1、第第2講講 單級蒸氣壓縮式制冷的基本原理單級蒸氣壓縮式制冷的基本原理一、熱力學基本定律一、熱力學基本定律 熱力學第一定律：能量守恒和轉(zhuǎn)換定律熱力學第一定律：能量守恒和轉(zhuǎn)換定律 熱力學第二定律：能量貶值原理熱力學第二定律：能量貶值原理 不可能把熱從低溫物體傳向高溫物體而不引起其它變化。不可能把熱從低溫物體傳向高溫物體而不引起其它變化。 高溫物體外界補償熱量低溫物體人工制冷： 高壓部分高壓部分制冷系統(tǒng)制冷系統(tǒng) 低壓部分低壓部分二、制冷循環(huán)系統(tǒng)二、制冷循環(huán)系統(tǒng) 氣態(tài)工質(zhì)部分氣態(tài)工質(zhì)部分制冷系統(tǒng)制冷系統(tǒng) 液態(tài)工質(zhì)部分液態(tài)工質(zhì)部分p po op pk k壓壓 縮縮 機機節(jié)節(jié) 流流機機 構(gòu)構(gòu)高高 壓壓 部

2、部 分分低低 壓壓 部部 分分液液 態(tài)態(tài) 工工 質(zhì)質(zhì) 部部 分分 氣氣 態(tài)態(tài) 工工 質(zhì)質(zhì) 部部 分分三、完成制冷循環(huán)的三、完成制冷循環(huán)的設備組成設備組成及其工作及其工作 蒸發(fā)器：蒸發(fā)器：介質(zhì)氣化，吸收外界熱量，實現(xiàn)對外制冷的換介質(zhì)氣化，吸收外界熱量，實現(xiàn)對外制冷的換熱設備。熱設備。 冷凝器冷凝器: 介質(zhì)由氣態(tài)冷凝為液態(tài)，使介質(zhì)可以再次氣化介質(zhì)由氣態(tài)冷凝為液態(tài)，使介質(zhì)可以再次氣化制冷的換熱設備。制冷的換熱設備。 壓縮機壓縮機: 為使介質(zhì)在自然環(huán)境下冷凝，而改變介質(zhì)狀態(tài)為使介質(zhì)在自然環(huán)境下冷凝，而改變介質(zhì)狀態(tài)的動力設備。（實現(xiàn)了熱量從低溫物體向高溫環(huán)境轉(zhuǎn)移）的動力設備。（實現(xiàn)了熱量從低溫物體向高溫

3、環(huán)境轉(zhuǎn)移） 節(jié)流機構(gòu)節(jié)流機構(gòu): 維持系統(tǒng)高低壓共存的設備。維持系統(tǒng)高低壓共存的設備。 設備選型參數(shù)設備選型參數(shù)蒸發(fā)器：蒸發(fā)面積蒸發(fā)器：蒸發(fā)面積吸熱量吸熱量狀態(tài)變化狀態(tài)變化冷凝器：冷凝面積冷凝器：冷凝面積放熱量放熱量狀態(tài)變化狀態(tài)變化壓縮機：輸氣量壓縮機：輸氣量功率功率制冷量制冷量狀態(tài)變化狀態(tài)變化四、理想制冷循環(huán)四、理想制冷循環(huán) 1-2 等熵壓縮 T0Tk 耗功w12-3 等溫放熱qk=Tk（S2-S3）3-4 等熵膨脹 TkT0 做功w24-1 等溫膨脹吸熱q0=T0（S1-S4）1. 逆卡諾循環(huán)逆卡諾循環(huán)T TS ST TK KT TO O1 12 23 34 4特點特點兩個恒溫熱源兩個恒溫熱

4、源兩個等溫過程兩個等溫過程兩個等熵過程兩個等熵過程2. 循環(huán)結(jié)果循環(huán)結(jié)果 單位質(zhì)量制冷劑從被冷卻介質(zhì)（低溫熱源）吸熱單位質(zhì)量制冷劑從被冷卻介質(zhì)（低溫熱源）吸熱q0； 單位質(zhì)量制冷劑向冷卻介質(zhì)（高溫熱源）放熱單位質(zhì)量制冷劑向冷卻介質(zhì)（高溫熱源）放熱qk； 單位循環(huán)凈耗功單位循環(huán)凈耗功 w0qkq0 3. 制冷系數(shù)制冷系數(shù) 大小只取決于兩個熱源的溫度；大小只取決于兩個熱源的溫度； T0 或或Tk c 041032410k000)SS()SS()SS(TTTTTTqqqwqkokoc五、逆卡諾循環(huán)難以實現(xiàn)：五、逆卡諾循環(huán)難以實現(xiàn)： 濕蒸氣區(qū)域內(nèi)進行濕蒸氣區(qū)域內(nèi)進行 濕壓縮濕壓縮 設備：蒸發(fā)器設備：蒸

5、發(fā)器 無傳熱溫差無傳熱溫差 冷凝器冷凝器 無傳熱溫差無傳熱溫差 壓縮機壓縮機 無摩擦運動無摩擦運動 膨脹機膨脹機 不經(jīng)濟，且難以加工不經(jīng)濟，且難以加工 T0TsTkTkT0T033442211ba0Tk圖 1-2 有 傳 熱 溫 差 的 制 冷 循 環(huán)六、六、有傳熱溫差的制冷循環(huán)有傳熱溫差的制冷循環(huán) Tk 冷卻介質(zhì)的溫度冷卻介質(zhì)的溫度T0 被冷卻介質(zhì)的溫度被冷卻介質(zhì)的溫度逆卡諾循環(huán)：逆卡諾循環(huán)：1-2-3-4-1Tk 冷凝器中制冷劑的溫度冷凝器中制冷劑的溫度T0 蒸發(fā)器中制冷劑的溫度蒸發(fā)器中制冷劑的溫度有傳熱溫差的循環(huán)：有傳熱溫差的循環(huán)：1-2-3-4-1耗功量增加：陰影面積耗功量增加：陰影面積制冷量減少：制冷量減少：1-1-4-4-1熱源熱源冷卻介質(zhì)冷源冷源冷凍介質(zhì) 熱力完善度：工作于相同溫度間的實際制冷循環(huán)熱力完善度：工作于相同溫度間的實際制冷循環(huán)的制冷系數(shù)與逆卡諾循環(huán)制冷系數(shù)的比值。的制冷系數(shù)與逆卡諾循環(huán)制冷系數(shù)的比值。11的大小反映了實際制冷循環(huán)接近逆卡諾循環(huán)的