蒸汽压缩式制冷-热泵系统的压焓图与性能图70页PPT

三、制冷剂在制冷循环中的状态变化
1.制冷剂在高压侧的状态变化 2.制冷剂在低压侧的状态变化 3.制冷剂在压缩机中的状态变化 4.制冷剂在节流阀中的状态变化
第二章 单极压缩制冷系统
第二节 制冷剂的压焓图
一、压焓图的构成 二、制冷循环在压焓图上的表示 三、制冷剂液体过冷循环在压焓图上的表示 四、制冷剂吸气过热循环在压焓图上的表示 五、制冷剂回热循环在压焓图上的表示
第二章 单极压缩制冷系统
第二章 单极压缩制冷系统
第二节 制冷剂的压焓图
一、压焓图的构成
图2-2 制冷剂的压焓图及主要曲线
1.等压线和等焓线
第二章 单极压缩制冷系统
第二节 制冷剂的压焓图
2.饱和液体线和干饱和蒸气线 3.等温线 4.统
第二节 制冷剂的压焓图
二、制冷循环在压焓图上的表示
第二章 单极压缩制冷系统
第三节 压焓图的应用
三、单级压缩制冷循环的热力计算
图2-8 单级蒸气压缩式制
(1)单位质量制冷量(简称单位制冷量) 即单位质量流量
第二章 单极压缩制冷系统
第三节 压焓图的应用
的制冷剂在制冷系统中所产生的制冷量，用q0表示，单位为kJ／kg。
(2)单位容积制冷量 压缩机每吸入1m3的制冷剂蒸气所制取的制冷量， 用qv表示，单位为kJ／m3。
第二章 单极压缩制冷系统
图2-7 1gp—h图的应用
第三节 压焓图的应用
2)确定制冷循环的各个过程。 3)计算q0、qk、W值。
①等压线p0、pk的确定很关键，在确定时必须以区内的t0、tk等温线 为准。 ②确定各个变化过程时，要注意同一条等温线在不同区域的曲线类型 是不同的。 ③确定状态点后，马上查出对应的焓值并记录下来。 ④不同制冷剂的lgp—h图是不同的，要看清已知条件正确选择lgp—h 图。

2021/3/10
3
流程图
高温高压气体
压缩机
冷凝器
低温高压气液 混合
节流
低温低压气体
蒸发器
低温低压气液 混合
2021/3/10
4
压缩机:
压缩和输送制冷蒸汽，并造成蒸发器 中低压、冷凝器中高压，是整个系统
的心脏。
冷凝器: 输出热量的设备，将制冷剂在蒸发器
中吸收的热量和压缩机消耗功所转化
的热量排放给冷却介质。
等容线：图上自左向右稍向上弯曲的虚线为等比容线 。与等熵线比较，等比容线要平坦些。制冷机中常用 等比容线查取制冷压缩机吸气点的比容值。
等干度线：从临界点K出发，把湿蒸气区各相同的干 度点连接而成的线为等干度线。它只存在与湿蒸气区
上述六个状态参数（p、t、v、x、h、s）中，只要知
道其中任意两个状态参数值，就可确定制冷剂的热力 状态。在lgp-h图上确定其状态点，可查取该点的其 余四个状态参数
节流阀: 对制冷剂起节流降压作用，并调节进
入蒸发器的制冷剂流量。
蒸发器: 输出冷量的设备，制冷剂在蒸发器中
吸收被冷却对象的热量，从而达到制
冷的目的。
2021/3/10
5
2、 压焓图
p
s
T
K
p
v
液态区
x
x
气液混合
过热蒸汽区
a
hb
2021/3/10
压焓图
h
6
临界点K和饱和曲线
临界点K为两根粗实线的交点。在该点，制冷剂的 液态和气态差别消失。
2021/3/10
13
K点左边的粗实线Ka为饱和液体线，在Ka线上任意 一点的状态，均是相应压力的饱和液体；K点的右 边粗实线Kb为饱和蒸气线，在Kb线上任意一点的 状态均为饱和蒸气状态，或称干蒸气。

3．1 单级蒸气压缩式制冷的理论循环
一、制冷系统与循环过程 1.制冷系统的组成 2. 制冷系统的循环过程 压缩过程 冷凝过程 节流过程 蒸发过程
3．1 单级蒸气压缩式制冷的理论循环
二、压焓图和温熵图
1.压焓图
一点：临界点C 三区：液相区、两相区、气相区。
五态：过冷液状态、饱和液状态、湿蒸气状态、
压缩机的压缩过程为等熵压缩；
制冷剂通过膨胀阀的节流过程为等焓过程； 制冷剂在蒸发和冷凝过程中为定压过程，且没有传热温差，即制冷剂的冷 凝温度等于冷却介质温度，蒸发温度等于被冷却介质的温度。

制冷剂在各设备的连接管道中流动没有流动损失，与外界不发生热量交换。
3．1 单级蒸气压缩式制冷的理论循环
4. 单级蒸气压缩式制冷理论循环在压焓图上的表示 1-2：压缩过程 2-3：冷凝过程 3-4：膨胀过程
剂分配的均匀性，影响制冷效果。
3．2 单级蒸气压缩式制冷的实际循环
6. 蒸发器 假定不改变蒸发器出口制冷剂的状态，为了克服制冷剂在蒸发器中的 流动阻力，必须提高制冷剂进蒸发器时的压力，从而提高了蒸发过程中 的平均蒸发温度，使传热温差减小，要求的传热面积增大，但对循环的 性能没有什么影响。如果假定不改变蒸发过程中的平均温度，那么蒸发 器出口制冷剂的压力应稍有降低，压缩机吸气比容增大，压缩比增大， 压缩机比功增加，制冷系数下降。
3．2 单级蒸气压缩式制冷的实际循环
2. “有效过热”性能分析
(1) 单位比功w0增大，单位质量制冷量q0增大， 单位容积制冷量增大，制冷系数的大小与制冷剂 性质有关； (2) 如果给定制冷量Q0，则质量流量qm减小，容
1 1'
lg p 3 pk 2 2'
p0 4

在制冷系统中，我们将制冷剂在低压下蒸发的容
器，称为蒸发器（evaporator） ，蒸发器是热
交换设备，其作用是将蒸发器外被冷却对象的热 量传递给蒸发器内制冷剂，制冷剂（在低温低压 下）相变吸热而使被冷却对象的温度降低
从蒸发器内源源不断地抽出制冷剂气体的装置称
为制冷压缩机（refrigerant compressor） ，其
第三章 蒸气压缩制冷循环
3.0 预备知识
在普通制冷温度范围内，蒸气压缩式制冷是占主导地位的制 冷方式，它属于液体蒸发制冷
液体蒸发制冷的特征是：利用制冷剂液体在气化时（蒸发时） 产生的吸热效应，达到制冷目的
液体蒸发制冷构成循环的四个基本过程是：
➢ 制冷剂液体在低压（低温）下蒸发，成为低压蒸气； ➢ 将该低压蒸气提高压力成为高压蒸气； ➢ 将高压蒸气冷凝，使之成为高压液体； ➢ 高压液体降低压力重新变为低压液体，从而完成循环。
3.1 单级蒸气压缩式制冷循环
3.1.1 单级蒸气压缩式制冷循环的理论循环
分析单级蒸气压缩式制冷循环的理论循环（Ideal Single-Stage Cycle）的目 的是运用热力学原理对制冷循环内在联系和外部影响，进行的理论分 析，是制冷系统安装、调试、运行管理和维护的理论基础。它对制冷 循环的能量转换及转换后效率进行的理论分析，是制冷系统能否节能、 环保、可持续发展的理论根据
鉴于实际的制冷循环是一个动态且复杂的循环过程，不便于定性和定 量分析，我们将从简单但符合实际规律的理论制冷循环入手，用热力 学理论对其进行透彻的分析和计算，在此基础上再修正复杂、多变的 实际制冷循环，指导实际制冷循环的应用，使之更有效、更安全地为 我们服务。对制冷循环进行的热力计算，是制冷系统机器、设备设计 和选型的理论依据

制冷剂压焓图
一、制冷剂压焓图（P-V图）
制冷系统中循环流动的工作介质叫制冷剂(又称制
冷工质)，它在系统的各个部件间循环流动以实现能
量的转换和传递，达到制冷机向高温热源放热；从
低温热源吸热，实现制冷的目的。
一、制冷剂压焓图（P-V图）
以特定制冷剂的焓值为横坐标，以压
力为纵坐标绘制成的线图成为该制冷剂的
具有蒸汽过热的循环称为蒸汽过热循环。
有效过热：过热吸收热量来自被冷却介质，
产生有用的制冷效果。
有害过热：过热吸收热量来自被冷却介质以外，无制冷效果。
1、有害过热分析：
（1）单位制冷量不变，单位压缩功增加
（2）单位冷凝负荷增大
（3）进入压缩机的制冷剂比容增大
（4）压缩机的排气温度升高
（1）蒸发器面积大于设计所需面积（有效过热）
压焓图。为了缩小图的尺寸，并使低压区
内的线条交点清楚，所以纵坐标使用压力
的对数值LgP绘制，因此压--焓图又称
LgP-E图。
一、制冷剂压焓图（P-V图）
一点（临界点）
两线（饱和液体线；干饱和蒸气线）
三区（过冷区；湿蒸气区；过热气区）
五状态（未饱和液体；饱和液体；湿饱
和蒸气；干饱和蒸气； 过热蒸气）
在循环制冷计算中，将制冷剂饱和液
体的温度降低就变为过冷液体。
气液两相区：介于饱和液体线与饱和
气体线之间的区域为。
过热蒸气区：干饱和蒸气线右边区域。
饱和液体线
干饱和蒸气线
饱和液体线
（压力）
未饱和液体
过热蒸气
焓
六参数：
➢等压线p — 水平线
➢等焓线 h— 垂直线
➢等干度线 x
2、蒸气压缩制冷循环的P-h图，试指出进行各热力过程相应设备的名

1）单位质量制冷量： q0＝h1－h8 kJ/kg ）单位质量制冷量： 2）单位容积制冷量： qv＝q0 / v1 kJ/ m4 ）单位容积制冷量： 3）单位冷凝热负荷： qk＝h4－h5 kJ/kg ）单位冷凝热负荷： 4）低压级单位理论压缩功： w0d＝h2－h1 kJ/kg ）低压级单位理论压缩功： 5）高压级单位理论压缩功： w0g＝h4－h4 kJ/kg ）高压级单位理论压缩功： 6）低压级制冷剂的质量流量： MRd＝Q0 / q0 kg/s ）低压级制冷剂的质量流量： h −h M =M 7）高压级制冷剂的质量流量： ⋅ (h − h ) ）高压级制冷剂的质量流量： h −h Q M ε = = P +P M (h − h ) + M (h − h ) 8）制冷系数： ）制冷系数：
4.3 双级蒸气压缩式制冷循环的热 力计算及运行特性分析
2.中间压力与中间温度的确定 • （1）选配压缩机时中间压力的确定 – 选配压缩机时，中间压力pm的选择，可以根据制 冷系数最大这一原则去选取，这一中间压力pm又 称最佳中间压力。确定最佳中间压力pm常用的方 法有公式法和图解法。 – 1）公式法
• 4 m1=m6=m5-m3’-m3’’
• 5 m3=m1+m3’+m3’’ • =m1(h2-h6)/(h3-h5)
4.2.5.4热力计算
• • • • • • • • (1) 单位质量制冷量q0=h1-h0 （2） 低压压缩机流量m1=Q0/q0 （3） 高压压缩机流量m3= m1（h2-h6） （h3-h5） （4） 单位质量低压比功W0L=h2-h1 （5） 低压压缩机耗比功N0L=m1*（h2-h1） （6） 单位质量高压比功W0H=h4-h3 （7） 高压压缩机耗功N0H=m3*W0H

3
m
2
3
m
第一节 可逆制冷循环
4－1过程单位质量的吸热量 循环的单位质量输入功 循环的性能系数
q0 Tds T0m (s1 s4 ) T0m s
4
1
(3－10)
(3－1l) (3－12)
w q q0 (Tm T0 m )s
q0 T0 m COP w Tm T0 m
第一节 可逆制冷循环
循环效率(也称为热力完善度)用来说明制冷循环与可
逆制冷循环的接近程度。热力学上最为完善的循环是可逆 循环。制冷循环的循环效率定义为：一个制冷循环的性能 系数COP与相同低温热源、高温热汇温度下可逆制冷循环 的性能系数COPc之比，即 η=COP/COPc (3－7) 实际制冷循环中总会存在各种不可逆因素，其循环效率的 值介于0－1之间。η越接近1，说明越接近可逆循环，循环 的热力学完善程度越高。
制冷循环的热力学本质是：用能量补偿的方式把热量
从低温热源排到高温热汇。从这一本质出发，制冷循环不 但可以实现使物体降到环境温度以下的制冷目的，而且可 以用于使物体升到环境温度以上的加热目的。
第一节 可逆制冷循环
1.制冷机与热泵
在制冷机中人们以环境(环境温度的水或空气)为高温 热汇，利用逆向循环在低温下从低温热源吸热，收益是制 冷量。如果以环境为低温热源，利用循环在高温下向高温 热汇排热，收益是供热量，便可用此热量将某空间或物体 加热到环境温度以上。具有这种用途的机器叫做“热泵”。 可见，热泵与制冷机循环的热力学本质完全相同。这就是 将热泵纳入制冷技术范畴的理由。它们的区别仅在于使用 目的。单一用于制冷的机器叫制冷机；单一用于供热的机 器叫热泵。制冷机可以做成在一些时候用来制冷，在另一 些时候用来供热，这样的制冷机叫做热泵型制冷机。

（六）理论制冷循环的经济性
▪ 经济性依靠制冷系数来衡量。
▪ 制冷系数：制冷循环中制取的冷量与所消耗 的功率的比值。
0
Q0 P0
qm q0 qm w0
q0 w0
例8-1
▪ 常见制冷剂有氨（R717）和氟里昂。 ▪ 热力性质表的编制方法与水蒸汽表相似，见
附录A-4、5、6、7。
制冷剂的压－焓图（lgP-h）
▪ 一点：C ▪ 两线： 八线 ▪ 三区： ▪ 五态：
三、制冷循环在压-焓图上的表示
▪ 5-1 等压蒸发
lgp
▪ 1-2等熵压缩
4
pk
3’ 2
▪ 2-3-4 等压冷却冷凝
蒸发器：低压液体
蒸 发
汽化吸热
器 压缩机：低压汽体
压缩升压
制冷循环的热力学实质
高温热源T1
制冷机、热泵
或热化机
工作机
Q1 Wnet
Q2 低温热源T2
补偿能量：W（Q）
能量守恒：QK=QO+W（Q）
二、制冷剂的热力性质表和图
▪ 制冷剂：是制冷循环中的工作流体；在被冷 却对象及环境介质之间进行热量传递。
5
p0
1
▪ 4-5 等焓节流
h
四、理论循环的简单性能分析
▪ （一）压缩机 ▪ （二）冷凝器 ▪ （三）膨胀阀 ▪ （四）蒸发器 ▪ （五）理论制冷循环的能量转换 ▪ （六）理论制冷循环的经济性
（一）压缩机（定熵）
▪ 制冷剂状态变化：
• 干饱和蒸气 过热蒸气 • 低压气体 高压气体 • 低温气体 高温气体 • 压缩过程为定熵压缩
第八章、蒸汽压缩式制冷循环
一、单级蒸汽压缩式制冷理论循环 二、制冷剂的热力性质表和压-焓图

热汇（heat sink）： 流入热量的对象，制 冷剂向其排热。
制冷循环的热力学本质：
用能量补偿的方式把热量从低温热源转移到高温热汇。
3.1.1蒸气压缩制冷的热力学原理 1 制冷机与热泵
制冷循环可达到的效果

制冷——制冷机
制热——热泵
3.1.1蒸气压缩制冷的热力学原理
2 性能系数和热力完善度
TL 1 W T T T H H L 1 TL
3.1.2 逆卡诺制冷循环
逆卡诺制冷循环性能系数——特点

相同热源热汇温度下的制冷循环中最高 只与热源、热汇温度有关

随
TH
TL
变化， TH T
越大，COP越小
L

用逆卡诺制冷循环评价制冷循环经济性的意义：

制冷循环的COP与热源、热汇温度有关 用COP评价制冷循环的经济性时，只有指明热源热
qk
冷凝器

工作过程 冷凝温度——冷却介质温度 蒸发温度——被冷却介质温度 闪发蒸汽
膨 胀 阀 3 4
Tk
压 缩 机
2
1
蒸发器
T0
3.2.2 制冷剂状态图
制冷剂状态图——压力-比焓图
lgP

T
Critical point
六条等值线 二条饱和线 三个状态区
S v
一个临界点
h
压焓图的构成
来源：《采暖通风与空气调节术语标准》 GB50158-92
3.1.1蒸气压缩制冷的热力学原理 SEER--季节能效比 COP或EER是指在标准条件下运行的能源利用系 数，实际上制冷机大都是在非标准条件下运行， 因此美国能源部1977年提出了SEER（Seasonal Energy Efficiency Ratio季节能效比）。SEER比 EER更合理。 空调季节的总制冷量

Ⅳ因电由为脑于 他 操蒸只作发是能装来力置找。管一）路种流感动觉阻，力并所没引有起实的际沸的点购升买高能。力，所以说他会提出一些不合理的要求。 1进（.电展2）视厅如总以果控后摔室，伤是客后学户，校带在的去四重的肢要小部宣孩位传要有基特大地别血，关管为注破学。裂校比，教如出学给血、他量宣们很传糖能教吃多育，，工带应作他马服们上务去找。儿些转童橡播娱皮、乐管直区、播，布自或带制者、节玩绷目电带必脑作须游为事戏止先，血订小带立家在计伙大划往腿，那根经儿部学一上校坐肢有，腋关大窝部人处门就勒批别紧 准想止。把血他 。叫走了，这都是把客户留下来的方法。
氯前（仿排1）也 的如是座果非位出极应血性调量溶整磊剂到，，适可在当用水的手中距指微离压溶，住，而伤与且口乙前两醇排侧、两边乙个缘醚座，都位血能从管任侧受意面压混看后溶必会。须中能是断溶一流解致血生的。物，碱不、能甙够类一有个效前成一分个。 后有。强不烈能的够药一理个作靠用背，倾故斜在的浸角出度液大中一 应点一尽，、量 一 什除个么去靠叫。背煤倾气斜中的毒角呢度？小一些，而且座位与方向盘也要有一个适当的距离，以方便客户的进出。太近了，客户坐进去不方便，这样 蒸会汽发使车是 客 上利户的用感开加觉关热这的个方车法的将空溶间液小加，热其至实沸是腾那状个态座，位使太其靠中前的了挥。发性溶剂部分汽化并移出，以提高溶液中的溶质浓度并分理出溶剂的过程。
4
3
2
3-4等压放热恒温液化过程 4-5等焓绝热降压过程 5-1等压吸热恒温气化过程
5
1
H
理想制冷循环的理论热力特性过程 （无过冷、过热）
看什么？
一、学会看压焓图
看实际制冷循环的理论热力特性过程：
1’-1等压吸热升温过热过
P
程 1-2等熵压缩热力过程