單級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)

機電組楚利民

單級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)

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1第1章單級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)1.1單級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的基本工作原理引課1.1.1制冷循環(huán)系統(tǒng)的基本組成1.1.2制冷循環(huán)過程1.1.3制冷系統(tǒng)各部件的主要用途1.1.4制冷劑的變化過程小結(jié)作業(yè)第1章單級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)1.1單級蒸氣壓縮式制冷21.1.1制冷循環(huán)系統(tǒng)的基本組成日常生活中我們都有這樣的疑問:怎樣才能制冷制熱呢?利用制冷劑由液體狀態(tài)汽化為蒸氣狀態(tài)過程中吸收熱量，被冷卻介質(zhì)因失去熱量而降低溫度，達到制冷的目的。1.1單級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的基本工作原理1.1.1制冷循環(huán)系統(tǒng)的基本組成日常生活中我們都有這樣的3制冷劑制冷劑在變?yōu)檎魵庵螅枰獙λM行壓縮、冷凝、繼而進行再次汽化吸熱。對制冷劑蒸氣只進行一次壓縮，稱為蒸氣單級壓縮。

單級蒸氣壓縮式制冷單級蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)由壓縮機，冷凝器，膨脹閥和蒸發(fā)器組成。1.1單級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的基本工作原理制冷劑制冷劑在變?yōu)檎魵庵螅枰獙λM行壓縮、冷凝、繼而進行41.1單級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的基本工作原理1.1.1制冷循環(huán)系統(tǒng)的基本組成制冷循環(huán)系統(tǒng):根據(jù)蒸氣壓縮式制冷原理構(gòu)成的單級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)系統(tǒng)，是由不同直徑的管道和在其中制冷劑會發(fā)生不同狀態(tài)變化的部件組成，串接成一個封閉的循環(huán)回路，在系統(tǒng)回路中裝入制冷劑，制冷劑在這個循環(huán)回路中能夠不停地循環(huán)流動蒸氣壓縮式制冷循環(huán)系統(tǒng)圖1.1單級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的基本工作原理1.1.151.1單級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的基本工作原理1.1.2制冷循環(huán)過程制冷劑蒸氣壓縮、冷凝成液體，放出熱量1.1單級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的基本工作原理1.1.261.1單級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的基本工作原理1.1.2制冷循環(huán)過程冷凝后的制冷劑流經(jīng)節(jié)流元件進入蒸發(fā)器。從入口端的高壓pk降低到低壓p0，從高溫tk降低到t0，并出現(xiàn)少量液體汽化變?yōu)檎魵狻?.1單級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的基本工作原理1.1.271.1單級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的基本工作原理1.1.2制冷循環(huán)過程制冷劑蒸汽回到壓縮機中壓縮1.1單級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的基本工作原理1.1.281.1.3制冷系統(tǒng)各部件的主要用途壓縮制冷劑蒸氣，提高壓力和溫度放熱，使高壓高溫制冷劑蒸氣冷卻、冷凝成高壓常溫的制冷劑液體得到低溫低壓制冷劑制冷劑液體吸熱、蒸發(fā)、制冷1.1單級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的基本工作原理1.1.3制冷系統(tǒng)各部件的主要用途壓縮制冷劑蒸氣，提高壓91.1單級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的基本工作原理1.1.4制冷劑的變化過程制冷劑在制冷壓縮機中的變化制冷劑蒸氣由蒸發(fā)器的末端進入壓縮機吸氣口時，壓力越高溫度越高，壓力越低溫度越低。制冷劑蒸氣在壓縮機中被壓縮成過熱蒸氣，壓力由蒸發(fā)壓力p0升高到冷凝壓力pk。為絕熱壓縮過程。外界的能量對制冷劑做功，使得制冷劑蒸氣的溫度再進一步升高，壓縮機排出的蒸氣溫度高于冷凝溫度。1.1單級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的基本工作原理1.1.4101.1單級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的基本工作原理制冷劑的變化過程(flash)1.1單級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的基本工作原理制冷劑的變化過111.1單級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的基本工作原理1.1.4制冷劑的變化過程制冷劑在冷凝器中的變化過熱蒸氣進入冷凝器后，在壓力不變的條件下，先是散發(fā)出一部分熱量，使制冷劑過熱蒸氣冷卻成飽和蒸氣。飽和蒸氣在等溫條件下，繼續(xù)放出熱量而冷凝產(chǎn)生了飽和液體。制冷劑在節(jié)流元件中的變化飽和液體制冷劑經(jīng)過節(jié)流元件，由冷凝壓力pk降至蒸發(fā)壓力p0，溫度由tk降至t0。為絕熱膨脹過程。1.1單級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的基本工作原理1.1.4121.1單級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的基本工作原理1.1.4制冷劑的變化過程制冷劑在蒸發(fā)器中的變化以液體為主的的制冷劑，流入蒸發(fā)器不斷汽化，全部汽化變時，又重新流回到壓縮機的吸氣口，再次被壓縮機吸入、壓縮、排出，進入下一次循環(huán)。1.1單級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的基本工作原理1.1.4131.1單級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的基本工作原理小結(jié)單級蒸汽壓縮式制冷理論循環(huán)組成：制冷壓縮機冷凝器節(jié)流器蒸發(fā)器壓縮過程（壓縮機中進行）通過壓縮使制冷劑由低溫低壓的蒸汽變?yōu)楦邷馗邏簹怏w。冷卻冷凝過程（冷凝器中進行）在冷凝器中冷卻冷凝成制冷劑液體。節(jié)流過程（節(jié)流閥中進行）壓力、溫度降低，焓值不變蒸發(fā)過程（蒸發(fā)器中進行）吸熱蒸發(fā)，變成低溫低壓制冷劑氣1.1單級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的基本工作原理小結(jié)141.1單級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的基本工作原理作業(yè)蒸氣壓縮制冷循環(huán)系統(tǒng)主要由哪些部件組成，各有何作用？蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑的汽化過程是蒸發(fā)嗎？1.1單級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的基本工作原理作業(yè)151.2單級蒸氣壓縮式制冷理論循環(huán)引課1.2.1理論循環(huán)的假設(shè)條件和壓焓圖1.2.2理論循環(huán)的性能指標及其計算小結(jié)作業(yè)1.2單級蒸氣壓縮式制冷理論循環(huán)引課161.2單級蒸氣壓縮式制冷理論循環(huán)單級蒸汽壓縮式制冷理論循環(huán)組成：制冷壓縮機冷凝器節(jié)流器蒸發(fā)器單級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)，是指制冷劑在一次循環(huán)中只經(jīng)過一次壓縮，最低蒸發(fā)溫度可達-40～-30℃。單級蒸氣壓縮式制冷廣泛用于制冷、冷藏、工業(yè)生產(chǎn)過程的冷卻，以及空氣調(diào)節(jié)等各種低溫要求不太高的制冷工程。1.2單級蒸氣壓縮式制冷理論循環(huán)單級蒸汽壓縮式制冷理論循171.2單級蒸氣壓縮式制冷理論循環(huán)1.2.1理論循環(huán)的假設(shè)條件和壓焓圖1.理論循環(huán)的假設(shè)條件壓縮過程為等熵過程；冷凝和蒸發(fā)是與冷、熱源換熱；出蒸發(fā)器的為飽和蒸氣，出冷凝器的為飽和液體；制冷劑流動過程中沒有流動阻力損失；節(jié)流過程中與外界沒有熱量交換。1.2單級蒸氣壓縮式制冷理論循環(huán)1.2.1理論循環(huán)的18蒸汽壓縮式制冷原理基礎(chǔ)知識一.狀態(tài)參數(shù)

溫度:物體冷熱程度的一個物理量(T)

壓力：均質(zhì)的液體或氣體對容器壁的單位面積熵的垂直作用力的一個物理量，又稱為壓強。(P)

比體積與密度：單位質(zhì)量的工質(zhì)所占的體積大小的物理量(V)

內(nèi)能：物質(zhì)內(nèi)部所具有的能量(U)

焓：物質(zhì)所含內(nèi)能與物質(zhì)所作推擠功的總和(H)

熵：用來表示工質(zhì)狀態(tài)變化時熱量傳遞的程度(S)蒸汽壓縮式制冷原理基礎(chǔ)知識一.狀態(tài)參數(shù)19六組等參數(shù)線1.等壓線2.等焓線3.等溫線4.等熵線5.等比體積線6.等干度線請同學(xué)們參照書12頁，描述這六組等參數(shù)線！六組等參數(shù)線1.等壓線請同學(xué)們參照書12頁，描述這六組等參數(shù)20一點：臨界點C三區(qū)：液相區(qū)、兩相區(qū)、氣相區(qū)。五態(tài)：過冷液狀態(tài)、飽和液狀態(tài)、濕蒸氣狀態(tài)、飽和蒸氣狀態(tài)、過熱蒸氣狀態(tài)。八線：等壓線p（水平線）等焓線h（垂直線）飽和液線x=0，飽和蒸氣線x=1，無數(shù)條等干度線x等熵線s等比體積線v等溫線t液相區(qū)兩相區(qū)氣相區(qū)1.2單級蒸氣壓縮式制冷理論循環(huán)參看12頁與前比較六組有何不同？一點：液相區(qū)兩相區(qū)氣相區(qū)1.2單級蒸氣壓縮式制冷理論循環(huán)21補充壓焓圖的構(gòu)成圖參數(shù)線

上述6個狀態(tài)參數(shù)（p、t、v、h、s、x）中只要知道其中任意兩個狀態(tài)參數(shù)值就可以完全確定制冷劑所處的熱力狀態(tài)（當制冷劑處于飽和狀態(tài)時只要知道一個狀態(tài)參數(shù)就可以確定其它參數(shù)）然后根據(jù)壓焓圖就可以確定狀態(tài)點的位置，從而查取其余4個狀態(tài)參數(shù)。補充壓焓圖的構(gòu)成圖參數(shù)線上述6個狀態(tài)參數(shù)（p221）制冷壓縮機壓縮過程2）制冷壓縮機冷凝過程

3）制冷壓縮機膨脹過程

4）制冷壓縮機蒸發(fā)過程

1.2單級蒸氣壓縮式制冷理論循環(huán)3.理論循環(huán)過程在壓焓圖上的表示

1）制冷壓縮機壓縮過程2）制冷壓縮機冷凝過程3）制冷壓縮機231.壓焓圖[Pressure-EnthalpyChart]lgp等壓線等溫線等干度線等熵[Entropy]線等比容線h1.壓焓圖[Pressure-EnthalpyCha242.單級蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)

理論循環(huán)的假設(shè)

壓縮機的壓縮過程不存在換熱和流阻等熵過程

制冷劑在流動過程中無阻力損失等壓過程

制冷劑只與熱交換器有熱交換，流過膨脹閥不作功等焓過程2.單級蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)

理論循環(huán)的假設(shè)壓縮機251234t0tkhp1:出蒸發(fā)器進壓縮機3:出冷凝器進膨脹閥4:出膨脹閥進蒸發(fā)器2:出壓縮機進冷凝器2－3：冷凝器內(nèi)的等壓冷卻、冷凝、過冷過程3－4：膨脹閥內(nèi)的等焓節(jié)流過程4－1：蒸發(fā)器內(nèi)的吸熱等壓氣化過程1－2：壓縮機中的等熵壓縮過程焓？提問熵？1234t0tkhp1:出蒸發(fā)器進壓縮機3:出冷凝器進膨脹閥263.單級蒸氣壓縮式制冷的實際循環(huán)g-1：蒸發(fā)器后至壓縮機吸口之間存在壓力損失和溫升的過程1-a：在壓縮機吸氣通道和吸氣閥時有阻力損失的過程a-b：蒸氣受壓縮機吸氣通道和缸體加熱的過程b-c：壓縮時實際的多變的壓縮過程c-2：流過排氣閥和排氣通道時有阻力損失的過程2-e：在排氣管、液管中有流動阻力損失的換熱過程e-f：在膨脹閥中有從外界吸熱的節(jié)流過程f-g：在蒸發(fā)器和吸氣管中有流阻損失和氣化吸熱的過程hpabc22’3d4ef5g613.單級蒸氣壓縮式制冷的實際循環(huán)g-1：蒸發(fā)器后至壓縮機吸27問題：制冷劑由高壓變?yōu)榈蛪阂?1)為分界點。冷劑流經(jīng)膨脹閥(2)相等，冷劑由(3)液體變成(4)蒸氣。冷劑在蒸發(fā)器進口是(5)、出口是(6)。冷劑在蒸發(fā)器中完全氣化前是(7)壓(8)溫過程、干度(9)。冷劑在壓縮機吸氣管中吸熱流動過熱度(10)、壓力(11)，冷劑在壓縮機進口是(12)蒸氣、出口是(13)蒸氣；冷劑在液管中流動一般是(14)壓(15)溫過程。膨脹閥比焓過冷濕濕蒸氣過熱蒸氣降增加增加降低過熱過熱降升降請同學(xué)思考討論！看誰回答的正確？問題：制冷劑由高壓變?yōu)榈蛪阂?1)為分界281.2.2理論循環(huán)的性能指標及其計算1.單位質(zhì)量制冷量

制冷壓縮機每輸送1kg制冷劑經(jīng)循環(huán)從被冷卻介質(zhì)中制取的冷量稱為單位質(zhì)量制冷量，用q0表示。

式中q0

單位質(zhì)量制冷量（kJ/kg）；h1

與吸氣狀態(tài)對應(yīng)的比焓值（kJ/kg）；h4

節(jié)流后濕蒸氣的比焓值（kJ/kg）；r0

蒸發(fā)溫度下制冷劑的汽化潛熱（kJ/kg）；x4

節(jié)流后氣液兩相制冷劑的干度。q0=h1-h4=r0（1-x4）（1-1）1.2單級蒸氣壓縮式制冷理論循環(huán)1.2.2理論循環(huán)的性能指標及其計算1.單位質(zhì)量制冷量292.單位容積制冷量制冷壓縮機每吸入1m3制冷劑蒸氣（按吸氣狀態(tài)計）經(jīng)循環(huán)從被冷卻介質(zhì)中制取的冷量，稱為單位容積制冷量，用qv表示。式中qv

單位容積制冷量（kJ/m3）；v1

制冷劑在吸氣狀態(tài)時的比體積（m3/kg）3.理論比功

制冷壓縮機按等熵壓縮時每壓縮輸送1kg制冷劑蒸氣所消耗的功，稱為理論比功，用w0表示。w0=h2-h1

式中w0

理論比功（kJ/kg）；h2

壓縮機排氣狀態(tài)制冷劑的比焓值（kJ/kg）；h1

壓縮機吸氣狀態(tài)制冷劑的比焓值（kJ/kg）1.2單級蒸氣壓縮式制冷理論循環(huán)2.單位容積制冷量式中qv單位容積制冷量（kJ/m3304.單位冷凝熱負荷制冷壓縮機每輸送1kg制冷劑在冷凝器中放出的熱量，稱為單位冷凝熱負荷，用qk表示。qk=（h2-h2

）+（h2

-h3）=h2-h3式中qk

單位冷凝熱負荷（kJ/kg）；h2

與冷凝壓力對應(yīng)的干飽和蒸氣狀態(tài)所具有的比焓值（kJ/kg）；h3

與冷凝壓力對應(yīng)的飽和液狀態(tài)所具有的比焓值（kJ/kg）；對于單級蒸氣壓縮式制冷理論循環(huán)，存在著下列關(guān)系qk=q0+w0

5.制冷系數(shù)

單位質(zhì)量制冷量與理論比功之比，即理論循環(huán)的收益和代價之比，稱為理論循環(huán)制冷系數(shù)，用

0表示，

1.2單級蒸氣壓縮式制冷理論循環(huán)4.單位冷凝熱負荷對于單級蒸氣壓縮式制冷理論循環(huán)，存在著下列31例1-1假定循環(huán)為單級蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)，蒸發(fā)溫度t0=-10℃，冷凝溫度tk=35℃，工質(zhì)為R22，循環(huán)的制冷量Q0=55kW，試對該循環(huán)進行熱力計算。解點1：t1=t0=

10℃，p1=p0=0.3543MPa，h1=401.555kJ/kg，v1=0.0653m3/kg點3：t3=tk=35℃，p3=pk=1.3548MPa，h3=243.114kJ/kg，由圖可知，h2=435.2kJ/kg，t2=57℃

1.2單級蒸氣壓縮式制冷理論循環(huán)例1-1假定循環(huán)為單級蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)，蒸發(fā)溫度t321.2單級蒸氣壓縮式制冷理論循環(huán)1）單位質(zhì)量制冷量q0=h1-h4=h1-h3=401.555-243.114=158.441kJ/kg4）理論比功w0=h2-h1=435.2-401.555=33.645kJ/kg5）壓縮機消耗的理論功率P0=qmw0=0.3471

33.645=11.68kW1.2單級蒸氣壓縮式制冷理論循環(huán)1）單位質(zhì)量制冷量4）理337）冷凝器單位熱負荷qk=h2-h3=435.2-243.114=192.086kJ/kg8）冷凝器熱負荷Qk=qmqk=0.3471

192.086=66.67kW1.2單級蒸氣壓縮式制冷理論循環(huán)7）冷凝器單位熱負荷8）冷凝器熱負荷1.2單級蒸氣壓縮式34熱力計算流程圖按照確定的溫度和壓力，在lgp-h圖上分別作出蒸發(fā)壓力和冷凝壓力的等壓線壓縮機吸入溫度在過熱區(qū)定出（？）求出等熵線與冷凝壓力線的交點？的壓縮終點（？）在過冷區(qū)按確定的過冷溫度定出節(jié)流前狀態(tài)點（？）并由點（？）作等焓線，交蒸發(fā)壓力等壓線于（？）點，為節(jié)流的狀態(tài)點按壓焓圖查出各狀態(tài)點的焓值要記住我??！要學(xué)會查壓焓圖！熱力計算流程圖按照確定的溫度和壓力，在lgp-h圖上分別作出351.2單級蒸氣壓縮式制冷理論循環(huán)作業(yè)3.制冷劑在蒸氣壓縮制冷循環(huán)中，熱力狀態(tài)是如何變化的？4.制冷劑在通過節(jié)流元件時壓力降低，溫度也大幅下降，可以認為節(jié)流過程近似為絕熱過程，那么制冷劑降溫時的熱量傳給了誰？5單級蒸氣壓縮式制冷理論循環(huán)有哪些假設(shè)條件？1.2單級蒸氣壓縮式制冷理論循環(huán)作業(yè)361.3單級蒸氣壓縮式制冷實際循環(huán)1.3.1單級蒸氣壓縮式制冷實際循環(huán)與理論循環(huán)的區(qū)別1.3.2液體過冷、吸氣過熱及回熱循環(huán)1.3.3熱交換及壓力損失對制冷循環(huán)的影響1.3.4不凝性氣體對制冷循環(huán)的影響1.3.5冷凝、蒸發(fā)過程傳熱溫差對循環(huán)性能的影響1.3.6實際制冷循環(huán)在壓焓圖上的表示及性能指標1.3單級蒸氣壓縮式制冷實際循環(huán)1.3.1單級蒸氣壓371.3單級蒸氣壓縮式制冷實際循環(huán)1.3.1單級蒸氣壓縮式制冷實際循環(huán)與理論循環(huán)的區(qū)別1）制冷壓縮機的壓縮過程不是等熵過程，且有摩擦損失。2）實際制冷循環(huán)中壓縮機吸入的制冷劑往往是過熱蒸氣，節(jié)流前往往是過冷液體，即存在氣體過熱、液體過冷現(xiàn)象。3）熱交換過程中，存在著傳熱溫差，被冷卻介質(zhì)溫度高于制冷劑的蒸發(fā)溫度，環(huán)境冷卻介質(zhì)溫度低于制冷劑冷凝溫度。4）制冷劑在設(shè)備及管道內(nèi)流動時，存在著流動阻力損失，且與外界有熱量交換。5）實際節(jié)流過程不完全是絕熱的等焓過程，節(jié)流后的焓值有所增加。6）制冷系統(tǒng)中存在著不凝性氣體。1.3單級蒸氣壓縮式制冷實際循環(huán)1.3.1單級蒸氣壓38下圖為具有液體過冷的循環(huán)和理論循環(huán)的對比圖，1-2-3-4-1為理論循環(huán)，1-2-3'-4'-1表示過冷循環(huán)。兩個循環(huán)的比功相同，過冷循環(huán)中單位制冷量增加，從而導(dǎo)致過冷循環(huán)的制冷系數(shù)增加。1.3單級蒸氣壓縮式制冷實際循環(huán)1.3.2液體過冷、吸氣過熱及回熱循環(huán)下圖為具有液體過冷的循環(huán)和理論循環(huán)的對比圖，1-2-3-4-391.3單級蒸氣壓縮式制冷實際循環(huán)理論循環(huán)1-2-3-4-1過冷循環(huán)1-2-3

-4

-1q0=h1-h4q0

=h1-h4

=（h1-h4）+（h4-h4

）=q0+

q0w0=h2-h1w0

=h2-h1

從制冷系數(shù)變化的角度對比如下：

1.3單級蒸氣壓縮式制冷實際循環(huán)理論循環(huán)過冷循環(huán)q0=h402.吸氣過熱制冷壓縮機吸入前的制冷劑蒸氣溫度高于蒸發(fā)壓力下的飽和溫度時，稱為吸氣過熱，兩者溫度之差稱為過熱度。具有吸氣過熱的循環(huán)，稱為過熱循環(huán)。1.3單級蒸氣壓縮式制冷實際循環(huán)2.吸氣過熱制冷壓縮機吸入前的制冷劑蒸氣溫度高于蒸發(fā)壓力下411.3單級蒸氣壓縮式制冷實際循環(huán)過熱分為有效過熱和有害過熱兩種實際循環(huán)中，形成制冷循環(huán)中吸氣過熱現(xiàn)象的原因很多，主要有：1）蒸發(fā)器的蒸發(fā)面積的選擇大于設(shè)計所需的蒸發(fā)面積，制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)吸收被冷卻介質(zhì)的熱量而過熱，屬有效過熱。2）制冷劑蒸氣在壓縮機的吸氣管路中吸收外界環(huán)境的熱量而過熱，屬有害過熱。3）在半封閉、全封閉制冷壓縮機中，低壓制冷劑蒸氣進入壓縮以前，吸收電動機繞組和運轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生的熱量而過熱，屬有害過熱，但是必須的。4）制冷系統(tǒng)設(shè)置了回熱器，制冷劑蒸氣在回熱器中吸收制冷劑液體的熱量而過熱，屬有害過熱，但有過冷過程伴隨。1.3單級蒸氣壓縮式制冷實際循環(huán)過熱分為有效過熱和有害過421.3單級蒸氣壓縮式制冷實際循環(huán)理論循環(huán)1-2-3-4-1過熱循環(huán)1

-2

-3-4-1

有效過熱有害過熱q0=h1-h4

q0

=h1

-h4=（h1-h4）+（h1

-h1）=q0+

q0

q0

=h1-h4=q0

w0=h2-h1

w0

=h2

-h1

=w0+

w0

w0

=h2

-h1

=w0+

w0

從制冷量和制冷系數(shù)變化角度對比來說明

1.3單級蒸氣壓縮式制冷實際循環(huán)理論循環(huán)過熱循環(huán)1-43有效過熱對循環(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℃的條件下計算所得的結(jié)果1.3單級蒸氣壓縮式制冷實際循環(huán)有效過熱對循環(huán)是否有益與制冷劑本身的特性有關(guān)。如圖所示，該圖441.3單級蒸氣壓縮式制冷實際循環(huán)1.3單級蒸氣壓縮式制冷實際循環(huán)451.3單級蒸氣壓縮式制冷實際循環(huán)理論循環(huán)1-2-3-4-1回熱循環(huán)1

-2

-3

-4

-1

q0=h1-h4

q0

=h1-h4

=q0+

q0

w0=h2-h1

w0

=h2

-h1

=w0+

w0

回熱循環(huán)與理論循環(huán)相比較，制冷系數(shù)的變化情況如下

1.3單級蒸氣壓縮式制冷實際循環(huán)理論循環(huán)1-2-3-4-461.3單級蒸氣壓縮式制冷實際循環(huán)1.3.3熱交換及壓力損失對制冷循環(huán)的影響1.吸氣管道從蒸發(fā)器出口到壓縮機吸氣入口之間的管道稱為吸氣管道吸入管道對循環(huán)性能的影響最大。吸入管道中的壓力降始終是有害的，它使得吸氣比容增大，壓縮機的壓力比增大，單位容積制冷量減少，壓縮機容積效率降低，比壓力增大，制冷系數(shù)下降。2.排氣管道在壓縮機的排出管道中，熱量由高溫制冷劑蒸氣傳給周圍空氣，它不會引起性能的改變，僅僅是減少了冷凝器中的熱負荷。1.3單級蒸氣壓縮式制冷實際循環(huán)1.3.3熱交換及壓471.3單級蒸氣壓縮式制冷實際循環(huán)3.液體管道在冷凝器到膨脹閥這段管路中，熱量通常由液體制冷劑傳給周圍空氣，使液體制冷劑過冷，制冷量增大。然而，也可能水冷冷凝器中的冷卻水溫度很低，冷凝溫度低于環(huán)境溫度，熱量由空氣傳給液體制冷劑，可能導(dǎo)致部分液體氣化，這不僅使單位制冷量下降，而且使得膨脹閥不能正常工作。4.兩相管道通常膨脹閥是緊靠蒸發(fā)器安裝的。倘若將它安裝在被冷卻空間內(nèi)，傳給管道的熱量將產(chǎn)生有效制冷量；若安裝在室外，熱量的傳遞使制冷量減少，因而此段管道必須保溫。5.蒸發(fā)器如果假定不改變制冷劑出蒸發(fā)器時的狀態(tài)，它僅使蒸發(fā)器中的傳熱溫差減小，要求傳熱面積增大而已。如果假定不改變蒸發(fā)過程中的平均傳熱溫差，其結(jié)果與吸氣管道阻力引起的結(jié)果一樣。1.3單級蒸氣壓縮式制冷實際循環(huán)3.液體管道481.3單級蒸氣壓縮式制冷實際循環(huán)6.冷凝器假定出冷凝器的壓力不變，為克服冷凝器中制冷劑的流動阻力，必須提高進冷凝器時制冷劑的壓力，這必須導(dǎo)致壓縮機的排氣壓力升高，壓力比增大，壓縮機耗功增加，制冷系數(shù)下降。7.壓縮機在理論循環(huán)中，假設(shè)壓縮過程為等熵過程。而實際上，整個過程是一個壓縮指數(shù)在不斷變化的多方過程。另外，由于壓縮機氣缸中有余隙容積的存在，氣體經(jīng)過吸、排氣閥及通道出有熱量交換及流動阻力，這些因素都會使壓縮機的輸氣量減少，制冷量下降，消耗的功率增大。1.3單級蒸氣壓縮式制冷實際循環(huán)6.冷凝器491.3單級蒸氣壓縮式制冷實際循環(huán)1.3.4不凝性氣體對制冷循環(huán)的影響系統(tǒng)中的不凝性氣體往往積存在冷凝器上部，因為它不能通過冷凝器的液封。不凝性氣體的存在將使冷凝器內(nèi)的壓力增加，從而導(dǎo)致壓縮機排氣壓力提高，比功增加制冷系數(shù)下降，壓縮機容積效率降低。應(yīng)及時加以排除。1.3.5冷凝、蒸發(fā)過程傳熱溫差對循環(huán)性能的影響由于冷凝器與蒸發(fā)器中傳熱溫差的存在，會使實際的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，從而使循環(huán)的制冷系數(shù)下降。制冷循環(huán)中制冷劑與熱源之間的傳熱溫差越大，制冷循環(huán)的效率越低。但傳熱溫差的存在并不影響理論制冷循環(huán)的熱力計算用于實際制冷循環(huán)。1.3單級蒸氣壓縮式制冷實際循環(huán)1.3.4不凝性氣體501.3單級蒸氣壓縮式制冷實際循環(huán)4

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

表示制冷劑蒸氣在制冷壓縮機內(nèi)實際的非等熵壓縮過程；2s

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

表示制冷劑液體的非絕熱節(jié)流過程

1.3單級蒸氣壓縮式制冷實際循環(huán)4-1表示制冷劑在蒸發(fā)51112(2)3456,,ppk0Lgph實際循環(huán)可表示為圖中的1-1

-2

-3-4-5-6-1

1-1

表示蒸氣的過熱過程

1

-2

表示實際增熵壓縮過程

2

-3-4表示制冷劑在冷凝壓力pk下的等壓冷卻、冷凝過程

4-5表示制冷劑在冷凝壓力下的過冷過程

5-6表示制冷劑在等焓下的節(jié)流過程6-1表示制冷劑在蒸發(fā)壓力p0下的等壓汽化過程

1.3單級蒸氣壓縮式制冷實際循環(huán)112(2)3456,,ppk0Lgph實際循環(huán)可表示為圖521.單位質(zhì)量制冷量q0和單位容積制冷量qvq0=h1-h62.理論比功w0、指示比功wi和指示效率

i

按等熵壓縮時每壓縮輸送1kg制冷劑蒸氣所消耗的功，稱為理論比功w0=h2-h1

壓縮輸送1kg制冷劑蒸氣實際消耗的功，稱為指示比功wi=h2

-h1

理論比功w0與指示比功wi之比，稱為制冷壓縮機的指示效率

i

1.3單級蒸氣壓縮式制冷實際循環(huán)1.單位質(zhì)量制冷量q0和單位容積制冷量qvq0=h1-h62533.單位冷凝熱負荷qkqk=h2

-h4

4.制冷劑質(zhì)量流量qm

5.壓縮機的理論功率P0和指示功率PiP0=qmw06.冷凝器的熱負荷QkQk=qmqk

1.3單級蒸氣壓縮式制冷實際循環(huán)3.單位冷凝熱負荷qkqk=h2-h44.制冷劑質(zhì)量流量547.實際制冷系數(shù)

8.熱力完善度

制冷循環(huán)接近它理想情況的程度，接近完善的程度實際制冷循環(huán)的制冷系數(shù)

與工作在相同熱源溫度條件下，它的理想制冷循環(huán)（逆卡諾循環(huán)）的制冷系數(shù)

c的比值

1.3單級蒸氣壓縮式制冷實際循環(huán)

越大，說明制冷循環(huán)經(jīng)濟性越好，熱力學(xué)的不可逆損失越??；反之，則制冷循環(huán)效果差，效率低。

永遠小于1

7.實際制冷系數(shù)8.熱力完善度制冷循環(huán)接近它理想情況的551.3單級蒸氣壓縮式制冷實際循環(huán)作業(yè)試畫出單級蒸氣壓縮式制冷理論循環(huán)的lgp-h圖，并說明圖中各過程線的含義。8.已知R22的壓力為0.1MPa，溫度為10℃。求該狀態(tài)下R22的比焓、比熵和比體積。9.已知工質(zhì)R134a和下表填入的參數(shù)值，請查找lgp-h圖填入未知項。p/MPat/℃h/kJ/kgv/m3/kgs/kJ/(kg

K)x0.30.1

250.3701.8510.有一個單級蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)，高溫熱源溫度為30℃，低溫熱源溫度為-15℃，分別采用R22和R717為制冷劑，試求其工作時理論循環(huán)的性能指標。11.一臺單級蒸氣壓縮式制冷機，工作在高溫熱源溫度為40℃，低溫熱源溫度為-20℃下，試求分別用R134a和R22工作時，理論循環(huán)的性能指標。12.有一單級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)用于空調(diào)，假定為理論制冷循環(huán)，工作條件如下：蒸發(fā)溫度t0=5℃，冷凝溫度tk=40℃，制冷劑為R134a?？照{(diào)房間需要的制冷量是3kW，試求：該理論制冷循環(huán)的單位質(zhì)量制冷量q0、制冷劑質(zhì)量流量qm、理論比功w0、壓縮機消耗的理論功率P0、制冷系數(shù)

0和冷凝器熱負荷Qk。1.3單級蒸氣壓縮式制冷實際循環(huán)作業(yè)561.4單級蒸氣壓縮式制冷機的性能及工況1.4.1單級蒸氣壓縮式制冷機的性能1.4單級蒸氣壓縮式制冷機的性能及工況1.4.1單級57(1)其他條件不變，冷凝溫度tk變化(升高)的影響hp冷凝溫度tk時：1-2-3-4-1冷凝溫度升高為t′k時：1-2′-3′-4′

-11234tkt0t′k3′2′4′(1)其他條件不變，冷凝溫度tk變化(升高)的影響hp冷凝溫58(1)其他條件不變，冷凝溫度tk變化(升高)的影響hp1234tkt04t′k3′2′4′q′0q0不變單位制冷量q0輸氣系數(shù)

吸氣比容v1

qvQ0(1)其他條件不變，冷凝溫度tk變化(升高)的影響hp12359(1)其他條件不變，冷凝溫度tk變化(升高)的影響hp1234tkt0t′k3′2′4′w0w′0不變單位壓縮功w0

吸氣比容v1

wvP制冷系數(shù)(1)其他條件不變，冷凝溫度tk變化(升高)的影響hp12360(2)其他條件不變，蒸發(fā)溫度t0變化(降低)的影響hlgp蒸發(fā)溫度t0時：1-2-3-4-1蒸發(fā)溫度降低為t′0時：1′-2′-2-3-4-1′1234tkt02′4′t′01′(2)其他條件不變，蒸發(fā)溫度t0變化(降低)的影響hlgp蒸61(2)其他條件不變，蒸發(fā)溫度t0變化(降低)的影響lgph1234tkt02′4′t′01′單位制冷量q0

吸氣比容v1

制冷劑質(zhì)量流量GQ0q′0q0(2)其他條件不變，蒸發(fā)溫度t0變化(降低)的影響lgph162(2)其他條件不變，蒸發(fā)溫度t0變化(降低)的影響ph1234tkt02′4t′01′w′0w0P單位壓縮功w0

制冷劑質(zhì)量流量G

時，P最大′(2)其他條件不變，蒸發(fā)溫度t0變化(降低)的影響ph123631.4.2、制冷工況壓縮機的制冷量和軸功率等參數(shù)隨工況條件變化，為了衡量、比較壓縮機性能，制定公認的溫度條件(名義工況)，作為壓縮機制冷量選用和比較的標準。銘牌上標示的制冷量和功率一般是在標準工況下的值，如為空調(diào)專用，則為空調(diào)工況。名義工況(舊)標準工況空調(diào)工況1.4.2、制冷工況壓縮機的制冷量和軸功率等參數(shù)隨工況條件變641.4.2、制冷工況名義工況(新)高溫工況中溫工況低溫工況最大壓差工況：用來考核壓縮機零件強度、排氣溫度、油溫、電機繞組溫度。最大軸功率工況：用來考核壓縮機噪聲、振動，并依此選配電動機。1.4.2、制冷工況名義工況(新)高溫工況中溫工況低溫工況最65工況種類工作溫度/℃制冷劑工況種類工作溫度/℃制冷劑R717R