蒸气压缩式制冷循环
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蒸气压缩式制冷的理论循环1. 单级蒸气压缩式制冷的理论循环的形式单级蒸气压缩式制冷的理论循环是在逆卡诺循环的基础上,作了如下变化:(1)节流阀代替膨胀机;(2)干压缩代替湿压缩。
循环的特点是制冷剂在压缩机的吸入状态和冷凝器的出口状态都是饱和状态,又将理论循环称为饱和循环。
当然,理论循环还保留逆卡诺循环的其它假定。
循环原理图和循环状态点在T-S图上的表示如图1-2、图1-3所示。
单级蒸气压缩式制冷循环由压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器四大部件组成。
制冷剂在循环过程中各点的状态分别是:压缩机吸入口状态1为低温低压的饱和蒸气;压缩机压缩后状态2为高温高压的过热蒸气状态;冷凝器出口状态3为常温高压的饱和液体状态;节流阀图1-2 理论循环原理图图1-3理论循环在T-S图上的表示出口状态4为低温低压的湿蒸气状态(由大部分低温饱和液体和小部分低温饱和蒸气组成)。
将这四个状态点的特性列成表来表示,见表1-1。
单级蒸气压缩式制冷理论循环各状态点特性表1-1循环过程中,各设备的作用是:压缩机起到了压缩和输送制冷剂,并造成蒸发器的低压作用;冷凝器起到了将低温物体的热量和压缩功转变的热量传给环境的作用;蒸发器则起到了吸收被冷却物体的热量的作用;节流阀起到节流降压、调节流量的作用。
制冷压缩机和节流阀将制冷系统分成高低压两个部分,高压部分从压缩机出口到节流阀进口;低压部分从节流阀出口到压缩机进口。
通过制冷循环,制冷剂不断吸收被冷却物体的热量,使被冷却物体温度维持在所需较低温度的水平,达到制冷的目的。
2. 单级蒸气压缩式制冷的理论循环在压焓图上的表示制冷循环中各过程的功量与热量的变化在压焓图中均可用过程初、终态制冷剂的焓值变化来计算,制冷工程广泛应用压焓图分析计算制冷循环。
(1)压焓图压焓图的示意图见1-4。
压焓图是以绝对压力为纵坐标(为了缩小图面,用对数坐标,其上的压力数值不需换算),以比焓为横坐标来表示制冷剂的状态。
二线、三区域、五种状态、六条等参数线。
制冷技术单级蒸气压缩式制冷循环单级蒸气压缩式制冷循环是一种常用的制冷技术,广泛应用于家用、商用及工业领域。
该制冷循环通过压缩制冷剂,使其在高温高压下变成高温高压气体,然后通过冷凝器对其进行冷却并变成高压液体,最后通过膨胀阀使其变成低温低压液体,完成整个循环过程。
单级蒸气压缩式制冷循环主要由四个部分组成,分别是压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器。
这些部分都有各自的功能和特点,下面将逐一介绍。
1. 压缩机:是整个制冷循环的核心部分,其作用是将低压低温制冷剂压缩成高温高压气体。
在压缩机内部,制冷剂通过旋转或往复运动的活塞被压缩,使其温度和压力都升高,然后排出到冷凝器中。
2. 冷凝器:主要作用是对高温高压气体进行冷却,使其冷却成高压液体。
在冷凝器中,高压气体通过散热器散发出热量,同时被冷却的制冷剂也变成高压液体。
3. 膨胀阀:是制冷循环中的节流装置,其作用是将高压液体膨胀成低温低压液体。
膨胀阀的流道十分窄小,制冷剂在经过时会发生流速的急剧降低,从而产生一定的压缩膨胀效应,使其温度和压力都降低。
4. 蒸发器:主要作用是对低温低压液体进行蒸发,从而吸收蒸发时需要的热量。
在蒸发器中,低温低压液体通过翅片式散热器散发出热量,同时由于蒸发带走了一定的热量,制冷剂变成低温低压气体,然后重新进入压缩机进行再次压缩。
以上四个部分形成的制冷循环流程是一个不断循环的过程,从而达到制冷的目的。
制冷循环中每个部件的功能及性能特点,都对整个制冷循环的效率、能耗有很大的影响。
因此,在实际应用中需要根据具体的环境和要求,选择合适的制冷剂和设备,调整制冷循环的工作参数,以满足不同的制冷需求。
双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环双级蒸气压缩式制冷循环是一种通过两个不同压力级别的压缩机来实现制冷的技术。
在这种循环中,高温高压的蒸汽通过第一级压缩机被压缩,然后通过冷凝器放热并冷却成液体,液体再经过节流阀降压,进入低温低压的蒸发器蒸发,吸收热量进行制冷。
而低温低压的蒸汽则通过第二级压缩机再次被压缩,形成高压蒸汽,循环再次进行。
这种循环适用于需要同时实现高温和低温制冷的场合,例如冷库和超市的冷冻柜。
复叠式制冷循环是一种通过多个有机朗肯循环进行分级压缩的技术。
在这种循环中,不同有机工质通过多个级别的压缩进行循环,同时实现了不同温度级别的制冷。
每个循环级别的压力和温度可以根据需要进行调节,使得这种循环对于需要多级别制冷的场合非常适用,例如化工和医药行业的制冷需求。
总的来说,双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环都是高效的制冷技术,它们分别适用于不同的制冷需求。
在实际应用中,根据具体的情况可以选择适合的制冷循环技术,以实现最佳的制冷效果。
制冷循环是现代生活中不可或缺的技术之一,它广泛应用于家用、商用和工业领域。
在不同的环境和使用条件下,需要不同的制冷技术来满足特定的需求。
双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环就是两种常用的制冷技术,它们分别具有各自独特的特点和优势。
双级蒸气压缩式制冷循环适用于需要同时进行高温和低温制冷的场合。
在这种循环中,通过两个不同压力级别的压缩机对蒸汽进行压缩,实现两个不同温度级别的制冷。
高温高压的蒸汽通过第一级压缩机被压缩,然后通过冷凝器放热成液体,再经过节流阀降压进入低温低压的蒸发器蒸发,吸收热量进行制冷。
低温低压的蒸汽则通过第二级压缩机再次被压缩,形成高压蒸汽,循环再次进行。
这种制冷循环适用于需要同时进行高温和低温制冷的场合,例如在冷库和超市的冷冻柜等。
复叠式制冷循环是一种通过多个有机朗肯循环进行分级压缩的技术。
在这种循环中,不同有机工质通过多个级别的压缩进行循环,同时实现了不同温度级别的制冷。
西安交通大学
制冷与低温技术原理
蒸气压缩式制冷实际循环
蒸气压缩式制冷实际循环4-0-1a 蒸发相变过程:压降使蒸发压力和蒸发温度都下降,出口
过热
;
1a -1b -1吸气管和压缩吸气过程:存在压降和温升;
1-2-2压缩过程和排气过程:先吸热熵增后放热熵减,排气过程压损;2a -3冷却冷凝过程:压降会减小冷凝压力(温度)和出口过冷态;3-4绝热节流过程:等焓,不可逆,熵增;
1. 过冷度的影响:增大通过节流机构进入蒸发器的制冷剂流量,减小进入蒸发器制冷剂的干度,都会增大制冷量;
指标增大:q 0、q ZV 、COP 都增大,q ZV 增大,压缩机的制冷量增大;
指标不变:吸气比容积,比功,压缩机功率不变;
过冷度越大,收益越多;
过冷度的影响程度:高压液体显热,变成低压液体潜热用,液体比热容越大和汽化潜热越小,即C
/r越大,过冷度的收益越大;
p
过冷度影响与蒸发温度的关系:蒸发温度越低,节流后干度大,则过冷对系统性能改善越显著;
冷凝器逆流布置方式,有利于增大过冷度。
制冷技术与装置第四章蒸气压缩式制冷掌握重点:单级压缩各类循环的热力学计算、性能影响及特性分析;两级压缩与复叠式制冷的概念、流程、能量平衡、参数设计、应用场合。
§4.1 单级蒸气压缩式制冷理论循环(将复杂问题简单化,忽略次要因素)单级蒸气压缩式制冷理论循环的假设基础:(1)在冷凝器和蒸发器中,制冷剂的冷凝温度等于冷却介质的温度,蒸发温度等于被冷却介质的温度,且冷凝温度和蒸发温度都是定值;(2)离开蒸发器、进入压缩机的制冷剂蒸气为蒸发压力下的饱和蒸气,离开冷凝器、进入膨胀阀的液体为冷凝压力下的饱和液体(4)制冷剂在管道内没有流动阻力损失,除了蒸发器和冷凝器内的管子外,制冷剂与管外介质之间没有热交换(5)制冷剂在流过节流装置时,流速变化忽略不计,且与外界环境没有热交换(3)压缩过程为等熵过程,即在压缩过程中不存在任何不可逆损失;如何在T-S图上和p-h图上描述单级蒸气压缩式制冷理论循环?7理论循环在T-S图(a)和lg p-h图(b)上的表示=dd-q dhw蒸发过程:吸收外界热量,在T-s图上用面积1-5-b-a-1代表,而在lg p-h图上则用线段5-1表示。
1345762.制冷量减少h 5-h 746743’二者是相等的!面积57cbc b ad 带来的好处:1.省掉膨胀机,设备简化2.改变膨胀阀开度,易调节蒸发温度膨胀阀代替膨胀机的原因:1.饱和液体或两相混合物膨胀系数小,做功有限2.膨胀功回收设备(膨胀机)结构复杂,加工困难3.湿过程缺点:COP 下降膨胀阀不仅不能回收膨胀功,反而将膨胀功部分转化为热能,损失了部分制冷量(3)理论比功w 0120h h w -=单级压缩蒸气制冷机的理论比功也是随制冷剂种类和制冷机循环的工作温度而变的。
(4)单位冷凝热q k包括显热和潜热两部分()()q h h h h h h k =-+-=-233424(5)理论循环制冷系数ε0ε0001421==--q w h h h h 制冷系数愈大经济性愈好冷凝温度越高制冷系数越小蒸发温度越低q q w k =+00循环能量守恒(6)热力完善度单级压缩蒸气制冷机理论循环的热力完善度按定义可表示为412410T T T h h h h c ---==εεηεc :在低温热源温度(T 0)和高温热源温度温度(T 4)之间工作的逆卡诺循环的制冷系数。