消耗的理論功率P0=qm×w06．壓縮機(jī)吸入的容積V=qm×v17．制冷系數(shù)

ε0=q0/w08．冷凝器單位熱負(fù)荷qk=h2－h(huán)39．冷凝器熱負(fù)荷

Qk=qm×qk

10．熱力完善度

εc=T0/（TK-T0）β＝ε0/εc4.2.1單級(jí)蒸氣壓縮式制冷實(shí)際循環(huán)的特性

4.2單級(jí)蒸氣壓縮式制冷實(shí)際循環(huán)實(shí)際循環(huán)和理論循環(huán)的差異主要表現(xiàn)在：1）壓縮過(guò)程是非等熵過(guò)程，且有摩擦損失。2）熱交換過(guò)程中，有吸氣過(guò)熱、液體過(guò)冷現(xiàn)象存在。通常制冷壓縮機(jī)的吸氣是過(guò)熱蒸氣，節(jié)流器前的液體是過(guò)冷液體。3）熱交換過(guò)程中，存在傳熱溫差，被冷卻對(duì)象溫度高于制冷劑的蒸發(fā)溫度，環(huán)境介質(zhì)溫度低于制冷劑冷凝溫度，即TL>T0、TH<Tk。4）節(jié)流過(guò)程不完全是絕熱過(guò)程，即不是等焓節(jié)流過(guò)程。5）制冷劑在設(shè)備及管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，存在流動(dòng)阻力損失，且與外界有熱量交換。6）制冷系統(tǒng)中存在著不凝性氣體。1、制冷壓縮機(jī)的實(shí)際壓縮過(guò)程1）壓縮機(jī)進(jìn)氣壓力低于制冷劑蒸氣壓力、實(shí)際吸氣量減小。吸氣管道、吸氣閥件時(shí)有摩阻壓降。低溫蒸氣進(jìn)入壓縮氣缸時(shí)將吸收氣缸壁熱量而比體積增大。2）實(shí)際壓縮過(guò)程是絕熱非等熵過(guò)程。存在與外界環(huán)境的換熱，壓縮過(guò)程是一個(gè)多變指數(shù)不斷變化著的不可逆多變過(guò)程，其表現(xiàn)出來(lái)的總效應(yīng)使得壓縮后的熵增加。3）存在排氣損失和排氣節(jié)流損失，造成系統(tǒng)附加能耗。活塞式制冷機(jī)的實(shí)際排氣壓力高于冷凝壓力時(shí)，才能開(kāi)啟排氣閥件，制冷劑通過(guò)排氣閥件時(shí)有節(jié)流壓降。螺桿式制冷機(jī)排氣壓力高于背壓間才能順利排氣。4）實(shí)際輸氣量的減少，無(wú)效耗功增大。制冷劑會(huì)通過(guò)制冷機(jī)內(nèi)部部件的間隙由高壓部位向低壓部位泄漏，且制冷壓縮機(jī)存在余隙容積。存在機(jī)械摩擦。1）過(guò)冷循環(huán)單位質(zhì)量制冷量q0比功w0制冷系數(shù)ε=q0/w0不變?cè)龃笤龃蟆鱭03’4’2、液體過(guò)冷、吸氣過(guò)熱及回?zé)嵫h(huán)過(guò)冷循環(huán)流程圖.swf2）過(guò)熱循環(huán)△q02’1’過(guò)熱循環(huán)流程圖.swf過(guò)熱分為有效過(guò)熱和有害過(guò)熱兩種。1）選擇的蒸發(fā)器面積大于設(shè)計(jì)面積（有效過(guò)熱）2）在壓縮機(jī)吸氣管路中吸收外界環(huán)境的熱量而過(guò)熱（有害過(guò)熱）3）在制冷壓縮機(jī)中，低壓制冷劑蒸氣進(jìn)入壓縮以前，吸收電動(dòng)機(jī)繞組和運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的熱量而過(guò)熱（屬有害過(guò)熱，但是必須的）4）回?zé)嵫h(huán)中，制冷劑蒸氣在回?zé)崞髦形罩评鋭┮后w的熱量而過(guò)熱（屬有害過(guò)熱，但有過(guò)冷過(guò)程伴隨）

過(guò)熱循環(huán)有效過(guò)熱單位質(zhì)量制冷量q0比功w0制冷系數(shù)ε=q0/w0有害過(guò)熱單位質(zhì)量制冷量q0比功w0制冷系數(shù)ε=q0/w0增大增大不確定不變?cè)龃鬁p小有效過(guò)熱對(duì)循環(huán)是否有益與制冷劑本身的特性有關(guān)。如圖所示，該圖是在蒸發(fā)溫度為0℃、冷凝溫度為40℃的條件下計(jì)算所得的結(jié)果3、回?zé)嵫h(huán)回?zé)嵫h(huán)單位質(zhì)量制冷量q0比功w0制冷系數(shù)ε=q0/w0增大增大不確定R717ε下降R134a、R290、R502ε提高R22ε無(wú)明顯變化回?zé)嵫h(huán)流程圖.swf4、熱交換及壓力損失對(duì)制冷循環(huán)的影響1）吸氣管道1’容積效率始終是無(wú)益的，對(duì)系統(tǒng)循環(huán)性能的影響最大！吸氣管道的換熱吸氣管道的壓力降>﹤無(wú)效>>﹤4、熱交換及壓力損失對(duì)制冷循環(huán)的影響2）排氣管道對(duì)系統(tǒng)性能的影響比吸氣管道??！排氣管道的換熱排氣管道的壓力降無(wú)影響2’’容積效率4、熱交換及壓力損失對(duì)制冷循環(huán)的影響3）液體管道液體管道的換熱液體管道的壓力降過(guò)冷流速相對(duì)小

阻力相對(duì)較小

節(jié)流裝置要高于冷凝器，防止液體制冷劑氣化！4、熱交換及壓力損失對(duì)制冷循環(huán)的影響4）兩相管道兩相管道的換熱兩相管道的壓力降被冷卻空間內(nèi)有效被冷卻空間外壓力降對(duì)系統(tǒng)性能無(wú)影響，但是若多蒸發(fā)器用一節(jié)流元件，要保證分液均勻。4、熱交換及壓力損失對(duì)制冷循環(huán)的影響5）蒸發(fā)器4’不改變制冷劑流出蒸發(fā)器時(shí)的狀態(tài)>

>

對(duì)系統(tǒng)性能無(wú)影響傳熱溫差傳熱面積4、熱交換及壓力損失對(duì)制冷循環(huán)的影響6）冷凝器假定流出冷凝器時(shí)制冷劑壓力不變進(jìn)冷凝器時(shí)制冷劑的壓力提高4、熱交換及壓力損失對(duì)制冷循環(huán)的影響7）壓縮機(jī)

壓縮機(jī)的換熱為多變非等熵過(guò)程!

實(shí)際循環(huán)的輸氣量小于理論循環(huán)，功率消耗大于理論循環(huán)！5、不凝性氣體對(duì)制冷循環(huán)的影響定義：冷凝壓力下不能冷凝為液體的氣體來(lái)源：系統(tǒng)檢修時(shí)帶入的空氣。部分潤(rùn)滑油、制冷劑發(fā)生的分解。制冷壓縮機(jī)負(fù)壓時(shí)低壓部分滲透進(jìn)來(lái)的空氣。影響冷凝面積減少冷凝器內(nèi)的壓力增加壓縮機(jī)排氣壓力、溫度提高比功增加制冷系數(shù)下降制冷量減少壓縮機(jī)容積效率降低6、冷凝、蒸發(fā)過(guò)程傳熱溫差對(duì)循環(huán)性能的影響冷凝溫度比理論循環(huán)的冷凝溫度高，蒸發(fā)溫度則比理論循環(huán)的蒸發(fā)溫度低，制冷系數(shù)下降。傳熱溫差的存在并不影響理論制冷循環(huán)的熱力計(jì)算用于實(shí)際制冷循環(huán)。4.2.2單級(jí)蒸氣壓縮式制冷實(shí)際循環(huán)的熱力狀態(tài)圖4

-1表示制冷劑在蒸發(fā)器汽化和壓降過(guò)程；1-1表示制冷劑蒸氣的過(guò)熱（有益或有害）和壓降過(guò)程；1-2s

表示制冷劑蒸氣在制冷壓縮機(jī)內(nèi)實(shí)際的非等熵壓縮過(guò)程；2s

-2s表示制冷壓縮機(jī)壓縮后的制冷劑蒸氣經(jīng)過(guò)排氣閥的壓降過(guò)程；2s-3表示制冷劑蒸氣經(jīng)排氣管進(jìn)入冷凝器的冷卻、冷凝和壓降過(guò)程；3-3表示制冷劑液體的過(guò)冷和壓降過(guò)程；3-4

表示制冷劑液體的非絕熱節(jié)流過(guò)程

實(shí)際循環(huán)的簡(jiǎn)化

1）不考慮壓力降，以及管道的傳熱和管道內(nèi)制冷劑的狀態(tài)變化，將這些問(wèn)題歸屬于制冷工藝設(shè)計(jì)中解決。

2）忽略節(jié)流時(shí)制冷劑與環(huán)境的換熱，仍近似認(rèn)為是等焓過(guò)程。

3）考慮制冷劑與熱源、冷源間的有溫差傳熱。

4）考慮制冷循環(huán)中的蒸氣過(guò)熱和液體過(guò)冷現(xiàn)象的影響。

5）通過(guò)輸氣系數(shù)λ、制冷壓縮機(jī)的指示效率ηi將壓縮過(guò)程中的實(shí)際輸氣量的減少、壓縮的非等熵變化等復(fù)雜的不可逆過(guò)程，簡(jiǎn)化成一個(gè)從吸氣壓力p1（p1=p0）到排氣壓力p2（p2=pk）的簡(jiǎn)單增熵壓縮過(guò)程。

圖4-9簡(jiǎn)化分析的單級(jí)制冷實(shí)際循環(huán)的熱力狀態(tài)圖1—1′為蒸氣過(guò)熱過(guò)程，1′是制冷壓縮機(jī)吸氣狀態(tài)點(diǎn)。1′一2′為實(shí)際增熵壓縮過(guò)程。2′是實(shí)際壓縮過(guò)程排氣狀態(tài)點(diǎn)，也是進(jìn)入冷凝器的蒸氣狀態(tài)點(diǎn)。1′—(2)為理論壓縮過(guò)程。2′—3—4為制冷劑在冷凝壓力pK下的等壓冷卻冷凝過(guò)程。4—5為制冷劑在冷凝壓力pk下的再冷卻過(guò)程。5—6為制冷劑的等焓節(jié)流過(guò)程。6—1為制冷劑在蒸發(fā)壓力p0下的等壓汽化吸熱過(guò)程。4.2.3單級(jí)蒸氣壓縮式制冷實(shí)際循環(huán)的熱力性能及分析1、單位質(zhì)量制冷量和單位容積制冷量112(2)3456,,ppk0Lgph簡(jiǎn)化后的實(shí)際循環(huán)在壓焓圖上的表示2、理論比功、指示比功和指示效率112(2)3456,,ppk0Lgp簡(jiǎn)化后的實(shí)際循環(huán)在壓焓圖上的表示h3、單位冷凝熱負(fù)荷112(2)3456,,ppk0Lgph簡(jiǎn)化后的實(shí)際循環(huán)在壓焓圖