第一章-蒸氣壓縮式制冷的熱力學(xué)原理要點(diǎn)課件

第一章

蒸氣壓縮式制冷的熱力學(xué)原理§1-1理想制冷循環(huán)§1-2蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)§1-3蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善§1-4蒸氣壓縮式制冷循環(huán)熱力計(jì)算§1-5跨臨界循環(huán)§1-6蒸氣壓縮式制冷的實(shí)際循環(huán)本章內(nèi)容2006-1-29建筑環(huán)境與設(shè)備專(zhuān)業(yè)第一章

蒸氣壓縮式制冷的熱力學(xué)原理§1-1理想制冷循環(huán)1本章學(xué)習(xí)要求掌握理想制冷循環(huán)；制冷系數(shù)的概念。掌握理論循環(huán)過(guò)程組成；理論循環(huán)的改善措施。掌握壓焓圖的使用；理論循環(huán)的熱力計(jì)算。熟悉臨界循環(huán)和跨臨界循環(huán)。了解實(shí)際循環(huán)過(guò)程在理論循環(huán)基礎(chǔ)上有哪些方面進(jìn)行了理想化。2006-1-29建筑環(huán)境與設(shè)備專(zhuān)業(yè)本章學(xué)習(xí)要求掌握理想制冷循環(huán)；制冷系數(shù)的概念。熟悉臨界循2水的沸點(diǎn)比焓

溫度1bar100oC液+汽液態(tài)水蒸氣0.47bar80oC2bar120oC2006-1-29建筑環(huán)境與設(shè)備專(zhuān)業(yè)水的沸點(diǎn)比焓溫度1bar100oC液液態(tài)水蒸氣0.473液體氣化制冷原理壓縮機(jī)蒸發(fā)器冷凝器膨脹閥IncrementpressureRemoveheatoutdoorCoolingair/WaterReducepressure2006-1-29建筑環(huán)境與設(shè)備專(zhuān)業(yè)液體氣化制冷原理壓縮機(jī)蒸發(fā)器冷凝器膨脹閥Increment4逆向TS1234QQ高溫

低溫

逆卡諾循環(huán)——將熱量從低溫?zé)嵩粗腥〕?，并排放到高溫?zé)嵩粗评溲h(huán)

第一節(jié)理想制冷循環(huán)一、逆卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)——從高溫?zé)嵩次崃慷鴮?shí)現(xiàn)對(duì)外做功熱機(jī)循環(huán)T1234SQQ高溫低溫2006-1-29建筑環(huán)境與設(shè)備專(zhuān)業(yè)逆向TS1234QQ高溫低溫逆卡諾循環(huán)——將熱量從低溫51.逆卡諾循環(huán)——理想過(guò)程的極限匯/高溫?zé)嵩丛?低溫?zé)嵩碦MQ.Q.P冷凝器蒸發(fā)器壓縮機(jī)膨脹機(jī)1243Q2Q1WcWe2006-1-29建筑環(huán)境與設(shè)備專(zhuān)業(yè)1.逆卡諾循環(huán)——理想過(guò)程的極限匯/高溫?zé)嵩丛?低溫62.逆卡諾循環(huán)在T-S圖上的表示q0TS1234Sw=wc-weTkT0qk2006-1-29建筑環(huán)境與設(shè)備專(zhuān)業(yè)2.逆卡諾循環(huán)在T-S圖上的表示q0TS1234Sw=w73.逆卡諾循環(huán)過(guò)程分析絕熱壓縮

T△U>0dS=0Qr=0W>012dS<0Qr<0放熱向高溫?zé)嵩?3T△U<0dS=0Qr=0W<0絕熱膨脹34dS>0Qr>0從低溫吸熱412006-1-29建筑環(huán)境與設(shè)備專(zhuān)業(yè)3.逆卡諾循環(huán)過(guò)程分析絕熱壓縮T△U>0dS=84.逆卡諾循環(huán)的熱和功的計(jì)算Qr=T△S等溫Qr

2-3=-T2(S2–S3)

Qr

4-1=T1(S1–S4)對(duì)整個(gè)循環(huán)而言（1-2-3-4-1）：△U=0W=(S1

–

S4)(T2–T1)

W=△U-

Q=0-(Qr4-1+Qr2-3)2006-1-29建筑環(huán)境與設(shè)備專(zhuān)業(yè)4.逆卡諾循環(huán)的熱和功的計(jì)算Qr=T△S等溫Qr2-395.逆卡諾循環(huán)的性能系數(shù)

COP(CoefficientofPerformance) =制冷系數(shù)=

c=q0/∑w

制冷系數(shù)（與工質(zhì)無(wú)關(guān)，僅與冷熱源溫度有關(guān)。）制熱系數(shù)2006-1-29建筑環(huán)境與設(shè)備專(zhuān)業(yè)5.逆卡諾循環(huán)的性能系數(shù)COP(Coefficient10

ε逆向Carnot=εmax6.逆卡諾循環(huán)特點(diǎn)Q高Q低>

制冷系數(shù)只與冷熱源溫度有關(guān)，與制冷劑種類(lèi)無(wú)關(guān)。

制冷系數(shù)隨低溫?zé)嵩礈囟壬叨?，隨高溫?zé)嵩礈囟壬叨档汀?006-1-29建筑環(huán)境與設(shè)備專(zhuān)業(yè)ε逆向Carnot=εmax6.逆卡諾117.T’0、T’k哪個(gè)對(duì)制冷系數(shù)影響大？

即：冷源溫度（蒸發(fā)溫度）T’0影響更大一些?。?！2006-1-29建筑環(huán)境與設(shè)備專(zhuān)業(yè)7.T’0、T’k哪個(gè)對(duì)制冷系數(shù)影響大？即：冷源溫度（蒸12二、勞倫茲循環(huán)(LorenzCycle)特點(diǎn)：由兩個(gè)等熵絕熱過(guò)程和兩個(gè)可逆多變過(guò)程組成可逆過(guò)程。TSabcdTkmTkTosaqoSw=wc-wescqkTom2006-1-29建筑環(huán)境與設(shè)備專(zhuān)業(yè)二、勞倫茲循環(huán)(LorenzCycle)特點(diǎn)：TSabcd131.勞倫茲循環(huán)的熱量從冷源（被冷卻物）吸收的熱量

向熱源（冷卻劑）放出的熱量

2006-1-29建筑環(huán)境與設(shè)備專(zhuān)業(yè)1.勞倫茲循環(huán)的熱量從冷源（被冷卻物）吸收的熱量2006-142.勞倫茲循環(huán)的制冷系數(shù)

勞倫茲循環(huán)的制冷系數(shù)

勞侖茲循環(huán)的制冷系數(shù)取決于被冷卻物和冷卻劑的溫度狀況，而與制冷劑性質(zhì)無(wú)關(guān)

2006-1-29建筑環(huán)境與設(shè)備專(zhuān)業(yè)2.勞倫茲循環(huán)的制冷系數(shù)勞倫茲循環(huán)的制冷系數(shù)勞侖茲循環(huán)15如何才能實(shí)現(xiàn)逆卡諾循環(huán)？循環(huán)過(guò)程兩個(gè)定溫過(guò)程液體的定壓蒸發(fā)吸熱等溫過(guò)程氣體的定壓冷凝放熱等溫過(guò)程兩個(gè)絕熱過(guò)程絕熱壓縮蒸氣絕熱壓縮壓縮機(jī)絕熱膨脹蒸氣絕熱膨脹膨脹機(jī)無(wú)溫差傳熱換熱面積無(wú)窮大接觸時(shí)間無(wú)限長(zhǎng)2006-1-29建筑環(huán)境與設(shè)備專(zhuān)業(yè)如何才能實(shí)現(xiàn)逆卡諾循環(huán)？循環(huán)過(guò)程2006-1-29建筑環(huán)境與16可能實(shí)現(xiàn)逆卡諾循環(huán)的方式?。?！

濕蒸氣作工質(zhì)，循環(huán)在兩相區(qū)，等溫過(guò)程即等壓過(guò)程TS1234Sw=wc-weTkT0q0wewckpkp02006-1-29建筑環(huán)境與設(shè)備專(zhuān)業(yè)可能實(shí)現(xiàn)逆卡諾循環(huán)的方式！?。裾魵庾鞴べ|(zhì)，循環(huán)在兩相區(qū)17第二節(jié)

蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)理想制冷循環(huán)在實(shí)現(xiàn)時(shí)有相當(dāng)大的難度，并且也不是最經(jīng)濟(jì)的。2006-1-29建筑環(huán)境與設(shè)備專(zhuān)業(yè)第二節(jié)

蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)理想制冷循環(huán)在實(shí)現(xiàn)時(shí)有相當(dāng)18qkS01’2’a’ab’b04’2314q0蒸氣壓縮式制冷理論循環(huán)T’kT’0Tωc氣液分離器蒸氣壓縮式制冷理論循環(huán)膨脹閥Tk342壓縮機(jī)1冷凝器q0T0蒸發(fā)器2006-1-29建筑環(huán)境與設(shè)備專(zhuān)業(yè)qkS01’2’a’ab’b04’2314q0蒸氣壓縮式19理論循環(huán)特點(diǎn)

用膨脹閥代替膨脹機(jī)

蒸氣的壓縮采用干壓縮代替濕壓縮

存在傳熱溫差理論循環(huán)過(guò)程

兩個(gè)等壓傳熱過(guò)程（蒸發(fā)器、冷凝器）

一個(gè)絕熱壓縮過(guò)程（壓縮機(jī)）

一個(gè)絕熱節(jié)流過(guò)程（膨脹閥）

2006-1-29建筑環(huán)境與設(shè)備專(zhuān)業(yè)理論循環(huán)特點(diǎn)用膨脹閥代替膨脹機(jī)蒸氣的壓縮采用干壓縮20有摩擦的過(guò)程不可以用實(shí)線表示膨脹功熱量TS13wcTkT0q0k24（1）用膨脹閥代替膨脹機(jī)（

）2006-1-29建筑環(huán)境與設(shè)備專(zhuān)業(yè)有摩擦的過(guò)程不可以用實(shí)線表示膨脹功熱量TS13wcTkT021用膨脹閥代替膨脹機(jī)后各參數(shù)變化制冷量

耗功量

制冷系數(shù)

減小了

2006-1-29建筑環(huán)境與設(shè)備專(zhuān)業(yè)用膨脹閥代替膨脹機(jī)后各參數(shù)變化制冷量減小了2006-1-22用膨脹閥后造成的損失

節(jié)流損失：由于節(jié)流閥代替膨脹閥，使制冷系數(shù)下降，降低程度為節(jié)流損失

節(jié)流不可逆過(guò)程降低制冷量；損失了膨脹功

影響節(jié)流損失因素：隨Tk－T0的增加而加大；隨pk/p0的增大而增大；與制冷劑的物理性質(zhì)有關(guān)。2006-1-29建筑環(huán)境與設(shè)備專(zhuān)業(yè)用膨脹閥后造成的損失節(jié)流損失：由于節(jié)流閥代替膨脹閥，使制冷23（2）干壓縮代替濕壓縮（

）方法：氣液分離器膨脹閥控制壓縮機(jī)吸氣過(guò)熱度TS12'3wcTkT0q0kpkp0242006-1-29建筑環(huán)境與設(shè)備專(zhuān)業(yè)（2）干壓縮代替濕壓縮（）方法：TS12'3wcTkT024干壓縮代替濕壓縮各參數(shù)變化制冷量

耗功量

制冷系數(shù)

2006-1-29建筑環(huán)境與設(shè)備專(zhuān)業(yè)干壓縮代替濕壓縮各參數(shù)變化制冷量2006-1-29建筑環(huán)境25干壓縮代替濕蒸氣壓縮的損失過(guò)熱損失：干壓縮后，制冷系數(shù)下降的程度影響過(guò)熱損失的因素制冷劑性質(zhì)有關(guān)；節(jié)流損失大則過(guò)熱損失小壓縮比pk/p0越大，過(guò)熱損失越大

2006-1-29建筑環(huán)境與設(shè)備專(zhuān)業(yè)干壓縮代替濕蒸氣壓縮的損失過(guò)熱損失：干