第十一章制冷循环解析

制冷循环原理蒸气紧缩式制冷原理若是制冷工质的状态转变跨越液、气两态，那么制冷循环称为蒸气紧缩制冷循环。

蒸气紧缩制冷装置是目前利用最普遍的一种制冷装置，绝大多数家用冰箱、空调机、冷柜等都是采纳蒸气紧缩式制冷。

单级蒸气紧缩制冷循环分析家用冰箱、空调机、冷柜等制冷装置的功能、结构形式、整体布局尽管不同，其要紧部件都包括紧缩机、冷凝器、膨胀阀（或称节流阀）和蒸发器四部份。

通过简化如图3-1所示。

图3-1是蒸气紧缩制冷装置制冷循环示用意。

其工作循环如下：通过膨胀阀（毛细管）绝热节流，降压降温至状态4的湿蒸气进入蒸发器（冷库），进行定压蒸发吸热，离开蒸发器时已成为干饱和蒸气；从蒸发器出来的状态1的干饱和蒸气被吸入紧缩机进行紧缩，升压、升温至过热蒸气状态2；进入冷凝器，进行定压放热，凝结为液体3；从冷凝器出来的液体通过膨胀阀（毛细管）节流降压至湿蒸气状态4进入蒸发器（冷库），从而完成了一个循环4-1-2-3-4。

蒸气紧缩式制冷循环可归纳为四个进程。

①蒸发进程4-1 低温低压的液体制冷剂从冷库中以汽化潜热方式吸收被冷却物热量后，变成低温低压的制冷剂蒸气。

②紧缩进程1-2 为了维持必然的蒸发温度，制冷剂蒸气必需不断地从蒸发器引出，从蒸发器出来的制冷剂蒸气被紧缩机吸入并被紧缩成高压气体，且由于在紧缩进程中，紧缩机要消耗必然的机械功，机械能又在此进程中转换为热能，因此制冷剂蒸气的温度有所升高，制冷剂蒸气呈过热状态。

③冷凝进程2-3从制冷紧缩机排出的高温高压过热的制冷剂蒸气，进入冷凝器后受到冷却物（如冷却水、空气等）的冷却而变成液体。

④节流进程3-4从冷凝器出来的制冷剂液体通过降压设备（如节流阀、膨胀阀等）减压到蒸发压力。

节流后的制冷剂温度也下降到蒸发温度，并产生部份闪蒸气体。

节流后的气液混合物进入蒸发器进行蒸发进程。

上述四个进程依次不断进行循环，从而达到持续制冷的目的。

单级紧缩式制冷循环在压-焓图上的表示单级紧缩式制冷循环要紧由紧缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器四大件所组成，这四大件由管道连接起来，便组成了一个最简单的制冷系统（如图3-1所示）。

第十一章 制 冷 循 环
1．基本概念
制冷：对物体进行冷却，使其温度低于周围环境的温度，并维持这个低温称为。

空气压缩式制冷：将常温下较高压力的空气进行绝热膨胀，获得低温低压的空气。

蒸汽喷射制冷循环：用引射器代替压缩机来压缩制冷剂，以消耗蒸汽的热能作为补偿来实现制冷的目的。

蒸汽喷射制冷装置：由锅炉、引射器(或喷射器)、冷凝器、节流阀、蒸发器和水泵等组成。

吸收式制冷：利用制冷剂液体气化吸热实现制冷，它是直接利用热能驱动，以消耗热能为补偿将热量从低温物体转移到环境中去。

吸收式制冷采用的工质是两种沸点相差较大的物质组成的二元溶液，其中沸点低的物质为制冷剂，沸点高的物质为吸收剂。

热泵：是一种能源提升装置，以消耗一部分高位能(机械能、电能或高温热能等)为补偿，通过热力循环，把环境介质(水、空气、土壤)中贮存的不能直接利用的低位能量转换为可以利用的高位能。

影响制冷系数的主要因素：降低制冷剂的冷凝温度(即热源温度)和提高蒸发温度（冷源温度），都可使制冷系数增高。

2．常用公式
制冷系数： 2
10
q w ε=
=收获消耗 空气压缩式制冷系数
112
21
11111
T p T p κκ
ε-=
=
-⎛⎫- ⎪⎝⎭
或 1
121
T T T ε=-
卡诺循环的制冷系数：
1
1,31
c T T T ε=
-
3．重要图表
图11-7蒸发温度对制冷系数的影响
图11-11蒸汽喷射制冷循环。

第十一章制冷循环1.家用冰箱的使用说明书上指出，冰箱应放置在通风处，并距墙壁适当距离，以及不要把冰箱温度设置过低，为什么？答：为了维持冰箱的低温，需要将热量不断地传输到高温热源（环境大气），如果冰箱传输到环境大气中的热量不能及时散去，会使高温热源温度升高，从而使制冷系数降低，所以为了维持较低的稳定的高温热源温度，应将冰箱放置在通风处，并距墙壁适当距离。

在一定环境温度下，冷库温度愈低，制冷系数愈小，因此为取得良好的经济效益，没有必要把冷库的温度定的超乎需要的低。

2.为什么压缩空气制冷循环不采用逆向卡诺循环？答：由于空气定温加热和定温放热不易实现，故不能按逆向卡诺循环运行。

在压缩空气制冷循环中，用两个定压过程来代替逆向卡诺循环的两个定温过程。

3.压缩蒸气制冷循环采用节流阀来代替膨胀机，压缩空气制冷循环是否也可以采用这种方法？为什么？答：压缩空气制冷循环不能采用节流阀来代替膨胀机。

工质在节流阀中的过程是不可逆绝热过程，不可逆绝热节流熵增大，所以不但减少了制冷量也损失了可逆绝热膨胀可以带来的功量。

而压缩蒸气制冷循环在膨胀过程中，因为工质的干度很小，所以能得到的膨胀功也极小。

而增加一台膨胀机，既增加了系统的投资，又降低了系统工作的可靠性。

因此，为了装置的简化及运行的可靠性等实际原因采用节流阀作绝热节流。

4.压缩空气制冷循环的制冷系数、循环压缩比、循环制冷量三者之间的关系如何？ 答：压缩空气制冷循环的制冷系数为：()()142314-----o o net k o q q h h w q q h h h h ε=== 空气视为理想气体，且比热容为定值，则：()()142314T T T T T T ε-=---循环压缩比为：21p p π=过程1-2和3-4都是定熵过程，因而有：1322114k kT T P T P T -⎛⎫==⎪⎝⎭代入制冷系数表达式可得：111k kεπ-=-由此式可知，制冷系数与增压比有关。

制冷循环的工作原理
制冷循环是一种通过能量转移的方式，将热量从低温区域转移到高温区域的过程。

该循环基于一系列的物理原理和技术，下面将详细介绍其工作原理。

1. 蒸发器：制冷循环的开始是在蒸发器内部，蒸发器是一个热交换器，它通常位于制冷设备的室内部分。

在蒸发器内，制冷剂以低温、低压的液体形式进入，当与室内空气接触时，吸收空气中的热量并蒸发成气体。

2. 压缩机：蒸发完毕后，制冷剂以压缩气体的形式进入压缩机。

压缩机的主要作用是将制冷剂气体压缩成高压、高温的状态。

通过增加制冷剂的压力和温度，可以增加其能量，为后续的冷凝器提供热源。

3. 冷凝器：制冷剂进入冷凝器后，会在这里释放热量。

冷凝器通常位于室外，例如空调器的外部部分。

在冷凝器中，制冷剂散热并冷却，从高温气体变为高压液体。

该过程中释放的热量会通过散热器和风扇等技术手段被排出。

4. 膨胀阀：高压液体制冷剂通过膨胀阀进入蒸发器，该阀门使得制冷剂的压力骤然降低，从而使其成为低压液体，为下一循环做准备。

5. 回到蒸发器：经过膨胀阀的制冷剂重新进入蒸发器，准备进行下一轮的制冷过程。

通过以上循环过程，制冷循环不断地将热量从低温区域吸收，然后通过压缩和冷凝的过程，将热量释放到高温区域。

这样就能够实现对低温区域的制冷效果。

制冷循环的性能和效率取决于压缩机的功率和制冷剂的特性。

同时，制冷循环还可以通过调整压缩机的容积比、制冷剂的种类和量等因素来进行优化。

第十一章 制冷循环1、家用冰箱的使用说明书上指出,冰箱应放置在通风处,并距墙壁适当距离,以及不要把冰箱温度设置过低,为什么？答:为了维持冰箱的低温,需要将热量不断地传输到高温热源(环境大气),如果冰箱传输到环境大气中的热量不能及时散去,会使高温热源温度升高,从而使制冷系数降低,所以为了维持较低的稳定的高温热源温度,应将冰箱放置在通风处,并距墙壁适当距离。

在一定环境温度下,冷库温度愈低,制冷系数愈小,因此为取得良好的经济效益,没有必要把冷库的温度定的超乎需要的低。

2、为什么压缩空气制冷循环不采用逆向卡诺循环？答:由于空气定温加热与定温放热不易实现,故不能按逆向卡诺循环运行。

在压缩空气制冷循环中,用两个定压过程来代替逆向卡诺循环的两个定温过程。

3、压缩蒸气制冷循环采用节流阀来代替膨胀机,压缩空气制冷循环就是否也可以采用这种方法？为什么？答:压缩空气制冷循环不能采用节流阀来代替膨胀机。

工质在节流阀中的过程就是不可逆绝热过程,不可逆绝热节流熵增大,所以不但减少了制冷量也损失了可逆绝热膨胀可以带来的功量。

而压缩蒸气制冷循环在膨胀过程中,因为工质的干度很小,所以能得到的膨胀功也极小。

而增加一台膨胀机,既增加了系统的投资,又降低了系统工作的可靠性。

因此,为了装置的简化及运行的可靠性等实际原因采用节流阀作绝热节流。

4、压缩空气制冷循环的制冷系数、循环压缩比、循环制冷量三者之间的关系如何？答:压缩空气制冷循环的制冷系数为:()()142314-----o o net k o q q h h w q q h h h h ε===(a) (b) 压缩空气制冷循环状态参数图空气视为理想气体,且比热容为定值,则:()()142314T T T T T T ε-=--- 循环压缩比为:21p p π=过程1-2与3-4都就是定熵过程,因而有:1322114k k T T P T P T -⎛⎫== ⎪⎝⎭ 代入制冷系数表达式可得:111k k επ-=- 由此式可知,制冷系数与增压比有关。

制冷循环原理
制冷循环原理是通过一系列的过程来实现冷却效果的。

这个循环过程主要涉及到四个基本组件，即压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器。

首先，制冷循环开始于压缩机。

压缩机的作用是将低压低温的制冷剂气体抽入并压缩，使其变为高压高温的气体。

通过使用电力或者机械力，压缩机会进行压缩工作。

接下来，高温高压的制冷剂气体会被送入冷凝器。

冷凝器是一个换热器，它通过散热的方式将制冷剂气体中的热量释放出去。

在这个过程中，制冷剂气体会被冷却并转变为高压液体。

冷凝器通常通过外界的冷凝介质（如空气或水）来实现热量的散发。

然后，高压液体制冷剂会通过膨胀阀进入蒸发器。

膨胀阀的作用是将高压液体制冷剂迅速放松，使其在压力下降的同时，温度也随之降低。

在蒸发器中，制冷剂会吸收外界的热量来进行蒸发，从而形成低温低压的蒸汽。

最后，低温低压的制冷剂蒸汽会返回压缩机，开始下一循环。

此时，制冷剂蒸汽再次经过压缩，形成高压气体，以便再次进入冷凝器。

通过不断地循环，制冷循环可以提供持续的冷却效果。

这种原理常被应用于家用空调、冰箱等制冷设备中，以提供舒适的室内环境和保鲜食品的需要。

第十一章制冷循环1.家用冰箱的使用说明书上指出,冰箱应放置在通风处,并距墙壁适当距离,以及不要把冰箱温度设置过低,为什么答：为了维持冰箱的低温,需要将热量不断地传输到高温热源环境大气,如果冰箱传输到环境大气中的热量不能及时散去,会使高温热源温度升高,从而使制冷系数降低,所以为了维持较低的稳定的高温热源温度,应将冰箱放置在通风处,并距墙壁适当距离.在一定环境温度下,冷库温度愈低,制冷系数愈小,因此为取得良好的经济效益,没有必要把冷库的温度定的超乎需要的低.2.为什么压缩空气制冷循环不采用逆向卡诺循环答：由于空气定温加热和定温放热不易实现,故不能按逆向卡诺循环运行.在压缩空气制冷循环中,用两个定压过程来代替逆向卡诺循环的两个定温过程.3.压缩蒸气制冷循环采用节流阀来代替膨胀机,压缩空气制冷循环是否也可以采用这种方法为什么答：压缩空气制冷循环不能采用节流阀来代替膨胀机.工质在节流阀中的过程是不可逆绝热过程,不可逆绝热节流熵增大,所以不但减少了制冷量也损失了可逆绝热膨胀可以带来的功量.而压缩蒸气制冷循环在膨胀过程中,因为工质的干度很小,所以能得到的膨胀功也极小.而增加一台膨胀机,既增加了系统的投资,又降低了系统工作的可靠性.因此,为了装置的简化及运行的可靠性等实际原因采用节流阀作绝热节流.4.压缩空气制冷循环的制冷系数、循环压缩比、循环制冷量三者之间的关系如何 答：压缩空气制冷循环的制冷系数为：()()142314-----o o net k o q q h h w q q h h h h ε=== 空气视为理想气体,且比热容为定值,则：()()142314T T T T T T ε-=---循环压缩比为：21p p π=过程1-2和3-4都是定熵过程,因而有：1322114k kT T P T P T -⎛⎫==⎪⎝⎭ 代入制冷系数表达式可得：111k kεπ-=-由此式可知,制冷系数与增压比有关.循环压缩比愈小,制冷系数愈大,但是循环压缩比减小会导致膨胀温差变小从而使循环制冷量减小,如图b 中循环1-7-8-9-1的循环压缩比较循环1-2-3-4-1的小,其制冷量面积199′1′1小于循环1-2-3-4-1的制冷量面积144′1′1.T sO 4′ 9′1′Ov ab压缩空气制冷循环状态参数5.压缩空气制冷循环采用回热措施后是否提高其理论制冷系数能否提高其实际制冷系数为什么答：采用回热后没有提高其理论制冷系数但能够提高其实际制冷系数.因为采用回热后工质的压缩比减小,使压缩过程和膨胀过程的不可逆损失的影响减小,因此提高实际制冷系数.6.按热力学第二定律,不可逆节流必然带来做功能力损失,为什么几乎所有的压缩蒸气制冷装置都采用节流阀答：压缩蒸气制冷循环中,湿饱和蒸气在绝热膨胀过程中,因工质中液体的含量很大,故膨胀机的工作条件很差.为了简化设备,提高装置运行的可靠性,所以采用节流阀.7.参看图 5,若压缩蒸汽制冷循环按1-2-3-4-8-1 运行,循环耗功量没有变化,仍为h2-h1,而制冷量却从h1-h5.增大到h1-h8,显见是“有利”的.这种考虑可行么为什么答：过程4-8熵减小,必须放热才能实现.而4 点工质温度为环境温度T,要想放热达到温度Tc 8点,必须有温度低于Tc的冷源,这是不存在的.如果有,就不必压缩制冷了.8.作制冷剂的物质应具备哪些性质你如何理解限产直至禁用氟利昂类工质,如R11、R12答：制冷剂应具备的性质：对应于装置的工作温度,要有适中的压力；在工作温度下气化潜热要大；临界温度应高于环境温度；制冷剂在T-s 图上的上下界限线要陡峭；工质的三相点温度要低于制冷循环的下限温度；比体积要小；传热特性要好；溶油性好；无毒等.限产直至禁用R11 和R12 时十分必要的,因为这类物质进入大气后在紫外线作用下破坏臭氧层使得紫外线直接照射到地面,破坏原有的生态平衡.9.本章提到的各种制冷循环有否共同点若有是什么答：各种制冷循环都有共同点.从热力学第二定律的角度来看,无论是消耗机械能还是热能都是使熵增大,以弥补热量从低温物体传到高温物体造成的熵的减小,从而使孤立系统保持熵增大.10.为什么同一装置即可作制冷剂又可作热泵答：因为热泵循环与制冷循环的本质都是消耗高质能以实现热量从低温热源向高温热元的传输.热泵循环和制冷循环的热力学原理相同.。

原理解析空调制冷循环空调制冷循环的原理解析一、概述空调制冷循环是通过一系列工艺过程，将热从室内移至室外，实现对室内温度的控制。

本文将对空调制冷循环的原理进行详细解析。

二、制冷循环的基本流程空调制冷循环包括蒸发器、压缩机、冷凝器和节流阀四个主要部件，其基本流程如下：1. 蒸发器蒸发器是制冷循环的起始点，通过它实现了室内空气的冷却。

室内的暖空气经过蒸发器内的蒸发管道，与内外循环的制冷剂进行热交换，使得制冷剂从液态转变为气态。

这个过程中，室内空气中的热被吸收，从而使室内温度下降。

2. 压缩机压缩机位于蒸发器之后，它负责将蒸发器中的低温低压气体压缩成高温高压气体。

经过压缩，制冷剂的温度和压力提高，使其能够更加有效地释放热量。

3. 冷凝器冷凝器位于压缩机之后，其作用是将高温高压的制冷剂冷却至高温高压液体状态。

在冷凝器中，制冷剂释放出的热量通过散热器传导至室外环境，使得制冷剂温度下降。

4. 节流阀节流阀位于冷凝器之后，它的作用是减压制冷剂，使其温度和压力降低。

通过节流阀的减压过程，制冷剂变为低温低压的液体，并回到蒸发器。

这样，制冷循环就完成了一次循环，不断地通过蒸发和冷凝的过程，实现对室内温度的控制。

三、制冷循环中的热交换过程空调制冷循环的核心是热交换，它通过蒸发器和冷凝器的工作，实现了对室内外热量的传递。

1. 蒸发器中的热交换在蒸发器内，制冷剂从液态转变为气态的过程中，吸收了室内空气中的热量，使得室内空气的温度下降。

同时，制冷剂变为高温高压气体后，进入压缩机。

2. 压缩机中的热交换压缩机通过对制冷剂的压缩，使其温度和压力升高。

在这个过程中，制冷剂释放出热量，压缩机本身也会升温。

在压缩机之后，高温高压气体进入冷凝器。

3. 冷凝器中的热交换冷凝器中，高温高压的制冷剂通过散热器散发热量，使得制冷剂冷却至高温高压液体状态。

同时，室外的空气吸收了冷凝器中制冷剂释放的热量，温度升高。

四、制冷循环的控制在空调制冷循环中，温度和压力是关键的控制参数。